JPH01272799A - エラストマー複合電極 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は可撓性に優れたエラストマー複合電極に係り、
詳しくは所定の電圧を印加すれば比較的大きな電流を流
すことが可能で、かつ電解浴中で長時間使用できるエラ
ストマー複合電極に関する。

（従来技術） 電解質水溶液や溶融塩などのイオン導電体に一対の電極
を入れ、これに通常直流電流を印加すると、イオン導電
体中の陽イオンは陰極へ、陰イオンは陽極へ向かって移
動し電流が流れ、この結果電極面とイオン導電体との界
面で化学変化が起こる。これを利用して従来電気メツキ
、電気冶金等が工業的に行なわれている。

この場合、電極として金属あるいは黒鉛等が使用されて
いる。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、従来の金属電極はアノード側においてその表面
が酸化して溶解するために耐久性に欠け、また電解液を
汚染する欠点があり、また同じく黒鉛電極もアノード側
にて短時間に酸化、溶解する問題があった。そればかり
でなく、従来の電極は比較的硬くて形状を自由に変える
ことが困難であった。

本発明はこのような問題点を解決するものであり、所定
の電圧を印加すれば十分な電流を流すことが可能で、か
つ電解浴中で長時間使用出来、しかも可撓性に優れたエ
ラストマー複合電極を提供し、更にはアノード側で使用
しても表面の酸化反応による腐食を阻止して耐久性を向
上させ、しかも電解反応を制御することが可能になるア
ノード側用のエラストマー複合電極を提供することを目
的とする。

（問題点を解決するための手段） 即ち、本発明の特徴とするところは電解浴で使用可能な
アノード用電極であって、導電性基材を少なくとも耐酸
化性の導電性粉体を含んだエラストマーの表面層に埋設
したエラストマー複合電極にある。

また、電解浴で使用可能なアノード用電極であって、導
電性基材を高導電性カーボンブラック、グラファイトあ
るいはガラス状カーボンから選ばれた少なくとも一つ以
上の高導電材を含んでいる導電性エラストマーの保護層
に埋設し、該保護層の少なくとも一方に耐酸化性の導電
性粉体等の導電材を含んだ表面層を設けたエラストマー
複合電極も含む。

更には電解浴で使用可能な電極であって、導電性基材を
高導電性カーボンブラック、グラファイトあるいはガラ
ス状カーボンから選ばれた少なくとも１つ以上の高導電
材を含んだ導電性エラストマーからなる表面層に埋設し
たエラストマー複合電極も含む。

そして、電解浴で使用可能な電極であって、導電性基材
を高導電性カーボンブラック、グラファイトあるいはガ
ラス状カーボンから選ばれた少なくとも１つ以上の高導
電材を含む導電性エラストマーの保護層に埋設し、この
保護層の少なくとも一方に上記保護層よりも多くの高導
電材を含んだ表面層を設けたエラストマー複合電極も含
む。

以下、本発明を図面にもとづいて詳述するが、第１図は
本発明に係るエラストマー複合電極の縦断面図、第２図
は第１図のＡ部拡大図そして第３図は他の発明に係るエ
ラストマー複合電極の縦断面図である。

第１図に示すエラストマー複合電極（１）は導電性基材
（２）が高導電性カーボンブラック、グラファイトある
いはガラス状カーボン等の高導電部材を含んだ導電性エ
ラストマーの保護層（３）に埋設され、電解液に直接触
れないようになっており、更にこの保護層（３）の少な
くとも一方（第１図は両方）に耐酸化性の導電性粉体を
含む表面層（４）が設けられ、電解中での保護層（３）
の腐食を阻止している。

即ち、保護層（３）は導電性基材（２）を保護して該織
物に付着している金属の酸化、溶出を防ぐことによって
電解液を汚染させない機能を有し、また同時に表面層（
４）から導電性基材（２）又はこの逆方向へ電子を効率
よく渡す機能を有している。この保護層（３）の厚みは
Ｑ、１ｍｍ〜５．Ｑｍｍ程度である。

