JP4946076B2 - 溝付きボビンおよびパッケージ - Google Patents

Description

本発明は、糸・フィルム等の巻き取り時、および巻き取り後に起こり得るズレを防止するのに好適な巻き取りボビンに関する。

従来より、糸・フィルム等は巻き取り工程において巻き取り時、および巻き取り後の輸送時にボビンとの摩擦力が小さいと巻き取った製品にズレが生じることが確認されている。このようなズレの問題を回避するために、糸・フィルム等をボビンに巻き取る工程において、粘着テープを貼り付けたボビンを使用している。しかしながら、粘着テープを貼り付けたボビンを使用するとボビンの準備、および残糸・残フィルムをボビンから引き剥がし、ボビンを再利用する際の処理に時間とコストがかかってしまう。また、ボビンと巻き取った製品の摩擦力を高めるために、ボビンの外周面に凹凸の形状を有するボビンの使用も知られている（例えば、特許文献１参照）。この方法では、凹凸形状の深さが小さすぎると滑りやすく、凹凸形状が磨耗すると効果が少なくなるとともに、ボビン表面加工コストが高くなる問題がある。また、このボビンと製品のズレを防止するためにボビン円筒部に畝を備えたボビンも使用されている（例えば、特許文献２参照）。この方法では糸ズレ、糸切れ、毛羽の発生は抑制されているが、このようなボビンで柔らかい糸やフィルムを巻き取るとつぶれや打痕が残り、商品の品位が低下してしまう。また、軸方向に切離された切欠き部を有するボビンも使用されている（例えば、特許文献３参照）。この方法は、ボビンを繊維糸条から安全に、かつ容易に抜き取り分離することが目的でボビンと製品のズレを抑制するものではない。
特開２００１−２２６０４１号公報 特開２００３−１６０２７７号公報 特開２００３−２６３７３号公報

本発明は上記従来技術の問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、糸・フィルム等（以下、製品ということがある。）の巻き取り工程において巻き取り時、および巻き取り後の輸送時にズレが生じない、また、ボビンの準備、および残糸・残フィルム処理に時間とコストがかからない巻き取りボビンを提供し、生産性の向上を図ることにある。

（１）中空部に流動パラフィンまたはミリスチン酸イソプロピルが充填された中空糸を綾角２〜１０°で巻き取るボビンにおいて、ボビン外表面に溝の深さが０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下、溝の幅が１ｍｍ以上３０ｍｍ以下、溝と溝との間隔が１０ｍｍ以上３００ｍｍ以下である、斜線状および／またはらせん状のズレ防止加工が施されたことを特徴とする溝付きボビン。
（２）ボビンの長さ３５ｃｍあたりの溝の数が１本以上１０本以下であることを特徴とする（１）に記載の溝付きボビン。
（３）ボビン外表面に溝の深さが０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下、溝の幅が１ｍｍ以上３０ｍｍ以下、溝と溝との間隔が１０ｍｍ以上３００ｍｍ以下である、斜線状および／またはらせん状のズレ防止加工が施されたボビンに、中空部に流動パラフィンまたはミリスチン酸イソプロピルが充填された中空糸が綾角２〜１０°で巻き取られたことを特徴とするパッケージ。
（４）中空糸が、内径が１００〜２０００μｍ、膜厚が１０〜５００μｍである限外ろ過〜精密ろ過領域の中空糸膜であることを特徴とする（３）に記載のパッケージ。
（５）ボビンの長さ３５ｃｍあたりの溝の数が１本以上１０本以下であることを特徴とする（３）または（４）に記載のパッケージ。

本発明は、ボビンの外表面に溝を付与することによってボビンと製品のズレ防止効果が高まり、輸送や保管、振動によるボビンと製品のズレを著しく減少させることを可能とする。また、ボビンの準備、および残製品処理にかかる時間とコストを抑えることができ、作業生産性が向上する。

