CN109252186B

CN109252186B - 电解槽用垫圈和电解槽

Info

Publication number: CN109252186B
Application number: CN201810763907.1A
Authority: CN
Inventors: 吉行谦一; 土田和幸; 儿玉洋典; 吉山雄一
Original assignee: Asahi Kasei Corp
Current assignee: Asahi Kasei Corp
Priority date: 2017-07-14
Filing date: 2018-07-12
Publication date: 2020-11-27
Anticipated expiration: 2038-07-12
Also published as: JP7215839B2; JP2019019408A; CN109252186A

Abstract

本发明提供一种电解槽用垫圈和电解槽，该垫圈可抑制扩幅。一种电解槽用垫圈，其具有在大致中央形成有开口部的垫圈主体，其中，上述垫圈主体具有两个以上突起部存在的区域，且在该区域的内部具有增强芯材，所述两个以上突起部从该区域的表面向外部延伸，上述区域中存在的上述增强芯材间的距离A与上述区域的距离B的关系以B/A计为4～7.2。

Description

电解槽用垫圈和电解槽

技术领域

本发明涉及电解槽用垫圈和电解槽。

背景技术

使用食盐水等碱金属氯化物水溶液的电解(以下称为“电解”)中，使用离子交换膜法。离子交换膜法使用具备离子交换膜的电解槽。作为电解槽，通常使用压滤机型电解槽，其中，将安装有阴极的阴极室框和安装有阳极的阳极室框隔着离子交换膜和垫圈进行密合，并利用油压等进行紧固。

离子交换膜法以食盐等氯化碱为原料来生产高浓度的碱金属氢氧化物、氯气、氢气等。因此，从电解槽中漏出电解液或这些气体不仅存在发生爆炸火灾的危险，而且从环境方面出发也是有害的。因此，通过在上述室框与离子交换膜之间存在垫圈、并将离子交换膜与垫圈紧固，可防止由电解生成的碱金属氢氧化物、氯气、氢气等漏到电解槽的外部。作为垫圈，多使用将橡胶制片进行成型加工而成的橡胶制的垫圈。

专利文献1中公开了一种长时间不需要更换的阳极侧垫圈，并认为使用了这样的阳极侧垫圈的电解槽可进行稳定的电解。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平5-9772号公报

发明内容

发明所要解决的课题

但是，在安装专利文献1记载的橡胶制垫圈进行运转(湿润条件)时，还是会发生下述问题：垫圈的尺寸经时变化(以下仅称为“扩幅”)、诱发膜的损伤，结果损害电解效率。

本发明是鉴于上述情况完成的，目的是提供一种可抑制扩幅的电解槽用垫圈。

解决问题的手段

本发明人进行了深入研究，其结果发现，通过调整垫圈内部所含有的增强芯材的配置，可解决上述问题，从而完成了本发明。

即，本发明如下。

[1]

一种电解槽用垫圈，其具有在大致中央形成有开口部的垫圈主体，上述垫圈主体具有两个以上突起部存在的区域，且在该区域的内部具有增强芯材，所述两个以上突起部从该区域的表面向外部延伸，存在于上述区域的上述增强芯材间的距离A与上述区域的距离B的关系以B/A计为4～7.2。

[2]

如[1]所述的电解用垫圈，其中，上述区域与该区域以外的其他区域的面积比为4:31～2:3。

[3]

如[1]或[2]所述的电解槽用垫圈，其中，上述增强芯材包含聚对苯二甲酸乙二醇酯。

[4]

如[1]～[3]的任一项所述的电解槽用垫圈，其中，该垫圈进一步具备覆盖上述垫圈主体的表面的至少一部分的被覆材料，上述被覆材料包含氟树脂。

[5]

一种电解槽，其具备：

离子交换膜、

构成阳极室的阳极室框、

构成阴极室的阴极室框、和

[1]～[4]中任一项所述的电解槽用垫圈，该垫圈配置在上述离子交换膜与上述阳极室框之间、和/或上述离子交换膜与上述阴极室框之间。

[6]

一种电解槽的制造方法，其为[5]所述的电解槽的制造方法，其中，该制造方法具有在阳极侧垫圈与阴极侧垫圈之间夹持上述离子交换膜的工序，

上述阳极侧垫圈和阴极侧垫圈中的至少一者为上述电解槽用垫圈。

[7]

一种电解槽的制造方法，其为[5]所述的电解槽的制造方法，其中该方法具有下述工序：

将上述电解槽用垫圈用作阳极侧垫圈，将该阳极侧垫圈贴附在与上述阳极室框的周边部大致相同的位置的工序；和，

贴附阴极侧垫圈时，使该阴极侧垫圈的内周端部位于相对于所述阴极室框的周边部的电解槽内侧的工序。

[8]

一种碱金属氢氧化物、氯和/或氢的制造方法，其具有下述工序：

向[5]所述的电解槽供给食盐水的同时，在上述阴极与上述阳极之间流通直流电流，从而电解上述食盐水。

[9]

