JPH06279600A - Formation of groove on the surface of cation exchange membrane - Google Patents

Formation of groove on the surface of cation exchange membrane

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Publication number
JPH06279600A
JPH06279600A JP5089282A JP8928293A JPH06279600A JP H06279600 A JPH06279600 A JP H06279600A JP 5089282 A JP5089282 A JP 5089282A JP 8928293 A JP8928293 A JP 8928293A JP H06279600 A JPH06279600 A JP H06279600A
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JP
Japan
Prior art keywords
exchange membrane
cation exchange
porous layer
groove
thickness
Prior art date
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Application number
JP5089282A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshiaki Higuchi
義明 樋口
Yoshihiko Saito
義彦 斉藤
Toshio Ichiki
敏夫 市来
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AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide a large number of grooves having specific pkysical properties on the surface of the porous layer of a cation exchange membrane having in the surface thereof gas- and liquid-permeable porous layer having no electrode activity. CONSTITUTION:A cloth having a yarn fineness of 5 to 200 deniers and a yarn density of 20 to 200 yarns/inch is embedded by 5 to 70% of the thickness thereof in the surface of the porous layer of a cation exchange membrane, and then peeled off.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、イオン交換膜法塩化ア
ルカリ電解槽に用いられる陽イオン交換膜の表面加工方
法、更に詳しくは、槽電圧が低く且つ特に陽極における
酸素濃度の低い塩素ガスを製造するために有効な膜表面
における溝加工で、膜の強度を極力低下させずに且つ高
い量産安定性を有する加工法を提供するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for treating the surface of a cation exchange membrane used in an ion-exchange membrane method alkali chloride electrolytic cell, and more specifically, to a chlorine gas having a low cell voltage and particularly a low oxygen concentration at the anode. It is an object of the present invention to provide a processing method which is effective for producing a groove on the surface of a film and has a high stability of mass production without reducing the strength of the film as much as possible.

【0002】[0002]

【従来の技術】塩化アルカリ水溶液を電解して水酸化ア
ルカリと塩素とを得る方法は、従来の水銀法やアスベス
ト隔膜法に比べ低消費エネルギーで生産できるイオン交
換膜を用いる方法が実用化されている。
2. Description of the Related Art As a method of electrolyzing an aqueous solution of alkali chloride to obtain alkali hydroxide and chlorine, a method using an ion exchange membrane which can be produced with lower energy consumption than the conventional mercury method or asbestos diaphragm method has been put into practical use. There is.

【0003】本出願人等は、水性溶液の電解を可及的に
小さい負荷電圧で行うべく研究を続けたところ、陽イオ
ン交換膜の陽極又は陰極の少なくとも一方に面する表面
に、電極として作用しないガス及び液透過性の多孔質層
を有する陽イオン交換膜を配置した電解槽を使用するこ
とにより、上記目的が十分に達成しうることを見い出
し、先にこれを特開昭54−152416、特開昭55
−111815等として出願した。
The applicants continued their studies to carry out electrolysis of an aqueous solution at a load voltage as small as possible, and as a result, the cation exchange membrane acted as an electrode on the surface facing at least one of the anode and cathode. It was found that the above object can be sufficiently achieved by using an electrolytic cell having a cation exchange membrane having a gas and liquid permeable porous layer, which was previously disclosed in JP-A-54-152416, JP-A-55
-11118 and so on.

【0004】かかる多孔質層を表面に有する陽イオン交
換膜の使用による電解電圧の低減効果は、多孔質層を形
成する物質の種類、多孔率及び厚みによって異なる。そ
して多孔質層が下記するように非導電性物質から形成さ
れる場合においても、ほぼ同様の電圧の低減効果が現わ
れる。
The effect of reducing the electrolysis voltage by using such a cation exchange membrane having a porous layer on its surface depends on the type, porosity and thickness of the substance forming the porous layer. Even when the porous layer is made of a non-conductive material as described below, substantially the same voltage reduction effect is exhibited.

【0005】かかるタイプの電解槽について、本発明者
は、更に研究を進めたところ、表面にガス及び液透過性
の多孔質層を有する陽イオン交換膜を使用した場合、該
多孔質層と電極とを接触して配置したときに、最も低い
槽電圧が得られる。しかし、この電解槽の場合、陽極で
発生する塩素ガス中の酸素濃度が必ずしも期待通り小さ
くできないことが見い出された。かかる原因について
は、必ずしも明らかではないが、上記の現象は、いずれ
も工業的電解槽にとっても、看過できないものである。
The present inventor has further studied the electrolytic cell of this type, and when a cation exchange membrane having a porous layer permeable to gas and liquid is used on the surface, the porous layer and the electrode are used. The lowest cell voltage is obtained when placed in contact with. However, in the case of this electrolytic cell, it has been found that the oxygen concentration in the chlorine gas generated at the anode cannot always be reduced as expected. Although the cause thereof is not necessarily clear, none of the above phenomena can be overlooked even in an industrial electrolytic cell.

【0006】本発明者は、かかる現象の生起を抑制すべ
く、検討を続けたところ、上記電解槽において、ガス及
び液透過性の多孔質層を有する陽イオン交換膜と電極と
が接触する面に、連続した隙間が形成されるように、陽
イオン交換膜の多孔質層の表面に溝を設けることによっ
て、該目的が実用上、十分に達成されることが見い出さ
れた。
The inventor of the present invention continued to study in order to suppress the occurrence of such a phenomenon. As a result, in the above-mentioned electrolytic cell, the surface where the cation exchange membrane having the gas and liquid permeable porous layer and the electrode contacted each other. It has been found that, by providing a groove on the surface of the porous layer of the cation exchange membrane so that continuous gaps are formed, the object can be sufficiently achieved in practical use.

【0007】陽イオン交換膜の多孔質層の表面に設けら
れる溝は、上記のように陽イオン交換膜と電極との接触
面に連続した隙間が形成されるならいずれも本発明の目
的が達成されるが、かかる溝の形状、方向、数などによ
って、目的達成の程度は異なる。
The groove provided on the surface of the porous layer of the cation exchange membrane achieves the object of the present invention as long as a continuous gap is formed on the contact surface between the cation exchange membrane and the electrode as described above. However, the degree of achievement of the purpose varies depending on the shape, direction, number, etc. of the grooves.

【0008】本発明者の研究によると、陽イオン交換膜
の多孔質層の表面に設ける溝は、特開昭60−3918
4の第2図に示されるようにその表面幅は好ましくは
0.1〜10mm、特に好ましくは0.5〜5mmであ
り、また深さは、好ましくは0.01mm以上、特に
は、0.05mm〜膜厚の1/2の長さにせしめられ
る。溝のピッチ(隣接する溝同志の対応する2点間の距
離)は、溝の表面幅の大きさにもよるが、好ましくは
0.1〜20mm、特に好ましくは0.5〜10mmか
ら選ばれる。ピッチは、好ましくは、幅に比例せしめら
れ、幅が大きくなるにつれても大きくなるようにされ
る。また、溝の長さは、好ましくは5mm以上、特に好
ましくは10mm以上にせしめられる。
According to the research conducted by the present inventor, the groove provided on the surface of the porous layer of the cation exchange membrane is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3918/1985.
4, the surface width is preferably 0.1 to 10 mm, particularly preferably 0.5 to 5 mm, and the depth is preferably 0.01 mm or more, particularly preferably 0. The length is from 0.5 mm to 1/2 of the film thickness. The groove pitch (distance between two corresponding points of adjacent grooves) depends on the size of the surface width of the groove, but is preferably 0.1 to 20 mm, particularly preferably 0.5 to 10 mm. . The pitch is preferably proportional to the width and increases with increasing width. The length of the groove is preferably 5 mm or more, particularly preferably 10 mm or more.

