JP7427162B2 - 電解槽用ガスケット組成物及び電解槽用ガスケット、並びに、電解槽およびそれらによる電解方法 - Google Patents

Description

本発明は、耐薬品性に優れた電解槽用ガスケットのための電解槽用ガスケット組成物及び電解槽用ガスケット、並びに、電解槽およびそれらによる電解方法に関する。

電気分解法を用いて、工業的に塩素、水素及び水酸化アルカリ化合物を製造する設備として、選択的に特定イオンを透過させるイオン交換膜を備えた電解槽が使用されている。当該電解槽は給電方法により単極式と複極式の２方式が存在するが、いずれもイオン交換膜を挟んで陽極及び陰極を備えた電極室を有する構造となっている。また、陽極と陰極の極間距離の関係により、ギャップ式、ナローギャップ式、ファイナイトギャップ式、ゼロギャップ式といった区別もあるが、いずれもイオン交換膜を挟んで陽極及び陰極を備えるという構成については同一である。製造目的物により陽極室及び陰極室に満たされる電解液が異なるが、アルカリ塩や水酸化アルカリ化合物の水溶液を用いることが一般的である。

当該電解槽は電極室からの液漏れを防ぐためにイオン交換膜を挟んで陽極ガスケットと陰極ガスケットが備わっており、ガスケットには水、アルカリ塩、水酸化アルカリ化合物、次亜塩素酸化合物、塩素酸化合物などに対する耐薬品性が求められている。また、電気分解反応を効率よく行うために、加温運転を行う場合もあり、耐熱性も求められている。これらの条件を満たす軟質材料としてガスケットにはエチレンプロピレン系ゴム等が用いられることが広く普及している。（特許文献１、２参照）

また、イオン交換膜の長寿命化に伴い、それに応じて周辺部品も長寿命化が求められており、ガスケットの耐薬品性、耐熱性向上が求められている。このため、ガスケットの耐薬品性、耐熱性向上においては、短繊維やフッ化黒鉛を配合したガスケットが提案されている。（特許文献２、３、４参照）

しかし、特許文献２および３については、短繊維を配合することで耐薬品性、耐熱性を高められるとした提案がなされているが、配合する短繊維をガスケットの幅方向に配向されていなければ高い耐久性が得られないとされており、また、特許文献３においては、複数の層に分けて張り合わされたガスケットを提案していることからも、ガスケットを製造する上で、その製造工程が複雑になるという欠点がある。

一方、特許文献４においては、フッ化黒鉛を配合することで耐薬品性が向上するとした提案がなされているが、最大の効果を得るためにはフッ化黒鉛の配合量が多く、また、フッ素化度が高いため、コスト面での欠点がある。

特開平５－９７７２号公報 特開２０００－１７８７８０号公報 特許４６８９００５号公報 特開昭６２－２４６９４８号公報

本発明は上記要求に鑑み、良好な耐薬品性を有するイオン交換膜法電解槽に用いられるガスケットを得るためのガスケット組成物を提供することを課題とする。

本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、エチレンプロピレン系ゴムにグラファイト系化合物を配合することで上記耐薬品性が向上することを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち本発明は以下に関する。

項１ イオン交換膜法電解槽に用いられる電解槽用ガスケット組成物であって、エチレンプロピレン系ゴムとグラファイト系化合物を含み、エチレンプロピレン系ゴム１００質量部に対してグラファイト系化合物が０．１～２０質量部である電解槽用ガスケット組成物。
項２ エチレンプロピレンゴムがエチレン－プロピレン－ジエン共重合体ゴムである項１に記載の電解槽用ガスケット組成物。
項３ グラファイト系化合物が、天然黒鉛および人造黒鉛のいずれか、もしくはその両方から選ばれ、少なくとも１種類の材料を用いる項１または２に記載の電解槽用ガスケット組成物。
項４ 項１～項３いずれかに記載の電解槽用ガスケット組成物を架橋してなるゴム材料。
項５ 項４に記載のゴム材料からなる電解槽用ガスケット。
項６ 項５に記載の電解槽用ガスケットを具備するイオン交換膜法電解槽。
項７ 項６に記載の電解槽に食塩水を供給するとともに通電することにより食塩水を電解する工程を有する苛性ソーダ、塩素および／または水素の製造方法。

