(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
開放孔を有する海綿状微孔質支持構造及び同支持構造と比較してより緊密な構造の分離層を有する一体型の非対称疎水性膜を製造する方法であり、少なくとも以下の段階：
ａ）ポリオレフィンの群から選択された少なくとも１種のポリマーから成るポリマー成分２０〜９０質量％を、溶解温度では液状で相互に混合できる化合物Ａ及び化合物Ｂを含有する溶剤系８０〜１０質量％中に溶かした均質溶液を製造し、この際ポリマー成分、化合物Ａ及び化合物Ｂから成る使用する混合物は臨界凝離温度及び凝固点を有しかつ臨界凝離温度未満では液状の凝集状態中に混合空隙を有し、化合物Ａとしてはポリマー成分用溶解剤を選択し、化合物Ｂはポリマー成分及び化合物Ａから成る溶液の凝離温度を上昇させ、
ｂ）この溶液を、臨界凝離温度を超える工具温度を有する成形工具で成形して第一表面及び第二表面を有する成形体を形成し、
ｃ）この成形体を凝固点未満の冷却温度に調節されている冷媒を用いて、ポリマーの多い相及びポリマーの少ない相への熱力学的非平衡液−液相分離が起こり、引き続き凝固温度を下回るとポリマー相の凝固が起こるような速度で冷却し、
ｄ）場合により化合物Ａ及びＢを成形体から分離する
段階を包含することから成る一体型の非対称疎水性膜を製造する方法において、化合物Ａとして、溶解剤中の２５質量％ポリマー成分の溶液の凝離温度が純粋ポリマー成分の融点より１０％未満だけ低い温度であるポリマー成分用の弱い溶解剤を選択し、化合物Ｂとしては、その沸点まで加熱する際ポリマー成分が溶解して均質溶液を形成することがないポリマー成分用非溶解剤を選択しかつ成形体を冷却のために、ポリマー成分を工具温度までの温度では溶解せず、成形体と化学的に反応しない固体又は液体冷媒と接触させることを特徴とする、一体型の非対称疎水性膜を製造する方法。
【請求項２】
化合物Ｂがポリマー成分用の弱い非溶解剤である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
冷媒がポリマー成分用の非溶解剤である液体である、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
冷媒が化合物Ｂを含有する、請求項３記載の方法。
【請求項５】
冷媒が、ポリマー成分用の強い非溶解剤である液体である、請求項３記載の方法。
【請求項６】
冷却温度で単一相の均質液体である冷媒を使用する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
冷媒が、臨界凝離温度より少なくとも１００℃低い温度を有する、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
成形体を成形工具から取出した後及びその冷却後少なくとも同成形体の一表面で化合物Ａ及び／又は化合物Ｂの蒸発を促進する雰囲気に暴露する、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
ポリマー成分３０〜６０質量％を溶剤系７０〜４０質量％中に溶解する、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
ポリマー中に含有された少なくとも１種のポリマーが、専ら炭素及び水素から成る少なくとも１種のポリオレフィンである、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
少なくとも１種のポリオレフィンがポリ−（４−メチル−１−ペンテン）である、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
少なくとも１種のポリオレフィンがポリプロピレンである、請求項１０記載の方法。
【請求項１３】
少なくとも１種のポリオレフィンがポリ−（４−メチル−１−ペンテン）及びポリプロピレンから成る混合物である、請求項１０記載の方法。
【請求項１４】
少なくとも１種のポリオレフィンがポリエチレンである、請求項１０記載の方法。
【請求項１５】
化合物Ａとしてシュロ核油、ジブチルフタレート、ジオクチルフタレート、ブチルステアレート又はこれらのものから成る混合物を使用する、請求項１１記載の方法。
【請求項１６】
化合物Ｂとしてグリセリントリアセテート、ジエチルフタレート、ヒマシ油、Ｎ，Ｎ−ビス−（２−ヒドロキシエチル）牛脂アミン、大豆油、グセリンジアセテート、グリセリンモノアセテート又はこれらの混合物を使用する、請求項１１記載の方法。
【請求項１７】
化合物ＡとしてＮ，Ｎ−ビス−（２−ヒドロキシエチル）牛脂アミン、ジオクチルフタレート、大豆油、シュロ核油又はこれらの混合物を使用する、請求項１２記載の方法。
【請求項１８】
化合物Ｂとしてジブチルフタレート、ジエチルフタレート、グリセリントリアセテート又はヒマシ油又はこれらの混合物を使用する、請求項１２記載の方法。
【請求項１９】
化合物Ａとして大豆油、シュロ核油、イソプロピルミリステート又はこれらの混合物を使用する、請求項１４記載の方法。
【請求項２０】
化合物Ｂとしてヒマシ油を使用する、請求項１４記載の方法。
【請求項２１】
溶剤系中の化合物Ｂの分量が１〜４５質量％である、請求項１から２０までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２２】
中空繊維膜を製造するための請求項１から２１までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念による熱的に誘発された相分離法により疎水性膜（開放孔を有する海綿状の微孔質構造を有する）を製造する方法に関する。
【０００２】
ガス状成分を液体から分離するか又はこのような成分を液体に加えるという課題が、化学、生化学又は医学の領域からの多数の使用で提出されている。このようなガス交換法に関しては、そこからガス状成分が分離されるか又はガス状成分がそこに加えられるべきその都度の液体と、このガス状成分を吸収するか又は放出する流体との間の分離膜として役立つ膜が次第に多く使用されている。この場合流体はガスであるか又は交換すべきガス成分を含有するか又は吸収することのできる液体であってもよい。このような膜を用いることによって、ガス交換のための大きな交換面積を提供し、必要な場合には液体と流体との間の直接接触を避けることができる。
【０００３】
医学領域における膜を基礎とするガス交換法の重要な使用は酸素供給器（人工肺とも称する）である。例えば開放心臓における手術の際に使用される酸素供給器の場合には血液の酸素添加及び血液からの二酸化炭素の除去が行われる。このような酸素供給器の場合一般には中空繊維膜から成る束を使用する。この場合静脈血は中空繊維膜の周囲の外部空間を流れ、他方酸素に富む空気又は純粋酸素、すなわちガスは中空繊維膜の内腔中に導かれる。膜を介して血液とガスとの接触が生じ、これによって血液中への酸素の輸送及び同時に血液からガス中への二酸化炭素の輸送が行われうる。
【０００４】
血液に十分に酸素を供給し、同時に血液から十分に二酸化炭素を除去しうるためには、該膜は高いガス輸送を保証しなければならない：十分な量の酸素が膜のガス側から血液側に移動され、その逆に膜の血液側からガス側へは十分な量の二酸化炭素が移動されなければならない、つまりガス流量又はガス移動速度（単位時間及び膜面積当たり一つの膜から他の膜に移動されるガスの容積として表現される）は大きくなければならない。膜の多孔度は移動速度に対する決定的な影響を有する、それというのも十分に高い多孔度の場合にのみ十分な移動速度が得られるからである。