一种离子交换膜的更新方法，其具有在阳极侧垫圈与阴极侧垫圈之间夹持离子交换膜的工序，

上述阳极侧垫圈和阴极侧垫圈中的至少一者为[1]～[4]中任一项所述的电解槽用垫圈。

发明效果

根据本发明，可提供能够抑制扩幅的电解槽用垫圈。

附图说明

图1是本实施方式的电解槽用垫圈的第一实施方式的立体示意图。

图2是沿着图1的X-X’线的截面中的示出增强芯材和被覆材料的一般位置关系的部分截面示意图。

图3是示出增强芯材的一般配置的示意图。

图4是沿着图1的X-X’线的截面中的用于说明增强芯材和突起部的位置关系的部分截面示意图。

图5是将本实施方式的电解槽用垫圈安装在电解槽中时的上部截面示意图。

图6是示出对实施例和比较例的电解槽用垫圈的尺寸变化量进行评价的结果的曲线图。

具体实施方式

以下，在根据需要参照附图的同时来详细说明本具体实施方式(以下简称为“本实施方式”)。以下的本实施方式为用于说明本发明的例示，并不意味着将本发明限定于以下内容。需要说明的是，同一要素赋予同一符号，省略重复说明。另外，附图的尺寸比例并非限于图示的比例。并且，本发明可在其要点的范围内适当变形来实施。另外，本说明书中，带有“大致”的术语在本领域技术人员的技术常识的范围内表示去掉该“大致”后的术语的含义，也包括去掉“大致”后的含义本身。

本实施方式的电解槽用垫圈(以下也简称为“垫圈”)是具有在大致中央形成有开口部的垫圈主体的电解槽用垫圈，上述垫圈主体具有2个以上突起部存在的区域，且在该区域的内部具有增强芯材，所述2个以上突起部从该区域的表面向外部延伸，在上述区域存在的上述增强芯材间的距离A与上述区域的距离B的关系以B/A计为4～7.2。由于如此构成，因此本实施方式的垫圈可抑制扩幅。扩幅特别是在阳极侧是重要的需要解决的技术问题，因此，本实施方式的垫圈更优选用作阳极侧垫圈。

垫圈在用于离子交换膜法的电解槽中，主要是用于密封离子交换膜和阳极室框之间和/或离子交换膜与阴极室框之间，通常安装在电解池的阳极室框和/或阴极室框的各周边部的表面。

<垫圈主体>

本实施方式中，对垫圈主体的材料没有特别限定，可由各种材料构成，但优选为密封性高的具有弹性的材料。从该方面考虑，垫圈主体的硬度优选基于JIS K6301A的Hs(Hardness spring)为60°～90°。

作为垫圈主体的材料的具体例，可以举出天然橡胶、异戊二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶、丁基橡胶、丁二烯橡胶、乙丙橡胶(EPM橡胶)、乙烯-丙烯-二烯橡胶(EPDM橡胶)、氯丁橡胶、硅酮橡胶、氟橡胶、丙烯酸类橡胶、多孔质PTFE(聚四氟乙烯)以及它们的交联体等。这些之中，从耐化学药品性和硬度的方面出发，优选为乙烯-丙烯-二烯橡胶(EPDM橡胶)、乙丙橡胶(EPM橡胶)或者它们的交联体。交联方法根据材料的种类可以使用硫磺硫化、过氧化物交联等公知的方法，从进一步提高本实施方式的效果的方面考虑，优选为过氧化物交联。

在电解槽的周边部配置垫圈来防止电解槽内的电解液或气体的漏出。因此，垫圈主体形成有开口部。通常，电解槽俯视为长方形，因此，垫圈也优选呈具有长方形开口部的长方形。另外，垫圈的尺寸根据电解槽的尺寸而调整。

<增强芯材>

本实施方式中，作为增强芯材，可以使用聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等作为芯材而公知的各种材料，从尺寸调整(sizing)的方面考虑，配置于垫圈的内部的增强芯材优选为包含聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的增强芯材(以下有时称为“PET芯材”)。通过在垫圈的内部配置吸湿性少的PET芯材作为增强芯材，垫圈的尺寸稳定性具有更为良好的倾向。一旦因吸湿等导致垫圈伸长而尺寸大于电解槽的框尺寸，则难以缩到原先的尺寸，就不能再装上了，因此，考虑到吸湿等导致的伸长，垫圈多设计得尺寸稍小。因此，多数情况下，在将垫圈安装于电解槽之前，需要尺寸调整以对应电解槽的框尺寸。另一方面，本实施方式中的包含PET芯材的垫圈的情况下，不需要这样的作业。其结果，垫圈安装时的作业效率变好，安装时的定位变得容易，能够在阳极室框和/或阴极室框上精确安装。

