JPH05222564A - フィルタプレス型構造体の構成部分を製造する方法および前記方法によって製造された構造体 - Google Patents

フィルタプレス型構造体の構成部分を製造する方法および前記方法によって製造された構造体

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JPH05222564A
JPH05222564A JP4305281A JP30528192A JPH05222564A JP H05222564 A JPH05222564 A JP H05222564A JP 4305281 A JP4305281 A JP 4305281A JP 30528192 A JP30528192 A JP 30528192A JP H05222564 A JPH05222564 A JP H05222564A
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frame
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Thomas Wesley Boulton
トーマス・ウエズレー・ボールトン
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Imperial Chemical Industries Ltd
Original Assignee
Imperial Chemical Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】フィルタプレス型構造体、特にフィルタプレス
型電解槽のフレーム状構成部分に、化学的浸蝕に抵抗性
を持たせ、事後の加工工程の必要性を減少させる、フレ
ーム状構成部分の製造方法を提供する。 【構成】フィルタプレス型電解槽のフレーム１の製造に
おいて、プラスチック材料を回転成型によって外部殻体
に形成し、その後外部殻体内にコアを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明はフィルタプレス型構造体の構成部
分を製造する方法、とくにフィルタプレス型電解槽の構
成部分、とくにフレーム状構成部分を製造する方法に関
するものである。公知のフィルタプレス型構造体は、複
数のフレーム上要素および、複数の分離器たとえば複数
の多孔性分離器または複数のイオン交換膜を有する。そ
のような構造体において種々の工程たとえば濾過または
濃縮工程が実施される。近年開発された電解槽として使
用するフィルタプレス型構造体は、多数のフレーム状部
分たとえば多数の陽極、陰極およびガスケットとして使
用しうるフレーム状構造体を有する。そのような電解槽
は多数の交互の陽極および陰極、たとえばフィルタプレ
ス型構造体の型式で交互に配置された50個の陽極と50個
の陰極を有する。そのような電解槽は一層多くのたとえ
ば 150個の交互の陽極および陰極を有し、槽は単極また
は双極である。そのような電解槽はガスケットとして作
用するかまたはさらにガスケットを備えたフレーム状部
分を有する。たとえば、フィルタプレス型電解槽におい
て、一つ以上のフィルタプレス型構造体は隣接する陽極
と陰極の間に設置され、陽極および陰極を相互に電気的
に絶縁するように作用して、槽内に間隔を形成して陽極
室および陰極室を形成する。
【０００２】フレーム状構造体は中央空間を画定し、フ
レーム内側のこの空間は電解層内に陽極室または陰極室
の部分を形成する。そうでなければ、電解層の陽極およ
び陰極はそれら自体別のフレーム状構造体内に設置さ
れ、たとえば陽極および陰極はそれぞれフレーム状構造
体たとえばフレームの凹所に設置され凹所によって保持
される。ガスケットとしても作用するこれらのフレーム
状構造体はプラスチック材料から作られる。近年フィル
タプレス型電解槽とくに分離器がほぼ水圧的に不透過性
の陽イオン交換膜である電解槽が、アルカリ金属塩化物
水溶液の電解によって、塩素およびアルカリ金属水酸化
物水溶液の生産に使用するため開発された。アルカリ金
属塩化物水溶液が膜型電解槽において電解されるとき、
溶液はヘッダから槽の陽極室に装入され電解槽において
発生した塩素および消費されたアルカリ金属塩化物溶液
は陽極室からヘッダに排出され、アルカリ金属イオンは
膜を通って槽の陰極室に移送され、そこに水または希釈
アルカリ金属水酸化物溶液がヘッダから装入されアルカ
リ金属イオンと水との反応によって生じたアルカリ金属
水酸化物溶液は槽の陰極質室からヘッダに排出される。
しかしながら、そのようなフィルタプレス型構造体の構
