JPS5829829A - イオン交換膜の接合方法 - Google Patents
イオン交換膜の接合方法Info
- Publication number
- JPS5829829A JPS5829829A JP12813381A JP12813381A JPS5829829A JP S5829829 A JPS5829829 A JP S5829829A JP 12813381 A JP12813381 A JP 12813381A JP 12813381 A JP12813381 A JP 12813381A JP S5829829 A JPS5829829 A JP S5829829A
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- JP
- Japan
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- membrane
- ion exchange
- exchange membrane
- fluorine
- containing ion
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- Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
- Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、含フツ素イオン交換膜と4フン化エチレン−
パーフルオロビニルエーテル共束台体験(PFA@と以
下略す)との強固な接合方法に関するものである。
パーフルオロビニルエーテル共束台体験(PFA@と以
下略す)との強固な接合方法に関するものである。
含フッ素イオン交換睦は、膜Pi1士の接着はoJ′能
であるが、そ”の接着l19i度はかなり弱く、未だ実
相に供せられるまでに至っていない。その接着方法も同
種の交換基をもつ膜面同士の接着強度は割合強いが、異
種の交換基の膜面同士の接着強1はそれに比べて弱く、
膜を成型加工する際に推々の閲聴を生ずる、 含フツ素イオン交換膜に他の合成樹脂が宕易に接着でき
れば次の利点が予想される。
であるが、そ”の接着l19i度はかなり弱く、未だ実
相に供せられるまでに至っていない。その接着方法も同
種の交換基をもつ膜面同士の接着強度は割合強いが、異
種の交換基の膜面同士の接着強1はそれに比べて弱く、
膜を成型加工する際に推々の閲聴を生ずる、 含フツ素イオン交換膜に他の合成樹脂が宕易に接着でき
れば次の利点が予想される。
(リ 高価な含フツ素イオン交換膜のかわりに価格の安
い曾#fx、樹脂を使えれば膜の有効利用率が上昇する
。
い曾#fx、樹脂を使えれば膜の有効利用率が上昇する
。
(2)膜と直接接着することのできない材@f(つける
ことができ、さらKl!!1rkJや今まで駁りつけら
れなかったところに装着が’aJ能となる。
ことができ、さらKl!!1rkJや今まで駁りつけら
れなかったところに装着が’aJ能となる。
(2) 合成樹脂の加工は比較的容易であり、膜を袋状
その他複雑な形状に加工rることか可能となる。
その他複雑な形状に加工rることか可能となる。
本発明者らtl、以上の点に鑑みa〜フッ素イオン交換
膜と合成樹脂の強同な長期耐久性を有する接着する方法
會鋭慧検討したところ、ある特定の合成樹脂と含フツ素
イオン交換膜で、ある限られ友接着条件範囲にて行なえ
ば極めて強度の大なる接着度が得られることが判明[7
た。
膜と合成樹脂の強同な長期耐久性を有する接着する方法
會鋭慧検討したところ、ある特定の合成樹脂と含フツ素
イオン交換膜で、ある限られ友接着条件範囲にて行なえ
ば極めて強度の大なる接着度が得られることが判明[7
た。
従来、含フツ素イオン交換膜と汗klt、樹脂の接着F
i徨々試みられて、その接着強度もかなり大きいものが
得られている。本発明者らも同様な方法で接着を試みた