如上所述，增强芯材若包含PET则优选，更优选增强芯材为包含PET作为主成分的芯材。此处所说的“主成分”是指在芯材中的含量为50质量％以上，优选为70质量％以上、更优选为90质量％以上。通过包含PET，吸湿性少、进而可提高增强芯材的伸缩度，因此在电解槽的室框上的安装变得容易。

垫圈不仅具有上述增强芯材，还可以具有由其他材料构成的副芯材。作为副芯材的材料，可以举出例如聚酯系树脂(其中不包括PET)、聚丙烯系树脂、聚氯乙烯系树脂、苯甲酸酯系树脂、聚偏二氟乙烯(PVDF)、亚乙烯基系树脂(聚偏二氯乙烯和偏二氟乙烯以外的亚乙烯基化合物)、玻璃、金属(钛、钽、铌、锆等)等。

增强芯材的粗度优选直径为0.1mm～1mm。

副芯材的粗度优选直径为0.1mm～1mm。

<被覆材料>

本实施方式的垫圈可以利用被覆材料保护垫圈主体的表面的一部分。例如可以为下述的垫圈：具有在大致中央形成有开口部的垫圈主体以及覆盖垫圈主体的至少一部分表面的被覆材料，在垫圈主体的内部配置有增强芯材(进一步配置有副芯材)。从针对电解液等的耐化学药品性等方面出发，优选利用被覆材料覆盖垫圈主体的表面的至少一部分。

作为被覆材料的材料，优选包含氟树脂。对于作为被覆材料的材料使用的氟树脂，更优选为选自由四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)以及偏二氟乙烯(PVDF)组成的组中的任意1种。这些之中，从耐蚀性的方面出发，更优选PTFE、PFA。

对被覆材料的厚度没有特别限定，从维持优异的密封性的同时得到基于次氯酸根离子等的耐蚀性的方面考虑，被覆材料的厚度优选为300μm以下。

以下使用附图，对本实施方式的电解槽用垫圈的结构进行说明。如图1和图2所示的垫圈1在其大致中央形成有开口部10，垫圈主体12的内部配置有增强芯材18。另外，垫圈1的垫圈主体12的表面的一部分由被覆材料14所覆盖。需要说明的是，有时将增强芯材18和副芯材总称为“芯材”。

另外，将芯材织入而配置在垫圈1的内部，从而在维持垫圈1的优异的密封性的同时，能够进一步抑制从垫圈内周侧向外周侧的蠕变，故优选。例如，在组装电解槽时，用阴极侧垫圈和阳极侧垫圈挟持离子交换膜，在该状态下进行压制，在该情况下，垫圈1有时发生蠕变。此处，蠕变是指对垫圈1施加面压时垫圈1发生伸长的情况。通常，从垫圈1的内周侧向外周侧垫圈宽度短，因此垫圈1具有特别容易在该方向发生蠕变的倾向。若垫圈1的蠕变大，则追随垫圈1的扩展，离子交换膜也会被拉长，离子交换膜有可能发生断裂。

从更有效地防止因蠕变导致的离子交换膜的断裂的方面考虑，增强芯材18优选在垫圈主体12的内部配置在与离子交换膜接触的表面区域的附近。例如，图2中，增强芯材18优选由中央偏向于在设置时与离子交换膜接触的一侧即具有被覆材料14的一侧(图2的上侧)来形成。夹持离子交换膜对电解池彼此进行压制时，垫圈被拉伸，追随该拉伸，离子交换膜也会被拉长，根据情况，离子交换膜有时会破损。为了防止该情况，优选在与离子交换膜接触的一侧配置增强芯材。

另外，在俯视的状态下，优选增强芯材18彼此被交错配置。具体地说，优选对增强芯材18进行了平织。

具体地说，作为芯材的间隔，优选为10～100目(mesh)。在此，目(mesh)数是指每1英寸的芯材间的网眼的数。当芯材的间隔为10目以上时，具有防止因橡胶彼此的结合过小所致的介入有芯材的垫圈的剥离的倾向，为100目以下时，具有防止因垫圈蠕变过大所致的离子交换膜的损伤的倾向。

使用图3来说明增强芯材18的配置的优选的一例。

以图3中的区域X(垫圈主体的上部的长边)为例进行说明，从防止垫圈在增强芯材16的伸长方向(宽度方向)D1以及增强芯材18的伸长方向(长度方向)D2这两个方向发生伸缩的方面考虑，调整增强芯材的配置。在该例中，上述的芯材间距离A不是增强芯材16和与其相邻的平行延伸的增强芯材的芯材间距离，而是由增强芯材18和与其相邻的平行延伸的增强芯材的芯材间距离来表示。

