(57)【要約】【課題】中空糸束を保護パイプに挿入する際に、中空糸を傷つけたり、不純物混入や雑菌汚染を防止する。また中空糸束を保護パイプに挿入する時に中空糸に負荷をかけ破断させるなどのダメージの低減することを課題とするものである。【解決手段】回転する２点かせ枠に中空糸を複数回巻き取り糸束状とした後、該かせ枠に巻き取られた中空糸束の両端を把持部材を用いて把持し、２点かせ枠を抜き取り、ついで中空糸束の長手方向に一定のテンションをかけながら、成形治具を用いて保護パイプの内径よりも小さくなるように、かつ円形状に成形しながら保護パイプ内に挿入することを特徴とする中空糸束への保護パイプ装着方法およびその装置。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する２点かせ枠に中空糸を複数回巻き取り糸束状とした後、該かせ枠に巻き取られた中空糸束の両端を把持部材を用いて把持し、２点かせ枠を抜き取り、ついで中空糸束の長手方向に一定のテンションをかけながら、成形治具を用いて保護パイプの内径よりも小さくなるように、かつ円形状に成形しながら保護パイプ内に挿入することを特徴とする中空糸束への保護パイプ装着方法。
【請求項２】
中空糸束の両端を把持部材で把持した後、中空糸束の隙間に挿入したサポートバーを回転させることにより中空糸束を押し広げ、引き続きかせ枠を中空糸束から引き抜くことを特徴とする請求項１に記載の中空糸束への保護パイプ装着方法。
【請求項３】
サポートバーを再度旋回させて中空糸束の隙間と平行な位置に戻した後に、該サポートバーを中空糸束から抜き取り、次いで中空糸束の両端を把持している把持部材を引張り、［中空糸１本の降伏点の５％×中空糸本数］〜［中空糸1本の降伏点の５０％×中空糸本数］のテンションをかけ、成形治具で中空糸束を円形状に成形しながら保護パイプに挿入することを特徴とする請求項１または２に記載の中空糸束への保護パイプ装着方法。
【請求項４】
(a)かせ枠に巻き取られた中空糸束の両端部を把持する把持部材
(b)中空糸束よりかせ枠を抜き取る際、中空糸束を広げるためのサポートバー
(c)中空糸束を保護パイプの内径よりも小さく、かつ円形状に成形するための成形治具
(d)中空糸束に保護パイプを装着するための中空糸束移送機構
を備えたことを特徴とする中空糸束への保護パイプ装着装置。
【請求項５】
該把持部材が一対の鉤爪状部材からなり、中空糸束のU字状端部を把持する機構であることを特徴とする請求項４に記載の中空糸束への保護パイプ装着装置。
【請求項６】
中空糸束を把持する把持部材が中空糸束にかかるテンションを検知し、中空糸束に一定のテンションがかかるようにコントロールされていることを特徴とする請求項４または５に記載の中空糸束への保護パイプ装着装置。
【請求項７】
該成形治具の開口断面積が中空糸束入口側より出口側に向かって順次小さくなることを特徴とする請求項４〜６いずれか記載の中空糸束への保護パイプ装着装置。
【請求項８】
該成形治具の中空糸束入口側の断面外径は、成形前の中空糸束の外径より５％以上大きく、中空糸束出口側の断面外径は保護パイプの端面の内径よりも３％〜３０％小さく、かつ中空糸束が最密充填となる径より５％以上大きい径であることを特徴とする請求項４〜７いずれか記載の中空糸束への保護パイプ装着装置。
【請求項９】
該成形治具の入口側開口部と出口側開口部を結ぶ勾配の角度が、成形治具の中心線に対して２°〜４５°であることを特徴とする請求項４〜８いずれか記載の中空糸束への保護パイプ装着装置。
【請求項１０】
該成形治具の長さが１０〜２００ｍｍであることを特徴とする請求項４〜９いずれか記載の中空糸束への保護パイプ装着装置。
【請求項１１】
