JP7174597B2 - Ion-exchange membrane, method for producing ion-exchange membrane, and electrolytic cell - Google Patents

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Description

本発明は、イオン交換膜、イオン交換膜の製造方法及び電解槽に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an ion-exchange membrane, a method for producing an ion-exchange membrane, and an electrolytic cell.

含フッ素イオン交換膜は、耐熱性や耐薬品性などが優れており、塩化アルカリ電解用、オゾン発生電解用、燃料電池用、水電解用、塩酸電解用などの電解用隔膜として、各種用途に広く使用され、更に新しい用途に広がりつつある。 Fluorine-containing ion-exchange membranes have excellent heat resistance and chemical resistance. It is widely used and is expanding into new applications.

これらの中で、塩素と水酸化アルカリを製造する塩化アルカリの電解では、近年、イオン交換膜法が主流となっている。加えて、電力原単位の削減のため、イオン交換膜法による塩化アルカリ電解には、イオン交換膜と陽極、及び陰極が密着した自然循環型ゼロギャップ電解槽が主流となってきている。塩化アルカリの電解に用いられるイオン交換膜には、様々な性能が求められている。その中でも、特に電解電圧が低い陽イオン交換膜を要望されている。なお、塩化アルカリ電解の電解電圧は電力原単位に大きく影響するため、10mVの低減であっても非常に有益である。塩化アルカリ電解では、電解反応により発生するガスがイオン交換膜表面に付着することにより、電解電圧が上昇することが一般に知られている。この対策として、特許文献1では、バインダーと無機物粒子を含む層(表面層)を膜の表面に設けることにより、イオン交換膜表面へのガス付着が抑制され、電解電圧が低下することが提案されている。 Among these, in recent years, the ion-exchange membrane method has become mainstream in the electrolysis of alkali chloride for producing chlorine and alkali hydroxide. In addition, in order to reduce the power unit consumption, a natural circulation zero-gap electrolytic cell in which an ion-exchange membrane, an anode, and a cathode are in close contact with each other has become the mainstream for alkali chloride electrolysis by the ion-exchange membrane method. Various performances are required for ion-exchange membranes used for electrolysis of alkaline chlorides. Among them, a cation exchange membrane with a particularly low electrolysis voltage is demanded. Since the electrolysis voltage of chloride-alkali electrolysis greatly affects the power unit consumption, even a reduction of 10 mV is very beneficial. In the alkali chloride electrolysis, it is generally known that the electrolysis voltage increases due to the adhesion of the gas generated by the electrolysis reaction to the surface of the ion exchange membrane. As a countermeasure, Patent Document 1 proposes that by providing a layer (surface layer) containing a binder and inorganic particles on the surface of the membrane, gas adhesion to the ion-exchange membrane surface is suppressed and the electrolysis voltage is lowered. ing.

特開2016-79453号公報JP 2016-79453 A

特許文献1には、表面層に含まれる無機物粒子及びバインダーの合計に対するバインダーの質量比が0.3以下の場合は高いガス付着抑制効果が得られることが記載されている。しかしながら、バインダー比が0.3よりも大きい場合は十分なガス付着抑制効果が得られず、電解電圧が大幅に上昇してしまう問題がある。このように、従来技術には、電解電圧を更に低下させる観点から、未だ改善の余地がある。 Patent Document 1 describes that when the mass ratio of the binder to the total of the inorganic particles and the binder contained in the surface layer is 0.3 or less, a high gas adhesion suppressing effect is obtained. However, when the binder ratio is greater than 0.3, a sufficient effect of suppressing gas adhesion cannot be obtained, and there is a problem that the electrolysis voltage rises significantly. Thus, the conventional technology still has room for improvement from the viewpoint of further lowering the electrolysis voltage.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、電気分解に供した際に電解電圧を低減できる、イオン交換膜、イオン交換膜の製造方法及び電解槽を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an ion-exchange membrane, a method for producing an ion-exchange membrane, and an electrolytic cell that can reduce the electrolysis voltage when subjected to electrolysis.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、無機物粒子を含む被覆層の表面が一定以上の粗さを有することにより、ガス付着抑制効果が発現することを見出した。この結果をもとに、更なる鋭意研究を重ねた結果、被覆層形成時の塗布液滴径を最適な範囲にすることで、バインダー比を大きくしても、被覆層の表面粗さを一定以上とすることが可能となることを見出し、本発明を成すに至った。 The inventors of the present invention have made intensive studies to solve the above problems, and as a result, found that the surface of the coating layer containing inorganic particles has a certain level of roughness or more, thereby exhibiting an effect of suppressing gas adhesion. . Based on this result, as a result of further intensive research, the surface roughness of the coating layer can be kept constant even if the binder ratio is increased by optimizing the diameter of the coating droplets when forming the coating layer. The inventors have found that it is possible to achieve the above, and have completed the present invention.

すなわち本発明は、以下のとおりである。
[1]
イオン交換基を有する含フッ素系重合体を含む膜本体と、
前記膜本体の少なくとも一方の面上に配された被覆層と、
を有するイオン交換膜であって、
前記被覆層が、無機物粒子とバインダーとを含み、
前記被覆層における前記無機物粒子及びバインダーの総質量に対し、前記バインダーの質量比が0.3超0.9以下であり、
前記被覆層の表面粗さが、1.20μm以上である、イオン交換膜。
[2]
前記無機物粒子が、周期律表IV族元素の酸化物、周期律表第IV族元素の窒化物及び周期律表第IV族元素の炭化物からなる群より選択される少なくとも一種の無機物を含む粒子である、[1]に記載のイオン交換膜。
[3]
前記無機物粒子が酸化ジルコニウムの粒子である、[1]又は[2]に記載のイオン交換膜。
[4]
前記膜本体が、スルホン酸基を有する含フッ素重合体を含む層Sと、カルボン酸基を有する含フッ素重合体を含む層Cと、当該層Sの内部に配置され、かつ、強化糸及び犠牲糸の少なくとも一方として機能する、複数の補強材と、を有し、
前記イオン交換膜を上面視したとき、前記補強材が存在しない領域の、純水中での膜断面平均厚さをAとし、前記強化糸同士が交差する領域および前記強化糸と前記犠牲糸が交差する領域の、純水中での膜断面平均厚さをBとした場合に、前記A及びBが式(1)を満たす、[1]~[3]のいずれかに記載のイオン交換膜。
2.0≦B/A≦5.0・・・(1)
[5]
無機物粒子、バインダー及び溶剤を含む塗布液をスプレー方式で噴霧し、乾燥することで膜本体の表面に被覆層を形成する工程を含み、
前記噴霧時の平均液滴径が100μm以下である、イオン交換膜の製造方法。
[6]
無機物粒子、バインダー及び溶剤を含む塗布液をスプレー方式で噴霧し、乾燥することで膜本体の表面に被覆層を形成する工程を含み、
前記乾燥時における前記膜本体の表面温度が、40℃以上であり、かつ、前記溶剤の沸点以下である、イオン交換膜の製造方法。
[7]
[1]~[4]のいずれかに記載のイオン交換膜を備える、電解槽。
That is, the present invention is as follows.
[1]
a membrane body containing a fluorine-containing polymer having ion exchange groups;
a coating layer disposed on at least one surface of the membrane body;
An ion exchange membrane having
The coating layer contains inorganic particles and a binder,
The mass ratio of the binder to the total mass of the inorganic particles and the binder in the coating layer is more than 0.3 and 0.9 or less,
The ion exchange membrane, wherein the coating layer has a surface roughness of 1.20 μm or more.
[2]
The inorganic particles are particles containing at least one inorganic substance selected from the group consisting of oxides of group IV elements of the periodic table, nitrides of group IV elements of the periodic table, and carbides of group IV elements of the periodic table. The ion exchange membrane according to [1].
[3]
The ion exchange membrane according to [1] or [2], wherein the inorganic particles are zirconium oxide particles.
[4]
The membrane body comprises a layer S containing a fluoropolymer having a sulfonic acid group, a layer C containing a fluoropolymer having a carboxylic acid group, and a layer S disposed inside the layer S, and reinforcing threads and sacrificial layers. a plurality of reinforcements functioning as at least one of the threads;
When the ion exchange membrane is viewed from the top, the average thickness of the membrane cross section in pure water in the region where the reinforcing material is not present is A, and the region where the reinforcing yarns intersect and the reinforcing yarn and the sacrificial yarn are The ion-exchange membrane according to any one of [1] to [3], wherein A and B satisfy formula (1), where B is the membrane cross-sectional average thickness in pure water of the intersecting region. .
2.0≦B/A≦5.0 (1)
[5]
A step of spraying a coating liquid containing inorganic particles, a binder and a solvent by a spray method and drying it to form a coating layer on the surface of the membrane body,
The method for producing an ion-exchange membrane, wherein the average droplet size during spraying is 100 μm or less.
[6]
A step of spraying a coating liquid containing inorganic particles, a binder and a solvent by a spray method and drying it to form a coating layer on the surface of the membrane body,
The method for producing an ion-exchange membrane, wherein the surface temperature of the membrane body during drying is 40° C. or higher and the boiling point of the solvent or lower.
[7]
An electrolytic cell comprising the ion exchange membrane according to any one of [1] to [4].

本発明によれば、電気分解に供した際に電解電圧を低減できる、イオン交換膜、イオン交換膜の製造方法及び電解槽を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an ion-exchange membrane, a method for producing an ion-exchange membrane, and an electrolytic cell that can reduce the electrolysis voltage when subjected to electrolysis.

イオン交換膜の一実施形態を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows one Embodiment of an ion-exchange membrane. イオン交換膜を構成しうる補強材の開口率を説明するための概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the aperture ratio of a reinforcing material that can constitute an ion exchange membrane. 本実施形態に係る膜厚さの測定位置の一例を示す上面視模式図である。It is a top view schematic diagram which shows an example of the measurement position of the film thickness which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るイオン交換膜の厚さa測定位置の一例を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows an example of the thickness a measurement position of the ion-exchange membrane which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るイオン交換膜の厚さa測定位置の一例を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows an example of the thickness a measurement position of the ion-exchange membrane which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るイオン交換膜の厚さb測定位置の一例を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows an example of the thickness b measurement position of the ion-exchange membrane which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るイオン交換膜の厚さb測定位置の一例を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows an example of the thickness b measurement position of the ion-exchange membrane which concerns on this embodiment. イオン交換膜の連通孔を形成する方法を説明するための模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a method of forming communicating pores in an ion exchange membrane; 電解槽の一実施形態を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows one Embodiment of an electrolytic cell. 実施例1~5及び比較例1~5の平均液滴径と電圧との関係を示すグラフである。5 is a graph showing the relationship between the average droplet size and voltage in Examples 1-5 and Comparative Examples 1-5.

以下、本発明を実施するための形態(以下、単に「本実施形態」という。)について、詳細に説明する。以下の本実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明を以下の内容に限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨の範囲内で適宜に変形して実施できる。
なお、図面の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、図面中上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとし、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。ただし、当該図面は本実施形態の一例を示すものに過ぎず、本実施形態はこれらに限定して解釈されるものではない。
EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the form (only henceforth "this embodiment") for implementing this invention is demonstrated in detail. The following embodiments are examples for explaining the present invention, and are not intended to limit the present invention to the following contents. The present invention can be appropriately modified and implemented within the scope of the gist thereof.
In the description of the drawings, the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted. In addition, unless otherwise specified, the positional relationships in the drawings, such as top, bottom, left, and right, are based on the positional relationships shown in the drawings, and the dimensional ratios in the drawings are not limited to those shown in the drawings. However, the drawings merely show an example of the present embodiment, and the present embodiment should not be construed as being limited thereto.

本実施形態のイオン交換膜は、イオン交換基を有する含フッ素系重合体を含む膜本体と、前記膜本体の少なくとも一方の面上に配された被覆層と、を有するイオン交換膜であって、前記被覆層が、無機物粒子とバインダーとを含み、前記被覆層における前記無機物粒子及びバインダーの総質量に対し、前記バインダーの質量比が0.3超0.9以下であり、前記被覆層の表面粗さが、1.20μm以上である。このように構成されているため、本実施形態のイオン交換膜は、電気分解に供した際に電解電圧を低減することができる。したがって、本実施形態のイオン交換膜及びこれを含む電解槽は、塩化アルカリ電気分解(特に食塩電気分解)に好ましく用いることができる。 The ion-exchange membrane of the present embodiment is an ion-exchange membrane having a membrane body containing a fluorine-containing polymer having ion-exchange groups, and a coating layer disposed on at least one surface of the membrane body, , the coating layer contains inorganic particles and a binder, the mass ratio of the binder to the total mass of the inorganic particles and the binder in the coating layer is more than 0.3 and 0.9 or less, and the coating layer The surface roughness is 1.20 μm or more. Because of this configuration, the ion exchange membrane of the present embodiment can reduce the electrolysis voltage when subjected to electrolysis. Therefore, the ion-exchange membrane of the present embodiment and the electrolytic cell containing the same can be preferably used for alkali chloride electrolysis (particularly salt electrolysis).

図1は、イオン交換膜の一実施形態を示す断面模式図である。本実施形態のイオン交換膜1は、イオン交換基を有する含フッ素系重合体を含む膜本体10と、膜本体10の両面に形成された被覆層11a及び11bを有する。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing one embodiment of an ion exchange membrane. The ion exchange membrane 1 of this embodiment has a membrane body 10 containing a fluorine-containing polymer having ion exchange groups, and coating layers 11 a and 11 b formed on both sides of the membrane body 10 .

図1に例示されるように、イオン交換膜1において、膜本体10は、スルホ基由来のイオン交換基(-SO3 -で表される基、以下「スルホン酸基」ともいう。)を有するスルホン酸層3と、カルボキシル基由来のイオン交換基(-CO2 -で表される基、以下「カルボン酸基」ともいう。)を有するカルボン酸層2と、を備えるものとすることができ、さらに後述する補強材4により強度及び寸法安定性が強化されていてもよい。イオン交換膜1が、スルホン酸層3とカルボン酸層2とを備える場合、イオン交換膜としてより優れた性能を発現する傾向にある。 As illustrated in FIG. 1, in the ion exchange membrane 1, the membrane body 10 has ion exchange groups derived from sulfo groups (groups represented by —SO 3 , hereinafter also referred to as “sulfonic acid groups”). It can be provided with a sulfonic acid layer 3 and a carboxylic acid layer 2 having an ion exchange group derived from a carboxyl group (a group represented by —CO 2 , hereinafter also referred to as “carboxylic acid group”). Further, strength and dimensional stability may be enhanced by a reinforcing material 4, which will be described later. When the ion exchange membrane 1 comprises the sulfonic acid layer 3 and the carboxylic acid layer 2, it tends to exhibit superior performance as an ion exchange membrane.

本実施形態のイオン交換膜は、図1に例示した構成に限定されず、スルホン酸層及びカルボン酸層のいずれか一方のみを有するものであってもよい。また、本実施形態のイオン交換膜は、必ずしも補強材により強化されている必要はなく、補強材の配置状態も図1の例に限定されるものではない。さらに、被覆層は必ずしも膜本体の両面に配されている必要はなく、膜本体の一方の表面のみに配されるものであってもよい。 The ion exchange membrane of this embodiment is not limited to the configuration illustrated in FIG. 1, and may have only one of the sulfonic acid layer and the carboxylic acid layer. In addition, the ion exchange membrane of the present embodiment does not necessarily have to be reinforced with a reinforcing material, and the arrangement state of the reinforcing material is not limited to the example shown in FIG. Furthermore, the coating layer does not necessarily have to be arranged on both surfaces of the membrane body, and may be arranged only on one surface of the membrane body.

(膜本体)
まず、本実施形態のイオン交換膜1を構成する膜本体10について説明する。
膜本体10は、陽イオンを選択的に透過する機能を有し、イオン交換基を有する含フッ素系重合体を含むものであればよく、その構成や材料は特に限定されず、種々公知の含フッ素系重合体を適宜選択して用いることができる。
(membrane body)
First, the membrane body 10 constituting the ion exchange membrane 1 of this embodiment will be described.
The membrane main body 10 has a function of selectively permeating cations and contains a fluorine-containing polymer having an ion exchange group. A fluorine-based polymer can be appropriately selected and used.

膜本体10におけるイオン交換基を有する含フッ素系重合体は、例えば、加水分解等によりイオン交換基となり得るイオン交換基前駆体を有する含フッ素系重合体から得ることができる。具体的には、例えば、主鎖がフッ素化炭化水素からなり、加水分解等によりイオン交換基に変換可能な基(イオン交換基前駆体)をペンダント側鎖として有し、かつ、溶融加工が可能な重合体(以下、場合により「含フッ素系重合体(a)」という。)を用いて膜本体10の前駆体を作製した後、イオン交換基前駆体をイオン交換基に変換することにより、膜本体10を得ることができる。 The fluorine-containing polymer having ion-exchange groups in the membrane body 10 can be obtained, for example, from a fluorine-containing polymer having an ion-exchange group precursor capable of becoming an ion-exchange group by hydrolysis or the like. Specifically, for example, the main chain consists of a fluorinated hydrocarbon, has a group (ion-exchange group precursor) that can be converted to an ion-exchange group by hydrolysis or the like as a pendant side chain, and is melt-processable. (hereinafter sometimes referred to as "fluorine-containing polymer (a)") to prepare a precursor of the membrane body 10, and then convert the ion-exchange group precursor into ion-exchange groups, A membrane body 10 can be obtained.

含フッ素系重合体(a)は、例えば、下記第1群より選ばれる少なくとも一種の単量体と、下記第2群及び/又は下記第3群より選ばれる少なくとも一種の単量体と、を共重合することにより製造することができる。また、下記第1群、下記第2群、及び下記第3群のいずれかより選ばれる1種の単量体の単独重合により製造することもできる。 The fluorine-containing polymer (a) comprises, for example, at least one monomer selected from Group 1 below and at least one monomer selected from Group 2 and/or Group 3 below. It can be produced by copolymerization. It can also be produced by homopolymerization of one monomer selected from any one of Group 1, Group 2, and Group 3 below.

第1群の単量体としては、以下に限定されないが、例えば、フッ化ビニル化合物が挙げられる。フッ化ビニル化合物としては、以下に限定されないが、例えば、フッ化ビニル、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、フッ化ビニリデン、トリフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン及びパーフルオロ(アルキルビニルエーテル)等が挙げられる。特に、本実施形態のイオン交換膜をアルカリ電解に用いる場合、フッ化ビニル化合物は、パーフルオロ単量体であることが好ましく、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン及びパーフルオロ(アルキルビニルエーテル)からなる群より選ばれるパーフルオロ単量体が好ましい。 Examples of the first group of monomers include, but are not limited to, vinyl fluoride compounds. Examples of vinyl fluoride compounds include, but are not limited to, vinyl fluoride, tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene, vinylidene fluoride, trifluoroethylene, chlorotrifluoroethylene, and perfluoro(alkyl vinyl ether). . In particular, when the ion exchange membrane of the present embodiment is used for alkaline electrolysis, the vinyl fluoride compound is preferably a perfluoromonomer, and the group consisting of tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene and perfluoro(alkyl vinyl ether). A more selected perfluoromonomer is preferred.