【0009】これらの溝の形成法としては、特開昭60
−39184号に記載のように、溝形成ロール又は、平
板による加熱転写法が使用されることが提案されるが、
陽イオン交換膜の有する多孔質層の表面に上記溝をより
安定的に量産加工でき、且つ溝加工によるる陽イオン交
換膜の強度低下を極力防ぐ加工法はまだ知られていな
い。
A method for forming these grooves is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 60-1985.
No. 39184, it is proposed that a grooved roll or a plate-based heat transfer method be used.
A processing method capable of more stably mass-producing the groove on the surface of the porous layer of the cation exchange membrane and preventing the strength reduction of the cation exchange membrane due to the groove processing as much as possible is not yet known.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術の
有する上記問題を解決することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above problems of the prior art.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明は上記の問題を解
決すべくなされたものであり、その課題は、縦、横に繊
維を織り込んだ布を用いてその一部を陽イオン交換膜の
多孔質層の表面に圧接して、埋込んだ後、引き剥すこと
がより良好に達成されることを見い出した。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and its object is to use a cloth in which fibers are woven vertically and horizontally and use a cloth for cation exchange membrane as a part of the cloth. It has been found that peeling is better achieved after pressure contact with the surface of the porous layer and embedding.

【0012】本発明では、好ましくは、5〜200デニ
ール特には10〜100デニールの糸を用い、糸密度と
して、好ましくは1インチ当り20〜200本特には4
0〜150本の織布を使用する。糸としては、有機又は
無機(金属を含む)繊維が適用でき、モノフイラメン
ト、マルチフイラメント、撚り糸、フラットヤーン等が
使用できるが、入手の容易さから有機繊維がより好まし
い。有機繊維としては、ポリエチレンテレフタレート、
ポリアミド、アクリル、ポリプロピレン、セルロース、
フッ素樹脂、ポリエチレン、絹等の単糸や混紡糸が適用
出来る。これらは、表面加工時の温度、圧力に耐える形
状保持性を有する事が必要であって、この目的からは、
ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド又はフッ素樹
脂の繊維が特に好ましい。
In the present invention, a yarn having a denier of 5 to 200, particularly 10 to 100 denier is preferably used, and the yarn density is preferably 20 to 200 yarns per inch, especially 4 yarns.
Use 0 to 150 woven fabrics. As the yarn, organic or inorganic (including metal) fibers can be applied, and monofilament, multifilament, twisted yarn, flat yarn, and the like can be used, but organic fibers are more preferable because they are easily available. As the organic fiber, polyethylene terephthalate,
Polyamide, acrylic, polypropylene, cellulose,
Fluororesin, polyethylene, silk and other single yarns and mixed yarns can be applied. These are required to have a shape-retaining ability to withstand the temperature and pressure during surface processing, and for this purpose,
Fibers of polyethylene terephthalate, polyamide or fluororesin are particularly preferred.

【0013】布としては、縦糸と横糸の種類及び糸本数
が同じであっても違ってもよい。また、平織り、綾織
り、からみ織り等の織り方が使用できる。これらの織布
は、糸径と糸密度の関係で糸と糸の間でつくられる開孔
部があってもよいし、なくてもよいが、開孔率は、好ま
しくは10〜80%程度を有する。これらの布は、20
〜350μmの平均交点厚みを有するものとなる。
As the cloth, the kinds and the number of the warp threads and the weft threads may be the same or different. Also, weave methods such as plain weave, twill weave, and leno weave can be used. These woven fabrics may or may not have apertures formed between the yarns depending on the relation between the yarn diameter and the yarn density, but the aperture ratio is preferably about 10 to 80%. Have. These cloths are 20
It will have an average intersection thickness of ˜350 μm.

【0014】陽イオン交換膜の表面に、上記の布を用い
て溝を加工する手法としては、膜の陽極側表面の多孔質
層側に布をのせて、これを加熱された2本のロールの間
を通すのが連続的に安定的な溝を形成する上で好まし
い。この時の加熱ロールの温度は、60〜230℃の表
面温度に設定し、陽イオン交換膜の構成ポリマーを十分
軟化させることが、溝加工に伴う内部歪みを除去させる
上で好ましい。
As a method for processing the grooves on the surface of the cation exchange membrane using the above cloth, a cloth is placed on the porous layer side of the anode side surface of the membrane, and this is heated by two rolls. It is preferable to pass the gap between them in order to form continuously stable grooves. The temperature of the heating roll at this time is preferably set to a surface temperature of 60 to 230 ° C. to sufficiently soften the constituent polymer of the cation exchange membrane in order to remove internal strain due to groove processing.

【0015】2本のロール間の加圧力は、好ましくは5
〜200kg/cm幅が用いられる。十分に軟化した陽
イオン交換膜であれば100kg/cm幅以下での加工
が可能であり好ましい。
The pressing force between the two rolls is preferably 5
~ 200 kg / cm width is used. A sufficiently softened cation exchange membrane is preferable because it can be processed at a width of 100 kg / cm or less.

【0016】この際、溝加工を行う布は、その交点厚み
の5〜70%を埋込むことが好ましい。また、その際の
溝の深さは好ましくは膜厚の50%以下、特には30%
以下が、膜強度の低下を防ぐ目的で好ましい。5%未満
では連続した溝の形成が難しく、70%超では、最終工
程での剥し工程において、陽イオン交換膜に強い引裂り
力が作用し、膜強度の低下をもたらす。
At this time, it is preferable that the cloth to be grooved is filled with 5 to 70% of the intersection thickness. The depth of the groove at that time is preferably 50% or less, particularly 30% of the film thickness.
The following are preferred for the purpose of preventing a decrease in film strength. If it is less than 5%, it is difficult to form continuous grooves, and if it exceeds 70%, a strong tearing force acts on the cation exchange membrane in the peeling step in the final step, resulting in a decrease in membrane strength.

【0017】埋込れた布は、陽イオン交換膜と共に加熱
ロール部を離れた後、十分冷却され陽イオン交換膜の構
成ポリマーが十分に強度を持つ温度で陽イオン交換膜か
ら剥される。この方法は、連続的ではないが、平板プレ
スによっても達成できる。陽イオン交換膜の表面の多孔
質層の厚みと上記溝の深さは必ずしも所定の関係を有す
ることは要求されないが、溝の深さは、多孔質層の厚み
より大きくするのがよく、多孔質層の厚みの好ましくは
1〜50倍特には1〜20倍にするのが好ましい。
The embedded cloth leaves the heating roll portion together with the cation exchange membrane, and is then sufficiently cooled to be peeled from the cation exchange membrane at a temperature at which the constituent polymer of the cation exchange membrane has sufficient strength. This method is not continuous, but can also be achieved by flat plate pressing. The thickness of the porous layer on the surface of the cation exchange membrane and the depth of the groove are not necessarily required to have a predetermined relationship, but the depth of the groove is preferably larger than the thickness of the porous layer. The thickness of the quality layer is preferably 1 to 50 times, particularly preferably 1 to 20 times.

【0018】本発明で使用される表面にガス及び液透過
性の多孔質層を有する陽イオン交換膜は、膜面に粒子を
結合せしめることによって形成される。多孔質層を形成
する粒子の付着量は、粒子の材質、大きさによっても異
なるが、本発明者の研究によると、膜面の単位cm2
り好ましくは0.001〜100mg特には0.002
〜20mgがよいことが判明した。過度に小さい使用量
は、本発明の所期の効果が達成できなく、更に大きい使
用量は、膜抵抗の増大を招くなど好ましくない。
The cation exchange membrane having a porous layer permeable to gas and liquid on the surface used in the present invention is formed by binding particles to the membrane surface. The amount of particles forming the porous layer depends on the material and size of the particles, but according to the study by the present inventor, preferably 0.001 to 100 mg, particularly 0.002 per unit cm 2 of the membrane surface.
~ 20 mg was found to be good. If the amount used is too small, the intended effect of the present invention cannot be achieved, and if the amount used is larger, the membrane resistance is increased, which is not preferable.