本発明の電解槽用ガスケット組成物より得られる電解槽用ガスケットは良好な耐薬品性を有しているために、該ガスケット、該ガスケットを具備するイオン交換膜法電解槽はメンテナンスの頻度を少なくすることができる。

単極式電解槽の断面模式図である。 複極式電解槽の断面模式図である。

本発明の電解槽用ガスケット組成物は、エチレンプロピレン系ゴム１００質量部に対して、グラファイト系化合物０．１～２０質量部を含有する、特にイオン交換膜法電解槽に良好に用いられるガスケット組成物である。

本発明に用いる電解槽用ガスケット組成物において、軟質材料として使用できるエチレンプロピレン系ゴムは、該ガスケット組成物に要求される成形性や、その成形体である電解槽用ガスケットに要求される機械的特性、耐熱性、耐薬品性などを考慮して、従来から公知のものを適宜採用できる。また、圧縮永久ひずみを良好にするためジエン成分をさらに共重合させたものを用いることが好ましい。

圧縮永久ひずみを良好にするためにエチレンとプロピレンおよびジエンの各配合比は、任意に調節可能であり、ジエン成分としては、特に制限されず、例えば、１，４－ヘキサジエン、１，６－オクタジエン、２－メチル－１，５－ヘキサジエン、６－メチル－１，５－ヘプタジエン、７－メチル－１，６－オクタジエンのような鎖状非共役ジエン；シクロヘキサジエン、ジシクロペンタジエン、メチルテトラヒドロインデン、５－ビニルノルボルネン、５－エチリデン－２－ノルボルネン、５－メチレン－２－ノルボルネン、５－イソプロピリデン－２－ノルボルネン、６－クロロメチル－５－イソプロペニル－２－ノルボルネンのような環状非共役ジエン；２，３－ジイソプロピリデン－５－ノルボルネン、２－エチリデン－３－イソプロピリデン－５－ノルボルネン、２－プロペニル－２，２－ノルボルナジエン、１，３，７－オクタトリエン、１，４，９－デカトリエンのようなトリエンなどが挙げられ、なかでも１，４－ヘキサジエン、ジシクロペンタジエンおよび５－エチリデン－２－ノルボルネンが好ましく、５－エチリデン－２－ノルボルネンが特に好ましい。

エチレンプロピレン系ゴムのプロピレン成分は、本発明の効果を損なわない限り、特に限定されないが、５～５８質量％であることが好ましい。

エチレンプロピレン系ゴムのエチレン成分は、本発明の効果を損なわない限り、特に限定されないが、４０～８０質量％であることが好ましい。

エチレンプロピレン系ゴムのジエン成分は、本発明の効果を損なわない限り、特に限定されないが、２～１５質量％であることが好ましい。

本発明に用いられるグラファイト系化合物は、天然に産出する天然黒鉛、人工的に作り出される人造黒鉛から選ばれる材料を用いることができる。これらのグラファイト系化合物は天然黒鉛、人造黒鉛を１種単独、または２種以上を組合せて使用することができる。

天然黒鉛としては、鱗片状黒鉛、塊状黒鉛および土状黒鉛などがあり、黒鉛中に含まれる不純物を取り除いて高純度化したものや球形化したものなど、そのいずれでも使用することができる。高純度化精製方法や球形化処理方法は、特に限定されず、公知の技術を用いることができる。例えば、高純度化精製方法として、浮遊選鉱法、電気化学法、酸・アルカリ処理法および高温処理などが挙げられる。また、球形化処理方法として、衝撃力を主体に粒子の相互作用も含めた圧縮、摩擦、せん断力等の機械的作用を繰り返し粒子に与える装置を用いて行うことが挙げられる。

人造黒鉛としては、コールタールピッチ、石炭系重質油、常圧残油、石油系重質油、芳香族炭化水素、窒素含有環状化合物、硫黄含有環状化合物、ポリフェニレン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリアクリロニトリル、ポリビニルブチラール、天然高分子、ポリフェニレンサイルファイド、ポリフェニレンオキシド、フルフリルアルコール樹脂、フェノール－ホルムアルデヒド樹脂、イミド樹脂などの有機物を、通常２５００℃以上、通常３２００℃以下の範囲の温度で焼成し、黒鉛化したものが挙げられる。