另外，从上述同样的角度考虑，2个以上的增强芯材优选从垫圈主体的外周侧向着开口部侧配置，且各增强芯材与D2大致平行地延伸。另外，除了与D2大致平行地延伸的增强芯材以外，优选与D1大致平行地延伸的2个以上的增强芯材沿着垫圈主体的外周进行配置。需要说明的是，虽然没有图示，但从强度等方面出发，优选增强芯材16和增强芯材18为平织。

需要说明的是，在垫圈主体12中，在仅距其内周端部S为规定长度L的内部区域，未配置芯材(参照图2)。进行电解时，内周端部S与电解液接触，因此，该区域为容易被电解液腐蚀的部位(参照图5)。因此，通过在垫圈1的内部设置未配置芯材的区域，在进行电解时，即使垫圈1因产生的氯和/或氢氧化钠等而发生腐蚀，由于配置在其内部的芯材未露出表面，因而也能够进一步提高垫圈1的耐久性。另外，由于垫圈1的芯材未露出表面，因而也不会使离子交换膜破损。

在阳极垫圈中，规定长度L从垫圈1的内周端部S起优选为0mm以上。在阴极垫圈中优选为1.5mm以上、更优选为2.0mm以上、进一步优选为3mm以上。特别是在阴极垫圈中，通过将规定长度L的下限设为上述数值，能够更为有效地防止因电解中的腐蚀使芯材突出于垫圈1的表面而导致离子交换膜破损的情况。

此外，规定长度L优选从垫圈1的内周端部S起为6mm以下、更优选为5.5mm以下、进一步优选为5mm以下。通过将规定长度L的上限设为上述数值，能够进一步提高强度、耐久性以及抗蠕变性的平衡。

[形状]

对本实施方式的垫圈1的形状没有特别限定，优选为中央形成有开口部的长方形等矩形。矩形的尺寸(纵和横)依赖于电解槽的尺寸等，但通常为电解面积即1200×2400mm左右的尺寸，密封的宽度为30～35mm左右。

对垫圈1的厚度没有特别限定，优选为1.5～5.5mm、更优选为2.2～5.0mm、进一步优选为2.4～4.7mm。通常，在电解时对垫圈1施加20kg/cm²左右的面压，但通过使垫圈1的厚度为上述数值范围，在施加了上述面压时，能够将厚度调整为1.5mm以上。通过使用时的厚度为1.5mm左右，可有效地防止电解槽内的液体或气体的泄漏。通过垫圈厚度为上述范围，可进一步防止压制时橡胶变形而使液体或气体泄漏。

接下来，基于图4对本实施方式中的2个以上的突起部和增强芯材的关系进行说明。图1～3、5中有省略，但如图4所例示，本实施方式中的垫圈主体具有2个以上的突起部20。突起部优选由除增强芯材以外的垫圈本体的构成材料构成。作为这样的突起部的高度，没有特别限定，可设为1.0～3.0mm，1个突起部的宽度可以为1.0～2.5mm，突起部的数目可以为2～6个。这些突起部的顶部与离子交换膜接触，具有下述功能：利用来自外部的挤压对通常形成在离子交换膜内部的连通口进行阻断。因此，垫圈主体中的具有2个以上的突起部的区域22优选存在于与离子交换膜的连通口对应的位置。

另外，本实施方式中的垫圈主体可以具有未图示的小突起部。小突起部具有突起部的1/3～2/3左右的高度，对其没有特别限定，小突起部的高度可以为0.35～2.0mm左右，1个小突起部的宽度可以为1.0～2.5mm左右。垫圈主体的表面的、突起部20存在的区域与该区域以外的其他区域(具有小突起部的情况下小突起部包括在其他区域中)的面积比优选为4:31～2:3。

此外，本实施方式中，从垫圈主体的内周侧向外周侧依次排列被覆部、具有突起部20的区域22、区域22以外的区域，垫圈主体的宽度为35mm左右，相对于此，优选被覆部的宽度为5～18mm，区域22的宽度为8mm左右，区域22以外的区域的宽度为9～22(mm)。

本实施方式中，在区域22存在2个以上的增强芯材18，区域22的距离B与增强芯材18间的距离A的关系以B/A计设为4～7.2。需要说明的是，距离A是相邻的增强芯材间(一组增强芯材)的距离，如图4所例示，测定的是从一个增强芯材的一端到与该增强芯材相邻的增强芯材的一端的距离，对全部的相邻的增强芯材间距离进行测定，距离A是作为平均值而给出的数值。此外，距离B是2个以上突起部存在的区域的从一端到另一端的距离，测定的是垫圈主体12的宽度方向(图3的例子中，为D1方向)上的、每个区域22的从一端到另一端的最大距离，距离B作为平均值而给出的数值。通过处于这样的范围，本实施方式的垫圈可抑制扩幅。从同样的方面出发，B/A优选为4.5～7.0、更优选为5.3～6.7。作为A的值，从抑制扩幅的方面出发，优选大于1.1且为1.5mm以下。