【0019】本発明の陽イオン交換膜の表面に設けられ
るガス及び液透過性の多孔質層を形成する粒子は、電極
として機能しない限り、導電性でも非導電性でもよく、
また無機材料でも有機材料のいずれから形成してもよい
が、好ましくは極液に対する耐食性を有する材料から構
成するのが好ましい。代表例としては金属又は金属の酸
化物、水酸化物、炭化物、塩化物若しくはそれらの混合
物、炭素又は有機物ポリマーが挙げられる。
The particles forming the gas and liquid permeable porous layer provided on the surface of the cation exchange membrane of the present invention may be conductive or non-conductive as long as they do not function as electrodes.
Further, it may be formed of either an inorganic material or an organic material, but it is preferably composed of a material having a corrosion resistance against the polar liquid. Representative examples include metals or metal oxides, hydroxides, carbides, chlorides or mixtures thereof, carbon or organic polymers.

【0020】好ましい具体例としては、陽極側の多孔質
層としては、周期律表IV−A族(好ましくは、ケイ素、
ゲルマニウム、スズ、鉛)、IV−B族(好ましくはチタ
ン、ジルコニウム、ハフニウム)、V−B族(好ましく
はニオブ、タンタル)、鉄族金属(好ましくは、鉄、コ
バルト、ニッケル)、クロム、マンガン又はホウ素の単
体又は合金、酸化物、水酸化物、窒化物又は炭化物、ポ
リテトラフルオロエチレン又はテトラフルオロエチレン
コポリマーなどが使用される。
In a preferred specific example, the porous layer on the anode side is a group IV-A (preferably silicon) of the periodic table.
Germanium, tin, lead), group IV-B (preferably titanium, zirconium, hafnium), group V-B (preferably niobium, tantalum), iron group metal (preferably iron, cobalt, nickel), chromium, manganese Alternatively, simple substance or alloy of boron, oxide, hydroxide, nitride or carbide, polytetrafluoroethylene or tetrafluoroethylene copolymer, etc. are used.

【0021】一方、陽イオン交換膜陰極側にも、陽極側
と同様のガス及び液透過性の多孔質層を有することが、
低い槽電圧を得る上でより好ましい。その場合の多孔質
層としては、陽極側多孔質の形成に用いた材料に加え、
銀又は銀の合金、ステンレス、炭素(活性炭、黒鉛な
ど)、炭化ケイ素(α又はβ型)、更にはポリアミド樹
脂、ポリスルホン樹脂、ポリフェニレンオキシド樹脂、
ポリフェニンサルファイド樹脂、ポリプロピレン樹脂又
はポリイミド樹脂などが有利に使用される。
On the other hand, on the cathode side of the cation exchange membrane, the same gas and liquid permeable porous layer as on the anode side should be provided.
It is more preferable for obtaining a low cell voltage. The porous layer in that case, in addition to the material used to form the anode-side porous,
Silver or silver alloy, stainless steel, carbon (activated carbon, graphite, etc.), silicon carbide (α or β type), further polyamide resin, polysulfone resin, polyphenylene oxide resin,
Polyphenine sulfide resin, polypropylene resin or polyimide resin is advantageously used.

【0022】多孔質層の形成にあたって、上記粒子は好
ましくは粒径0.01〜300μm、特には0.1〜1
00μmの粉末の形態で使用される。この際必要ならば
ポリテトラフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロエチ
レンなどのフルオロカーボン重合体などの結合剤、更に
カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒド
ロキシエチルセルロースなどのセルロース類、ポリエチ
レングリコール、ポリビニルアルコール、ポリビニルピ
ロリドン、ポリアクリル酸ソーダ、ポリメチルビニルエ
ーテル、カゼイン、ポリアクリルアミドなどの水可溶性
物質などの結合剤又は増粘剤が使用される。これら結合
剤又は増粘剤は、上記粉末に対して好ましくは0〜50
重量%、特には0.5〜30重量%使用される。
In forming the porous layer, the above particles preferably have a particle size of 0.01 to 300 μm, particularly 0.1 to 1
Used in the form of a powder of 00 μm. In this case, if necessary, a binder such as a fluorocarbon polymer such as polytetrafluoroethylene or polyhexafluoroethylene, a cellulose such as carboxymethyl cellulose, methyl cellulose or hydroxyethyl cellulose, polyethylene glycol, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone or sodium polyacrylate. Binders or thickeners such as water-soluble substances such as polymethyl vinyl ether, casein and polyacrylamide are used. These binders or thickeners are preferably 0 to 50 relative to the above powder.
%, Especially 0.5 to 30% by weight.

【0023】また、この際必要ならば更に長鎖炭化水
素、フッ素炭化水素などの適宜の界面活性剤、更に黒鉛
その他の導電性増量剤を加えることにより膜面への粒子
の結合を容易にすることができる。
At this time, if necessary, an appropriate surface active agent such as long-chain hydrocarbons and fluorohydrocarbons, and graphite and other conductive extenders are added to facilitate the bonding of particles to the film surface. be able to.

【0024】多孔質層を形成する粒子又は粒子群のイオ
ン交換膜面への結合は、上記導電性乃至非導電性粒子、
必要に応じて使用される結合剤又は増粘剤を、アルコー
ル、ケトン、エーテル又は炭化水素などの適宜の媒体中
で十分に混合して、該混合物のペースト状物を得、これ
を転写又はスクリーン印刷などにより、膜面に塗布す
る。更に本発明では、上記粒子を含む混合物のペースト
状物に代えて、上記混合物のシロップ又はスラリーを
得、これを膜面に噴霧又はスプレーすることによって
も、粒子又は粒子群を膜面に付着せしめられる。
The binding of the particles or particle groups forming the porous layer to the surface of the ion exchange membrane is carried out by the above-mentioned conductive or non-conductive particles,
The binder or thickener optionally used is thoroughly mixed in a suitable medium such as alcohol, ketone, ether or hydrocarbon to obtain a paste-like product of the mixture, which is transferred or screened. It is applied to the film surface by printing or the like. Further, in the present invention, in place of the paste-like material of the mixture containing the particles, a syrup or slurry of the mixture is obtained, and the particles or particle groups are attached to the film surface by spraying or spraying the syrup or slurry on the film surface. To be

【0025】陽イオン交換膜面に付着された多孔質層を
形成する粒子又は粒子群は、次いで好ましくはプレス又
はロールを使用して、好ましくは80〜220℃、1〜
150kg/cm2 にてイオン交換膜に加熱圧着させ
て、好ましくは粒子又は粒子群の一部を膜面に埋め込む
ようにされる。
The particles or particles which form the porous layer adhered to the surface of the cation exchange membrane are then preferably pressed or rolled, preferably at 80-220 ° C, 1-
The particles are heated and pressure-bonded to the ion exchange membrane at 150 kg / cm 2 , and preferably particles or a part of particles are embedded in the membrane surface.

【0026】かくして膜面に結合された粒子又は粒子群
から形成される多孔質層は好ましくは多孔率が10%以
上、特には30%以上有するようにし、また厚みは好ま
しくは0.01〜200μm、特には0.1〜100μ
mで、かつ、陽イオン交換膜の厚みより小さいことが適
切である。
The porous layer formed of particles or groups of particles bonded to the membrane surface in this way preferably has a porosity of 10% or more, particularly 30% or more, and a thickness of preferably 0.01 to 200 μm. , Especially 0.1-100μ
It is suitable that it is m and is smaller than the thickness of the cation exchange membrane.