該サポートバーが２本のバーより構成され、かつ回転可能であることを特徴とする請求項４〜１０いずれか記載の中空糸束への保護パイプ装着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血液中の老廃物を、透析や濾過によって除去する人工腎臓に用いられる中空糸濾過膜分離膜器の製造に係り、特に、中空糸束を搬送、加工、モジュールケースへの挿入等、中空糸を取り扱う上で中空糸を折ったり、傷つけたり等のダメージを与えないために保護パイプの中に中空糸束を自動で挿入するための中空糸束挿入方法およびその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、中空糸束をモジュールケースの中に装填する方法として、例えば、特許文献１、２、３が開示されている。特許文献１に記載の方法は、中空糸束の周囲にシートを巻き付けて中空糸束を収束させた後、巻き付けたシートとともにケースに挿入し、その後、中空糸束の一端を把持した状態でシートだけをケースから引き抜く技術である。しかし、この方法は全て手作業で行われているため、無菌状態を維持するための身体露出部の殺菌作業など余分な衛生上の配慮が必要になることや、作業効率が悪く生産性が低いことなどからコスト高になるという問題がある。
【特許文献１】特開昭６０−５４７１１号公報
【０００３】
また、特許文献２は、垂直状態のケースの上端に中空糸束の案内筒を設け、その案内筒の中に中空糸束を投入し、ケース下端を密閉した状態でケース内を吸引して減圧することによって、中空糸束を案内筒に沿わせながらケース内へ吸引し降下させて挿入する技術である。しかし、この場合、ケースの上端部をシールしている糸束が中空糸であるため、完全なシールが出来ず、そのため、ケース内を減圧するのに長時間を要し、生産性が非常に悪いだけでなく、案内筒に投入される中空糸束は収束されていない大径の状態のままであり、それが案内筒の出口端部でケースの内径以下まで吸引降下しながら絞り込まれるため、中空糸束の中には、案内筒の出口端部で損傷を受ける単糸が生じるという問題がある。
【特許文献２】特開昭６０−８０４６３号公報
【０００４】
さらに、特許文献３は、一端に結束部を有する中空糸束を、下端に導出手段を具備した中空筒状の袋に導入し、それらをケースの中に挿入した後、袋の下端に設けた導出手段を用いてケースの中より袋だけを抜き取る方法である。この方法では、ケースから袋を抜き取るときに、中空糸束も同時に排出されないように、中空糸束の一端に設けた結束部をケースのスロート部に止めて、中空糸束の移動を制止している。したがって、結束部を具備していない中空糸束の挿入には適用できず、そのような中空糸束の挿入を敢えて、この方法により行おうとすれば、必須となる余分な結束部を設けなければならず、そのためにコスト高になるという問題がある。また、ケース内へ高密度の中空糸束を挿入する場合、中空糸束が嵩高となって、中空糸束がケースのスロート部のコーナーで中空糸束の単糸が損傷を受けるという問題がある。
【特許文献３】特開昭６１−８６９０６号公報
【０００５】
特許文献１〜３は、モジュールケースへの糸束の充填方法に関するものであるが、保護パイプへの糸束の挿入方法として、糸束全体に保護シートを巻きつけて糸束を成形後パイプに挿入する方法が開示されている。（例えば、特許文献４参照）。しかしながら、この挿入方法、装置では、かせ枠から中空糸束を取り外す、もしくは中空糸束を装置に取り付ける際に人間が介在しなくてはならず、自動化による効率化が出来ないばかりか、人為的なミスにより中空糸を傷つけたり、中空糸を直接作業員が触ることにより雑菌や不純物の混入が生じるという問題を抱えている。また、保護シートを巻きつける際に発生する力により中空糸束が大きく揺れ、中空糸束の両端を把持している部分に大きな力が加わり、中空糸が破断し保護パイプ内に中空糸束を挿入する際に破断した中空糸部分が入り込みモジュールにした場合、リークが発生する等、モジュール組立てにおける歩留まり低下の問題を抱えている。また、ろ過流量、性能を高めるために、空隙率を高めた（特に、緻密なスキン層部と中空糸の断面積の殆どをしめるラフな層になるようにした）中空糸では引張り強度が低下しやすくなるため上記の問題が顕著に現れる問題がある。
【特許文献４】特開平７−６００７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は従来技術の課題を背景になされたもので、中空糸束を保護パイプに挿入する際に人為的ミスで中空糸を傷つけたり、直接中空糸に接触する機会が増えるため不純物が混入する可能性が高まる問題、及び保護パイプ挿入時に中空糸に負荷をかけ破断させるなどのダメージを低減することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは上記課題を解決するため、鋭意研究した結果、遂に本発明を完成するに到った。