本实施方式中的垫圈主体中，形成有1处或2处以上的区域22。区域22存在2处以上时，只要至少1处满足上述B/A的关系即可，从进一步抑制扩幅的方面考虑，优选50％以上满足上述B/A的关系、更优选80％以上满足、特别优选100％满足。

另外，区域22中的增强芯材18的数目优选为4～8个、更优选为5～7个，增强芯材18的直径优选为0.1mm～1mm。

本实施方式更优选的实施方式是作为阳极侧垫圈使用。以下对该情况进行说明。电解时，若阳极侧垫圈1向电解槽外滑出，则在阳极侧垫圈1与电解槽的阴极室框之间产生间隙，电解液或气体从该处泄漏到电解槽的外部。以往，为了提高阳极侧垫圈1的密封性，进行了局部提高面压、或者在阳极侧垫圈1的阳极侧的整个表面设置突起形状等。另外，若阳极侧的氯和阴极侧的氢氧化钠渗透到离子交换膜内，则这些物质发生反应，在离子交换膜内析出盐。这样的盐的析出能够导致离子交换膜的损伤。为了防止该情况，本实施方式中将B/A调整到上述范围。即，通过使B/A为4～7.2，使尺寸稳定性优异，还能够抑制特别是在宽度方向(图3中的D1所示的垫圈主体的1边的宽度方向)的扩幅。即，能够抑制因向垫圈主体的内周侧扩幅所致的氯气滞留，因而能够有效地防止离子交换膜的损伤。

从上述同样的方面出发，在阳极侧，为了使电解液的循环良好、且不发生氯气的滞留，优选在与夹持垫圈的电解槽的周边部(密封部)相同的位置贴附阳极垫圈，在阴极侧，为了防止氢氧化钠的渗透，优选使阴极侧垫圈的内周端部S相比电解槽框的密封部向电解槽中深入约5mm来进行贴附(参照图5)。

[被覆材料]

被覆材料14优选覆盖垫圈主体12的处于从内周端部S起的5～18mm的范围的全部表面(参照图1和图2)。通常，在垫圈1中，具有能成为腐蚀的起点的可能性的范围是从内周端部S起的5～18mm的范围(参照图2的符号L′)。用被覆材料14对能够发生局部腐蚀的离子交换膜侧的垫圈表面进行覆盖，可更为有效地防止电解时的腐蚀。

[制造方法]

以下，对本实施方式的垫圈的制造方法的一例进行说明。

作为本实施方式的垫圈的制造方法，包括：

1)得到生橡胶的工序，

2)得到将增强芯材(和副芯材)编入后的芯材的工序，

3)将生橡胶成型为薄橡胶板的工序，

4)将芯材夹在2片薄橡胶板之间进行一体化而得到生橡胶片的工序，

5)利用模具由生橡胶片得到垫圈的工序。

为了在垫圈表面形成被覆材料，可以举出下述方法：在4)工序后利用接合剂粘贴被覆材料的方法；或者，在5)工序中，在生橡胶片上层积被覆材料，利用模具进行一体化；等等。

作为一例，对使用EPDM作为垫圈主体12的材料的情况进行说明。

1)工序

EPDM中混合炭黑、硫化剂、抗氧化剂、增塑剂和增强剂等添加物，得到生橡胶。作为混合方法，可以使用现有公知的方法。

2)工序

准备编入有增强芯材18的芯材。在将芯材配置于垫圈主体12的内部之前，优选对增强芯材18脱脂，并将它们粘接起来。或者，可以在脱脂后进行热处理。作为用于粘接的接合剂，可以根据增强芯材18的材料来适宜使用合适的接合剂。作为这些接合剂，也可以使用市售品。作为市售品，可以举出例如，LORD Far East社制造的“Chemlok”(商品名)、“Thixon”(商品名)、“Megum”(商品名)等。

3)工序

将生橡胶用旋转辊进行压延，制成薄橡胶板。

4)工序

将编入有增强芯材18的芯材配置在垫圈主体12的内部。可以举出下述方法：用2片薄橡胶板夹持上述的编入有增强芯材18芯材，通过旋转辊而进行一体化。由此，可以得到在内部配置有增强芯材18的长条状的生橡胶板。

接着，在生橡胶板的表面覆盖作为被覆材料14的氟树脂片。需要说明的是，为了提高氟树脂片对生橡胶板的粘接性，优选对氟树脂片实施表面处理。表面处理的方法没有特别限定，可使用现有公知的方法。作为表面处理的方法，可以举出例如化学的蚀刻方法：在将金属钠的氨溶液(液体氨-金属钠；1质量％)或金属钠加到萘的四氢呋喃溶液中而成的溶液(萘+四氢呋喃-金属钠溶液)中浸渍氟树脂片数秒；溅射蚀刻处理：通过放电等产生离子，并使该离子碰撞氟树脂片表面而进行蚀刻；等离子体处理等。