【0027】なお、膜面に形成される多孔質層は、粒子
が膜面上に多量に結合した濃密な層として形成すること
も、また、膜面上で粒子若しくは粒子群が、他の粒子若
しくは粒子群と相互に接触させることなく、独立して膜
面に結合させたまばらな単層構造としても構成できる。
後者の場合には多孔質層を形成する粒子の使用量を著し
く低下させうるとともに、ある場合には多孔質層を形成
する手段が容易になる。
The porous layer formed on the film surface may be formed as a dense layer in which a large number of particles are bonded on the film surface, or when the particles or particle groups on the film surface are other particles. Alternatively, it can be configured as a sparse single-layer structure in which the particles are independently bonded to the film surface without contacting each other.
In the latter case, the amount of particles used to form the porous layer can be significantly reduced, and in some cases, the means for forming the porous layer becomes easy.

【0028】本発明において、膜面に多孔質層が形成さ
れる陽イオン交換膜としては、カルボン酸基、スルホン
酸基、ホスホン酸基又はフェノール性水酸基などの陽イ
オン交換基を有する、好ましくは含フッ素重合体からな
る膜が好ましい。かかる膜としては例えばテトラフルオ
ロエチレン、クロロトリフルオロエチレンなどのビニル
モノマーと、スルホン酸、カルボン酸又はリン酸基など
のイオン交換基含有フルオロビニルモノマーとの共重合
体構造を有するものが好ましい。
In the present invention, the cation exchange membrane having a porous layer formed on the membrane surface has a cation exchange group such as a carboxylic acid group, a sulfonic acid group, a phosphonic acid group or a phenolic hydroxyl group, preferably A film made of a fluoropolymer is preferred. As such a film, for example, one having a copolymer structure of a vinyl monomer such as tetrafluoroethylene or chlorotrifluoroethylene and a fluorovinyl monomer containing an ion exchange group such as a sulfonic acid, carboxylic acid or phosphoric acid group is preferable.

【0029】特に、以下の化1で示される(イ)及び
(ロ)の構造を有する共重合体の使用が特に好ましい。
It is particularly preferable to use a copolymer having the structures (a) and (b) represented by the following chemical formula 1.

【0030】[0030]

【化1】 ここでXはF,Cl,H又は−CF3 であり、X′はX
又はCF3 (CF2m -であり、mは1〜5であり、Y
は化2のものから選ばれる。
[Chemical 1] Wherein X is F, Cl, H or -CF 3, X 'is X
Or CF 3 (CF 2 ) m , m is 1 to 5, and Y
Is selected from those of formula 2.

【0031】[0031]

【化2】 化2において、X,Y,Zは、ともに0〜10であり、
Z,Rfは−F又は炭素数1〜10のパーフルオロアル
キル基から選ばれる。また、Aは−SO3 M,−COO
M又は加水分解によりこれらの基に転化しうる−SO2
F,−CN,−COF又は−COORであり、Mは水素
又はアルカリ金属、Rは炭素数1〜10のアルキル基を
示す。
[Chemical 2] In Chemical formula 2, X, Y, and Z are both 0 to 10,
Z and Rf are selected from -F or a perfluoroalkyl group having 1 to 10 carbon atoms. In addition, A is -SO 3 M, -COO
M or --SO 2 which can be converted to these groups by hydrolysis
F, -CN, -COF or -COOR, M represents hydrogen or an alkali metal, and R represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.

【0032】本発明において使用される陽イオン交換膜
はイオン交換容量が好ましくは0.5〜4.0ミリ当量
/グラム乾燥樹脂、特には0.8〜20ミリ当量/グラ
ム乾燥樹脂であるのが好ましい。かかるイオン交換容量
を与えるため、上記(イ)及び(ロ)の重合単位からな
る共重合体からなる陽イオン交換膜の場合、好ましくは
(ロ)の重合単位が好ましくは1〜40モル%、特には
3〜25%モル%であるのが適当である。
The cation exchange membrane used in the present invention has an ion exchange capacity of preferably 0.5 to 4.0 meq / g dry resin, especially 0.8 to 20 meq / g dry resin. Is preferred. In order to provide such an ion exchange capacity, in the case of a cation exchange membrane composed of a copolymer composed of the polymer units of (a) and (b), the polymer unit of (b) is preferably 1 to 40 mol%, Particularly, it is suitable to be 3 to 25% mol%.

【0033】本発明で使用される陽イオン交換膜は、必
ずしも一種の重合体から形成する必要はなく、また一種
類のイオン交換基だけを有する必要はない。例えば、イ
オン交換容量として陰極側がより小さい二種類の重合体
の積層膜、陰極側がカルボン酸基などの弱酸性交換基
で、陽極側がスルホン酸基などの強酸性交換基をもつ陽
イオン交換膜も使用できる。
The cation exchange membrane used in the present invention does not necessarily have to be formed from one kind of polymer and need not have only one kind of ion exchange group. For example, a laminated film of two kinds of polymers having a smaller ion exchange capacity on the cathode side, a cation exchange membrane having a weak acid exchange group such as a carboxylic acid group on the cathode side and a strongly acidic exchange group such as a sulfonic acid group on the anode side. Can be used.

【0034】これらの陽イオン交換膜は従来既知の種々
の方法で製造され、またこれらの陽イオン交換膜は、必
要により好ましくはポリテトラフルオロエチレンなどの
含フッ素重合体からなる布、網などの織物、不織布又は
金属製のメッシュ、多孔体などで補強することができ
る。また、本発明の陽イオン交換膜の厚みは好ましくは
50〜1000μm、好ましくは100〜500μmに
せしめられる。
These cation exchange membranes are produced by various conventionally known methods, and these cation exchange membranes are preferably made of a fluoropolymer such as polytetrafluoroethylene, if necessary, such as a cloth or net. It can be reinforced with a woven fabric, a non-woven fabric, a metal mesh, a porous body, or the like. The thickness of the cation exchange membrane of the present invention is preferably 50 to 1000 μm, preferably 100 to 500 μm.

【0035】これら陽イオン交換膜の陽極側又は陰極
側、更にはその両方の側の膜の表面に上記したようにし
て多孔質層を形成する場合、膜はその有するイオン交換
基の分解を招かないような適宜のイオン交換基の形態、
例えばカルボン酸基のときは、酸又はエステル型で行う
のが好ましく、またスルホン酸基のときには−SO2
型で行うのが好ましい。
When the porous layer is formed on the surface of the cation exchange membrane on the anode side or the cathode side, and further on both sides, the membrane causes decomposition of the ion exchange groups contained therein. A suitable form of ion exchange group,
For example, in the case of a carboxylic acid group, the acid or ester type is preferable, and in the case of a sulfonic acid group, -SO 2 F
It is preferably done in a mold.