第2群の単量体としては、以下に限定されないが、例えば、カルボン酸型イオン交換基(カルボン酸基)に変換し得る官能基を有するビニル化合物が挙げられる。カルボン酸基に変換し得る官能基を有するビニル化合物としては、以下に限定されないが、例えば、CF2=CF(OCF2CYF)s-O(CZF)t-COORで表される単量体等が挙げられる(ここで、sは0~2の整数を表し、tは1~12の整数を表し、Y及びZは、各々独立して、F又はCF3を表し、Rは低級アルキル基を表す。低級アルキル基は、例えば炭素数1~3のアルキル基である。)。 Examples of the second group of monomers include, but are not limited to, vinyl compounds having a functional group that can be converted into a carboxylic acid type ion exchange group (carboxylic acid group). Examples of the vinyl compound having a functional group convertible to a carboxylic acid group include, but are not limited to, a monomer represented by CF 2 ═CF(OCF 2 CYF) s —O(CZF) t —COOR. (where s represents an integer of 0 to 2, t represents an integer of 1 to 12, Y and Z each independently represents F or CF 3 , and R represents a lower alkyl group A lower alkyl group is, for example, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms.).

これらの中でも、CF2=CF(OCF2CYF)n-O(CF2m-COORで表される化合物が好ましい。ここで、nは0~2の整数を表し、mは1~4の整数を表し、YはF又はCF3を表し、RはCH3、C25、又はC37を表す。 Among these, compounds represented by CF 2 =CF(OCF 2 CYF) n --O(CF 2 ) m --COOR are preferred. Here, n represents an integer of 0 to 2, m represents an integer of 1 to 4, Y represents F or CF 3 , and R represents CH 3 , C 2 H 5 or C 3 H 7 .

なお、本実施形態のイオン交換膜をアルカリ電解用のイオン交換膜として用いる場合、単量体としてパーフルオロ化合物を少なくとも用いることが好ましいが、エステル基のアルキル基(上記R参照)は加水分解される時点で重合体から失われるため、アルキル基(R)は全ての水素原子がフッ素原子に置換されているパーフルオロアルキル基でなくてもよい。 When the ion-exchange membrane of the present embodiment is used as an ion-exchange membrane for alkaline electrolysis, it is preferable to use at least a perfluoro compound as a monomer, but the alkyl group of the ester group (see R above) is hydrolyzed. The alkyl group (R) does not have to be a perfluoroalkyl group in which all hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms, because the alkyl group (R) is lost from the polymer at the point in time.

第2群の単量体としては、上記の中でも下記に表す単量体がより好ましい。
CF2=CFOCF2-CF(CF3)OCF2COOCH3
CF2=CFOCF2CF(CF3)O(CF22COOCH3
CF2=CF[OCF2-CF(CF3)]2O(CF22COOCH3
CF2=CFOCF2CF(CF3)O(CF23COOCH3
CF2=CFO(CF22COOCH3
CF2=CFO(CF23COOCH3
As the second group of monomers, the following monomers are more preferable among the above.
CF2 = CFOCF2 - CF( CF3 ) OCF2COOCH3 ,
CF2 = CFOCF2CF ( CF3 )O(CF2) 2COOCH3 ,
CF2 = CF[ OCF2 - CF( CF3 )] 2O (CF2) 2COOCH3 ,
CF2 = CFOCF2CF ( CF3 )O(CF2) 3COOCH3 ,
CF2 = CFO ( CF2) 2COOCH3 ,
CF2 = CFO ( CF2 ) 3COOCH3 .

第3群の単量体としては、例えば、スルホン型イオン交換基(スルホン酸基)に変換し得る官能基を有するビニル化合物が挙げられる。スルホン酸基に変換し得る官能基を有するビニル化合物としては、例えば、CF2=CFO-X-CF2-SO2Fで表される単量体が好ましい(ここで、Xはパーフルオロアルキレン基を表す。)。これらの具体例としては、下記に表す単量体等が挙げられる。
CF2=CFOCF2CF2SO2F、
CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2SO2F、
CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2CF2SO2F、
CF2=CF(CF22SO2F、
CF2=CFO〔CF2CF(CF3)O〕2CF2CF2SO2F、
CF2=CFOCF2CF(CF2OCF3)OCF2CF2SO2F。
Examples of the third group of monomers include vinyl compounds having a functional group convertible to a sulfone-type ion exchange group (sulfonic acid group). As a vinyl compound having a functional group convertible to a sulfonic acid group, for example, a monomer represented by CF 2 =CFO-X-CF 2 -SO 2 F is preferable (here, X is a perfluoroalkylene group represents ). Specific examples thereof include the monomers shown below.
CF2 = CFOCF2CF2SO2F ,
CF2 = CFOCF2CF ( CF3 ) OCF2CF2SO2F ,
CF2 = CFOCF2CF ( CF3 ) OCF2CF2CF2SO2F ,
CF2 = CF ( CF2 ) 2SO2F ,
CF2 = CFO [ CF2CF ( CF3 )O] 2CF2CF2SO2F ,
CF2 = CFOCF2CF ( CF2OCF3 ) OCF2CF2SO2F .

これらの中でも、CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2CF2SO2F、及びCF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2SO2Fがより好ましい。 Among these, CF2 = CFOCF2CF ( CF3 ) OCF2CF2CF2SO2F and CF2 = CFOCF2CF ( CF3 ) OCF2CF2SO2F are more preferred.

これら単量体から得られる共重合体は、フッ化エチレンの単独重合及び共重合に対して開発された重合法、特にテトラフルオロエチレンに対して用いられる一般的な重合方法によって製造することができる。例えば、非水性法においては、パーフルオロ炭化水素、クロロフルオロカーボン等の不活性溶媒を用い、パーフルオロカーボンパーオキサイドやアゾ化合物等のラジカル重合開始剤の存在下で、温度0~200℃、圧力0.1~20MPaの条件下で、重合反応を行うことができる。 Copolymers obtained from these monomers can be produced by polymerization methods developed for homopolymerization and copolymerization of ethylene fluoride, particularly by general polymerization methods used for tetrafluoroethylene. . For example, in the non-aqueous method, inert solvents such as perfluorohydrocarbons and chlorofluorocarbons are used in the presence of radical polymerization initiators such as perfluorocarbon peroxides and azo compounds at a temperature of 0 to 200° C. and a pressure of 0.5°C. A polymerization reaction can be carried out under conditions of 1 to 20 MPa.

上記共重合において、上記単量体の組み合わせの種類及びその割合は、特に限定されず、得られる含フッ素系重合体に付与したい官能基の種類及び量によって選択決定することができる。例えば、カルボン酸基のみを含有する含フッ素系重合体とする場合、上記第1群及び第2群から各々少なくとも1種の単量体を選択して共重合させればよい。また、スルホン酸基のみを含有する含フッ素系重合体とする場合、上記第1群及び第3群の単量体から各々少なくとも1種の単量体を選択して共重合させればよい。さらに、カルボン酸基及びスルホン酸基を有する含フッ素系重合体とする場合、上記第1群、第2群及び第3群の単量体から各々少なくとも1種の単量体を選択して共重合させればよい。この場合、上記第1群及び第2群よりなる共重合体と、上記第1群及び第3群よりなる共重合体とを、別々に重合し、後に混合することによっても目的の含フッ素系重合体を得ることができる。また、各単量体の混合割合は、特に限定されないが、単位重合体当たりの官能基の量を増やす場合、上記第2群及び第3群より選ばれる単量体の割合を増加させればよい。 In the above-mentioned copolymerization, the type and proportion of the combination of the above-mentioned monomers are not particularly limited, and can be selected and determined according to the type and amount of functional groups desired to be imparted to the obtained fluorine-containing polymer. For example, in the case of producing a fluorine-containing polymer containing only carboxylic acid groups, at least one monomer may be selected from each of the first group and the second group and copolymerized. In the case of producing a fluorine-containing polymer containing only sulfonic acid groups, at least one monomer may be selected from each of the first group and the third group and copolymerized. Furthermore, in the case of a fluorine-containing polymer having a carboxylic acid group and a sulfonic acid group, at least one monomer is selected from each of the first group, second group and third group monomers and co-polymerized. polymerize it. In this case, the desired fluorine-containing system can also be produced by separately polymerizing the copolymer comprising the first group and the second group and the copolymer comprising the first group and the third group, and then mixing them. A polymer can be obtained. In addition, the mixing ratio of each monomer is not particularly limited, but when increasing the amount of functional groups per unit polymer, if the ratio of the monomers selected from the second group and the third group is increased good.

含フッ素系重合体の総イオン交換容量は特に限定されないが、0.5当量/g以上2.0mg当量/g以下であることが好ましく、0.6当量/g以上1.5mg当量/g以下であることがより好ましい。ここで、総イオン交換容量とは、乾燥樹脂の単位重量あたりの交換基の当量のことをいい、中和滴定等によって測定することができる。 The total ion exchange capacity of the fluorine-containing polymer is not particularly limited, but is preferably 0.5 equivalents/g or more and 2.0 mg equivalents/g or less, and 0.6 equivalents/g or more and 1.5 mg equivalents/g or less. is more preferable. Here, the total ion exchange capacity means the equivalent of exchange groups per unit weight of the dry resin, and can be measured by neutralization titration or the like.

図1に例示するイオン交換膜1の膜本体10においては、スルホン酸基を有する含フッ素系重合体を含むスルホン酸層3と、カルボン酸基を有する含フッ素系重合体を含むカルボン酸層2とが積層されている。このような層構造の膜本体10とする場合、ナトリウムイオン等の陽イオンの選択的透過性が一層向上する傾向にある。 In the membrane body 10 of the ion exchange membrane 1 illustrated in FIG. are stacked. When the membrane body 10 has such a layered structure, the selective permeability of cations such as sodium ions tends to be further improved.

図1に例示するイオン交換膜1を電解槽に配置する場合、通常、スルホン酸層3が電解槽の陽極側に、カルボン酸層2が電解槽の陰極側に、それぞれ位置するように配置される。 When the ion-exchange membrane 1 illustrated in FIG. 1 is arranged in an electrolytic cell, the sulfonic acid layer 3 is usually arranged on the anode side of the electrolytic cell, and the carboxylic acid layer 2 is arranged on the cathode side of the electrolytic cell. be.

スルホン酸層3は、電気抵抗が低い材料から構成されていることが好ましく、膜強度の観点から、膜厚がカルボン酸層2より厚いことが好ましい。スルホン酸層3の膜厚は、好ましくはカルボン酸層2の2倍以上25倍以下であり、より好ましくは3倍以上15倍以下である。 The sulfonic acid layer 3 is preferably made of a material with low electrical resistance, and preferably thicker than the carboxylic acid layer 2 from the viewpoint of film strength. The film thickness of the sulfonic acid layer 3 is preferably 2 to 25 times that of the carboxylic acid layer 2, more preferably 3 to 15 times.

カルボン酸層2は、膜厚が薄くても高いアニオン排除性を有するものであることが好ましい。ここでいうアニオン排除性とは、イオン交換膜1へのアニオンの侵入や透過を妨げようとする性質をいう。アニオン排除性を高くするためには、スルホン酸層に対し、イオン交換容量の小さいカルボン酸層を配すること等が有効である。 It is preferable that the carboxylic acid layer 2 has a high anion exclusion property even if the film thickness is thin. The term "anion exclusion" as used herein refers to the property of preventing anions from entering or permeating the ion-exchange membrane 1 . In order to increase the anion exclusion property, it is effective to provide a carboxylic acid layer having a small ion exchange capacity with respect to the sulfonic acid layer.

スルホン酸層3に用いる含フッ素系重合体としては、例えば、第3群の単量体としてCF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2SO2Fを用いて得られた重合体を用いることが好ましい。 As the fluorine-containing polymer used for the sulfonic acid layer 3, for example, a polymer obtained by using CF2 = CFOCF2CF ( CF3 ) OCF2CF2SO2F as a monomer of the third group is used. It is preferable to use

カルボン酸層2に用いる含フッ素系重合体としては、例えば、第2群の単量体としてCF2=CFOCF2CF(CF2)O(CF22COOCH3を用いて得られた重合体を用いることが好ましい。 As the fluorine-containing polymer used for the carboxylic acid layer 2 , for example, a polymer obtained by using CF2 = CFOCF2CF ( CF2)O(CF2) 2COOCH3 as the monomer of the second group. is preferably used.

(被覆層)
本実施形態のイオン交換膜は、膜本体の少なくとも一方の面上に配された被覆層を有する。また、図1に例示されるイオン交換膜1においては、膜本体10の両面上にそれぞれ被覆層11a及び11bが形成されている。
(coating layer)
The ion exchange membrane of this embodiment has a coating layer disposed on at least one surface of the membrane body. In the ion exchange membrane 1 illustrated in FIG. 1, coating layers 11a and 11b are formed on both surfaces of the membrane body 10, respectively.

本実施形態における被覆層は無機物粒子とバインダーとを含み、被覆層の表面粗さは、1.20μm以上である。ここで、被覆層の表面粗さとは、後述する実施例に記載の測定方法によって算出される値を意味する。本実施形態において、上記表面粗さが十分に大きいことにより、電解中におけるイオン交換膜へのガス付着を抑制することができ、結果として電解電圧を十分に低減することができる。同様の観点から、上記表面粗さは、1.25μm以上であることが好ましく、1.30μm以上であることがより好ましい。上記表面粗さの上限値は特に限定されないが、剥離耐久性の観点から、2.50μm以下であることが好ましい。
本実施形態における被覆層の表面粗さは、以下に限定されないが、例えば、後述するとおり、スプレーによる塗布液噴霧時の塗布液の平均液滴径を十分に小さくすることにより、上記範囲に調整することができる。
The coating layer in this embodiment contains inorganic particles and a binder, and the surface roughness of the coating layer is 1.20 μm or more. Here, the surface roughness of the coating layer means a value calculated by a measuring method described in Examples described later. In this embodiment, since the surface roughness is sufficiently large, gas adhesion to the ion-exchange membrane during electrolysis can be suppressed, and as a result, the electrolysis voltage can be sufficiently reduced. From the same point of view, the surface roughness is preferably 1.25 μm or more, more preferably 1.30 μm or more. Although the upper limit of the surface roughness is not particularly limited, it is preferably 2.50 μm or less from the viewpoint of peel durability.
Although the surface roughness of the coating layer in the present embodiment is not limited to the following, for example, as described later, by sufficiently reducing the average droplet diameter of the coating liquid when the coating liquid is sprayed, it is adjusted to the above range. can do.

本実施形態における無機物粒子の平均粒径は、特に限定されないが、0.90μm以上であることが好ましい。無機物粒子の平均粒径が0.90μm以上である場合、不純物への耐久性がより向上する傾向にある。本実施形態では、不規則状の無機物粒子を用いることが好ましく、原石粉砕により得られる無機物粒子を用いることがより好ましい。 Although the average particle diameter of the inorganic particles in the present embodiment is not particularly limited, it is preferably 0.90 μm or more. When the average particle size of the inorganic particles is 0.90 μm or more, the resistance to impurities tends to be further improved. In this embodiment, it is preferable to use inorganic particles having an irregular shape, and it is more preferable to use inorganic particles obtained by pulverizing raw stones.

また、無機物粒子の平均粒径は、2μm以下とすることができる。無機物粒子の平均粒径が2μm以下であれば、無機物粒子に起因する膜損傷を一層防止できる傾向にある。無機物粒子の平均粒径は、より好ましくは、0.90μm以上1.2μm以下である。さらに好ましくは、1μm以上1.2μm以下である。 Also, the average particle size of the inorganic particles can be 2 μm or less. If the average particle size of the inorganic particles is 2 μm or less, it tends to be possible to further prevent film damage caused by the inorganic particles. The average particle diameter of the inorganic particles is more preferably 0.90 μm or more and 1.2 μm or less. More preferably, it is 1 μm or more and 1.2 μm or less.

本明細書中、平均粒径とは、メディアン径(D50)を意味し、粒度分布計(「SALD2200」島津製作所)によって測定することができる。 In the present specification, the average particle diameter means the median diameter (D50), which can be measured by a particle size distribution meter ("SALD2200" Shimadzu Corporation).

本実施形態における無機物粒子は、親水性であることが好ましい。親水性とは、固体表面が水に濡れやすい性質を示す。一般的には、接触角が小さいものを親水性と評価することができ、例えば、接触角が90°程度の無機物粒子も親水性と評価でき、接触角は90°以下が好ましく、40°以下であることがより好ましい。ここで、接触角とは、固体と液体の接点における液体表面の接線と固体表面とがなす角度を意味し、接触角計(「DMo-601」、協和界面化学製)を用いて、固体表面へ液滴を接触させ、着滴時の画像を解析することで算出できる。無機物粒子が親水性である場合、被覆層の表面に配向することで電解中におけるイオン交換膜へのガス付着をより抑制できる傾向にある。周期律表第IV族元素の酸化物、周期律表第IV族元素の窒化物、及び周期律表第IV族元素の炭化物からなる群より選ばれる少なくとも一種の無機物を含むことがより好ましい。これらの具体例としては、以下に限定されないが、酸化ジルコニウム、酸化シリカ、酸化スズ、酸化チタン、酸化ニッケル、SiC、ZrC等が挙げられる。耐久性の観点から、酸化ジルコニウムの粒子がさらに好ましい。 The inorganic particles in this embodiment are preferably hydrophilic. Hydrophilicity indicates the property that a solid surface is easily wetted with water. In general, those with a small contact angle can be evaluated as hydrophilic. For example, inorganic particles with a contact angle of about 90° can also be evaluated as hydrophilic, and the contact angle is preferably 90° or less, and 40° or less. is more preferable. Here, the contact angle means the angle formed by the tangent line of the liquid surface and the solid surface at the contact point between the solid and the liquid. It can be calculated by bringing a droplet into contact with and analyzing the image at the time of droplet landing. When the inorganic particles are hydrophilic, they tend to be oriented on the surface of the coating layer to further suppress gas adhesion to the ion-exchange membrane during electrolysis. More preferably, it contains at least one inorganic material selected from the group consisting of oxides of Group IV elements of the periodic table, nitrides of Group IV elements of the Periodic Table, and carbides of Group IV elements of the Periodic Table. Specific examples of these include, but are not limited to, zirconium oxide, silica oxide, tin oxide, titanium oxide, nickel oxide, SiC, ZrC, and the like. Zirconium oxide particles are more preferable from the viewpoint of durability.

