(57)【要約】【課題】中空糸膜モジュールの耐圧強度や気密性を確保しつつ、超音波溶着する際に生じるヘッダーの溶着傷を抑制する。【解決手段】中空糸膜モジュールの製造方法において、ヘッダー５の外周面５ａに対応する金型５０の側面の樹脂注入口５１から樹脂を注入すると共に、金型５０の側面の樹脂排出口５２から樹脂を排出し、ヘッダー５の径方向に沿ってウェルドラインＷを形成し、ヘッダー５をウェルドラインＷを横切るように切断した垂直断面においてヘッダー天面５ｂからヘッダー底面５ｃに向かってウェルドラインＷが湾曲するようにヘッダー５を射出成形する工程と、ヘッダー天面５ｂに超音波溶着ホーンを接触させて、ヘッダー５と筒状容器２を超音波溶着する工程と、を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空糸膜モジュールの両端に設けられる、流体の出入口を有する環状のヘッダーであって、
前記ヘッダーは、樹脂射出成形品であり、
前記ヘッダーの外周面には、１つ以上の樹脂注入口跡と、１つ以上の樹脂排出口跡が形成され、前記ヘッダーには、ウェルドラインがヘッダーの径方向に沿って形成され、
前記ヘッダーを前記ウェルドラインを横切るように切断した垂直断面において、ヘッダー天面からヘッダー底面に向かってウェルドラインが湾曲している、中空糸膜モジュールのヘッダー。
【請求項２】
前記ヘッダー天面は、前記中空糸モジュールの筒状容器と超音波溶着される際に超音波溶着ホーンが当接される超音波溶着ホーン当接天面を有する、請求項１に記載の中空糸膜モジュールのヘッダー。
【請求項３】
前記ヘッダーの超音波溶着ホーン当接天面における前記ウェルドラインの垂直断面において、前記ヘッダー天面におけるウェルドラインの位置と、当該ヘッダー天面から５００μｍヘッダー底面に向かった場所におけるウェルドラインの位置とが、ヘッダーの周方向に１００μｍ以上ずれている、請求項２に記載の中空糸膜モジュールのヘッダー。
【請求項４】
前記ヘッダー天面の方向から見て、前記超音波溶着ホーン当接天面におけるウェルドラインの位置と、最寄のヘッダー外周面に配置された前記樹脂排出口跡の位置が、前記ヘッダーの周方向に互いにずれている、請求項２又は３に記載の中空糸膜モジュールのヘッダー。
【請求項５】
前記ヘッダー天面の方向から見て、前記超音波溶着ホーン当接天面におけるウェルドラインの位置と、最寄のヘッダー外周面に配置された前記樹脂排出口跡の位置が、前記ヘッダーの中央部を起点として、ヘッダーの周方向に１°以上ずれている、請求項４に記載の中空糸膜モジュールのヘッダー。
【請求項６】
前記ヘッダーを成形する樹脂が、ポリプロピレン系樹脂である、請求項１〜５のいずれかに記載の中空糸膜モジュールのヘッダー。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載のヘッダーを有する中空糸膜モジュール。
【請求項８】
中空糸膜モジュールの両端に設けられる、流体の出入口を有する環状のヘッダーの製造方法であって、
ヘッダーの外周面に対応する金型の側面の１か所以上の樹脂注入口から樹脂を注入すると共に、前記金型の側面の１か所以上の樹脂排出口から樹脂を排出する工程を有し、当該工程において、前記ヘッダーにおいて径方向に沿ってウェルドラインを形成し、
前記ウェルドラインは、前記ヘッダーを前記ウェルドラインを横切るように切断した垂直断面において、ヘッダー天面からヘッダー底面に向かって湾曲している、ヘッダーの製造方法。
【請求項９】
前記樹脂排出口から、ヘッダーの重量に対して０．５〜３０ｗｔ％の樹脂を排出する、請求項８に記載のヘッダーの製造方法。
【請求項１０】
前記中空糸モジュールの筒状容器と超音波溶着される際に超音波溶着ホーンが当接されるヘッダーの超音波溶着ホーン当接天面における前記ウェルドラインの垂直断面において、前記ヘッダー天面におけるウェルドラインの位置と、当該ヘッダー天面から５００μｍヘッダー底面に向かった場所におけるウェルドラインの位置とが、ヘッダーの周方向に１００μｍ以上ずれている、請求項８又は９に記載のヘッダーの製造方法。
【請求項１１】
前記ヘッダー天面の方向から見て、前記超音波溶着ホーン当接天面におけるウェルドラインの位置と、最寄のヘッダー外周面に配置された前記樹脂排出口跡の位置が、前記ヘッダーの周方向に互いにずれている、請求項１０に記載のヘッダーの製造方法。