【０００５】
開放孔を有する微孔質構造を有する中空繊維膜を包含する多数の酸素供給器が使用されている。ガス交換用、すなわち例えば酸素添加用のこのような膜を製造する方法はドイツ国特許出願公開第２８３３４９３号明細書に記載されている。この刊行物による方法を用いると、可融性の熱可塑性ポリマーから成り、９０容量％まで相互に結合している孔を有する膜を製造することができる。この方法は液−液相分離を伴う熱的に誘発される相分離法を基礎にしている。この相分離法の場合には、先ず熱可塑性ポリマーと、液体凝集状態中に完全に混合可能な領域及び混合空隙を有する領域を有する二成分系を前記ポリマーと共に形成する相溶性成分とから成る単一相の均質溶融混合物を製造し、引き続きこの溶融混合物を前記ポリマーに対して大体において化学的に不活性である、すなわち同ポリマーと化学的に反応せず、かつ凝離温度以下の温度を有する浴中に押出す。これによって液−液相分離が開始され、さらに冷却すると熱可塑性ポリマーが固化されて膜構造を生じる。
【０００６】
孔容積、孔大きさ及び孔壁の意図的な調整を可能にする、このような膜の改良された製造方法はドイツ国特許出願公開第３２０５２８９号明細書に記載されている。この方法の場合にはポリマー５〜９０質量％を、臨界凝離温度以上に加熱することによって溶解温度で液状でかつ相互に混合可能な第一化合物及び第二化合物から成る溶剤系１０〜９５質量％に溶解して均質溶液とする。この際ポリマー及び前記化合物から成る使用される混合物は臨界凝離温度以下の液状の凝集状態では混合空隙を有し、第一化合物はポリマー用溶解剤であり、第二化合物はポリマー及び第一化合物から成る溶液の相分離温度を上昇させる。この溶液を成形し、第一化合物又は使用された溶剤系から成る冷媒中で冷却することによってポリマーに富む相の凝離及び凝固をもたらし、引き続き前記化合物を抽出する。
【０００７】
ドイツ国特許出願公開第２８３３４９３号又は第３２０５２８９号明細書により開示された膜は、開放孔を有する微孔質構造及び開放孔を有する微孔質表面を有する。これはなるほど一面では、ガス状物質、つまり例えば酸素（Ｏ２）又は二酸化炭素（ＣＯ２）が比較的障害なしに前記膜を通過することができかつガスの輸送がガスの比較的高い移動速度又は膜中を流れる高いガス流量と結びついて“クヌーセン流”として行われる結果を生じる。すなわちこのような膜は同時に１ｍｌ／（ｃｍ２・分・バール）より大きいＣＯ２のガス流量及びほぼ同じ大きさのＯ２のガス流量（血液の酸素添加の場合には十分大きい）を有する。
【０００８】
しかし他面においては、血液酸素添加の際に該膜を長く使用する場合又は一般には水性液体とのガス交換法の場合には、たとえこれらの場合に該膜が疎水性ポリマー及び特にポリオレフィンから製造されているとしても、血漿又は液体の一部分が膜中に入り、極端な場合には膜のガス側から流出することもありうる。これはガス移動速度の著しい減少をもたらす。これは血液酸素添加の医学的領域での使用の場合には、血漿通過（Ｐｌａｓｍａｄｕｒｃｈｂｒｕｃｈ）と称する。
【０００９】
ドイツ国特許出願公開第２８３３４９３号又は第３２０５２８９号明細書により製造されているような膜の血漿通過時間は、慣用の血液酸素添加の大抵の場合にはなるほど、開放心臓における通常の手術の場合に患者に酸素添加するには十分である。しかし、比較的長く持続する心臓手術の場合により高い安全性を獲得し、酸素供給器の即時交換を必要とする血漿通過を除外するために、より長い血漿通過時間を有する膜に対する要求が生じる。しかし目的はまた例えば早産又は一般に一時的に制限された肺機能を有する患者に、肺機能が回復するまで酸素添加すること、つまり長時間酸素添加を実施することである。そのためにはしたがって長い血漿通過時間が必要条件である。これに関してしばしば要求される血漿通過時間の最小値は２０時間である。
【００１０】
ヨーロッパ特許出願公開第２９９３８１号明細書からは、２０時間よりも長い血漿通過時間を有する、つまり長時間持続的に使用しても血漿通過を示さない、酸素添加のための中空繊維膜が公知である。これは、細胞構造を有するその他の多孔性膜の場合には遮断層によって達成されるが、同層は酸素流量及び窒素流量から計算される２μｍ以下の平均厚さを有し、大体においてエタノールに関しては不透過性である。この膜は大体において開放孔を有しない、つまり中空繊維膜の外側及び内側に対して開放している孔を有しない。ヨーロッパ特許出願公開第２９９３８１号明細書による膜は開示された例によれば最大３１容量％の多孔度を有する、それというのも多孔度が高くなると孔が相互に結合されていて、中空膜の側面の間に連絡ができて、血漿通過をもたらす。遮断層においては交換すべきガスの輸送は溶液の拡散を介して行われる。
【００１１】
この膜の製造は溶融−延伸法により行われる、すなわちポリマーを先ず溶融押出しで中空繊維となし、引き続き高温及び常温により延伸する（ｗａｒｍ−ｕｎｄ  ｋａｌｔｖｅｒｓｔｒｅｃｋｔ）。この場合には比較的低い多孔度しか得られず、このために遮断層中に起こっている溶液の拡散による輸送と関連して酸素及び二酸化炭素の達成可能な移動速度も比較的小さいままである。さらに前記明細書による中空繊維膜は、製造に伴う強い延伸に基づいて十分な強度を有するが、小さい破断点伸びしか有しない。したがってこれらの中空繊維膜は、良好な交換能力を有する酸素供給器の製造の場合に最善と認められており、例えばヨーロッパ特許出願公開第２８５８１２号明細書に記載されているような例えば中空繊維マットを製造するための引き続く繊維加工段階では不良にしか加工されえない。
【００１２】
溶融−延伸法の場合には、代表的にはスリット状の孔を有する顕著な異方性の膜ができるが、これらの膜の一つの主要延伸は延伸方向に対して垂直に存在し、第二の主要延伸は膜表面に対して垂直に存在する、つまり中空繊維の場合には膜の外表面及び膜の内表面の間に生じる。これによって孔によって形成された流路が表面の間に比較的に直線的に伸びる。例えば紡糸法の場合の機械的損傷により遮断層に漏出位置が生じる場合には、内表面と外表面の間（又はその逆）に液体の流動のための好ましい方向が存在し、それによって血漿通過が有利になる。
【００１３】
したがって本発明の課題は、ガス交換用に適当であり、従来技術水準の膜の欠点が少なくとも減少されており、疎水性液体、特に血漿の通過に対して少なくとも長い時間にわたって不透性（ｄｉｃｈｔ）であり、つまり長時間酸素添加にとって適当でありかつ良好な継続加工特性を有する、微孔質支持構造及び緊密な構造の分離層を有する一体型の非対称膜を製造できる多方面に使用可能な方法を提供することである。
【００１４】
前記課題は、少なくとも以下の段階：
ａ）ポリオレフィンの群から選択された少なくとも１種のポリマーから成るポリマー成分２０〜９０質量％を、溶解温度では液状で相互に混合できる化合物Ａ及び化合物Ｂを含有する溶剤系８０〜１０質量％中に溶かした均質溶液を製造し、この際ポリマー成分、化合物Ａ及び化合物Ｂから成る使用する混合物は臨界凝離温度及び凝固点を有しかつ臨界凝離温度未満では液状の凝集状態中に混合空隙を有し、化合物Ａとしてはポリマー成分用溶解剤を選択し、化合物Ｂはポリマー成分及び化合物Ａから成る溶液の凝離温度を上昇させ、
ｂ）この溶液を、臨界凝離温度を超える工具温度を有する成形工具で成形して第一表面及び第二表面を有する成形体を形成し、
ｃ）この成形体を凝固点未満の冷却温度に調節されている冷媒を用いて、ポリマーの多い相及びポリマーの少ない相への熱力学的非平衡液−液相分離が起こり、引き続き凝固温度を下回るとポリマー相の凝固が起こるような速度で冷却し、
ｄ）場合により化合物Ａ及びＢを成形体から分離する