本実施形態における無機物粒子は、無機物粒子の原石を粉砕されることにより製造された無機物粒子であることが好ましい。なお、無機物粒子の原石を溶融して精製することによって、無機物粒子を製造し、粒子の径が揃った球状の粒子を無機物粒子として被覆層に使用することもできる。 The inorganic particles in the present embodiment are preferably inorganic particles produced by pulverizing raw inorganic particles. It is also possible to manufacture inorganic particles by melting and purifying raw inorganic particles, and to use spherical particles having a uniform particle size as inorganic particles in the coating layer.

粉砕方法としては、特に限定されないが、ボールミル、ビーズミル、コロイドミル、コニカルミル、ディスクミル、エッジミル、製粉ミル、ハンマーミル、ペレットミル、VSIミル、ウィリーミル、ローラーミル、ジェットミルなどが挙げられる。また、粉砕後、洗浄されることが好ましく、そのとき洗浄方法としては、酸処理されることが好ましい。それによって、無機物粒子の表面に付着した鉄等の不純物を削減することができる。 Pulverization methods include, but are not limited to, ball mills, bead mills, colloid mills, conical mills, disc mills, edge mills, milling mills, hammer mills, pellet mills, VSI mills, Willy mills, roller mills, and jet mills. Moreover, it is preferable to wash after pulverization, and as a washing method at that time, acid treatment is preferable. As a result, impurities such as iron adhering to the surfaces of the inorganic particles can be reduced.

本実施形態において、被覆層はバインダーを含む。バインダーは、無機物粒子をイオン交換膜の表面に保持して、被覆層を成す成分である。バインダーは、電解液や電解による生成物への耐性の観点から、含フッ素系重合体を含むことが好ましい。バインダーとして被覆層に含まれる含フッ素系重合体は、膜本体を構成する含フッ素系重合体と同種のものを用いることができ、また、異なる種類のものを用いることもできる。このような含フッ素系重合体以外にも、被覆層におけるバインダー成分として種々公知の化合物を用いることができるが、バインダー中の含フッ素系重合体の含有量は、90質量%以上が好ましい。 In this embodiment, the coating layer contains a binder. The binder is a component that holds the inorganic particles on the surface of the ion exchange membrane to form a coating layer. The binder preferably contains a fluorine-containing polymer from the viewpoint of resistance to electrolytic solutions and products produced by electrolysis. The fluorine-containing polymer contained in the coating layer as a binder may be of the same type as the fluorine-containing polymer constituting the film body, or may be of a different type. In addition to such fluorine-containing polymers, various known compounds can be used as the binder component in the coating layer, but the content of the fluorine-containing polymer in the binder is preferably 90% by mass or more.

本実施形態におけるバインダーとしては、電解液や電解による生成物への耐性、及びイオン交換膜の表面への接着性の観点から、カルボン酸基又はスルホン酸基を有する含フッ素系重合体であることがより好ましい。スルホン酸基を有する含フッ素系重合体を含む層(スルホン酸層)上に被覆層を設ける場合、当該被覆層のバインダーとしては、スルホン酸基を有する含フッ素系重合体を用いることがさらに好ましい。また、カルボン酸基を有する含フッ素系重合体を含む層(カルボン酸層)上に被覆層を設ける場合、当該被覆層のバインダーとしては、カルボン酸基を有する含フッ素系重合体を用いることがさらに好ましい。 The binder in the present embodiment is a fluorine-containing polymer having a carboxylic acid group or a sulfonic acid group, from the viewpoint of resistance to the electrolytic solution and products of electrolysis, and adhesion to the surface of the ion exchange membrane. is more preferred. When a coating layer is provided on a layer containing a fluorine-containing polymer having a sulfonic acid group (sulfonic acid layer), it is more preferable to use a fluorine-containing polymer having a sulfonic acid group as the binder for the coating layer. . Further, when a coating layer is provided on a layer (carboxylic acid layer) containing a fluorine-containing polymer having a carboxylic acid group, a fluorine-containing polymer having a carboxylic acid group can be used as a binder for the coating layer. More preferred.

本実施形態において、被覆層における前記無機物粒子及びバインダーの総質量に対し、前記バインダーの質量比は0.3超0.9以下である。本発明者らは、被覆層における上記バインダーの質量比を上昇させることにより、イオン交換膜自体のイオン透過抵抗が低減されることを見出した。すなわち、バインダーの質量比が0.3を超えることによって、イオン交換膜自体のイオン透過抵抗が一層低減されるため、上述したとおり被覆層の表面粗さを大きくすることと相俟って、電解電圧を大きく低減させることができる。同様の観点から、前記バインダーの質量比は0.3超0.7以下であることが好ましく、0.4以上0.6以下であることがより好ましい。 In this embodiment, the mass ratio of the binder to the total mass of the inorganic particles and the binder in the coating layer is more than 0.3 and 0.9 or less. The present inventors have found that the ion permeation resistance of the ion exchange membrane itself is reduced by increasing the mass ratio of the binder in the coating layer. That is, when the mass ratio of the binder exceeds 0.3, the ion permeation resistance of the ion exchange membrane itself is further reduced. Voltage can be greatly reduced. From the same point of view, the mass ratio of the binder is preferably more than 0.3 and 0.7 or less, more preferably 0.4 or more and 0.6 or less.

イオン交換膜における被覆層の分布密度は、特に限定されないが、1cm2当り0.05mg以上2mg以下であることが好ましく、1cm2当り0.5mg以上2mg以下であることがより好ましい。上記分布密度は、後述する実施例に記載の方法により測定することができる。また、上記分布密度は、例えば、塗布の噴霧時の吐出量を変更することや塗り重ね回数変更などにより、上記範囲に調整することができる。 The distribution density of the coating layer in the ion exchange membrane is not particularly limited, but is preferably 0.05 mg or more and 2 mg or less per 1 cm 2 , more preferably 0.5 mg or more and 2 mg or less per 1 cm 2 . The above distribution density can be measured by the method described in Examples below. Moreover, the distribution density can be adjusted within the above range by, for example, changing the discharge amount during spraying for coating or changing the number of times of recoating.

(補強材)
本実施形態のイオン交換膜は、膜本体の内部に配置された補強材を有することが好ましい。
(reinforcing material)
The ion-exchange membrane of this embodiment preferably has a reinforcing material disposed inside the membrane body.

本実施形態において、補強材とは、強化糸及び犠牲糸の少なくとも一方として機能するものであり、その例としては、以下に限定されないが、強化糸及び犠牲糸を織った織布等が挙げられる。補強材を膜本体の内部に配置させることで、特に、イオン交換膜の伸縮を所望の範囲に制御することができる。かかるイオン交換膜は、電解時等において、必要以上に伸縮せず、長期に優れた寸法安定性を維持することができる。 In the present embodiment, the reinforcing material functions as at least one of reinforcing yarns and sacrificial yarns, and examples thereof include, but are not limited to, woven fabrics woven with reinforcing yarns and sacrificial yarns. . By arranging the reinforcing material inside the membrane main body, the expansion and contraction of the ion exchange membrane can be controlled within a desired range. Such an ion-exchange membrane does not expand or contract more than necessary during electrolysis or the like, and can maintain excellent dimensional stability for a long period of time.

補強材の構成は、特に限定されず、例えば、強化糸と呼ばれる糸を紡糸して形成させてもよい。ここでいう強化糸とは、補強材を構成する部材であって、イオン交換膜に所望の寸法安定性及び機械的強度を付与できるものであり、かつ、イオン交換膜中で安定に存在できる糸のことをいう。かかる強化糸を紡糸した補強材を用いることにより、一層優れた寸法安定性及び機械的強度をイオン交換膜に付与することができる。 The configuration of the reinforcing material is not particularly limited, and for example, it may be formed by spinning a thread called a reinforcing thread. The reinforcing thread as used herein is a member that constitutes the reinforcing material, and is a thread that can impart desired dimensional stability and mechanical strength to the ion-exchange membrane and can stably exist in the ion-exchange membrane. That's what I mean. By using a reinforcing material obtained by spinning such a reinforcing yarn, it is possible to impart even more excellent dimensional stability and mechanical strength to the ion-exchange membrane.

補強材及びこれに用いる強化糸の材料は、特に限定されないが、酸やアルカリ等に耐性を有する材料であることが好ましく、長期にわたる耐熱性、耐薬品性を付与する観点から、含フッ素系重合体から構成される繊維が好ましい。 The material of the reinforcing material and the reinforcing yarn used therefor is not particularly limited, but it is preferably a material that is resistant to acids, alkalis, etc., and from the viewpoint of imparting long-term heat resistance and chemical resistance, fluorine-containing heavy weights are used. Fibers composed of coalescence are preferred.

補強材に用いられる含フッ素系重合体としては、前述した膜本体に用いられるものを同じく使用できるが、特に、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン-エチレン共重合体(ETFE)、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体、トリフルオロクロルエチレン-エチレン共重合体及びフッ化ビニリデン重合体(PVDF)等を例示できる。これらのうち、特に耐熱性及び耐薬品性の観点からは、ポリテトラフルオロエチレンから構成される繊維を用いることが好ましい。 As the fluorine-containing polymer used for the reinforcing material, those used for the membrane body described above can also be used. ), tetrafluoroethylene-ethylene copolymer (ETFE), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, trifluorochloroethylene-ethylene copolymer and vinylidene fluoride polymer (PVDF). Among these, from the viewpoint of heat resistance and chemical resistance, it is preferable to use fibers composed of polytetrafluoroethylene.

補強材に用いられる強化糸の糸径は、特に限定されないが、好ましくは20~300デニール、より好ましくは50~250デニールである。織り密度(単位長さあたりの打ち込み本数)は、好ましくは5~50本/インチである。補強材の形態としては、特に限定されず、例えば、織布、不織布、編布等が用いられるが、織布の形態であることが好ましい。また、織布の厚みは、好ましくは30~250μm、より好ましくは30~150μmのものが使用される。 The diameter of the reinforcing thread used for the reinforcing material is not particularly limited, but is preferably 20 to 300 denier, more preferably 50 to 250 denier. The weave density (number of strands per unit length) is preferably 5 to 50 strands/inch. The form of the reinforcing material is not particularly limited, and for example, woven fabric, non-woven fabric, knitted fabric, etc. are used, but the form of woven fabric is preferable. The thickness of the woven fabric is preferably 30-250 μm, more preferably 30-150 μm.

織布又は編布は、モノフィラメント、マルチフィラメント又はこれらのヤーン、スリットヤーン等が使用でき、織り方は平織り、絡み織り、編織り、コード織り、シャーサッカ等の種々の織り方が使用できる。 Woven or knitted fabrics may be monofilaments, multifilaments, or yarns thereof, slit yarns, etc., and various weaving methods such as plain weave, leno weave, knit weave, cord weave, and shearsack can be used.

膜本体における補強材の織り方及び配置は、特に限定されず、イオン交換膜の大きさや形状、イオン交換膜に所望する物性及び使用環境等を考慮して適宜好適な配置とすることができる。 The weaving method and arrangement of the reinforcing material in the membrane main body are not particularly limited, and the arrangement can be suitably selected in consideration of the size and shape of the ion-exchange membrane, the physical properties desired for the ion-exchange membrane, the usage environment, and the like.

例えば、膜本体の所定の一方向に沿って補強材を配置してもよいが、寸法安定性の観点から、所定の第一の方向に沿って補強材を配置し、かつ第一の方向に対して略垂直である第二の方向に沿って別の補強材を配置することが好ましい。膜本体の縦方向膜本体の内部において、略直行するように複数の補強材を配置することで、多方向において一層優れた寸法安定性及び機械的強度を付与することができる。例えば、膜本体の表面において縦方向に沿って配置された補強材(縦糸)と横方向に沿って配置された補強材(横糸)を織り込む配置が好ましい。縦糸と横糸を交互に浮き沈みさせて打ち込んで織った平織りや、2本の経糸を捩りながら横糸と織り込んだ絡み織り、2本又は数本ずつ引き揃えて配置した縦糸に同数の横糸を打ち込んで織った斜子織り(ななこおり)等とすることが、寸法安定性、機械的強度及び製造容易性の観点からより好ましい。 For example, the reinforcing material may be arranged along a predetermined direction of the membrane body, but from the viewpoint of dimensional stability, the reinforcing material is arranged along a predetermined first direction and Another stiffener is preferably arranged along a second direction which is substantially perpendicular thereto. By arranging a plurality of reinforcing members substantially orthogonally inside the longitudinal direction membrane body of the membrane body, it is possible to impart more excellent dimensional stability and mechanical strength in multiple directions. For example, it is preferable that the surface of the membrane body is woven with a reinforcing member (warp) arranged along the longitudinal direction and a reinforcing member (warp) arranged along the transverse direction. Plain weave, in which the warp and weft threads are alternately undulated and woven, tangle weave, in which two warp threads are twisted and woven together with the weft thread, and two or more warp threads are aligned and the same number of weft threads are woven into the warp threads. From the viewpoint of dimensional stability, mechanical strength and ease of manufacture, it is more preferable to employ a diagonal weave or the like.

特に、イオン交換膜のMD方向(Machine Direction方向)及びTD方向(Transverse Direction方向)の両方向に沿って補強材が配置されていることが好ましい。すなわち、MD方向とTD方向に平織りされていることが好ましい。ここで、MD方向とは、後述するイオン交換膜の製造工程において、膜本体や補強材が搬送される方向(流れ方向)をいい、TD方向とは、MD方向と略垂直の方向をいう。そして、MD方向に沿って織られた糸をMD糸といい、TD方向に沿って織られた糸をTD糸という。通常、電解に用いるイオン交換膜は、矩形状であり、長手方向がMD方向となり、幅方向がTD方向となることが多い。MD糸である補強材とTD糸である補強材を織り込むことで、多方向において一層優れた寸法安定性及び機械的強度を付与することができる。 In particular, it is preferable that the reinforcing members are arranged along both the MD direction (Machine Direction) and the TD direction (Transverse Direction) of the ion exchange membrane. That is, it is preferable that the fabric is plain woven in the MD direction and the TD direction. Here, the MD direction refers to the direction (flow direction) in which the membrane body and the reinforcing material are transported in the ion-exchange membrane production process described later, and the TD direction refers to the direction substantially perpendicular to the MD direction. A yarn woven along the MD direction is called an MD yarn, and a yarn woven along the TD direction is called a TD yarn. An ion-exchange membrane used for electrolysis is usually rectangular, and often the longitudinal direction is the MD direction and the width direction is the TD direction. By weaving the reinforcing material that is the MD yarn and the reinforcing material that is the TD yarn, it is possible to impart more excellent dimensional stability and mechanical strength in multiple directions.

補強材の配置間隔は、特に限定されず、イオン交換膜に所望する物性及び使用環境等を考慮して適宜好適な配置とすることができる。 The arrangement interval of the reinforcing members is not particularly limited, and it can be appropriately arranged in consideration of the physical properties desired for the ion-exchange membrane, the usage environment, and the like.

補強材の開口率は、特に限定されず、好ましくは30%以上、より好ましくは50%以上90%以下である。開口率は、イオン交換膜の電気化学的性質の観点からは30%以上が好ましく、イオン交換膜の機械的強度の観点からは90%以下が好ましい。 The open area ratio of the reinforcing member is not particularly limited, and is preferably 30% or more, more preferably 50% or more and 90% or less. The aperture ratio is preferably 30% or more from the viewpoint of the electrochemical properties of the ion-exchange membrane, and preferably 90% or less from the viewpoint of the mechanical strength of the ion-exchange membrane.

補強材の開口率とは、膜本体のいずれか一方の表面の面積(A)におけるイオン等の物質(電解液及びそれに含有される陽イオン(例えば、ナトリウムイオン))が通過できる表面の総面積(B)の割合(B/A)をいう。イオン等の物質が通過できる表面の総面積(B)とは、イオン交換膜において、陽イオンや電解液等が、イオン交換膜に含まれる補強材等によって遮断されない領域の総面積ということができる。 The open area ratio of the reinforcing material is the total surface area through which substances such as ions (electrolyte and cations contained therein (e.g., sodium ions)) can pass in the area (A) of the surface of either one of the membrane bodies. Refers to the ratio (B/A) of (B). The total area (B) of the surface through which substances such as ions can pass can be said to be the total area of the region in the ion exchange membrane where cations, electrolytic solution, etc. are not blocked by the reinforcing material etc. contained in the ion exchange membrane. .

図2は、イオン交換膜を構成する補強材の開口率を説明するための概略図である。図2はイオン交換膜の一部を拡大し、その領域内における補強材21及び22の配置のみを図示しているものであり、他の部材については図示を省略している。 FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the aperture ratio of the reinforcing material that constitutes the ion exchange membrane. FIG. 2 is an enlarged view of a portion of the ion-exchange membrane, showing only the arrangement of the reinforcing members 21 and 22 within that region, and omitting the illustration of other members.

縦方向に沿って配置された補強材21と横方向に配置された補強材22によって囲まれた領域であって、補強材の面積も含めた領域の面積(A)から補強材の総面積(C)を減じることにより、上述した領域の面積(A)におけるイオン等の物質が通過できる領域の総面積(B)を求めることができる。すなわち、開口率は、下記式(I)により求めることができる。
開口率=(B)/(A)=((A)-(C))/(A) …(I)
The area surrounded by the reinforcing members 21 arranged in the longitudinal direction and the reinforcing members 22 arranged in the horizontal direction, and the area (A) of the region including the area of the reinforcing members is calculated from the total area ( By subtracting C), the total area (B) of the regions through which substances such as ions can pass in the area (A) of the regions described above can be obtained. That is, the aperture ratio can be obtained by the following formula (I).
Aperture ratio = (B) / (A) = ((A) - (C)) / (A) ... (I)

補強材の中でも、特に好ましい形態は、耐薬品性及び耐熱性の観点から、PTFEを含むテープヤーン又は高配向モノフィラメントである。具体的には、PTFEからなる高強度多孔質シートをテープ状にスリットしたテープヤーン、又はPTFEからなる高度に配向したモノフィラメントの50~300デニールを使用し、かつ、織り密度が10~50本/インチである平織りであり、その厚みが50~100μmの範囲である補強材であることがより好ましい。かかる補強材を含むイオン交換膜の開口率は60%以上であることが更に好ましい。 Among the reinforcing materials, a particularly preferred form is a tape yarn containing PTFE or a highly oriented monofilament from the viewpoint of chemical resistance and heat resistance. Specifically, a tape yarn obtained by slitting a high-strength porous sheet made of PTFE into a tape shape, or a highly oriented monofilament made of PTFE with a denier of 50 to 300, and a weaving density of 10 to 50 filaments/ More preferably, the reinforcing material is plain weave in inches and has a thickness in the range of 50-100 μm. It is more preferable that the ion exchange membrane containing such a reinforcing material has an aperture ratio of 60% or more.