【0036】また、かかる本発明のガス及び液透過性の
多孔質層を有する陽イオン交換膜の表面に対して、上記
溝を形成する場合、上記陽イオン交換膜面に多孔質層を
設けるときと同様に、陽イオン交換膜の交換基がカルボ
ン酸基のときは、酸又はエステル型で行うのが好まし
く、またスルホン酸基のときには、−SO2 F型にて、
好ましくはロールプレス又は平板プレスにて、プレス温
度が好ましくは、60〜280℃、圧力がロールプレス
で0.1〜100kg/cm、平板プレスで0.1〜1
00kg/cm2 にて行われる。また、多孔質層の形成
と溝の形成は同時に行ってもよい。
Further, when the groove is formed on the surface of the cation exchange membrane having the gas and liquid permeable porous layer of the present invention, when the porous layer is provided on the cation exchange membrane surface. Similarly, when the exchange group of the cation exchange membrane is a carboxylic acid group, it is preferably carried out in an acid or ester type, and when it is a sulfonic acid group, in a —SO 2 F type,
Preferably, it is a roll press or a flat plate press, the press temperature is preferably 60 to 280 ° C., the pressure is 0.1 to 100 kg / cm on the roll press, and 0.1 to 1 on the flat plate press.
It is performed at 00 kg / cm 2 . Further, the formation of the porous layer and the formation of the groove may be performed simultaneously.

【0037】本発明の陽イオン交換膜の使用にあたって
は、いずれの形式の電極も使用される。たとえば、多孔
板、網又はエキスパンデッドメタルなどの空隙性電極が
使用される。たとえば長径1.0〜10mm、短径0.
5〜10mm、孔径0.1〜1.3mm、開孔率30〜
90%のエキスパンデッドメタル、また円形、楕円形又
は菱形等の開口を有する開孔率30〜90%のパンチド
メタルなどが例示される。更に開口のない板状電極も使
用されうるが、本発明は、開孔率の小さい電極の場合ほ
ど、効果が顕著である。また、本発明では、空隙度の異
なる複数の電極を使用することもできる。
In using the cation exchange membrane of the present invention, any type of electrode may be used. For example, porous electrodes such as perforated plates, nets or expanded metals are used. For example, the major axis is 1.0 to 10 mm and the minor axis is 0.
5-10 mm, hole diameter 0.1-1.3 mm, opening rate 30-
Examples include 90% expanded metal, punched metal having a circular, elliptical, or rhombic opening, and a porosity of 30 to 90%. Further, a plate-shaped electrode having no opening may be used, but the present invention is more effective when the electrode has a smaller opening ratio. Further, in the present invention, it is possible to use a plurality of electrodes having different porosities.

【0038】陽極材質としては、通常白金族金属、その
導電性酸化物又はその導電性還元酸化物等が使用され、
一方陰極としては、白金族金属、その導電性酸化物又は
鉄族金属等が使用される。なお白金族金属としては白
金、ロジウム、ルテニウム、パラジウム、イリジウムが
例示され、また鉄族金属としては、鉄、コバルト、ニッ
ケル、ラネーニッケル、安定化ラネーニッケル、ステン
レス、アルカリエッチングステンレス(特公昭54−1
9229号公報)、ラネーニッケルメッキ陰極(特開昭
54−112785号公報)、ロダンニッケルメッキ陰
極(特開昭53−115676号公報等)が例示され
る。
As the anode material, a platinum group metal, a conductive oxide thereof, a conductive reduction oxide thereof or the like is usually used.
On the other hand, as the cathode, a platinum group metal, a conductive oxide thereof, an iron group metal or the like is used. Examples of platinum group metals include platinum, rhodium, ruthenium, palladium, and iridium, and examples of iron group metals include iron, cobalt, nickel, Raney nickel, stabilized Raney nickel, stainless steel, and alkali etching stainless steel (Japanese Patent Publication No.
9229), Raney nickel-plated cathode (Japanese Patent Laid-Open No. 54-112785), and rhodan nickel-plated cathode (Japanese Patent Laid-Open No. 53-115676).

【0039】空隙性の電極を使用する場合は、電極は上
記陽極又は陰極を形成する物質それ自体からこれを形成
することができる。しかし、白金族金属又はその導電性
酸化物等を使用するときには通常チタンやタンタルなど
の弁金属のエキスパンデッドメタルの表面にこれらの物
質を被覆せしめて形成するのが好ましい。
If a porous electrode is used, the electrode can be formed from the material forming the anode or cathode itself. However, when a platinum group metal or a conductive oxide thereof is used, it is usually preferable to form the surface of an expanded metal of a valve metal such as titanium or tantalum by coating these substances.

【0040】本発明において電極を配置する場合、上記
のように陽極又は陰極の少なくとも一方、好ましくは、
両方とも、表面に溝を有するガス及び液透過性の多孔質
層に接触するように配置される。一方、表面に溝を有し
ないガス及び液透過性の多孔質層を有する陽イオン交換
膜又は表面に多孔質を有しない陽イオン交換膜とは、接
触して配置してもよいし又は間隔をおいて配置してもよ
い。電極と陽イオン交換膜との接触は、両者を強固に押
圧するよりも、電極は、多孔質層に例えば0〜20kg
/cm2 にて好ましくは緩やかに押接される。
When the electrode is arranged in the present invention, at least one of the anode and the cathode as described above, preferably,
Both are placed in contact with a gas and liquid permeable porous layer having grooves on the surface. On the other hand, a cation exchange membrane having a gas and liquid permeable porous layer having no groove on the surface or a cation exchange membrane having no surface porosity may be arranged in contact with each other or at intervals. You may arrange in advance. The contact between the electrode and the cation exchange membrane is more than pressing the both firmly, and the electrode is, for example, 0 to 20 kg in the porous layer.
/ Cm 2 is preferably pressed gently.

【0041】また、本発明で陽イオン交換膜の陽極側又
は陰極側の一方の表面にのみ多孔質層を設けた場合には
多孔質層を設けない陽イオン交換膜側に配置する電極
は、陽イオン交換膜面に接触し或いは接触せずに配置す
ることができる。
In the present invention, when the porous layer is provided only on one surface of the cation exchange membrane on the anode side or the cathode side, the electrode arranged on the cation exchange membrane side without the porous layer is It can be placed in contact with or without contact with the cation exchange membrane surface.

【0042】本発明において電解槽は、上記構成を有す
る限りにおいて単極型でも複極型でもよい。また電解槽
を構成する材料は、例えば塩化アルカリ水溶液の電解の
場合には陽極室の場合には、塩化アルカリ水溶液及び塩
素に耐性があるもの例えば弁金属、チタンが使用され、
陰極室の場合には水酸化アルカリ及び水素に耐性がある
鉄、ステンレス又はニッケルなど使用される。
In the present invention, the electrolytic cell may be a monopolar type or a bipolar type as long as it has the above-mentioned constitution. Further, the material constituting the electrolytic cell, for example, in the case of the anode chamber in the case of electrolysis of an alkali chloride aqueous solution, those resistant to the alkali chloride aqueous solution and chlorine, such as valve metal, titanium is used,
In the case of the cathode chamber, iron, stainless steel, nickel or the like resistant to alkali hydroxide and hydrogen is used.

【0043】本発明における塩化アルカリ水溶液の電解
を行うプロセス条件としては、上記した特開昭54−1
12398号公報におけるような既知の条件が採用でき
る。例えば陽極室には好ましくは2.5〜5.0規定
(N)の塩化アルカリ水溶液を供給し、陰極室には水又
は稀釈水酸化アルカリを供給し、好ましくは80℃〜1
20℃、電流密度10〜100A/dm2 で電解され
る。かかる場合、塩化アルカリ水溶液中のカルシウム及
びマグネシウムなどの多価金属イオンは、陽イオン交換
膜の劣化を招くので、可及的に小さくせしめるのが好ま
しい。また、陽極における酸素の発生を極力防止するた
めに塩酸などの酸を塩化アルカリ水溶液に添加すること
ができる。
The process conditions for carrying out the electrolysis of the alkali chloride aqueous solution in the present invention are the above-mentioned JP-A-54-1.
Known conditions as in 12398 can be adopted. For example, preferably 2.5 to 5.0 normal (N) aqueous solution of alkali chloride is supplied to the anode chamber, and water or diluted alkali hydroxide is supplied to the cathode chamber, preferably 80 ° C to 1 ° C.
It is electrolyzed at 20 ° C. and a current density of 10 to 100 A / dm 2 . In such a case, polyvalent metal ions such as calcium and magnesium in the aqueous solution of alkali chloride cause deterioration of the cation exchange membrane, so it is preferable to make them as small as possible. In addition, an acid such as hydrochloric acid can be added to the alkali chloride aqueous solution in order to prevent the generation of oxygen at the anode as much as possible.