段階を包含することから成る一体型の非対称疎水性膜を製造する方法において、化合物Ａとして、溶解剤中の２５質量％ポリマー成分の溶液の凝離温度が純粋ポリマー成分の融点より１０％未満だけ低い温度であるポリマー成分用の弱い溶解剤を選択し、化合物Ｂとしては、その沸点まで加熱する際ポリマー成分が溶解して均質溶液を形成することがないポリマー成分用非溶解剤を選択しかつ成形体を冷却のために、ポリマー成分を工具温度までの温度では溶解せず、成形体と化学的に反応しない固体又は液体冷媒と接触させることを特徴とする、一体型の非対称疎水性膜を製造する方法によって解決される。
【００１５】
意外にも、前記方法条件を維持すると、少なくとも一表面が支持層構造に比べてより緊密な構造を有する分離層として形成されており、前記構造がそれに隣接する開放孔を有する海綿状微孔質支持層構造を覆っている構造の一体型の非対称膜が得られることが判明した。本発明による方法を用いると極めて薄い層厚を有する分離層を実現することができ、分離層の構造は緊密な構造から１００ｎｍより小さい平均孔大きさの孔を有するナノ多孔質構造に至るまで、特殊な場合にはまたそれ以上まで調節することができる。同時にこのようにして製造された膜の支持層は高い容積多孔性（Ｖｏｌｕｍｅｎｐｏｒｏｓｉｔａｅｔ）を有する。
【００１６】
好ましくは本発明方法によって緊密な分離層を有する一体型の非対称膜を製造する。この場合に緊密な構造とは、６００００倍の倍率を有する走査電子顕微鏡検査でもそれについては孔が認められないような構造を意味する。
【００１７】
したがって本発明方法は長時間にわたって液体通過に対しては不透性であるが、ガス透過性の分離膜及び高い容積多孔度を有する支持層を有する一体型の非対称膜の製造を可能にし、これによってこれらの膜にとってはガス移動プロセス中に同時に高いガス移動能力が生じる。該膜はとりわけ血液の長時間酸素添加のために使用することができるが、この際該膜の分離層は、該膜が長時間にわたって血漿の通過に対して不透性であることの原因を形成する。
【００１８】
本発明の範囲では、一体型の非対称膜とは、分離層及び支持層が同一材料からなりかつ一緒に膜製造の際に直接形成されて、それによって両層が完全な構成単位として相互に結合されている構造の膜を意味する。分離層から支持層への移行の場合は膜構造に関する変化のみが起こる。例えば多層構造を有し、その中では多孔性の、しばしば微孔質の支持層又は支持膜上に別の方法段階で不透性の層が分離層として施されている複合膜は上記とは反対である。これは結果として、支持層及び分離層を構成する材料は複合膜の場合にはまた異なる特性を有することになる。
【００１９】
本発明方法は、液−液相分離を伴う熱的に誘発される相分離法に基づいている。本発明によればポリマー成分及び化合物Ａ及びＢは二成分系を形成し、同系は液状凝集状態では同系が均一溶液として存在する領域及び混合空隙を有する領域を有する。均質溶液として同系がその中に存在する領域から成るような系が臨界凝離−又は相分離温度以下に冷却される場合には、先ず液−液凝離又は二相への相分離、つまりポリマーに富む相及びポリマーの少ない相への分離が起こる。凝固温度以下までさらに冷却すると、ポリマーに富む相が凝固して三次元の膜構造を生じる。この場合冷却温度は形成される孔構造に対して著しい影響を及ぼす。冷却速度が十分に大きい場合には、液−液相分離は熱力学的平衡条件下では起こりえず、熱力学的非平衡条件下で起こりうるが、しかし他面において冷却速度がなお比較的遅い場合には液−液相分離は大体において同じ大きさの多数の液滴の形成とほぼ同時に起こる。生じるポリマー形成体はその場合開放孔を有する海綿状細胞状の微小構造を有する。冷却速度が明瞭に高ければ、ポリマーは、大部分の液滴が形成されうる前に固体になる。この場合引き続き網状の微小構造が生じる。熱的に誘発される液−液相分離を伴う方法によるこのような海綿状微孔質構造の種々の形成は、ドイツ国特許出願公開第２７３７７４５号明細書に詳しく記載されており、その開示内容は、例えばＲ．Ｅ．Ｋｅｓｔｉｎｇ：“Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ”，Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ，１９８５，Ｓ．２６１〜２６４に記載されている。
【００２０】
ポリマー成分、化合物Ａ及び化合物Ｂ（化合物Ａ及びＢは一緒に溶剤系を形成する）から成る使用される組成物は一緒に単一の均質の液相に移行可能でありかつ臨界凝離温度（この温度未満では二つの液相への相分離が起る）を有しなければならない。本発明により化合物Ａとして使用される弱い溶解剤の場合には、ポリマー成分／化合物Ａという系は液状の凝集状態で混合空隙及びそれに関連して臨界凝離温度を有する。化合物Ｂを加えることによって前記臨界凝離温度は上昇される（その都度同じ分量のポリマーを有する溶液が考慮される）。化合物Ｂの添加によって得られた多孔性構造の孔大きさ及び孔容積の意識的調節が可能になる。
【００２１】
化合物Ａとしてはポリマー成分用の溶解剤でありかつポリマー成分が同化合物の高くても沸点まで加熱されるとその中で完全に溶解して均質溶液になるような化合物を使用することができる。この場合化合物Ａとしては、当該溶解剤中の２５質量％ポリマー成分の溶液の凝離温度が純粋なポリマー成分の融点より１０％未満だけ低い温度である溶解剤を使用することができる。本発明の範囲ではこのような溶解剤は弱い溶解剤と称される。これに対して本発明の範囲では強い溶解剤とは、当該溶解剤中の２５質量％ポリマー成分の溶液の凝離温度が純粋なポリマー成分の融点より少なくとも１４％だけ低い温度である溶解剤を意味する。
【００２２】
この場合凝離−又は相分離温度は、簡単に確定することができる、すなわち先ず調べるべき溶解剤中のポリマー成分の均質溶液を製造し、引き続きこのものを溶解温度を約２０℃超えている温度に加熱する。この溶液を撹拌下に０．５時間前記温度に保持して十分な均質性を保証する。その後該溶液を１℃／分の冷却速度で撹拌下に冷却する。この場合相分離温度としては、濁りの開始がそこで視覚的に認められうる温度を測定する。さらに冷却すると凝固温度でポリマーに富む相の固体化が起こる。
【００２３】
化合物Ｂとしては、本発明によりポリマー成分の非溶解剤であるような化合物を選択する。この場合ポリマ−成分の非溶解剤とは、ポリマー成分を非溶解剤の高くても沸点まで加熱する際非溶解剤中の１質量％の濃度で溶解して均質溶液を形成しない化合物Ｂを意味する。
【００２４】
化合物Ａはさらに１種以上の液体、特に別の溶解剤で希釈されていてもよい。また化合物Ｂも１種以上の他の化合物、特に別の非溶解剤との混合物で使用することができる。特に本発明の範囲では化合物Ａとは、単一化合物を意味するのみならず、また異なる溶解剤、したがって弱い溶解剤としての全作用が保存されている場合には例えば２種の弱い溶解剤又は１種の弱い溶解剤と強い溶解剤の部分との混合物も意味する。同様にまた化合物Ｂとは異なる非溶解剤の混合物も意味する。
【００２５】
分離層の形成ならびに同層の密度の程度は、特に使用された化合物Ｂによって影響される。本発明の特に好ましい態様においては、化合物Ｂはポリマー成分用の弱い非溶解剤である。この場合本発明の範囲では、非溶解剤の強さはポリマー成分と１種の強い溶解剤から成る系の凝離温度と、溶剤系として同じ溶解剤及び検査すべき非溶解剤１０質量％を含有する相応の系の凝離温度との間の差により判定される。ポリマ−成分の濃度は二つの場合とも２５質量％である。その場合弱い非溶解剤とは、溶解剤及びポリマー成分のみから成る相応の系の凝離温度よりも高くても８％の凝離温度の増大をもたらすような非溶解剤を意味する。その場合強い非溶解剤は、少なくとも１０％の凝離温度の増大をもたらすような非溶解剤である。
