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JPS5825765B2 - polyvinyl alcohol - Google Patents

polyvinyl alcohol

Info

Publication number
JPS5825765B2
JPS5825765B2 JP9829375A JP9829375A JPS5825765B2 JP S5825765 B2 JPS5825765 B2 JP S5825765B2 JP 9829375 A JP9829375 A JP 9829375A JP 9829375 A JP9829375 A JP 9829375A JP S5825765 B2 JPS5825765 B2 JP S5825765B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hollow fibers
water
pva
crosslinking
membrane
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP9829375A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5221421A (en
Inventor
強一 宮崎
孝一 高倉
和久 山内
収治 川井
昭夫 大森
義秋 藤本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kuraray Co Ltd
Original Assignee
Kuraray Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kuraray Co Ltd filed Critical Kuraray Co Ltd
Priority to JP9829375A priority Critical patent/JPS5825765B2/en
Publication of JPS5221421A publication Critical patent/JPS5221421A/en
Publication of JPS5825765B2 publication Critical patent/JPS5825765B2/en
Expired legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)
  • Chemical Treatment Of Fibers During Manufacturing Processes (AREA)
  • Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は透過性能及び機械的性質の優れた、ポリビニル
アルコール(以下PVAと略記する)系中空繊維の製造
に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to the production of polyvinyl alcohol (hereinafter abbreviated as PVA)-based hollow fibers having excellent permeability and mechanical properties.

さらに詳しくはPVA系重合体からなる中空繊維を反応
媒体の存在下で分子中に2ヶ以上のアルデヒド基を有す
る多価アルデヒド類を用いて架橋処理し、次いで熱水処
理することによって得られる湿潤中空繊維をさらに水と
混和性を有する有機溶媒にて水を置換した後乾燥するこ
とを特徴とする晦質、水、ガス等の透過性が優れ、かつ
機械的性質のすぐれた乾燥中空繊維を製造する方法に関
する。
More specifically, a hollow fiber made of a PVA-based polymer is cross-linked using a polyvalent aldehyde having two or more aldehyde groups in the molecule in the presence of a reaction medium, and then subjected to hot water treatment. Dry hollow fibers with excellent permeability to water, gas, etc., and excellent mechanical properties are obtained by replacing the water with an organic solvent that is miscible with water and then drying the hollow fibers. Relating to a method of manufacturing.

近年、分離操作において、選択的な透過性を有する膜を
用いる技術がめざましい発達をみせてきている。
In recent years, remarkable progress has been made in the use of selectively permeable membranes in separation operations.

このような、膜分離技術はたとえば海水の淡水化や人工
腎臓による血液の処理等の分野においてはすでに一部実
用化されているが、用途によっては現在使用されている
膜は透過性あるいはその他の性質において必ずしもすべ
ての点で満足すべきものとはいい難いものである。
Some of these membrane separation technologies have already been put into practical use, for example, in areas such as seawater desalination and blood processing using artificial kidneys, but depending on the application, the membranes currently in use may be permeable or have other properties. It is difficult to say that it is necessarily satisfactory in all respects in terms of its nature.

現在までのところ、膜分離技術に用いられる膜材として
は、繊維素またはその誘導体からなるものが主として用
いられている。
To date, membrane materials used in membrane separation techniques have mainly been made of cellulose or its derivatives.

しかし、それ以外にも、選択透過性膜の素材としてはい
ろいろなものが考えられてきて居り、そのうちの一つで
あるPVAに関してもこれまでにアルデヒド架橋膜(L
eininger et al、、 Trans −A
SAI O1022゜1964)、多官能基モノマーの
アリルメタクリレートの存在下に放射線架橋した膜(M
、0dianeta1.、Trans、ASAIO14
5,1968: Bruce S、 Bernstei
n9J−Polymer Sci −PartA、3
3405,1965)、ポリビニルアルコール−キト
サンブレンド膜(吉用進ら、第20同高分子研究発表会
)、ポリビニルアルコールグラフト共重合体膜(今井庸
二ら、人工臓器2 147.1973)などについて検
討がなされてきている。
However, many other materials have been considered for permselective membranes, and one of them, PVA, has been used as an aldehyde cross-linked membrane (L).
Eininger et al., Trans-A
SAI O1022゜1964), a radiation-crosslinked membrane in the presence of the polyfunctional monomer allyl methacrylate (M
, 0dianeta1. , Trans, ASAIO14
5, 1968: Bruce S, Bernstei
n9J-Polymer Sci-Part A, 3
3405, 1965), polyvinyl alcohol-chitosan blend membrane (Susumu Yoshiyuki et al., 20th Polymer Research Conference), polyvinyl alcohol graft copolymer membrane (Yoji Imai et al., Artificial Organs 2 147.1973), etc. It has been done.

