將中空纖維結合成束的方法和用該方法製造的中空纖維束的製作方法

2023-06-15 03:28:11 2

專利名稱：將中空纖維結合成束的方法和用該方法製造的中空纖維束的製作方法
技術領域：
本發明涉及將纖維或者還有絲、特別是溫度敏感性中空纖維結合成 束的方法。
背景技術：
中空纖維可用作膜，即用作中空纖維膜，以用於實施膜分離方法。 因此，這類中空纖維也稱作膜纖維。中空纖維膜尤其用於醫學工程。然而， 各種其它的應用領域也是已知的。
中空纖維束用於醫學工程，例如，用於製造體外血液處理方法如血 液透析、血液濾過和血液透析濾過的過濾器。根據現有技術，用於透析的 中空纖維膜通過連續操作中空纖維紡絲機來製造。連續地從中空纖維紡絲 機出來的中空纖維通常被分批地纏繞至例如緩慢旋轉的巻取齒輪上。然 而，用於巻繞中空纖維的其它4^裝置也是已知的，例如帶有固定的繞巻 芯軸的g裝置。所述巻取齒輪具有均勻分布在其周邊上的繞巻芯軸，而 中空纖維位於繞巻芯軸上。因此，中空纖維在繞巻芯軸之間自由地張緊。 選擇繞巻芯軸之間的間距，使得在每兩個獨立的繞巻芯軸之間形成中空纖 維束。這些中空纖維束利用塑料纏繞薄膜手工纏繞來^^中空纖維束具有圓 形橫截面，該圓形橫截面具有預定的規定直徑。所述纏繞膜圍繞中空纖維 束，以使所述纏繞膜##。然後在搭接區用膠帶手工固定纏繞膜。用該方 式固定中空纖維束之後，立即用切割裝置按所需長度手動切斷該中空纖維 束。最後，將中空纖維束導入圓柱形過濾筒中。在導入中空纖維束後，從
中空纖維束扯下纏繞膜並將其處理掉。例如，在US-A-4，276，687中記載了 這種類型的製造方法。

發明內容
本發明的目的是通過纏繞膜將中空纖維自動結合成束。本發明的另 一目的是防止在自動固定所述纏繞膜期間損壞敏感的中空纖維。該目的是通過根據權利要求1的方法根據本發明來實現的。該方法
由下述步驟組成
-將連續製造的中空纖維分批接納到4^裝置上；
-用纏繞膜纏繞在所述巻取裝置的兩個繞巻芯軸之間張緊的合併成束 狀的所述各中空纖維，使得在纏繞膜纏繞過程中直接位於中空纖維束 上的纏繞膜邊緣朝所述中空纖維束向內翻轉(umgeschlagen);以及
-焊接所述纏繞膜的##邊緣區。
根據本發明，通過自動焊接方法、優選自動的熱脈衝焊接方法代替 膠帶固定。
為防止在焊接區內，即在纏繞膜的M區內對極端敏感的中空纖維 造成任何熱損傷，根據本發明，將直接位於中空纖維上的纏繞膜邊緣朝中 空纖維束翻轉。即4吏焊接工具的參數化不完全正確，即焊接工具i殳定不正 確，通過這種簡單的手段也可靠地防止纏繞膜內側的熔化，而不增加任何 實際成本。
本發明的優選方面得自從屬於獨立權利要求的從屬權利要求。
因此，纏繞膜可在工藝自動化過程中通過將纏繞膜拉入纏繞裝置之 前引入的裝置在其一個邊緣區^L摺疊。然而，也可以4吏纏繞膜具有已經預 先摺疊的邊緣。
纏繞膜的焊接可通過通常已知的塑料焊接方法、優選通過熱脈衝焊 接工具來進行。根據選用的纏繞膜材料和纏繞膜厚度，焊接時間可以在小 於10秒的範圍，在熱脈沖焊接中，優選地，總計約0.3~0.5秒。然而，也 可採用其它塑料焊接方法，例如持久加熱工具或雷射焊接法。
優選地，纏繞膜的搭接邊緣區可以僅在相互隔開的點彼此焊接在一 起。然而，也可以通過連續的焊縫或多個連續的焊縫段將纏繞膜的搭接邊 緣區彼此焊接在一起。
根據前述方法製造的中空纖維束也形成本發明的一部分。根據本發 明，在導入外殼(例如透析器外殼)之前的中間生產步驟中，用纏繞膜纏 繞中空纖維束，其中所述纏繞膜在其位於所述中空纖維束上的邊緣區處朝 所述中空纖維向內翻轉。將參照附圖所示的實施方案更加詳細地闡述本發明的更多特徵、細
節和優點。附圖中
圖l:製造中空纖維束中的方法步驟的示意圖； 圖2:與根據本發明方法的圖l對應的圖示； 圖3:可用於本發明方法的焊接工具的示意圖；以及 圖4:中空纖維的立體圖。
具體實施例方式
在