即ち本発明は、下記の構成を有する。
（Ａ）回転する２点かせ枠に中空糸を複数回巻き取り糸束状とした後、該かせ枠に巻き取られた中空糸束の両端を把持部材を用いて把持し、２点かせ枠を抜き取り、ついで中空糸束の長手方向に一定のテンションをかけながら、成形治具を用いて保護パイプの内径よりも小さくなるように、かつ円形状に成形しながら保護パイプ内に挿入することを特徴とする中空糸束への保護パイプ装着方法。
（Ｂ）中空糸束の両端を把持部材で把持した後、中空糸束の隙間にサポートバーを挿入後、９０℃回転させ、かせ枠を中空糸束から引き抜くことを特徴とする中空糸束への保護パイプ装着方法。
（Ｃ）サポートバーを再度旋回させて中空糸束の隙間と平行な位置に戻した後に、該サポートバーを中空糸束から抜き取り、次いで中空糸束の両端を把持している把持部材を引張り、［中空糸１本の降伏点の５％×中空糸本数］〜［中空糸1本の降伏点の５０％×中空糸本数］のテンションをかけ、成形治具で中空糸束を円形状に成形しながら保護パイプに挿入することを特徴とする中空糸束への保護パイプ装着方法。
（Ｄ）
(a)かせ枠に巻き取られた中空糸束の両端部を把持する把持部材
(b)中空糸束よりかせ枠を抜き取る際、中空糸束を広げるためのサポートバー
(c)中空糸束を保護パイプの内径よりも小さく、かつ円形状に成形するための成形治具
(d)中空糸束に保護パイプを装着するための中空糸束移送機構
とを備えたことを特徴とする中空糸束への保護パイプ装着装置。
（Ｅ）該把持部材が一対の鉤爪状部材からなり、中空糸束のU字状端部を把持する機構であることを特徴とする中空糸束への保護パイプ装着装置。
（Ｆ）中空糸束を把持する把持部材が中空糸束にかかるテンションを検知し、中空糸束に一定のテンションがかかるようにコントロールされていることを特徴とする中空糸束への保護パイプ装着装置。
（Ｇ）該成形治具の開口断面積が中空糸束入口側より出口側に向かって順次小さくなることを特徴とする中空糸束への保護パイプ装着装置。
（Ｈ）該成形治具の中空糸束入口側の断面外径は、成形前の中空糸束の外径より５％以上大きく、中空糸束出口側の断面外径は保護パイプの端面の内径よりも３％〜３０％小さく、かつ中空糸束が最密充填となる径より５％以上大きい径であることを特徴とする中空糸束への保護パイプ装着装置。
（Ｉ）該成形治具の入口側開口部と出口側開口部を結ぶ勾配の角度が、成形治具の中心線に対して２°〜４５°であることを特徴とする中空糸束への保護パイプ装着装置。
（Ｊ）該成形治具の長さが１０〜２００ｍｍであることを特徴とする中空糸束への保護パイプ装着装置。
（Ｋ）該サポートバーが２本のバーより構成され、かつ回転可能であることを特徴とする中空糸束への保護パイプ装着装置。
【発明の効果】
【０００８】
本発明による中空糸束挿入装置を用いると人を介さず保護パイプ内に中空糸束を挿入できるため、人為的なミスで中空糸を傷つけたり、ゴミなどの異物の混入を防ぐことができるだけでなく、保護パイプ内に中空糸束を挿入する際に、一定のテンションと速度で中空糸束を移送することが出来るため、中空糸への負荷を低減し、高性能化し中空糸の引張り強度が低下しているような中空糸に対しても破断させることなく保護パイプ内に中空糸を挿入できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を詳細に説明する。本発明において２点かせ枠は、図１に示すように１本の長い棒（軸と呼ぶ）の両端近傍に中空糸束を実際に巻き付けるニ股構造の爪が垂直に取り付けられた構造になっている。軸の断面形状は、丸、三角、四角どの様な構造でも良いが、好ましくは中空の四角型の方が良い。中空にすることで軽量化でき、かせ枠を自動搬送する場合において設備費、ランニング費を抑えることが出来る。また、四角にすることでねじれに強く、さらに自動化の際、かせ枠の向きを規制し位置決めができる利点がある。爪の構造は、図２に示すように二股に分かれており、爪の断面形状についても丸、三角、四角どの様な構造でも良いが、好ましくは、半円型であることが良い。中空糸があたる部分に円弧部が向き、把持部材が挿入される部分は平坦な面が向くようにすることで、中空糸を傷付けず、かつ、把持部材をスムーズに挿入することができる利点がある。爪部は、かせ枠を中空糸束から抜く際に、中空糸と擦れる可能性があるため爪部の表面は、梨地処理、もしくはフッ素系の樹脂や、セラミック等をコーティングするなど中空糸と爪部の摩擦抵抗を下げる工夫を行なうのが好ましい。爪には把持部材で確実に中空糸束を把持できるように、中空糸を巻き付ける段階で巻く位置が固定できるように規制のためのガイド、ピンが取り付けられている。