【００２６】
膜の製造のために必要なポリマーの分量ならびに溶剤系中の化合物Ａ／化合物Ｂの割合は簡単な実験で状態図を作成することによって求めることができる。このような状態図は公知方法により提示することができる。これらの方法は例えばＣ．Ａ．Ｓｍｏｌｄｅｒｓ、Ｊ．Ｊ．ｖａｎ  Ａａｒｔｓｅｎ、Ａ．Ｓｔｅｅｎｂｅｒｇｅｎ、Ｋｏｌｌｏｉｄ−Ｚ．ｕｎｄＺ．Ｐｏｌｙｍｅｒｅ、２４３（１９７１）、１４〜２０頁に記載されている。一般には溶解剤Ａが予め決定される場合には、化合物Ｂとして弱い非溶解剤を使用するとポリマー成分、化合物Ａ及び化合物Ｂから成る混合物中の化合物Ｂの分量は、化合物Ｂとして強い非溶解剤を使用する場合よりもより高く選択すべきである。好ましくは溶剤系中の化合物Ｂの分量は１〜４５質量％である。
【００２７】
本発明によれば、ポリマー成分としてはポリオレフィンの群から選択された少なくとも１種のポリマーを使用する。この場合ポリマー成分は単独のポリオレフィン又は２種以上のポリオレフィンの混合物であってよく、ポリオレフィンにはまたポリオレフィンコポリマー又は変性ポリオレフィンも加えることができる。この場合種々のポリオレフィンから成る混合物はこれによって種々の特性、例えば透過性又は機械的特性が最適化されうる限り重要である。すなわち例えば超高分子量、つまり例えば１０６ ドルトンよりも大きい分子量を有するすでに少量のポリオレフィンを加えることによって機械的特性に対して著しい影響を及ぼすことができる。この場合、この際使用されたポリオレフィンが使用された溶剤系中で一緒に可溶であるという前提は当然である。
【００２８】
本発明方法の有利な実施態様においては、ポリマー成分中に含有された少なくとも１種のポリマーはもっぱら炭素及び水素から成る少なくとも１種のポリオレフィンである。特に好ましいポリオレフィンは、ポリエチレン、ポリプロピレン及びポリ（４−メチル−１−ペンテン）又はこれらのポリオレフィン相互の又は他のポリオレフィンとの混合物である。特に有利にはポリ（４−メチル−１−ペンテン）又はポリ（４−メチル−１−ペンテン）とポリプロピレンとの混合物である。これによって膜の良好な機械的特性の場合には高いガス移動速度が実現されうる。
【００２９】
一緒に溶剤系を形成する化合物Ａ及びＢとしては、前記条件を満足させるような化合物を使用すべきである。ポリマー成分としてポリエチレンを特に使用する場合には、化合物Ａとしては好ましくは大豆油、シュロ核油、イソプロピルミリステート又はこれらの混合物を使用する。この場合には化合物Ｂとしてはヒマシ油が有利であるとわかる。ポリマ−成分としてポリプロピレンを特に使用する場合には化合物ＡとしてはＮ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）牛脂アミン、ジオクチルフタレート、大豆油、シュロ核油又はこれらの混合物を好ましく使用する。この場合化合物Ｂとしては有利にはジエチルフタレート、グリセリントリアセテート、ヒマシ油又はこれらの混合物を使用することができる。ポリオレフィンとしてポリ（４−メチル−１−ペンテン）を特に使用する場合には、化合物Ａとしては好ましくはシュロ核油、ジブチルフタレート、ジオクチルフタレート、ブチルステアレート又はこれらの混合物が適当である。この場合には化合物Ｂとしてグリセリントリアセテート、ジエチルフタレート、ヒマシ油、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）牛脂アミン、大豆油、グリセリンジアセテート、グリセリンモノアセテート又はこれらの混合物が有利であることが明らかになった。この場合化合物Ｂとしてグセリントリアセテートを使用するのが特に有利であることが判明した。
【００３０】
溶液がそれから形成される混合物のポリマー分は好ましくは３０〜６０質量％であり、化合物Ａ及びＢから成る溶剤系の分量は７０〜４０質量％である。特に好ましくはポリマー分は３５〜５０質量％であり、化合物Ａ及びＢの分量は６５〜５０質量％である。場合によりポリマー成分、化合物Ａ及びＢ又はポリマー溶液に、他の物質、例えば酸化防止剤、胚胞形成剤、充填剤、膜を酸素添加の際に使用する場合生体親和性、つまり血液親和性を改善する成分、例えばビタミンＥ等を添加物として加えてもよい。
【００３１】
ポリマー成分及び溶剤系から形成されたポリマー溶液を適当な成形工具で成形して成形体を形成し、最後に膜を好ましくは平板状膜又は中空繊維膜の形で得る。この場合常用の成形工具、例えばフラットダイ、注型用容器、ドクター、付形ノズル、環状スリットノズル又は中空糸ノズルを使用することができる。
【００３２】
好ましくは本発明方法により中空繊維膜を製造する。この場合にはポリマー溶液を当該の中空糸ノズルのリングスリットから押出して成形体、つまり中空糸をつくる。中空糸ノズルの中央孔によって中空繊維膜の内腔を形成しかつ安定化する内部充填物（Ｉｎｎｅｎｆｕｅｌｌｕｎｇ）として作用する流体を供給する。この場合押出された中空糸又は生じる中空繊維膜は、内腔に面する表面（内表面）及び内腔と反対向きの、中空糸又は中空繊維膜の壁によって分離された表面（外表面）を有する。
【００３３】
成形体は、その成形後に固体又は液状の冷媒によって、熱力学的非平衡液−液相分離が成形体中で、つまり成形されたポリマー溶液中で起こり、さらにポリマー構造が凝固しかつ固化するように冷却される。この場合冷媒は凝固温度以下の温度に調節される。本発明によれば分離層を有する所望の一体型の非対称膜を製造するためには、ポリマー成分が工具温度に冷媒を加熱する際にも溶解せずかつ冷媒と化学的に反応しないような冷媒を使用すべきである。このような冷媒の使用はより緊密な構造を有する分離層の形成にとって決定的な原因になっている。冷媒に対するこのような要求は、例えば溶剤系として使用した化合物Ａ及びＢの混合物を冷媒として使用する場合には除外される。このような系はなるほど冷却温度でポリマー成分を溶解しないであろう。しかし工具温度ではこの混合物はポリマー成分と共に前記のように均質溶液を形成する。
【００３４】
平板状膜を製造する場合には、冷媒はまた固体物質又は、例えばガラス板又は金属板の形又は成形体がその上に置かれる適当に調節された又は冷却された冷却ロールの形の固体表面であっってもよい。固体冷媒は好ましくは高い熱伝導率を有し、特に好ましくは金属材料から成る。
【００３５】
しかし本発明方法の有利な実施態様では、液体である冷媒を使用する。冷媒として使用される液体は特に好ましくはポリマー成分の非溶解剤である、すなわち同液体は高くてもその沸点まで加熱する際ポリマー成分を溶解して均質溶液を生じることがない。冷媒として使用される液体はまたポリマー成分の溶解剤である成分も含有していてもよいし又は同液体は、少なくとも工具温度になるまでの温度でポリマー成分を全部溶解しない限り、種々の非溶解剤の混合物であってもよい。この場合冷媒の非溶解特性（Ｎｉｃｈｔｌｏｅｓｅｃｈａｒａｋｔｅｒ）の強さは形成される分離層の密度に影響を及ぼす。したがって本発明方法の特に好ましい実施態様では、冷媒としてポリマー成分の強い非溶解剤である液体を使用する。非溶解剤及び強い非溶解剤の定義に関しては、化合物Ｂに関してなされた説明を参照されたい。冷媒は好ましくは冷却温度で単一相の均質液体である。これによって特に均質な表面構造を有する膜の製造が保証されている。
【００３６】
液体の冷媒としては、溶剤系と混合できて均質な溶液を生じるようなもの又は溶剤系を形成する化合物を溶解しないようなものを使用することができる。液体冷媒は有利には化合物Ｂを含有する。
