JPS5938020A - 膜の接合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は陽イオン交換膜の接合方法に関する。

更に詳しくは、電解中に一部または全部の補強繊維が分
解または溶出により消失し得る陽イオン交換膜を、接合
前に該補強繊維を予め分解または溶出□処理してから接
合し、補強繊維の分解または溶□出した孔番完全に閉し
接合する方法に関する。

陽イオン交換膜の接合は工業的に有用性の高い技術であ
る。膜の接合は陽イオン交換膜の工業的使用に際し、陽
イオン交換膜を所望の形状に成形゛する場合とか、工業
的使用に十分な大きさの膜を製造することが困難な場合
に極めて有用である。陽イオン交換膜に望ましくない孔
や亀裂が生じた場合に、それを補修する手段としても有
用である。本発明はこのように工業的に極めて有用性の
高い陽イオン交換膜の接合方法を提供するものである。

ハロゲン化アルカリ水溶液の電解用として、各種のパー
フルオロ系陽イオン交換膜が実用化されている。陽イオ
ン交換膜の交換基はスルホン酸あるいはカルボン酸のい
ずれか一種もしくはその混成よりなるものが一般である
。これら陽イオン交換膜は１００μｍ−１０００μｍの
厚みでうすいフィルム状で用いられるため、特殊な工夫
をしない限り補強繊維なしで用いることは困難である。

陽イオン交換膜にかがる圧ツバ伸び、縮み等による破損
を防止するため各種の補強繊維が実用化されている。そ
の材質としてはテトラフルオロエチレン、テトラフルオ
ロエチレン−エチレン共重合体、三弗化エチレン−エチ
レン共重合体等が知られており、これらを網状にして陽
イオン交換膜内に入れ、強度の増大を図っている。これ
ら補強繊維は耐酸化性、耐アルカリ性を有しており、長
期間電解に使用しても溶解したり、切断したりすること
がない。

しかし補強繊維の存在は膜面の電流分布を乱し、膜の実
質電流密度を上昇させ、電解電圧を高める一因となって
いる。一方、製膜時および膜を電解槽に取り付ける際の
機械的強度をある一定値以上に保つ必要性から、補強繊
維を極端に減らすことができず、電圧面からの要求と強
度面からの要求との相反する二面のバランスの上に立っ
て設計された補強繊維が使用されている。

ところが近年、電解中に一部の補強繊維が分解または溶
出により消失する陽イオン交換膜が出現してきた。例え
ば、特公昭５７−２０３２８号公報に開示されている陽
イオン交換膜である。そのねらいとするところは、製膜
時の強度をある一定値以上維持しつつ、電解中での電流
遮蔽を極力少なくし、電圧を下げることにある。

この膜の犠牲繊維とよばれる補強繊維はアクリル繊維、
天然繊維等であり、電解中は陽極室より浸透してくる次
亜塩素酸イオンや陰庵室より浸透してくる苛性ソーダと
常時接しており、それらの化学的作用にょシ分解・消失
してしまう性質を有している。電解中に補強繊維が溶出
・消失しても、フィルタープレス型電解槽で使用する場
合は余９問題となることはない。しかるに陽イオン交換
膜を接合して所望の形に成形してから用いる電解法、例
えば公知となっている隔膜法電解槽をイオン交換膜性電
解槽に転換する場合には次のよ２な問題が生じる。

即ち、犠牲繊維を有する陽イオン交換膜を１．。

予め犠牲繊維をとり除くことなく、従来通りの方法で接
合し通電すると、接合部の犠牲繊−維が溶解して小さな
孔があき、製品中の食塩含量の増加と電流効率の低下が
起き、全く実用に供せられない。

かかる実情に鑑み、本発明者等はこれらの問題を解決す
べく鋭意研究した結果、犠牲繊維を予め溶解してから接
着し、孔を閉塞する本発明に到達したものである。

即ち本発明は、補強繊維の一部または全部が食塩水の電
解中に分解または溶出により消失し得る陽イオン交換膜
を、予め前記補強繊維を分解または溶出処理により消失
させた後、熱溶着させることを特徴とする膜の接合方法
を内容とする。

犠牲繊維の分解または溶出処理としては、塩素ガスに接
触させ、る方法、または塩素を含む水溶液中に浸漬させ
る方法が良い。また、次亜塩素酸塩水、溶液（控えば次
亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カリウム、次亜塩素酸
カルシウムなど）に浸漬しても良い。さらに苛性アルカ
リ水溶液に浸漬するのも有効である。溶液浸漬の場合温
度は室温でもよいし加温しても良いが、早く処理したい
場合は加温するのが望ましい。処理時間は処理液組成、
濃度、温度により異なるが、１時間〜１２０時間、好’
ＩＬ＜は２〜２４時間である。また処理する部位は接合
する場所のみでも良いし、全面でも良いが、全面に渡り
犠牲繊維を溶出させてしまうと膜の腰がなくなり、接合
時や電解槽への取り付は時の操作がし難くなるので、接
合する場所だけ溶出処理する方が好ましい。溶解処理し
た膜は純水に４〜５回浸漬し、完全に処理剤を除き、次
いで塩酸、硫酸、硝酸などの鉱酸でＨ型に変換し、水洗
、乾燥工程を経て、従来より知られている方法で接合す
る。即ち、ホットプレス、ヒートインパルス等により、
２００〜３００°Ｃ１好ましくは２３０〜２６０°Ｃ１
プレス圧２〜１５０ｋｇ／ｃＩ４、好ましくはｌＯ〜Ｌ
ＯＯｋＶ／ｃｄで１〜３０分、好ましくは１〜ｌＯ分熱
溶着する。