一方表面層（４）は直接電解液と電子の授受をよくして
、保護層（３）の酸化反応を阻止する機能をもつ。この
層（４）の厚さは約Ｑ、１ｍｍ〜Ｑ、　５ｍｍ程度であ
る。

上記導電性基材（２）はポリエステル、ポリアミド、芳
香族ポリアミド等を素材とする有機繊維糸を用いたもの
で、サテイン、ツイル、平織等の種々組織を有している
。この織物を構成する糸は予めニッケル、銅、亜鉛等の
導電部材を蒸着もしくは化学メツキしたものを使用する
か、また織物に導電部材を蒸着もしくは化学メツキレだ
ものである。

更に金属の織物、メツシュあるいは金属板でもよい。上
記導電性基材（２）の表面抵抗値は最大２０Ω／口であ
り、これを越えると導電性に欠けて使用出来ない。また
厚みは最大ＩＱｍｍ程度である。

本発明の電極は可撓性を有し、また湾曲させても容易に
復元することが望ましい。このため、導電性織物が最適
な材料がもしれない。

また、上記保護層（３）は水およびアルカリ性、酸性の
水溶液中で使用可能であり、例えば天然ゴム、ポリブタ
ジェンゴム、スチレン−ブタジェン共重合体ゴム、ブチ
ルゴム、クロロブレンゴム、エチレン−プロピレン共重
合体ゴム、シリコンゴム等のエラストマーに高導電部材
、オイル等を含むもので、機械的強度及び耐熱性を向上
させるために硫黄、硫黄化合物又は過酸化物で架橋可能
なゴムを用いるが、ＳＩＳ、ＳＢＳ、５ＥＢＳ等の熱可
塑性エラストマーも用いられる。

前記高導電部材は高導電性カーボンを初めとしてグラフ
ァイト、ガラス状カーボン等を含むものであり、保護層
（３）における添加量はエラストマー１００重量部に対
して３０〜１５０重量部、好ましくは４０〜１００重量
部である。３０重量部未満の場合には抵抗値が大きくて
電流効率が悪く、逆に１５０重量部を越えると加工性が
困難になると共に可撓性も阻害される。

ここで使用される高導電性カーボンはＤＢＰ吸油量が１
５０ｍ１／１００ｇ以上、好ましくは４０Ｑｍｌ／　１
００　ｇ以上で、ヨード吸着量が１００ｍ１／１００ｇ
以上または窒素表面積が１５０ｍ”／ｇｇ以上鎖状構造
が発達し、粒子間及び凝集体間距離の小さいもので、例
えば高導電性ファーネスブラック、あるいはアセチレン
ブラック等がある。

また、前記表面層（４）は保護層（３）と同じエラスト
マー中に耐酸化性導電性粉体が含まれており、この粉体
は電気伝導性酸化物例えばＴｉ０１■０１ＮｂＯ，Ｅｕ
Ｏ等のＮａＣ１型構造を有する酸化物、Ｔｉ２Ｏ３、■
２０３等のコランダル型酸化物、ＴｉＯ２，５１０２、
ＲｕＯ２，０３０２、Ｔｒ０２のルチル型酸化物、Ｌａ
ＴｉＯ３、ＣａＶＯ３，５ｒＶＯ３、ＣａＣｒＯ３、Ｓ
　ｒ　Ｃｒ　０３、ＬａＮ　ｉＯ３、ＬａＣｕＯ３，５
ｒＲｕ０３、ＬｕＮｉ０３等のペロブスカイト型酸化物
、ＲｅＯ３およびＭｘＷＯ３の酸化物、Ｋ２ＮｆＦ４等
のバイログロア型酸化物、Ｆｅ３Ｏ４、ＬｉＴｉ２Ｏ４
等のスピネル型化物がある。これらは３００にで抵抗率
ρ（＝抵−抗値×断面積Ｘ長さ−１）が１０−４９．ｃ
ｍ程度以下でｄρ／ｄＴ≧０となるものであり、電解液
と直接電子の授受をし、電解反応を制御する。