ところが、これらの場合、というよりも一般にPVAの
ように親水性のつよい物質を膜材として用いる場合、透
過性にすぐれたものほど残寒が劣って膜材としての使用
に耐えず、かといって充分な強度をもったものは透過性
が不十分であるというのが従来の実情であった。
However, in these cases, or rather, in general, when a strong hydrophilic substance like PVA is used as a membrane material, the more permeable it is, the less cold it remains, making it unsuitable for use as a membrane material. The conventional situation has been that materials with sufficient strength have insufficient transparency.

このことは、選択透過性膜の使用形態が平面状の膜であ
る場合にはもちろん、それよりも強度的に有利な形態で
ある中空繊維状の形態で使用する場合においてさえも事
情は同じであって、そのため平面状、中空繊維状をとわ
すPVA系選択透過性膜材の実用化は、今日に到ろまで
実現紮みていない。
This is true not only when the permselective membrane is used in the form of a flat membrane, but also when it is used in the form of a hollow fiber, which is more advantageous in terms of strength. Therefore, to date, practical use of PVA-based permselective membrane materials in the form of flat or hollow fibers has not been realized.

さらに、従来透過性能の優れたPVA系膜材は通常湿潤
状態に保持されており、そのまま加熱、或いは室温乾燥
を行なうと透過性能が低下し、場合によっては膜材相互
が硬着して引き裂き、ピンホールを発生しやすいという
欠点を有していた。
Furthermore, conventional PVA-based membrane materials that have excellent permeability are usually kept in a wet state, and if they are heated or dried at room temperature, their permeability decreases, and in some cases, the membrane materials stick to each other and tear. It had the disadvantage of being prone to pinholes.

また可塑剤、界面活性剤などを付着して乾燥する方法も
提案されているが、この方広は再湿潤時に可塑剤などが
溶出するので、特に血液透析に使用する場合好ましくな
い。
A method of attaching a plasticizer, a surfactant, etc. and drying has also been proposed, but this method is not preferred, especially when used for hemodialysis, because the plasticizer etc. are eluted during rewetting.

本発明者等は透過性能および機械的性質にすぐれ、しか
も水洗などの洗滌処理をしなくても、そのまま血液透析
などの医療用に使用しうる乾燥状態のPVA系中空繊維
を得る方法について鋭意研究な重ねた結果、分子中に2
ヶ以上のアルデヒド基を有する多価アルデヒド類あるい
は過ヨウ素酸イオン又は4価のセリウムイオンを酸と共
に水、ジメチルスルホキシドなどの適当な反応媒体に溶
解させ、この媒体中にPVA系重合体からなる中空繊維
を浸漬することによって中空繊維中に架橋を生せしめ、
さらに該中空繊維を熱水処理し、更にこの湿潤中空繊維
を適当な溶媒で溶媒置換した後、乾燥することにより、
平衡含水率が犬きく溶質、水等の透過性能が優へかつ機
械的強度にもすぐれた中空繊維を乾燥状態で得る方法を
見出し、本発明を完敗するに到ったものである。
The present inventors have conducted extensive research into a method for obtaining dry PVA-based hollow fibers that have excellent permeability and mechanical properties and can be used for medical purposes such as hemodialysis without any washing treatment such as washing with water. As a result of overlapping, 2
A polyvalent aldehyde having more than 10 aldehyde groups, a periodate ion, or a tetravalent cerium ion is dissolved together with an acid in a suitable reaction medium such as water or dimethyl sulfoxide, and a hollow made of a PVA-based polymer is formed in this medium. By dipping the fibers, crosslinking is created in the hollow fibers,
Furthermore, the hollow fibers are treated with hot water, and the wet hollow fibers are further solvent-substituted with an appropriate solvent, and then dried.
The present invention was completely defeated by finding a method for obtaining hollow fibers in a dry state that have a high equilibrium water content, excellent permeation performance for solutes, water, etc., and excellent mechanical strength.

本発明方法において処理の対象となる中空繊維を製造す
るにあたって使用されるPVA系重合体としてはビニル
エステル類の単独重合体の完全ケン化物、部分ケン化物
の他、50モルφを超えないエチレン、ビニルピロリド
ン、アクリロニトリル、塩化ビニル等のビニル単量体単
位を含有するビニルアルコール系重合体が包含される。
The PVA-based polymers used to produce the hollow fibers to be treated in the method of the present invention include completely saponified and partially saponified homopolymers of vinyl esters, as well as ethylene with a concentration not exceeding 50 moles φ; Included are vinyl alcohol polymers containing vinyl monomer units such as vinylpyrrolidone, acrylonitrile, and vinyl chloride.

本発明に於て用いられるPVA系重合体中空繊維は上述
した如きPVA系重合体を用いて例えば次のようにして
作られる。
The PVA-based polymer hollow fibers used in the present invention are made using the above-mentioned PVA-based polymer, for example, in the following manner.