5)工序

最后，将用被覆材料14覆盖的长条状的生橡胶配置在垫圈模具的4个边，利用热压进行硫化，制造垫圈。

需要说明的是，作为调整规定长L(参照图2、图5)的长度的方法，没有特别限定，可以举出例如，在4)工序中，用薄橡胶板夹持芯材时，控制芯材在薄橡胶板中的位置的方法；在5)工序中，在对应垫圈的开口部的部位(垫圈的内周侧)的模具处放置上述生橡胶，利用热压进行硫化的方法。

此外，在垫圈模具中可以设置任意的形状，从而将该形状转印至垫圈主体。即，通过调整垫圈模具的形状，可以调整上述的突起部20和小突起部的形状、尺寸和配置等。

[电解槽]

本实施方式的垫圈可用于在离子交换膜法中使用的电解槽，可用作阳极室侧的垫圈，也可用作阴极侧的垫圈。本实施方式的电解槽具备：离子交换膜、构成阳极室的阳极室框、构成阴极室的阴极室框、以及配置在上述离子交换膜与上述阳极室框之间、和/或上述离子交换膜与上述阴极室框之间的本实施方式的电解槽用垫圈。进而，更优选本实施方式的电解槽用垫圈配置在离子交换膜与阳极室框之间。以下，对该情况进行说明。本实施方式的电解槽如图5所示，在阳极室框3与阴极室框4之间配置离子交换膜2，在离子交换膜2与阳极室框3之间配置垫圈1，在离子交换膜2与阴极室框4之间配置阴极侧垫圈5。即，在本实施方式的电解槽中，垫圈1被施加了来自阳极室框3侧的压力A，同时被施加了来自离子交换膜2侧的压力B，防止从电解槽内部流出电解液(C方向)。需要说明的是，作为阴极侧垫圈5，可以使用本实施方式的垫圈，也可以使用其他各种公知的垫圈。

在本实施方式的电解槽中，将电解槽用垫圈1用作阳极侧垫圈的情况下，阴极侧垫圈可以使用各种公知的垫圈。为了防止垫圈主体的橡胶等的腐蚀，优选制成用PTFE片将接液部包起来的形状(涂层等)。另外，贴附垫圈的电解槽的Ti与PTFE片直接接触时，会引发缝隙腐蚀，因此，优选在垫圈的电解槽侧配置橡胶，以使不会由贴附垫圈的电解槽的Ti引发缝隙腐蚀。

此外，电解槽的通电面上部具有气液分离室的情况下，上部的密封面宽度大于下部和侧部的密封面(シール面)宽度，施加到垫圈上部的面压具有变小的倾向。由此，有可能会发生电解液的泄露。从该方面出发，优选使位于电解槽上部的阳极垫圈的宽度变短、密封面宽度恒定，从而使4个边的面压恒定。

作为离子交换膜，没有特别限定，可以使用公知的物质。例如，通过电解氯化碱等来制造氯和碱的情况下，从耐热性和耐化学药品性等优异的方面考虑，优选含氟系离子交换膜。作为含氟系离子交换膜，可以举出包括下述含氟系聚合物的离子交换膜等，所述含氟系聚合物具有使电解时产生的阳离子选择性透过的功能且具有离子交换基。此处所说的具有离子交换基的含氟系聚合物是指，具有离子交换基、或者具有通过水解可成为离子交换基的离子交换基前体的含氟系聚合物。例如可以举出下述聚合物等：具有氟化烃的主链、具有可通过水解等而转换为离子交换基的官能团作为悬垂侧链、且可进行熔融加工。

作为阳极室框和阴极室框，没有特别限定，可使用公知的阳极室框和阴极室框。通常，阳极室框和阴极室框为长方形，可以使用在与垫圈抵接的周边部存在用于贴附垫圈的密封面的阳极室框和阴极室框等。

本实施方式的电解槽的制造方法具有在阳极侧垫圈与阴极侧垫圈之间夹持上述离子交换膜的工序，上述阳极侧垫圈和阴极侧垫圈中的至少一者为本实施方式的电解槽用垫圈。此处，仅上述阳极侧垫圈和阴极侧垫圈中的一者为本实施方式的电解槽用垫圈时，作为另一垫圈，可以使用各种公知的垫圈。另外，可以具有将上述说明的构成要件(阴极室、阳极室)进行组装的工序。此外，可以具有对应电解槽的形态来准备其他部件的工序。关于各构成要素的组装，利用与以往相同的方法实施即可。即，夹着离子交换膜来构成阳极室和阴极室，阳极室中配置阳极、阴极室中配置阴极来组装构成要件，从而制造电解槽即可。在本实施方式中，特别优选具有下述工序：将上述电解槽用垫圈用作阳极侧垫圈，将该阳极侧垫圈贴在与上述阳极室框的周边部大致相同的位置的工序；和，将阴极侧垫圈按照该阴极侧垫圈的内周端部与上述阴极室框的周边部相比位于电解槽更内侧的方式进行贴附的工序。