【００１０】
２点かせ枠の搬送のみは人が介在しても良いが、人為的ミスから中空糸への接触により中空糸へのダメージ及び中空糸への異物の混入を防ぐためには自動で搬送するのが好ましい。
【００１１】
搬送された２点かせ枠を本発明の装置にセットすると、先ず図３に示す把持部材が開いた状態で二股の構造の爪部に挿入され、その後把持部材を閉じることで中空糸束が把持される。把持部材としては、フック状のもの、形状記憶合金で出来たワイヤー、人口筋肉と呼ばれる樹脂等で出来たものが挙げられるが、構造が簡単で確実に保持できる構造として、好ましくは、把持部材が閉じたときの最大径が、挿入される保護パイプの内径よりも小さく、把持部材の厚みはかせ枠の爪の隙間より小さく、把持部材が閉じた時の把持部材の隙間は、中空糸束を押し潰したときに中空糸が切れ始める限界の隙間よりも大きくするのが好ましい。また、把持部材を引張って中空糸に張力を掛ける際に、把持部材に中空糸が挟まって切れないように把持部はＬ型のものとＩ型のものを組み合わせた構造にするのが好ましい。Ｌ型同士で構成した場合には、Ｌ型先端部の重ね合わせた部分に中空糸が挟まりやすく、また把持部材の先端を押し広げようとする力が中心部にかかり、重なり部分が開きやすくなり、さらに中空糸が入り込みやすくなる。把持部材の内面、外面は、中空糸と接触するため角部はＲを取るのが好ましい。角部が鋭利だと中空糸を切断する可能性が高くなるためである。把持部材の表面は、中空糸束にテンションを掛ける際、把持部材と中空糸束が擦れる可能性があり、中空糸が切れる可能性があるため、把持部の表面には凹凸をなくし、一般に鏡面と呼ばれる表面状態にするのが好ましい。
【００１２】
両端を把持部材で把持された中空糸束からかせ枠を抜くためには、爪と中空糸束との摩擦力を減らした後に爪を抜かないと中空糸が破断してしまうことがある。そのために、例えば、図４に示すような２本の間隔のあいた棒（サポートバーと呼ぶ）により、爪近傍で爪のかせ枠中央側の中空糸束の間を広げ、爪と中空糸束との隙間を広げ、爪をサポートバーのところまで移動させ、かせ枠を引き上げることで中空糸を傷付けず、中空糸束からかせ枠を抜くことが可能となる。サポートバーは、中空糸束と平行な状態では、かせ枠に捲かれた中空糸束の隙間よりも厚み（幅）が薄く（狭く）、回転させるに従い、中空糸束を押し広げることができるものであれば特に限定されない。前記、２本以上の棒状のものを一列に並べたものであっても良いし、平板状のものであっても良い。サポートバーは、直接中空糸束と接触しながら回転させるため、サポートバーの表面は、中空糸束との摩擦抵抗をできるだけ少なくするよう、例えば、接触面積を出来るだけ小さくするとか、表面を梨地加工するなど配慮するのが好ましい。
【００１３】
爪近傍に生ずる中空糸束の隙間にサポートバーを挿入し回転させることにより、爪近傍の中空糸束が広げられ、サポートバーと爪間の中空糸束間の開き角が大きくなり、爪を移動させるときに爪と中空糸との接触を低減できる。サポートバーを爪よりも離れた位置に挿入すると、中空糸束の開き角が小さくなり、爪と中空糸束との接触量が大きくなり、爪を移動させる際に中空糸に損傷を与えてしまう。サポートバーの挿入位置は、挿入時に爪と干渉しない位置で中空糸束を広げた際のサポートバーと爪間のかせ枠束の開き角が６０°〜１００°であることが好ましい。６０°より開き角が小さいと、爪を移動させるときに爪と中空糸が接触する量が増え、中空糸に損傷を与える可能性が高くなる。また、開き角を１００°より大きくすると、サポートバーを９０°回転させる際に中空糸束が押し広げられるときの抵抗が大きくなり、中空糸に損傷を与え、中空糸が切れる可能性が高くなる。より好ましくは、開き角を７０°〜９０°にする。
【００１４】