また、例えばＴｉＢ２、Ｚ　ｒ　Ｂ２、ＭｏＢ、ＷＢ等
の金属ホウ化物、ＴｉＳｉ２、ＷＳｉ２、Ｍｏ５１１、
ＺｒＳｉ２のような金属ケイ化物、ＴｉＮ、ＺｒＮのよ
うな金属窒化物、ＴｉＣ，ＺｒＣ，Ｍｏ２Ｃ，ＷＣのよ
うな金属炭化物のような耐酸化性、耐熱性の良い粉体が
用いられる。

上記粉体の添加量は表面層（４）においてはエラストマ
ー１００重量部に対して５０〜１５００重量部、好まし
くは１００〜３００重量部であり、５０重量部未満の場
合には抵抗値が大きくて電流効率が悪く、逆に１５００
重量部を越えると加工性が困難になると共に可撓性も阻
害される。

従って、第１図に示されるエラストマー電極では表面層
（４）の導電材の添加量は保護層（３）に比べて約１．
５〜１０倍程度多くなっている。このたい。

また、第３図に示すエラストマー複合電極（１）は特に
表面層（４）が保護層（３）の表面に存在しない場合で
ある。この場合、表面層（４）には少なくとも耐酸化性
の導電性粉体が含まれているが、この添加量はエラスト
マー１００重量部に対して５０〜１５００重量部、好ま
しくは１００〜３００重量部である。この粉体の添加量
が５０重量部未満になると保護層の抵抗値が大きくなっ
て電流効率が悪く、また電極の表面が短時間に酸化し、
また逆に１５００重量部を越えると加工性が悪くなると
共に可撓性が阻害される。

また、この保護層（３）には耐酸化性の導電性粉体以外
にも高導電性ファーネスブラック、アセチレンブラック
等の高導電性カーボンを初めとしてグラファイト、ガラ
ス状カーボン等の高導電部材を添加することが出来る。

以上のようなエラストマー複合電極（１）は特にアノー
ド用に適用されるものであり、表面に耐酸化性の導電性
粉体が存在しているために電極の酸化を防止して電解液
中で長時間使用可能となる。

また、こればかりでなく電解液の電解反応を制御できる
機能もある。

一般に電極は触媒能を有することが好ましく、ＮｉＯ，
ＷＯ３、ＴｉＯ２等の酸化物は光増感能を有するため、
アノードでの酸素発生を活性にする。

また、食塩水電解においてはＲｕＯ２の塩素過電圧が黒
鉛、白金に比べて１０分の１以下であるため、効率的に
塩素ガスを得ることも出来る。更にカソードにおいても
ＮｉＯは水素過電圧が低いため電位を適当に制御すれば
効率的に水素ガスを得ることが出来る。このようにこの
電極の表面層は、上記導電性粉体の選択によって水素、
酸素、塩素等の種々の過電圧が調節され、これにより効
率的にガスを得ることができる。

更に、本発明においてはアノードとカソードの両極に使
用できるエラストマー複合電極も含む。

この電極は第１図と同じ構造になり、導電性基材（２）
を高導電性カーボンブラック、グラファイトあるいはガ
ラス状カーボン等の高導電部材を含んだ導電性エラスト
マーの保護層（３）に埋設し、この保護層（３）の少な
くとも一方に前記高導電部材を該保護層（３）より約１
．５〜１０倍程度多く含んだ表面層（４）を有している
。

保護層（３）において、高導電部材はエラストマー１０
０重量部に対して３０〜１５０重量部、好ましくは４０
〜１００重量部であり、そして表面層（４）においては
エラストマー１００重量部に対して５０〜１５００重量
部、好ましくは１００〜３００重量部とし、表面層（４
）の高導電部材の添加量を保護層（３）に比べて約１．
５〜１０倍程度多くして導電性を高めている。

