(57)【要約】  本発明は、管状メンブレインを製造する方法に関するものである。管状メンブレインの大きな出力速度を有し、且つ、非常に廉価である製造方法を生成するべく、糸（１２）の少なくともいくつかが、ウェブタイプの接続ライン（１４）の間において、隣接する長手方向の糸（１４）の間に、横方向の接続（１６）を形成しつつ、糸（１２）の少なくともいくつかが、長手方向の糸から構成されたウェブタイプの接続ライン（１４）に沿って１つに堅固に結ばれるように、管状部材（１０）をいくつかの糸（１２）から構築し、予め画定可能なメンブレイン材料（１８）を管状部材（１０）に塗布する。
2007513755.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の糸（１２）の少なくともいくつかが、リボン状の接続ライン（１４）に沿って実質的に１つに堅固に結ばれるように、管状本体（１０）が前記複数の糸（１２）から構築されており、
前記リボン状の接続ライン（１４）の間において、前記糸（１２）の少なくともいくつかが、前記相互に隣接した接続ライン（１４）の間に、横方向の接続（１６）を形成しており、
予め画定可能なメンブレイン材料（１８）が前記管状本体（１０）に塗布されることを特徴とする、管状メンブレインの製造方法。
【請求項２】
前記管状本体（１０）は、クロッシェ編み装置によって生成されており、それぞれの挿入された糸には、その独自のかぎ付き針又はクロッシェ針が割り当てられていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記管状本体（１０）は、大きな流速による液体の通過を実現する通路（２０）が前記個々の横方向の接続（１６）の間に形成されるように、クロッシェ編みによって生成されており、前記リボン状の接続ライン（１４）は、実質的に液体密封性を有するか、又は小さな流速による液体の通過を実現するように設計されていることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記糸（単一フィラメント又はマルチフィラメント）は、ポリマー、ポリアラミド、その他のポリマー、カーボン、ケブラーなどの合成材料、ニッケル、プラチナ、パラジウム、金、銀、ステンレススチールなどの金属（ワイヤ）、ルテニウム、ロジウム、イリジウム、ニッケルなどの触媒活性を有する物質；セルロースアセテート、グラスファイバ、グラファイトパウダー、活性炭などのその他の材料のグループ、或いは、以上のグループの混合物又は化合物から選択されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記隣接する横方向の接続（１６）は、それらの間に１０〜７０°、好ましくは、約３０°の角度を有するように、２つの接続ライン（１４）の間に配列されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記管状本体（１０）は、３つ、好ましくは、６つの横方向接続（１６）の表面がその間に延長している少なくとも３つ、好ましくは、６つの接続ライン（１４）から構築されており、この上部に前記メンブレイン材料が塗布されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記管状本体（１０）にメンブレイン活性化可能物質をコーティングし、このメンブレイン活性化可能物質に沈殿槽を通過させることにより、該物質を微小孔を有するメンブレインレイヤに加工することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記メンブレイン材料は、ＰＥＳ（polyethersulfone）、ＰＳＵ（polysulfone）、ＰＡＮ（polyacrylonitrile）、又はＰＶＤＦ（polyvinylidene fluoride）などの合成材料のグループから選択されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記管状本体（１０）は、前記糸（１２）の少なくともいくつかが、リボン状の接続ライン（１４）に沿って実質的に１つに堅固に結ばれるように、複数の糸（１２）から構築されており、前記リボン状の接続ライン（１４）の間において、前記糸（１２）の少なくともいくつかが、前記相互に隣接する接続ライン（１４）の間に、前記横方向の接続（１６）を形成し、且つ、予め画定可能なメンブレイン材料（１８）が前記管状本体に塗布されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法によって製造された管状メンブレイン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管状メンブレインの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