此外，本实施方式的电解槽的制造方法对于更新电解槽的离子交换膜的情况也能够同样地适用。即，本实施方式的离子交换膜的更新方法具有在阳极侧垫圈和阴极侧垫圈之间夹持上述离子交换膜的工序，上述阳极侧垫圈和阴极侧垫圈中的至少一者为本实施方式的电解槽用垫圈。此处，仅上述阳极侧垫圈和阴极侧垫圈中的一者为本实施方式的电解槽用垫圈时，作为另一垫圈，可以使用各种公知的垫圈。

利用上述电解槽，可制造碱金属氢氧化物、氯和/或氢，该制造方法具有下述工序：向电解槽中供给食盐水的同时，在上述阴极和上述阳极之间流通直流电流，从而电解上述食盐水。

实施例

以下的通过实施例更详细地说明本实施方式，但本实施方式不受以下的实施例任何限定。

[实施例1]

将由包含硫化剂(粉末硫：鹤见化学工业社制造，商品名“SULFAX PMC”)1PHR(相对于橡胶成分100质量份为1质量份)的乙丙橡胶(EPDM；JSR社制造，商品名“JSR EP33”)构成的橡胶基料供给至压延辊机，进行压延而制造多个宽30mm、厚0.9mm的平滑的片状橡胶基料。

在该片状橡胶基料2片之间夹持增强芯材，得到配置有增强芯材的片状的橡胶板。作为增强芯材，使用PET芯材(PET单丝：0.32mmφ、30目)。作为粘接材，使用Chemlok(LORDFar East社制造)。

另外，在包含聚四氟乙烯树脂(PTFE)制的片(日本VALQUA社制造，商品名“VALFLONG”)作为氟树脂的被覆材料上，浸渍在萘的四氢呋喃溶液中添加金属钠而得到的络合物溶液，进行表面处理。接着，使用有机硅氧烷作为接合剂，利用从周边端部S起宽26mm、厚0.1mm的聚四氟乙烯(PTFE)制的片，对片状的橡胶板贴附被覆材料。

将该片状橡胶板配置于模具的4个边，形成合模状态。进而在硫化温度155℃、硫化时间15分钟、压制压力6.86MPa(70kgf/cm²)下进行成型，得到长边外沿尺寸(長辺外寸法)约2400mm、短边外沿尺寸(短辺外寸法)约1200mm、厚度约2.6mm的长方形的边框状的结构的垫圈、以及1边约170mm、厚度约2.6mm的正方形的边框状的结构的垫圈。可确认到在该垫圈中形成有与模具形状对应的2个以上的突起部和小突起部。增强芯材间的距离A与突起部区域的距离B通过利用光学显微镜对在宽度方向上切断垫圈所得到的截面进行观察而测定。

[实施例2]

将实施例1中实施的橡胶基料变更为包含作为用于过氧化物交联的交联剂的过氧化物交联剂(二枯基过氧化物：日油社制造，商品名“Percumyl D40”)的乙丙橡胶(EPDM；住友化学社制造，商品名：“Esprene 505”)，除此以外，与实施例1同样地得到垫圈。

[比较例1]

将实施例1的增强芯材变更为聚偏二氟乙烯(PVDF芯材(吴羽合纤(クレハ合繊)社制造，KF丝：纵向

21目/横向

37目)，除此以外，与实施例1同样地得到垫圈。

[扩幅量测定]

将长边外沿尺寸约2400mm、短边外沿尺寸约1200mm、厚度约2.6mm的长方形的镜框状结构的垫圈、或将1边约170mm、厚度约2.6mm的正方形的镜框状结构的垫圈的直线部切断为130mm，测定垫圈的宽度(W1)。使用接合剂(Konishi bond社制造，商品名“G-11Z”)，将该垫圈中的与存在有2个以上突起部的区域不同的法兰安装面安装在SUS制块体(宽21mm)上，在具有2个以上突起部所存在的区域的密封面侧压上SUS制块体(宽21mm)并以面压10kgf/cm²进行压制，在90℃的温水中浸渍1小时。其后，使面压增加至40kgf/cm²，并放置7天。7日后从温水中取出，冷却至室温后，测定垫圈的宽度(W2)。

上述的测定是对各实施例和比较例准备2个样品进行的，将垫圈的宽度(W1)与垫圈的宽度(W2)之差除以W1，将所得到的变化率(100×(W2-W1)/W1)的平均值作为扩幅量。结果列于表1。

[尺寸变化量测定]

对长边外沿尺寸约2400mm、短边外沿尺寸约1200mm、厚度约2.6mm的长方形的边框状的结构的垫圈在成型后第1天的尺寸(D1)进行测定，在气温20～25℃、湿度70％RH以下维持，经过50天以上之后再次测定尺寸(D2)。从抑制弯曲(蛇行)等方面考虑，对测定中的垫圈施加1.4kgf的张力。将尺寸(D1)与尺寸(D2)之差作为尺寸变化量。将结果示于表2和图6。