【0044】[0044]

【実施例】 実施例1 テトラフルオロエチレンとCF2 =CFO(CF23
COOCH3 とを、アゾビスイソブチロニトリルを触媒
としてトリクロロトリフルオロエタン溶媒中で共重合し
てそれぞれイオン交換容量1.25ミリ当量/g乾燥樹
脂の共重合体と、イオン交換容量1.8ミリ当量の共重
合体とを製造した。
EXAMPLES Example 1 Tetrafluoroethylene and CF 2 ═CFO (CF 2 ) 3
COOCH 3 is copolymerized with azobisisobutyronitrile as a catalyst in a trichlorotrifluoroethane solvent to form a copolymer of ion exchange capacity of 1.25 meq / g dry resin and an ion exchange capacity of 1.8. Milli-equivalent copolymer was prepared.

【0045】上記イオン交換容量1.25ミリ当量の厚
さ20μmのフイルムとイオン交換容量1.45ミリ当
量の厚さ145μmのフイルムとを200℃、25kg
/cm2 の加圧下で5分間圧縮成形して積層膜を得た。
A film having a thickness of 20 μm having an ion exchange capacity of 1.25 meq and a film having a thickness of 145 μm having an ion exchange capacity of 1.45 meq are placed at 200 ° C. and 25 kg.
A laminated film was obtained by compression molding for 5 minutes under a pressure of / cm 2 .

【0046】一方、粒径1μmの酸化ジルコニウム粉末
10部重量、メチルセルロース(重量2%水溶液の粘度
1500センチポイズとなるもの)0.4重量部、水1
9重量部、シクロヘキサノール2重量部及びシクロヘキ
サノン1重量部を含む混合物を混練し、ペーストを得
た。該ペーストをメッシュ数200、厚さ75μmのテ
トロン製スクリーン、その下に厚さ30μmのスクリー
ンマスクを施こした印刷板及びポリウレタン製のスキー
ジを用いて、上記陽イオン交換膜の交換容量1.45ミ
リ当量の陽極側の面にスクリーン印刷した。膜面に得ら
れた付着層を空気中で乾燥した。
On the other hand, 10 parts by weight of zirconium oxide powder having a particle size of 1 μm, 0.4 parts by weight of methyl cellulose (having a viscosity of 1500 centipoise of a 2% by weight aqueous solution) and 1 part of water.
A mixture containing 9 parts by weight, 2 parts by weight of cyclohexanol and 1 part by weight of cyclohexanone was kneaded to obtain a paste. Using a Tetoron screen having a mesh number of 200 and a thickness of 75 μm, a printing plate having a screen mask having a thickness of 30 μm under the paste, and a squeegee made of polyurethane, the exchange capacity of the cation exchange membrane was 1.45. Screen printing was carried out on the surface of the side of the anode equivalent to the milliequivalent. The adhesion layer obtained on the film surface was dried in air.

【0047】一方、かくして得られた陽極側面に多孔質
層を有する膜の他方の面に同様にして、平均粒径0.3
μmのα−炭化ケイ素粒子を付着させた。しかる後、温
度160℃、圧力30kg/cm2 の条件で各膜面の粒
子層を陽イオン交換膜面に圧着することにより、膜の陽
極面及び陰極面には、酸化チタン粒子及び炭化ケイ素粒
子が、それぞれ膜面1cm2 当り、それぞれ1.0m
g、0.7mg付着し、厚みがともに10μmとなる多
孔質を有する陽イオン交換膜を製造した。
On the other hand, an average particle size of 0.3 was similarly obtained on the other surface of the film having a porous layer on the side surface of the anode thus obtained.
μm α-silicon carbide particles were deposited. Thereafter, the particle layers on each membrane surface are pressure-bonded to the cation exchange membrane surface under the conditions of a temperature of 160 ° C. and a pressure of 30 kg / cm 2 , whereby titanium oxide particles and silicon carbide particles are formed on the anode surface and the cathode surface of the membrane. , 1.0m per 1 cm 2 of film surface
A cation-exchange membrane having a porosity of 0.7 g and 0.7 mg attached was prepared.

【0048】一方、ポリエチレンテレフタレート製の3
0デニールで、6本のフイラメントからなる糸を用い、
縦横共、1インチ当り90本の繊維を打込んだ平織りの
布を製作した。この布の交点厚みは平均85μmであ
り、開孔率は平均72%であった。
On the other hand, 3 made of polyethylene terephthalate
With 0 denier and 6 filaments,
A plain weave cloth was produced in which 90 fibers per inch were driven in both length and width. The intersection thickness of this cloth was 85 μm on average, and the porosity was 72% on average.

【0049】かくして得られる両面に多孔質層を有する
陽イオン交換膜の陽極側とポリエチレンテレフタレート
製の布を合わせて、金属ロールとゴム硬度80度で10
mmのライニング厚みのラバーロールからなる一対のロ
ールにて連続的に加熱プレスした。この時の金属ロール
の表面温度は170℃、ラバーロールの表面温度は95
℃とした。また、加圧力を、30kg/cm幅とし、通
過速度は40cm/分とした。
The anode side of the cation exchange membrane having a porous layer on both sides thus obtained and a cloth made of polyethylene terephthalate were put together, and a metal roll and a rubber hardness of 80 degrees were applied.
A pair of rolls made of a rubber roll having a lining thickness of mm was continuously hot pressed. At this time, the surface temperature of the metal roll is 170 ° C., and the surface temperature of the rubber roll is 95.
℃ was made. Further, the pressing force was set to 30 kg / cm width, and the passing speed was set to 40 cm / min.

【0050】かかる条件え埋込まれた布を、陽イオン交
換膜の表面温度が40℃以下になる迄冷却した後、膜面
から40cm/分の速度で引き剥した。膜面に形成され
た溝の平均形態は、表面の溝幅0.1mm、ピッチ0.
28mm、深さ0.03mmであった。膜厚は溝部で1
43μm、溝ナシ部で、173μmであった。
The cloth embedded under such conditions was cooled until the surface temperature of the cation exchange membrane became 40 ° C. or lower, and then peeled off from the membrane surface at a rate of 40 cm / min. The average morphology of the grooves formed on the film surface was such that the surface groove width was 0.1 mm and the pitch was 0.
The depth was 28 mm and the depth was 0.03 mm. The film thickness is 1 in the groove
It was 43 μm and 173 μm in the grooveless portion.