欧州特許第３４９，９１４号明細書は、不織チューブを形成するべく、少なくとも不織チューブの巻き重ね領域内において、接合継ぎ目に沿って、ストリップの長手方向のエッジがオーバーラップするように（この接合継ぎ目は、長手方法のエッジを互いに熱で溶接することによって形成されている）、螺旋の形態に巻き重ねられた熱可塑性不織支持材のストリップから管状不織布物品を製造する方法を開示している。ストリップを螺旋状の不織物品として巻き重ねることにより、結果的に、その自由端部に出口開口部を具備した中空のロッドが生成され、この出口開口部を通じて、巻き重ねられた不織チューブの内壁にコーティング溶液を塗布可能であり、次いで、凝固溶液と接触させることにより、管状メンブレインが得られる。
【０００３】
この種の管状メンブレインは、その気孔が、汚染物質や重金属などのあらゆる種類及び形状の粒子に対してのみならず、例えば、バクテリア、寄生虫、及びウイルスなどの形態の微生物に対しても障壁を形成するほどに小さな微小孔を有するフィルタ媒体を形成しており、特に、限外濾過及びナノ濾過に適している。当技術分野においては、これらのメンブレインの活性レイヤを半透レイヤとも呼んでいる。このように製造された管状メンブレインの欠点は、濾過対象の液体によって印加される圧力により、これらが、しばしば、熱接続継ぎ目の領域において裂けてしまい、この結果、正しく機能しなくなるという点にある。これに対処するべく、独国特許出願公開第２，２５５，９８９号明細書が、高い内部の水圧に対抗するために、編み組みによる繊維構造の形態の補強材により、薄くて壊れやすい不透メンブレインチューブの周りを包囲することを既に提案しているが、この既知の製造方法は、複雑であり（従って、高価であり）、且つ、不透メンブレイン上に直接配置された編み組みによる繊維構造の形態の補強材は、管状メンブレインを通じた流速とその濾過特性に対して悪影響を具備している。
【０００４】
ストリップ形状の物品から製造された螺旋状に巻き重ねられた管状メンブレインの熱によって生成された接続継ぎ目が、液体の圧力によって不幸にも分離した際に生じる問題を回避するべく、独国特許出願第１９９，０９，９３０号明細書は、（好ましくは、燃料電池要素として、電子伝導性材料の上にイオン伝導性材料のレイヤが配列された形態の）糸の束及び／又はワイヤの編み組みから構成された管状複合構造を提案している。その他のものに加え、ＰＥＭ燃料電池と呼ばれているものの製造を目的としたこの既知の解決策においては、炭素繊維及び／又は金属ワイヤから構成された管状内部電極を編み組み機によって製造することを提案している。この管状の編み組みを心棒上にセンタリングし、これに沿って触媒コーティング用のアプリケータノズルを通過させる（このノズルの直径が触媒コーティングの厚さを確定している）。セラミック加熱要素による短い乾燥セクションの後に、例えば、このコーティング済みの編み組みは、イオン伝導性メンブレインをポリマー溶液の形態で塗布する環状のダイを通過する。この段階の後に続いているのは、溶媒を除去するための相対的に長い乾燥セクションである。その後、第２触媒レイヤをアプリケータノズルによって塗布し、次いで、静止したねばねばした触媒レイヤの周りに外部電極を編み組みする。触媒レイヤのねばねばした粘着性により、編み組みストランドが貫通可能であり、従って、触媒と電極間の密接な接続が実現する。この少なくとも部分的に平坦な糸による編み組みから構成された管状複合構造が液体による高圧に晒された場合には、編み組み内部の長手方向及び横方向の引っ張り応力により、複合構造の糸が互いにシフトしてしまうという可能性を排除することはできず、この結果、特に、メンブレイン材料を実際にコーティングする前の編み組みを製造する際に、望ましくない伸長効果が生じる可能性があり、このため、既知の管状メンブレインは、その後続の意図する目的には不適当なものになり得るような形状、並びに、特に直径の変化を受け入れることになっている。