以下、本発明を詳細に説明する。

ボビンの溝は、製品を巻き取るボビンの外表面側に設けるが、溝の形状は直線状、斜線状、環状、らせん状などいずれでもよく特に限定されないが、製品の滑り防止という観点からは斜線状、らせん状がより好ましい。もちろん、複数の形状を組み合わせたものであっても構わない。

加工する溝の本数には特に制限はなく、本数が増えるほど、ボビンと製品のズレ防止効果が高まるので好ましいが、逆に加工コストがかかることがある。例えば、ボビンの長さが35cmの場合、溝の数は1本以上10本以下が好ましく、2本以上5本以下がより好ましい。また、複数の溝を設ける場合には、直線の溝とらせん状の溝を組み合わせる、斜線状の溝が交差するように設けることなども好適に利用できる。特に、ボビンの縦方向に少なくとも1本の溝を設けると、残製品をボビンから剥ぎ取るために、刃物などで切り取る際に、刃物の動線ガイドの役割をするほか、溝の最深部と製品は直接触れることがないので、製品の捲取部にキズがつかず、ボビンの再使用が容易に可能となるため好ましい。

溝の深さは、巻き取る製品やボビンの外径、厚みなどによって最適な値は異なるが、浅すぎると溝を付与することによって得られるズレ防止効果の増加が得られにくくなることがあり、0.5mm以上が好ましく、1mm以上がより好ましい。また、深すぎるとボビン自体の強度が下がることがあるため、10mm以下が好ましく、5mm以下がより好ましい。

溝の幅は、巻き取る製品やボビンの外径、厚みなどによって最適な値は異なるが、狭すぎると十分なズレ防止効果が得られにくくなることがあり、1mm以上が好ましく、3mm以上がより好ましく、5mm以上がさらに好ましい。また、溝の幅が広すぎると製品にキズがつきやすくなり、品位が低下するため30mm以下が好ましく、20mm以下がより好ましく、10mm以下がさらに好ましい。

溝と溝との間隙は、巻き取る製品やボビンの外径、厚みなどによって最適な値は異なるが、狭すぎると製品にキズがつきやすくなり、品位が低下するため10mm以上が好ましく、20mm以上がより好ましく、30mm以上がさらに好ましい。また、広すぎるとズレ防止効果の増加が得られにくくなることがあり、300mm以下が好ましく、200mm以下がより好ましく、100mm以下がさらに好ましい。

本発明のボビンは、外表面に凹形状を有するものであり、その凹形状としては、溝状の凹形状を有することが必須であるが、非溝状以外の形状の窪みを併用しても構わない。例えば「シボ」と言われるような模様の窪み、また「梨地」や、ボビン円周方向やボビン幅方向、またスパイラル状や各種のパターン等、任意の形状に形成したもの等が挙げられる。シボの模様としては、砂目、木目、皮、織布や、一定のパターンの繰り返し等が挙げられる。上記の凹形状は、ボビンの射出成形時の一体成形で形成することが好ましく、射出成形機の金型のキャビティ面に、シボや溝等のボビンに形成する凹形状とは、逆形状のオスとメスに対応した形状を予め形成しておく。そして、そのキャビティ内に、熱可塑性樹脂を加熱溶融した状態で射出し、その樹脂が冷却してから、金型の型を開いて、成形品を取り出す。

凹形状を形成する方法は、上記の射出成形法に限らず、その他の成形法でもよく、またエッチングによる形成法、サンドブラスト法やショットブラスト法のような表面を物理的に研磨する方法でも良い。また、凹形状を形成する方法として、旋盤切削加工や、レーザー加工等の方法で加工してもよい。このような各種方法で形成できる凹形状は、特に凹部の製品と接触する角の部分に、いわゆるバリが存在すると、そのバリの部分と接触する製品にキズが発生しやすい。したがって、凹形状の凹部の角にバリが無いように形成することが重要であり、その角に、例えば金型の対応する部分にＲを付けたり、また成形後にバリを研磨したりすることが挙げられる。