サポートバーの構造は、断面が円形で棒間の最短距離は、かせ枠の爪の最大幅よりも大きくする必要があり、好ましくは爪の最大幅よりも５〜１０ｍｍ広い距離である。棒間の距離が５ｍｍより小さいと、サポートバーと爪が接触する可能性がある。また、１０ｍｍより大きいとサポートバーを回転させた際に、中空糸束への負荷が増えるため、中空糸に損傷を与える可能性がある。サポートバーの棒の径は、好ましくは５〜１２ｍｍであり、φ５ｍｍよりも小さいと、強度不足のため中空糸束を押し広げるときにサポートバーが曲がってしまうことがある。また、φ１２ｍｍより大きくなると、中空糸束を押し広げる際に中空糸への負荷が増え、中空糸が切れる可能性が高まる。サポートバーの棒は、ベアリング等を内蔵することにより、スムーズに回転することが出来る構造にするのが好ましい。サポートバーの棒が回転することで中空糸束を押し広げる際の中空糸との摩擦抵抗が減り、中空糸が切れたり中空糸に傷を付ける可能性を低減できる。また、サポートバーの表面は、かせ枠の爪と同様に中空糸との摩擦係数を低減するような処理を行なうのが好ましい。
【００１５】
サポートバーを図５のようにまず、中空糸束と平行な状態で中空糸束の隙間に挿入する。その後サポートバーを棒間の距離を保ったまま回転させることで、中空糸束を押し広げることができる。サポートバーで押し広げられた際の中空糸にかかる負荷は、サポートバーの構造、サポートバーの挿入位置を上記の通り改善することにより小さくできるため中空糸が破断、潰れ等起こすことはない。一般的に２点かせ枠に中空糸を巻く際には、中空糸束を１ｍ〜３ｍの長さ、中空糸の降伏伸度、強度以下（８０％以下）で巻くためサポートバーで押し広げた際の糸の伸びは０．２％以下とわずかな変動である。したがって、中空糸が破断、潰れる問題は生じない。かせ枠を抜き取った後には、再度サポートバーを回転させ中空糸束と平行な状態に戻した後にサポートバーを引き抜く。
【００１６】
かせ枠、サポートバーを抜くとわずかであるが、かせ枠に巻いていた状態よりも中空糸束に弛みが生ずる。これは、かせ枠の爪の幅よりも把持部材の厚みが小さいためである。そのため、中空糸束の大きさはかせ枠に巻いている状態よりも大きくなり、保護パイプを挿入する際に抵抗が大きくなり中空糸が損傷する可能性が高まる。そこで、中空糸束両端の把持部材を（中空糸１本当たりの巻き張力×中空糸本数）で求まるテンションがかかるように引張る。こうすることにより、中空糸束は小さくなり、さらに巻き取ったときの張力をかけるだけなので中空糸が切れる等の問題が発生することはない。
【００１７】
張力を掛けられた状態で、あらかじめ片側の把持部材側にセットされたラッパ状の成形治具及び保護パイプを中空糸束側に移動させ、ラッパ状の成形治具で中空糸束が保護パイプの端部の径よりも小さくなるように成形しながら、保護パイプ内に中空糸束を挿入することになる。本発明においては、中空糸束の両端を把持部材で把持し、一定のテンションをかけた状態のまま保護パイプ内に挿入するため、中空糸束と保護パイプとの摩擦抵抗が常に一定となるので、中空糸が保護パイプとの摩擦で折れたり、曲がったり、蛇行したりする問題が起こらない。また、成形治具及び保護パイプを移動させる速度は１００ｍｍ／秒〜4００ｍｍ／秒  が好ましい。１００ｍｍ／秒より遅くなると生産速度が遅すぎて実質生産設備として利用しがたい。４００ｍｍ／秒よりも早くなると時間当たりの中空糸の変化量が大きくなるため抵抗が高くなり中空糸に折れ、曲げ、潰れが発生してしまう。好ましくは２００ｍｍ／秒〜３００ｍｍ／秒の範囲にするのがよい。したがって、本発明で得られた中空糸束を用いて、モジュールを作製した場合、リークの発生原因となる折れ糸、切れ糸、蛇行糸の混入がみられないため、歩留まり良く、高品質のモジュールを作製することが可能となる。
【００１８】
挿入完了後は、把持部を開き中空糸束が保護パイプに入った状態で所定の長さに切断し、次の工程へ進める。
【００１９】
本発明に用いられる中空糸膜は特に限定されるものではないが、例えば血液浄化や水処理に用いられる限外濾過膜、精密ろ過膜としてポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリロニトリル、ポリアミド、再生セルロース、セルロースアセテート、セルローストリアセテート等を素材とした内径５０〜５００μｍ、膜厚１０〜１００μｍの中空糸膜が挙げられる。
【００２０】