また、本発明においては第３図と同じ構造のように両極
に使用される電極は表面層（４）を有しないものも含む
。この場合保護層（３）には前記高導電部材がエラスト
マー１００重量部に対して３０〜１５０重量部、好まし
くは４０〜１００重量部含まれる。３０重量部未満の場
合には、保護層の抵抗値が大きくなって電解時の電流効
率が悪く、また電極の表面が短時間に酸化して腐食し、
また逆に１５０重量部を越えると加工性が悪くなると共
に可撓性も阻害される。

このようなエラストマー複合電極は特にアノード及びカ
ソードの両極に使用でき、導電性基材に付着している金
属の酸化、溶出を防止し、また保護層が導電性基材と電
解液との電子の授受を良好に行うことが出来る。

（実施例） 次に本発明を具体的な実施例により更に詳細に説明する
。

実施例１〜５ 第１表に示される配合にもとづき、ゴム配合物をバンバ
リーミキサ−で混練後、ロールを用いて厚さ１ｍｍに圧
延した２枚のシートを作成した。−方のシート表面に第
２表に示されるゴム糊を塗布して保護層の表面に表面層
を設けた。

上記シート間に平織組織のポリエステル織物にニッケル
約１８ｇ／ｍ２付着させた表面抵抗値５〜１０Ω／口を
有する織物を挟持した状態で、この積層物を温度１５０
℃のプレス機に設置した後、約２０分加圧加硫を行ない
、複数のエラストマー複合電極を製造した。エラストマ
ー複合電極は厚さ２ｍｍ×巾３００ｍｍｘ長さａｏｏｍ
ｍであり、導電性織物の表面に形成された保護層の厚み
は約１゜Ｑｍｍ、その層の一方の表面に設けられた表面
層の厚みはＱ、１ｍｍであった。

得られたエラストマー複合電極は保持板に装着してこれ
を陽極側へ、また白金電極を陰極側へ設け、これらの電
極を約５ｃｍの間隔をあけて約２０℃の水道水を入れた
電解浴につけ、ＤＣ５０Ｖの一定電圧を印加して電解テ
ストを行ない、３時間後の電解液の色及び汚染（浮遊物
）、またこの時の電解液を原子吸光法にてＮｉ濃度（ｐ
ｐｍ　）を測定した。これらの結果を第２表に併記する
。

以　　下　　余　　白 第１表（保護層のゴム配合） ＊１　カリフレックスＴＲ−１１１２（シェル化学社製
）＊２　アクゾ社製 比較例１〜３ 比較例１では銅板を電極に使用した。また、比較例２で
は第３表の配合Ｃに基づき、ゴム配合物をバンバリーミ
キサ−で混練後、ロールを用いて厚さ２ｍｍに圧延した
シートを実施例と同様の導電性織物間に介在させ、この
積層物を温度１５０℃のプレス機に設置した後、約２０
分加圧加硫を行ない複数のエラストマー複合電極を製造
した。エラストマー複合電極は厚さ２ｍｍＸ巾３００ｍ
ｍＸ長さ３００ｍｍであり、導電製織物の表面に形成さ
せた被膜はプレス圧を変化させて約１００μｍの厚みに
した。

また、比較例３では第８表の配合りを用いて比較例２と
同様のエラストマー複合電極を作成した。

これらの電極を用いて実施例と同様の試験を行なった。

その結果を第２表に併記する。

また、実施例１．２．３及び比較例２．８のエラストマ
ー複合電極を用いて前述のとおり電解テストを行ない。

電解時間と電流密度との関係を測定した。その結果を第
４図に示す。

第３表 実施例６．７ 第１表に示される配合にもとづき、実施例１〜５と同様
に厚さ１ｍｍに圧延した２枚のシートを作成し、このシ
ート間にニッケルを付着させた導電性織物を挟持した状
態で第１図に示されるようなエラストマー複合電極を製
造した。