結果、以前の方法でも下記の重大な欠点を有することが
判明した。
i徨々試みられて、その接着強度もかなり大きいものが
得られている。本発明者らも同様な方法で接着を試みた
結果、以前の方法でも下記の重大な欠点を有することが
判明した。
0) 含フッ素イオン交換模と8成樹脂の接着物を使用
条件下、特に両温の水浴液中に浸漬すると、浸漬前では
大きな接着強震を有した試料が浸漬後では接着強度が低
下したり、部分的に剥離した試料も見られた。
条件下、特に両温の水浴液中に浸漬すると、浸漬前では
大きな接着強震を有した試料が浸漬後では接着強度が低
下したり、部分的に剥離した試料も見られた。
(2)剥離は合成樹脂膜の厚い程多くなる傾向を示した
。
。
(2) 前述の合成樹脂の加工及び膜の胸囲に合成樹脂
を接着し締付の際にtl厚みの大なる合成樹脂が必菅と
なる。
を接着し締付の際にtl厚みの大なる合成樹脂が必菅と
なる。
以上の矛盾点、欠点を解決すべく種々の合成性・111
、弾と含フツ素イオン交換膜の接着を検6・tシ、合成
樹脂膜としてPF’A腰金用い、線膜を含フツ素イオン
交換膜と突会せ、突合せ部の上下J1’+7ヒートシー
ル巾よりも広いPFAのmtl−置き、ヒー トシーラ
ーを用いて接着温度20」〕〜350℃、接着面での圧
力3〜2 Q4/clnt 、時間5〜300秒で熱接
着せしめることにより前記欠点を無灰(1、本発明に到
達した。
、弾と含フツ素イオン交換膜の接着を検6・tシ、合成
樹脂膜としてPF’A腰金用い、線膜を含フツ素イオン
交換膜と突会せ、突合せ部の上下J1’+7ヒートシー
ル巾よりも広いPFAのmtl−置き、ヒー トシーラ
ーを用いて接着温度20」〕〜350℃、接着面での圧
力3〜2 Q4/clnt 、時間5〜300秒で熱接
着せしめることにより前記欠点を無灰(1、本発明に到
達した。
従来法の欠点とし7て挙けられる使用条件下での部分剥
離の起こる理由としては、曾成Stt脂験とゴフッ素イ
オン反挨膜とのに潤lの違いによるものと想像される。
離の起こる理由としては、曾成Stt脂験とゴフッ素イ
オン反挨膜とのに潤lの違いによるものと想像される。
一般に、合成樹脂膜は通常、水浴液中で高温でもはとん
ど膨潤しない。それに比ベイオン交換性能を有する含フ
ッ素イオン交換腔はかなりの膨潤度を廟する。この膨@
匿の違いからたとえ接着時VC#′i大きな接着強度を
有していても使用条件下では接着面片方のイオン交換膜
のみ膨潤するため、膨潤による伸びの力が接着強度より
打ち勝ったところでは部分剥離が生ずるものと予想され
る。なお、合成樹脂膜が薄い場合((105X以下)V
CFi部分剥離は生じにくい。その理由としてtよ、合
成樹脂膜の薄いものけ含フッ索イAン交換騨の伸びにつ
れて合成樹脂膜も伸びるためであろう。
ど膨潤しない。それに比ベイオン交換性能を有する含フ
ッ素イオン交換腔はかなりの膨潤度を廟する。この膨@
匿の違いからたとえ接着時VC#′i大きな接着強度を
有していても使用条件下では接着面片方のイオン交換膜
のみ膨潤するため、膨潤による伸びの力が接着強度より
打ち勝ったところでは部分剥離が生ずるものと予想され
る。なお、合成樹脂膜が薄い場合((105X以下)V
CFi部分剥離は生じにくい。その理由としてtよ、合
成樹脂膜の薄いものけ含フッ索イAン交換騨の伸びにつ
れて合成樹脂膜も伸びるためであろう。
それに比べ合成樹脂膜の厚い場合(α1X以上)では合
成樹脂−は伸びも小さいため、上記傾向が顕著にあられ
れるものと想像している。
成樹脂−は伸びも小さいため、上記傾向が顕著にあられ
れるものと想像している。
合成樹脂膜としては言フッ素ポリマーを主体に選んだが
、従来法では接着可能とされていたホリテトラフルオロ
エチレン、ポリ三フフ化塩化エチレン、47フ化エチレ
ンと67フ化フロピレンの共重合体、ボリフフ化ビニリ
デン等の含フツ素ポリマーは全て接着せず、又は接着し