図３〜６において、中空糸束は、両端から長手方向に向かって一定テンションで引張られており、このときのテンションは［中空糸１本の降伏点の５％×中空糸本数］〜［中空糸1本の降伏点の５０％×中空糸本数］が望ましい。降伏点を超えて引張ると、中空糸が変形してダメージを受けてしまうため、降伏点以下のテンションをかける必要があるが、中空糸の長さのバラツキにより実際には個々の中空糸にかかるテンションにバラツキが生じている。したがって、テンションは降伏点の４８％以下とするのがより好ましい。４５％以下がさらに好ましく、４０％以下がよりさらに好ましい。またテンションの下限値である降伏点の５％を下まわると成形治具と中空糸の摩擦力により中空糸が折れ曲ってしまい中空糸にダメージを与えてしまう可能性がある。そのため、テンションは１５％以上がより好ましく、２０％以上がさらに好ましく、２５％以上がよりさらに好ましい。
【００２１】
テンションを一定に保つ方法としては、把持部とテンションをかける駆動部との間にテンションを測定するためのロードセルをつなぎ、ロードセルで測定されるテンションが一定になるように駆動部をコントロールする方法等が考えられられるが、テンションを付与する駆動部にエアーシリンダーを用いエアーシリンダーのシリンダー部の断面積とエアーシリンダーにかけるエアー圧力から求まる駆動力からテンションを求め、エアー圧を所定の圧力に維持する方式が構造上単純でありながら必要な効果を得られるためエアーシリンダーを用いるのが好ましい。
【００２２】
成形治具の大径側から小径側に向かって中空糸束が通過するように成形治具を移動させながら、中空糸束を保護パイプの内径よりも小さく成形する。該成形治具は、中空糸束との摩擦力を下げることのできる材質を選ぶのが好ましい。例えば、表面を加工した金属や熱可塑性樹脂等を用いることができる。好適には、表面をハードクロムメッキ加工したステンレス素材やポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）に代表されるフッ素系樹脂の削り出し品を用いるのが好ましい。
【００２３】
保護パイプは、成形治具の他端（成形後の中空糸束側）に密着させ、成形治具とともに移動させることにより、成形した中空糸束を折り曲げることなく保護パイプに挿入することができるものであれば限定しないが、例えば、特開平７−１５６２６２号公報に記載されているようなオレフィン系プラスチックパイプを用いるのが好ましい実施態様である。保護パイプは、輸送や取扱い時の振動や中空糸同士の摩擦による静電気発生による中空糸束の乱れや傷等のダメージを与えないために用いるものであり、例えば、材質はポリプロピレン性で内面に梨地加工あるいはエンボス加工を施したものが好ましい。サイズは、中空糸束の最密充填となる径よりも５％〜３０％大きい内径の方がよい。５％を下まわると中空糸束に保護パイプを装着する際、保護パイプとの摩擦で中空糸がダメージを受け、また保護パイプから中空糸束を抜き出す際に同じ様に保護パイプとの摩擦で中空糸にダメージを与えてしまうことがある。また、中空糸束の最密充填となる径よりも３０％を超えて大きい内径の場合には、保護パイプから中空糸束が抜け落ちやすくなったりズレたりするため、取扱いが難しくなってしまうし、輸送及び保管時に無駄なスペースが必要になってしまう。保護パイプの厚みは０．１ｍｍ以上が好ましく、それより薄くなると保護パイプの強度不足により中空糸にダメージを与える可能性がある。また、厚すぎても、保護パイプ自身の柔軟性が低下するため、中空糸にダメージを与えることがある。保護パイプの厚みは０．５ｍｍ以下程度が好ましい。保護パイプの成形治具側及びその反対側をラッパ状に加工してもよい。ラッパ状に加工することで挿入前に把持部材側にパイプを装填する際に把持部材に引っかかる事無く装填できるようになり、さらに、成形治具側をラッパ状にすることで完全に保護パイプと成形治具を密接させながら中空糸束を装填する必要がなく、成形治具と保護パイプを５０ｍｍ以内の距離を置いても中空糸を傷つけること無く中空糸束を装填できる。保護パイプと成形治具を密接させながら移動させることは技術的に難しく、さらに保護パイプの長さに関してもバラツキがあると成形治具と保護パイプを密接させる際に保護パイプを潰してしまう可能性があるため、保護パイプの長さの管理も２ｍｍ以下で管理しなくてはならないため、成形治具と保護パイプ間に距離を持たせられる効果は大きい。