成部分の製造、とくにフィルタプレス型電解槽のフレー
ム状構造要素の製造には、いくつかの問題点がある。
【０００３】たとえば、しばしば全体的に平らなそのよ
うな部分は複雑な形状を有し、部分の異なった区域にお
いて厚さが変化する。しかして、それらはプロセス流体
を通過させる複雑な内部ポート、開口および通路、なら
びにたとえば英国特許第 1595183号およびヨーロッパ特
許第 0080827号に開示されたような、接続保持を助ける
表面構造を有する。そのような構成部分がプラスチツク
材料から通常のプラスチツク加工技術、たとえば圧縮成
型または射出成型によって製造されるとき、生産工程中
プラスチツク材料が冷却するとき異なった収縮を生じ、
その結果構成部分が確実に所要の寸法をもつために事後
の加工が必要となる。そのような構成部分が、たとえば
アルカリ金属塩化物水溶液の電解による塩素およびアル
カリ金属水酸化物の製造におけるように、使用中、電解
液および／または電解生成物が高度に腐蝕性の物質であ
る、電解槽の一部を構成するならば、電解槽の構成部分
は電解および／または電解生成物による化学的浸蝕、た
とえば湿った塩素に対してまた塩素含有アルカリ金属塩
化物溶液に対して、抵抗性をもたなければならない。し
かしなから、構成部分の全部を化学的浸蝕に対するその
ような抵抗性をもつ材料から作ることは経済的に好まし
くない。この経済的課題を解決するためまた化学的に抵
抗性のある部分を製造するために、フィルタプレス型構
造体のフレーム状構成部分を化学的に抵抗性のある材料
の層たとえば電解槽に使用する場合に弗素化ポリマ材料
によって被覆することは公知である。しかしながら、そ
のような被覆は、被覆が構成部分に十分良く接着しえな
いという問題を生ずる。
【０００４】本発明は、フイルタプレス型構造体の構成
部分、一般にフレーム状構成部分の製造方法を提供する
ことによってこれらの課題を克服することを意図し、そ
の構成部分は複雑な構造を有しかつ化学的浸蝕に抵抗性
がありかつ内部コアに強固に固着した外部殻体またはプ
ラスチック材料の層を有し、さらに事後の加工工程の必
要性が減少されるものである。本発明によれば、フイル
タプレス型構造体の構成部分、たとえば、プラスチック
材料の外部殻体および内部コアを有する、フレーム状構
成部分の製造方法が提供され、その方法はプラスチック
材料を回転成型して外部殻体を形成しその後外部殻体内
部に内部コアを形成することを含んでいる。本発明の方
法によって製造された構成部分はフイルタプレス型構造
体の構成部分として使用することを意図し、また本発明
の別の実施例によれば、一つ以上の構成部分、たとえば
本発明による方法によって製造されたフレーム状構成部
分を有するフイルタプレス型構造体が提供される。限定
されるものではないが、本発明の方法はフイルタプレス
型電解槽の構成部分、たとえば、フイルタプレス型電解
槽のフレーム状構成部分の製造ににとくに適しており、
また本発明の別の特徴によれば、フイルタプレス型電解
槽の構成部分、たとえば、プラスチック材料の外部殻体
および内部コアを有する、フイルタプレス型電解槽のフ
レーム状構成部分を製造する方法が提供され、その方法
はプラスチック材料を回転成型して外部殻体を形成しそ
の後外部殻体の中に内部コアを形成することを含んでい
る。
【０００５】本発明の別の特徴の実施例によれば、一つ
以上の構成部分、たとえば本発明のこの別の特徴による
方法によって製造されたフレーム状構成部分を有するフ
イルタプレス型電解槽が提供される。本発明は、以下に
電解フレームとして参照する、フイルタプレス型電解槽
のフレーム状構成部分の製造を参照することによって説
明されるが、本発明はこれに限定されるものではない。
電解槽は別の陽極および陰極を有する単極槽とし、また
はその一方の面が陽極として作用しその他方の面が陰極
として作用する複合電極を有する双極槽とすることがで
きる。電解槽フレームにより絶縁材料のフレーム状構造
物を意味する。電解槽フレームの構造はフレームガ構造
部分を形成する電解槽の特殊な型により決定される。た
とえば、電解槽の第１の型において（陽極または陰極も
しくは双極極板であり別の意味がなければ以下電極と称
する）電極は、電解槽フレームの中の凹所に設置され
る。もしくは、電解槽の第１の型において、電解槽フレ
ームは各陽極および隣接する陰極の間にたとえば各単一
陽極および各単一陰極の間にまたは双極極板の陽極と双
極極板の陰極の間に設置される。両方の場合、電解槽フ
レーム内の空間は陽極室および／または陰極室として作
用する空間を形成する。