グラファイト系化合物の添加量はエチレンプロピレン系ゴム１００質量部に対し０．１～２０質量部であり、好ましくは３～１５質量部、さらに好ましくは５～１２質量部である。グラファイト系化合物の配合量が多すぎると、耐薬品性などの諸物性、成形が難しくなるなど加工性も損なわれる。また、コスト面においても高くなってしまい得策ではない。一方、配合量が少なすぎると、目的とする耐薬品性の効果を得ることができない。

電解槽用ガスケット組成物としては一般的に用いられる補強剤、充填剤、軟化剤、老化防止剤、滑材、架橋剤、架橋助剤、架橋活性化剤等の配合剤を添加することができる。

補強材または充填剤の種類としては特に制限されるものではないが、カーボンブラック、ホワイトカーボン、クレー、タルク、炭酸カルシウム、ガラス繊維、炭素繊維、フッ素樹脂（ポリテトラフルオロエチレン、ＥＴＦＥなど）等が挙げられる。なかでも、カーボンブラックを使用することが好ましい。
カーボンブラックとしては、一般的に用いられているものであれば制限なく使用でき、その具体例としては、ファーネスブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、チャンネルブラック等が挙げられる。前記カーボンブラックは一種もしくは二種以上を使用することができる。補強材または充填剤の使用量は、エチレンプロピレン系ゴム１００質量部に対して、１０～２００質量部が好ましく、２０～１５０質量部がより好ましく、３０～１００質量部がさらに好ましい。

軟化剤の種類としては一般的に用いられているものであれば特に制限されるものではなく、具体的には、例えば、ジ－２－エチルヘキシルフタレート、ジブチルフタレート、ジヘプチルフタレート、ジイソデシルフタレート等のフタル酸エステル型軟化剤、ジ‐２‐エチルヘキシルアジペート、ジイソブチルアジペート、ジブチルアジペート等の脂肪酸エステル型軟化剤、エポキシ化大豆油等のエポキシ化エステル型軟化剤、アジピン酸エステル、アジピン酸ポリエステル等のポリエステル型軟化剤、トリ－２－エチルヘキシルトリメリテート、トリイソノニルトリメリテート等のトリメリット酸エステル型軟化剤、トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート等の燐酸エステル型軟化剤、鉱油等のプロセスオイルなどが挙げられる。前記軟化剤は一種もしくは二種以上を使用することができる。軟化剤の使用量は、エチレンプロピレン系ゴム１００質量部に対して、０～２００質量部が好ましく、０～１００質量部がより好ましく、０～５０質量部がさらに好ましい。

老化防止剤の種類としては特に制限されるものではなく、チオエーテル系化合物、リン酸系化合物、ヒンダードフェノール系化合物、モノアクリレートフェノール系化合物、ニトロキシド系化合物などが挙げられる。前記老化防止剤は一種もしくは二種以上を使用することができる。老化防止剤の使用量は、エチレンプロピレン系ゴム１００質量部に対して、０～１０質量部が好ましく、０～５質量部がより好ましく、０～３質量部がさらに好ましい。

滑材の種類としては特に制限されるものではなく、例えば、ステアリン酸、パルミチン酸などの脂肪酸、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム、パルミチン酸カリウム、パルミチン酸ナトリウムなどの脂肪酸金属塩、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、モンタン酸系ワックスなどのワックス類、低分子量ポリエチレンや低分子量ポリプロピレンなどの低分子量ポリオレフィン、ジメチルポリシロキサンなどのポリオルガノシロキサン、オクタデシルアミン、リン酸アルキル、脂肪酸エステル、エチレンビスステアリルアミドなどのアミド系滑剤、４フッ化エチレン樹脂などのフッ素樹脂粉末、二硫化モリブデン粉末、シリコーン樹脂粉末、シリコーンゴム粉末、シリカなどを用いることができる。これらは１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。滑剤の使用量は、エチレンプロピレン系ゴム１００質量部に対して、０．１～１０質量部が好ましく、０．１～５質量部がより好ましく、０．３～３質量部がさらに好ましい。