このエラストマー複合電極を実施例１〜５と同様の条件
にて電解テストを行ない電解液の色、汚染状態及びＮｉ
濃度を測定した。この結果を第４表に示す。

第４表 これらの結果から、本発明のエラストマー複合電極を使
用すると、電解液の変色及び汚染の発生がなく、また電
解液のＮｉ濃度も上昇せず、更には、長時間電解テスト
を行っても、電解電流値も安定している。従って、本発
明のエラストマー複合電極はその表面の酸化が起こらず
、耐腐食性に優れており、電解液で長時間使用可能であ
ることが判る。

（効果） 以上のように本発明のエラストマー複合電極によると、
導電性基材が特定の導電材を含んだ導電性エラストマー
の保護層に埋設されているため、導電性基材における金
属の酸化、溶出を防止し、また該保護層が導電性基材と
電解液との電子の授受を良好に行うことが可能になり、
また可撓性に富み、更にこのエラストマー複合電極の保
護層に対酸化性の導電性粉体あるいは高導電材を高充填
した表面層を設けることによって電解液と直接電子の授
受を行ない、該保護層の酸化を防止することが可能にな
るため、電解液で長時間使用出来る。

特に、耐酸化性の導電性粉体を充填した表面層を設ける
ことにより電解反応を制御して所定のガスを効率よく発
生させることが出来る効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るエラストマー複合電極の縦断面図
、第２図は第１図のＡ部拡大図、第３図は他の発明に係
るエラストマー複合電極の縦断面図そして第４図はエラ
ストマー複合電極の電解テストを行った際の電解時間と
電流密度との関係を示す図である。 （１）・・・エラストマー複合電極 （２）・・・導電性基材 （３）・・・保護層 （４）・・・表面層 特許出願人　　三ツ星ベルト株式会社 第１図　　１ 第２図 第３図　　　　１ ′排むねｍＡ／ｃｍ２）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電解浴で使用可能なアノード用電極であって、導電
   性基材を少なくとも耐酸化性の導電性粉体を含んだ導電
   性エラストマーの表面層に埋設したことを特徴とするエ
   ラストマー複合電極。 ２、電解浴で使用可能なアノード用電極であつて、導電
   性基材を高導電性カーボンブラック、グラファイトある
   いはガラス状カーボンから選ばれる少なくとも１つ以上
   の高導電材を含んでなる導電性エラストマーの保護層に
   埋設し、該保護層の少なくとも一方に耐酸化性の導電性
   粉体等の導電材を含んだ表面層を設けてなることを特徴
   とするエラストマー複合電極。 ３、保護層において高導電材の添加量がエラストマー１
   ００重量部に対して３０〜１５０重量部で、表面層にお
   ける耐酸化性の導電性粉体の添加量が５０〜１５００重
   量部であり、上記粉体が高導電材に比べて１．５〜１０
   倍多く充填されている請求項２記載のエラストマー複合
   電極。 ４、電解浴で使用可能な電極であって、導電性基材を高
   導電性カーボンブラック、グラファイトあるいはガラス
   状カーボンから選ばれてなる少なくとも１つ以上の高導
   電材を含んだ導電性エラストマーからなる表面層に埋設
   したことを特徴とするエラストマー複合電極。 ５、電解浴で使用可能な電極であって、導電性基材を高
   導電性カーボンブラック、グラファイトあるいはガラス
   状カーボンから選ばれた少なくとも１つ以上の高導電材
   を含む導電性エラストマーからなる保護層に埋設し、こ
   の保護層の少なくとも一方に上記保護層よりより多くの
   上記高導電材を含んだ表面層を設けたことを特徴とする
   エラストマー複合電極。 ６、保護層において、高導電材の添加量がエラストマー
   １００重量部に対して３０〜１５０重量部で、表面層に
   おける高導電材の添加量がエラストマー１００重量部に
   対して５０〜１５００重量部であり、表面層における高
   導電材の添加量が導電性保護層に比べて１．５〜１０倍
   多く充填されている請求項５記載のエラストマー複合電
   極。