ても実用に耐えられぬ程弱かった。ただ47フ化エチレ
ンとパーフルオロビニルエーテルの共重合体(PFA)
のみが実用に耐えうる接着強1を壱していることが判明
した。何故PFAのみが接着*iが人なるのか理由はさ
たかではない。
、従来法では接着可能とされていたホリテトラフルオロ
エチレン、ポリ三フフ化塩化エチレン、47フ化エチレ
ンと67フ化フロピレンの共重合体、ボリフフ化ビニリ
デン等の含フツ素ポリマーは全て接着せず、又は接着し
ても実用に耐えられぬ程弱かった。ただ47フ化エチレ
ンとパーフルオロビニルエーテルの共重合体(PFA)
のみが実用に耐えうる接着強1を壱していることが判明
した。何故PFAのみが接着*iが人なるのか理由はさ
たかではない。
本発明に用いられる含フツ素イオン交換膜と1〜ては、
スルフォン酸及びその塩、カルボン酸及びその塩、スル
フォンアミド及びその塩から選ばれた一種又は二種以上
の官能基を有するものであれば良い。こjらはフッ素系
モノマーから血合できるし、又例えば、米国デエボン社
が市販しているスルフォン酸型陽イオン交換膜(ナフィ
ヨンナ100番台、す300番台、す400番台)又は
エチレンジアミン処理し、友陽イオン交換膜(ナフィヨ
ンφ200番台)又は以上の市販のイオン交換膜を片面
及び内面変性することによりカルホン酸基に変史したも
ののいずれも使用することが口」能である。
スルフォン酸及びその塩、カルボン酸及びその塩、スル
フォンアミド及びその塩から選ばれた一種又は二種以上
の官能基を有するものであれば良い。こjらはフッ素系
モノマーから血合できるし、又例えば、米国デエボン社
が市販しているスルフォン酸型陽イオン交換膜(ナフィ
ヨンナ100番台、す300番台、す400番台)又は
エチレンジアミン処理し、友陽イオン交換膜(ナフィヨ
ンφ200番台)又は以上の市販のイオン交換膜を片面
及び内面変性することによりカルホン酸基に変史したも
ののいずれも使用することが口」能である。
以上の膜は一般には膜厚が50〜500ミクロンで、好
ましく1i100〜250ミクロンである。
ましく1i100〜250ミクロンである。
本発明者らは、PFA膜の厚みを変え、鑵迩接着条件、
接着形態の検討を行なった。
接着形態の検討を行なった。
まず、用いられるPFAllの厚みはcL1〜2.3■
が好ましい。PFAがα1諺より薄−と接着は非常に容
易となるが、PFA験が薄すぎPFム本体の強度がなく
、膜接着時や膜の取付、締付時に破損し易く実用に耐え
ないことが判明した。又、PFAを加工する際も薄いと
加工が離しいととも判明した。逆にP1ム膜を厚くする
と以上の欠点は解消されるが、新たに次の問題が派生し
友。
が好ましい。PFAがα1諺より薄−と接着は非常に容
易となるが、PFA験が薄すぎPFム本体の強度がなく
、膜接着時や膜の取付、締付時に破損し易く実用に耐え
ないことが判明した。又、PFAを加工する際も薄いと
加工が離しいととも判明した。逆にP1ム膜を厚くする
と以上の欠点は解消されるが、新たに次の問題が派生し
友。
(1)PPム膜を厚くするとPFAの価格が高くなり、
安い合成樹脂腓を使うというメリットがうすれる。
安い合成樹脂腓を使うというメリットがうすれる。
(至) 含フツ木イオン交換膜の厚さは一般に(LO5
〜[15■程度であり、接着するPFA膜の厚みとイオ
ン交換膜が大きく違うと融着の際、熱伝導等に問題が発
生し、接着がかなり龜しいことが判明した。
〜[15■程度であり、接着するPFA膜の厚みとイオ
ン交換膜が大きく違うと融着の際、熱伝導等に問題が発
生し、接着がかなり龜しいことが判明した。
そこでPIPA膜の厚みと以下述べる接着形態。
接着条件t一台せて検討したところ、PFム膜の厚さは
a1〜2−5−がよく、特に[L5〜2.31が好まし
いことが判明した。
a1〜2−5−がよく、特に[L5〜2.31が好まし
いことが判明した。
本発明にで利用されるヒートシーラーは、本舛明の範囲