【００３７】
熱力学的非平衡液−液相分離を開始するためには、冷媒の温度は明らかに使用されたポリマー溶液の臨界凝離温度又は相分離温度以下でなければならず、ポリマーに富む相の凝固のためには凝固温度以下でなければならない。この場合凝離温度と冷媒の温度との間にできるだけ大きい差がある場合に分離層の形成が支持される。冷媒は好ましくは、相分離温度よりも少なくとも１００℃だけ低い温度を有し、特に好ましくは相分離温度より少なくとも１５０℃だけ低い温度を有する。この場合冷媒の温度が５０℃より低い場合が特に有利である。特殊な場合には室温より低い温度への冷却が必要な場合もある。冷却を数段階に分けて行うこともできる。
【００３８】
液体冷媒は、好ましくは成形体が冷却のためにその中を通るシャフト又は紡糸管（Ｓｐｎｎｒｏｈｒ）中に存在する。この場合冷媒及び成形体は一般にはシャフト又は紡糸管中を同じ方向に導かれる。成形体及び冷媒は同じ又は異なる線速度で紡糸管中を導かれうるが、必要に応じて成形体も冷媒も高い線速度を有してもよい。このような方法の変形は例えばドイツ国特許出願公開第２８３３４９３号又はヨーロッパ特許出願公開第１３３８８２号明細書に記載されている。
【００３９】
中空糸の押出しの際に使用される内部充填物はガス状あってもよいし又は液体であってもよい。液体を内部充填物として使用する場合には、成形されるポリマー溶液中のポリマ−成分をポリマー溶液の臨界凝離温度以下では大体において溶解しない液体を選択しなければならない。さらに冷媒しても使用されうる同じ液体を使用することもできる。このようにしてその内面及び外面に分離層を有する中空繊維膜又はその内面にのみ分離層を有する中空繊維膜を製造することができる。この場合内部充填物は好ましくはポリマー成分用の非溶解剤であり、特に好ましくはポリマー成分用の強い非溶解剤である。この場合内部充填物は溶剤系と混合して単一相の均質溶液にすることができる。内部充填物がガス状である場合には、空気、蒸気状物質又は好ましくは窒素又は他の不活性ガスであってよい。
【００４０】
成形工具の出口面及び冷媒の表面は、冷媒と接触する前に成形体によって通過される間隙によって空間的に隔てられている場合が有利である。これは空気ギャップであってもよいが、しかしまた同間隙は他のガス状雰囲気で充填されていてもよく、また加熱又は冷却されていてもよい。しかしまたポリマー溶液は成形工具からの流出後に冷媒と直接接触されてもよい。
【００４１】
本発明方法の有利な実施態様では、成形工具から出る成形体、すなわち成形工具から出てくる成形されたポリマー溶液は、その表面の少なくとも１つ、好ましくは分離層がそこに形成されるべき表面による冷却前に化合物Ａ及び／又は化合物Ｂの蒸発を促進するガス状雰囲気、すなわち化合物Ａ及び／又は化合物Ｂの蒸発がその中で起こりうる雰囲気に暴露される。好ましくはガス状雰囲気の形成のためには空気を使用する。同様に好ましくは窒素又は他の不活性ガス又は蒸気状媒体も使用する。ガス状雰囲気は有利には状態調節されており、ガス状雰囲気は一般には工具温度よりも低い温度を有する。この場合化合物Ａ及び／又は化合物Ｂの十分な分量を蒸発させるためには、成形体をその表面の少なくとも１つで好ましくは少なくとも０．５ミリ秒（ｍｓ）の間ガス状雰囲気に暴露する。
【００４２】
化合物Ａ及び／又は化合物Ｂの蒸発を促進するガス状雰囲気を供給するためには、例えば成形体の冷却のために液体冷媒を使用する場合には、成形工具及び冷媒は、それらの間にガス状雰囲気を含有しかつ成形体の通過される間隙が形成されるように空間的に離すことができる。
【００４３】
すなわち例えば平板状膜を製造する場合には、例えばフラットダイによって押出された平面フィルムとしてのポリマー溶液を先ず空隙、例えば空気ギャップ中に導き、その後このものを冷却する。この場合には平面フィルムは全側面にわたり、すなわち同フィルムの両表面及びその側縁でガス状雰囲気によって包囲され、生じる平板状膜の場合にはその両表面において分離層の形成が影響される。平面フィルムが例えば熱ロールの形の加熱された支持体上に直接押出され、支持体上の平面フィルムが引続きなお特定区間ガス状雰囲気中を通過し、その後冷媒中で冷却される場合には、平面フィルムの一表面のみ、つまり熱ロールと反対向きの表面がガス状雰囲気と関係して、この表面のみで分離層の形成が蒸発によって影響される。
【００４４】
中空繊維膜を製造する場合には、同様に、ノズルを出る中空糸はノズルと冷却媒体との間に形成されかつガス状雰囲気を含有する間隙中を導かれうる。
【００４５】
特殊の場合には、分離層の構造はまたノズルの下での、すなわち特に空気ギャップにおける形成されたポリマー溶液の遅滞によっても影響されうる。この遅滞は成形工具からのポリマー溶液の流出速度と、冷却された成形体の第一の引取り装置の速度との間の差の調節によって形成される。
【００４６】
ポリマー構造の冷却及び固化の後、化合物Ａ及びＢを一般に成形体から除去する。この除去は例えば抽出によって行うことができる。この場合好ましくはポリマーを溶解しないが、化合物Ａ及びＢと混合できるような抽出剤を使用する。引き続き抽出剤を膜から除去するために高温での乾燥が必要である場合もある。有効な抽出剤はアセトン、メタノール、エタノール及び好ましくはイソプロパノールである。
【００４７】
場合によっては、両化合物Ａ及びＢを両方とも又はそれぞれ一方を少なくとも一部分成形体内に放置しかつ該化合物の一つのみを抽出するか又は該化合物を全然抽出しないことも有利でありうる。化合物Ａ及び／又はＢに添加物として加えた他の成分も膜構造中に残存していてもよく、これによって同様に機能的作用液として役立ちうる。機能的作用液を含有する微孔質ポリマーの種々の例はドイツ国特許出願公開第２７３７７４５号明細書に記載されている。
【００４８】
溶剤系の少なくとも主要部分の除去前又は後には膜の僅かな延伸が行われ、特に分離層の特性を意図的に変性することができる。例えば大体において不透の分離層中に延伸によって孔が形成され及び／又は分離層の孔大きさが生じる膜の特殊な使用の場合に必要な大きさに調節されうる。
【００４９】
しかし長時間酸素添加用膜を製造する場合には、早期液体通過が避けられうるように孔は最大１００ｎｍの平均孔大きさを超えないことを考慮しなければならない。したがって本発明の膜を製造する場合延伸は一般に１０％を超えるべきではない。延伸は必要に応じて幾つかの方向においても行われうるし、有利には高温下で行われる。例えばこのような延伸は、場合により必要な、抽出後の膜の乾燥の間にも行われうる。
【００５０】
したがって本発明方法によって分離層の孔大きさを、例えば後に接続された延伸段階を介して調節することによって、ナノ濾過又は限外濾過用の膜も製造することができる。
【００５１】
本発明方法は、好ましくは、特にガス分離又はガス交換用の、疎水性で一体型の非対称膜を製造するために使用することができ、この際該膜は主としてポリオレフィンの群から選択された少なくとも１種のポリマーから構成されており、第一表面及び第二表面を有し、ならびにこれらの間に存在する、開放孔を有する海綿状の微孔質構造を有する支持層を有しかつこの支持層に表面の少なくとも１つにおいて高くても緊密な（ｄｉｃｈｔ）構造を有する分離層が隣接しており、この際分離層はせいぜい平均直径＜１００ｎｍの気孔を有し、支持層は巨大空隙（Ｍａｋｒｏｖｏｉｄｓ）を含まず、支持層中の気孔は平均して大体において等方性であり、該膜は３０質量％〜７５質量％の範囲の多孔度を有する。したがって本発明はさらに、本発明方法によって製造できる膜に関する。特に好ましくは本発明方法によって製造された膜は緊密な分離層を有する。