【0051】かかる陽イオン交換膜を70℃、25重量
%の水酸化ナトリウム水溶液に16時間浸漬して、イオ
ン交換基の加水分解を行った。かくして得られる膜の陽
極側にチタンのパンチドメタル(短径4mm、長径8m
m)に、RuO2 と酸化イリジウムと酸化チタンの固溶
体を被覆した低い塩素過電圧を有する陽極を、また陰極
側にSUS304製パンチドメタル(短径4mm、長径
8mm)を52重量%の苛性ソーダ水溶液中、150℃
で52時間エッチング処理し、低い水素過電圧を有する
ようにした陰極を、陽イオン交換膜に加圧接触させ、陽
極室にpH=2になるように塩酸を添加した5規定の塩
化ナトリウム水溶液を陰極室に水を供給しつつ、陽極室
の塩化ナトリウム濃度を3.5規定に、また陰極室の苛
性ソーダ濃度を35重量%に保ちつつ、90℃、30A
/dm 2α条件で電解を行った。
The cation exchange membrane was immersed in a 25% by weight aqueous sodium hydroxide solution at 70 ° C. for 16 hours to hydrolyze the ion exchange groups. Punched metal of titanium (minor axis 4 mm, major axis 8 m) on the anode side of the film thus obtained
m) is an anode having a low chlorine overvoltage coated with a solid solution of RuO 2 , iridium oxide and titanium oxide, and a SUS304 punched metal (short diameter 4 mm, long diameter 8 mm) on the cathode side in a 52 wt% caustic soda aqueous solution. , 150 ° C
The cathode, which has been subjected to etching treatment for 52 hours at room temperature, has a low hydrogen overvoltage, is brought into pressure contact with the cation exchange membrane, and 5N sodium chloride aqueous solution to which hydrochloric acid is added so that the pH of the anode chamber is 2 is used as the cathode. While supplying water to the chamber, keeping the sodium chloride concentration in the anode chamber at 3.5 N and the caustic soda concentration in the cathode chamber at 35% by weight, at 90 ° C, 30 A
Electrolysis was performed under the condition of / d m 2 α.

【0052】この結果、電流効率は、95%であり、電
圧は、28Vであり、陽極にて得られる塩素ガス中の酸
素濃度は、0.3%であった。
As a result, the current efficiency was 95%, the voltage was 28 V, and the oxygen concentration in the chlorine gas obtained at the anode was 0.3%.

【0053】また、同じ陽イオン交換膜を、90℃、2
5重量%の水酸化ナトリウム水溶液に16時間浸漬し
て、イオン交換基の加水分解を行った膜を、同水溶液毎
23℃迄冷却して2時間以上保持した膜から測定部の幅
1cmのダンベルを溝と平行に切りだした。低速度変位
型のインストロン式強度測定装置にダンベルを取付け
て、50mm/分の引張り速度で引張った。得られた破
断強度は、6.6kg/cm幅、伸度は、51%であっ
た。
The same cation exchange membrane was used at 90 ° C. for 2 hours.
A dumbbell with a width of 1 cm at the measuring part was placed in a 5% by weight aqueous solution of sodium hydroxide for 16 hours to hydrolyze the ion-exchange groups, and the aqueous solution was cooled to 23 ° C. and held for 2 hours or more. Was cut parallel to the groove. A dumbbell was attached to a low-velocity displacement type Instron type strength measuring device and pulled at a pulling speed of 50 mm / min. The obtained breaking strength was 6.6 kg / cm width and the elongation was 51%.

【0054】比較例1 1インチ当り95本の突起を有する溝付ロールの表面温
度を170℃とし、これと対になったゴム硬度80度で
10mmのライニング厚みのラバーロールの表面温度を
100℃とし、加圧力30kg/cm幅、通過速度40
cm/分で、実施例1と同様にして得た、両面に多孔層
を有する陽イオン交換膜の陽極面側を、溝付ロール側に
向けて、プレスした。加圧後、溝付ロールから、膜をゴ
ムロールに沿う形で40cm/分で引き剥した。
Comparative Example 1 The surface temperature of a grooved roll having 95 protrusions per inch was 170 ° C., and the surface temperature of a pair of rubber rolls having a rubber hardness of 80 ° and a lining thickness of 10 mm was 100 ° C. And pressurization force 30kg / cm width, passing speed 40
The cation exchange membrane having porous layers on both sides, obtained in the same manner as in Example 1 at a rate of cm / min, was pressed with the anode surface side facing the grooved roll side. After pressing, the film was peeled off from the grooved roll at a rate of 40 cm / min along the rubber roll.

【0055】膜面に形成された溝の平均形態は、溝幅
0.1mm、ピッチ0.27mm、深さ0.03mmで
あった。膜厚は溝部で140μm、溝ナシ部で170μ
mであった。
The average form of the grooves formed on the film surface was 0.1 mm in groove width, 0.27 mm in pitch, and 0.03 mm in depth. The film thickness is 140μm in the groove and 170μ in the pear
It was m.

【0056】かかる製法で得られた溝加工された膜を実
施例1と同じ加水分解を行い、且つ同じ電解槽にて電解
した。この結果、電流効率は、95%であり、電圧は
2.8Vであり、陽極にて得られる塩素ガス中の酸素濃
度は、0.3%と実施例1と全く同じ性能となった。ま
た、実施例1と同じ条件で加水分解及び引張強度を測定
した結果、破断強度は、5.1kg/cm幅、伸度は2
9%であった。
The grooved film obtained by the above production method was subjected to the same hydrolysis as in Example 1 and electrolyzed in the same electrolytic cell. As a result, the current efficiency was 95%, the voltage was 2.8 V, and the oxygen concentration in the chlorine gas obtained at the anode was 0.3%, which was exactly the same as in Example 1. Further, as a result of measuring hydrolysis and tensile strength under the same conditions as in Example 1, the breaking strength was 5.1 kg / cm width and the elongation was 2
It was 9%.

【0057】実施例2 テトラフロロエチレンとCF2 =CFOCF2 CF(C
3 )OCF2 CF2COOCH3 とをアゾビスイソブ
チロニトリルを触媒としてトリクロロトリフロロエタン
溶媒中で共重合してイオン交換容量0.90ミリ当量/
g乾燥樹脂の共重合体を得た。
Example 2 Tetrafluoroethylene and CF 2 ═CFOCF 2 CF (C
F 3 ) OCF 2 CF 2 COOCH 3 is copolymerized with triazotrifluoroethane solvent using azobisisobutyronitrile as a catalyst to obtain an ion exchange capacity of 0.90 meq /
A copolymer of dry resin was obtained.

【0058】一方テトラフロロエチレンとCF2 =CF
OCF2 CF(CF3 )OCF2 CF2 SO2 Fとを同
様に共重合してイオン交換容量0.91ミリ当量/g乾
燥樹脂の共重合体を得た。
On the other hand, tetrafluoroethylene and CF 2 = CF
OCF 2 CF (CF 3 ) OCF 2 CF 2 SO 2 F was copolymerized in the same manner to obtain a copolymer having an ion exchange capacity of 0.91 meq / g dry resin.

【0059】上記カルボン酸ポリマーとスルホン酸ポリ
マーを共押出し機にて厚み170μmのフイルムを得
た。カルボン酸層の厚み30μmであり、スルホン酸層
の厚みは140μであった。また、同じスルホン酸ポリ
マーで10μmのフイルムを別途成形した。
The carboxylic acid polymer and the sulfonic acid polymer were coextruded to obtain a film having a thickness of 170 μm. The thickness of the carboxylic acid layer was 30 μm, and the thickness of the sulfonic acid layer was 140 μm. A 10 μm film was separately molded from the same sulfonic acid polymer.