なお、ボビン表面に設ける溝はボビン表面高さよりも高くなるような凹凸を有する形状でも良いが、例えば、中空糸などを巻き取る場合には、凸部に接触する中空糸が潰れるとか折れるなど変形の原因となることがあるので、溝はボビン表面の高さを超えないのが好ましい。
また、ボビン表面は平滑であってもよいし、梨地加工されたものであってもよい。

ボビンの素材は特に限定なく、紙、プラスチック、金属など、どのような素材も用いることができるが、溝加工の容易性や重量が軽い、腐食しないなどの利点があるプラスチック製が好ましく用いられる。具体的には、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体樹脂（ＡＢＳ樹脂）、アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂（ＡＳ樹脂）、メタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエステル系樹脂（例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂やポリブチレンテレフタレート）、変性ポリフェニレンオキシド樹脂（例えば、変性ポリフェニレンエーテル樹脂）、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエチレン樹脂らポリプロピレン樹脂といったポリオレフィン系樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリエステルカーボネート樹脂、液晶ポリマー、エラストマー等の熱可塑性樹脂、あるいはまた、これらの混合物やこれらの樹脂の２種類以上からなるアロイ樹脂組成物が挙げられる。

上記方法によりズレ効果が発現される理由は定かでないが、滑り抵抗の増加が一要因になっているものと推定される。

巻き取る製品は特に限定なく、糸、フィルム、紙、布など、ボビンに巻き取れるものであれば全てに使用できるが、特に滑りやすくダメージを受けやすい中空部に流動パラフィンまたはミリスチン酸イソプロピルを含有した中空糸に好適に使用できる。

ここで、中空部に流動パラフィン、ミリスチン酸イソプロピル等が充填された中空糸がボビンに巻き取られた糸状パッケージは、該糸状パッケージの保管中や輸送中に中空糸の中空部より流動パラフィンまたはミリスチン酸イソプロピルが染み出すことがあり、そうすると染み出した流動パラフィンまたはミリスチン酸イソプロピルが潤滑剤となり中空糸がボビン巻取り部よりズレることがある。中空糸がズレると梱包容器に接触して中空糸が潰れるとか、傷がつくなど製品にダメージを与えることがある。本発明は、このような中空糸の巻き取りにおいて特に有効である。

上記使用方法においては、巻き取りにより滲みだしてくる中空糸中の流動パラフィンまたはミリスチン酸イソプロピルがボビン表面の溝状の窪み部分に流れ込むことにより、流動パラフィンまたはミリスチン酸イソプロピルによる滑り性アップにより引き起こされるズレの発生を抑制するという効果が加味され、本発明の効果が加増されるものと推察される。

本発明における中空糸の材質としては、再生セルロース、改質セルロース、酢酸セルロースなどのセルロース系ポリマー、ポリメタクリル酸メチル、ビニルアルコール−エチレン共重合体、ポリアクリロニトリル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホンなどのポリスルホン系ポリマーなどが挙げられるが、タンパク吸着量が少なく、透水性、溶質透過性に優れる点でセルロース系の材質が好ましい。高い透水性を得ることができ、溶質分離特性に優れ、生体適合性にも優れることから、セルロースジアセテートやセルローストリアセテートがより好ましい。

本発明に適用できる中空糸としては、例えば、内径が１００〜２０００μm、膜厚が１０〜５００μm、空隙率が３０〜８５％というような限外ろ過〜精密ろ過領域の中空糸膜がある。

本発明が特に好適に使用される中空糸は、例えば、以下のように製造されたものである。
ポリマーに対する溶媒、非溶媒を溶解して製膜溶液を調製し、得られた製膜溶液をチューブインオリフィスノズルの外側スリットから吐出すると同時に中心孔より中空形成材を吐出する。ノズルから吐出された製膜溶液は、空中走行部（エアギャップ）を通過させた後、凝固液に浸漬させ製膜溶液の凝固、相分離を行なわせる、いわゆる乾湿式紡糸法で製造される。得られた中空糸は、過剰の溶媒、非溶媒等を除去するために洗浄工程を経た後、中空糸に親水化剤や孔径保持剤を含浸させるための液体槽に浸漬させる。このようにして得られた湿潤中空糸をドライヤーに通して乾燥し、ボビンにチーズ状に巻き取る（ボビンの捲き厚は５〜３０cm）。