【００５２】
分離層中の気孔の平均直径とは、分離層として形成されている表面中の孔の直径からの平均値を意味する。この際６００００倍の倍率での走査電子顕微鏡写真を基礎にしている。平均孔直径は約８μｍ×６μｍの膜面上で６００００倍の倍率で見えるすべての孔の算術平均として得られる。本発明により製造された膜の場合、分離層を有する表面における存在する孔は均一に、つまりこの表面にわたって均一に分布されている。
【００５３】
該膜はその構造に基づいて高い流量及び高いガス移動速度ならびにガス移動のために本発明の膜を使用する場合ガス状成分がそこから分離され又はガス状成分がそこに加えれれるべき液体の通過に対する高い安全性によって及び良好な機械的特性によって優れている。さらに該膜は高い容積多孔度（Ｖｏｌｕｍｅｎｐｏｒｏｓｉｔａｅｔ）（これは大体において支持層の構造によって決定されている）及び少ない厚さを有する特定の分離層も有する。
【００５４】
本発明方法によって製造された膜の支持層は、すでに述べたように、種々の構造を有していてもよい。一つの実施態様では支持層は開放孔を有する海綿状の細胞状構造を有し、この構造では孔は、溝、小さい孔又は通路（Ｄｕｒｃｈｌａｅｓｓｅ）によって連絡されている包囲された微小セル（ｕｍｓｃｈｌｏｓｓｅｎｅ  Ｍｉｋｒｏｚｅｌｌｅ）として記載されうる。他の実施態様では支持層は非細胞構造を有し、この場合にはポリマー相及び孔が透過性網状構造を形成している。しかしいかなる場合にも支持層は巨大空隙を有しない、つまり文献でもしばしば指孔（Ｆｉｎｇｅｒｐｏｒｅ）又は空洞と称されるような孔を有しない。
【００５５】
支持層の孔は任意のいかなる幾何学的形状を有していてもよく、例えば長めの、円筒状の、円形の形又は程度の差こそあれ不規則な形状を有していてもよい。本発明方法によって好ましく製造された膜の場合には支持構造中の孔は平均して大体において等方性である。これは個々の孔が長めの形を有することができるとしても、孔がすべての孔について平均してすべての空間方向に関して大体において同じ大きさを有することを意味し、この際個々の空間方向における大きさの間の偏差は２０％までにとどめられている。
【００５６】
過度に小さい容積多孔度、つまり膜の全容積に対して孔の分量が過度に小さい場合には、得られるガス流量及びガス移動速度は小さすぎる。他方膜中の孔の分量が大きすぎると、不十分な機械的特性を生じ、該膜は引き続く加工工程でもはや問題なく加工することができない。本発明方法によって好ましくは、３０容量％よりも大きく７５容量％よりも小さい範囲、特に好ましくは５０容量％よりも大きく７５容量％よりも小さい範囲の容積多孔度を有する膜を製造できる。
【００５７】
この場合このように製造された膜は、その表面の１つだけに分離層を有することができるが、また膜の両面にも分離層を有することもできる。分離層は一方では移動速度又はガス流量に影響を与えるが、又他方では通過時間、つまり膜が膜を使用する際ガス状成分がそこから分離されるか又はガス状成分がそれに加えれるべき液体の通過に対して又は液体中に含有された成分の通過に対して安全である時間間隔に影響を及ぼす。このようにして緊密な分離層の場合には極めて長い通過時間が生じるが、移動速度はその大きさが限定されている、それというのもガス移動は著しく大きいクヌーセン流とは異なり比較的遅い溶液拡散によってのみ行われるからである。これに対してナノ多孔性分離層の場合にはガス移動速度は緊密な分離層よりも増大されており、この場合には孔に基づいてより短い通過時間が得られる。
【００５８】
この場合分離層の厚さは小さすぎてはならない、それというのも厚さが小さいことによって欠陥の危険、したがって例えば通過欠陥の危険が高められるからである。もっともまたこの場合本発明方法によって製造された膜の場合には、実際の通過までの時間がそれでもなお比較的長い、それというのも該膜の場合には液体の流れの好ましい方向が存在しないのではなく、液体の進むべき道が孔構造に基づいて曲がりくねっているからである。前記の溶融−延伸法により製造されている膜はこれとは異なっていると見られ、これらの膜の場合には孔の顕著な異方性に基づいて一表面から他表面への液体の流れの好ましい方向が生じる。
【００５９】
分離層の厚さが小さすぎる場合には欠陥の危険が大きくなり過ぎるが、他方分離層の厚さが大きすぎると移動速度又はガス流量は小さくなり過ぎる。したがって分離層の厚さは好ましくは０．０１μｍ〜５μｍ、特に好ましくは０．１μｍ〜２μｍである。０．１μｍ〜０．６μｍの分離層の厚さを有する本発明の膜が好適である。分離層の厚さは本発明方法により製造された膜の場合には、走査電子顕微鏡によって作成された部分像又は透過電子顕微鏡によって作成された超薄切断特性描写により分離層を測定することによって簡単に求めることができる。
【００６０】
本発明方法によって好ましく製造される膜は、膜の高い多孔度と関連する分離層の形成に基づいて血液酸素添加のために使用する場合の十分に高い膜の透過性を有し、それによって十分に高いガス流量を得る。ＣＯ２の流量Ｑ（Ｑ（ＣＯ２））に関しては、少なくとも１ｍｌ／（ｃｍ２・分・バール）の値が得られる。
【００６１】
本発明方法によって製造可能な膜の重要な使用は血液の酸素添加である。このような使用の場合には、すでに述べたように血漿通過時間、すなわち血漿の通過に対して膜が安定である時間が重要である。この場合血漿通過が、疎水性膜を通る親水液の単なる透過よりも著しく複雑な過程であることを強調すべきである。従来の学説によれば、先ず血液中に含有されたタンパク質及び燐脂質によって膜の孔系の親水化が起こり、次ぎの段階で突然親水化した孔系中への血漿の浸入が起こることによって血漿通過が惹起される。したがって血漿通過時間は液体通過の臨界的大きさと考えられる。本発明による膜は、好ましくは少なくとも２０時間の血漿通過時間、特に好ましくは少なくとも４８時間の血漿通過時間を有する。
【００６２】
本発明により製造された膜の場合、一般には多孔性支持層から分離層への移行は膜壁の狭い範囲で行われる。本発明方法によって製造された膜の好ましい実施態様の場合には、膜構造は分離層から支持層への移行の際突然変化する、すなわち膜構造は大体において移行段階なしに突然微孔質支持層から分離層に変化する。このような構造を有する膜は、分離層から支持層への緩やかな段階的移行のあるような膜に対して移動すべきガスの支持層のより高い透過性という利点を有する。それというのも支持層は分離層に接する範囲ではあまり緻密ではないからである。
【００６３】
本発明方法によって製造された膜は好ましい実施態様では平板状膜であり、該膜は好ましくは１０〜３００μｍ、特に好ましくは３０〜１５０μｍの厚さを有する。同様に好ましい実施態様では該膜は中空繊維膜である。該膜は実施態様に応じて分離層をその内面にのみ、つまり内腔に面した面又はその外面にのみ、つまり内腔に対向しない面に有してもよいが、またその内面及び外面に分離層を有することもできる。前記中空繊維膜は好ましくは３０〜３０００μｍの外径、特に好ましくは５０〜５００μｍの外径を有する。５〜１５０μｍの中空繊維膜の肉厚が有利であり、特に１０〜１００μｍの肉厚が有利である。
【００６４】
本発明方法によって抜群の機械的特性、特に少なくとも７０ｃＮの破壊強度（Ｂｒｕｃｈｋｒａｆｔ）及び少なくとも７５％の破断点伸びを有する中空繊維膜を問題なく製造することができ、これによって引き続く繊維加工段階での問題のない継続加工が可能である。すなわち中空繊維膜を使用する場合には、同膜を先ず例えば適当な編成法（Ｗｉｒｋｖｅｒｆａｈｒｅｎ）で相互に大体において平行の中空繊維膜（それらから引き続き適当な束が製造される）から成るマットに加工する場合には、同膜から製造された膜モジュール（Ｍｅｍｂｒａｎｍｏｄｕｌｅ）の能力特性に関して有利であると判明した。これには膜の機械的特性、特に強度及び伸びに対する高い要求を出している繊維加工法が伴う。これらの要求は本発明により製造された膜によって満足される。