【請求項１２】
前記ヘッダー天面の方向から見て、前記超音波溶着ホーン当接天面におけるウェルドラインの位置と、最寄のヘッダー外周面に配置された前記樹脂排出口跡の位置が、前記ヘッダーの中央部を起点として、ヘッダーの周方向に１°以上ずれている、請求項１１に記載のヘッダーの製造方法。
【請求項１３】
前記ヘッダーを成形する樹脂が、ポリプロピレン系樹脂である、請求項８〜１２のいずれかに記載のヘッダーの製造方法。
【請求項１４】
中空糸膜を収容する筒状容器と、前記筒状容器の両端に設けられ、流体の出入口を有する環状のヘッダーとを有する中空糸膜モジュールの製造方法であって、
ヘッダーの外周面に対応する金型の側面の１か所以上の樹脂注入口から樹脂を注入すると共に、前記金型の側面の１か所以上の樹脂排出口から樹脂を排出し、ヘッダーの径方向に沿ってウェルドラインを形成し、前記ヘッダーを前記ウェルドラインを横切るように切断した垂直断面においてヘッダー天面からヘッダー底面に向かって前記ウェルドラインが湾曲するようにヘッダーを射出成形する工程と、
前記ヘッダー天面に超音波溶着ホーンを接触させて、前記ヘッダーと前記筒状容器を超音波溶着する工程と、を有する、中空糸膜モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘッダー、中空糸膜モジュール、ヘッダーの製造方法及び中空糸膜モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば血液透析、血液透析濾過、血液濾過、血漿分離等の体外循環式の血液浄化処理や、腹水などの体腔液処理、製剤のウィルス除去処理等において、血液浄化器や成分分離器としての中空糸膜モジュールが用いられている。中空糸膜モジュールは、一般に、内部に中空糸膜束を収容し、側面に流体の出入口となる２つのポート（入口ポートと出口ポート）を有する筒状容器と、その筒状容器の両端に設けられ、流体の出入口を有するヘッダーを有している。ヘッダーの流体の出入口は、各中空糸膜の内側領域に連通し、筒状容器の側面のポートは、各中空糸膜の外側領域に連通している。例えば中空糸膜モジュールを用いた血液透析では、血液を一方のヘッダーから流入させ、中空糸膜の内側領域を通過させ、他方のヘッダーから流出させるとともに、透析液を筒状容器の側面の一方のポートから流入させ、他方のポートから流出させて、血液中の不要物質を中空糸膜を通じて透析液側に分離することによって行われている。
【０００３】
ところで、上述のヘッダーは、一般的に樹脂製で射出成形によって成形されている。そして、その射出成形によって成形されたヘッダーは、中空糸膜モジュールの組み付け時に筒状容器の両端部の開口に嵌め込まれ、筒状容器の両端部に対し超音波溶着により接合されることが行われている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００３/１４６６６３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のヘッダーは、中央に流体の出入口を有する環状体であるため、射出成形時に金型の樹脂注入口に樹脂が注入されると、樹脂がヘッダーの形状に沿って充填されていく過程で、一部環状に流れ、やがて合流界面が形成される。この合流界面が、いわゆるウェルドラインとして確認することができる。そして、このウェルドラインがヘッダーの天面部分に存在する際に、ヘッダーの天面に対して、超音波溶着ホーンを接触及び押し当ててヘッダーと筒状容器とを溶着しようとすると、ウェルドラインを起点とした溶着傷（窪み傷）が発生することがある。このヘッダー天面の溶着傷は外観上の品位の面で好ましくないことに加えて、部分的に脆弱な箇所となり、輸送時の振動などにより、ヘッダーに衝撃が加わった場合の破壊の起点となる可能性がある点からも好ましくない。
【０００６】
溶着傷を抑制する方法としては、超音波溶着ホーンがヘッダーに付与する溶着エネルギーを下げることが考えられる。しかしながら、この場合ヘッダーと筒状容器間との接合が不十分となることで、中空糸膜モジュールとしての耐圧強度や気密性が下がる恐れがある。更にモジュール耐圧強度の低下は、系外への血液等の処理液漏洩に繋がる危険性があることからも好ましくない。