架橋剤の種類としては特に制限されるものではないが、一般的なゴムを架橋させる物、例えば硫黄、有機過酸化物、樹脂架橋剤等が用いられるが、当該ガスケットの使用環境では耐熱性、耐圧縮永久ひずみ性が特に求められるため耐熱性が良好な有機過酸化物が好適である。
有機過酸化物の具体例としては、１，１－ジ（ｔｅｒｔ－ヘキシルパーオキシ）－３，５，５－トリメチルシクロへキサン、２，５－ジメチルへキサン－２，５－ジヒドロパーオキシド、ジ－ｔｅｒｔ－ブチルパーオキシド、ｔｅｒｔ－ブチルクミルパーオキシド、ジクミルパーオキシド、α，α’－ビス（ｔｅｒｔ－ブチルパーオキシ）－ｐ－ジイソプロピルベンゼン、２，５－ジメチル－２，５－ジ（ｔｅｒｔ－ブチルパーオキシ）－へキサン、２，５－ジメチル－２，５－ジ（ｔｅｒｔ－ブチルパーオキシ）－へキシン－３、ジベンゾイルパーオキシド、ｔｅｒｔ－ブチルパーオキシベンゼン、２，５－ジメチル－２，５－ジ（ベンゾイルパーオキシ）へキサン、ｔｅｒｔ－ブチルパーオキシマレイン酸、ｔｅｒｔ－ヘキシルパーオキシイソプロピルモノカーボネート等が挙げられる。中でもジクミルパーオキシドが挙げられる。前記有機過酸化物は一種もしくは二種以上を使用することができる。架橋剤の使用量は、エチレンプロピレン系ゴム１００質量部に対して、０．１～２０質量部が好ましく、０．２～１０質量部がより好ましく、０．５～５質量部がさらに好ましい。

架橋助剤の種類としては特に制限されるものではないが、例えば、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、トリアクリルホルマール、トリアリルトリメリテート、ジプロパルギルテレフタレート、ジアリルフタレート、テトラアリルテレフタールアミド、トリアリルホスフェート等が挙げられ、なかでも、トリアリルイソシアヌレートが好ましい。架橋助剤の使用量は、エチレンプロピレン系ゴム１００質量部に対して０．１～６．０質量部が好ましく、０．３～５．０質量部がより好ましく、０．４～３．０質量部がさらに好ましい。

架橋活性化剤の種類としては特に制限されるものではなく、例えば、酸化亜鉛などの金属酸化物が挙げられる。架橋活性化剤の使用量は、エチレンプロピレン系ゴム１００質量部に対して、０～１５質量部が好ましく、０．５～１０質量部がより好ましい。

その他ゴム加工分野において通常使用される配合剤を配合することができる。このような配合剤としては、例えば、光安定剤、粘着剤、難燃剤、防黴剤、帯電防止剤、着色剤、シランカップリング剤、架橋遅延剤などが挙げられる。これらの配合剤の配合量は、本発明の目的や効果を阻害しない範囲であれば特に限定されず、配合目的に応じた量を適宜配合することができる。

本発明の電解槽用ガスケット組成物の製造方法は一般的な混合機を使うことができる。たとえば混合機としてバンバリーミキサー、ニーダー、インターミックス、インターナルミキサー、ロール等が用いられる。

本発明のイオン交換膜法電解槽に用いられる電解槽用ガスケット（ガスケットとも表記することもある）は、本発明の電解槽用ガスケット組成物を用いて作製される。本発明のガスケットはイオン交換膜法、例えば陽イオン交換膜を用いて塩化アルカリ水溶液を電解する電解槽において、原料液および生成ガスなどの内部流体が通過する機器の連結部位（つなぎ目）に使用される。特に、食塩水を電解して塩素と苛性ソーダを生産するための電解槽における上記部位に使用される。電解槽用ガスケットは、上述のようにイオン交換膜等の長寿命化に伴い、苛性ソーダ、塩素および次亜塩素酸ソーダなどに対する耐薬品性の向上、原料等を加温させた状態で電解反応を実施することから耐熱性の向上が求められる。