ポリマーに対する溶媒としては、たとえばポリマーがセルロースアセテート、セルローストリアセテート、ポリスルホン系ポリマーの場合は、Ｎ−メチル−2−ピロリドン、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などが挙げられるが、ポリマーの凝固および相分離のコントロールのしやすさ、作業安全性、廃棄処理の観点からN−メチル−2−ピロリドン、ジメチルアセトアミドを用いるのが好ましい。

また、上記ポリマーに対する非溶媒としては、グリセリン、エチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、水等が好ましく用いられるが、溶媒との相溶性や洗浄除去性、安全性の観点からトリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、水がより好ましい。ポリエチレングリコールとしては分子量200、400のものを用いるのが、室温で液体であり取り扱い性に優れる点より好ましい。
さらに、製膜溶液には、酸化防止剤や微孔形成剤などの添加剤を必要に応じて加えることができる。

本発明において用いる中空形成材としては、ポリマーに対して活性のある液体、不活性な液体および気体を用いることができる。活性のある液体としては、ポリマーの溶媒および非溶媒と水との混合液、不活性な液体としては流動パラフィン、ミリスチン酸イソプロピルなど、不活性な気体としては窒素、アルゴンなどを用いることが可能である。中空形成材として活性のある液体を用いると、得られる中空糸は不均質構造となりやすく、また不活性な液体および気体を用いると得られる中空糸は均質構造となりやすい。グリセリン等の孔径保持剤を含有する中空糸の場合、細孔からの孔径保持剤の脱落防止の観点から均質構造の中空糸とするのが好ましく、本発明においては中空形成材として流動パラフィン、ミリスチン酸イソプロピルを用いるのが好ましい。

エアギャップを通過した製膜溶液は、凝固液槽に浸漬し、凝固および相分離を進行させる。ここで凝固液としては、製膜溶液の調製に用いた溶媒および非溶媒と水との混合液を用いるのが好ましい。凝固液組成により得られる中空糸の構造、特性が変化するため、溶媒、非溶媒、水の混合比率は目的とする膜構造、膜特性にあわせて試行錯誤により適宜決定する。本発明において凝固液の調製に用いる溶媒、非溶媒は、製膜溶液の調製に用いたものと同じものを使用することが好ましく、さらに製膜時の経時的な組成変化を抑制するため製膜溶液中の溶媒、非溶媒比と同じにするのが好ましい。

洗浄工程は、中空糸製膜に用いた溶媒、非溶媒等を除去するためのものであり、洗浄装置の構成や用いる洗浄液については特に限定されるものではない。洗浄液については、溶媒、非溶媒と相溶性のあるものであればよく、水、アルコールなどを用いる事が可能であり、本発明においては洗浄液として、水を用いるのが好ましい。より好ましくは、限外ろ過処理した水をさらに逆浸透膜処理した水を用いるのが好ましい。

洗浄終了後の中空糸は、引き続き中空糸細孔に孔径保持剤等を含浸させるための工程に導かれる。本発明においては、孔径保持剤としてグリセリンを用いるのが好ましい。グリセリンは医薬品や化粧料の用途として用いられる安全性の高い物質であるが、室温における粘度が高いため、原液のままでは孔径保持剤として使用するのは困難である。したがって、本発明においてはグリセリンを水に溶解したものを100℃以下に加熱した後、中空糸と接触させることにより細孔内に含浸するようにしている。溶液中のグリセリン濃度や温度は、中空糸の細孔の大きさや数、分布状態によって適宜設定する必要があるが、本発明の中空糸であれば、15〜90重量％のグリセリン水溶液を30〜80℃に加熱した後、中空糸を浸漬し細孔内に含浸させるのが好ましい。グリセリン濃度が低過ぎると、中空糸細孔内への含浸性は高まるが乾燥によって細孔が収縮するため、所期の膜特性を得られない可能性がある。したがって、グリセリン濃度は18重量％以上がより好ましく、21重量％以上がさらに好ましい。また、グリセリン濃度が高過ぎると、細孔径の保持効果は高まるが、粘度が高まるため細孔内への含浸性が低下することがある。また、グリセリン水溶液の粘度を低下させるためには温度を上げれば良いが、そうするとグリセリン自体が熱酸化されたり、中空糸にダメージを与える可能性がある。したがって、グリセリン濃度は87重量％以下がより好ましく、84重量％以下がさらに好ましい。