【０００７】
本願はかかる点に鑑みてなされたものであり、耐圧強度や気密性を確保しつつ、超音波溶着する際に生じるヘッダーの溶着傷を抑制可能な中空糸膜モジュールのヘッダー、中空糸膜モジュール、ヘッダーの製造方法及び中空糸膜モジュールの製造方法を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、鋭意検討した結果、ヘッダーの金型に樹脂注入口とともに樹脂排出口を設けて樹脂を流動させ、ヘッダー天面からヘッダー底面に向かってウェルドラインが湾曲したヘッダーを用いることで、耐圧強度や気密性を下げることなく、ヘッダーの溶着傷を抑制できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明は以下の態様を含む。
（１）中空糸膜モジュールの両端に設けられる、流体の出入口を有する環状のヘッダーであって、前記ヘッダーは、樹脂射出成形品であり、前記ヘッダーの外周面には、１つ以上の樹脂注入口跡と、１つ以上の樹脂排出口跡が形成され、前記ヘッダーには、ウェルドラインがヘッダーの径方向に沿って形成され、前記ヘッダーを前記ウェルドラインを横切るように切断した垂直断面において、ヘッダー天面からヘッダー底面に向かってウェルドラインが湾曲している、中空糸膜モジュールのヘッダー。
（２）前記ヘッダー天面は、前記中空糸モジュールの筒状容器と超音波溶着される際に超音波溶着ホーンが当接される超音波溶着ホーン当接天面を有する、（１）に記載の中空糸膜モジュールのヘッダー。
（３）前記ヘッダーの超音波溶着ホーン当接天面における前記ウェルドラインの垂直断面において、前記ヘッダー天面におけるウェルドラインの位置と、当該ヘッダー天面から５００μｍヘッダー底面に向かった場所におけるウェルドラインの位置とが、ヘッダーの周方向に１００μｍ以上ずれている、（２）に記載の中空糸膜モジュールのヘッダー。
（４）前記ヘッダー天面の方向から見て、前記超音波溶着ホーン当接天面におけるウェルドラインの位置と、最寄のヘッダー外周面に配置された前記樹脂排出口跡の位置が、前記ヘッダーの周方向に互いにずれている、（２）又は（３）に記載の中空糸膜モジュールのヘッダー。
（５）前記ヘッダー天面の方向から見て、前記超音波溶着ホーン当接天面におけるウェルドラインの位置と、最寄のヘッダー外周面に配置された前記樹脂排出口跡の位置が、前記ヘッダーの中央部を起点として、ヘッダーの周方向に１°以上ずれている、（４）に記載の中空糸膜モジュールのヘッダー。
（６）前記ヘッダーを成形する樹脂が、ポリプロピレン系樹脂である、（１）〜（５）のいずれかに記載の中空糸膜モジュールのヘッダー。
（７）（１）〜（６）のいずれかに記載のヘッダーを有する中空糸膜モジュール。
（８）中空糸膜モジュールの両端に設けられる、流体の出入口を有する環状のヘッダーの製造方法であって、ヘッダーの外周面に対応する金型の側面の１か所以上の樹脂注入口から樹脂を注入すると共に、前記金型の側面の１か所以上の樹脂排出口から樹脂を排出する工程を有し、当該工程において、前記ヘッダーにおいて径方向に沿ってウェルドラインを形成し、前記ウェルドラインは、前記ヘッダーを前記ウェルドラインを横切るように切断した垂直断面において、ヘッダー天面からヘッダー底面に向かって湾曲している、ヘッダーの製造方法。
（９）前記樹脂排出口から、ヘッダーの重量に対して０．５〜３０ｗｔ％の樹脂を排出する、（８）に記載のヘッダーの製造方法。
（１０）前記中空糸モジュールの筒状容器と超音波溶着される際に超音波溶着ホーンが当接されるヘッダーの超音波溶着ホーン当接天面における前記ウェルドラインの垂直断面において、前記ヘッダー天面におけるウェルドラインの位置と、当該ヘッダー天面から５００μｍヘッダー底面に向かった場所におけるウェルドラインの位置とが、ヘッダーの周方向に１００μｍ以上ずれている、（８）又は（９）に記載のヘッダーの製造方法。
（１１）前記ヘッダー天面の方向から見て、前記超音波溶着ホーン当接天面におけるウェルドラインの位置と、最寄のヘッダー外周面に配置された前記樹脂排出口跡の位置が、前記ヘッダーの周方向に互いにずれている、（１０）に記載のヘッダーの製造方法。