耐薬品性の指標として、電解槽の運転（例えば、８週間程度）前後でガスケットの質量変化率を算出することで評価することができる。電解槽の運転開始とともにガスケットに塩類の付着が起こり、原料液中に曝露されていることからガスケットが液中成分を吸収し質量変化が生じる。本発明のように電解槽用ガスケットに求められる性能としては、質量変化率が５０％未満であることが好ましい。質量変化率が５０％以上になると、ガスケットに含まれる原料等が電解槽へ流れ出ることで形状が崩れてしまい、液密性および気密性が維持できなくなる。

また、耐薬品性、耐熱性だけでなく、食塩電解によって生成する電解液やガスのリークを防ぐ観点からもガスケット自体の耐久性が求められ、圧縮永久ひずみ性を指標として、ＪＩＳ Ｋ６２６２：２０１３に準拠して評価することができる。本発明のように電解槽用ガスケットに求められる性能としては、圧縮永久ひずみ率が２０％以下であることが好ましいとされている（測定条件：圧縮率２５％、温度１２５℃、７２時間）。圧縮永久ひずみ率が２０％を超えるとガスケットの耐久性が劣り、液密性および気密性を十分に確保できなくなる。

本発明のイオン交換膜法電解槽に用いられるガスケットは、具体的には本発明のイオン交換膜法電解槽に用いられるガスケット組成物を架橋・成形することでできる。架橋は１５０～２２０℃で約１～３０分間程度加熱されることにより行われる。また、必要に応じて、約１００～２００℃で約０．５～１５時間程度の二次架橋も行われる。

成形機としては射出成形機、プレス成形機、トランスファー成形機、コンプレッション成形機等を用いることができる。
また、カレンダー成形機やロートキュア成形機でシート状に成形した後ガスケット形状に切削、切断、打ち抜き加工を行うことも可能である。
これらの成形機のうち、均一な厚みや硬さ等のバラつきを少なくするためプレス成形が好適に用いられる。

本発明の電解槽用ガスケット組成物よりなる電解槽用ガスケットは電極室枠フランジ面に配置され、電解液やガスのリークを防止する。そのため、ガスケットには電気化学反応により電極室で発生したイオン種がイオン交換膜を透過するために電極面積と同程度の大きさの開口部が形成されている。通常、電解槽は上面視で長方形状であるため、ガスケットも長方形状の開口部を有する長方形状になっていることが好ましい。

本発明のガスケットは、後述する陽極室枠、陰極室枠に具備するガスケットに用いることができるが、陽極室枠に具備するガスケット、陰極室枠に具備するガスケットは同一であっても異なってもよい。陽極室枠に具備するガスケット、陰極室枠に具備するガスケットを同一にすることにより、生産コストや在庫管理コストを低減することができる。さらに、電解槽を組み立てる再に陽極側部品と陰極側部品が異なる場合には、細心の注意を払って組み立てることが求められるが、同一のすなわち陽極側と陰極側の部品を共通化することで、電解槽組立作業の管理を簡便かつ間違いの起こらない様にすることができる。「ガスケットを同一にする」とは同一の寸法を有するように成形されることを指し、具体的には同一の寸法を有する金型から成形されることが好ましい。この際、同一の材質の金型を用い、同一の条件で成形されることがより好ましい。

電極室枠
本発明の電極室枠は電極室枠のフランジ面に本発明の電解槽用ガスケットを具備してなる。電極室枠は陽極、又は陰極を備えてなり、陽極を備える電極室枠を陽極室枠、陰極を備える電極室枠を陰極室枠と記載することができる。本発明の電極室枠は電解槽を作製後に電極室となる部分を指す。

陰極室枠、陽極室枠と電解槽用ガスケットの間に接着剤層・粘着剤層を有することが好ましい。接着剤層・粘着剤層に用いる接着剤・粘着剤としては、乾燥固化型クロロプレン系接着剤等の有機溶剤を含む接着剤・粘着剤、有機溶剤を含まない接着剤・粘着剤いずれも使用することができるが、物性変化を招かない点で有機溶剤を含まない接着剤・粘着剤であることが好ましい。

有機溶剤を含まない接着剤としては、反応系接着剤が好ましく、エポキシ樹脂系接着剤（１液系・２液混合系）、シアノアクリレート系接着剤、ポリウレタン系接着剤、アクリル系接着剤、アクリル樹脂系接着剤、その他の反応系接着剤、エポキシ変成シリコーン系、アクリル変成シリコーン系等の変成シリコーン系接着剤、シリル化ウレタン系接着剤等が挙げられる。有機溶剤を含まない粘着剤としてはアクリル系粘着剤や、ウレタン系粘着剤、シリコーン系粘着剤が例示できる。

