(57)【要約】【課題】本発明は、中空糸膜束端部の外周部の糸の広がりや折れを整える方法および装置により、中空糸膜モジュールの端面における糸乱れの不良品を発生させない中空糸膜モジュールの製造方法および装置を提供することにある。【解決手段】ケースに中空糸膜束を挿入してなる中空糸膜モジュールの製造方法であって、前記ケースに前記中空糸膜束を挿入した後、前記ケース端の開口部から突出した中空糸膜束の略全外周面に対して、前記中空糸膜束の半径方向中心に熱風を噴射することにより、中空糸膜を軟変形せしめて整束することを特徴とする中空糸膜モジュールの製造方法。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースに中空糸膜束を挿入してなる中空糸膜モジュールの製造方法であって、前記ケースに前記中空糸膜束を挿入した後、前記ケース端から突出した中空糸膜束の略全外周面に対して、前記中空糸膜束の半径方向中心に熱風を噴射することを特徴とする、中空糸膜モジュールの製造方法。
【請求項２】
前記熱風を、０．１〜０．４ｍｍのスリットを有するリング状ノズルの前記スリットから噴射させることを特徴とする、請求項１に記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
【請求項３】
前記熱風のノズル噴射温度が、２００℃〜４００℃であることを特徴とする、請求項１または２に記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
【請求項４】
前記熱風の噴射圧力が６０ＫＰａ〜７０ＫＰａであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
【請求項５】
前記ケースの長手軸方向に、前記リング状ノズルと、前記ケースに前記中空糸膜束を挿入した中間製品との少なくともどちらか一方を揺動せしめつつ、前記熱風の噴射を行うことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
【請求項６】
ケースに中空糸膜束が挿入されてなる中空糸膜モジュールの製造装置であって、前記中空糸膜束が挿入された前記ケースを支持する手段と、前記ケース端から突出した中空糸膜束の略全外周面に対して、前記中空糸膜束の半径方向に熱風を噴射する手段と、前記熱風噴射手段の噴射口をケース端の近傍まで接近または／および離脱させる手段とを有することを特徴とする、中空糸膜モジュールの製造装置。
【請求項７】
前記熱風を噴射する手段がリング状ノズルであり、前記ノズルのスリット幅が０．１〜０．４ｍｍであることを特徴とする、請求項６に記載の中空糸膜モジュールの製造装置。
【請求項８】
前記ケースの軸方向に、前記リング状ノズルと、前記ケースに前記中空糸膜束を挿入した中間製品との少なくともどちらか一方を揺動せしめる手段を有することを特徴とする、請求項６または７に記載の中空糸膜モジュールの製造装置。
【請求項９】
前記中空糸膜束が挿入されたケースを支持する手段に、ケースの長手方向中心Ｃを中心軸として回転せしめる手段を設けたことを特徴とする、請求項６〜８のいずれかに記載の中空糸膜モジュールの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は中空糸状の半透膜を使用した中空糸膜モジュールの製造方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
中空糸膜モジュールを使用した濾過・透析等の機能を有する装置の代表的なものとしては図１に示すような血液透析器がある。これは円筒状のケースに中空糸膜を数千〜数万本挿入し、その両端をポリウレタン等の樹脂（以下ポッティング材と記載）で中空糸膜束とケースとを固定をすることにより得られる（上述の固定工程をポッティングという）。中空糸膜束とケースとをポッティング材で固定するにあたっては、ケースに中空糸膜束を挿入した後、ケース端の開口部から突出した中空糸膜を挟まないように、かつ、ポッティング材が漏れないように、ケースの両端にキャップを取り付ける。キャップを取り付ける工程において、中空糸膜束の端部の外周部の糸膜が広がっていると、ケース端部との間に中空糸膜が挟まれたり、キャップ内周面と中空糸膜束との摩擦抵抗によって、中空糸膜束がキャップ装着時にケース側に押し込まれて、中空糸膜の座屈、屈曲さらには湾曲など、実使用において中空糸膜が好ましくない状態でケースに固定されるので、糸乱れ（中空糸膜内の流動抵抗を著しく悪化させる）と称する不良品の発生を起こす問題があった。
【０００３】