（１２）前記ヘッダー天面の方向から見て、前記超音波溶着ホーン当接天面におけるウェルドラインの位置と、最寄のヘッダー外周面に配置された前記樹脂排出口跡の位置が、前記ヘッダーの中央部を起点として、ヘッダーの周方向に１°以上ずれている、（１１）に記載のヘッダーの製造方法。
（１３）前記ヘッダーを成形する樹脂が、ポリプロピレン系樹脂である、（８）〜（１２）のいずれかに記載のヘッダーの製造方法。
（１４）中空糸膜を収容する筒状容器と、前記筒状容器の両端に設けられ、流体の出入口を有する環状のヘッダーとを有する中空糸膜モジュールの製造方法であって、ヘッダーの外周面に対応する金型の側面の１か所以上の樹脂注入口から樹脂を注入すると共に、前記金型の側面の１か所以上の樹脂排出口から樹脂を排出し、ヘッダーの径方向に沿ってウェルドラインを形成し、前記ヘッダーを前記ウェルドラインを横切るように切断した垂直断面においてヘッダー天面からヘッダー底面に向かって前記ウェルドラインが湾曲するようにヘッダーを射出成形する工程と、前記ヘッダー天面に超音波溶着ホーンを接触させて、前記ヘッダーと前記筒状容器を超音波溶着する工程と、を有する、中空糸膜モジュールの製造方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、超音波溶着する際に生じるヘッダーの溶着傷を抑制できるので、外観上の品位に優れた中空糸膜モジュールを実現できる。更に、中空糸膜モジュールの耐圧強度や気密性を脆弱部を発生させることなく確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】中空糸膜モジュールの構成の一例を示す縦断面の模式図である。
【図２】ヘッダーの構成の一例を示す斜視図である。
【図３】ヘッダー成形時の金型内の様子を示す説明図である。
【図４】樹脂排出室の他の形状を示す説明図である。
【図５】ヘッダーの天面部を拡大した断面を示す模式図である。
【図６】図６（ａ）は、ヘッダーの樹脂注入口跡を示す説明図であり、図６（ｂ）は、ヘッダーの樹脂排出口跡を示す説明図である。
【図７】超音波ホーンをヘッダーの天面に接触させた状態を示す説明図である。
【図８】樹脂注入口及び樹脂排出口の数が異なる他の構成の金型内の様子を示す説明図である。
【図９】実施例の実験結果を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態について説明する。なお、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。さらに、図面の寸法比率は、図示の比率に限定されるものではない。また、以下の実施の形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明はこの実施の形態に限定されるものではない。
【００１３】
＜中空糸膜モジュール＞
先ず、本実施の形態にかかる中空糸膜モジュールの構成について説明する。図１は、中空糸膜モジュール１の構成の一例を示す断面模式図である。中空糸膜モジュール１は、筒状容器２と、中空糸膜束３と、ポッティング部４と、ヘッダー５などを備えている。
【００１４】
筒状容器２は、円筒状に形成され、長手方向（円筒の中心軸Ｐ方向）の両端部２ａが開口している。筒状容器２の内部には、中空糸膜束３が収容されている。筒状容器２の側面には、流体出入口となる例えば２つのポート１０が形成されている。
【００１５】
中空糸膜束３は、多数本の中空糸膜をまとめた束であり、筒状容器２内に長手方向に沿って収容されている。中空糸膜束３は、分離膜として機能し、各中空糸膜の内側領域と外側領域との間で分離対象である流体の成分を分離できる。
【００１６】
ポッティング部４は、ポッティング樹脂により構成され、筒状容器２の両端部２ａの内側において中空糸膜束３の両端部を包埋すると共に、中空糸膜束３を筒状容器２の両端部２ａに固定している。ポッティング樹脂としては、例えばポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂などが挙げられるが、特にこれらに限定するものではない。
【００１７】