PVA組成物の溶液すなわち原液を、別の液相すなわち
凝固浴中に紡出して凝固させる方法すなわち湿式成形法
が用いられる。
A wet molding method is used in which a solution or stock solution of the PVA composition is spun into a separate liquid phase or coagulation bath and coagulated.

この場合紡糸ノズルは通常環状ノズルが用いられるが、
環状ノズルを使わなくても紡糸原液組成及び凝固浴を適
当に調節することにより中空状のものを得ることができ
る。
In this case, the spinning nozzle is usually an annular nozzle, but
Even without using an annular nozzle, a hollow product can be obtained by appropriately adjusting the composition of the spinning dope and the coagulation bath.

湿式成型法での原液組成は通常水100部に対してPV
A5〜30部を含み、場合によっては硼酸を01〜3部
を添加することもある。
The composition of the stock solution in the wet molding method is usually PV to 100 parts of water.
It contains 5 to 30 parts of A, and in some cases, 01 to 3 parts of boric acid may be added.

又、凝固浴はカセイソーダ、カセイソーダと芒硝、ある
いは芒硝のみの水溶液で、溶質総濃度は200〜500
9/l、望ましくは300〜40(J9/lである。
The coagulation bath is an aqueous solution of caustic soda, caustic soda and mirabilite, or only mirabilite, and the total solute concentration is 200 to 500.
9/l, preferably 300 to 40 (J9/l).

中空繊維の内径、外径、壁厚は透過性能、耐圧強度と密
接に関係する故、上記範囲内で製膜条件を自由に変更し
、紡糸ノズル系、紡糸速度等を適当に設定すれば、目的
に応じた性能をもつ内径、外径、壁厚の中空繊維を得る
ことができる。
Since the inner diameter, outer diameter, and wall thickness of hollow fibers are closely related to permeability and pressure resistance, if the film forming conditions are freely changed within the above ranges and the spinning nozzle system, spinning speed, etc. are appropriately set, It is possible to obtain hollow fibers with inner diameter, outer diameter, and wall thickness that have performance according to the purpose.

また他の方法として、原液を気相中に紡出するいわゆる
乾式ないし熔融成型法も可能であるが、透過性能および
表面の平滑性の点で湿式成型法が最も優れている。
As another method, a so-called dry or melt molding method in which a stock solution is spun into a gas phase is also possible, but a wet molding method is the most excellent in terms of permeation performance and surface smoothness.

上記のL・ずれの方法によって中空繊維を製造する場合
にも透過性能を向上させる目的で、紡糸原液中に適当な
添加剤を加えておいても良い。
Even when hollow fibers are produced by the L/displacement method described above, suitable additives may be added to the spinning dope for the purpose of improving permeation performance.

このような添加剤としては、平均分子量400〜400
0.かつ酸素1原子に対して炭素3原子以下の酸素:炭
素比をもつポリアルキレングリコール(以下PAGと略
記)が好ましく、その添加割合はPVA系重合体100
重量部に対して3〜200重量部が選ばれる。
Such additives have an average molecular weight of 400 to 400.
0. Polyalkylene glycol (hereinafter abbreviated as PAG) having an oxygen:carbon ratio of 3 or less carbon atoms per 1 atom of oxygen is preferable, and the addition ratio is 100% of the PVA-based polymer.
3 to 200 parts by weight are chosen.

以上のようにして製造されたPVA系中空繊維は、本質
的には水に可溶である。
The PVA-based hollow fibers produced as described above are essentially soluble in water.

従ってこのままでは、水溶液(血液、タンパク質溶液等
)特に高温の水溶液を処理する際に、時間とともに膜形
態がくずれてくることがわかった。
Therefore, it was found that if left as is, the membrane shape would deteriorate over time when processing aqueous solutions (blood, protein solutions, etc.), especially high-temperature aqueous solutions.

このことは作業上不都合があるばかりでなく、人工透析
に用いる場合は安全性の上からも望ましいことでない。
This is not only inconvenient for work, but also undesirable from a safety standpoint when used for artificial dialysis.

そこでPVA系中空繊維を架橋不溶化する方法について
、繰り返し検討を行なったが、公知の架橋方法のうちの
あるものは次に述べる欠点をそれぞれ有していることが
明らかとなった。
Therefore, we have repeatedly investigated methods for crosslinking and insolubilizing PVA-based hollow fibers, but it has become clear that some of the known crosslinking methods have the following drawbacks.

即ち、PVAを架橋不溶化する方法は(a)ジアルデヒ
ドによる分子間アセタール化反応により架橋する方法、
に)酸性物質の存在下での高温加熱による架橋する方法
、(C)ホウ酸、チタン酸エステル、バナジウムイオン
などによる方法、(d)放射線照射による方法などがあ
る。
That is, the method of crosslinking and insolubilizing PVA is (a) a method of crosslinking by intermolecular acetalization reaction with dialdehyde;
(2) A method of crosslinking by high temperature heating in the presence of an acidic substance, (C) A method using boric acid, titanate ester, vanadium ion, etc., and (d) A method using radiation irradiation.