圖1中，示出了穿過周圍纏有纏繞膜12的經過巻取的膜纖維股 IO的截面。在纏繞過程中，通過纏繞形成的所述束被壓縮至特定的堆積密 度。而且，所述束被賦予規定的束直徑，使得所述束成形為能夠1過濾 器外殼，例如進入透析器外殼(未在此處詳細示出)中。纏繞膜12對此起 輔助作用。在將所述束導入透析器外殼後再將纏繞膜除去。在纏繞中空纖 維束之後，必須固定纏繞膜。這根據本發明通過例如圖3中所示的焊接工 具14完成。在此處，焊接工具14是其中電導體被加熱的熱脈衝焊接工具。 這種加熱在非常短的時間內完成。焊接時間為約0.3至0.5秒。焊接區域以 圖3中的16表示。
利用熱脈衝焊接工具焊接所述薄膜的困難之處在於，焊接工藝需正 確地M化。如果焊接工藝設定不正確，或者如果在以所述i殳定為基礎的 邊界條件中出現偏差，則在例如圖l所示的焊接過程中會發生各種問題。 例如，纏繞膜的搭接區域可能因此焊接不牢。而且，如果焊接脈衝太強， 則膜纖維也可能被一起焊接並附著於纏繞膜，從而使膜纖維在所述束成形 iiX透析器外殼時被扯掉。而且，膜纖維可能被熱損傷，從而不再可能流 通。最後，膜絲可能被熔化並不受控地固化。由於纏繞膜的熔化，在纏繞 膜內側還可能產生所謂的焊痂(weldnoses)，因此，所述纖維在從纏繞膜 拉出時可能勾在焊痂上，或者可能成團。然而，由於纏繞過程也可能產生 這些問題，例如在改變周期時間時。
在例如圖2所示的方法順序中，通過非常簡單的措施避免了這些問
5題。此處，即纏繞膜的一側在邊緣處進行摺疊，從而在該處形成摺疊區18。 該摺疊區18形成中空纖維10和待焊接纏繞膜12之間的保護層。
由此產生下述優點。所述纏繞膜可以被安全地焊接。焊接裝置的參 數化不再至關重要。在圖1所示的方法中，IO'C的溫差可能影響焊縫質量， 也就是說，纖維可能^L損傷，或者所述焊縫可能不具有所需的和期望的強 度。
利用根據本發明的具有摺疊區18的纏繞膜，焊接裝置14的溫度升 高(例如50C)也不會對結果有任何影響。在此，能量的引入不足以焊接 額外的層。因此，所述纖維不^L損傷。
由於摺疊區18,也不產生焊痂。
因為能量的引入不再需要精確的計量，所以可以用更高的溫度在更 短的時間內進行焊接。而這意味著可以顯著減少周期時間。
如果此時焊縫沿纏繞膜邊緣延伸，就有兩個膜層而非只有一個層保 護中空纖維IO。這種情況可能因為例如不正確的纏繞而發生。
圖4示出了中空纖維束，其中所述中空纖維被纏繞膜12所纏繞。後 者通過位於其邊緣區的三條間隔的焊縫20焊接。
權利要求
1. 一種將中空纖維結合成束的方法，由下述步驟組成-將連續製造的中空纖維分批接納到緩慢轉動的卷取裝置上；-用纏繞膜纏繞在所述卷取裝置的兩個繞卷芯軸之間張緊的合併成束狀的所述各中空纖維，使得在所述纏繞膜纏繞過程中直接位於所述中空纖維束上的所述纏繞膜邊緣朝所述中空纖維束向內翻轉；以及-焊接所述纏繞膜的所述搭接邊緣區。
2. 根據權利要求l所述的方法，其中通過將所述纏繞膜拉入纏繞 裝置之前引入的裝置在所述纏繞膜的一個邊緣區摺疊所述纏繞膜。
3. 根據權利要求l所述的方法，其中使所述纏繞膜具有已經預先 摺疊的邊緣區。
4. 根據權利要求1或2所述的方法，其中所述纏繞膜的焊接通過 熱脈衝焊接工具來進行。
5. 根據權利要求3所述的方法，其中焊接時間總計少於10秒。
6. 根據權利要求4所述的方法，其中，焊接時間總計為約0.3~0.5秒。
7. 根據權利要求1~6中任一項所述的方法，其中所述纏繞膜的所 述搭接邊緣區僅在相互間隔的點彼此焊接在一起。
8. 根據權利要求1~6中任一項所述的方法，其中所述纏繞膜的所 述搭接邊緣區通過連續的焊縫或多個連續的焊縫段彼此焊接在一起。
9. 在根據權利要求1~8中任一項所述的方法中製造的一種中空纖 維束，其中所述中空纖維束在被導入外殼例如透析器外殼之前的中間生 產步驟中利用纏繞膜包裹，所述纏繞膜在其位於所述中空纖維束上的邊 緣區處朝所述中空纖維向內翻轉。
全文摘要
本發明涉及將中空纖維結合成束的方法，其中，在將連續製成的中空纖維分批收集到卷取裝置上之後，用纏繞膜纏繞合併成束的中空纖維，隨後進行焊接。這類中空纖維是製造血液透析用透析器過程中的中間產品。
文檔編號B01D63/02GK101511454SQ200780031887
公開日2009年8月19日 申請日期2007年8月16日 優先權日2006年8月28日
發明者約恩·赫爾曼 申請人:弗雷森紐斯醫療護理德國有限責任公司