DE19809501C1

DE19809501C1 - Verfahren zur Herstellung eines Hohlfaserbündels und eines Hohlfaserdialysators/-filters

Info

Publication number: DE19809501C1
Application number: DE19809501A
Authority: DE
Inventors: Thomas Graf
Original assignee: Fresenius Medical Care Deutschland GmbH
Current assignee: Fresenius Medical Care Deutschland GmbH
Priority date: 1998-03-05
Filing date: 1998-03-05
Publication date: 1999-06-24
Anticipated expiration: 2018-03-06

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Hohlfaser bündels und eines Hohlfaserdialysators/-filters.

Bei bekannten Verfahren zur Herstellung eines Hohlfaserdialysators werden die die Spinnanlage verlassenden Hohlfaserbündelstränge, die aus mehreren im allgemei nen gleichzeitig gesponnenen Fasern bestehen, üblicherweise auf Haspelrädern aufgewickelt. Weist das auf dem Haspelrad befindliche Faserbündel die für die weitere Verarbeitung erforderliche Dicke bzw. Anzahl von Fasern auf, wird der aus der Spinnmaschine auslaufende Faserbündelstrang durchschnitten und das Has pelrad kann gewechselt werden.

Aus der WO 82/01498 ist bereits ein Verfahren zur Herstellung von Hohlfaserdialy satoren bekannt, bei dem die Hohlfaserbündelstränge mittels eines derartigen Has pelrades zusammengefaßt werden. Nach Erreichen der für den Hohlfaserdialysator notwendigen Dicke werden die Hohlfaserbündel in einem Filtergehäuse eingesetzt.

Anschließend werden die aus dem Filtergehäuse herausragenden freien Enden der Hohlfasern mittels einer mechanischen Schneidvorrichtung abgeschnitten. Die bei den Enden des Filtergehäuses werden dann mittels Vergußformen verschlossen und es wird eine dünnflüssige Vergußmasse eingespritzt, die die jeweiligen Enden des Hohlfaserbündels mit Vergußmasse verschließen. Diese Vergußmasse dringt in die offenen Enden der einzelnen Hohlfasern des Hohlfaserbündels ein und verschließt sie. Nach Aushärtung der Vergußmasse wird in der Regel in einem zweiten Verarbeitungsschritt erneut Vergußmasse in den Bereich zwischen die bei den ausgehärteten Endbereiche eingeleitet. Diese Vergußmasse umschließt nun die Hohlfasern, ohne in diese einzudringen. In der WO 82/01498 ist jedoch das Einspritzen der Vergußmasse in einem einzigen Arbeitsschritt dargestellt, wobei hier der Nachteil gegenüber dem zweistufigen Einspritzen darin besteht, daß die Vergußmasse tiefer in die offenen Enden der Hohlfasern eindringt.

Nach Aushärten der Vergußmasse werden die endseitigen Vergußformen abge nommen und die Hohlfaserbündel im Bereich der Vergußmasse abgeschnitten, so daß die Enden der Hohlfasern wieder offen sind. Anschließend werden dann die endgültigen Filtergehäusekappen aufgesetzt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, das gattungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Hohlfaserdialysatoren oder -filtern zu vereinfachen und einzuset zendes Material für die Dialysator- oder Filterherstellung einzusparen. Weiterhin soll eine einfache Herstellung von Hohlfaserbündeln an die Hand gegeben werden.

Die letzte Teilaufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung eines Hohlfaser bündels entsprechend der Merkmalskombination des Anspruchs 1 gelöst. Demnach werden die Hohlfasern mit einer thermischen Schneidvorrichtung unter gleichzeiti gem Zuschmelzen der offenen Enden der Hohlfasern geschnitten. Diese neue Verfahrensweise läßt sich auf Einzelhohlfasern anwenden.

Vorteilhaft können die Hohlfasern bereits vor dem Schneidvorgang in einem Bündel zusammengefaßt sein.

Die Teilaufgabe zur Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung eines Hohlfaser dialysators wird durch die Kombination der Verfahrensschritte nach Anspruch 3 gelöst. Demnach ergibt sich das erfindungsgemäße Verfahren durch die Kombina tion folgender Schritte:

a) Zusammenfassen von aus einer Spinnmaschine auslaufenden Hohlfaserbün delsträngen zu einem dickeren Hohlfaserbündel;
b) Schneiden des Hohlfaserbündels mit einer thermischen Schneidvorrichtung unter gleichzeitigem Zuschmelzen der offenen Enden der Hohlfasern;
c) Einsetzen des Hohlfaserbündels in ein an beiden Enden offenes Filtergehäu se;
d) Verschließen der beiden Enden des Filtergehäuses mittels Vergußformen;
e) einmaliges Einspritzen von Vergußmasse zum Verschließen der beiden En den des Hohlfaserbündels;
f) Abschneiden der Hohlfaserbündelenden im Bereich der Vergußmasse und
g) Aufsetzen der Filtergehäusekappen.

In der erfindungsgemäßen Kombination wird das Schneiden des Hohlfaserbündels durch einen thermischen Vorgang begleitet, der die Faserenden aufschmilzt und dann verschließt. Somit ist das Verschließen der offenen Faserenden mittels der eingespritzten Vergußmasse nicht mehr notwendig. Ein doppeltes Einspritzen der Vergußmasse zum Verschließen der beiden Enden der Hohlfaserbündel erübrigt sich. Es reicht hier nun aus, entsprechende Vergußmasse einmal einzuspritzen. Hierbei ergibt sich auch nicht mehr der Nachteil aus der WO 82/01498, gemäß der die Vergußmasse beim einmaligen Einspritzen vergleichsweise weit in das Innere der Hohlfasern eingedrungen ist. Der Schnitt zum Öffnen der Hohlfasern kann nunmehr am Bündel auch mit kleinem Faserüberstand durchgeführt werden. In der Praxis läßt sich hierdurch eine Reduktion der abzuschneidenden Hohlfaserlänge von ca. 2 cm an jedem Ende erreichen. Wie bereits zuvor ausgeführt, kann bei der Herstellung der Filtermodule auf den Vorverguß zum Schließen der Enden voll ständig verzichtet werden. Hierdurch ergibt sich die Einsparung von Vergußmasse und Faserlänge.