これらの方法の中で(b)法は含水率及び物質の透過性
の低下をもたらし、(c)法は架橋点があるpH領域に
おいて、はずれ易<、(d)法は架橋化を効率よく進め
るためには脱気を要するなどの欠点がある。
Among these methods, method (b) results in a decrease in water content and permeability of substances, method (c) results in easy removal in the pH range where crosslinking points exist, and method (d) results in efficient crosslinking. There are drawbacks such as the need for deaeration in order to proceed.

しかしながら(a)による場合は前述したような欠点が
少ないという事実につげ加えて、本発明において、この
ようなアセタール架橋中空繊維を更に熱水処理という工
程を通すことによって中空繊維の透過性能を著しく向上
させることができ、かつこのような処理工程を経て得ら
れた架橋中空繊維は実質上可溶部を残していないので、
人工腎臓用透析膜として極めて有効である。
However, in addition to the fact that (a) has fewer drawbacks as described above, in the present invention, by further subjecting such acetal crosslinked hollow fibers to a step of hot water treatment, the permeation performance of the hollow fibers can be significantly improved. The cross-linked hollow fibers obtained through such treatment steps have virtually no soluble portions, so
It is extremely effective as a dialysis membrane for artificial kidneys.

本発明方法においては、目的である透過性能と機械的性
質の優れた中空繊維を得る為、架橋処理は一つの重要な
プロセスであり、分子中に2ヶ以上のアルデヒド基を有
する多価アルデヒド類によるPVA系中空繊維の架橋不
溶化の具体的実施方法としては(1)反応媒体中に過ヨ
ウ素酸イオン又は4価のセリウムイオンを存在させてP
VAジアルデヒドの生成と該化合物によるPVAの架橋
化反応を同時に行わせる方法と([1)予め(i)の如
き方法で製造せられたPVAジアルデヒドあるいは既存
の他の低分子多価アルデヒド類を反応媒体中に存在させ
る方法の二つの方法が存在し反応効率の点からは(i)
の方法が好ましく、未反応物の洗滌除去の容易さからは
(11)の方法が好ましい。
In the method of the present invention, in order to obtain hollow fibers with excellent permeability and mechanical properties, crosslinking treatment is an important process, and polyvalent aldehydes having two or more aldehyde groups in the molecule A specific method for crosslinking and insolubilizing PVA-based hollow fibers is as follows: (1) Periodate ions or tetravalent cerium ions are present in the reaction medium to
A method of simultaneously performing the production of VA dialdehyde and the crosslinking reaction of PVA with the compound, and ([1] PVA dialdehyde previously produced by the method (i) or other existing low-molecular polyhydric aldehydes) There are two methods: (i) in terms of reaction efficiency;
Method (11) is preferred from the viewpoint of ease of washing and removing unreacted substances.

又、架橋不溶化に際しては反応媒体の選択に留意しなげ
ればならない。
Further, when crosslinking and insolubilizing, care must be taken in selecting the reaction medium.

使用する架橋試薬が完全に溶解し、PVA系中空繊維が
適当に膨潤する反応媒体が望ましい。
It is desirable to use a reaction medium in which the crosslinking reagent used is completely dissolved and the PVA hollow fibers are appropriately swollen.

例えば過ヨウ素酸イオン又は4価のセリウムイオン、グ
ルタルアルデヒドおよびPVAジアルデヒド(PVAを
過ヨウ素酸イオン又は4価のセリウムイオン等で酸化分
解して得られる)を用いる場合には水あるいは若干の塩
を含む水溶液を選ぶことができるが、架橋剤によっては
ジメチルスルホキシドなどの有機溶媒であってもよい。
For example, when using periodate ion or tetravalent cerium ion, glutaraldehyde, and PVA dialdehyde (obtained by oxidative decomposition of PVA with periodate ion or tetravalent cerium ion, etc.), add water or some salt. Depending on the crosslinking agent, an organic solvent such as dimethyl sulfoxide may be used.

架橋反応は、前記の如き架橋剤を水あるいは適当な溶媒
に溶解させ、少量の硫酸、塩酸などを添加し、その中へ
PVA系中空繊維を浸漬することによって遠戚すること
ができる。
The crosslinking reaction can be carried out by dissolving the above-mentioned crosslinking agent in water or a suitable solvent, adding a small amount of sulfuric acid, hydrochloric acid, etc., and immersing the PVA hollow fibers therein.

架橋反応速度は、架橋剤濃度、酸濃度、反応温度、浴比
に左右される。
The crosslinking reaction rate depends on the crosslinking agent concentration, acid concentration, reaction temperature, and bath ratio.