電解槽
本発明の電解槽は、本発明の電極室枠により構成される電極室を具備する。好ましくは、本発明の電極室枠により構成される電極室、イオン交換膜を具備する。

本発明の陽極室枠に具備された陽極は、開口を有する導電性基体とその導電性基体上に設けられる触媒層とを有する。

導電性基体としては、耐食性を有するチタニウム製エキスパンドメタル、チタニウム製織網又はチタニウム製パンチングメタルが好ましく、均一導電性と経済性の観点から、チタン製エキスパンドメタルが特に好ましい。導電性基体の開口率は、機械的強度と通液性とを両立させるために、２５～７５％であることが好ましい。

陽極の触媒層、即ち、導電性基体の表面に被覆する電極活性物質として、イリジウム、ルテニウム、白金、パラジウム等の白金族金属と、チタン、タンタル、ニオブ、タングステン、ジルコニウム等のバルブ金属及び錫からなる群より選ばれた１種類以上の金属の酸化物との混合酸化物が好ましい。一例として、イリジウム－ルテニウム－チタン混合酸化物、イリジウム－ルテニウム－白金－チタン混合酸化物、白金及びイリジウム酸化物が挙げられる。また、水酸化アルカリ化合物の水溶液を陽極液として電解する場合にはニッケルを含む化合物を電極活性物質として用いることができる。

導電性基体に行う表面処理として、機械的表面処理及び化学的表面処理が挙げられる。機械的表面処理法として、微細な研磨材を使用し、基材の表面を緻密に凹凸化するブラスト処理法があり、また、化学的表面処理の方法として、シュウ酸、硝酸、硫酸、塩酸、フッ酸等の浴中で化学エッチング処理を行う方法がある。

かかる表面処理は、前記化学的表面処理を単独に又は前記機械的表面処理を単独に行ってもよく、両処理法を組み合わせてもよい。なお、陽極の表面に形成される凹凸の高低差の最大値は、通液性の確保とイオン交換膜の保護とを両立させるために、３～５０μｍであることが好ましく、５～４０μｍであることがより好ましい。

本発明の陰極室枠に具備された陰極は、開口を有する導電性基体とその導電性基体上に設けられる触媒層とを有する。

また、陰極の導電性基体は、鉄、銅、ステンレス、ニッケル等を使うことが可能であり、特に耐食性等の点からはニッケルを使うことが好ましい。導電性基体の形状は通液性を確保し、均一な導電性が保たれることが望まれ、具体的にはエキスパンドメタル、パンチングメタル、ファインメッシュ、平織メッシュがよく、例えば、ニッケル製ファインメッシュ又はニッケル製平織メッシュであることが好ましい。斯かる陰極の導電性基体における開口率は、２５～７５％であることが好ましい。

陰極の触媒層、即ち、導電性基体の表面に被覆する電極活性物質として、白金、パラジウム、ルテニウム、イリジウム、銅、銀、錫、ニッケル、コバルト及び鉛等の金属又はそれらの単一もしくは混合物や混合酸化物の使用が好ましい。

本発明の電解槽は、陽極と、陰極と、それらの間に配置されるイオン交換膜と、を備えており、陽極を有する陽極室、及び陰極を有する陰極室を構成する。電解槽内に所定数の電極ユニットが同一極性で縦列的に配置され、隣接するユニットにイオン交換膜が配置されることにより複極式電解槽を形成することができる。また、単極式電解槽の場合、１つの電極ユニットの両側に、陽極又は陰極の何れかが形成され、それぞれの電極ユニットがイオン交換膜を介して交互に配置されることで単極式電解槽を形成することができる。本発明の電解槽は、単極式又は複極式の電解槽の何れの方式にも適用することができる。また、電解槽組立状態で陽極と陰極の極間距離により、ギャップ式、ナローギャップ式、ファイナイトギャップ式、ゼロギャップ式といった分類をする場合もあるが、ガスケットの位置関係においては電極間距離の影響を受けないため、いずれの方式にも本発明の電解槽を適用することができる。