強化糸の形状としては、丸糸、テープ状糸等が挙げられる。好ましくは、丸糸である。 Examples of the shape of the reinforcing thread include round thread and tape-like thread. Round threads are preferred.

(連通孔)
本実施形態のイオン交換膜は、膜本体の内部に連通孔を有することが好ましい。
(Communication hole)
The ion-exchange membrane of the present embodiment preferably has communicating pores inside the membrane body.

連通孔とは、電解の際に発生する陽イオンや電解液の流路となり得る孔をいう。また、連通孔とは、膜本体内部に形成されている管状の孔であり、後述する補強材(犠牲糸)が溶出することで形成される。連通孔の形状や径等は、補強材(犠牲糸)の形状や径を選択することによって制御することができる。 A communicating hole is a hole that can serve as a flow path for cations generated during electrolysis or an electrolytic solution. Further, the communication hole is a tubular hole formed inside the main body of the membrane, and is formed by elution of the later-described reinforcing material (sacrificial thread). The shape and diameter of the communication hole can be controlled by selecting the shape and diameter of the reinforcing material (sacrificial thread).

イオン交換膜に連通孔を形成することで、電解の際に発生するアルカリイオンや電解液の移動性を確保できる。連通孔の形状は特に限定されないが、後述する製法によれば、連通孔の形成に用いられる補強材(犠牲糸)の形状とすることができる。 By forming communicating pores in the ion exchange membrane, it is possible to secure the mobility of alkali ions generated during electrolysis and the electrolyte. The shape of the communication hole is not particularly limited, but according to the manufacturing method described later, the shape of the reinforcing material (sacrificial thread) used for forming the communication hole can be used.

本実施形態において、連通孔は、補強材の陽極側(スルホン酸層側)と陰極側(カルボン酸層側)を交互に通過するように形成されることが好ましい。かかる構造とすることで、補強材の陰極側に連通孔が形成されている部分では、連通孔に満たされている電解液を通して輸送された陽イオン(例えば、ナトリウムイオン)が、補強材の陰極側にも流れることができる。その結果、陽イオンの流れが遮蔽されることがないため、イオン交換膜の電気抵抗を更に低くすることができる。 In this embodiment, the communicating holes are preferably formed so as to alternately pass through the anode side (sulfonic acid layer side) and the cathode side (carboxylic acid layer side) of the reinforcing material. With such a structure, in the portion where the communicating hole is formed on the cathode side of the reinforcing material, cations (for example, sodium ions) transported through the electrolyte filling the communicating hole are transferred to the cathode of the reinforcing material. It can also flow to the side. As a result, since the flow of cations is not blocked, the electrical resistance of the ion exchange membrane can be further reduced.

連通孔は、本実施形態のイオン交換膜を構成する膜本体の所定の一方向のみに沿って形成されていてもよいが、より安定した電解性能を発揮するという観点から、膜本体の縦方向と横方向との両方向に形成されていることが好ましい。 The communicating holes may be formed along only one predetermined direction of the membrane body constituting the ion exchange membrane of the present embodiment. and laterally.

(膜断面平均厚さ)
本実施形態において、膜本体が、スルホン酸基を有する含フッ素重合体を含むスルホン酸層(層S)と、カルボン酸基を有する含フッ素重合体を含むカルボン酸層(層C)と、当該層Sの内部に配置され、かつ、強化糸及び犠牲糸の少なくとも一方として機能する、複数の補強材と、を有し、本実施形態のイオン交換膜を上面視したとき、前記補強材が存在しない領域の、純水中での膜断面平均厚さをAとし、前記強化糸同士が交差する領域および前記強化糸と前記犠牲糸が交差する領域の、純水中での膜断面平均厚さをBとした場合に、前記A及びBが式(1)を満たすことが好ましい。
2.0≦B/A≦5.0・・・(1)
(Membrane cross-sectional average thickness)
In this embodiment, the membrane body comprises a sulfonic acid layer (layer S) containing a fluoropolymer having a sulfonic acid group, a carboxylic acid layer (layer C) containing a fluoropolymer having a carboxylic acid group, and the and a plurality of reinforcing members disposed inside the layer S and functioning as at least one of reinforcing yarns and sacrificial yarns, and the reinforcing members are present when the ion exchange membrane of the present embodiment is viewed from above. Let A be the membrane cross-sectional average thickness in pure water in the region where no is B, it is preferable that A and B satisfy formula (1).
2.0≦B/A≦5.0 (1)

[膜断面平均厚さA]
膜断面平均厚さAは、以下のように算出される。
図3で「〇」で示す位置は、イオン交換膜を上方視した際に、補強材を構成する強化糸及び犠牲糸が存在しない領域(ウインドウ部)の中心部であり、厚さaを計測する位置である。厚さaは図4、ないしは図5で示すとおり、膜の断面方向での、この位置での純水中での膜厚さがであるが、層Sの表面にイオン交換膜を形成するイオン交換樹脂のみで形成された凸部が存在する場合には、層Cの表面から凸部の底辺までの距離を厚さaとする。
厚さaの計測方法は、剃刀などを用いて、あらかじめ純水に浸漬したイオン交換膜の該当部分の断面を幅100μm程度に切削し、断面を上方に向けた状態で純水に浸漬させ、顕微鏡などを用いてその厚さを計測してもよいし、X線CTなどを用いて観測した、純水に浸漬させたイオン交換膜の該当部分の断層画像を用いて、その厚さを計測してもよい。
厚さaを15カ所で計測し、最も厚さが薄い部分の厚さをa(min)とする。
a(min)を異なる位置で3点算出し、その平均値が厚さAである。
上記Aの値は、本実施形態において、被覆層を形成する前であっても、形成した後であっても、上記した方法により測定することができる。
十分な膜の強度を確保する観点から、厚さAは40μm以上の厚さであることが好ましく、50μm以上であることがより好ましい。
厚さAは、例えば、層S及び層Cの各厚みを制御する他、イオン交換膜の製造時(特にフィルムと補強材の積層時)の製造条件(温度条件や延伸率)を後述する適切な範囲とすること等により、上述した好ましい範囲とすることができる。より具体的には、例えば、積層時のフィルム温度を高くすると、厚さAは小さくなる傾向にあり、延伸時の延伸倍率を低くすると、厚さAは大きくなる傾向にある。なお、上記に限定されるものではなく、例えば、用いる含フッ素重合体の流動特性等も考慮した上、積層の際の温度条件や延伸の際の延伸倍率を適宜調整することが好ましい。
[Membrane cross-sectional average thickness A]
The membrane cross-sectional average thickness A is calculated as follows.
The position indicated by "○" in FIG. 3 is the central part of the region (window part) where the reinforcing yarn and the sacrificial yarn constituting the reinforcing material do not exist when the ion exchange membrane is viewed from above, and the thickness a is measured. position. As shown in FIG. 4 or FIG. 5, the thickness a is the film thickness in pure water at this position in the cross-sectional direction of the membrane. When there is a convex portion formed only of the exchange resin, the distance from the surface of the layer C to the base of the convex portion is defined as the thickness a.
The method for measuring the thickness a is to use a razor or the like to cut a cross section of the relevant portion of the ion exchange membrane that has been immersed in pure water in advance to a width of about 100 μm, and immerse in pure water with the cross section facing upward. The thickness may be measured using a microscope or the like, or the thickness may be measured using a tomographic image of the relevant portion of the ion exchange membrane immersed in pure water observed using X-ray CT. You may
The thickness a is measured at 15 points, and the thickness of the thinnest portion is defined as a (min).
Three points of a (min) are calculated at different positions, and the average value is the thickness A.
The value of A can be measured by the above-described method before or after forming the coating layer in the present embodiment.
From the viewpoint of ensuring sufficient film strength, the thickness A is preferably 40 μm or more, more preferably 50 μm or more.
For the thickness A, for example, in addition to controlling the respective thicknesses of the layers S and C, the manufacturing conditions (temperature conditions and stretch ratio) at the time of manufacturing the ion exchange membrane (especially at the time of lamination of the film and the reinforcing material) are appropriately set as described below. It is possible to achieve the above-mentioned preferable range by setting it to a range such as More specifically, for example, when the film temperature during lamination is increased, the thickness A tends to decrease, and when the draw ratio during stretching is decreased, the thickness A tends to increase. In addition, it is not limited to the above. For example, it is preferable to appropriately adjust the temperature conditions during lamination and the draw ratio during stretching, taking into consideration the flow characteristics of the fluorine-containing polymer to be used.

[膜断面平均厚さB]
膜断面平均厚さBは、以下のように算出される。
図3で「△」で示す位置は、補強材を構成する強化糸同士が交差する領域であり、図1で「□」で示す位置は、補強材を構成する強化糸と犠牲糸が交差する領域であり、いずれも厚さbを計測する位置である。厚さbは図6、ないしは図7で示すとおり、膜の断面方向での、この領域で最も膜厚さが厚い位置の純水中での膜厚さであるが、層Sの表面にイオン交換膜を形成するイオン交換樹脂のみで形成された凸部が存在する場合には、層Cの表面から凸部の底辺までの距離を厚さbとする。なお、図7に示す例は、層Sの表面にイオン交換膜を形成するイオン交換樹脂及び補強材で形成された凸部が存在する場合に該当し、層Cの表面から凸部先端までの距離を厚さbとする。
厚さbの計測方法は、剃刀などを用いて、あらかじめ純水に浸漬したイオン交換膜の該当部分の断面を幅100μm程度に切削し、断面を上方に向けた状態で純水に浸漬させ、顕微鏡などを用いてその厚さを計測してもよいし、X線CTなどを用いて観測した、純水に浸漬させたイオン交換膜の該当部分の断層画像を用いて、その厚さを計測してもよい。
厚さbを15カ所で計測し、最も厚さが厚い部分の厚さをb(max)とする。
b(max)を異なる位置で3点算出し、その平均値が厚さBである。
上記Bの値は、本実施形態において、被覆層を形成する前であっても、形成した後であっても、上記した方法により測定することができる。
ゼロギャップ電解槽を用いた塩化アルカリ電解では、電極間の距離はイオン交換膜の厚さで決定されるため、膜断面平均厚さBが厚ければ、極間抵抗が上昇し、電解電圧の上昇を引き起こす傾向にある。このため、厚さBは260μm以下の厚さであることが好ましく、240μm以下であることがより好ましく、220μm以下であることがさらに好ましい。
厚さBは、例えば、層S及び層Cの各厚みを制御する他、補強材の糸径、イオン交換膜の製造時(特にフィルムと補強材の積層時)の製造条件(温度条件や延伸率)を後述する適切な範囲とすること等により、上述した好ましい範囲とすることができる。より具体的には、例えば、積層時の外気温度を低くすると、厚さBは小さくなる傾向にあり、延伸時の延伸倍率を低くすると、厚さBは大きくなる傾向にある。なお、上記に限定されるものではなく、例えば、用いる含フッ素重合体の流動特性等も考慮した上、積層の際の温度条件や延伸の際の延伸倍率を適宜調整することが好ましい。
[Membrane cross-sectional average thickness B]
The membrane cross-sectional average thickness B is calculated as follows.
The positions indicated by "Δ" in FIG. 3 are regions where the reinforcing yarns forming the reinforcing material intersect each other, and the positions indicated by "□" in FIG. These are areas where the thickness b is measured. As shown in FIG. 6 or FIG. 7, the thickness b is the film thickness in pure water at the thickest position in this region in the cross-sectional direction of the film. When there is a convex portion formed only of the ion-exchange resin forming the exchange membrane, the distance from the surface of the layer C to the base of the convex portion is defined as the thickness b. The example shown in FIG. 7 corresponds to the case where the surface of the layer S has convex portions formed of an ion-exchange resin forming an ion-exchange membrane and a reinforcing material. Let the distance be the thickness b.
The method for measuring the thickness b is to use a razor or the like to cut a cross-section of the relevant portion of the ion-exchange membrane that has been immersed in pure water in advance to a width of about 100 μm, and immerse in pure water with the cross-section facing upward. The thickness may be measured using a microscope or the like, or the thickness may be measured using a tomographic image of the relevant portion of the ion exchange membrane immersed in pure water observed using X-ray CT. You may
The thickness b is measured at 15 points, and the thickness of the thickest portion is defined as b(max).
Three points of b(max) are calculated at different positions, and the average value is the thickness B.
The value of B can be measured by the above-described method before or after forming the coating layer in the present embodiment.
In alkaline chloride electrolysis using a zero-gap electrolytic cell, the distance between the electrodes is determined by the thickness of the ion-exchange membrane. tend to rise. Therefore, the thickness B is preferably 260 μm or less, more preferably 240 μm or less, even more preferably 220 μm or less.
The thickness B, for example, controls the thickness of each of the layers S and C, as well as the thread diameter of the reinforcing material, the manufacturing conditions (especially when the film and the reinforcing material are laminated) (temperature conditions and stretching ratio) can be set to the above-mentioned preferred range by setting it to the appropriate range described later. More specifically, for example, when the ambient temperature during lamination is lowered, the thickness B tends to decrease, and when the draw ratio during stretching is decreased, the thickness B tends to increase. In addition, it is not limited to the above. For example, it is preferable to appropriately adjust the temperature conditions during lamination and the draw ratio during stretching, taking into consideration the flow characteristics of the fluorine-containing polymer to be used.

[厚さ比B/A]
厚さ比B/Aは膜断面平均厚さBを膜断面平均厚さAで除した値である。
B/Aを大きくすることで、陽イオンが透過するウインドウ部の厚さが薄くなり、電解電圧を低減できる傾向にある。このため、B/Aは2.0以上であることが好ましく、2.3以上であることがより好ましく、2.5以上であることがさらに好ましい。
一方で、膜の表面の凹凸差が過度に大きくなると、塩化アルカリ電解で発生するガスの気泡が、凹部となるウインドウ部に溜まりやすくなり、ガスがイオン交換膜の表面に付着して陽イオンの透過を妨げる傾向にあるため、これを防止して電解電圧を十分に低減する観点から、B/Aは5.0以下であることが好ましく、4.5以下であることがより好ましく、4.0以下であることがさらに好ましい。
[Thickness ratio B/A]
The thickness ratio B/A is a value obtained by dividing the average cross-sectional thickness B by the average cross-sectional thickness A.
By increasing B/A, the thickness of the window portion through which cations pass tends to be thin, and the electrolysis voltage can be reduced. Therefore, B/A is preferably 2.0 or more, more preferably 2.3 or more, and even more preferably 2.5 or more.
On the other hand, if the unevenness of the membrane surface becomes excessively large, the gas bubbles generated by the electrolysis with alkaline chloride tend to accumulate in the recessed windows, and the gas adheres to the surface of the ion-exchange membrane, producing cations. B/A is preferably 5.0 or less, more preferably 4.5 or less, from the viewpoint of sufficiently reducing the electrolysis voltage by preventing this because it tends to hinder permeation. It is more preferably 0 or less.

〔製造方法〕
本実施形態に係るイオン交換膜の製造方法としては、上述した構成のイオン交換膜が得られる限り特に限定されないが、以下の(1)工程~(6)工程を有する方法により製造することが好ましい。
(1)工程:イオン交換基、又は、加水分解によりイオン交換基となり得るイオン交換基前駆体を有する含フッ素系重合体を製造する工程。
(2)工程:必要に応じて、複数の強化糸と、酸又はアルカリに溶解する性質を有し、連通孔を形成する犠牲糸と、を少なくとも織り込むことにより、隣接する強化糸同士の間に犠牲糸が配置された補強材を得る工程。
(3)工程:イオン交換基、又は、加水分解によりイオン交換基となり得るイオン交換基前駆体を有する前記含フッ素系重合体をフィルム化する工程。
(4)工程:前記フィルムに必要に応じて前記補強材を埋め込んで、前記補強材が内部に配置された膜本体を得る工程。
(5)工程:(4)工程で得られた膜本体を加水分解する工程(加水分解工程)。
(6)工程:(5)工程で得られた膜本体に、被覆層を設ける工程(コーティング工程)。
〔Production method〕
The method for producing the ion-exchange membrane according to the present embodiment is not particularly limited as long as the ion-exchange membrane having the structure described above can be obtained, but it is preferable to produce by a method having the following steps (1) to (6). .
(1) Step: A step of producing a fluorine-containing polymer having an ion-exchange group or an ion-exchange group precursor capable of becoming an ion-exchange group by hydrolysis.
(2) Step: If necessary, at least a plurality of reinforcing threads and a sacrificial thread having a property of dissolving in acid or alkali and forming communicating holes are woven between adjacent reinforcing threads. Obtaining a stiffener in which the sacrificial threads are arranged.
(3) Step: A step of forming a film from the fluorine-containing polymer having ion-exchange groups or ion-exchange group precursors capable of becoming ion-exchange groups by hydrolysis.
(4) Step: A step of embedding the reinforcing material in the film as required to obtain a membrane main body having the reinforcing material disposed therein.
(5) Step: a step of hydrolyzing the membrane body obtained in step (4) (hydrolysis step).
(6) Step: A step of providing a coating layer on the membrane body obtained in the (5) step (coating step).

本実施形態のイオン交換膜の製造方法は、(6)コーティング工程において、塗布液の噴霧時における平均液滴径を小さくすることを主な特徴とする。以下、各工程について詳述する。 The method for producing an ion-exchange membrane according to the present embodiment is mainly characterized in that, in the coating step (6), the average droplet size is reduced when the coating liquid is sprayed. Each step will be described in detail below.

(1)工程:含フッ素系重合体を製造する工程
(1)工程では、上記第1群~第3群に記載した原料の単量体を用いて含フッ素系重合体を製造する。含フッ素系重合体のイオン交換容量を制御するためには、各層を形成する含フッ素系重合体の製造において、原料の単量体の混合比を調整すればよい。
(1) Step: Step of producing a fluorine-containing polymer In the step (1), a fluorine-containing polymer is produced using the raw material monomers described in the first to third groups. In order to control the ion exchange capacity of the fluoropolymer, the mixing ratio of the raw material monomers may be adjusted in the production of the fluoropolymer forming each layer.