【００２４】
成形治具の一端の内径は、成形前の中空糸束外径の５％以上大きくすることが好ましい。成形前の中空糸束外径は、中空糸束の長手方向にバラツキがあるため１０％以上大きい径がより好ましい。他端の内径は、保護パイプの端面の内径よりも３％〜３０％小さく、かつ、かつ中空糸束が最密充填となる径より５％以上大きいことが好ましい。より好ましくは、保護パイプの端面径よりも５％〜２０％小さく、かつ中空糸束が最密充填となる径より７％以上大きい径が好ましい。それよりも小さいと、中空糸間が接触し中空糸の外径のバラツキにより局所的に過大な力が加わり、中空糸に潰れ、変形等のダメージを与えてしまう。
【００２５】
中空糸束成形治具の一端と他端を結ぶ勾配の角度は、中空糸束成形治具の中心線に対して２°〜４５°、より好ましくは５°〜３０°、さらに好ましくは８°〜２０°である。これより小さい角度だと急激に中空糸束成形治具の長さが長くなるため中空糸と中空糸束成形治具との接触長さが長くなり、中空糸と中空糸束成形治具との摩擦が高まり中空糸に潰れ、変形等のダメージを与えてしまうことがある。また、勾配角度が４５°以上になると急激に中空糸束径を小さくする力が加わるため中空糸に折れ、切れ、擦り傷等のダメージを与えてしまう可能性がある。
【００２６】
本発明においては、中空糸束の両端を把持し、一定のテンションをかけ、中空糸束成形治具で中空糸束を成型しながら保護パイプの中に装着することが特徴であり、装着する際に、中空糸成型治具と保護パイプを移動させ、中空糸束を保護パイプに装填しても、中空糸成型治具と保護パイプを固定して中空糸束を一定張力に保ちながら移動させ保護パイプに中空糸束を装填しても良い。中空糸成型治具と保護パイプを移動させる機構の方が設備が複雑にならず好ましい。
【実施例】
【００２７】
（リークテスト）
リークテストには（株）コスモ計器製リークテスタを使用した。本リークテスタでは、最大９９９ｍｍＨ2Ｏ、最小１ｍｍＨ2Ｏ、精度±１ｍｍＨ2Ｏで測定可能である。供給気体には窒素を使用した。リークテスタと製品とを繋ぐ回路には、加圧時においても体積変化しない耐圧性ポリテトラフルオロエチレン製チューブを使用し、チューブ径は外径６ｍｍ、内径４ｍｍ、肉厚１ｍｍとした。回路の長さは５０ｃｍとした。リークテストを行う前に機器の校正を行いゼロ点調整を行った。また、機器および回路に漏れが生じていないことを確認した。その後、回路とモジュールを接続し、測定を行った。供給圧力は１．５ｋｇｆ／ｃｍ2とし、加圧時間は２０秒とした。その後、１０秒間の平衡時間をおいた後、１０秒間圧力降下値の測定を行った。圧力降下値が１００ｍｍＨ2Ｏ以下を合格とした。
【００２８】
（実施例１）
ポリエーテルスルホンからなる内径２００μm、膜厚３０μmの湿潤中空糸を図１に示す２点かせ枠に長さ２ｍになるように１０，０００本巻き取った。巻取り張力は降伏点８ｇ／本に対して２ｇ／本とした。得られた中空糸束の両端を図３に示すように把持部材で把持し、次いで図４に示すような位置で中空糸束にできた隙間にポリテトラフルオロエチレンをSUS３０４にコーティングしたサポートバーを差込み、９０°回転させることにより、中空糸束を押し広げた。その後、かせ枠を引き抜くと同時にサポートバーを再度回転させて中空糸束と平行になるような位置まで戻した。（図６）。把持部材を両端から引張り、中空糸束に２０ｋｇのテンションをかけながら移送し、一端の開口断面積がφ６０ｍｍで他端の開口断面積がφ３０ｍｍ、長さ１００ｍｍのポリテトラフルオロエチレン製の成形治具の中を通過させることにより成形すると同時に、内径３２ｍｍ、厚み０．３ｍｍの保護パイプ内に中空糸束を挿入した。得られた中空糸束を長さ２７ｃｍに切断し、それぞれについて外観検査を行った結果、糸切れ、潰れ、蛇行糸の存在は観察されなかった。また、得られた中空糸束を用いてモジュールを作製したところ、リークなどの発生は検出されず、良好な品質のモジュールを得ることができた。
【００２９】
（比較例１）