ヘッダー５は、筒状容器２の両端部２ａに設けられ、その両端部２ａの開口に蓋材として設けられている。ヘッダー５は、図１及び図２に示すように中央に流体出入口となる管状のノズル部２０を有している。ヘッダー５は、筒状容器２の端部２ａを外側から覆うように、筒状容器２の端部２ａが嵌め込まれる円筒状のヘッダー側壁部２１と、側壁部２１とノズル部２０を接続する、環状の板状のヘッダー天面部２２を有している。なお、本実施の形態において、ヘッダー天面部２２は、ヘッダー５のノズル部２０側から見て露出している部分であって、ノズル部２０を除いた部分をいう。ノズル部２０は、外部チューブを接続するためのネジ構造を有している。ヘッダー側壁部２１は、中心軸Ｐを軸心とする円筒形状を有している。ヘッダー天面部２２は、中心軸Ｐに対し垂直で中空糸膜束３の端面に対向する板形状を有している。ヘッダー５の内側（ヘッダー５と中空糸膜束３の端面との間）には、ノズル部２０から流入出する流体が通る空間３０が形成されている。この空間３０には、中空糸膜束３の端部において各中空糸膜の内部領域が開口している。
【００１８】
ヘッダー５は、樹脂製で射出成形により一体成形されている。ヘッダー５は、筒状容器２の端部２ａに対し超音波溶着により接合されている。ヘッダー５と筒状容器２との接合は、例えば０．５ＭＰａ以上の耐圧強度を有している。なお、このヘッダー５の成形工程及び溶着工程については後述の中空糸膜モジュールの製造方法において詳述する。
【００１９】
以上のように構成された中空糸膜モジュール１では、例えば浄化対象物が一方のヘッダー５のノズル部２０から流入し、筒状容器２内の中空糸膜束３の各中空糸膜の内側領域を通って他方のヘッダー５のノズル２０から流出する。その際、浄化対象物の一部の所定成分が、中空糸膜束３の各中空糸膜の側壁を通過し中空糸膜の外側領域に流出し、筒状容器２のポート１０から流出する。こうして浄化対象物が中空糸膜束３を通過する際に浄化される。
【００２０】
次に、ヘッダー５の製造工程と、中空糸膜モジュール１の製造方法について説明する。
＜ヘッダー５の製造工程＞
＜樹脂注入口・排出口・排出室＞
ヘッダー５は、樹脂射出成形により成形される。例えば図３に示すようにかかる樹脂射出成形に用いられる金型５０には、ヘッダー５の外周面（ヘッダー側壁部２１の外周面）５ａに対応する側面に例えば２か所の樹脂注入口５１と２か所の樹脂排出口５２と樹脂排出室５３が設けられている。２か所の樹脂注入口５１は、例えば金型５０の中心を通る第１の直線Ｓ１上であって互いに対向する位置に設けられ、樹脂排出口５２は、例えばその第１の直線Ｓ１に直角の金型５０の中心を通る第２の直線Ｓ２上であって互いに対向する位置に設けられている。また、樹脂注入口５１と樹脂排出口５２は、金型５０の側面の同じ高さに設けられていてもよいし、異なる高さに設けられていてもよい。
【００２１】
樹脂排出口５２は、所定容積の樹脂排出室５３に連通している。樹脂排出室５３は、例えば直線型（Ｉ字型）に形成されている。樹脂排出室５３では、ヘッダー５の重量の０．５〜３０ｗｔ％の樹脂を収容可能になっている。なお、樹脂排出室５３は、図４に示すようにＴ字型（樹脂排出口５２から外側に延設する空間（Ｉ字型の空間）５３ａの奥に、Ｉ字型の空間５３ａと直角の空間５３ｂが接続されているもの）に形成されていてもよい。樹脂排出室がＴ字型である場合、樹脂排出口５２から外側に延設する空間５３ａの径φ１は、空間５３ｂの径φ２に比べて細いことが好ましい。
【００２２】
樹脂注入口５１と樹脂排出口５２の形状は特に限定されるものではないが例えば円形状、あるいは多角形状に形成され樹脂排出口５２の断面積は、樹脂注入口５１の断面積より小さく、例えば樹脂注入口５１の断面積の９８％、好ましくは９５％、より好ましくは９０％に形成されている。樹脂排出口５２の断面積を樹脂注入口５１の断面積よりも小さくすることで、ヘッダー天面５ｂからヘッダー底面５ｃにかけてウェルドラインの湾曲を効率的に形成することが可能となる。
【００２３】
＜樹脂原料＞