(2)工程:補強材の製造工程
補強材とは、強化糸を織った織布等である。補強材が膜内に埋め込まれることで、補強材が内在する膜本体を得ることができる。連通孔を有するイオン交換膜とするときには、犠牲糸も一緒に織り込まれた補強材を用いる。この場合の犠牲糸の混織量は、好ましくは補強材全体の10~80質量%、より好ましくは30~70質量%である。犠牲糸を織り込むことにより、補強材の目ズレを防止することもできる。
(2) Process: manufacturing process of reinforcing material The reinforcing material is a woven cloth or the like woven with reinforcing threads. By embedding the reinforcing material in the membrane, it is possible to obtain a membrane body in which the reinforcing material is present. When forming an ion-exchange membrane having communicating pores, a reinforcing material in which sacrificial threads are also woven together is used. In this case, the mixed weave amount of the sacrificial yarn is preferably 10 to 80% by mass, more preferably 30 to 70% by mass, of the entire reinforcing material. By weaving the sacrificial thread, it is also possible to prevent misalignment of the reinforcing material.

犠牲糸は、膜の製造工程もしくは電解環境下において溶解性を有するものであり、レーヨン、ポリエチレンテレフタレート(PET)、セルロース及びポリアミド等が用いられる。また、20~50デニールの太さを有し、モノフィラメント又はマルチフィラメントからなるポリビニルアルコール等も好ましい。 The sacrificial thread is soluble in the membrane manufacturing process or in an electrolytic environment, and rayon, polyethylene terephthalate (PET), cellulose, polyamide, and the like are used. Polyvinyl alcohol or the like having a thickness of 20 to 50 denier and consisting of monofilament or multifilament is also preferable.

なお、(2)工程において、補強材の配置を調整することにより、開口率や連通孔の配置等を制御することができる。 In the step (2), the opening ratio, the arrangement of the communicating holes, etc. can be controlled by adjusting the arrangement of the reinforcing material.

(3)工程:フィルム化工程
(3)工程では、前記(1)工程で得られた含フッ素系重合体を、押出し機を用いてフィルム化する。フィルムは単層構造でもよいし、上述したように、スルホン酸層とカルボン酸層との2層構造でもよいし、3層以上の多層構造であってもよい。
(3) Step: Film forming step In step (3), the fluorine-containing polymer obtained in step (1) is formed into a film using an extruder. The film may have a single-layer structure, a two-layer structure of a sulfonic acid layer and a carboxylic acid layer as described above, or a multi-layer structure of three or more layers.

フィルム化する方法としては例えば、以下のものが挙げられる。
カルボン酸基を有する含フッ素系重合体、スルホン酸基を有する含フッ素系重合体をそれぞれ別々にフィルム化する方法。
カルボン酸基を有する含フッ素系重合体と、スルホン酸基を有する含フッ素系重合体とを共押出しにより、複合フィルムとする方法。
Examples of film forming methods include the following.
A method in which a fluorine-containing polymer having a carboxylic acid group and a fluorine-containing polymer having a sulfonic acid group are separately formed into films.
A method of forming a composite film by co-extrusion of a fluorine-containing polymer having a carboxylic acid group and a fluorine-containing polymer having a sulfonic acid group.

なお、フィルムはそれぞれ複数枚であってもよい。また、異種のフィルムを共押出しすることは、界面の接着強度を高めることに寄与するため、好ましい。 A plurality of films may be used. Moreover, coextrusion of films of different types is preferable because it contributes to increasing the adhesive strength of the interface.

(4)工程:膜本体を得る工程
(4)工程では、(2)工程で得た補強材を、(3)工程で得たフィルムの内部に埋め込むことで、補強材が内在する膜本体を得る。
(4) Step: Step of obtaining a membrane body In step (4), the reinforcing material obtained in step (2) is embedded in the film obtained in step (3), thereby forming a membrane body containing the reinforcing material. obtain.

膜本体の好ましい形成方法としては、(i)陰極側に位置するカルボン酸基前駆体(例えば、カルボン酸エステル官能基)を有する含フッ素系重合体(以下、これからなる層を第一層という)と、スルホン酸基前駆体(例えば、スルホニルフルオライド官能基)を有する含フッ素系重合体(以下、これからなる層を第二層という)を共押出し法によってフィルム化し、必要に応じて加熱源及び真空源を用いて、表面上に多数の細孔を有する平板またはドラム上に、透気性を有する耐熱性の離型紙を介して、補強材、第二層/第一層複合フィルムの順に積層して、各重合体が溶融する温度下で減圧により各層間の空気を除去しながら一体化する方法;(ii)第二層/第一層複合フィルムとは別に、スルホン酸基前駆体を有する含フッ素系重合体(第三層)を予め単独でフィルム化し、必要に応じて加熱源及び真空源を用いて、表面上に多数の細孔を有する平板又はドラム上に透気性を有する耐熱性の離型紙を介して、第三層フィルム、補強材、第二層/第一層からなる複合フィルムの順に積層して、各重合体が溶融する温度下で減圧により各層間の空気を除去しながら一体化する方法が挙げられる。 As a preferred method for forming the main body of the film, (i) a fluorine-containing polymer having a carboxylic acid group precursor (for example, a carboxylic acid ester functional group) located on the cathode side (hereinafter, a layer composed of this is referred to as the first layer). and a fluorine-containing polymer having a sulfonic acid group precursor (for example, a sulfonyl fluoride functional group) (hereinafter, a layer consisting of this is referred to as a second layer) is formed into a film by a coextrusion method, and if necessary, a heat source and Using a vacuum source, the reinforcing material and the second layer/first layer composite film are laminated in this order on a flat plate or drum having a large number of pores on the surface, with air permeable heat-resistant release paper interposed therebetween. (ii) A method of integrating while removing air between each layer by reducing pressure at a temperature at which each polymer melts; Film the fluorine-based polymer (third layer) alone in advance, and use a heat source and a vacuum source as necessary to form a permeable heat-resistant film on a flat plate or drum having many pores on the surface. A composite film consisting of a third layer film, a reinforcing material, and a second layer/first layer is laminated in this order via release paper, and air between each layer is removed by reducing pressure at a temperature at which each polymer melts. There is a method of integration.

ここで、第一層と第二層とを共押出しすることは、界面の接着強度を高めることに寄与するため好ましい。 Here, co-extrusion of the first layer and the second layer is preferable because it contributes to increasing the adhesive strength at the interface.

また、減圧下で一体化する方法は、加圧プレス法に比べて、補強材上の第三層の厚みが大きくなる傾向にあり、更に、補強材が膜本体の内面に固定されているため、イオン交換膜の機械的強度が十分に保持できる傾向にあるため好ましい。 In addition, the method of integrating under reduced pressure tends to increase the thickness of the third layer on the reinforcing material compared to the pressure pressing method, and furthermore, the reinforcing material is fixed to the inner surface of the membrane body. , is preferred because it tends to maintain sufficient mechanical strength of the ion-exchange membrane.

なお、ここで説明した積層のバリエーションは一例であり、所望する膜本体の層構成や物性等を考慮して、適宜好適な積層パターン(例えば、各層の組合せ等)を選択した上で、共押出しすることができる。 Note that the variation of lamination described here is just an example, and a suitable lamination pattern (for example, a combination of layers, etc.) is appropriately selected in consideration of the layer structure and physical properties of the desired film body, and then co-extruded. can do.

なお、イオン交換膜の電気的性能をさらに高める目的で、第一層と第二層との間に、カルボン酸基前駆体とスルホン酸基前駆体の両方を有する含フッ素系重合体からなる第四層をさらに介在させることや、第二層の代わりにカルボン酸基前駆体とスルホン酸基前駆体の両方を有する含フッ素系重合体からなる第四層を用いることも可能である。 For the purpose of further enhancing the electrical performance of the ion exchange membrane, a second layer made of a fluorine-containing polymer having both a carboxylic acid group precursor and a sulfonic acid group precursor is placed between the first layer and the second layer. It is also possible to interpose four additional layers, or to use a fourth layer made of a fluorine-containing polymer having both a carboxylic acid group precursor and a sulfonic acid group precursor instead of the second layer.

第四層の形成方法は、カルボン酸基前駆体を有する含フッ素系重合体と、スルホン酸基前駆体を有する含フッ素系重合体と、を別々に製造した後に混合する方法でもよく、カルボン酸基前駆体を有する単量体とスルホン酸基前駆体を有する単量体とを共重合したものを使用する方法でもよい。 The method of forming the fourth layer may be a method of separately producing a fluorine-containing polymer having a carboxylic acid group precursor and a fluorine-containing polymer having a sulfonic acid group precursor, and then mixing them. A method of using a copolymer obtained by copolymerizing a monomer having a group precursor and a monomer having a sulfonic acid group precursor may also be used.

第四層をイオン交換膜の構成とする場合には、第一層と第四層との共押出しフィルムを成形し、第三層と第二層はこれとは別に単独でフィルム化し、前述の方法で積層してもよいし、第一層/第四層/第二層の3層を一度に共押し出しでフィルム化してもよい。 When the fourth layer is composed of an ion-exchange membrane, the first layer and the fourth layer are co-extruded to form a film, and the third layer and the second layer are independently formed into a film as described above. Alternatively, the three layers of the first layer/fourth layer/second layer may be co-extruded at once to form a film.

この場合、押出しされたフィルムが流れていく方向が、MD方向である。このようにして、イオン交換基を有する含フッ素系重合体を含む膜本体を、補強材上に形成することができる。 In this case, the direction in which the extruded film flows is the MD direction. In this manner, a membrane body containing a fluorine-containing polymer having ion exchange groups can be formed on the reinforcing material.

また、本実施形態のイオン交換膜は、スルホン酸層からなる表面側に、スルホン酸基を有する含フッ素系重合体からなる突出した部分、すなわち凸部を有することが好ましい。このような凸部を形成する方法としては、特に限定されず、樹脂表面に凸部を形成する公知の方法を採用することができる。具体的には、例えば、膜本体の表面にエンボス加工を施す方法が挙げられる。例えば、前記した複合フィルムと補強材等とを一体化する際に、予めエンボス加工された離型紙を用いることによって、上記の凸部を形成させることができる。エンボス加工により凸部を形成する場合、凸部の高さや配置密度の制御は、転写するエンボス形状(離型紙の形状)を制御することで行うことができる。 In addition, the ion exchange membrane of the present embodiment preferably has protruding portions, that is, protrusions, made of a fluorine-containing polymer having a sulfonic acid group on the surface side of the sulfonic acid layer. A method for forming such convex portions is not particularly limited, and a known method for forming convex portions on a resin surface can be employed. Specifically, for example, there is a method of embossing the surface of the film body. For example, when the composite film and the reinforcing material are integrated, the convex portions can be formed by using pre-embossed release paper. When the convex portions are formed by embossing, the height and arrangement density of the convex portions can be controlled by controlling the embossed shape to be transferred (the shape of the release paper).

(5)加水分解工程
(5)工程では、(4)工程で得られた膜本体を加水分解して、イオン交換基前駆体をイオン交換基に変換する工程(加水分解工程)を行う。
(5) Hydrolysis step In step (5), the membrane body obtained in step (4) is hydrolyzed to convert ion-exchange group precursors into ion-exchange groups (hydrolysis step).

また、(5)工程では、膜本体に含まれている犠牲糸を酸又はアルカリで溶解除去することで、膜本体に溶出孔を形成させることができる。なお、犠牲糸は、完全に溶解除去されずに、連通孔に残っていてもよい。また、連通孔に残っていた犠牲糸は、イオン交換膜が電解に供された際、電解液により溶解除去されてもよい。 In the step (5), elution holes can be formed in the membrane body by dissolving and removing the sacrificial threads contained in the membrane body with acid or alkali. Note that the sacrificial thread may remain in the communication hole without being completely dissolved and removed. Moreover, the sacrificial threads remaining in the communicating holes may be dissolved and removed by the electrolytic solution when the ion exchange membrane is subjected to electrolysis.

犠牲糸は、イオン交換膜の製造工程や電解環境下において、酸又はアルカリに対して溶解性を有するものであり、犠牲糸が溶出することで当該部位に連通孔が形成される。 The sacrificial thread is soluble in acid or alkali in the manufacturing process of the ion-exchange membrane or in an electrolysis environment, and the elution of the sacrificial thread forms a communicating hole at the site.

(5)工程は、酸又はアルカリを含む加水分解溶液に(4)工程で得られた膜本体を浸漬して行うことができる。該加水分解溶液としては、例えば、KOHとDMSO(Dimethyl sulfoxide)とを含む混合溶液を用いることができる。 The step (5) can be performed by immersing the membrane body obtained in the step (4) in a hydrolysis solution containing acid or alkali. As the hydrolysis solution, for example, a mixed solution containing KOH and DMSO (dimethyl sulfoxide) can be used.

該混合溶液は、KOHを2.5~4.0N含み、DMSOを25~35質量%含むことが好ましい。 The mixed solution preferably contains 2.5 to 4.0 N of KOH and 25 to 35 mass % of DMSO.

加水分解の温度としては、70~100℃であることが好ましい。温度が高いほど、見かけ厚みをより厚くすることができる。より好ましくは、85~100℃である。 The hydrolysis temperature is preferably 70 to 100°C. The higher the temperature, the thicker the apparent thickness can be. More preferably, it is 85 to 100°C.

加水分解の時間としては、10~120分であることが好ましい。時間が長いほど、見かけ厚みをより厚くすることができる。より好ましくは、20~120分である。 The hydrolysis time is preferably 10 to 120 minutes. The longer the time, the thicker the apparent thickness can be. More preferably, it is 20 to 120 minutes.

ここで、犠牲糸を溶出させることで連通孔形成する工程についてより詳細に説明する。図8(a)、(b)は、本実施形態におけるイオン交換膜の連通孔を形成する方法を説明するための模式図である。 Here, the step of forming the communication holes by eluting the sacrificial thread will be described in more detail. FIGS. 8A and 8B are schematic diagrams for explaining a method of forming communicating pores in an ion exchange membrane according to this embodiment.

図8(a)、(b)では、強化糸52と犠牲糸504aと犠牲糸504aにより形成される連通孔504のみを図示しており、膜本体等の他の部材については、図示を省略している。 8(a) and 8(b) show only the reinforcing thread 52, the sacrificial thread 504a, and the communicating hole 504 formed by the sacrificial thread 504a, and other members such as the membrane body are not shown. ing.

まず、強化糸52と、イオン交換膜中で連通孔504を形成するための犠牲糸504aとを編み込み、補強材とする。そして、(5)工程において犠牲糸504aが溶出することで連通孔504が形成される。 First, the reinforcing thread 52 and the sacrificial thread 504a for forming the communication holes 504 in the ion exchange membrane are woven together to form a reinforcing material. Then, in the step (5), the communication holes 504 are formed by eluting the sacrificial threads 504a.

上記方法によれば、イオン交換膜の膜本体内において強化糸、連通孔を如何なる配置とするのかに応じて、強化糸52と犠牲糸504aの編み込み方を調整すればよいため簡便である。 According to the above method, the weaving method of the reinforcing yarns 52 and the sacrificial yarns 504a can be adjusted according to the arrangement of the reinforcing yarns and the communication holes in the main body of the ion exchange membrane, which is convenient.

図8(a)では、紙面において縦方向と横方向の両方向に沿って強化糸52と犠牲糸504aを織り込んだ平織りの補強材を例示しているが、必要に応じて補強材における強化糸52と犠牲糸504aの配置を変更することができる。 FIG. 8(a) illustrates a plain-woven reinforcing material in which reinforcing yarns 52 and sacrificial yarns 504a are woven along both the vertical and horizontal directions of the paper. and the arrangement of the sacrificial thread 504a.