【発明の開示】
【０００５】
このような従来の技術に鑑み、本発明の目的は、機能的に信頼性の高いメンブレインを高生産速度及び低コストで得ることが可能であり、且つ、その製造又はその後続の使用の際にメンブレイン形状の変化による望ましくない伸長効果の影響を受けることのないように、管状メンブレインを製造する既知の技術的な方法を更に改善することにある。この目的は、請求項１の特徴を具備した方法により、そのすべてが実現される。
【０００６】
請求項１の特徴部によれば、糸の少なくともいくつかがリボン状の接続ラインに沿って実質的に１つに堅固に結ばれており、リボン状の接続ラインの間において、糸の少なくともいくつかが、互いに隣接する接続ラインの間に横方向の接続を形成しており、且つ、予め画定可能なメンブレイン材料が管状本体に塗布されるように、管状本体が複数の糸から構築されているため、管状メンブレインの非常に大きな出力速度を実現可能であり、且つ、非常に費用効率の良好な製造方法が得られる。本発明による方法によれば、メンブレイン材料を塗布する前に、伝導性の編物又は円形の伝導性編物の形態の管状本体を得ることが可能であり、この伝導性の編物パターンは、発生するあらゆる長手方向の引っ張り応力をリボン状の接続ラインに沿った連続した長手方向の糸によって安全に処理可能であることを意味している。伝導性の編物パターンの交差部（即ち、接続ラインと横方向の接続が実質的に１つに堅固に結ばれている場所）におけるルーピングにより、互いに対する糸組織のシフトが回避され、且つ、コーティングの際の前述の伸長の悪影響が極小化され、この結果、織物補強濾過毛細管は、非常に高い内部圧力と機械的に印加される長手方向の引っ張り応力に持ちこたえる。
【０００７】
対応する応力又は負荷によって編み組み経路が互いにシフトし得る編み組み管状本体とは対照的に、接続ラインと横方向の接続が実質的に１つに堅固に結ばれている場所におけるルーピングは、シフトが発生不能であることを意味しており、この結果、糸組織の長手方向又は横方向の移動は、使用されている糸材料の固有の弾力性によってのみ決定される。このため、本発明による方法を使用すれば、結果的に、メンブレインチューブを製造する際と、これに続く水及び飲料処理の分野を含むあらゆるタイプの流体の限外濾過又はナノ濾過分野におけるその後続の使用の際の両方において、良好な寸法的安定性を具備し、且つ、圧力に対して安定した管状構造が得られる。
【０００８】
本発明による方法の特に好適な実施例においては、伝導性の編物として設計された管状本体は、クロッシェ編み装置によって生成され、それぞれの挿入された糸には、その独自のかぎ付きの針又はクロッシェ針が割り当てられている。クロッシェ編みは、本質的に、かぎ付きの針又はクロッシェ針を使用することにより、糸を「空中」において（即ち、支持なしに）ループに形成する編み物技法であり、連結ループを１つに結合してパターンを形成可能である。クロッシェ編み装置によれば、リボン状の接続ラインに沿って連続的に糸を支持又は保持する段階を導入することによって、ベースフレームワークを生成し、次いで、接続ラインに沿った交差部においてルーピング用の更なる糸を挿入し、前述の接続ラインの間に横方向の糸の構成を生成可能である。
【０００９】
この管状本体は、好ましくは、大きな流速による流体の通過を実現する通路が個々の横方向の接続の間に形成され、且つ、リボン状の接続ラインが、液体密封性を有するか、又は小さな流速による液体の流れを実現するべく設計されるように、クロッシェ編みによって生成される。本発明による方法の特に好適な実施例においては、前述の糸（単一フィラメント又はマルチフィラメント）は、・ポリエステル、ポリアラミド、その他のポリマー、カーボン、ケブラーなどの合成材料、・ニッケル、プラチナ、パラジウム、金、銀、ステンレススチールなどの金属（ワイヤ）、ルテニウム、ロジウム、イリジウム、ニッケルなどの触媒活性を有する物質、・セルロースアセテート、グラスファイバ、グラファイトパウダー、活性炭などのその他の材料、から構成されるグループ、或いは、これらのグループの混合物又は化合物から選択される。
【００１０】
このリストから、本発明による方法においては、「糸」という用語は、広範に解釈する必要があり、通常の単一フィラメント及びマルチフィラメントの糸に加えて、織り糸、ワイヤ、又は粉から製造されたものを含む棒状のコンポーネントなどのその他の直線状の要素をも含んでいることが明らかである。