キャップ取り付けに起因する糸乱れを防ぐ公知技術として、中空糸膜束の外周端部に粘着テープ等を巻き付けて製束しておく方法がある。また、特許文献１には、中空糸膜を横糸として、別に縦糸を用いて、中空糸膜と縦糸を編みこむ方法が開示されている。
【０００４】
ところが、繊細な中空糸膜束の外周に粘着テープを巻き付ける技術は、難度が高く生産性を低下させると共に、粘着テープが消耗品となるので、コスト面にも問題があった。また文献１の方法では、中空糸膜と縦糸を編むような複雑な技術を必要とし、上述と同様の問題があった。
【特許文献１】特開平９−１０３６５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、中空糸膜束の端部の外周部の糸膜の広がりや折れを整える、つまり、中空糸膜束端部の外周部を整束することにより、中空糸膜モジュールの端面における糸乱れの不良品を発生させない中空糸膜モジュールの製造方法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
１．ケースに中空糸膜束を挿入してなる中空糸膜モジュールの製造方法であって、前記ケースに前記中空糸膜束を挿入した後、前記ケース端から突出した中空糸膜束の略全外周面に対して、前記中空糸膜束の半径方向中心に熱風を噴射することを特徴とする、中空糸膜モジュールの製造方法。
２．前記熱風を、０．１〜０．４ｍｍのスリットを有するリング状ノズルの前記スリットから噴射させることを特徴とする、前記１に記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
３．前記熱風のノズル噴射温度が、２００℃〜４００℃であることを特徴とする、前記１または２に記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
４．前記熱風の噴射圧力が６０ＫＰａ〜７０ＫＰａであることを特徴とする、前記１〜３のいずれかに記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
５．前記ケースの長手軸方向に、前記リング状ノズルと、前記ケースに前記中空糸膜束を挿入した中間製品との少なくともどちらか一方を揺動せしめつつ、前記熱風の噴射を行うことを特徴とする、前記１〜４のいずれかに記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
６．ケースに中空糸膜束が挿入されてなる中空糸膜モジュールの製造装置であって、前記中空糸膜束が挿入された前記ケースを支持する手段と、前記ケース端から突出した中空糸膜束の略全外周面に対して、前記中空糸膜束の半径方向に熱風を噴射する手段と、前記熱風噴射手段の噴射口をケース端の近傍まで接近または／および離脱させる手段とを有することを特徴とする、中空糸膜モジュールの製造装置。
７．前記熱風を噴射する手段がリング状ノズルであり、前記ノズルのスリット幅が０．１〜０．４ｍｍであることを特徴とする、前記６に記載の中空糸膜モジュールの製造装置。
８．前記ケースの軸方向に、前記リング状ノズルと、前記ケースに前記中空糸膜束を挿入した中間製品との少なくともどちらか一方を揺動せしめる手段を有することを特徴とする、前記６または７に記載の中空糸膜モジュールの製造装置。
９．前記中空糸膜束が挿入されたケースを支持する手段に、ケースの長手方向中心Ｃを中心軸として回転せしめる手段を設けたことを特徴とする、前記６〜８のいずれかに記載の中空糸膜モジュールの製造装置。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、以下に示すとおり、ケースに中空糸膜束を挿入した後、ケース端から突出した中空糸膜束の略全外周面に対して、中空糸膜束の半径方向中心に熱風を噴射することにより、熱風の熱と風圧とによって、中空糸膜を軟変形せしめ、整束するので、キャップを取り付ける工程で、ケース端部とキャップとの間に中空糸膜が挟まれずに、また、中空糸膜が乱れることなくキャップを取り付けできるため、遠心装置にセットして硬化させても、ポッティング材の漏れが起こらず、中空糸膜モジュール端面の糸乱れ不良の発生を起こさない優れた中空糸膜モジュールの製造方法および装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の中空糸膜モジュールの製造方法および製造装置の実施形態について詳しく説明するが、下記好ましい様態、例示はこの場合に限定されるものではない。
【０００９】
中空糸膜束は約数千〜数万本の中空糸膜を集束したものである。中空糸膜の素材としては、セルロース系、セルローストリアセテート系、ポリアミド系、ポリアクリロニトリル系、ポリビニルアルコール系、ポリメチルメタクリレート系、ポリスルホン系、ポリオレフィン系などが使用される。