での一耽、圧力1時間が許容できるものであればどのよ
うなものでもかまわないが、良く用いられるものとして
は、インパルスヒーター等が好ましい。
での一耽、圧力1時間が許容できるものであればどのよ
うなものでもかまわないが、良く用いられるものとして
は、インパルスヒーター等が好ましい。
接着形態は本発明を構成する上で重要な因子の一つであ
る。PFA膜が薄い場合には接着形態はどのような型で
も接着可能である; 該イオン交換膜と接着するPFA膜がα5−以上と厚い
時、通常良く用いられる重ね貧せという接合方法では膜
厚の違いで熱の伝導性に差違があり接着向で!1度差を
生じ接着がうまくゆかないという結果を見いだした。
る。PFA膜が薄い場合には接着形態はどのような型で
も接着可能である; 該イオン交換膜と接着するPFA膜がα5−以上と厚い
時、通常良く用いられる重ね貧せという接合方法では膜
厚の違いで熱の伝導性に差違があり接着向で!1度差を
生じ接着がうまくゆかないという結果を見いだした。
本発明者らは、最も^い接層強度を有する杉謙を楕々検
討したところ、接着しようとする該イオン交換膜とpy
A膜を突会せ、その突合せ部の上下にPFAのα05〜
(L2−の薄い帯状膜を置きヒートシールすることで最
も高い接層性を有すること全見出した。なお、接着部の
上下に1く帯状ppムの膜中としては、特に限定しない
が用いられるインパルスヒーターのシール巾より若干広
いことが好ましい。
討したところ、接着しようとする該イオン交換膜とpy
A膜を突会せ、その突合せ部の上下にPFAのα05〜
(L2−の薄い帯状膜を置きヒートシールすることで最
も高い接層性を有すること全見出した。なお、接着部の
上下に1く帯状ppムの膜中としては、特に限定しない
が用いられるインパルスヒーターのシール巾より若干広
いことが好ましい。
接着条件については、接着面での温度、圧力。
時間が蝦もi*な因子である。全てが以下の範囲内でな
いと強い接着性は期待できない。
いと強い接着性は期待できない。
まず、副度Fi21:)0〜550℃が好ましい。この
温度より低いとイオン交換騎とPFA膜は全く接着しな
い。又、この温度より高いと含フッ素糸イオン交!!s
脇が破壊してしまい便用に耐えない。
温度より低いとイオン交換騎とPFA膜は全く接着しな
い。又、この温度より高いと含フッ素糸イオン交!!s
脇が破壊してしまい便用に耐えない。
次いで圧力は3〜20Kf/、−が好ましい。圧力がこ
れより低いとイオン交換膜とPFA膜の接着が不完全で
あり、父、この範囲より圧力を^くすると接着向エツジ
でのイオン交換膜、PFA%の切断が生じ好ましくない
、又、接jIlr時間は、温紋、圧力とも密接に関連す
るが、温度、圧力が上記範囲であると5〜300秒が好
ましく、これをはずれると接着の不完全、膜の破損が起
こる。
れより低いとイオン交換膜とPFA膜の接着が不完全で
あり、父、この範囲より圧力を^くすると接着向エツジ
でのイオン交換膜、PFA%の切断が生じ好ましくない
、又、接jIlr時間は、温紋、圧力とも密接に関連す
るが、温度、圧力が上記範囲であると5〜300秒が好
ましく、これをはずれると接着の不完全、膜の破損が起
こる。
以上より含フツ素系イオン交換H!−1とPFA#の最
適接着方法としては、含フッ素イオン交換脇とPFA膜
の接合部を突合せ、接合部の上下Pc P FA験′に
飯きヒートシーラーにて、 温1200〜350℃ 圧力 3〜20 KII/ ex ” 時間5〜500秒 で嵌着すると含フッ木イオン交換膜とPFAilQの厚
みが大きく異なる一汗においても実用に崗1えうる接着
性を有し、本発明に到達した。
適接着方法としては、含フッ素イオン交換脇とPFA膜
の接合部を突合せ、接合部の上下Pc P FA験′に
飯きヒートシーラーにて、 温1200〜350℃ 圧力 3〜20 KII/ ex ” 時間5〜500秒 で嵌着すると含フッ木イオン交換膜とPFAilQの厚