浴比は通常l:100程度にするが、その場合架橋剤濃
度0.001〜1.0wt優、酸濃度0.001〜20
多、反応温度は30〜60°C1反応時間は30分〜5
時間が適当である。
The bath ratio is usually about 1:100, in which case the crosslinking agent concentration is 0.001 to 1.0 wt, and the acid concentration is 0.001 to 20 wt.
Polymer, reaction temperature is 30-60°C 1 reaction time is 30 minutes-5
The time is appropriate.

このようにして架橋処理を施した中空繊維は耐熱水性が
付与されているが、このままでは含水率が低く、溶質、
ガスの透過性、透過性のいずれもが充分とは云えない。
Hollow fibers cross-linked in this way are given hot water resistance, but as is, they have a low water content and are free from solutes and
Neither gas permeability nor permeability can be said to be sufficient.

そこで中空繊維の強度を保持しつつ、透過性能を向上さ
せる方法を鋭意検討した結果、熱水処理が最も効果的な
方法であることを見い出した。
As a result of intensive research into ways to improve the permeation performance while maintaining the strength of hollow fibers, we discovered that hot water treatment is the most effective method.

即ち前述の架橋処理の施された中空繊維を適当な時間熱
水中に浸漬すると、含水率が高く、透過性能が優れ、か
つ強度の大きい中空繊維を得ることを見い出した。
That is, it has been found that by immersing the hollow fibers subjected to the above-mentioned crosslinking treatment in hot water for an appropriate period of time, hollow fibers with high water content, excellent permeation performance, and high strength can be obtained.

この際の熱水処理条件としては、70℃以上望ましくは
90℃以上、5分以上、望ましくは30分以上がよい。
The hot water treatment conditions at this time are preferably at least 70°C, preferably at least 90°C, for at least 5 minutes, and preferably at least 30 minutes.

この熱水処理により未処理の中空繊維に比べて透水性は
10倍以上も向上させることができる。
This hot water treatment can improve water permeability by more than 10 times compared to untreated hollow fibers.

この理由は明らかではないが、熱水処理がPVA系重合
体の結晶領域を減少せしめたるためであろうと推察され
る。
Although the reason for this is not clear, it is presumed that the hot water treatment reduces the crystalline region of the PVA polymer.

またPVAに限らず、一般に親水性ポリマーからなる膜
材は、湿潤状態から風乾、加熱、乾燥などの通常の方法
で乾燥すると、透水性および溶質透過性能が低下し、こ
れを再度湿潤しても乾燥前の透過性能まで完全に回復し
難い。
Furthermore, not only PVA but also membrane materials made of hydrophilic polymers in general, when dried by normal methods such as air-drying, heating, or drying from a wet state, water permeability and solute permeability decrease, and even if re-wetted, membrane materials deteriorate. It is difficult to completely restore the permeability to the level before drying.

この理由は素材によって異なり、膜表層の緻密化、多孔
構造の破壊、結晶化などが乾燥中に進行するためと考え
られている。
The reason for this differs depending on the material, and is thought to be due to densification of the membrane surface layer, destruction of the porous structure, crystallization, etc. that progress during drying.

このような事情から本発明においては前述した如き、架
橋処理及びこれに続く熱水処理という工程を経て得らh
たPVA系中空繊維をさらに、中空繊維の膜中に含有さ
れる水分を適当な水混和性有機溶媒で置換した後、乾燥
させるという方法で前述の問題点を解決することに成功
したものである。
Under these circumstances, in the present invention, h obtained through the steps of crosslinking treatment and subsequent hot water treatment as described above
The above-mentioned problems were successfully solved by a method in which the PVA-based hollow fibers were further replaced with an appropriate water-miscible organic solvent to replace the water contained in the membrane of the hollow fibers, and then dried. .

即ち、ポリマーゲルであるPVA系湿潤中空繊維から可
塑剤である水分を適当な溶媒置換により除去し、次いで
ポリマーの二次転移湿度以下の分子運動の抑制された状
態を保持したまま有機溶媒を除去すると、乾燥してもル
ーズな構造を有する中空繊維が得られ、また中空繊維が
互に硬着するという現象も避けることができる。
That is, the water, which is a plasticizer, is removed from the PVA-based wet hollow fiber, which is a polymer gel, by appropriate solvent replacement, and then the organic solvent is removed while maintaining a state in which molecular motion is suppressed below the second-order transition humidity of the polymer. As a result, hollow fibers having a loose structure even after drying can be obtained, and the phenomenon of hollow fibers sticking together can also be avoided.

従って再湿潤すると透水性、溶質透過性能が乾燥前と同
じレベルを有し、しかも低分子有機溶剤を用いる為残留
物がなく、溶出物の無いきれいな中空繊維を得ることが
可能である。
Therefore, when re-wetted, the water permeability and solute permeability are at the same level as before drying, and since a low-molecular organic solvent is used, there is no residue and it is possible to obtain clean hollow fibers with no eluates.