【００１０】
前記中空糸膜を集束してケースに挿入すると、図１に示すようにポッティング材で硬化する前の中間製品３を得る。
【００１１】
次に図２、図３を用いて、本発明におけるケース端から突出した中空糸膜束の外表面に向け、径方向、つまり、中空糸膜束外周の略全面から前記糸束の半径中心方向に熱風を噴射することにより、熱風の熱と風圧とによって、中空糸膜を軟変形せしめ、中空糸膜束を整束する方法および装置を説明する。  
【００１２】
まず、図２は本発明の製造方法、製造装置の構成を示す模式断面図である。ケース２を支持する手段である移動処理台４に、所定の長さにカットされた、数千〜数万本の中空糸膜からなる中空糸膜束１がケース２に挿入されている中間製品３を載せて、熱風製束処理位置に移動させる。
【００１３】
熱風製束処理位置には、熱風を噴射する手段であるノズルユニット５ａ、５ｂが、ケース２の軸方向（矢印Ｘで表示）に往復移動可能な機構（図示せず）に支持されて待機している。ノズルユニット５ａ、５ｂは、個々のノズルをリング状に並べたものでもよいが、リング状ノズルであると、中空糸膜束の外周の略全面から中空糸膜束の半径中心の方向に熱風を噴射することが可能であるので、好ましい。
【００１４】
前記中間製品３が熱風製束処理位置に到着した後、ノズルユニット５ａ、５ｂがケース２から突出した中空糸膜束１ａを覆う位置まで移動し、図３に示す状態となる。
【００１５】
次に図４を用いてさらに詳細に説明する。図４は、本発明による製造方法および装置の詳細を示す模式拡大図である。ノズルユニット５には、熱風を噴射する手段に熱風を供給する手段である熱風源（図示せず）から熱風を供給されるための管６が接続されている。ここで、ノズル７はリング状ノズルであり、リング状のスリットを有しており、前記スリットは中空糸膜束１ａの端部外周面に向けられる。すなわち、熱風により、熱され、軟化した中空糸膜束１ａの端部を、風圧が周囲から押し包む力となり、ケース端の開口部から突出した中空糸膜束１を縮径する如く矯正し、整束できる。
【００１６】
ここで、ノズル７のスリット幅は、リング状ノズルの全外周面から、均一に熱風を噴射させるために、０．１ｍｍ〜０．４ｍｍであることが好ましく、より均一に噴射するためには０．１ｍｍ〜０．２ｍｍがより好ましい。また、軟化した中空糸膜束１を変形させるに足る風圧を作用させる点で、噴射圧力は、６０ＫＰａ〜７０ＫＰａであることが好ましい。なお、熱風としては、供給が容易である空気を用いると好ましく、フィルタ（図示せず）を介して清浄化された空気であればなお好ましい。
【００１７】
また、ノズルの噴射口から噴射された直後の熱風の温度を噴射温度とすると、中空糸膜束を軟変形できる点で、２００℃〜４００℃であることが好ましく、少ない処理回数で中空糸膜を軟変形できる点で、３００℃〜４００℃であることがより好ましい。ここで、噴射温度は中空糸膜束を軟変形せしめる温度であればよく、中空糸膜の素材によって適宜条件を設定すればよい。
【００１８】
また、ノズル７を、ケース２の長手方向（図２における矢印Ｘの方向）に、揺動せしめる手段を有することが好ましい。かかる手段により、ノズル７を１回乃至は数回、中空糸膜束１に対して相対的に揺動せしめる。揺動回数ならびにノズル７の移動速度により中空糸膜束１ａに付与する熱量は、中空糸膜の物性により適正化することが好ましい。
【００１９】
揺動と熱風噴射のタイミングの関係については、中空糸膜束１ａの端部の直径を小さくするために、ケース２側から中空糸膜束１ａの外側先端に向かって移動する時に熱風を噴射し、戻る時には噴射しなくすることが好ましい。
【００２０】
ノズル７をケース端の近傍まで接近または離脱、揺動させる手段として、位置精度を高められる、運転制御パラメータを容易に設定および変更できる、等の利点から、回転数や回転角度を精密に制御できるステッピングモータ、もしくはサーボモータと、前述のモータの回転運動を並進運動に変換する機構との組み合わせを使用することが好ましい。さらに、中空糸膜束１ａの端部の外周の糸膜に略均等に熱風を吹き付けるために、ケース２の長手方向軸Ｃを中心軸として回転せしめる手段として、処理台４の中間製品３を直接支持する部分に駆動ローラを設けて、ケース２を、ケース軸Ｃを中心軸として回転させればなお好ましい。
【００２１】
以上、ノズル７を揺動させる製造方法および装置を例に説明したが、ノズル７を固定し、中間製品３を揺動させてもよい。また、中間製品３とノズル７との双方を揺動させてもよい。ただし、ノズル７を揺動させる製造方法および装置の機構が最も構成かつ制御が単純であるため、より好ましい。