【０００６】本発明による方法の第１段階において、電
解槽フレームの外部殻体は適当なプラスチック材料を回
転成型することによって形成される。回転成型工程は中
空物品の製造において周知であり（たとえば、MODERN P
LASTICS ENCYCLOPEDIA、1980年10月発行第57巻第 10A号
第 397頁参照）、固体または液体プラスチック材料は型
に装入され、型はまず加熱され、二つ以上の軸の周りに
同時に回転され、プラスチック材料を型の内部全体に拡
散し、型は回転しながら冷却される。ついで、型は分解
され、中空物品が型から回収される。しかしながら、フ
イルタプレス型構造体のフレーム状構成部分の製造にお
いて回転型を使用することによる特別の利点は、使用す
る必要のある化学的浸蝕に抵抗性のある高価な材料の量
を減少すること、構成部分の外部殻体が均一な厚さを有
し内部コアに強固に結合することおよび構成部分の事後
の加工がほとんどまたはまったく必要ないことである。
構成部分は、かなり複雑であるかまたは厚さの異なった
部分があるとしても、容易に製造することができる。型
の内部は、回転成型によって製造される電解槽フレーム
の外部殻体が所用の寸法および形状を有するように、適
当な形状および寸法にされる。しかして、型の内部は電
解槽フレームに必要な通孔、内部空間および／または突
起を有する外部殻体が生産されるように形成されていな
ければならない。
【０００７】型は、製造工程の終りに製造された外部殻
体を回収するため分解されなければならないために、二
つ以上の部分から組立てられている。液体または固体プ
ラスチック材料は型の各部分が組立てられる前または組
立てられた後に、もし必要ならば型の組立て中に型に装
入される。プラスチック材料が固体であるならば、それ
は普通粒状にされる。ついで型は全体的に加熱される。
型が加熱される温度は使用される特定のプラスチック材
料に依存する。加熱は固体の熱可塑性プラスチック材料
を液化するため必要である。プラスチック材料が橋かけ
結合しうる樹脂である場合、加熱は橋かけ結合を実施さ
せるため一般に必要である。加熱工程の最初の部分にお
いて、固体粒状材料を成型するとき、多孔性殻体が型面
上に形成される。この殻体は徐々に溶解して均一な厚さ
の等方性の層を形成する。液体材料を成型するとき、材
料は流動し樹脂のゲル化温度になるまで型面を被覆し、
そのときすべての流動は停止する。加熱中型は、、プラ
スチック材料を型の内面上に均一に分配するため互いに
直角をなす二つ以上の軸の周りに回転される。型に装入
されるプラスチック材料の量は、型の内面を被覆し所望
の厚さを有する最終的に製造される電解槽フレームの外
部殻体をうるように、選択される。電解槽フレームが設
置される電解槽内のプロセス流体による化学的浸蝕に対
して所要の抵抗を生ずるのに十分な厚さを外部殻体が有
することと、外部殻体のプラスチック材料をできるだけ
少なく使用することの経済的利点との釣合いを取ること
が望ましく、外部殻体の所要の厚さは0.5 と５mmの間に
あるが、この範囲以外の寸法も使用することができる。
【０００８】型は熱可塑性樹脂材料から作られるとき、
たとえば外部殻体を固化するため冷却される。型は冷却
工程中外部殻体が固化するまですなわち外部殻体がその
形状寸法を維持しうるまで冷却される。冷却はたとえば
空気吹き付けおよび／または噴水によって実施すること
ができる。ついで型は分解され完成した外部殻体は除去
される。そうでなければ外部殻体は、とくに外部殻体自
体が寸法が安定しない場合、たとえばとくに薄いとき、
外部殻体の形状を維持するため、型の中にそのまま保持
される。ついで内部コア材料が適当なオリフィスを通っ
て外部殻体の中に噴射され外部殻体は充填される。内部
コアの材料自体は橋かけ結合しうる材料である。最後
に、もし必要ならば、外部殻体および内部コアよりなる
電解槽フレームは型を分解することによって回収され
る。電解槽フレームの外部殻体が形成される特定のプラ
スチック材料は電解槽の意図する用途に依存する。適当
な材料はたとえばポリオレフィンたとえばポリエチレン
もしくはポリプロピレンまたは塩化炭化水素たとえば塩
化ポリビニールまたは塩化ポリビニリデンのような有機
ポリマ材料を含んでいる。電解槽フレームの材料が電解
槽の中の液体に対して化学的に抵抗性があり、槽がアル
カリ金属塩化物水溶液に使用されるときフレーム材料は
弗素化ポリマ材料たとえばポリテトラフロロエチレン、
弗素化ポリビニール、弗素化ポリビニリデンまたは弗素
化エチレン−プロピレンコポリマとするのが好ましい。
【０００９】工程の第２段階において、内部コアは電解
