(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量平均分子量が５０００以上異なるポリスルホン系樹脂を少なくとも１種含んだ重量平均分子量の異なる２種類以上のポリスルホン系樹脂、親水性高分子および溶媒を含み、該２種類以上のポリスルホン系樹脂の中で最小の重量平均分子量を持つポリスルホン系樹脂の全ポリスルホン系樹脂に対する混合比率が１０〜７０重量％である製膜原液を用いることを特徴とする半透膜の製造方法。
【請求項２】
親水性高分子としてポリビニルピロリドンを用いることを特徴とする請求項１に記載の半透膜の製造方法。
【請求項３】
ポリスルホン系樹脂がポリスルホンであることを特徴とする請求項１または２に記載の半透膜の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかの製造方法で製造された半透膜を用いた透析器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリスルホン系樹脂を用いた半透膜の製造方法に関するものであり、特に透水性能の高い半透膜を効率的に製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
これまで慢性腎不全患者の血液処理膜を人腎レベルに近づけるために、様々な透析方法・膜の性能向上技術が開発されてきた。血液処理膜としては、例えばポリスルホンとともに、造孔剤としてポリビニルピロリドンを用いて製膜する方法が、特開平9-70524号公報などにおいて知られている。
【０００３】
また、特開平4-338224号公報や特開平11-309355号公報のようにポリスルホンとして低分子量タイプを用いたもの、特開平9-70524号公報のように高分子量タイプを単独で用いたものがあった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開平4-338224号公報、特開平11-309355号公報、特開平9-70524号公報などの方法では、いづれの場合も、孔径のコントロールを製膜原液中のポリスルホンをパラメータとする場合、ポリスルホン濃度を変更する必要があった。すなわち、透水性能を上げる場合、ポリスルホン濃度を下げる必要があるが、その場合、中空糸強度が低下する、紡糸性が悪くなるなどの欠点があった。
【０００５】
そこで、本発明は、上記従来技術の欠点を解消しようとするものであり、ポリスルホン濃度を変えずに、重量平均分子量が５０００以上異なるポリスルホン系樹脂を少なくとも１種含んだ、平均分子量の異なる２種類以上のポリスルホン系樹脂を使用することにより、透水性能を向上させることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を達成するために、下記の構成を有する。すなわち、本発明は、重量平均分子量が５０００以上異なるポリスルホン系樹脂を少なくとも１種含んだ重量平均分子量の異なる２種類以上のポリスルホン系樹脂、親水性高分子および溶媒を含み、該２種類以上のポリスルホン系樹脂の中で最小の重量平均分子量を持つポリスルホン系樹脂の全ポリスルホン系樹脂に対する混合比率が１０〜７０重量％である製膜原液を用いることを特徴とする半透膜の製造方法をその骨子とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明に使用するポリスルホン系樹脂としてはポリスルホン骨格を有するポリマーであれば特に限定されず、共重合ポリスルホンや変性ポリスルホンなども用いることができる。例えばベンゼン環部分をアミノ基やスルホン酸基で置換修飾したものも用いることができる。本発明では、ポリスルホンまたはポリエーテルスルホンが好ましく用いられるが、ポリスルホンが特に好ましい。
【０００８】
本発明に使用する製膜原液におけるポリスルホン系樹脂の濃度としては、濃度を上げるに従って製膜性は良くなるが逆に膜における空孔率は減少し、透水性が低下する傾向がある。そのため、ポリスルホン系樹脂の濃度は、製膜原液中、10〜30重量％であることが好ましく、さらには15〜21重量％であることがより好ましい。