なお、本実施形態のヘッダー５に用いられる樹脂原料は、特に限定されるものではなく各種の熱可塑性樹脂から選択される。例えば、結晶性樹脂ではエチレンとα―オレフィンとの共重合体や、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレンといったポリエチレン系樹脂や、プロピレン単体の重合体、プロピレンとエチレンとの共重合体あるいはプロピレンとエチレンと他のα―オレフィンとの共重合体といった、ポリプロピレン系樹脂が挙げられる。一方で非晶性樹脂では、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリスチレン、スチレン‐ブタジエン共重合体（ＳＢＳ）、アクリロニトリル‐ブタジエン‐スチレン共重合体（ＡＢＳ）等の樹脂が挙げられ、これらは単体で用いられても良くあるいは混合物として利用しても良い。本実施形態における好適な樹脂は、上記の中でもポリプロピレン系樹脂であり、中でもプロピレンとエチレンのランダム共重合体が剛性と耐熱性の観点で好ましく、エチレン含量が１〜８質量％に調整されたプロピレンとエチレンのランダム共重合体がより好ましい。
【００２４】
＜ヘッダー５の射出成形過程＞
図３に矢印で示したように各樹脂注入口５１から注入された樹脂は、金型５０の周方向の２方向に流れ、１／４周くらいしたところの樹脂排出口５２付近で、他の樹脂注入口５１から注入された樹脂と合流することで、いわゆるウェルドライン（合流線）Ｗを形成する。
【００２５】
すなわち、異なる経路を辿ってきた樹脂が合流することでウェルドラインＷが形成される。本実施の形態では、ヘッダー５において、ヘッダー５の径方向に沿ってウェルドラインＷが２か所に形成される。樹脂の充填によりウェルドラインＷが形成されると共に、ヘッダー外周部２１とヘッダー天面部２２が形成される。その後更に樹脂が充填されノズル部２０が形成される。そして更に樹脂を充填していく過程で、ヘッダー外周部２１に設けた樹脂排出口５２から樹脂が排出され、樹脂排出口５２から排出された樹脂は、樹脂排出室５３に収容される。上記のヘッダー５の射出成形過程における樹脂の段階的な充填過程は、ショートショットの段階的な成形により確認することができる。
【００２６】
＜ウェルドラインＷ＞
ヘッダー５におけるウェルドラインＷは、ヘッダー５をヘッダー天面のウェルドラインＷを横切るように垂直に切断した垂直断面（図３のＡ−Ａ断面）において、図５に示すようにヘッダー５の天面（天面部２２の表面）５ｂからヘッダー５の底面（底面）５ｃ（図６に示す）に向けて湾曲している。具体的には、ヘッダー天面５ｂは、図７に示すように中空糸モジュール１の筒状容器２に対し超音波溶着される際に超音波溶着ホーン９０が当接される部分、すなわち超音波溶着ホーン当接天面５ｄを有しており、その超音波溶着ホーン当接天面５ｄにおけるウェルドラインＷの垂直断面において、図５に示すようにヘッダー天面５ｂ（超音波溶着ホーン当接天面５ｄ）におけるウェルドラインＷの位置と、当該ヘッダー天面５ｂからヘッダー底面５ｃに向かった場所におけるウェルドラインＷの位置とがヘッダー５の周方向にずれている。例えば、図５に示すようにヘッダー天面５ｂ（超音波溶着ホーン当接天面５ｄ）におけるウェルドラインＷの位置と、当該ヘッダー天面５ｂから５００μｍヘッダー底面５ｃに向かった場所におけるウェルドラインＷの位置とが、ヘッダー５の周方向に１００μｍ以上ずれている。このずれ量Ｄは、１００μｍ以上、好ましくは１００μｍ〜３００μｍ、より好ましくは１００μｍ〜２５０μｍである。なお、超音波溶着ホーン当接天面５ｄは、中空糸膜モジュールの製造方法において、超音波溶着ホーン９０が接触したヘッダー天面の領域をいう。
【００２７】
ヘッダー５が射出成形されると、ヘッダー外周面５ａに２つの樹脂注入口跡７０（図６（ａ））と２つの樹脂排出口跡７１（図６（ｂ））が形成される。樹脂注入口跡７０は、金型５０の樹脂注入口５１に対応し、樹脂注入口５１と同じ大きさ、形状で、同じ位置に形成され、樹脂排出口跡７１は、金型５０の樹脂排出口５２に対応し、樹脂排出口５２と同じ大きさ、形状で、同じ位置に形成される。
【００２８】
図３に示すように例えば超音波溶着ホーン当接天面５ｄにおけるウェルドラインＷの位置と、最寄のヘッダー外周面５ａに形成される樹脂排出口跡７１の位置は、ヘッダー天面５ｂの方向から見てヘッダー５の周方向に互いにずれていてもよい。具体的には、ウェルドラインＷの位置と、最寄のヘッダー外周面５ａに配置された樹脂排出口跡７１の位置が、ヘッダー５の中心を起点として、ヘッダー５の周方向に１°以上ずれている。このウェルドラインＷの位置と最寄の樹脂排出口跡７１の位置との周方向のずれ角度αは、１°以上、好ましくは１°〜１０°、より好ましくは１°〜５°である。なお、ここで言う「樹脂排出口跡７１の位置」とは、ヘッダー天面５ｂの方向から見たときの樹脂排出口跡７１の中心の位置である。