実施例１と同様に２点かせ枠に中空糸を巻き、得られた中空糸束を把持部材で把持した後、サポートバーを用いず、かせ枠の爪を移動させ、かせ枠を抜いた。中空糸束のかせ枠の爪に近い部分は爪を移動させる際に中空糸に切れ、曲がり、潰れが発生した。また、その後かせ枠を中空糸束から抜くとさらにかせ枠の爪近くの中空糸が切れたり、曲げられたり、つぶれたりが発生した。また、かせ枠の爪に中空糸が引掛かり、かせ枠を抜くのが困難で、無理に引き上げると中空糸が切れてしまった。得られた中空糸束を用いてモジュールを作製したところ、リークが多発し、歩留まりおよび品質の面で問題があった。
【００３０】
（比較例２）
実施例１と同様に中空糸束からサポートバーを用いかせ枠を外した後、中空糸束に４ｋｇ（降伏点×５％／本×１０００本）の張力をかけ、実施例１と同じように、成形治具で中空糸束を成形しながら保護パイプに中空糸束を装填した。中空糸束にかかるテンションと挿入抵抗のバランスがとれず、成形治具入り口側で中空糸束が乱れ、成形治具出口で糸が曲げられたり折れたりした。保護パイプに装填された中空糸は大きくうねり乱れ、中空糸同士が絡み合っているものもあった。得られた中空糸束を用いてモジュールを作製したところ、リークおよび外観不良が多発し、歩留まりおよび品質の面で問題があった。
【００３１】
（比較例３）
実施例１と同様にかせ枠から中空糸束をとり外す際、サポートバーを用い、引き続き中空糸束に６８ｋｇ（降伏点×８５％／本×１０００本）の張力をかけ、実施例１と同じように、成形治具で中空糸束を成形しながら保護パイプに中空糸束を装填した。挿入自体は抵抗なくできたが、中空糸束にかかるテンションが大きすぎたため、張力をかけた際に中空糸束の中心付近の中空糸が切断されたものが発生した。得られた中空糸束を用いてモジュールを作製したところ、リークが多発し、歩留まりおよび品質の面で問題があった。
【００３２】
（比較例４）
実施例１と同様に中空糸を２点かせ枠に１００００本巻いた後に、特公平７−１１２５２９の方法で、実施例１と同様の保護パイプに装填した。中空糸束にかける張力を２０ｋｇとして、保護テープを巻きつけた後に保護テープを解除しながら保護パイプに中空糸束を装填した。その結果、保護テープを巻き付けるときに中空糸束が大きく揺れ把持している部分の中空糸に何本か破断がみられ、保護パイプの中で切れた糸が乱れて挿入されてしまった。製品として使用できないものとなってしまった。
【００３３】
（比較例５）
実施例１と同様に中空糸束からサポートバーを用いかせ枠を外した後、中空糸束に２０ｋｇの張力をかけた後に、一端の開口径がφ６０ｍｍで他端の開口径がφ３０ｍｍ、長さ８．７ｍｍ（勾配６０°）のポリテトラフルオロエチレン製の成形治具の中を通過させることにより成形すると同時に、内径３２ｍｍ、厚み０．３ｍｍの保護パイプ内に中空糸束を挿入した。中空糸が急激に成形されたため、中空糸に負荷がかかり中空糸束が成形治具出口直前で盛り上がり、中空糸が折れたり、曲がったり、切れたりした。得られた中空糸束を用いてモジュールを作製したところ、リークが多発し、歩留まりおよび品質の面で問題があった。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、中空糸膜を束ね各工程に移送、取り扱う際に中空糸を傷つけないために保護パイプ内に中空糸束を挿入する工程に広く使用でき、さらに近年開発が進んでいるろ過流量が多く、高性能であるために糸強度が従来よりも低くなってしまう中空糸に対しても中空糸へのダメージを低減し、保護パイプ内に中空糸束を挿入できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に用いる２点かせ枠の概略図である。
【図２】爪部を拡大した図である。
【図３】中空糸膜束を把持部材で把持するまでを示す図である。
【図４】サポートバーの形状、配置を示す図である。
【図５】サポートバーを中空糸膜束の隙間に挿入し押し広げる状態を示す図である。
【図６】２点かせ枠を抜き、保護パイプに中空糸束を挿入するまでを示す図である。
【図７】成形治具の形状を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１．軸
２．爪
３．規制ガイド
４．把持部材
５．サポートバー
６．成形治具
７．保護パイプ
８．保護パイプ押し治具
【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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