【０００９】
本発明においては、ポリスルホン系樹脂として重量平均分子量が５０００以上異なるポリスルホン系樹脂を少なくとも１種含んだ重量平均分子量の異なる２種類以上のものを用いる。重量平均分子量の異なる２種類以上のポリスルホン系樹脂を用いることで、効果的に透水性能を向上させることができる。その作用機構は定かではないが、ポリスルホン系樹脂の重量平均分子量の高いものを用いた場合、内表面スキン層の粒子が大きくなり、大きな孔を得ることができるが、逆にポリスルホン系ポリマー微粒子からポリビニルピロリドンが脱離しにくくなってしまうことによるものと推定される。
【００１０】
本発明において、ポリスルホン系樹脂の中で最小の重量平均分子量を持つポリスルホン系樹脂の全ポリスルホン樹脂に対する混合比率が10〜70％である必要があり、好ましくは25〜50％である。
【００１１】
本発明においては、重量平均分子量が５０００以上異なるポリスルホン系樹脂を少なくとも１種用いる。重量平均分子量が５０００以上異なるポリスルホン系樹脂を使用することで、透水性を効果的に向上させることができる。
【００１２】
本発明に使用する親水性高分子は、例えば、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロースなどが挙げられる。中でも、ポリビニルピロリドンが好ましく用いられる。ポリビニルピロリドンを使用することで、製膜性や透水性を向上させることができる。
【００１３】
ポリスルホン系樹脂の分子量は一般に低いことから、親水性高分子としてポリビニルピロリドンを使用した場合、製膜原液の粘度は、ポリビニルピロリドンの分子量に依存する傾向がある。製膜原液粘度が低い場合、製膜時に糸切れ、糸揺れなどを起こし製糸安定性に劣る場合があるため、ポリビニルピロリドンの平均分子量は高いことが好ましく、４万以上が好ましい。
【００１４】
製膜原液における親水性高分子の濃度は、上げるに従って粘度が上昇し製膜性が良くなるが、逆に大部分は造孔材として使用された後に洗い流されるため廃棄すべき親水性高分子の量は増加する。そのため、製膜原液における親水性高分子の濃度は2〜20重量％が好ましく、さらには3〜9重量％が好ましい。
【００１５】
また、製膜された半透膜中における親水性高分子の含有率は、1〜15重量％であることが好ましい。１重量%未満の場合、水濡れ性が不十分となり、例えば血液と接触した際にエアーロックのために凝固を引き起こす可能性がある。
【００１６】
さらに、本発明の製造方法で製造された半透膜を人工腎臓として用いる場合、中高分子尿毒蛋白を選択的に透過し、アルブミン透過性を極力抑えることが好ましい。この点で、親水性高分子としてポリビニルピロリドンを使用した場合、製膜原液中に分子量10万以上のポリビニルピロリドンが1.8〜20重量％含有されていることが好ましい。ここで、20重量％を越えると、原液粘度が上昇し、製膜が難しくなるだけでなく、透水性、拡散性能が低下する傾向がある。また、1.8重量％未満では、例えば、中高分子尿毒蛋白を透過させるための適当な孔を有する膜構造が形成しにくくなる。
【００１７】
本発明における製膜原液には、溶媒が含まれている必要がある。すなわち、ポリスルホン系樹脂および親水系樹脂の良溶媒が用いられる。具体的には、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、アセトン、アセトアルデヒド、2-メチルピロリドンなどであるが、危険性、安全性、毒性の面からジメチルアセトアミドが好ましい。
【００１８】
製膜原液には、さらに、ポリスルホンの貧溶媒で、かつ、ポリビニルピロリドンと相溶性を持つ添加剤が好ましく用いられる。具体的には、アルコール、グリセリン、水、エステル類などであるが、プロセス適性の面から特に水が好ましい。
【００１９】
本発明の製造方法で製造される半透膜は、中空糸膜、平膜等として好適に用いられる。中空糸膜として用いる場合の好ましい製膜例を以下に示す。
【００２０】