【００６５】
したがって実施に応じて一面では、ガス分離の問題（この場合には少なくとも２種のガスの混合物から選択的に単一成分を分離するか又は少なくとも２種のガスの混合物中に単一成分を増量する）又はガス移動の問題（この場合には液体中に溶解しているガスを、この液体から選択的に除去する及び／又はガス混合物から一つのガスを液体中に溶解する）の解決のための膜を本発明方法によって使用することができる。他面においては、分離層の孔大きさを例えば後続の延伸段階で調節することによって、例えば低分子物質を好ましくは非水性媒体から分離するためのようなナノ濾過又は例えば真水、排水又はプロセス水の処理のため又は食品−又は牛乳工業の領域での使用のための限外濾過のための膜も使用することができる。
【００６６】
本発明を以下の実施例及び図面により詳述することにする。
【００６７】
例中では得られた膜の特性表示のために以下の方法を使用した：
膜表面の密度の定性試験：
効果の識別をより良くするために青色に着色したイソプロパノール滴を膜試料の表面に添加する。膜表面中へのイソプロプロパノール滴の浸入挙動は視覚的に観察されかつ膜表面の密度及びひいては緊密構造を有する分離層の存在に関する定性的情報を与える。この場合開放孔を有する表面の場合にはイソプロパノール滴が即刻膜表面中に浸入し、同表面を着色する。緊密な表面はイソプロパノールによる自然の湿潤を許さない。
【００６８】
血漿通過時間の測定：
血漿通過時間を測定するために、３７℃に調節した燐脂質溶液（生理学的食塩水５００ｍｌ中にＬ−α−ホスフアチジルコリン１．５ｇを溶解する）を１．０バールの圧力で６ｌ／（分・２ｍ２）の流量で膜試料の一表面に沿って供給する。膜試料の他の表面に沿って空気を流し、同空気を膜を出た後コールドトラップ（Ｋｕｅｈｌｆａｌｌｅ）中に通す。コールドトラップ中に集められた液体の重量を時間の関数として測定する。この重量の著しい増大まで、つまりコールドトラップにおける初めの著しい液体の集合までに経過する時間を血漿通過時間と称する。
【００６９】
容積多孔度（Ｖｏｌｕｍｅｎｐｏｒｏｓｉｔａｅｔ）の測定：
検査すべき膜の少なくとも０．５ｇの試料を乾燥時に秤量する。引き続き膜試料を膜材料を湿潤するが、膨潤しない液体中に２４時間入れると、すべての孔中に液体が浸入する。これは、膜試料が不透明状態からガラス状の透明状態に移行することから視覚的に認識することができる。引き続き膜試料を液体から取出し、膜試料に付着する液体を約１８００ｇでの遠心分離によって除去し、このように前処理した湿った、つまり液体の充填された膜試料の量を測定する。
【００７０】
容積多孔度（％）は以下の式により測定する：
【００７１】
【数１】
0004095773.tif 000002
【００７２】
ここで、ｍｔｒｏｃｋｅｎ  ＝乾燥膜試料の重量
ｍｎａｓｓ    ＝液体の充填された湿潤膜試料の重量
ρＦｌｕｅｓｓ  ＝使用した液体の密度
ρｐｏｌｙｍｅｒ＝膜ポリマーの密度
ガス流量の測定：
ガス流量を測定するために、膜試料をその一面において一定の試験圧力２バールで測定すべきガスと接触させる。中空繊維膜の場合にはこのためにガスを中空繊維膜の内腔中に導入する。膜試料の壁を貫流するガスの容積流を測定し、試験圧力及びガスによって貫流される膜試料の面について標準化する。この場合中空繊維膜の場合には内腔を包囲する膜の内面を使用する。
【００７３】
実施例
例１
ポリ−（４−メチル−１−ペンテン）（ＴＰＸ  ＤＸ８４５）を約２５５℃でジオクチルフタレート６２質量％及びグセリントリアセテート３８質量％から成る溶剤系としての混合物７５質量％中に均質に溶かした。２５５℃に調節した均質溶液を室温に保持したガラス板上にドクターを用いて塗布したが、ドクターとガラス板との間の間隔は２５０μｍであった。冷却及びそれに伴う相分離後に多孔性ポリマーフィルムが得られ、引き続きこのものをイソプロパノールで抽出し、更に室温で乾燥した。
【００７４】
得られた平板状膜は製造の間にガラス面に面した表面に孔のない緊密な分離層を有していた（図１）。この緊密層の下に開放孔を有する海綿状の微孔質支持層（図２）が延びている。イソプロパノールを用いる表面の密度のための定性試験は、この例による膜の緊密な面が自然には湿潤しないことを明らかにした。
【００７５】
例２
例１からのポリマー溶液を中空繊維膜を製造するために使用した。このために１．２ｍｍの環状スリットの外径及び３５０μｍの環状スリットを有する中空糸ノズルによって均質溶液を押出しかつ１０ｃｍの空気ギャップ後に冷却媒体としてのグリセリントリアセテート中を通した。冷却媒体は室温に保持した。
【００７６】
中空繊維膜が得られたが、このものは走査電子顕微鏡写真では同膜の外面に緊密な分離層（図３）を、その壁内面には開放孔を有する海綿状の微孔質構造を有していた（図４）。同膜の緊密な外面はイソプロパノールによる自然の湿潤性を示さなかった。
【００７７】
例３
例１と同様に行ったが、ジオクチルフタレート９３質量％及びグリセリンモノアセテート７質量％から成る溶剤系としての混合物７５質量％中に溶かしたポリ−（４−メチル−１−ペンテン）２５質量％の溶液を使用した。２５５℃に調節した均質溶液を室温に保持したガラス板上にドクターを用いて塗布したが、ガラス板へのドクターの距離は２５０μｍであった。冷却及びそれに伴う相分離後に多孔性ポリマーフィルムが得られたが、このものを引き続きイソプロノールで抽出し、その後室温で乾燥した。
【００７８】
結果として平板状膜が得られたが、このものは製造の間にガラス面に対向していた表面には、孔を有しない緊密な分離層を有していた（図５及び図６）。それに接続する開放孔を有する海綿状微孔質支持層は、製造の際ガラス板と反対向きであった側に開放孔を有していた。緊密な面はイソプロパノールで自然に湿潤しなかった。
【００７９】
例４
ポリ−（４−メチル−１−ペンテン）を押出機で２６５℃から３００℃に上昇する温度で段階的に溶融し、歯車ポンプによって動的ミキサーに連続的に供給した。ジオクチルフタレート７０質量％及びグリセリントリアセテート３０質量％から成る溶剤系を計量ポンプ（Ｄｏｓｉｅｒｐｕｍｐｅ）によって同様に前記ミキサーに供給し、この中でポリマーが溶剤系と一緒に温度２９０℃で加工されてポリマー濃度３５質量％及び溶剤系濃度６５質量％を有する均質溶液を生じた。この溶液を１．２ｍｍの外径及び３５０μｍの環状リングを有する中空糸ノズルに供給し、相分離温度以上で２４５℃で押出して中空糸を作った。内部充填物としては窒素を使用した。中空糸は２５ｍｍの空気区間後に、１８℃に調節された冷媒としてのグリセリントリアセテートがその中を流動される約１ｍの長さの紡糸管を貫流した。紡糸管中での冷却により固化した中空糸は７２ｍ／分の取出し速度で取出し、スプールに巻取り、引き続き先ずイソプロパノールで抽出を行い、その後約１２０℃で乾燥した。
【００８０】
外径４１２μｍ及び肉厚９３μｍを有する中空糸膜が得られたが、この場合には６００００の倍率での走査電子顕微鏡検査でも同膜の外面には孔は認められなかった（図７）。中空繊維膜の縦軸に対して垂直の破断面の部分像では開放孔を有する海綿状の微孔質支持層が認められる。この支持層は約０．２μｍの厚さの分離層で被覆されている（図８）。本例による膜の場合には５７％の容積多孔度及び２．８２ｍｌ／（ｃｍ２・分・バール）のＣＯ２流量が測定された。該膜は７２時間を超える血漿通過時間を有していた。この時間に達した後試験を中止した。