【００２９】
金型５０に樹脂を充填し終えた後、ヘッダー５は一定圧に保持されたまま、冷却される。その後、ヘッダー５の不要部分（樹脂排出口５２から延設された樹脂排出室５３の樹脂部分）を切り離すことで、ヘッダー５の成形が完了する。
【００３０】
＜中空糸膜モジュール１の製造工程＞
次にヘッダー５が筒状容器２に接合される。例えば図７に示すようにヘッダー５が筒状容器２の端部２ａに嵌め込まれ、その状態で超音波溶着ホーン９０がヘッダー天面５ｂに接触する。このとき超音波溶着ホーン９０が接触した領域が、超音波溶着ホーン当接天面５ｄとなる。そして、超音波ホーン９０が、ヘッダー５を軸方向の外側から筒状容器２側に押圧しながら、超音波振動を付加し、ヘッダー５と筒状容器２の端部２ａの接触部分で摩擦熱により溶着される。こうして図１に示す中空糸膜モジュール１が製造される。
【００３１】
本実施の形態によれば、ヘッダー５の射出成形において、ヘッダー５の外周面５ａに対応する金型５０の側面の樹脂注入口５１から樹脂を注入し、金型５０にその容積分の樹脂を充填した後も樹脂の注入を続け、金型５０の側面の樹脂排出口５２から樹脂排出室５３に樹脂を排出する。これによってヘッダー５に形成されたウェルドラインＷが、ヘッダー天面５ｂからヘッダー底面５ｃに向けて湾曲するようにした。これにより、ウェルドラインＷ付近の樹脂合流界面における配向ひずみが緩和されて、ヘッダー５の強度を向上することができる。この結果、超音波溶着する際に生じるヘッダー５の溶着傷を抑制することができ、外観上優れた中空糸膜モジュール１を実現できる。また溶着傷を抑止するために、溶着エネルギーを下げる必要がなくヘッダー５と筒状容器２とを十分な溶着エネルギーで溶着できるので、中空糸膜モジュール１の耐圧強度や気密性を確保できる。
【００３２】
ヘッダー天面５ｂにおけるウェルドラインＷの位置と、ヘッダー天面５ｂからヘッダー底面５ｃに向けて５００μｍ下方の位置におけるウェルドラインＷの位置とが、ヘッダー５の周方向に１００μｍ以上ずれているので、超音波溶着時のウェルドラインＷへのエネルギー伝達を分散・緩和することが可能となる。この結果、ヘッダー５の強度を十分に向上でき、溶着傷を抑制することができる。
【００３３】
樹脂排出口５２から、ヘッダー５の重量の０．５〜３０ｗｔ％の樹脂が排出することができる。そのため、樹脂注入過程後の、樹脂排出過程において、一旦形成されたウェルドラインＷ付近の樹脂配向を緩和させることができる。この結果、ヘッダー５の強度を向上できる。
【００３４】
ヘッダー天面５ｂの超音波溶着ホーン当接天面５ｄにおけるウェルドラインＷの位置と、最寄りのヘッダー５の外側面５ａに形成される樹脂排出口跡７１の位置が、ヘッダー天面５ｂの方向から見てヘッダー５の周方向に互いにずれているので、ヘッダー５におけるウェルドラインＷのヘッダー底面５ｃに向けた湾曲を適切かつ確実に形成できる。
【００３５】
ヘッダー天面５ｂの超音波溶着ホーン当接天面５ｄにおけるウェルドラインＷの位置と最寄りの樹脂排出口跡７１の位置が、ヘッダー天面５ｂ方向から見てヘッダー５の周方向に１°以上ずれているので、ウェルドラインＷのヘッダー底面５ｃに向けた湾曲が、より十分に形成される。
【００３６】
樹脂排出口５２の断面積が、樹脂注入口５１の断面積よりも小さいので、樹脂注入過程と樹脂排出過程との切り分けを明確にすることができる。
【００３７】
樹脂にポリプロピレン系樹脂を用いることにより、中空糸膜モジュール１のコストを低減しつつ、ヘッダー５の強度も十分に確保できる。
【００３８】
上記実施の形態において、樹脂注入口５１（樹脂注入口跡７０）と樹脂排出口５２（樹脂排出口跡７１）の数が２つずつであったが、これらの数は任意に選択できる。例えば図８に示すように樹脂注入口５１が一つで、樹脂排出口５２が一つであってもよい。この場合、ヘッダー５におけるウェルドラインＷが一か所に形成される。なお、樹脂注入口５１（樹脂注入口跡７０）と樹脂排出口５２（樹脂排出口跡７１）の数はそれぞれ３つ以上であってもよいし、互いに数が異なっていてもよい。
【００３９】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【実施例】