まず、ポリスルホンとポリビニルピロリドンを含む製膜原液と、芯液とを、同時に二重スリット管構造の口金から同時にドライゾーンに吐出させる。ここで、芯液とは、例えば、ジメチルスルオキシド、ジメチルアセトアミド、水からなる溶液であり、製膜された状態で半透膜の担時体となるものである。ドライゾーンの雰囲気を特定の条件に保つことで、季節変動による性能の変化を抑制することができる。すなわち、ドライゾーン温度、相対湿度が高すぎると中空糸膜内部において相分離が起こる前に外表面は凝固し、緻密層ができる。また、ドライゾーン温度、相対湿度が低すぎると相分離する前に水中に浸漬されるため、外表面は凝固し、緻密層ができる。ゆえにドライゾーン温度は、紡糸口金部温度−40℃≦ドライゾーンの温度≦紡糸口金部温度−15℃の条件を満たすことが好ましい。また、相対湿度は、60％以上、95％以下であることが好ましい。ここで、相対湿度とは、水蒸気圧と飽和水蒸気圧の比を％で表したものをいう。
【００２１】
上記条件により紡糸した後、所定の水洗工程を経た後、巻き取られ、乾燥した後にモジュール化される。巻き取られた中空糸膜は人工腎臓用に用いる場合、このままではポリビニルピロリドンの溶出が多く、装置型人工腎臓承認基準に記載された数値を満たさない傾向があるため、γ線、電子線、熱、化学的処理などにより架橋し、溶出物を低減させることが好ましい。架橋処理により、ポリスルホンとポリビニルピロリドンが結合することでポリビニルピロリドンの溶出が減少する。さらにポリビニルピロリドンの溶出を防ぐためには、γ線照射前に、脱気膜を通過した水でモジュールを洗浄することが好ましい。
【００２２】
ここで、γ線照射は、水充填でのγ線照射、または不活性ガス下で半透膜に水分を抱液させた状態でのγ線照射が好ましい。この時、半透膜は100％以上、600％未満の水分を含んでいることが好ましい。γ線照射量は10〜50KGy、さらには10〜40KGyが好ましい。これらの方法で作成された人工腎臓は、尿毒物質の拡散、有用蛋白であるアルブミンの阻止などの性能に優れ、かつ、ポリビニルピロリドンの溶出が少ない。
【００２３】
本発明の製造方法により得られる半透膜は、例えば、透析器、血漿分離器等の血液浄化膜、限外濾過膜などとして、好適に用いられ、特に透析器用に好ましく使用される。
【００２４】
【実施例】
次に、実施例に基づき本発明を説明する。実施例において、「部」は「重量部」を意味する。なお、実施例で用いた測定方法は以下の通りである。
【００２５】
（1）製膜原液の粘度の測定
東機産業（株）製Ｂ型回転粘度計Ｂ８タイプを用いて測定を行った。温度制御装置付きシリコンオイルバスに原液の入ったサンプルビンを入れ、温度を所定温度にして、５点測定し、その平均値とした。
【００２６】
（2）透水性能の測定
中空糸（半透膜）を３６本入れ、中空糸両端部を封止したガラス管モジュール（有効長100mm）に中空糸内側に水圧１６kPaをかけ、外側に流出してくる単位時間当たりの濾過量を測定した。透水性能は下記の式で算出した。
透水性能（ml/hr/ｍ2/kPa）= QW/（T・A・P）
ここで、QW：濾過量（ml/min）
T：流出時間（hr）
P：圧力（kPa）
A：膜面積（ｍ2）（中空糸内表面積換算）。
【００２７】
（3）ポリスルホンの重量平均分子量の測定
ポリスルホン（アモコ社  ”Udel”-P1700）、ポリスルホン（アモコ社  ”Udel”-P3500）の重量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフ装置  ＧＰＣ−５１０（WATERS社）、カラム  TSK-gel-GMH6（東ソー社製  内径７．５ｍｍ、長さ６０ｃｍ）を用いて、溶媒にテトラヒドロフランを使用し、流速１．０ml/min、温度２３℃、注入量０．３ｍｌの条件で示唆屈折率検出器で測定した。分子量較正には、１０種の単分散ポリスチレンを用い、試料は０．１％可溶分に２３℃で攪拌溶解し、０．５μｍフィルター（TOSOH−H−１３−５）で濾過したものを用いた。
【００２８】
実施例１