さらに詳細に述べるなら本発明に於ける溶媒置換の目的
は(1)中空繊維から水を除去する(ii)!水処理王
権によって形成された含水率の大きな膜構造を溶媒によ
って固定するの二つであり、本発明の方法によれば上記
(i)、 (ii)を一種類の有機溶媒で十分に達成す
ることができるが(i)、 (ii)の操作を二段階で
行なっても特に問題はない。
To be more specific, the purpose of solvent replacement in the present invention is (1) to remove water from the hollow fibers (ii)! There are two ways to fix the membrane structure with a high water content formed by the water treatment authority using a solvent, and according to the method of the present invention, the above (i) and (ii) can be fully achieved with one type of organic solvent. However, there is no problem even if operations (i) and (ii) are performed in two steps.

(:)の目的には水と良好な混和性を有することが必要
であり、(ii)を実現する為にはPVA系ゲルに対し
て適度の凝固作用を示すものが一般によい。
For the purpose of (:), it is necessary to have good miscibility with water, and in order to achieve (ii), it is generally desirable to have a suitable coagulating effect on PVA gel.

(i)、 (ii)を同時に満足する有機溶媒として、
低級脂肪族アルコール、低級ケトンおよびこれらと水と
の混和物をあげることができる。
As an organic solvent that simultaneously satisfies (i) and (ii),
Examples include lower aliphatic alcohols, lower ketones, and mixtures thereof with water.

一方炭素数が5以上の脂肪族アルコールや、高級ケトン
類、エーテル類は水との相互溶解性に難があり、これら
を単独で用いることは出来ない。
On the other hand, aliphatic alcohols having 5 or more carbon atoms, higher ketones, and ethers have difficulty in mutual solubility with water, and cannot be used alone.

又スルホキシド類は一般に水とは良く混じり合うが、P
VAを凝固させるものではない。
Sulfoxides generally mix well with water, but P
It does not coagulate VA.

グリコール、グリセリンなどの多価アルコールはメチル
アルコールなどの一価アルコールにくらべて、蒸発速度
が著しく小さいということから乾燥中空繊維の製造ニは
向いていない。
Polyhydric alcohols such as glycol and glycerin are not suitable for producing dry hollow fibers because their evaporation rate is significantly lower than that of monohydric alcohols such as methyl alcohol.

さらに、フェノール、ベンジルアルコール等の芳香族ア
ルコールは水との混和性に欠ける土に、毒性も大きいの
で特に乾燥中空繊維を医療用に使用する場合には採用で
きない。
Further, aromatic alcohols such as phenol and benzyl alcohol are not miscible with water and are highly toxic, so they cannot be used particularly when dry hollow fibers are used for medical purposes.

以上から、PVA系中空繊維の水置換溶媒として単独で
用いられるものは、水と任意の割合で混合し、かつPV
A系ポリマーに対して凝固作用を及ホすという特性7)
・ら、メチルアルコール、エチルアルコール、フロビル
アルコール、メチルアルコールの低級脂肪族アルコール
又はアセトン、メチルエチルケトンの低級ケトンおよび
これらと水との混和物が好ましい。
From the above, what can be used alone as a water replacement solvent for PVA-based hollow fibers can be mixed with water in any proportion and
Characteristic of exerting a coagulating effect on A-based polymers7)
- Preferred are lower aliphatic alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, flobyl alcohol, methyl alcohol, lower ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, and mixtures thereof with water.

該低級脂肪族アルコールおよび低級ケトンの中でもPV
A系ポリマーの凝固能力に序列があるから、溶媒置換処
理の対象となるPVA系中空繊維の性質に応じて適当に
選択し、あるいは水との混合割合を調節する必要がある
Among the lower aliphatic alcohols and lower ketones, PV
Since there is a hierarchy in coagulation ability of A-based polymers, it is necessary to appropriately select them or adjust the mixing ratio with water depending on the properties of the PVA-based hollow fibers to be subjected to solvent replacement treatment.

例数なら一般に含水PVA系中空繊維を上記有機溶媒で
置換すると、凝固とともに若干の収縮が起る。
As an example, when a water-containing PVA hollow fiber is replaced with the above-mentioned organic solvent, some shrinkage occurs along with coagulation.

有機溶媒の凝固作用が強く、この収縮が急激すぎると中
空繊維に歪みが生じ、中空部の真円が保持されない原因
となる。
The coagulation effect of the organic solvent is strong, and if this contraction is too rapid, the hollow fibers will be distorted, causing the hollow portion to not maintain its perfect circle.

又、逆に凝固力が不足すると、乾燥中に膜構造が変化し
、再湿潤しても乾燥前の透過性能を再現できなくなるこ
とがある。
On the other hand, if the coagulation power is insufficient, the membrane structure changes during drying, and the permeation performance before drying may not be able to be reproduced even after rewetting.