グリセリン水溶液を含浸させた中空糸は、次に乾燥工程にて乾燥される。乾燥温度は40〜120℃が好ましい。ここで、中空糸を乾燥させる目的としては、中空糸に含まれる水を蒸発させて中空糸の軽量化を行うだけでなく、血液浄化器の組立て性の確保（ポッティング剤が水と反応し接着不良を起こすことを防ぐ）、グリセリンの脱落防止（余剰の水を蒸発させることによりグリセリンの流動性を低下させる）、膜構造の固定化（その後の温度変化による細孔の拡大縮小を防ぐ）などが挙げられる。乾燥温度が低過ぎると瞬時に水を蒸発させることができず、グリセリンの脱落を招くことがある。したがって、乾燥温度は45℃以上がより好ましく、50℃以上がさらに好ましい。また、乾燥温度が高過ぎると、グリセリンが熱酸化を起こすことがある。したがって、乾燥温度は115℃以下がより好ましく、110℃以下がさらに好ましい。

このようにして得られた乾燥中空糸は、ボビンにチーズ状に巻き取る。ボビンに巻き取る際、中空糸は綾角2〜10°で捲き取るのが好ましい。また、チーズの幅は20〜60ｃｍが好ましい。さらにチーズの厚みは5〜30ｃｍが好ましい。このような厚みおよび幅、綾角で捲き取ることによりボビンと中空糸の接触が適度になり、中空糸の中空部より流動パラフィンまたはミリスチン酸イソプロピルが染み出した際にもボビンから中空糸がずれるなどの問題を効果的に防ぐことが可能となる。より好ましい綾角は２〜８°、さらに好ましい綾角は２〜６°である。

ここで、図1において、本発明による溝付きボビンは軸受け部2に不図示の軸が回転軸として挿入され、これを中心として回転することで糸・フィルム等を巻き取るものである。

図１、２中、3はボビンと製品のズレ防止用溝であり、4は残製品処理にかかる時間とコストを削減するための残製品処理用溝である。

以下に実施例により本発明を説明する。なお、各実施例において糸−ボビン間のズレをコアずれと呼び、それぞれ巻き取った製品を垂直に立てること、巻き返すこと、およびトラックによる製品輸送を実施してズレの評価を行った。

（中空糸内径、膜厚の測定方法）
中空糸断面のサンプルは以下のようにして得る事ができる。測定には中空形成材を洗浄、除去した後、中空糸を乾燥させた状態で観察する事が好ましい。乾燥方法は特に問わないが、乾燥により著しく形態が変化する場合には中空形成材を洗浄、除去した後、純水で完全に置換し、湿潤状態で形態を観察することが好ましい。乾燥後の中空糸を厚さ2mmのスライドガラスの中央に開けられたφ1mmの孔に適当数通し、スライドガラス上下面で剃刀によりカットし、中空部を露出させた断面サンプルを得る。得られたサンプルは投影機(Nikon-12A)を用いて、視野内の任意の5サンプルを無作為に抽出し、各中空糸断面内側の短径と長径をそれぞれ測定し、その算術平均値を中空糸1個の内径とした。さらに5サンプルの平均値をもって中空糸内径とした。
また、同様に中空糸外径を測定し、（外径−内径）／２を膜厚とした。