本発明の電解槽は、陰極室枠、及び陽極室枠に具備される電解槽用ガスケットが同一であることが好ましく、更に押し型面に接触して成形されるガスケット面が対面する（向い合う）関係となるように配置することが好ましい。尚、本願発明においては、ガスケット面には、金型を用いてプレス成形する際には、押し型面に接触して成形されるガスケット面と受け型面に接触して成形されるガスケット面が存在する。この際、ガスケットを金型等で成形する場合には、製造上の公差が発生する。同一のガスケットを用いて、押し型面に接触して成形されるガスケット面が対面する（向い合う）関係となるように配置することにより、公差を低減することができ、電解槽に用いられるガスケットの枚数が多くなるほど効果が大きくなる。

電極室枠、電解槽の製造方法
本発明の電極室枠、電解槽の製造方法は、ガスケットを電極室枠のフランジ面に具備する工程を含み、具備させる工程としては接着剤や粘着剤を塗布する工程（塗布工程）であることが好ましく、上記の接着剤・粘着剤を用いることができる。

塗布工程により、ガスケットを具備させる場合には、ガスケット、電極室枠のフランジ面の両方又は片方に塗布すればよく、具備させる面の全部、又は一部に塗布することができる。尚、粘着剤は一般的にはフィルム等の支持体を用い、支持体に塗工された両面テープ等の粘着製品を貼り付ける等により塗布される。

また、本発明の電極室枠、電解槽の製造方法においては、塗布工程の前にガスケットをエタノール等のアルコール系溶剤、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶剤、及び水から選択される溶剤で洗浄する工程（洗浄工程）を含むことが好ましい。ガスケットの材料であるゴム成形品は、一般的に金型を使用した架橋工程を経て製造され、架橋工程で金型からゴム成形品を取り外しやすくするために離型剤が使用される。ガスケットを電極室枠のフランジ面に具備させる際に、ガスケット表面に離型剤が残存していると接着剤・粘着剤の効果が低下する場合がある。そこで、ガスケット表面に残存する離型剤を拭き取り、または洗浄により除去することで接着剤・粘着剤の効果が改善される。ガスケット表面から離型剤を除去する際には、ガスケットの損傷を引き起こしにくい水、アルコール、揮発性の高いケトン系溶剤を使用することが好ましく、フッ素系やケイ素系の離型剤を効率よく簡便に除去するためにエタノールやアセトンを使用することが好ましい。尚、電極室枠のフランジ面における不純物も除去目的で、アルコール系溶剤、ケトン系溶剤、及び水から選択される溶剤で洗浄してもよく、接着剤・粘着剤の効果をより得るためにも洗浄することが好ましい。

電解方法
上記電解槽より苛性ソーダ、塩素、及び／または水素を製造することができ、当該電解方法は、電解槽に食塩水を供給するとともに、前記陰極と前記陽極との間に直流電流を流すことによって前記食塩水を電解する工程を有する。電解条件は特に限定されず、公知の方法を用いて行うことができる。電解工程により、陰極室からは水素および苛性ソーダが得られ、陽極室からは塩素、電解により食塩の濃度が低下した淡塩水が得られる。得られた苛性ソーダ、塩素、水素は別途、公知の方法で精製することもできる。

以下に本発明について実施例を挙げてより具体的に説明するが、本発明の技術的範囲は、本実施例によって限定されるものではない。

実施例１および比較例１
エチレンプロピレン系ゴム（以下、ＥＰＤＭとも表記）とグラファイト系化合物および下記に示す各配合剤を表１に示す質量比で配合し、１Ｌニーダーおよび６インチロールにて混練し、電解槽用ガスケット組成物を得た。得られた電解槽用ガスケット組成物に金型にて架橋操作を行い、ゴム材料を得た。架橋条件は表１のとおりに実施した。また、評価項目およびその評価方法は下記の通りである。