本発明によシ接合した膜は、長時間通電しても接合部に
孔があき性能が低下するという現象は全く起こらず、安
定的に長時間運転を可能とする。更に、接合部のみを本
発明により処理し接合する場合は膜全体としては十分な
機械的強度を有するから、電解槽に取り（＝Ｊける際に
も何ら支障を来さない。

以下、実施例を以て本発明を説明するが、本発明はこれ
ら実施例に限定されないことはもちろんである。また、
本発明の思想は食塩水のみならず、ハロゲン化アルカリ
水溶液の電解等にも直に適用されることは云うまでもな
い。

実施例１ 犠牲繊維を有する陽イオン交換膜７６ａＲＸ１４０αの
両端幅５　ｃｍを７０’Ｃの次亜塩素酸ソーダ溶液（有
効塩素１２％）に１６時間浸漬し、犠牲繊維を溶解した
。顕微鏡による断面観察によシ完全に溶解していること
を確認した後、処理部を５回純水で洗浄して完全に次亜
塩素酸ソーダを除去し、さらに２Ｎの塩酸に常温で１６
時間浸漬してＨ型に変換した。水洗、風乾を行ない陽イ
オン交換膜のスルホン酸層同志をインパルスヒーターで
２８０°Ｃ１６，５ｋｔｉ　／　ｃＡで６０秒プレスし
て接合し円筒状の膜を作り、これを実開昭５４−１００
９５２号公報に示された方法でボックス型の電解槽に装
着し、通電量２ＫＡ（電流密度２８．５　Ａ／（３ｉ〕
、温度９０°Ｃで食塩水の電解を行ない次の結果を得た
。

電流効率　　　　９７〜９８％ ＮａＯＨ濃度　　　３２〜３３％ ＮａＯＨ中ｏ　Ｎａ、Ｃ１４０〜６０　ｐｉ）ｒｎ１５
０％Ｎａ、ＯＦ（この運転を４ケ月続けた後、電解槽か
ら該陽イオン交換膜を取り出し接合部の断面を顕微鏡で
観察したところ、孔の発生は全く認められなかった。

実施例２ 犠牲繊維を有する陽イオン交換膜の処理を塩素水（有効
塩素ａ　ｏ　ｏ　ｏ　ｐｐｍ、５０°Ｃ１４８時間）と
した以外は実施例１と同様にテストを行ない、同等の電
解性能が得られた。また通電テスト後の接合部の断面観
５察においても、小さな孔は全く認められなかった。

実施例８ 犠牲繊維を有する陽イオン交換膜の処理を苛性ソーダ＜
８２％、９０°０，１２０時間）とした以外は実施例１
と同様のテストを行ない、同等の電解性能が得られた。

また通電テスト後の接合部の断面を観察したが、孔は全
く存在しなかった。

比較例１ 実施例１で用いた犠牲繊維を有する陽イオン交換膜を溶
解処理せずに、２ＮのＨＣＩに室温で１６時間浸漬し、
Ｈ型に変換した。水洗、風乾を行ない、熱溶着により接
合して円筒状の膜を作り、これをボックス型の電解槽に
装着して実施例１と同じ条件でテストを実施した。得ら
れた結果は次の通りである・。

電流効率　　　　　　９８〜９４％ ＮａＯＨ濃度　　　　　８２〜８８％ Ｎａ０Ｅｉ中ノＮａＣ１１００〜１５０１）ｌ）Ｉ１１
１５０％ＮａＯＨこのテストを１ケ月続けた後セｌしを
解体し、接合部の断面を観察し友ところ、犠牲繊維は完
全に消失し、約１００μの内径を有する多数の孔が認め
られた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　補強繊維の一部□または全部が食塩水の電解中に
   分解または溶出により消失し得る陽イオン交換膜を、予
   め前記補強繊維を分解讐たは溶出処理によ□り消失させ
   た後、熱溶着さ□せることを特徴とする膜の接合方法。 　　　　　□２、分解または溶出処理が、塩素ガスに接
   触させる方法である特許請求の範囲第１項記載の８、　
   分解または溶出処理が、′塩素を含む水溶液中に浸漬さ
   せる方法である特許請求の範囲第１項記載の接合方法。 ４、　分解または溶出処理が、次亜塩素酸水溶液中に浸
   漬させる方法である特許請求の範囲第１項記載の接合方
   法。 ５、分解または溶出処理が、苛性アルカリ水溶液中に浸
   ゛漬させる方法である□特許請求の範囲第１項記載の接
   合方法。 ６、陽イオン交換膜の交換基がスルホン酸、カルボン酸
   のいずれか１種もしくはそれらの混成よりなる特許請求
   の範囲第１項記載の接合方法。