【００１１】
隣接する横方向の接続は、それらの間に、１０〜７０°（好ましくは、約２５°〜４５°、特に好ましくは、３０°）の角度を有するように、２つの接続ラインの間に配列される。
【００１２】
本発明による方法の別の特に好適な実施例においては、管状本体は、メンブレイン活性化可能物質によってコーティングされており、このメンブレイン活性化可能物質に沈殿槽を通過させることにより、微小孔を有するメンブレインレイヤに加工する。
【００１３】
メンブレイン材料は、具体的には、ＰＥＳ（polyethersulfone）、ＰＳＵ（polysulfone）、ＰＡＮ（polyacrylonitrile）、又はＰＶＤＦ（polyvinylidene fluoride）などの合成材料のグループから選択される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、例示用の実施例に基づいて、添付の図面を参照し、本発明による方法について更に詳細に説明する。添付した唯一の図は、略図的な形態において、管状メンブレインの一部分の透視正面図を非常に簡略化した表現で示しており、その縮尺は正確ではない。
【００１５】
管状メンブレインを製造する本発明による方法においては、総合的に参照番号１０によって示されている管状本体は、糸１２の少なくともいくつかが、リボン状の接続ライン１４に沿って実質的に１つに堅固に結ばれており、リボン状の接続ライン１４の間において、糸１２の少なくともいくつかが、相互に隣接する接続ライン１４の間に、横方向の接続１６を形成しており、予め画定可能なメンブレイン材料１８が管状本体１０に塗布されるように、複数の糸１２から構築されている。この場合に、リボン状の接続ライン１４は、ある種の長手方向の糸組織を形成しており、この糸組織は、個々の横方向の接続１６の横方向の糸１２を介してある種の伝導性の編物（特に、円形の伝導性編物）を形成している。
【００１６】
この伝導性の編物を得るべく、管状本体１０は、産業用のクロッシェ編み装置を使用して生成されており、それぞれの挿入された糸には、その独自のかぎ付き針又はクロッシェ針が割り当てられている。尚、この種の機械的なクロッシェ編み装置は、従来技術に属しているため、クロッシェ編みによる管状本体１０の生成法については、更なる詳細な説明を省略する。いずれにしても、管状本体１０は、大きな流速による液体の通過を実現する通路が、横方向の糸１２の形態において個々の横方向の接続１６の間に形成されるように、クロッシェ編みによって生成されており、長手方向の糸組織として機能するリボン状の接続ライン１４は、実質的に液体密封性を有するか、又は小さな流速による液体の流れを実現するように設計されている。わかりやすくするべく、図面には、リボン状の接続ライン１４と横方向の接続１６の糸１２のルーピングが、結合ボール２２の形態で示されているが、実際には、クロッシェ編み技法によれば、このボール２２は、相互接続された編み目又は結び目によって形成されており、横方向の接続１６の糸１２と両端において（即ち、右及び左に）交差する接続ライン１４に沿って形成されている接続の編み目は、管状本体１０の長手方向の引っ張りに対する安定性及び抵抗力を更に増大させる追加的な長手方向の糸１２を具備している。
【００１７】
横方向の接続１６用の挿入糸１２と、リボン状の接続ライン１４への遷移領域内のポイント２２に沿ってこれらを互いに結ぶための挿入糸１２は、例えば、ポリエステルやポリアラミドなどのマルチフィラメント合成糸から構成されているが、これには、その他のポリマーも使用可能である。但し、強度を向上させるべく、リボン状の接続ライン１４に沿った長手方向の糸は、炭素繊維材料から製造されている。例えば、この管状メンブレインを燃料電池要素又はこれに類似したものとして使用する場合には、糸のいくつかを電子伝導性材料から製造し、糸のその他のものをイオン伝導性材料から製造可能である。更には、イオン伝導性機能を有する糸組織には、触媒レイヤを提供可能であり、これには、更に、疎水性物質及び／又はプロトン導体材料を提供可能である。又、前述の管状メンブレインは、乳酸又はこれに類似したものを取得するべく、双極性イオン交換メンブレインとして使用することも可能である。更には、金属ワイヤを糸組織として使用することにより、管状メンブレインの電荷電位を確定することも可能である。
【００１８】