＜評価項目および評価方法＞
（１）圧縮永久ひずみ試験
ＪＩＳ Ｋ６２６２：２０１３に従い実施した。まず、金型にて試験片（直径２９ｍｍ、高さ１２．５ｍｍ、円柱状）を作製し、試験前の厚みｈ０を測定した。試験片を二枚のステンレス鋼板からなる圧縮板（圧縮装置）で厚み方向に挟み、試験前の厚みｈ０に対して圧縮率２５％の厚みになるように圧縮し、予め温度１２５℃の状態に保持した恒温室へ試験片を組込んだ圧縮装置を投入し７２時間静置した。この時、使用するスペーサの厚みｈ２を測定する。７２時間経過後、恒温室から圧縮装置を取出し、圧縮状態を解放し、３０分間静置させたのち、試験片の試験後の厚みｈ１を測定した。次式にしたがって圧縮永久ひずみを算出した。
圧縮永久ひずみ（％）＝［（ｈ０－ｈ１）／（ｈ０－ｈ２）］×１００

（２）耐薬品性試験
試験片（１０ｍｍ×４０ｍｍ×２ｍｍ）を作成し、実際に運転を行っている食塩電解槽の陽極側に評価用の槽を設け、運転中の電解液に８週間曝露し、曝露前質量をＷ０、曝露後質量をＷ１とし、下記の式に従って質量変化率を算出した。また、外観変化を目視で観察し、評価は下記の基準の通りに行った。
＜質量変化率＞
質量変化率（％）＝［（Ｗ１－Ｗ０）／Ｗ０］×１００
＜外観＞
○：外観にやや白化がみられるが著しい変形はない
×：外観が黄変してひび割れなどがみられる

実施例１の結果より、質量変化率、外観ともにグラファイト系化合物が入っていない比較例１と比較して電解液による腐食を抑えることでき、良好な耐薬品性を示していることが分かる。また、圧縮永久ひずみにおいても改善され、耐久性に関しても良好な結果を示している。
さらに、本発明のガスケットは、陰極側よりも過酷な陽極側においても良好な性能を発揮することから、陰極側のガスケットとしても使用することも可能である。

本発明の電解槽用ガスケット組成物は、従来の物性を損なうことなく耐薬品性をさらに向上させた電解槽用ガスケットを提供できるものであり、当該ガスケットは電解槽における寿命が長く、部材の交換頻度が少なくなることからメンテナンス費用が削減できる。

１０１ 陽極室枠（陽極室）
１０２ 陽極
１０３ 陽極フランジ面
１０４ 陽極ガスケット
１０５ イオン交換膜
１０６ 陰極室枠（陰極室）
１０７ 陰極
１０８ 陰極フランジ面
１０９ 陰極ガスケット
２０１ 複極室枠における陽極室
２０２ 陽極
２０３ 陽極室枠フランジ面
２０４ 陰極ガスケット
２０５ イオン交換膜
２０６ 複極室枠における陰極室
２０７ 陰極
２０８ 陰極フランジ面
２０９ 陽極ガスケット
２１０ 隔壁

Claims (7)

1. イオン交換膜法電解槽に用いられる電解槽用ガスケット組成物であって、エチレンプロピレン系ゴムとグラファイト系化合物を含み、
   前記グラファイト系化合物が、天然黒鉛および人造黒鉛のいずれか、もしくはその両方から選ばれ、少なくとも１種類の材料を用い、エチレンプロピレン系ゴム１００質量部に対してグラファイト系化合物が０．１～２０質量部である電解槽用ガスケット組成物。
2. エチレンプロピレン系ゴムが、環状非共役ジエンをジエン成分として含むエチレン－プロピレン－ジエン共重合体であって、さらに、エチレン－プロピレン－ジエン共重合体中のジエン成分が２～１５質量％を含むエチレン－プロピレン－ジエン共重合体である請求項１に記載の電解槽用ガスケット組成物。
3. 前記グラファイト系化合物が、天然黒鉛および人造黒鉛のいずれか、もしくはその両方から選ばれ、少なくとも１種類の材料（ただし、熱膨張性黒鉛を除く）を用いる請求項１または２に記載の電解槽用ガスケット組成物。
4. 請求項１～請求項３いずれかに記載の電解槽用ガスケット組成物を架橋してなるゴム材料。
5. 請求項４に記載のゴム材料からなる電解槽用ガスケット。
6. 請求項５に記載の電解槽用ガスケットを具備するイオン交換膜法電解槽。
7. 請求項６に記載の電解槽に食塩水を供給するとともに通電することにより食塩水を電解する工程を有する苛性ソーダ、塩素および／または水素の製造方法。
   

Images