みが大きく異なる一汗においても実用に崗1えうる接着
性を有し、本発明に到達した。
実jIII例1
スルフォン#に型陽イオン交換験の片面を変性処理し、
カル・ホン酸型としに0この父性−イオン゛交挾験(犀
み(L 25 wm )とP F A [[a (厚さ
05回)を突合せ、接8部の上下に鯵さα13■のPF
AVt置き、インパルスヒーターにて龜胤280℃。
カル・ホン酸型としに0この父性−イオン゛交挾験(犀
み(L 25 wm )とP F A [[a (厚さ
05回)を突合せ、接8部の上下に鯵さα13■のPF
AVt置き、インパルスヒーターにて龜胤280℃。
接着面圧力5峙/lt!112時間15抄Vこて熱融烏
を行なった。接餘部の剪断引張強度は2−5〜/薗1J
であつ友。
を行なった。接餘部の剪断引張強度は2−5〜/薗1J
であつ友。
飯台膜倉90℃の銀水中で2ケ月次慣したが、接合部の
剥離壽の現象は全く蒐られず、剪断引張強度も2.4
K41 / ex 巾とはとんと低下はなかった。
剥離壽の現象は全く蒐られず、剪断引張強度も2.4
K41 / ex 巾とはとんと低下はなかった。
実施的2
スルフォン酸型の陽イオン交換膜(ナフィヨン110、
厚さa 25 wm )とPFAII(厚さtOw+
)とを突合せ、接合部の上下に厚さ[105−〇PPム
膜ヲ置装、インパルスヒーターにて温度500℃、接着
面圧カフ Kg / ex ” 、時間20秒にて熱融
着を打なった。接合部の剪断引張強度は2.2に4/3
中であった。接合膜をイオン交換膜電槽からの淡塩水に
2ケ月浸漬したが接合部の剥離は見られず、剪断引張強
度も2.2 K41 / ex巾と低下はなかった。
厚さa 25 wm )とPFAII(厚さtOw+
)とを突合せ、接合部の上下に厚さ[105−〇PPム
膜ヲ置装、インパルスヒーターにて温度500℃、接着
面圧カフ Kg / ex ” 、時間20秒にて熱融
着を打なった。接合部の剪断引張強度は2.2に4/3
中であった。接合膜をイオン交換膜電槽からの淡塩水に
2ケ月浸漬したが接合部の剥離は見られず、剪断引張強
度も2.2 K41 / ex巾と低下はなかった。
比較ガ1〜6
スルフオン酸型陽イオン交換胛の片面を変性処理しカル
ボン酸型とした。
ボン酸型とした。
厚さ[125■の変性陽イオン交換膜とPFム膜厚さ1
5■を突合せ、接合部の上下にα1雪のPFAHl−置
き、インパルスヒーターを用いて下記の条件で各々接着
を行なった。
5■を突合せ、接合部の上下にα1雪のPFAHl−置
き、インパルスヒーターを用いて下記の条件で各々接着
を行なった。
2 380 7 50 陽イオン交換
膜が破壊3 170 7 60 全く
接着していない4 250 30 !i0
接着面端部で切れる5 250 1
60 全く接着していない6 250
7 1 全く接着していない接着状態の
項に示す通り本発明の接着条件を一つでもはずすと接着
はうまくゆかないか、又はイオン交換膜が破壊し、すぐ
破断するという現象が見られた。
膜が破壊3 170 7 60 全く
接着していない4 250 30 !i0
接着面端部で切れる5 250 1
60 全く接着していない6 250
7 1 全く接着していない接着状態の
項に示す通り本発明の接着条件を一つでもはずすと接着
はうまくゆかないか、又はイオン交換膜が破壊し、すぐ
破断するという現象が見られた。
比較的7,8,9.10
スルフォン酸型の陽イオン交換膜の片面を叢れ処理しカ
ルボン酸型とし友。
ルボン酸型とし友。
厚さα25■の陽イオン交換膜と厚さα5■のF−配合
成樹脂験とを突台せ、α1−厚さ、10■巾の下記合成
樹脂膜を突合せ部の上下に置き、インパルスヒーターに
て1配の接着条件にて接着させた。
成樹脂験とを突台せ、α1−厚さ、10■巾の下記合成
樹脂膜を突合せ部の上下に置き、インパルスヒーターに
て1配の接着条件にて接着させた。
FTFB 47)化エチレン
IKP 4フΔヒエチレン−6フツイヒグロビレ