【0060】一方、ポリテトラフルオロエチレン製のフ
イルムを延伸して得た100デニールのフラットヤーン
を1m当り500回撚った糸と、溶融紡糸した30デニ
ールで6フイラメントからなるポリエチレンテレフタレ
ート製の糸を用い、縦横共ポリエチレンテレフタレート
糸1本に対しポリエチレンテレフタレート糸4本を交互
に配置し、1インチ当り80本の糸密度で打ち込んだ織
布を得た。この布の平均交点厚みは115μmであっ
た。この布を、225℃の表面温度に加熱した金属ロー
ルと、140℃の表面温度に加熱したゴム硬度80度で
10mm厚みのライニングをしたラバーロールの間を、
ロール加圧力40kg/cm幅で40cm/分の速度で
連続的にプレスを行い、厚み80μmに調整した。
On the other hand, a 100 denier flat yarn obtained by drawing a film made of polytetrafluoroethylene was twisted 500 times per 1 m, and a yarn made of polyethylene terephthalate consisting of 6 filaments with 30 denier melt-spun. Using four polyethylene terephthalate yarns alternately with one longitudinal and transverse polyethylene terephthalate yarn, a woven fabric was obtained in which the yarn density was 80 yarns per inch. The average intersection point thickness of this cloth was 115 μm. This cloth was placed between a metal roll heated to a surface temperature of 225 ° C. and a rubber roll lined to a surface hardness of 80 ° C. with a rubber hardness of 80 degrees and a thickness of 10 mm.
Roll pressing force was continuously pressed at a width of 40 kg / cm at a speed of 40 cm / min to adjust the thickness to 80 μm.

【0061】次に同じ装置を用い、加圧力40kg/c
m幅で20cm/分の速度で、スルホン酸ポリマー、厚
さ10μmのフイルム、厚さ80μmに調整した布、ス
ルホン酸ポリマー140μmとカルボン酸ポリマー30
μmの共押出しフイルムを共流しして一体化させた。
Next, using the same device, a pressing force of 40 kg / c
Sulfonic acid polymer, film having a thickness of 10 μm, cloth adjusted to have a thickness of 80 μm, sulfonic acid polymer 140 μm and carboxylic acid polymer 30 at a speed of 20 cm / min in m width
A μm coextrusion film was co-flowed and integrated.

【0062】多孔質層は、実施例1で調整した酸化ジル
コニウムのペーストをロールコータで、上記一体化した
膜のスルホン酸ポリマーのフイルム10μmの側にコー
ティングした後、100℃の温度で2分間乾燥して乾燥
重量で1cm2 当り1.4mgのせた。
For the porous layer, the zirconium oxide paste prepared in Example 1 was coated on the 10 μm side of the sulfonic acid polymer film of the integrated membrane with a roll coater, and then dried at a temperature of 100 ° C. for 2 minutes. The dry weight was 1.4 mg per cm 2 .

【0063】また、同様にして、カルボン酸側に炭化ケ
イ素ペーストを乾燥重量で1cm2当り0.5mgのせ
た。このスルホン酸側に実施例1と同様な溝を形成し
た。但しこの時の金属ロールの表面温度は200℃とし
た。
Similarly, 0.5 mg / cm 2 of dry weight of silicon carbide paste was applied to the carboxylic acid side. The same grooves as in Example 1 were formed on the sulfonic acid side. However, the surface temperature of the metal roll at this time was 200 ° C.

【0064】かかる陽イオン交換膜を、70℃、15重
量%の水酸化カリウムと30重量%のジメチルスルホキ
シド水溶液で、90分浸漬して交換基の加水分解を行っ
た。次にこの膜を65℃、30分間乾燥した。さらに、
この膜を25℃、2重量%の炭酸水素ナトリウム水溶液
に浸漬して引張強度を測定した。その結果、引張強度
4.5kg/cm幅、伸度44%であった。
The cation exchange membrane was immersed in an aqueous solution of potassium hydroxide of 15% by weight and a dimethylsulfoxide solution of 30% by weight at 70 ° C. for 90 minutes to hydrolyze the exchange group. The membrane was then dried at 65 ° C for 30 minutes. further,
This film was immersed in a 2% by weight aqueous sodium hydrogencarbonate solution at 25 ° C. and the tensile strength was measured. As a result, the tensile strength was 4.5 kg / cm width and the elongation was 44%.

【0065】比較例2 実施例2と同様にして得た多孔質層を両面に有する補強
用の布を含んだ積層膜を、比較例1と同様な溝を形成し
た。但しこの時の溝付きロールの表面温度は210℃と
した。この膜を実施例2と同様にして引張強度を測定し
た。その結果、引張強度4.3kg/cm幅、伸度18
%であった。
Comparative Example 2 A groove similar to that of Comparative Example 1 was formed in a laminated film containing a reinforcing cloth having porous layers on both sides, which was obtained in the same manner as in Example 2. However, the surface temperature of the grooved roll at this time was 210 ° C. The tensile strength of this film was measured in the same manner as in Example 2. As a result, the tensile strength was 4.3 kg / cm width and the elongation was 18
%Met.

【0066】[0066]

【発明の効果】陽極側及び/又は陰極側の表面にガス及
び液透過性の多孔質層を有する陽イオン交換膜の表面に
所定の物性を有する溝を安定的に量産加工でき、かつ溝
加工による陽イオン交換膜の強度低下を極力防ぐことが
できる。
EFFECTS OF THE INVENTION A groove having predetermined physical properties can be stably mass-produced on the surface of a cation exchange membrane having a porous layer permeable to gas and liquid on the surface of the anode side and / or the cathode side, and groove processing can be performed. It is possible to prevent the strength of the cation-exchange membrane from being reduced as much as possible.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】表面に電極活性のないガス及び液透過性の
多孔質層を有する陽イオン交換膜の多孔質層表面におけ
る溝加工方法であって、糸の太さ5〜200デニール、
糸密度20〜200本/インチを有する織布を、その厚
みの5〜70%の範囲で埋込んだ後、引き剥すことを特
徴とする陽イオン交換膜表面の溝加工方法。
1. A method for grooving a cation exchange membrane having a porous layer permeable to gas and liquid having no electrode activity on the surface of the porous layer, wherein the thickness of the yarn is 5 to 200 denier.
A method for grooving a surface of a cation exchange membrane, which comprises embedding a woven fabric having a yarn density of 20 to 200 yarns / inch in a range of 5 to 70% of its thickness and then peeling it off.
【請求項2】陽イオン交換膜表面の溝が、連続した長さ
1mm以上、表面幅0.01〜10mm、深さ0.01
mm以上である請求項1の溝加工方法。
2. The groove on the surface of the cation exchange membrane has a continuous length of 1 mm or more, a surface width of 0.01 to 10 mm, and a depth of 0.01.
The groove processing method according to claim 1, which is not less than mm.
【請求項3】陽イオン交換膜が、スルホン酸基、カルボ
ン酸基又はリン酸基を有するフルオロカーボンポリマー
からなる請求項1又は2の溝加工方法。
3. The groove processing method according to claim 1, wherein the cation exchange membrane is made of a fluorocarbon polymer having a sulfonic acid group, a carboxylic acid group or a phosphoric acid group.
【請求項4】陽イオン交換膜がその陽極側及び/又は陰
極側の表面に電極活性のないガス及び液透過性の多孔質
層を有する請求項1、2又は3の溝加工方法。
4. The groove processing method according to claim 1, 2 or 3, wherein the cation exchange membrane has a porous layer permeable to gas and liquid having no electrode activity on the surface on the anode side and / or the cathode side.
【請求項5】陽イオン交換膜が、含フッ素重合体の繊維
を含む布で補強されている請求項1、2又は3の溝加工
方法。
5. The groove processing method according to claim 1, wherein the cation exchange membrane is reinforced with a cloth containing fibers of a fluoropolymer.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008023632A1 (en) * 2006-08-22 2008-02-28 Kabushiki Kaisha Toshiba Membrane electrode assembly, method for producing the same, and fuel cell
JP2008231458A (en) * 2007-03-16 2008-10-02 Asahi Glass Co Ltd Cation-exchange membrane and manufacturing method therefor
US7938941B2 (en) 2005-09-14 2011-05-10 Asahi Kasei Chemicals Corporation Cation-exchange fluorinated membrane for electrolysis and process for producing the same

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