仮に、プロセス上の不利を認めるならば、溶媒置換を二
段階に行なうことも可能であって、このような場合は第
一段階で水を置換し、第二段階でPVA系中空繊維の膜
構造を固定する方法が採用される。
If disadvantages in the process are recognized, it is possible to perform solvent replacement in two stages. In such a case, the water is replaced in the first stage, and the membrane structure of the PVA hollow fiber is replaced in the second stage. A method of fixing is adopted.

溶媒置換は通常−20°C〜室温の範囲の温度で行なう
ことが好ましい。
It is preferable that the solvent replacement is normally carried out at a temperature in the range of -20°C to room temperature.

又、溶媒処理の時間は十分に長くとる方が望ましい。Further, it is desirable that the solvent treatment time be sufficiently long.

以上のようにして溶媒置換を施されたPVA系中空繊維
の乾燥は室温あるいは当該繊維のガラス転移温1m下の
加熱下で風乾あるいは減圧乾燥によって達成される。
Drying of the PVA-based hollow fiber subjected to solvent substitution as described above is accomplished by air drying or vacuum drying at room temperature or under heating at a temperature 1 m below the glass transition temperature of the fiber.

また本発明において溶媒置換の対象となるPVA系中空
繊維はその含水率が10〜500重量%(対PVA系ポ
リマー)の範囲内で調節されたものが用いられる。
Further, in the present invention, the PVA hollow fibers to be subjected to solvent replacement have a moisture content adjusted within the range of 10 to 500% by weight (based on the PVA polymer).

以上1.詳述してきた如く、本発明によって得られる中
空繊維は、含水率が大きい故に生体適合性が良く、架橋
処理を経ているため強度も大きい。
Above 1. As described in detail, the hollow fibers obtained by the present invention have good biocompatibility because of their high water content, and have high strength because they have been crosslinked.

さらに、熱水処理は可溶部を抽出して、実質的に水に不
溶とする効果もあり、このような効果は特に人工腎臓透
析用を始めとする医療用にとって安全性の上から極めて
有効である。
Furthermore, hot water treatment has the effect of extracting the soluble portion and making it virtually insoluble in water, and this effect is extremely effective from a safety standpoint, especially for medical applications such as artificial kidney dialysis. It is.

また本発明によれば、透過性能の優れた中空繊維が乾燥
状態で得られるから、輸送、保管が容易であり、装置の
消毒滅菌としてガス滅菌が採用でき、直ちに使用できる
利点を有する。
Further, according to the present invention, since hollow fibers with excellent permeation performance can be obtained in a dry state, they are easy to transport and store, and gas sterilization can be used to disinfect and sterilize the device, which has the advantage of being ready for immediate use.

これに対し、従来の中空繊維を用いた人工腎臓透析用置
では滅菌のためのホルマリンや中空繊維に含まれる可塑
剤を除去する水洗予備処理が必要であり、直ちには使用
できず、かかる前処理は緊急事態に対応すべき医療分野
で望ましくないのは当然である。
On the other hand, conventional artificial kidney dialysis equipment using hollow fibers requires pre-washing treatment to remove formalin for sterilization and plasticizers contained in the hollow fibers, and cannot be used immediately; Naturally, this is undesirable in the medical field, which must respond to emergencies.

以下、実施例をあげて、本発明を具体的に説明するが本
発明は、これらの実施例によって例等限定されるもので
はない。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically explained with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

実施例 1 平均重合度2400、ケン化度999係のポリビニルア
ルコール7kg、分子量2000のポリエチレングリコ
ール2.4kg、硼酸160g、酢酸30.9を501
の水に溶解し、p H4,7の均一な溶液を得た。
Example 1 7 kg of polyvinyl alcohol with an average degree of polymerization of 2400 and a degree of saponification of 999, 2.4 kg of polyethylene glycol with a molecular weight of 2000, 160 g of boric acid, and 501 g of acetic acid
of water to obtain a homogeneous solution with a pH of 4.7.

この紡糸原液を環状ノズルよりアルカリ性凝固浴に紡糸
して中空繊維とし、次いで過ヨウ素酸ソーダ59/l、
硫酸150g/lの処理浴に50℃、1時間浸漬し、さ
らに95℃熱水中で3時間処理、水洗i、50’Cのメ
チルアルコール中に3時間浸漬して中空繊維中の水分を
除去し、その後取り出して室温にて減圧乾燥を行ない外
径260.、膜厚30μの柔軟性を有する乾燥中空繊維
を得た。
This spinning stock solution was spun into an alkaline coagulation bath through an annular nozzle to form hollow fibers, and then sodium periodate 59/l,
Immersed in a treatment bath containing 150 g/l of sulfuric acid at 50°C for 1 hour, further treated in 95°C hot water for 3 hours, washed with water, and immersed in methyl alcohol at 50'C for 3 hours to remove water in the hollow fibers. After that, it was taken out and dried under reduced pressure at room temperature to have an outer diameter of 260. , dry hollow fibers having flexibility and a film thickness of 30 μm were obtained.