(6)コーティング工程
(6)工程では、無機物粒子、バインダー及び溶剤を含む塗布液をスプレー方式で噴霧し、乾燥することで膜本体の表面に被覆層を形成する。
本実施形態においては、噴霧時の塗布液の平均液滴径を100μm以下とすることが好ましい。本実施形態において、イオン交換膜自体のイオン透過抵抗を一層低減する観点から、上記塗布液における無機物粒子及びバインダーの総質量に対する、前記バインダーの質量比は0.3超0.9以下であることが好ましい。同様の観点から、前記バインダーの質量比は0.3以上0.7以下であることがより好ましい。なお、上記した仕込み比としての塗布液中のバインダー質量比は、被覆層を形成した後のバインダー比率と一致するため、イオン交換膜における被覆層中のバインダー比率は、仕込み比から特定することができる。
本実施形態においては、噴霧時の液滴を十分に小さくすることで、当該液滴に含まれる無機物粒子の周囲に存在するバインダー層の厚みが小さくなり、その状態で液滴が膜本体に接触すると、無機物粒子は表面に露出しやすくなる。したがって、形成される被覆層の表面側に無機物粒子が配向しやすくなる。このように、噴霧時の液滴を十分に小さくすることで、バインダー比率が高い塗布液を使用しているにもかかわらず、被覆層の表面粗さを十分に大きくすることができる。
具体的には、平均液滴径を100μm以下とすることにより、当該液滴に含まれる無機物粒子の周囲に存在するバインダー層の厚みが過度に大きくなることを防止できる傾向にあり、その状態で液滴が膜本体に接触することで、無機物粒子がバインダーに埋もれて表面に露出し難くなるといった不都合が生じにくい。したがって、形成される被覆層の表面側に無機物粒子が配向しやすくなる。このように、噴霧時の液滴を小さくすることで、バインダー比率が高い塗布液を使用する場合であっても被覆層の表面粗さを十分に大きくできる傾向にある。
上述した観点から、上記平均液滴径は、80μm以下であることが好ましく、50μm以下であることがより好ましい。
上記平均液滴径は、実施例に記載の方法により測定することができる。また、上記平均液滴径は、例えば、スプレーのノズル径等によって上記範囲に調整することができる。
なお、本実施形態において、被覆層の乾燥時、基材であるイオン交換膜の膜本体の表面温度(以下、「基材表面温度」ともいう。)が低い状態である場合、噴霧時の平均液滴径が小さい場合でも、被覆層の乾燥が促進されず、着弾した液滴同士が接着しやすくなるため、表面粗さが小さくなる場合がある。
したがって、バインダー比率が高い塗布液を使用する場合、表面粗さを十分に大きくする観点から、噴霧時の液滴径を小さくするだけでなく、基材表面温度を高めた状態で乾燥を実施することが好ましい。
さらに、基材表面温度が高過ぎると被覆層が脆くなり、被覆層が脱落しやすくなる傾向にあり、基材表面温度が低すぎる場合、具体的には、40℃未満である場合、被覆層の表面粗さを十分に大きくし難くなる傾向にある。
上述した観点から、被覆層の乾燥時における上記基材表面温度は、40℃以上かつ溶剤の沸点以下であることが好ましい。
上記基材表面温度は、接触式の温度計にて測定することができる。また、基材表面への加熱方法は、例えば、加熱ヒーターや温風等によって、上記範囲に調整することができる。
本実施形態のイオン交換膜における被覆層の表面粗さをより好ましい範囲に調整する観点から、(6)コーティング工程において、噴霧時の塗布液の平均液滴径を100μm以下とし、かつ、被覆層の乾燥時における上記基材表面温度を40℃以上かつ溶剤の沸点以下とすることがとりわけ好ましい。
(6) Coating Step In step (6), a coating liquid containing inorganic particles, a binder and a solvent is sprayed and dried to form a coating layer on the surface of the film body.
In the present embodiment, the average droplet size of the coating liquid during spraying is preferably 100 μm or less. In the present embodiment, from the viewpoint of further reducing the ion permeation resistance of the ion exchange membrane itself, the mass ratio of the binder to the total mass of the inorganic particles and the binder in the coating liquid is more than 0.3 and 0.9 or less. is preferred. From the same point of view, the mass ratio of the binder is more preferably 0.3 or more and 0.7 or less. Since the binder mass ratio in the coating liquid as the charge ratio described above matches the binder ratio after forming the coating layer, the binder ratio in the coating layer in the ion-exchange membrane can be specified from the charge ratio. can.
In the present embodiment, by making the droplets sufficiently small at the time of spraying, the thickness of the binder layer existing around the inorganic particles contained in the droplets is reduced, and in that state the droplets come into contact with the main body of the film. Then, the inorganic particles are likely to be exposed on the surface. Therefore, the inorganic particles are easily oriented on the surface side of the coating layer to be formed. By making the droplets sufficiently small during spraying in this manner, the surface roughness of the coating layer can be sufficiently increased even though a coating liquid having a high binder ratio is used.
Specifically, by setting the average droplet diameter to 100 μm or less, it tends to be possible to prevent the thickness of the binder layer existing around the inorganic particles contained in the droplet from becoming excessively large. Since the droplets contact the film main body, the inorganic particles are less likely to be buried in the binder and become difficult to be exposed on the surface. Therefore, the inorganic particles are easily oriented on the surface side of the coating layer to be formed. By reducing the size of droplets during spraying in this way, there is a tendency to sufficiently increase the surface roughness of the coating layer even when a coating liquid having a high binder ratio is used.
From the viewpoint described above, the average droplet diameter is preferably 80 μm or less, more preferably 50 μm or less.
The average droplet diameter can be measured by the method described in Examples. Further, the average droplet diameter can be adjusted within the above range by, for example, the nozzle diameter of the spray.
In this embodiment, when the coating layer is dried, if the surface temperature of the main body of the ion-exchange membrane that is the substrate (hereinafter also referred to as "substrate surface temperature") is low, the average during spraying Even if the diameter of the droplets is small, the drying of the coating layer is not accelerated, and the droplets that have landed on the droplets tend to adhere to each other, which may reduce the surface roughness.
Therefore, when using a coating liquid with a high binder ratio, from the viewpoint of sufficiently increasing the surface roughness, not only the droplet diameter during spraying is reduced, but also the substrate surface temperature is raised and the drying is performed. is preferred.
Furthermore, if the substrate surface temperature is too high, the coating layer becomes brittle and tends to fall off easily. It tends to be difficult to sufficiently increase the surface roughness of
From the viewpoint described above, it is preferable that the substrate surface temperature during drying of the coating layer is 40° C. or higher and the boiling point of the solvent or lower.
The substrate surface temperature can be measured with a contact thermometer. Moreover, the method of heating the surface of the base material can be adjusted within the above range, for example, by using a heater, warm air, or the like.
From the viewpoint of adjusting the surface roughness of the coating layer in the ion exchange membrane of the present embodiment to a more preferable range, in the coating step (6), the average droplet diameter of the coating liquid during spraying is 100 μm or less, and the coating layer It is particularly preferable that the surface temperature of the base material during drying is 40° C. or higher and the boiling point of the solvent or lower.

無機物粒子としては、原石粉砕により得られたものを好ましく用いることができ、バインダーとしては、イオン交換基前駆体を有する含フッ素系重合体を、ジメチルスルホキシド(DMSO)及び水酸化カリウム(KOH)を含む水溶液で加水分解した後、塩酸に浸漬してイオン交換基の対イオンをH+に置換したバインダー(例えば、カルボキシル基又はスルホ基を有する含フッ素系重合体)を好ましく用いることができる。かかるバインダーは、後述する水やエタノールに溶解しやすくなるため、好ましい。 As the inorganic particles, those obtained by pulverizing raw stones can be preferably used, and as the binder, a fluorine-containing polymer having an ion-exchange group precursor, dimethyl sulfoxide (DMSO) and potassium hydroxide (KOH) are used. A binder (for example, a fluorine-containing polymer having a carboxyl group or a sulfo group) obtained by hydrolyzing in an aqueous solution containing the polymer and then immersing it in hydrochloric acid to replace the counter ion of the ion exchange group with H + can be preferably used. Such binders are preferable because they are easily dissolved in water or ethanol, which will be described later.

このバインダーを、例えば、水とエタノールを混合した溶液に溶解することが好ましい。なお、水とエタノールの好ましい体積比10:1~1:10であり、より好ましくは、5:1~1:5であり、さらに好ましくは、2:1~1:2である。このようにして得た溶解液中に、無機物粒子をボールミルで分散させて塗布液を得る。このとき、分散する際の、時間、回転速度を調整することでも、無機物粒子の平均粒径等を調整することができる。その際の無機物粒子とバインダーの好ましい配合量は、前述のとおりである。 It is preferable to dissolve the binder in, for example, a mixed solution of water and ethanol. The volume ratio of water to ethanol is preferably 10:1 to 1:10, more preferably 5:1 to 1:5, still more preferably 2:1 to 1:2. A coating liquid is obtained by dispersing inorganic particles in the solution obtained in this manner by means of a ball mill. At this time, the average particle size of the inorganic particles can also be adjusted by adjusting the time and rotation speed during dispersion. The preferred blending amounts of the inorganic particles and the binder at that time are as described above.

塗布液中の無機物粒子及びバインダーの濃度については、特に限定されないが、薄い塗布液とする方が好ましい。それによって、イオン交換膜の表面に均一に塗布することが可能となる。 The concentrations of the inorganic particles and the binder in the coating liquid are not particularly limited, but it is preferable to use a thin coating liquid. As a result, it becomes possible to uniformly coat the surface of the ion exchange membrane.

また、無機物粒子を分散させる際に、界面活性剤を分散液に添加してもよい。界面活性剤としては、ノニオン系界面活性剤が好ましく、以下に限定されないが、例えば、日油株式会社製HS-210、NS-210、P-210、E-212等が挙げられる。 Further, a surfactant may be added to the dispersion when the inorganic particles are dispersed. As the surfactant, nonionic surfactants are preferred, and examples include, but are not limited to, HS-210, NS-210, P-210 and E-212 manufactured by NOF Corporation.

得られた塗布液を、スプレー塗布で膜本体の少なくとも一方の表面に塗布することで被覆層が形成され、本実施形態のイオン交換膜が得られる。 A coating layer is formed by applying the obtained coating liquid to at least one surface of the membrane body by spray coating, and the ion-exchange membrane of the present embodiment is obtained.

〔電解槽〕
本実施形態のイオン交換膜は、電解槽の構成部材として使用することができる。すなわち、本実施形態の電解槽は、本実施形態のイオン交換膜を備える。図9は、本実施形態に係る電解槽の一実施形態の模式図である。
[Electrolyzer]
The ion exchange membrane of this embodiment can be used as a constituent member of an electrolytic cell. That is, the electrolytic cell of this embodiment includes the ion exchange membrane of this embodiment. FIG. 9 is a schematic diagram of one embodiment of the electrolytic cell according to this embodiment.

本実施形態の電解槽100は、陽極200と、陰極300と、陽極200と陰極300との間に配置された、本実施形態のイオン交換膜1と、を少なくとも備える。ここでは、上記したイオン交換膜1を備えた電解槽100を一例として説明しているが、これに限定されるものではなく、本実施形態の効果の範囲内で種々構成を変形して実施することができる。 The electrolytic cell 100 of this embodiment includes at least an anode 200 , a cathode 300 , and the ion exchange membrane 1 of this embodiment arranged between the anode 200 and the cathode 300 . Here, the electrolytic cell 100 provided with the above-described ion exchange membrane 1 is described as an example, but the present invention is not limited to this, and various configurations may be modified within the scope of the effects of the present embodiment. be able to.

かかる電解槽100は、種々の電解に使用できるが、以下、代表例として、塩化アルカリ水溶液の電解に使用する場合について説明する。 Although the electrolytic cell 100 can be used for various electrolysis, the case where it is used for electrolysis of an alkaline chloride aqueous solution will be described below as a typical example.

電解条件は、特に限定されず、公知の条件で行うことができる。例えば、陽極室に2.5~5.5規定(N)の塩化アルカリ水溶液を供給し、陰極室は水又は希釈した水酸化アルカリ水溶液を供給し、直流電流にて電解を実施する。 Electrolysis conditions are not particularly limited, and known conditions can be used. For example, a 2.5 to 5.5 N (N) alkali chloride aqueous solution is supplied to the anode chamber, and water or a diluted alkali hydroxide aqueous solution is supplied to the cathode chamber, and electrolysis is performed with direct current.

本実施形態に係る電解槽の構成は、特に限定されず、例えば、単極式でも複極式でもよい。電解槽100を構成する材料としては、特に限定されないが、例えば、陽極室の材料としては、塩化アルカリ及び塩素に耐性があるチタン等が好ましく、陰極室の材料としては、水酸化アルカリ及び水素に耐性があるニッケル等が好ましい。電極の配置は、イオン交換膜1と陽極200との間に適当な間隔を設けて配置してもよいが、陽極200とイオン交換膜1が接触して配置されていても、何ら問題なく使用できる。また、陰極は一般的にはイオン交換膜と適当な間隔を設けて配置されているが、この間隔がない接触型の電解槽(ゼロギャップ式電解槽)であっても、何ら問題なく使用できる。 The configuration of the electrolytic cell according to this embodiment is not particularly limited, and may be, for example, a monopolar type or a bipolar type. Although the material constituting the electrolytic cell 100 is not particularly limited, for example, the material for the anode chamber is preferably titanium, which is resistant to alkali chloride and chlorine, and the material for the cathode chamber is alkali hydroxide and hydrogen. Nickel or the like, which is resistant, is preferred. The electrodes may be arranged with an appropriate gap between the ion-exchange membrane 1 and the anode 200, but even if the anode 200 and the ion-exchange membrane 1 are arranged in contact with each other, they can be used without any problem. can. In addition, the cathode is generally arranged with an appropriate gap from the ion exchange membrane, but even a contact-type electrolytic cell (zero-gap type electrolytic cell) without such a gap can be used without any problems. .

以下に、本実施形態を実施例に基づいて更に詳細に説明する。本実施形態はこれらの実施例にのみ限定されるものではない。 The present embodiment will be described in more detail below based on examples. This embodiment is not limited only to these examples.

[実施例1]
強化糸として、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)製であり、100デニールのテープヤーンに900回/mの撚りを掛けて糸状にしたものを用いた(以下、PTFE糸という。)。経糸の犠牲糸として、35デニール、8フィラメントのポリエチレンテレフタレート(PET)を200回/mの撚りを掛けた糸を用いた(以下、PET糸という。)。また、緯糸の犠牲糸として、35デニール、8フィラメントのポリエチレンテレフタレート(PET)を200回/mの撚りを掛けた糸を用いた(以下、PET糸という。)。まず、PTFE糸が24本/インチ、犠牲糸が隣接するPTFE糸間に2本配置するように平織りして、厚さ100μmの織布を得た。
[Example 1]
As the reinforcing yarn, a 100-denier tape yarn made of polytetrafluoroethylene (PTFE) was twisted at 900 turns/m to form a yarn (hereinafter referred to as PTFE yarn). As warp sacrificial yarns, 35-denier, 8-filament polyethylene terephthalate (PET) yarns twisted at 200 turns/m were used (hereinafter referred to as PET yarns). As a sacrificial weft yarn, 35 denier, 8 filament polyethylene terephthalate (PET) yarn twisted at 200 turns/m was used (hereinafter referred to as PET yarn). First, the fabric was plain woven with 24 PTFE threads per inch and two sacrificial threads between adjacent PTFE threads to obtain a woven fabric with a thickness of 100 μm.

次に、CF2=CF2とCF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2COOCH3との共重合体でイオン交換容量が0.85mg当量/gである乾燥樹脂のポリマー(A1)、CF2=CF2とCF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2SO2Fとの共重合体でイオン交換容量が1.03mg当量/gである乾燥樹脂のポリマー(B1)を準備した。これらのポリマー(A1)及び(B1)を使用し、共押出しTダイ法にて、ポリマー(A1)層の厚みが20μm、ポリマー(B1)層の厚みが94μmである、2層フィルムXを得た。なお、各ポリマーのイオン交換容量は、各ポリマーのイオン交換基前駆体を加水分解してイオン交換基に変換した際のイオン交換容量を示す。 Next , a dry resin polymer ( A1) which is a copolymer of CF2 = CF2 and CF2 = CFOCF2CF ( CF3 ) OCF2CF2COOCH3 and has an ion exchange capacity of 0.85 mg equivalent/g. , a copolymer of CF2 = CF2 and CF2 = CFOCF2CF ( CF3 ) OCF2CF2SO2F and having an ion - exchange capacity of 1.03 mg equivalent/g. Got ready. Using these polymers (A1) and (B1), a two-layer film X having a polymer (A1) layer thickness of 20 μm and a polymer (B1) layer thickness of 94 μm was obtained by a co-extrusion T-die method. rice field. The ion-exchange capacity of each polymer indicates the ion-exchange capacity when the ion-exchange group precursor of each polymer is hydrolyzed and converted into ion-exchange groups.

CF2=CF2とCF2=CFO-CF2CF(CF3)O-(CF22-SO2Fとの共重合体でイオン交換容量が1.05m当量/gのポリマーを得た。これを単層Tダイで押し出し、厚み20μmの単層フィルムYを得た。 A copolymer of CF 2 =CF 2 and CF 2 =CFO--CF 2 CF(CF 3 )O--(CF 2 ) 2 --SO 2 F gave a polymer having an ion exchange capacity of 1.05 meq/g. . This was extruded with a monolayer T die to obtain a monolayer film Y with a thickness of 20 μm.

続いて、内部に加熱源及び真空源を有し、その表面に微細孔を有するドラム上に、予めエンボス加工した離型紙、フィルムY、補強材(上記で得られた織布)及びフィルムXの順に積層し、ドラム温度240℃、減圧度0.067MPaの条件で2分間加熱減圧した後、離型紙を取り除くことで凹凸形状を有する複合膜を得た。得られた複合膜を、90℃のジメチルスルホキシド(DMSO)30質量%、水酸化カリウム(KOH)15質量%を含む水溶液に1時間浸漬することでケン化した後に、90℃の0.5NのNaOHに1時間浸漬して、イオン交換基についたイオンをNaに置換し、続いて水洗した。さらに60℃で乾燥し、膜本体を得た。 Subsequently, pre-embossed release paper, film Y, reinforcing material (the woven fabric obtained above) and film X were placed on a drum having a heating source and a vacuum source inside and having micropores on its surface. After stacking in order and heating and depressurizing for 2 minutes at a drum temperature of 240° C. and a degree of pressure reduction of 0.067 MPa, the release paper was removed to obtain a composite film having an uneven shape. The resulting composite membrane was saponified by immersing it in an aqueous solution containing 30% by mass of dimethyl sulfoxide (DMSO) and 15% by mass of potassium hydroxide (KOH) at 90°C for 1 hour. It was immersed in NaOH for 1 hour to replace the ions attached to the ion exchange groups with Na, and then washed with water. It was further dried at 60° C. to obtain a membrane body.

また、CF2=CF2とCF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2SO2Fとの共重合体でイオン交換容量が1.05mg当量/gである乾燥樹脂のポリマー(B3)を加水分解した後、塩酸で酸型にした。この酸型のポリマー(B3)を、水及びエタノールの50/50(質量比)混合液に5質量%の割合で溶解させた溶液に、一次粒子径が1.15μmの酸化ジルコニウム粒子を、ポリマー(B3)と酸化ジルコニウム粒子の合算質量に対する、ポリマー(B3)質量比が0.33となるように加えた。その後、ボールミルで酸化ジルコニウム粒子の懸濁液中での平均粒径が0.94μmになるまで分散させて懸濁液を得た。なお、酸化ジルコニウムとしては、原石粉砕したものを用いた。なお、上記平均粒径は、メディアン径(D50)であり、粒度分布計(「SALD2200」島津製作所)により測定した。 and a dry resin polymer ( B3) which is a copolymer of CF2 = CF2 and CF2 = CFOCF2CF ( CF3 ) OCF2CF2SO2F and has an ion exchange capacity of 1.05 mg equivalent/g. was hydrolyzed and acidified with hydrochloric acid. Zirconium oxide particles having a primary particle size of 1.15 μm were added to a solution obtained by dissolving this acid-type polymer (B3) in a 50/50 (mass ratio) mixture of water and ethanol at a rate of 5% by mass. Polymer (B3) was added so that the mass ratio of polymer (B3) to the total mass of (B3) and zirconium oxide particles was 0.33. Thereafter, the zirconium oxide particles were dispersed in the suspension by a ball mill until the average particle diameter reached 0.94 μm to obtain a suspension. As the zirconium oxide, raw stone pulverized was used. The average particle diameter is the median diameter (D50) and was measured by a particle size distribution analyzer ("SALD2200" Shimadzu Corporation).

その懸濁液をスプレー法でイオン交換膜の両表面に塗布した。その際、スプレーの平均液滴径を46μmに調節した。また、膜本体の表面温度を57℃に調節し、乾燥させることにより、ポリマー(B3)と酸化ジルコニウム粒子を含む被覆層を有するイオン交換膜を得た。このイオン交換膜において、バインダー中の含フッ素系重合体の含有量は、100質量%であった。なお、平均液滴径は、体積平均直径D(4,3)を意味し、その測定に際しては、Malvern社製の「Spraytec」を用い、25℃雰囲気下で、ノズル先端部から液滴吐出方向に200mmの位置の液滴を対象として、レーザーの散乱光強度から液滴径を求めた。以下でも同様に平均液滴径を求めた。 The suspension was applied to both surfaces of the ion exchange membrane by a spray method. At that time, the average droplet size of the spray was adjusted to 46 μm. Further, the surface temperature of the membrane body was adjusted to 57° C. and dried to obtain an ion-exchange membrane having a coating layer containing the polymer (B3) and zirconium oxide particles. In this ion exchange membrane, the content of the fluorine-containing polymer in the binder was 100% by mass. Note that the average droplet diameter means the volume average diameter D (4, 3), and the measurement was performed using a Malvern "Spraytec" in an atmosphere of 25° C. from the tip of the nozzle in the direction of droplet ejection. The diameter of the droplet was obtained from the scattered light intensity of the laser, targeting the droplet at a position of 200 mm. In the following, the average droplet diameter was obtained in the same manner.