<电解>

在通电面积270dm²的电解槽(旭化成社制造，型号“32NCZ”)的阳极侧，安装实施例2得到的长边外沿尺寸约2400mm、短边外沿尺寸约1200mm、厚度约2.6mm的长方形的边框状的结构的垫圈。由于能够在不进行尺寸调整作业(サイジング作業)的情况下安装，因而能够在PTFE制片不发生褶皱的情况下进行安装。

此外，将离子交换膜(旭化成社制造，商品名“ACIPLEX(TM)F-6801”)一起用2MPa的压力进行紧固而构成电解槽，进行氯化钠水溶液的电解。使用该电解槽，在6kA/m²、电解温度88℃、阴极氢氧化钠浓度32质量％、阳极食盐浓度195～210g/L、阳极电槽内压力40kPa、阴极电槽内压力44kPa的条件下进行65天电解。进行电解后，目视观察离子交换膜的表面状态，结果，完全没有确认到通电面上部的与垫圈接触的部分有损伤。而且，在通电面整体上也观察不到离子交换膜的损伤。由上可知，本实施方式的垫圈显示出即使应用于工业级的电解槽中也能够无问题地运转。

【表1】

【表2】

工业实用性

本发明的电解槽用垫圈可在以用于生产氯和碱金属氢氧化物的离子交换膜法碱电解的领域为代表的广泛领域中适合使用。

符号说明

1 (电解槽用)垫圈(图5中为阳极侧垫圈)

10 开口部

12 垫圈主体

14 被覆材料

16 增强芯材

18 增强芯材

20 突起部

22 突起部区域

2 离子交换膜

3 阳极室框

4 阴极室框

5 (电解槽用)阴极垫圈

Claims

1.一种电解槽用垫圈，其具有在中央形成有开口部的垫圈主体，其中，

所述垫圈主体具有两个以上突起部存在的区域，且在该区域的内部具有增强芯材，所述两个以上突起部从该区域的表面向外部延伸，

所述增强芯材包括增强芯材(16)和增强芯材(18)，该增强芯材(18)与所述垫圈主体的上部的长边平行延伸，所述增强芯材(16)与所述增强芯材(18)为平织，

存在于所述区域的所述增强芯材(18)间的距离A与所述区域的距离B的关系以B/A计为4～7.2，

其中，所述距离A是如下得到的数值：测定从一个增强芯材(18)的一端到与该增强芯材(18)相邻的增强芯材的一端的距离，并且对全部的相邻的增强芯材间距离进行测定，取平均值而得到的数值，

所述距离B是如下得到的数值：测定所述垫圈主体的宽度方向上的每个所述区域的从一端到另一端的最大距离，取平均值而得到的数值。

2.如权利要求1所述的电解槽用垫圈，其中，所述区域与该区域以外的其他区域的面积比为4:31～2:3。

3.如权利要求1或2所述的电解槽用垫圈，其中，所述增强芯材包含聚对苯二甲酸乙二醇酯。

4.如权利要求1或2所述的电解槽用垫圈，其中，该垫圈进一步具备覆盖所述垫圈主体的表面的至少一部分的被覆材料，所述被覆材料包含氟树脂。

5.一种电解槽，其具备：

离子交换膜、

构成阳极室的阳极室框、

构成阴极室的阴极室框、和

权利要求1～4中任一项所述的电解槽用垫圈，该垫圈配置在所述离子交换膜与所述阳极室框之间和/或所述离子交换膜与所述阴极室框之间。

6.一种电解槽的制造方法，其为权利要求5所述的电解槽的制造方法，其中，该制造方法具有在阳极侧垫圈与阴极侧垫圈之间夹持所述离子交换膜的工序，

所述阳极侧垫圈和阴极侧垫圈中的至少一者为所述电解槽用垫圈。

7.一种电解槽的制造方法，其为权利要求5所述的电解槽的制造方法，其中，该方法具有下述工序：

将所述电解槽用垫圈用作阳极侧垫圈，将该阳极侧垫圈贴附在与所述阳极室框的周边部相同的位置的工序；和，

将阴极侧垫圈按照该阴极侧垫圈的内周端部与所述阴极室框的周边部相比位于电解槽更内侧的方式进行贴附的工序。

8.一种碱金属氢氧化物、氯和/或氢的制造方法，其具有下述工序：

向权利要求5所述的电解槽供给食盐水的同时，在所述阴极与所述阳极之间流通直流电流，从而电解所述食盐水。

9.一种离子交换膜的更新方法，其具有在阳极侧垫圈与阴极侧垫圈之间夹持离子交换膜的工序，

所述阳极侧垫圈和阴极侧垫圈中的至少一者为权利要求1～4中任一项所述的电解槽用垫圈。