槽フレームの外部殻体の中に成形される。前記のよう
に、内部コアは外部殻体が型の中にある間に外部殻体内
に形成された内部空間に注入することができる。しかし
ながら、型をもっとも有効に使用するため、この第２の
段階は外部殻体が型から除去された後に実施されるのが
好ましい。この内部コアはたとえば発泡または液体補強
材を内部空間に注入することによって外部殻体内に形成
され、補強材は冷却により硬化する。内部コアは強靭、
安価な材料たとえば発泡ポリウレタン、シリコンゴムま
たは橋かけ結合しうる材料たとえば橋かけ結合しうるポ
リエステル樹脂または橋かけ結合しうる不飽和ポリウレ
タン樹脂、たとえば商品名“MODAR ”（MODAR はICI Ch
emicals and Polimers Ltdの登録商標）とするのが好ま
しい。電解槽フレームの内部コアの材料はフレームに剛
性を与えるため剛性材料とする。そうでなければ、とく
に電解槽フレームが圧縮可能なガスケットとして使用さ
れる場合、弾性材たとえばエラストマー材料とすること
ができる。
【００１０】電解槽フレームは外部殻体の中にまたはそ
の上に形成する必要のある各種の複雑な内部および表面
特性をもつことができる。電解槽フレームは電解槽を形
成するフレームの内部に空間を有し陽極および陰極室を
形成することができる。フレームはその表面にまたはそ
の上に突起および／または凹所を形成され、それらは隣
接するフレームの表面にまたはその上に形成された突起
および／または凹所と共同するのに適している。突起お
よび／または凹所は電解槽の所定位置におけるフレーム
の容易な組立ておよび維持を容易にするのを助ける。さ
らにフレームは開口を有し、開口は複数のそのようなフ
レームを有する槽内に共通のヘッダを画定し、そこから
電解質が電極要素に供給され、また電解生成物が電解槽
から除去される。以下、本発明を添付図面を参照して下
記の実施例によって説明する。
【００１１】図１において、フレーム状構成部分１は中
央開口２を画定し、開口２の中に双極極板（図１には図
示せず）が所定位置に支持されている。中央開口は槽の
中に槽の陽極室および陰極室を形成する空間を備えてい
る。電極はくさび要素１３の挿入によって中央開口内の
所定位置に保持され、くさび要素１３は槽においてＯ−
リングの形式のガスケットが設置される周囲の溝１４を
備えている。フレーム状部材１は四つの開口３，４，５
および６を有し、それらは電解槽においてヘッダの部分
を形成し、これらの開口から、それぞれ、電解液は電解
槽の陽極室に装入され、電解生成物は槽の陽極室から除
去され、水または他の液体は槽の陰極室に装入され、電
解生成物は槽の陰極室から除去される。中央開口２は開
口３したがってヘッダに連通し、そこから電解液がフレ
ームの壁に設けた通路９を通って槽の陽極室に装入さ
れ、また中央開口２は開口４したがってヘッダに連通
し、そこから電解生成物は槽の陽極室からフレームの壁
に設けた通路８を通って除去される。中央開口２は開口
５したがってヘッダに連通し、そこから水または他の液
体(LIQUOR)がフレームの壁に設けた通路１０を通って供
給され、また中央開口２は開口６したがってヘッダに連
通し、そこから電解生成物は槽の陰極室からフレームの
壁に設けた通路７を通って除去される。開口３，４，５
および６の周りには、Ｏ−リングガスケットが設置され
る溝１１および１２が設けられ、また電解槽においてフ
レームはそのフレームに隣接した別のフレームと液密接
触を維持される。
【００１２】図２において、多数のフレーム１(a) ない
し１(e) はフィルタプレス型電解槽の構造体として図示
されている。図２において、双極極板２２が図示され、
一方の双極極板はくさび要素１３によって各フレーム１
の中央開口内の所定位置に保持されている。明瞭のため
に、フレーム１(a) の多くの細部はそれらがフレーム１
(a) とは同じであるためフレーム１(b) ないし１(e) で
は省略されている。電子交換膜２３は各フレーム１の間
に位置し、一つの槽たとえばフレーム１(a) の陰極室を
隣接する槽たとえば１(b) の陽極室から分離している。
とくにフレーム１(a) において、フレームの壁は弗素化
ポリビニリデンの外部殻体およびウレタン樹脂（MODAR)
の内部コアを有する。槽はフレームを図示しない端板の
間に圧縮し端板を電源に接続することによって完成する
以下、図１および２に示されたフレームの製造について
説明する。
【００１３】平均粒子直径 500ミクロンの弗素化ポリビ
ニリデン(PVDF)粉末４Kgがアルミニウム製成形型の半部
に装入される。アルミニウム製型は離型材としてポリテ