蛍光X線測定で乾燥後の被覆層に存在する元素の定性及び定量を行った結果、塗布密度は、1cm2当たり0.5mgと算出された。
また、被覆層の表面粗さをレーザー顕微鏡(キーエンス社製「VK-9700」)により測定した。すなわち、レーザー顕微鏡で、線粗さを求め、膜本体のうねりを傾き補正し、コーティング粗さのみ抽出することで表面粗さを求めた。線粗さを求めるに際して、被覆層表面を上方から見たときに、強化糸及び犠牲糸由来の連通孔が存在しない領域(すなわち、図3の斜線部)の隣接する4か所を対象として、測定線幅20μmとし、10点を測定して平均値を求めた。さらに、傾き補正に際しては、対象物が傾いていた場合に傾きを補正するレーザー顕微鏡(キーエンス社製「VK-9700」)の機能を用いた。上記の結果、被覆層の表面粗さは、1.34μmであった。
As a result of qualitative and quantitative determination of elements present in the dried coating layer by fluorescent X-ray measurement, the coating density was calculated to be 0.5 mg per 1 cm 2 .
Further, the surface roughness of the coating layer was measured with a laser microscope ("VK-9700" manufactured by Keyence Corporation). That is, the surface roughness was obtained by obtaining the line roughness with a laser microscope, correcting the inclination of the undulation of the main body of the film, and extracting only the coating roughness. When obtaining the line roughness, when the surface of the coating layer is viewed from above, four areas adjacent to the areas where there are no communicating holes derived from the reinforcing yarns and the sacrificial yarns (that is, the shaded areas in FIG. 3) are measured. The measurement line width was set to 20 μm, and 10 points were measured to obtain an average value. Further, in tilt correction, a function of a laser microscope (“VK-9700” manufactured by Keyence Corporation) that corrects the tilt of the object when the object is tilted was used. As a result, the surface roughness of the coating layer was 1.34 μm.

[電解評価]
電解に用いる電解槽としては、陽極と陰極との間にイオン交換膜を配置した構造であり、自然循環型のゼロギャップ電解セルを4個直列に並べたものを用いた。陰極としては、触媒として酸化セリウム、酸化ルテニウムが塗布された直径0.15mmのニッケルの細線を50メッシュの目開きで編んだウーブンメッシュを用いた。陰極とイオン交換膜を密着させるため、ニッケル製のエキスパンドメタルからなる集電体と陰極との間に、ニッケル細線で編んだマットを配置した。陽極としては、触媒としてルテニウム酸化物、イリジウム酸化物及びチタン酸化物が塗布されたチタン製のエキスパンドメタルを用いた。上記電解槽を用いて、陽極側に205g/Lの濃度になるように調整しつつ塩水を供給し、陰極側の苛性ソーダ濃度を32質量%に保ちつつ水を供給した。電解槽の温度を85℃に設定して、6kA/m2の電流密度で、電解槽の陰極側の液圧が陽極側の液圧よりも5.3kPa高い条件で電解を行った。電解槽の陽陰極間の対間電圧を、KEYENCE社製電圧計TR-V1000で毎日測定し、7日間の平均値を電解電圧として求めた。
[Evaluation of electrolysis]
The electrolytic cell used for electrolysis had a structure in which an ion exchange membrane was arranged between an anode and a cathode, and four natural circulation zero-gap electrolytic cells arranged in series were used. As a cathode, a woven mesh was used, which was woven with a 50-mesh opening of nickel fine wires with a diameter of 0.15 mm coated with cerium oxide and ruthenium oxide as catalysts. In order to bring the cathode and the ion-exchange membrane into close contact with each other, a mat made of nickel fine wires was placed between the cathode and a current collector made of nickel expanded metal. As the anode, a titanium expanded metal coated with ruthenium oxide, iridium oxide and titanium oxide was used as a catalyst. Using the above electrolytic cell, salt water was supplied to the anode side while adjusting the concentration to 205 g/L, and water was supplied to the cathode side while maintaining the concentration of caustic soda at 32% by mass. The temperature of the electrolytic cell was set to 85° C., and electrolysis was carried out at a current density of 6 kA/m 2 under the condition that the liquid pressure on the cathode side of the electrolytic cell was 5.3 kPa higher than the liquid pressure on the anode side. The voltage between the anode and the cathode in the electrolytic cell was measured every day with a voltmeter TR-V1000 manufactured by KEYENCE, and the average value for 7 days was obtained as the electrolytic voltage.

乾燥した被覆層を有するイオン交換膜を2質量%増となるように湿潤させたのち、このイオン交換膜を用いて電解性能評価を行った結果、電圧は、3.07Vと低い値を示した。 After moistening the ion-exchange membrane having a dry coating layer so as to increase the amount by 2% by mass, the electrolysis performance was evaluated using this ion-exchange membrane. As a result, the voltage showed a low value of 3.07V. .

[膜断面平均厚さAの測定]
被覆層形成後のイオン交換膜から被覆層を除去したものを、層C側、又は層S側から当該層の表面に対して垂直な方向に切断し、長辺が6mm以上、短辺が約100μmとなるサンプルを得た。その際、図4に示すように、サンプルの各辺が、4本の強化糸と各々平行になるようにした。含水した状態で断面を上部に向けて光学顕微鏡を用いて厚みを実測した。その際、切り落とす部分は2本以上の隣り合う強化糸と、2本以上の隣り合う(犠牲糸由来の)連通孔と、当該強化糸及び連通孔に囲まれた領域の中心部分であり、図3で「〇」で示す部分と、を含むものとした。また、切り落とす断片は、切削方向に垂直な強化糸を6本以上含むようにし、3ヶ所で断片を採取した。得られた各断片の断面図から、図4~5に示すようにaを測定してa(min)をそれぞれ算出し、3点のa(min)から膜断面平均厚さAを算出したところ、120μmであった。
[Measurement of membrane cross-sectional average thickness A]
After removing the coating layer from the ion-exchange membrane after the coating layer is formed, cut from the layer C side or the layer S side in a direction perpendicular to the surface of the layer, and have a long side of 6 mm or more and a short side of about A sample with a thickness of 100 μm was obtained. At that time, as shown in FIG. 4, each side of the sample was made parallel to each of the four reinforcing threads. The thickness was actually measured using an optical microscope with the cross section facing upward in the hydrated state. At that time, the parts to be cut are two or more adjacent reinforcing threads, two or more adjacent communicating holes (derived from sacrificial threads), and the central part of the area surrounded by the reinforcing threads and communicating holes. 3 and the part indicated by "○". Also, the pieces to be cut were made to include at least six reinforcing threads perpendicular to the cutting direction, and the pieces were collected at three locations. From the cross-sectional view of each fragment obtained, a was measured as shown in FIGS. , 120 μm.

[膜断面平均厚さBの測定]
被覆層形成後のイオン交換膜から被覆層を除去したものを、層C側、又は層S側から当該層の表面に対して垂直な方向に切断し、長辺が6mm以上、短辺が約100μmとなるサンプルを得た。その際、図4に示すように、サンプルの各辺が、4本の強化糸と各々平行になるようにした。含水した状態で断面を上部に向けて光学顕微鏡を用いて厚みを実測した。その際、切り落とす部分は強化糸の中心部分であり、図3で□、及び△で示す部分を含むものとした。また、切り落とす断片は、切削方向に垂直な強化糸を15本以上含むようにし、3ヶ所で断片を採取した。得られた各断片の断面図から、図6~7に示すようにbを測定してb(max)をそれぞれ算出し、3点のb(max)から膜断面平均厚さBを算出したところ、260μmであった。すなわち、B/Aの値は2.17であった。
[Measurement of Membrane Cross-sectional Average Thickness B]
After removing the coating layer from the ion-exchange membrane after the coating layer is formed, cut from the layer C side or the layer S side in a direction perpendicular to the surface of the layer, and have a long side of 6 mm or more and a short side of about A sample with a thickness of 100 μm was obtained. At that time, as shown in FIG. 4, each side of the sample was made parallel to each of the four reinforcing threads. The thickness was actually measured using an optical microscope with the cross section facing upward in the hydrated state. At that time, the part to be cut off was the central part of the reinforcing yarn, and included the parts indicated by □ and Δ in FIG. 3 . Also, the pieces to be cut were made to include 15 or more reinforcing threads perpendicular to the cutting direction, and the pieces were collected at three locations. From the cross-sectional view of each fragment obtained, b was measured as shown in FIGS. , 260 μm. That is, the value of B/A was 2.17.

[実施例2]
実施例1において、スプレーの平均液滴径の調節を80μmに変更したこと以外は、実施例1と同様にイオン交換膜を作製した。このイオン交換膜において、バインダー中の含フッ素系重合体の含有量は、100質量%であった。
[Example 2]
An ion-exchange membrane was produced in the same manner as in Example 1, except that the adjustment of the average droplet diameter of the spray was changed to 80 μm. In this ion exchange membrane, the content of the fluorine-containing polymer in the binder was 100% by mass.

乾燥後の被覆層の塗布密度を実施例1と同様に測定した結果、1cm2当たり0.5mgであった。また、被覆層の表面粗さを実施例1と同様に測定した結果、1.32μmであった。さらに、膜断面平均厚さA、膜断面平均厚さB、及びA/Bを実施例1と同様に同様に測定した結果、それぞれ、120μm、260μm、及び2.17であった。 The coating density of the dried coating layer was measured in the same manner as in Example 1 and found to be 0.5 mg per 1 cm 2 . Further, the surface roughness of the coating layer was measured in the same manner as in Example 1 and found to be 1.32 μm. Furthermore, the average cross-sectional thickness A, the average cross-sectional thickness B, and A/B were measured in the same manner as in Example 1 and found to be 120 μm, 260 μm, and 2.17, respectively.

[電解評価]
乾燥した被覆層を有するイオン交換膜を2質量%増となるように湿潤させたのち、このイオン交換膜を用いたことを除き、実施例1と同一の条件で電解性能評価を行った結果、電圧は、3.07Vと低い値を示した。
[Evaluation of electrolysis]
After moistening the ion-exchange membrane having a dry coating layer so as to increase the amount by 2% by mass, the electrolytic performance was evaluated under the same conditions as in Example 1, except that this ion-exchange membrane was used. As a result, The voltage showed a low value of 3.07V.

[実施例3]
実施例1において、ポリマー(B3)と酸化ジルコニウム粒子の合算質量に対する、ポリマー(B3)質量比が0.4とした懸濁液を使用したこと以外は、実施例1と同様にイオン交換膜を作製した。このイオン交換膜において、バインダー中の含フッ素系重合体の含有量は、100質量%であった。
[Example 3]
In Example 1, an ion exchange membrane was prepared in the same manner as in Example 1, except that a suspension was used in which the mass ratio of polymer (B3) to the total mass of polymer (B3) and zirconium oxide particles was 0.4. made. In this ion exchange membrane, the content of the fluorine-containing polymer in the binder was 100% by mass.

乾燥後の被覆層の塗布密度を実施例1と同様に測定した結果、1cm2当たり0.5mgであった。また、被覆層の表面粗さを実施例1と同様に測定した結果、1.49μmであった。さらに、膜断面平均厚さA、膜断面平均厚さB、及びA/Bを実施例1と同様に同様に測定した結果、それぞれ、120μm、260μm、及び2.17であった。 The coating density of the dried coating layer was measured in the same manner as in Example 1 and found to be 0.5 mg per 1 cm 2 . Further, the surface roughness of the coating layer was measured in the same manner as in Example 1 and found to be 1.49 μm. Furthermore, the average cross-sectional thickness A, the average cross-sectional thickness B, and A/B were measured in the same manner as in Example 1 and found to be 120 μm, 260 μm, and 2.17, respectively.

[電解評価]
乾燥した被覆層を有するイオン交換膜を2質量%増となるように湿潤させたのち、このイオン交換膜を用いたことを除き、実施例1と同一の条件で電解性能評価を行った結果、電圧は、3.06Vと低い値を示した。
[Evaluation of electrolysis]
After moistening the ion-exchange membrane having a dry coating layer so as to increase the amount by 2% by mass, the electrolytic performance was evaluated under the same conditions as in Example 1, except that this ion-exchange membrane was used. As a result, The voltage showed a low value of 3.06V.

[実施例4]
実施例3において、スプレーの平均液滴径の調節を80μmに変更したこと以外は、実施例1と同様にイオン交換膜を作製した。このイオン交換膜において、バインダー中の含フッ素系重合体の含有量は、100質量%であった。
[Example 4]
In Example 3, an ion-exchange membrane was produced in the same manner as in Example 1, except that the adjustment of the average droplet diameter of the spray was changed to 80 μm. In this ion exchange membrane, the content of the fluorine-containing polymer in the binder was 100% by mass.

乾燥後の被覆層の塗布密度を実施例1と同様に測定した結果、1cm2当たり0.5mgであった。また、被覆層の表面粗さを実施例1と同様に測定した結果、1.24μmであった。さらに、膜断面平均厚さA、膜断面平均厚さB、及びA/Bを実施例1と同様に同様に測定した結果、それぞれ、120μm、260μm、及び2.17であった。 The coating density of the dried coating layer was measured in the same manner as in Example 1 and found to be 0.5 mg per 1 cm 2 . Further, the surface roughness of the coating layer was measured in the same manner as in Example 1 and found to be 1.24 μm. Furthermore, the average cross-sectional thickness A, the average cross-sectional thickness B, and A/B were measured in the same manner as in Example 1 and found to be 120 μm, 260 μm, and 2.17, respectively.

[電解評価]
乾燥した被覆層を有するイオン交換膜を2質量%増となるように湿潤させたのち、このイオン交換膜を用いたことを除き、実施例1と同一の条件で電解性能評価を行った結果、電圧は、3.07Vと低い値を示した。
[Evaluation of electrolysis]
After moistening the ion-exchange membrane having a dry coating layer so as to increase the amount by 2% by mass, the electrolytic performance was evaluated under the same conditions as in Example 1, except that this ion-exchange membrane was used. As a result, The voltage showed a low value of 3.07V.

[実施例5]
実施例1において、ポリマー(B3)と酸化ジルコニウム粒子の合算質量に対する、ポリマー(B3)質量比が0.6とした懸濁液を使用したこと以外は、実施例1と同様にイオン交換膜を作製した。このイオン交換膜において、バインダー中の含フッ素系重合体の含有量は、100質量%であった。
[Example 5]
In Example 1, an ion exchange membrane was prepared in the same manner as in Example 1, except that a suspension was used in which the mass ratio of polymer (B3) to the total mass of polymer (B3) and zirconium oxide particles was 0.6. made. In this ion exchange membrane, the content of the fluorine-containing polymer in the binder was 100% by mass.

乾燥後の被覆層の塗布密度を実施例1と同様に測定した結果、1cm2当たり0.5mgであった。また、被覆層の表面粗さを実施例1と同様に測定した結果、1.51μmであった。さらに、膜断面平均厚さA、膜断面平均厚さB、及びA/Bを実施例1と同様に同様に測定した結果、それぞれ、120μm、260μm、及び2.17であった。 The coating density of the dried coating layer was measured in the same manner as in Example 1 and found to be 0.5 mg per 1 cm 2 . Further, the surface roughness of the coating layer was measured in the same manner as in Example 1 and found to be 1.51 μm. Furthermore, the average cross-sectional thickness A, the average cross-sectional thickness B, and A/B were measured in the same manner as in Example 1 and found to be 120 μm, 260 μm, and 2.17, respectively.

[電解評価]
乾燥した被覆層を有するイオン交換膜を2質量%増となるように湿潤させたのち、このイオン交換膜を用いたことを除き、実施例1と同一の条件で電解性能評価を行った結果、電圧は、3.05Vと低い値を示した。
[Evaluation of electrolysis]
After moistening the ion-exchange membrane having a dry coating layer so as to increase the amount by 2% by mass, the electrolytic performance was evaluated under the same conditions as in Example 1, except that this ion-exchange membrane was used. As a result, The voltage showed a low value of 3.05V.

[実施例6]
実施例3において、噴霧時の膜本体の表面温度を46℃に変更したこと以外は、実施例3と同様にイオン交換膜を作製した。このイオン交換膜において、バインダー中の含フッ素系重合体の含有量は、100質量%であった。
[Example 6]
An ion-exchange membrane was produced in the same manner as in Example 3, except that the surface temperature of the membrane body during spraying was changed to 46°C. In this ion exchange membrane, the content of the fluorine-containing polymer in the binder was 100% by mass.

乾燥後の被覆層の塗布密度を実施例1と同様に測定した結果、1cm2当たり0.5mgであった。また、被覆層の表面粗さを実施例1と同様に測定した結果、1.23μmであった。さらに、膜断面平均厚さA、膜断面平均厚さB、及びA/Bを実施例1と同様に同様に測定した結果、それぞれ、120μm、260μm、及び2.17であった。 The coating density of the dried coating layer was measured in the same manner as in Example 1 and found to be 0.5 mg per 1 cm 2 . Further, the surface roughness of the coating layer was measured in the same manner as in Example 1 and found to be 1.23 μm. Furthermore, the average cross-sectional thickness A, the average cross-sectional thickness B, and A/B were measured in the same manner as in Example 1 and found to be 120 μm, 260 μm, and 2.17, respectively.

[電解評価]
乾燥した被覆層を有するイオン交換膜を2質量%増となるように湿潤させたのち、このイオン交換膜を用いたことを除き、実施例1と同一の条件で電解性能評価を行った結果、電圧は、3.07Vと低い値を示した。
[Evaluation of electrolysis]
After moistening the ion-exchange membrane having a dry coating layer so as to increase the amount by 2% by mass, the electrolytic performance was evaluated under the same conditions as in Example 1, except that this ion-exchange membrane was used. As a result, The voltage showed a low value of 3.07V.

[実施例7]
実施例1において、ポリマー(B3)と酸化ジルコニウム粒子の合算質量に対する、ポリマー(B3)質量比が0.7とした懸濁液を使用したこと以外は、実施例1と同様にイオン交換膜を作製した。このイオン交換膜において、バインダー中の含フッ素系重合体の含有量は、100質量%であった。
[Example 7]
In Example 1, an ion exchange membrane was prepared in the same manner as in Example 1, except that a suspension was used in which the mass ratio of polymer (B3) to the total mass of polymer (B3) and zirconium oxide particles was 0.7. made. In this ion exchange membrane, the content of the fluorine-containing polymer in the binder was 100% by mass.