【００８１】
例５
ポリプロピレン（ベストーレン（Ｖｅｓｔｏｌｅｎ：登録商標）Ｐ９０００））を押出機で２１０℃から２４０℃に上昇する温度で段階的に溶融し、歯車ポンプによって動的ミキサーに連続的に供給した。大豆油７５質量％及びヒマシ油２５質量％から成る溶剤系を計量ポンプによって同様に前記ミキサーに供給し、この中でポリマーが溶剤系と一緒に温度２４０℃で６分間加工されてポリマー濃度３８質量％及び溶剤系濃度６２質量％を有する均質溶液を生じた。この溶液を１．２ｍｍの外径及び３５０μｍの環状リングを有する中空糸ノズルに供給し、相分離温度以上の２３２℃で押出して中空糸を作った。内部充填物としては窒素を使用した。中空糸は５ｍｍの空気区間後に、１８℃に調節された冷媒としてのグリセリントリアセテートがその中を流動される約１ｍの長さの紡糸管を貫流した。紡糸管中での冷却により固化した中空糸は７２ｍ／分の取出し速度で取出し、スプールに巻取り、引き続き先ずイソプロパノールで抽出を行い、その後約１２０℃で乾燥した。
【００８２】
得られた中空繊維膜は中空繊維膜の縦軸に対して垂直の破断面の部分像では、開放孔を有する海綿状の微孔質支持構造を有しており、同構造は膜の外面に対して厚さ約０．３μｍの分離層によって覆われていた（図９）。６００００倍の倍率でのＲＥＭ検査により膜の外表面には約０．１μｍまでの大きさを有する個々の孔が認められた。本例による膜は３９３μｍの外径及び８０μｍの肉厚を有していた。同膜は５５容量％よりも大きい容積多孔度及び７４．５ｍｌ／（ｃｍ２・分・バール）のＣＯ２流量を有していた。
【００８３】
例６
例４と同様に行ったが、溶剤系としてはジブチルフタレート９７質量％及びグセリントリアセテート３質量％から成る混合物を使用した。ノズルは２４０℃に加熱し、空気ギャップは２０ｍｍであった。
【００８４】
外径４１３μｍ及び肉厚８８μｍを有する中空繊維膜が得られた。ＲＥＭ検査ではまた６００００倍の倍率で外表面に孔を認めることができた。中空繊維膜の縦軸に対して垂直の破断面の部分像では、厚さ約０．３μｍの分離層によって被覆された、開放孔を有する海綿状の微孔質支持構造を認めることができた。本例のよる膜の場合には、５７％の容積多孔度及び４．９０ｍｌ／（ｃｍ２・分・バール）のＣＯ２流量を有していた。該膜は７２時間を超える血漿通過時間を有していた。この時間に達した後試験を中止した。
【００８５】
比較例１
例３で使用した、溶剤系としてのジオクチルフタレート／グリセリンモノアセテート中に溶かしたポリ−（４−メチル−１−ペンテン）溶液を、１．２ｍｍの環状スリットの外径及び３５０μｍの環状スリットを有する中空糸ノズルによって押出し、１０ｃｍの空気ギャップ後に冷媒としてのジオクチルフタレート中に通した。冷媒は室温に保った。ジオクチルフタレート自体はポリ−（４−メチル−１−ペンテン）の溶解剤である。
【００８６】
得られた中空繊維膜はその外表面に多数の細孔を有していた。中空繊維膜の縦軸に対して垂直の破断面の部分像では、分離層は認めることはできなかった；多孔範囲は表面にまで延びている（図１０）。外表面は自然にイソプロパノールで湿潤できた。
【００８７】
比較例２
ポリプロピレンから成る中空繊維膜を例５と同様にして製造した。しかし例５と異なり、冷媒としては、４５℃に調節してある大豆油を使用した。大豆油はポリプロピレンと比べると弱い溶解剤である。
【００８８】
４１４μｍの外径及び９０μｍの肉厚を有する中空糸膜が得られたが、その外表面はＲＥＭ撮影により著しく開放孔を有する構造を有していた（図１１）。中空繊維膜の縦軸に対して垂直の破断面の部分像では、外表面に分離層は認めることはできなかった；多孔構造は表面にまで及んでいた（図１２）。本例による膜は２０４ｍｌ／（ｃｍ２・分・バール）のＣＯ２流量及び僅か４時間の血漿通過時間を有していた。このような膜は血液酸素添加のための標準的使用にとっては良好であるが、長時間酸素添加のためには不良である。
【００８９】
比較例３及び４
ポリ−（４−メチル−１−ペンテン）２５質量％を、２５５℃でイソプロピルミリステート９０質量％及びグリセリンモノアセテート１０質量％から成る混合物、つまり本発明の定義によれば強い溶解剤及び強い非溶解剤から成る混合物７５質量％中に溶かした。２５５℃に調節した均質な透明溶液をドクターで室温に保持したガラス板上に塗布したが、ドクターとガラス板との間は２５０μｍの間隔に調節した。冷却した多孔性ポリマーフィルムをイソプロパノールで抽出し、引き続き室温で乾燥した。
【００９０】
得られた平板状膜はその厚さにわたって著しく緻密で、部分的に特殊な構造を有し、その間に細孔管（Ｐｏｒｅｎｋａｎａｅｌｅ）を有する（図１３）。同細孔管は製造の間ガラス側に面していた表面にまで延び、そこでは部分的に０．１μｍを超える大きさを有する孔を形成していた（図１４）。分離層は認められなかった。
【００９１】
１００℃に加熱したガラス板上にポリマー溶液を塗布する際膜壁の範囲に開放孔を有する構造が得られる。しかし図１５による破断面のＲＥＭ写真では同様に分離層は認められず、ＲＥＭ写真は膜壁と膜製造の間ガラス面に対向していた表面との間の破断面を示す。この表面は明らかにマイクロメートルの範囲の孔を有する開放孔状である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  例１による膜（膜製造の間ガラス面に対向していた膜表面）の９０００倍の倍率を有する走査電子顕微鏡（ＲＥＭ）写真である。
【図２】  例１による膜（膜壁と膜製造の間ガラス面に対向していた膜表面との間の膜の破断面）の３０００倍の倍率のＲＥＭ写真である。
【図３】  例２による中空繊維膜の外表面の６０００倍の倍率のＲＥＭ写真である。
【図４】  例２による中空繊維膜の縦軸に対して垂直の破断面の壁内部の３０００倍の倍率のＲＥＭ写真である。
【図５】  例３による膜（膜壁と膜製造の間ガラス面に対向していた膜表面との間の膜の破断面）の３０００倍の倍率のＲＥＭ写真である。
【図６】  例３による膜（膜製造の間ガラス面に対向していた膜表面）の９０００倍の倍率のＲＥＭ写真である。
【図７】  例４による中空繊維膜の外表面の６００００倍の倍率のＲＥＭ写真である。
【図８】  例４による中空繊維膜の縦軸に対して垂直の破断面の同膜の外面の範囲における１３５００倍の倍率のＲＥＭ写真である。
【図９】  例５による中空繊維膜の縦軸に対して垂直の破断面の同膜の外面の範囲における１３５００倍の倍率のＲＥＭ写真である。
【図１０】  比較例１による中空繊維膜の縦軸に対して垂直の破断面の同膜の外面の範囲における３０００倍の倍率のＲＥＭ写真である。
【図１１】  比較例２による中空繊維膜の外表面の９０００倍の倍率のＲＥＭ写真である。
【図１２】  比較例２による中空繊維膜の縦軸に対して垂直の破断面の同膜の外面の範囲における１３５００倍の倍率のＲＥＭ写真である。
【図１３】  比較例３による膜（膜壁と膜製造の間ガラス面に対向していた表面との間の膜の破断面）の３０００倍の倍率のＲＥＭ写真である。
【図１４】  膜製造の間ガラス面に対向していた膜表面を９０００倍の倍率で示す、比較例３による膜のＲＥＭ写真である。
【図１５】  比較例４による膜（膜壁と膜製造の間ガラス面に対向していた表面との間の膜の破断面）の３０００倍の倍率のＲＥＭ写真である。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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