【００２２】
図５に、上記装置を用いて中空糸膜束１の端部の外周への糸の広がりや折れ曲がりを整えた中間製品３の模式図を示す。ケース２には次の工程である中空糸膜端をケースに固着するためのポッティング材を注入するためのキャップ８が装着されている。中空糸膜１ａの端部が整束されているため、キャップ８の装着時に中空糸膜が挟まれたり、キャップに上手く挿入されないという中空糸端１ａにおける糸乱れが生じることがない。
図６に、ポッティング中の中間製品３の模式断面図を示す。ポッティング装置（図示せず）により，回転軸Ｄを中心に、キャップ８を装着した中間製品３を回転させながらケース２の透析液出入り口９からポリウレタン等のポッティング材を注入すると、遠心力によりポッティング材がケース２の両端に移動し、やがて硬化する。ポッティング材が硬化した後（１０は硬化したポッティング材である）、キャップ８を外し、中空糸膜束１の両端を開口させるため、ケース２の両端面の外側にあるポッティング材を切断した後、次工程へと送られる。
【実施例】
【００２３】
＜実施例１＞
中空糸膜束挿入部が直径３５ｍｍである、側面の両端付近にそれぞれ１つずつノズルを有するポリプロピレン製の円筒状のケース２に、外径が２８０μｍで、内径が２００μｍのポリスルホン製の中空糸膜９４００本からなる中空糸膜束１を挿入した中間製品３を、ケース軸Ｃを中心に、ケース回転せしめる駆動ガイドローラー機構を有した処理台４で支持した。
【００２４】
中間製品３を前記処理台４上で６０ｒｐｍで回転せしめつつ、０．２ｍｍのリング状ノズルスリットを有したリング状ノズル７をケース軸Ｃの方向に１３ｍｍ／ｓｅｃの速度で揺動せしめ、ノズル７がケース端から中空糸膜束の先端に向かって移動する時に、噴射温度が４００℃、噴射圧力が６５ＫＰａの熱風（空気）を中空糸膜束端部に噴射する処理を、３回施した。
【００２５】
処理後の中空糸膜端束１ａについて、中空糸膜束１ａの端部とケース軸Ｃの交点を中心として中心から最も遠い所にある中空糸膜の先端までの距離を半径とする円の直径φＢ（図７）を比較した。最大径φＢが大きい中空糸膜束ほど、中空糸端１ａにおける糸乱れが生じやすいことを示す。また、実際にキャップの入口径φＡ（図５）が４６ｍｍのキャップ８を装着し、遠心ポッティング装置を用いて、ケース２側面の両端付近のノズルからポリウレタンを注入して中空糸膜束の両端をケースに固定させた後、キャップを外し、ケース両端面よりも外側のポッティング材を切断した。ここで中空糸端束における糸乱れの有無を調べた結果、直径φＢは４３ｍｍであり、糸乱れは発生しなかった。
＜実施例２＞
実勢例１と同構成の装置を用いて、噴射温度を２００℃に変更し、噴射圧力が６５ＫＰａの熱風（空気）を中空糸膜束端部に噴射する処理を４回施した。試験の結果、直径φＢは４５ｍｍであり、糸乱れは発生しなかった。
【００２６】
以上のように、本発明における装置には糸乱れを防ぐ効果があることを示す結果が得られた。
＜比較例１＞
熱風による処理を行わない中空糸膜束について、試験の結果、直径φＢは４７mmであり、キャップ装着後の糸の挟み込みが中空糸膜モジュールの両端で発生し、糸乱れ不良となった。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明による中空糸膜モジュールの製造方法および製造装置は、中空糸膜を使用した濾過装置に適用することができ、血液透析器に限られるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】一般的中空糸膜モジュールの中間製品の概略断面図である。
【図２】本発明の製造方法、製造装置の構成を示す模式断面図である。
【図３】本発明の一形態を示す模式断面図である。
【図４】本発明の詳細を示す模式拡大図である。
【図５】本発明による製造方法および装置で中空糸膜束を製束した概略断面図である。
【図６】本発明によるポッティング材硬化後の中間製品概略図である。
【図７】中空糸膜束の直径φＢの定義を説明する図である。
【符号の説明】
【００２９】
１：中空糸膜束
２：ケース
３：中間製品
４：処理台
５：ノズルユニット
６：管
７：ノズル
８：キャップ
９：透析液出入り口
１０：ポッティング材
φＡ：キャップ入口径
φＢ：直径
Ｃ：ケース軸
Ｄ：ポッティング装置の回転中心
Ｘ：軸方向（矢印）
【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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