ン共重合体pvay フッ化ビニリデン 比較的11 スルフォン酸型の陽イオン交換膜の片面を変性処理しカ
ルボン#型とし友。
ン共重合体pvay フッ化ビニリデン 比較的11 スルフォン酸型の陽イオン交換膜の片面を変性処理しカ
ルボン#型とし友。
厚さα25■の陽イオン交換膜と厚さα5■のP1ムフ
ィルムを鵬に電ね合せ友のみでtkA[280℃、圧力
5 K4 / CIII+ ” h時間15秒でインパ
ルスヒーターを用いて接着させ友、接着部の剪断引張強
度はα8 Kg / tx シかなく、接合膜を90℃
−水中で1週間浸漬し友ところ接合部の剥離が起こり友
。
ィルムを鵬に電ね合せ友のみでtkA[280℃、圧力
5 K4 / CIII+ ” h時間15秒でインパ
ルスヒーターを用いて接着させ友、接着部の剪断引張強
度はα8 Kg / tx シかなく、接合膜を90℃
−水中で1週間浸漬し友ところ接合部の剥離が起こり友
。
特許出願人 東洋曹達工業株式会社
Claims (1)
- t 含フツ素イオン交換膜と42フ化エチレン−パーフ
ルオロビニルエーテル共重合体st−接着するに、lj
す、接着しようとする該イオン交換膜と該重合体膜を突
合せ、突合せ部上下に該1合体と同一の重合体の帯状膜
をおき、ヒートシーラーを用埴て温度200〜350℃
、fi−着面にかかる圧力S〜20麺/ C11g ”
r時間5〜300秒で接着することを特徴とする含フ
ツ素イオン交換膜の47フ化エチレン−パーフルオロビ
ニルエーテル共1台KIL!:の接合方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12813381A JPS5829829A (ja) | 1981-08-18 | 1981-08-18 | イオン交換膜の接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12813381A JPS5829829A (ja) | 1981-08-18 | 1981-08-18 | イオン交換膜の接合方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5829829A true JPS5829829A (ja) | 1983-02-22 |
JPS6258620B2 JPS6258620B2 (ja) | 1987-12-07 |
Family
ID=14977211
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12813381A Granted JPS5829829A (ja) | 1981-08-18 | 1981-08-18 | イオン交換膜の接合方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5829829A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012236172A (ja) * | 2011-05-13 | 2012-12-06 | Panasonic Corp | 再生式軟水化装置 |
-
1981
- 1981-08-18 JP JP12813381A patent/JPS5829829A/ja active Granted
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012236172A (ja) * | 2011-05-13 | 2012-12-06 | Panasonic Corp | 再生式軟水化装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6258620B2 (ja) | 1987-12-07 |
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