（中空糸中の含水率の測定）
中空糸を5〜10g採取し、採取時の重量を記録しておく。記録後、サンプルを105℃の定温乾燥機内に2hr静置する。サンプルを乾燥機から取り出したら、すばやくデシケータ内に移動し40〜60min放冷する（デシケータ内は乾燥雰囲気下状態である事が必要）。放冷後すばやくサンプルの重量を測り、含水率を求める。
中空糸中の含水率（重量％）＝（乾燥前重量−乾燥後重量）／乾燥前重量×100

（実施例１）
中空糸の製造工程における中空糸の巻き取り工程でφ98×355mmのボビンに対して深さ1.7mm、幅6mm、R3.5mmかつ、らせん状の溝付きボビンを使用したところ、製品を垂直に立てても4日間コアずれは発生せず、巻き返しによるコアずれも発生しなかった。また、トラックによる製品輸送を実施したところ、100本／100本においてコアずれは全く発生しなかった。

（比較例１）
中空糸の製造工程における中空糸の巻き取り工程で溝なしボビンを使用したところ、中空糸−ボビン間のズレ防止効果が弱いために製品を垂直に立てるとすぐにコアずれが発生し、巻き返しも不可能であった。また、トラックによる製品輸送を実施したところ３本／100本（３％）においてコアずれが発生した。

（比較例２）
中空糸の製造工程における中空糸の巻き取り工程で粘着テープを貼り付けたボビンを使用したところ、製品を垂直に立てても4日間コアずれは発生せず、巻き返しによるコアずれも発生しなかった。しかし、トラックによる製品輸送を実施したところ、極稀にコアずれが発生することがあった。

（実施例２および比較例３）
巻き取った製品の残りをボビンから引き剥がし、ボビンを再利用するためにかかる時間とコストを溝付きボビン使用時と粘着テープを貼り付けたボビン使用時で比較した。ボビン1本再利用するためにかかる時間は、溝付きボビンを使用すると粘着テープボビンを使用したときの約半分に抑えることができた。結果を表１に示す。

糸・フィルム等の巻き取り工程において使用されるボビン表面に溝を有する溝付きボビンを使用することにより、糸・フィルム等の製造工程における糸・フィルム等の巻き取り工程で糸・フィルム等の巻き取り時、および巻き取り後の輸送時に起こり得るズレを防止でき、生産性の向上を図ることが可能となる。

図１は本発明の溝付きボビンの一例を示す外観図。 図２は本発明の溝付きボビンの構成の一例を示す図。 図３は本発明の溝付きボビンで糸・フィルム等を巻き取った図。

符号の説明

１：溝付きボビン
２：軸受け部
３：ズレ防止用溝
４：残製品処理用溝
５：糸・フィルム等

Claims (5)

1. 中空部に流動パラフィンまたはミリスチン酸イソプロピルが充填された中空糸を綾角２〜１０°で巻き取るボビンにおいて、ボビン外表面に溝の深さが０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下、溝の幅が１ｍｍ以上３０ｍｍ以下、溝と溝との間隔が１０ｍｍ以上３００ｍｍ以下である、斜線状および／またはらせん状のズレ防止加工が施されたことを特徴とする溝付きボビン。
2. ボビンの長さ３５ｃｍあたりの溝の数が１本以上１０本以下であることを特徴とする請求項１に記載の溝付きボビン。
3. ボビン外表面に溝の深さが０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下、溝の幅が１ｍｍ以上３０ｍｍ以下、溝と溝との間隔が１０ｍｍ以上３００ｍｍ以下である、斜線状および／またはらせん状のズレ防止加工が施されたボビンに、中空部に流動パラフィンまたはミリスチン酸イソプロピルが充填された中空糸が綾角２〜１０°で巻き取られたことを特徴とするパッケージ。
4. 中空糸が、内径が１００〜２０００μｍ、膜厚が１０〜５００μｍである限外ろ過〜精密ろ過領域の中空糸膜であることを特徴とする請求項３に記載のパッケージ。
5. ボビンの長さ３５ｃｍあたりの溝の数が１本以上１０本以下であることを特徴とする請求項３または４に記載のパッケージ。
   

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