【００４０】
樹脂注入口と樹脂排出口の数、及び樹脂排出口から排出される樹脂の排出量を変え実験を行った。本実験の結果を図９に示す。
【００４１】
＜ウェルドラインの位置ずれ＞
超音波溶着ホーンが接触する領域（超音波ホーン当接天面部）のウェルドラインに対して、垂直断面を切削加工により露出した。露出した垂直断面を顕微鏡にて観測し、ヘッダー天面におけるウェルドラインの位置と、ヘッダー天面からヘッダー底面に向けて５００μｍの移動した場所におけるウェルドラインの位置との間のヘッダー周方向への位置ずれを計測した。
【００４２】
＜溶着傷の有無＞
ヘッダーと筒状容器とを超音波溶着により溶着した中空糸膜モジュールに関して、ヘッダー天面の超音波ホーン当接面での傷の有無を目視にて計測した。
【００４３】
＜耐圧性評価：耐圧強度試験＞
下記の手順に従い耐圧強度試験を行った。後述の各実施例、比較例で得られた中空糸膜モジュールのヘッダーのノズル部からドリルを侵入させポッティング樹脂固定部の一部に貫通孔を形成し、ヘッダーのノズル部と筒状容器のポートから水を充填し、ヘッダーのノズル部２カ所と、筒状容器のポートに栓体を取り付けた。その後、筒状容器のポートから水圧式ポンプを用いて水を注入し、０．１ＭＰaずつ加圧し、溶着部或いは中空糸膜モジュールの破損が見られるまでの圧力を測定した。加圧は、最大２．０ＭＰaになるまで行った。
【００４４】
実施例１
図８に示したように金型の樹脂注入口を１つ、樹脂排出口を１つにし、樹脂排出口からの樹脂排出量をヘッダーの重量に対する重量比５ｗｔ％にして、ポリプロピレン系樹脂を用いてヘッダーを射出成形した。得られたヘッダーのウェルドラインの位置ずれは１８０μｍであった。
【００４５】
その後、上記のヘッダーと、ポッティング樹脂により中空糸膜束が包埋固定された筒状容器とを超音波溶着により溶着した。溶着する方法はウェルドラインのあるヘッダー天面に超音波溶着ホーンを当接させ、筒状容器とヘッダーとを周波数２０ｋＨｚ、加圧力０．３ＭＰａ、保持時間０．５秒にて、エネルギーを２００Ｊ、４００Ｊの２条件に設定し、超音波溶着を行った。溶着した後のヘッダー天面を目視にて確認したところウェルドラインでの溶着傷は確認されなかった。また、得られた中空糸膜モジュールの耐圧強度は、２００Ｊで溶着したものが１．１ＭＰaであり、４００Ｊで溶着したものが１．７ＭＰaであった。
【００４６】
実施例２〜５
金型の樹脂注入口数、樹脂排出口数、樹脂排出口からの樹脂排出量を調整した以外は、実施例１と同様にヘッダーを射出成形し、その得られたヘッダーと筒状容器とを超音波溶着した。得られた結果を表９に示す。
【００４７】
比較例１
金型の樹脂注入口を１つにし、樹脂排出口を作らずに、ポリプロピレン系樹脂を用いてヘッダーを射出成形した。得られたヘッダーでは、ウェルドラインの位置ずれは１０μｍであった。その後、実施例１と同様に、得られたヘッダーと筒状容器との超音波溶着を行った。溶着した後のヘッダー天面を確認したところウェルドラインでの溶着傷が確認された。
【００４８】
比較例２
金型の樹脂注入口を２つにし、樹脂排出口を作らずに、ポリプロピレン系樹脂を用いてヘッダーを射出成形した。得られたヘッダーでは、ウェルドラインの位置ずれは１０μｍであった。その後、実施例１と同様に、得られたヘッダーと筒状容器との超音波溶着を行った。溶着した後のヘッダー天面を確認したところウェルドラインでの溶着傷が確認された。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、超音波溶着する際に生じるヘッダーの溶着傷を抑制する際に有用である。
【符号の説明】
【００５０】
１  中空糸膜モジュール
２  筒状容器
３  中空糸膜束
５  ヘッダー
５ａ  ヘッダー外周面
５ｂ  ヘッダー天面
５ｃ  ヘッダー底面
５ｄ  超音波溶着ホーン当接天面
２２  ヘッダー天面部
５０  金型
５１  樹脂注入口
５２  樹脂排出口
７０  樹脂注入口跡
７１  樹脂排出口跡
Ｗ  ウェルドライン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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