トラフロロエチレンを予め薄く被覆されている。型は所
要の寸法および形状を備えたフレームの外部殻体を得る
ために必要な内部寸法および形状を備えている。型の両
半部は組立てられ、一緒に締付けられる。型はガス燃焼
炉内に設置されPVDF粉末が溶融するまで 240℃の温度に
加熱、保持される。型はその縦方向および垂直方向軸線
の周りに10分間回転される。PVDFは型の内面に均質の層
を形成する。型は回転を続けながら冷却室に移送され、
その中でまず空気ついで水噴射によってPVDFが型の中で
固化するまで冷却される。型の回転は停止され、型は開
かれる。３mmの均一な厚さの壁を有するPVDFの外部殻体
が型から回収される。殻体は板の間に拘束され、殻体の
一側に小孔が明けられ、不飽和ポリウレタン／メチル・
メタアクリレート・橋かけしうる組成物(MODAR) が室温
で外部殻体の内部空間に噴射される。組成物は外部殻体
内で固化して外部殻体および内部コアよりなる 100cm×
50cm×４cmの寸法の電解槽フレームを形成し、ヘッダ、
通孔および溝を設置することにより完成する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による方法に従って製造された電解槽フ
レームの平面図である。
【図２】とくに電解槽の部分として組立てられたときの
複数のフレーム、とくにフレームの外部殻体および内部
コアを示す、図１の線Ｘ−Ｘに沿うＸ断面図である。
【符号の説明】
１ フレーム ２ 中央開口 ３ 開口 ４ 開口 ５ 開口 ６ 開口 ７ 通路 ８ 通路 ９ 通路 １０ 通路 １１ 溝 １２ 溝 １３ くさび要素 １４ 溝 ２０ 外部殻体 ２１ コア ２２ 双極極板 ２３ 電子交換膜

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 プラスチツク材料の外部殻体および内部
    コアを有するフィルタプレス型構造体の構成部分を製造
    する方法において、前記方法がプラスチツク材料を回転
    成型して外部殻体を形成し、その後外部殻体の中に内部
    コアを形成することを特徴とするフィルタプレス型構造
    体の構成部分を製造する方法。
  2. 【請求項２】 構成部分がフレーム状構成部分であるこ
    とを特徴とする請求項１に記載のフィルタプレス型構造
    体の構成部分を製造する方法。
  3. 【請求項３】 プラスチツク材料の外部殻体および内部
    コアを有するフィルタプレス型電解槽の構成部分を製造
    する方法において、前記方法がプラスチツク材料を回転
    成型して外部殻体を形成し、その後外部殻体の中に内部
    コアを形成することを特徴とするフィルタプレス型電解
    槽の構成部分を製造する方法。
  4. 【請求項４】 構成部分がフレーム状構成部分であるこ
    とを特徴とする請求項３に記載のフィルタプレス型電解
    槽の構成部分を製造する方法。
  5. 【請求項５】 外部殻体が有機ポリマ材料であることを
    特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載のフ
    ィルタプレス型構造体または電解槽の構成部分を製造す
    る方法。
  6. 【請求項６】 有機ポリマ材料が過弗素化有機ポリマ材
    料であることを特徴とする請求項５に記載のフィルタプ
    レス型構造体の構成部分を製造する方法。
  7. 【請求項７】 内部コアが発泡ポリウレタン、シリコン
    ゴムまたは橋かけ結合可能な樹脂を含むことを特徴とす
    る請求項１ないし４のいずれか一項に記載のフィルタプ
    レス型構造体の構成部分を製造する方法。
  8. 【請求項８】 請求項１に記載の方法によって製造され
    た一つ以上の構成要素を有することを特徴とするフィル
    タプレス型構造体。
  9. 【請求項９】 請求項３に記載の方法によって製造され
    た一つ以上の構成要素を有することを特徴とするフィル
    タプレス型電解槽。
  10. 【請求項１０】 請求項４に記載の方法によって製造さ
    れた一つ以上の構成要素を有することを特徴とするフィ
    ルタプレス型電解槽。
JP4305281A 1991-12-02 1992-11-16 フィルタプレス型構造体の構成部分を製造する方法および前記方法によって製造された構造体 Pending JPH05222564A (ja)

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