この図示のケースにおいては、管状本体１０は、８つの接続ライン１４と、８つの横方向接続表面１６から構成されている。但し、６つの接続ライン１４と６つの横方向接続１６から構成された管状本体１０が特に有利であることが証明されている（ここには図示されていない）。三角形の断面（図示されていない）の管状本体１０を構築するための最低要件は、３つの接続ライン及び３つの横方向接続１６によって構築するというものである。
【００１９】
この段階で、この方法によって構築された管状本体１０をメンブレイン活性化可能物質によってコーティングするべく、これに沈殿槽を通過させ、この物質を微小孔を有するメンブレインレイヤに加工する。尚、この種の方法は、例えば、国際出願公開第０３／０７６０５５Ａ１号明細書に開示されており、従って、これに関する更なる説明は省略する。この明細書による既知の解決策は、特に限外濾過用の織物補強毛細管メンブレインの製造方法に関するものであり、この場合には、織物チューブは、それぞれのケースにおいて、ポリマー溶液によってコーティングされ、沈殿槽を通過し、ポリマー溶液を沈殿槽内において微小孔を有するレイヤに加工している。この結果、織物チューブによって補強されたメンブレインが形成される。ポリマー溶液によってコーティングされた織物チューブは、機械的な接触なしに、沈殿槽を最上部から底部に通過し、底部のノズルを通じて取り出される。液体がノズルを通じて流出することにより、沈殿槽を離れる毛細管メンブレインに張力を印加し、これにより、コーティングされた織物チューブのコースを安定させている。尚、このコーティング法は、一例として付与されているに過ぎず、浸漬槽法を含むこの場合に使用可能な多数のその他のコーティング法が存在している。メンブレイン材料は、ＰＥＳ（polyethersulfone）、ＰＳＵ（polysulfone）、ＰＡＮ（polyacrylonitrile）、又はＰＶＤＦ（polyvinylidene fluoride）などの合成材料のグループから選択される。
【００２０】
本発明による管状メンブレインは、連続的に（従って、廉価に）製造可能であり、即ち、管状本体１０は、メンブレイン材料１８による後続のコーティング法のために、クロッシェ編み法によって永続的に生成される。従来のクロッシェ編み法を使用して伝導性の編物又は円形の伝導性編物の形態にフィルタ材料を製造することにより、濾過の際に発生する長手方向の引っ張り応力にリボン状の接続ライン１４に沿った連続した長手方向の糸によって対処し、周囲の応力に平坦な横方向の接続１６による複合織物の横方向の糸によって安全に対処するフィルタチューブが得られる。交差点におけるルーピング（ボール２２）は、互いに対する糸１２のシフトを低減し、この結果、メンブレイン材料によるコーティングの際の管状本体１０の長手方向及び横方向の両方における望ましくない伸長効果が大幅に極小化され、この織物補強濾過毛細管は、濾過の際の非常に高い内部圧力と長手方向の引っ張りに持ちこたえる。糸の強度は、この場合には、２０〜２００μｍの直径を有する糸１２を使用して確保可能であり、ライン１４に沿った糸の数は、好ましくは、３〜６本である。
【００２１】
適切な寸法を有し、且つ、円形の伝導性編物の形態の選択された技術的解決策を使用した実際的な試験により、円形の伝導性編物として設計された本発明によるメンブレインチューブが（特に、完成した濾過設備の少なくとも１つのモジュール（図示されてはいない）の形態の）保持装置内において堅固に保持されることを保証するべく、裂け目における１〜５％の伸びを伴って、１００Ｎ／ｍｍ2の引っ張り強度を実現可能であり、且つ、動圧試験において、このようなチューブが、わずかに１％のチューブの短縮を伴って、約３〜６Ｐａ（３０〜６０ｂａｒ）の破裂圧に容易に持ちこたえることが示されている。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】管状メンブレインの一部分の透視正面図を非常に簡略化した表現で示している。
【図１】
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【国際調査報告】
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2007513755.tif 000005
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