Insgesamt ergibt sich durch das vorliegende Herstellverfahren auch der Vorteil, daß die Hohlfasern dichter gepackt werden können, da die Vergußmasse die Fasern nicht mehr auf einem längeren Abschnitt vollständig abdichten müssen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird eine Laserstrahl schneidvorrichtung als thermische Schneidvorrichtung eingesetzt. Mittels dieser Laserstrahlschneidvorrichtung können die Faserenden während des Schneidvor ganges gleichzeitig zugeschmolzen werden. Abgeschnittene Faserendstücke kön nen mittels einer geeigneten Absaugvorrichtung abgesaugt werden.

Das Faserbündel kann vorteilhaft quer zur Faserrichtung rotatorisch oder translato risch durch den thermischen Schneidstrahl, d. h. vorteilhaft durch den Laser schneidstrahl geführt werden, wobei bei Erreichen des Schmelzzustandes der Fa sern die Faserenden durch einen flüssigen Polymertropfen verschlossen werden. Der gebündelte und energiehaltige Laserstrahl kann beispielsweise mehrfach durch das Bündel geführt werden, um sukzessive alle Fasern im gesamten Querschnitt zu erfassen. Dabei wird die Schnittebene in den Brennpunkt des Laserstrahls nachpo sitioniert. Alternativ kann das Linsensystem des Laserstrahls so installiert sein, daß die Tiefenschärfe für einen Schnitt durch das gesamte Bündel groß genug ist.

Alternativ zu der Laserschneidvorrichtung kann auch ein erhitztes mechanisches Messer oder ein thermisch erhitzter mechanischer Draht zum Schneiden herange zogen werden. Wird mit einem derartigen Messer bzw. Draht entsprechend lang sam geschnitten, kommt es während des Schneidens ebenfalls zum Verschluß der Fasern durch den Aufschmelzvorgang.

Vorteilhaft erfolgt die Verteilung der noch flüssigen Vergußmasse, die entsprechend der Erfindung in nur einem einzigen Einspritzvorgang zugegeben wird, zu den En den der durch den Schneidschmelzvorgang geschlossenen Hohlfasern durch Zen trifugalkraft. Diese Zentrifugalkraft kann vorteilhaft durch Eigenrotation des Filterge häuses um einen zentralen Drehpunkt erzeugt werden.

Die Erfindung wurde unter Zuhilfenahme eines Haspelrades zum Zusammenfassen der Hohlfaserbündel beschrieben. Selbstverständlich ist das erfindungsgemäße Herstellverfahren nicht auf die Verwendung eines derartigen Haspelrades be schränkt. Vielmehr können die Hohlfaserbündel in jeder beliebigen anderen Art und Weise zusammengefaßt werden. Als Hohlfasermaterial eignet sich für das erfin dungsgemäße Verfahren jedes Material, das sich mit einer thermischen Schneid vorrichtung wie beispielsweise einer Laserschneidvorrichtung schmelzen lassen kann.

Die Vorteile des Verfahrens werden anhand eines Hohlfaserdialysators erläutert. Analog läßt sich das Verfahren aber auch auf Hohlfaserfilter anwenden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Hohlfaserbündels, vorzugsweise zur Verwen dung in einem Hohlfaserdialysator/-filter, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlfasern mit einer thermischen Schneidvorrichtung unter gleichzei tigem Zuschmelzen der offenen Enden der Hohlfasern geschnitten werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlfasern vor dem Schneidvorgang in einem Bündel zusammengefaßt sind.

3. Verfahren zur Herstellung eines Hohlfaserdialysators mit folgenden Schritten:

a) Zusammenfassen von aus einer Spinnmaschine auslaufenden Hohlfa serbündelsträngen zu einem dickeren Hohlfaserbündel;
b) Schneiden des Hohlfaserbündels mit einer thermischen Schneidvorrich tung unter gleichzeitigem Zuschmelzen der offenen Enden der Hohlfa sern;
c) Einsetzen des Hohlfaserbündels in ein an beiden Enden offenes Filter gehäuse;
d) Verschließen der beiden Enden des Filtergehäuses mittels Vergußfor men;
e) einmaliges Einspritzen von Vergußmasse zum Verschließen der beiden Enden des Hohlfaserbündels;
f) Abschneiden der Hohlfaserbündelenden im Bereich der Vergußmasse und
g) Aufsetzen der Filtergehäusekappen.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als thermische Schneidvorrichtung eine Laserstrahlschneidvorrichtung einge setzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlfaserbün del quer zur Faserrichtung rotatorisch oder translatorisch durch den Laser strahl geführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als thermische Schneidvorrichtung ein erhitztes mechanisches Messer oder ein erhitzter mechanischer Draht verwendet wird, wobei die Hohlfaser mit die sem thermisch erhitzten mechanischen Messer oder dem thermisch erhitzten mechanischen Draht so langsam durchschnitten wird, daß während des Schneidens die Fasern durch den Aufschmelzvorgang verschlossen werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilung der flüssigen Vergußmasse zu den Enden der Hohlfasern durch Zentrifugalkraft erfolgt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrifugalkraft durch Eigenrotation des Filtergehäuses um einen zentralen Drehpunkt erzeugt wird.