ポリスルホン（アモコ社  ”Ｕｄｅｌ”−Ｐ１７００  重量平均分子量４万７０００）４部、ポリスルホン（アモコ社  ”Ｕｄｅｌ”−Ｐ３５００  重量平均分子量５万９０００）１２部、ポリビニルピロリドン（ＢＡＳＦ社  Ｋ９０    重量平均分子量１２０万）６部をジメチルアセトアミド５４．３部、ジメチルスルホキシド２１．７部、水２部に加え、８０℃１２時間、加熱溶解した。得られた製膜原液の粘度は、２２℃で４６ポイズであった。この製膜原液を温度５０℃の紡糸口金部へ送り、外径０．４０ｍｍ、内径０．２５ｍｍの２重スリット管から芯液としてジメチルスルホキシド３７部、ジメチルアセトアミド３７部、水２６部からなる溶液を吐出させ、内径２１０μｍ膜厚４０μｍの中空糸膜を形成させた後、加湿された（霧状の水を中空糸に当てる）室温の３００ｍｍのドライゾーンを通過させ、ジメチルスルホキシド１１部、ジメチルアセトアミド３０部、水５９部からなる４０℃の凝固浴、５０℃の水洗工程、を経て得られた中空糸膜を巻き取り束とした後、熱風乾燥機にて１００℃、１２時間乾燥した。この中空糸の透水性能を測定したところ２２８８ｍｌ／ｈｒ／ｍ２／ｋＰａと高い値を示した。
【００２９】
実施例２
ポリスルホン（アモコ社  ”Udel”-P1700  重量平均分子量4万7000）8部、ポリスルホン（アモコ社  ”Udel”-P3500  重量平均分子量5万9000）8部、ポリビニルピロリドン（BASF社  K90  重量平均分子量１２０万）6部をジメチルアセトアミド54.3部、ジメチルスルホキシド21.7部、水2部に加え、80℃12時間、加熱溶解した。得られた製膜原液の粘度は、22℃で46.5ポイズであった。この製膜原液を実施例１と同様にして製膜し、熱風乾燥機にて100℃、12時間乾燥した。この中空糸の透水性能を測定したところ1913ml/hr/ｍ2/kPaと高い値を示した。
【００３０】
比較例１
ポリスルホン（アモコ社  ”Udel”-P3500  重量平均分子量5万9000）16部、ポリビニルピロリドン（BASF社  K90  重量平均分子量１２０万）6部をジメチルアセトアミド部、ジメチルスルホキシド21.7部、水2部に加え、80℃12時間、加熱溶解した。得られた製膜原液の粘度は、22℃で50ポイズであった。この製膜原液を実施例１と同様にして製膜し、熱風乾燥機にて100℃、12時間乾燥した。比較例１は、１種類のポリスルホンを使用した例である。この中空糸の透水性能を測定したところ1185ml/hr/ｍ2/kPaと低い値を示した。
【００３１】
比較例2
ポリスルホン（アモコ社  ”Udel”-P1700  重量平均分子量4万7000）16部、ポリビニルピロリドン（BASF社  K90  重量平均分子量１２０万）6部をジメチルアセトアミド54.3部、ジメチルスルホキシド21.7部、水2部に加え、80℃12時間、加熱溶解した。得られた製膜原液の粘度は、22℃で60ポイズであった。この製膜原液を実施例１と同様にして製膜し、熱風乾燥機にて100℃、12時間乾燥した。比較例２は、比較例１とは別の１種のポリスルホンを使用した例である。この中空糸の透水性能を測定したところ840ml/hr/ｍ2/kPaと低い値を示した。
【００３２】
比較例３
ポリスルホン（アモコ社  ”Udel”-P1700  重量平均分子量4万7000）12部、ポリスルホン4（アモコ社  ”Udel”-P3500  重量平均分子量5万9000）部、ポリビニルピロリドン（BASF社  K90  重量平均分子量１２０万）6部をジメチルアセトアミド54.3部、ジメチルスルホキシド21.7部、水2部に加え、80℃12時間、加熱溶解した。得られた製膜原液の粘度は、22℃で46.5ポイズであった。この製膜原液を実施例１と同様にして製膜し、熱風乾燥機にて100℃、12時間乾燥した。比較例３は、最小の分子量を持つポリスルホンの比率が本発明を外れた例である。この中空糸の透水性能を測定したところ1133ml/hr/ｍ2/kPaと低い値を示した。
【００３３】
【発明の効果】
本発明により、簡便な方法でポリスルホン系樹脂からなる半透膜の透水性能を向上させることができる。