乾燥後の被覆層の塗布密度を実施例1と同様に測定した結果、1cm2当たり0.5mgであった。また、被覆層の表面粗さを実施例1と同様に測定した結果、1.36μmであった。さらに、膜断面平均厚さA、膜断面平均厚さB、及びA/Bを実施例1と同様に同様に測定した結果、それぞれ、120μm、260μm、及び2.17であった。 The coating density of the dried coating layer was measured in the same manner as in Example 1 and found to be 0.5 mg per 1 cm 2 . Further, the surface roughness of the coating layer was measured in the same manner as in Example 1 and found to be 1.36 μm. Furthermore, the average cross-sectional thickness A, the average cross-sectional thickness B, and A/B were measured in the same manner as in Example 1 and found to be 120 μm, 260 μm, and 2.17, respectively.

[電解評価]
乾燥した被覆層を有するイオン交換膜を2質量%増となるように湿潤させたのち、このイオン交換膜を用いたことを除き、実施例1と同一の条件で電解性能評価を行った結果、電圧は、3.07Vと低い値を示した。
[Evaluation of electrolysis]
After moistening the ion-exchange membrane having a dry coating layer so as to increase the amount by 2% by mass, the electrolytic performance was evaluated under the same conditions as in Example 1, except that this ion-exchange membrane was used. As a result, The voltage showed a low value of 3.07V.

[比較例1]
実施例1において、スプレーの平均液滴径の調節を154μmに変更したこと以外は、実施例1と同様にイオン交換膜を作製した。このイオン交換膜において、バインダー中の含フッ素系重合体の含有量は、100質量%であった。
[Comparative Example 1]
An ion-exchange membrane was produced in the same manner as in Example 1, except that the adjustment of the average droplet diameter of the spray was changed to 154 μm. In this ion exchange membrane, the content of the fluorine-containing polymer in the binder was 100% by mass.

乾燥後の被覆層の塗布密度を実施例1と同様に測定した結果、1cm2当たり0.5mgであった。また、被覆層の表面粗さを実施例1と同様に測定した結果、1.19μmであった。さらに、膜断面平均厚さA、膜断面平均厚さB、及びA/Bを実施例1と同様に同様に測定した結果、それぞれ、120μm、260μm、及び2.17であった。 The coating density of the dried coating layer was measured in the same manner as in Example 1 and found to be 0.5 mg per 1 cm 2 . Further, the surface roughness of the coating layer was measured in the same manner as in Example 1 and found to be 1.19 μm. Furthermore, the average cross-sectional thickness A, the average cross-sectional thickness B, and A/B were measured in the same manner as in Example 1 and found to be 120 μm, 260 μm, and 2.17, respectively.

[電解評価]
乾燥した被覆層を有するイオン交換膜を2質量%増となるように湿潤させたのち、このイオン交換膜を用いたことを除き、実施例1と同一の条件で電解性能評価を行った結果、電圧は、3.09Vと高い値を示した。
[Evaluation of electrolysis]
After moistening the ion-exchange membrane having a dry coating layer so as to increase the amount by 2% by mass, the electrolytic performance was evaluated under the same conditions as in Example 1, except that this ion-exchange membrane was used. As a result, The voltage showed a high value of 3.09V.

[比較例2]
実施例1において、ポリマー(B3)と酸化ジルコニウム粒子の合算質量に対する、ポリマー(B3)質量比が0.2とした懸濁液を使用したこと以外は、実施例1と同様にイオン交換膜を作製した。このイオン交換膜において、バインダー中の含フッ素系重合体の含有量は、100質量%であった。
[Comparative Example 2]
In Example 1, an ion exchange membrane was prepared in the same manner as in Example 1, except that a suspension was used in which the mass ratio of polymer (B3) to the total mass of polymer (B3) and zirconium oxide particles was 0.2. made. In this ion exchange membrane, the content of the fluorine-containing polymer in the binder was 100% by mass.

乾燥後の被覆層の塗布密度を実施例1と同様に測定した結果、1cm2当たり0.5mgであった。また、被覆層の表面粗さを実施例1と同様に測定した結果、1.48μmであった。さらに、膜断面平均厚さA、膜断面平均厚さB、及びA/Bを実施例1と同様に同様に測定した結果、それぞれ、120μm、260μm、及び2.17であった。 The coating density of the dried coating layer was measured in the same manner as in Example 1 and found to be 0.5 mg per 1 cm 2 . Further, the surface roughness of the coating layer was measured in the same manner as in Example 1 and found to be 1.48 μm. Furthermore, the average cross-sectional thickness A, the average cross-sectional thickness B, and A/B were measured in the same manner as in Example 1 and found to be 120 μm, 260 μm, and 2.17, respectively.

[電解評価]
乾燥した被覆層を有するイオン交換膜を2質量%増となるように湿潤させたのち、このイオン交換膜を用いたことを除き、実施例1と同一の条件で電解性能評価を行った結果、電圧は、3.10Vと高い値を示した。
[Evaluation of electrolysis]
After moistening the ion-exchange membrane having a dry coating layer so as to increase the amount by 2% by mass, the electrolytic performance was evaluated under the same conditions as in Example 1, except that this ion-exchange membrane was used. As a result, The voltage showed a high value of 3.10V.

[比較例3]
実施例1において、ポリマー(B3)と酸化ジルコニウム粒子の合算質量に対する、ポリマー(B3)質量比が0.2とした懸濁液を使用することと、スプレーの平均液滴径の調節を154μmに変更したこと以外は、実施例1と同様にイオン交換膜を作製した。このイオン交換膜において、バインダー中の含フッ素系重合体の含有量は、100質量%であった。
[Comparative Example 3]
In Example 1, a suspension was used in which the mass ratio of polymer (B3) to the combined mass of polymer (B3) and zirconium oxide particles was 0.2, and the average droplet size of the spray was adjusted to 154 μm. An ion-exchange membrane was produced in the same manner as in Example 1, except for the changes. In this ion exchange membrane, the content of the fluorine-containing polymer in the binder was 100% by mass.

乾燥後の被覆層の塗布密度を実施例1と同様に測定した結果、1cm2当たり0.5mgであった。また、被覆層の表面粗さを実施例1と同様に測定した結果、1.18μmであった。さらに、膜断面平均厚さA、膜断面平均厚さB、及びA/Bを実施例1と同様に同様に測定した結果、それぞれ、120μm、260μm、及び2.17であった。 The coating density of the dried coating layer was measured in the same manner as in Example 1 and found to be 0.5 mg per 1 cm 2 . Further, the surface roughness of the coating layer was measured in the same manner as in Example 1 and found to be 1.18 μm. Furthermore, the average cross-sectional thickness A, the average cross-sectional thickness B, and A/B were measured in the same manner as in Example 1 and found to be 120 μm, 260 μm, and 2.17, respectively.

[電解評価]
乾燥した被覆層を有するイオン交換膜を2質量%増となるように湿潤させたのち、このイオン交換膜を用いたことを除き、実施例1と同一の条件で電解性能評価を行った結果、電圧は、3.10Vと高い値を示した。
[Evaluation of electrolysis]
After moistening the ion-exchange membrane having a dry coating layer so as to increase the amount by 2% by mass, the electrolytic performance was evaluated under the same conditions as in Example 1, except that this ion-exchange membrane was used. As a result, The voltage showed a high value of 3.10V.

[比較例4]
実施例3において、スプレーの平均液滴径の調節を154μmに変更したこと以外は、実施例3と同様にイオン交換膜を作製した。このイオン交換膜において、バインダー中の含フッ素系重合体の含有量は、100質量%であった。
[Comparative Example 4]
An ion-exchange membrane was produced in the same manner as in Example 3, except that the adjustment of the average droplet diameter of the spray was changed to 154 μm. In this ion exchange membrane, the content of the fluorine-containing polymer in the binder was 100% by mass.

乾燥後の被覆層の塗布密度を実施例1と同様に測定した結果、1cm2当たり0.5mgであった。また、被覆層の表面粗さを実施例1と同様に測定した結果、1.12μmであった。さらに、膜断面平均厚さA、膜断面平均厚さB、及びA/Bを実施例1と同様に同様に測定した結果、それぞれ、120μm、260μm、及び2.17であった。 The coating density of the dried coating layer was measured in the same manner as in Example 1 and found to be 0.5 mg per 1 cm 2 . Further, the surface roughness of the coating layer was measured in the same manner as in Example 1 and found to be 1.12 μm. Furthermore, the average cross-sectional thickness A, the average cross-sectional thickness B, and A/B were measured in the same manner as in Example 1 and found to be 120 μm, 260 μm, and 2.17, respectively.

[電解評価]
乾燥した被覆層を有するイオン交換膜を2質量%増となるように湿潤させたのち、このイオン交換膜を用いたことを除き、実施例1と同一の条件で電解性能評価を行った結果、電圧は、3.16Vと高い値を示した。
[Evaluation of electrolysis]
After moistening the ion-exchange membrane having a dry coating layer so as to increase the amount by 2% by mass, the electrolytic performance was evaluated under the same conditions as in Example 1, except that this ion-exchange membrane was used. As a result, The voltage showed a high value of 3.16V.

[比較例5]
実施例5において、スプレーの平均液滴径の調節を154μmに変更したこと以外は、実施例5と同様にイオン交換膜を作製した。このイオン交換膜において、バインダー中の含フッ素系重合体の含有量は、100質量%であった。
[Comparative Example 5]
An ion-exchange membrane was produced in the same manner as in Example 5, except that the adjustment of the average droplet diameter of the spray was changed to 154 μm. In this ion exchange membrane, the content of the fluorine-containing polymer in the binder was 100% by mass.

乾燥後の被覆層の塗布密度を実施例1と同様に測定した結果、1cm2当たり0.5mgであった。また、被覆層の表面粗さを実施例1と同様に測定した結果、1.13μmであった。さらに、膜断面平均厚さA、膜断面平均厚さB、及びA/Bを実施例1と同様に同様に測定した結果、それぞれ、120μm、260μm、及び2.17であった。 The coating density of the dried coating layer was measured in the same manner as in Example 1 and found to be 0.5 mg per 1 cm 2 . Further, the surface roughness of the coating layer was measured in the same manner as in Example 1 and found to be 1.13 μm. Furthermore, the average cross-sectional thickness A, the average cross-sectional thickness B, and A/B were measured in the same manner as in Example 1 and found to be 120 μm, 260 μm, and 2.17, respectively.

[電解評価]
乾燥した被覆層を有するイオン交換膜を2質量%増となるように湿潤させたのち、このイオン交換膜を用いたことを除き、実施例1と同一の条件で電解性能評価を行った結果、電圧は、3.15Vと高い値を示した。
[Evaluation of electrolysis]
After moistening the ion-exchange membrane having a dry coating layer so as to increase the amount by 2% by mass, the electrolytic performance was evaluated under the same conditions as in Example 1, except that this ion-exchange membrane was used. As a result, The voltage showed a high value of 3.15V.

[比較例6]
実施例3において、噴霧時の膜本体の表面温度を25℃に変更したこと以外は、実施例3と同様にイオン交換膜を作製した。このイオン交換膜において、バインダー中の含フッ素系重合体の含有量は、100質量%であった。
[Comparative Example 6]
An ion-exchange membrane was produced in the same manner as in Example 3, except that the surface temperature of the membrane body during spraying was changed to 25°C. In this ion exchange membrane, the content of the fluorine-containing polymer in the binder was 100% by mass.

乾燥後の被覆層の塗布密度を実施例1と同様に測定した結果、1cm2当たり0.5mgであった。また、被覆層の表面粗さを実施例1と同様に測定した結果、1.07μmであった。さらに、膜断面平均厚さA、膜断面平均厚さB、及びA/Bを実施例1と同様に同様に測定した結果、それぞれ、120μm、260μm、及び2.17であった。 The coating density of the dried coating layer was measured in the same manner as in Example 1 and found to be 0.5 mg per 1 cm 2 . Further, the surface roughness of the coating layer was measured in the same manner as in Example 1 and found to be 1.07 μm. Furthermore, the average cross-sectional thickness A, the average cross-sectional thickness B, and A/B were measured in the same manner as in Example 1 and found to be 120 μm, 260 μm, and 2.17, respectively.

[電解評価]
乾燥した被覆層を有するイオン交換膜を2質量%増となるように湿潤させたのち、このイオン交換膜を用いたことを除き、実施例1と同一の条件で電解性能評価を行った結果、電圧は、3.11Vと高い値を示した。
[Evaluation of electrolysis]
After moistening the ion-exchange membrane having a dry coating layer so as to increase the amount by 2% by mass, the electrolytic performance was evaluated under the same conditions as in Example 1, except that this ion-exchange membrane was used. As a result, The voltage showed a high value of 3.11V.

Figure 0007174597000001
Figure 0007174597000001

上記結果に基づき、実施例1~5及び比較例1~5(いずれの実施例及び比較例も基材表面温度は57℃)の平均液滴径と電圧との関係を図10に示す。平均液滴径を所望とする値以下に制御した実施例は、バインダー比が増加するほど電圧が低下する傾向にある。 Based on the above results, FIG. 10 shows the relationship between the average droplet size and the voltage in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 5 (substrate surface temperature was 57° C. in all Examples and Comparative Examples). In the examples in which the average droplet size was controlled to a desired value or less, the voltage tended to decrease as the binder ratio increased.

1…イオン交換膜、2…カルボン酸層、3…スルホン酸層、4…補強材、10…膜本体、11a,11b…被覆層、21,22…補強材、100…電解槽、200…陽極、300…陰極、52…強化糸、504a…犠牲糸、504…連通孔504。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Ion-exchange membrane, 2... Carboxylic acid layer, 3... Sulfonic acid layer, 4... Reinforcing material, 10... Membrane main body, 11a, 11b... Coating layer, 21, 22... Reinforcing material, 100... Electrolytic bath, 200... Anode , 300... cathode, 52... reinforcing thread, 504a... sacrificial thread, 504... communicating hole 504.

Claims (7)

イオン交換基を有する含フッ素系重合体を含む膜本体と、
前記膜本体の少なくとも一方の面上に配された被覆層と、
を有するイオン交換膜であって、
前記被覆層が、無機物粒子とバインダーとを含み、
前記被覆層における前記無機物粒子及びバインダーの総質量に対し、前記バインダーの質量比が0.3超0.9以下であり、
前記被覆層の表面粗さが、1.20μm以上である、イオン交換膜。
a membrane body containing a fluorine-containing polymer having ion exchange groups;
a coating layer disposed on at least one surface of the membrane body;
An ion exchange membrane having
The coating layer contains inorganic particles and a binder,
The mass ratio of the binder to the total mass of the inorganic particles and the binder in the coating layer is more than 0.3 and 0.9 or less,
The ion exchange membrane, wherein the coating layer has a surface roughness of 1.20 μm or more.
前記無機物粒子が、周期律表IV族元素の酸化物、周期律表第IV族元素の窒化物及び周期律表第IV族元素の炭化物からなる群より選択される少なくとも一種の無機物を含む粒子である、請求項1に記載のイオン交換膜。 The inorganic particles are particles containing at least one inorganic substance selected from the group consisting of oxides of group IV elements of the periodic table, nitrides of group IV elements of the periodic table, and carbides of group IV elements of the periodic table. The ion exchange membrane according to claim 1, wherein the ion exchange membrane is 前記無機物粒子が酸化ジルコニウムの粒子である、請求項1又は2に記載のイオン交換膜。 3. The ion exchange membrane according to claim 1, wherein the inorganic particles are zirconium oxide particles. 前記膜本体が、スルホン酸基を有する含フッ素重合体を含む層Sと、カルボン酸基を有する含フッ素重合体を含む層Cと、当該層Sの内部に配置され、かつ、強化糸及び犠牲糸の少なくとも一方として機能する、複数の補強材と、を有し、
前記イオン交換膜を上面視したとき、前記補強材が存在しない領域の、純水中での膜断面平均厚さをAとし、前記強化糸同士が交差する領域および前記強化糸と前記犠牲糸が交差する領域の、純水中での膜断面平均厚さをBとした場合に、前記A及びBが式(1)を満たす、請求項1~3のいずれか一項に記載のイオン交換膜。
2.0≦B/A≦5.0・・・(1)
The membrane body comprises a layer S containing a fluoropolymer having a sulfonic acid group, a layer C containing a fluoropolymer having a carboxylic acid group, and a layer S disposed inside the layer S, and reinforcing threads and sacrificial layers. a plurality of reinforcements functioning as at least one of the threads;
When the ion exchange membrane is viewed from the top, the average thickness of the membrane cross section in pure water in the region where the reinforcing material is not present is A, and the region where the reinforcing yarns intersect and the reinforcing yarn and the sacrificial yarn are The ion exchange membrane according to any one of claims 1 to 3, wherein A and B satisfy the formula (1), where B is the membrane cross-sectional average thickness in pure water of the intersecting region. .
2.0≦B/A≦5.0 (1)
請求項1~4のいずれか一項に記載のイオン交換膜の製造方法であって、
無機物粒子、バインダー及び溶剤を含む塗布液をスプレー方式で噴霧し、乾燥することで膜本体の表面に被覆層を形成する工程を含み、
前記噴霧時の平均液滴径が100μm以下である、イオン交換膜の製造方法。
A method for producing an ion exchange membrane according to any one of claims 1 to 4,
A step of spraying a coating liquid containing inorganic particles, a binder and a solvent by a spray method and drying it to form a coating layer on the surface of the membrane body,
The method for producing an ion-exchange membrane, wherein the average droplet size during spraying is 100 μm or less.
請求項1~4のいずれか一項に記載のイオン交換膜の製造方法であって、
無機物粒子、バインダー及び溶剤を含む塗布液をスプレー方式で噴霧し、乾燥することで膜本体の表面に被覆層を形成する工程を含み、
前記乾燥時における前記膜本体の表面温度が、40℃以上であり、かつ、前記溶剤の沸点以下である、イオン交換膜の製造方法。
A method for producing an ion exchange membrane according to any one of claims 1 to 4,
A step of spraying a coating liquid containing inorganic particles, a binder and a solvent by a spray method and drying it to form a coating layer on the surface of the membrane body,
The method for producing an ion-exchange membrane, wherein the surface temperature of the membrane body during drying is 40° C. or higher and the boiling point of the solvent or lower.
請求項1~4のいずれか一項に記載のイオン交換膜を備える、電解槽。 An electrolytic cell comprising the ion exchange membrane according to any one of claims 1 to 4.
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