又、比較のため、熱水処理後、溶媒置換処理をせずに減
圧乾燥を行なって、乾燥中空繊維を作製したところ、中
空繊維同志の硬着が多くみられた七に、再湿潤時の透過
性能の低下が著しかった。
In addition, for comparison, dry hollow fibers were prepared by drying under reduced pressure after hot water treatment without solvent replacement treatment. There was a significant decrease in permeation performance.

** 得られた中空
繊維の透水性と耐圧強度の測定結果を表1に示す。
** Table 1 shows the measurement results of water permeability and compressive strength of the obtained hollow fibers.

測定値はいずれも湿潤状態の値である。All measured values are in a wet state.

実施例 2 平均重合度1700.ケン化度98.5%のポリビニル
アルコール8kg、硼酸200,9.酢酸30gを50
1の水に溶解し、均一な溶液を得た。
Example 2 Average degree of polymerization 1700. 8 kg of polyvinyl alcohol with saponification degree of 98.5%, boric acid 200.9. 50g of acetic acid
1 was dissolved in water to obtain a homogeneous solution.

この紡糸原液をノズルよりアルカリ性凝固浴に紡糸して
中空繊維とし、次いでグルタルアルデヒド0.59/l
、硫酸59/I!、芒硝509/lの処理浴に40℃、
5時間浸漬し、さらに100℃、1時間熱水処理し、水
洗flo’cメチルアルコールに30分、20℃ブチル
アルコールに1時間浸漬して溶媒置換し、その後取り出
して室温にて減圧乾燥を行ない、透過性能および機械的
性質の優れた乾燥中空繊維を得た。
This spinning stock solution was spun into an alkaline coagulation bath through a nozzle to form hollow fibers, and then glutaraldehyde was added at 0.59/l.
, sulfuric acid 59/I! , 40°C in a treatment bath of 509/l of Glauber's salt,
Soaked for 5 hours, further treated with hot water at 100°C for 1 hour, washed with flo'c methyl alcohol for 30 minutes, immersed in butyl alcohol at 20°C for 1 hour to replace the solvent, then taken out and dried under reduced pressure at room temperature. , dry hollow fibers with excellent permeability and mechanical properties were obtained.

実施例 3 平均重合度1700、ケン化度96.6咎のポリビニル
アルコール9kliJ1分子量1000のホリエチレン
グリコール3ゆ、硼酸16051. 酢酸30gを50
1の水に溶解し、pH4,8の紡糸原液を作成した。
Example 3 Polyvinyl alcohol with an average degree of polymerization of 1700 and saponification degree of 96.6, 9kliJ1, polyethylene glycol 3k with a molecular weight of 1000, and boric acid 16051. 50g of acetic acid
1 in water to prepare a spinning stock solution with a pH of 4.8.

この紡糸原液を環状ノズルよりアルカリ性凝固浴に紡糸
して、中空繊維とし、次いでグルタルアルデヒドo4g
/ls塩酸39/lの処理浴に50℃、2時間浸漬して
架橋不溶化し、さらに100℃1時間熱水処理して可溶
部を抽出し、水洗7i、−20℃のメタノールに1時間
浸漬して低湿溶媒置換を施し、20℃で5時間風乾した
後、30℃で減圧乾燥を行ない、吸水率320φの溶質
透過性の優れた乾燥中空繊維を得た。
This spinning stock solution is spun into an alkaline coagulation bath through an annular nozzle to form hollow fibers, and then 4g of glutaraldehyde is added.
/ls Hydrochloric acid 39/l immersion at 50℃ for 2 hours to insolubilize crosslinking, further hot water treatment at 100℃ for 1 hour to extract the soluble portion, washed with water 7i, and -20℃ methanol for 1 hour. The fibers were immersed to perform low-humidity solvent replacement, air-dried at 20°C for 5 hours, and then dried under reduced pressure at 30°C to obtain dry hollow fibers with a water absorption rate of 320φ and excellent solute permeability.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 ポリビニルアルコール系重合体からなる中空繊維を
反応媒体の存在下で分子中に2ヶ以上のアルデヒド基を
有する多価アルデヒド類を用いて架橋処理し、次いで熱
水処理することによって得られる湿潤中空繊維を、さら
に水混和性有機溶媒にて処理した後乾燥することを特徴
とする乾燥ポリビニルアルコール系中空繊維の製造方法
1 Wet hollow fibers obtained by crosslinking hollow fibers made of polyvinyl alcohol polymers using a polyvalent aldehyde having two or more aldehyde groups in the molecule in the presence of a reaction medium, and then treating with hot water. A method for producing dry polyvinyl alcohol-based hollow fibers, which comprises further treating the fibers with a water-miscible organic solvent and then drying them.
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