JPS59161436A - フルオロポリマ−材料層の接着方法 - 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】 本発明は有機高分子材料の成形品の製造、特に、′４．
解槽内で使用するだめのガスケットの形の成形品の製造
およびこのガスケットを含有する電解槽に関する。

１個または多数の陽極と１個または多数の陰極とからな
り、かつ、各陽極が多孔質隔膜（ｄｉａ、ｐｈｒ−ａｇ
ｍ　）またはイオン交換膜（ｒｎｅｍｂｒａｎｅ　）で
あり得るかつ電解槽を陽極室と陰極室とに分割するセ、
＜レータ−により隣接する陰極から分離されている形式
の＠斯種は既知である。かかる電解槽の陽極室は１；斯
種に、適当なものとして共通のヘッダーから電解液を供
給するための装置と、を斯種から電解生成物を取出すた
めの装置とを備えている。同様に、電解槽の陰極室は電
解槽から電解生成物を取出すための装置および場合によ
り、電解槽に水または他の流体を供給するための装置を
供えている。

かかる電解槽は、例えは、多数の有孔陰極フィンガーを
有する陰極ボックスからなシかつ陽極が隣接する陰極フ
ィンガーの間の間隙に設けられている、いわゆる種型の
ものであり得る。

電解槽は多数の交互に配列された陽極と陰極、例えば５
０個の陽極と、これと交互Ｖこ配列された５０個の陰極
とからなるフィルタープレス型のものであり得る；この
電解槽はより多くの陽極と陰極、例えば１５０個までの
交互に配列された陽極と陰極とを肩し得る。

上述した形式の電解槽はアルカリ金属塩化物水溶液の電
解により塩素とカセイソーダを大規模に製造するのに使
用される。かかる電解槽は一般にクロル−アルカリ金属
（ｃｈｌｏｒ−ａｌｋａｌｉ　　ｃｅｌｌ）と呼ばれて
いる。

かかる１１Ｆ、解桶においてはセパレーターは電解液透
過性の多孔質隔膜であシ得る。アルカリ金属塩化物水溶
液を隔成を含有する電解槽中で電解する場合には、上記
水ｍ沿を電解槽の陽極室に装入しそして゛ｔｔ解中に生
成した塩素を陽極室から取出し、また、上記水浴液を隔
膜を経てｊ＃を斯種の陰極室に移行させヤして電解によ
シ生成した水素とアルカリ金属水酸化物水浴液とを陰極
室から取出す。

本質的に水不透過性の（ｈｙｄｒａｕｌｉｃａｌｌｙ　
ｉｍｐｅｒ−ｍｅａｂｌｅ）イオン交換膜を含有する電
解槽においては、アルカリ金属塩化物水溶液を電解槽の
陽惨室に装入し、電解中に生じた塩素と減損（ｄｅｐｌ
ｅｔｅｄ）アルカリ全域塩化物水浴液とを陽極室から取
出しそしてアルカリ金属イオンを、水または稀薄なアル
カリ金属水酸化物水溶液を装入し得る電鶏槽の陰極室に
イオン交換膜を横切って移行させ、かつ水素と、アルカ
リ金属イオンと水成イオンとの反応により生じたアルカ
リ金属水酸化物水溶液とを電解槽の陰極室から取出す。

上述した形式の電解槽には、更に陽極を陰極から電気的
に絶縁するために、電気絶縁材料のガスケットも取り付
けられている。これらのガスケットは多くの場合、有機
高分子材料から製造されておりかつ一般にエラストマー
材料から製造されている。

かかるガスケットは、電解槽内の環境がしばしば腐蝕性
であり従ってガスケツ、トが侵蝕される、すなわちガス
ケットが化学的に攻撃されるという不利益を受け、その
結果、場合によっては電解槽に水漏れが生ずる。

このことはアルカリ金属水酸化物水浴液を電解する電解
槽における特殊な問題であシ、特に、電解液、すなわち
塩素含有アルカリ金員水酸化物水溶液と接触するガスケ
ットおよびかかる１１．　Ｍ　ｍの陽極室の湿潤塩素と
接触するガスケットについて問題となる。

電解槽内のガスケットの腐蝕の問題はこの分野において
従来から認識されていた問題である。フルオロポリマー
材料、特にポリテトラフルオロエチレンは腐蝕性薬品に
対して耐久性であり従って電解槽内でかかる材料から製
造した材料を使用し得る。しかしながら、かかる材料は
高価であり、従ってこれを電解槽内で使用した場合には
ガスケットに要する費用が電解槽の全費用の非常に大き
な部分を占めることになる。

約４０〜７０のＡ型ショアースケール押込硬度（Ａｓ　
ＴＭ規格＆Ｄ−２２４０−７５）と０＋約４０チまでの
圧縮永久歪（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ　Ｓｅｔ　）　（
ＡＳＴＭ規格、稽Ｄ−３９５−６９一方法人）とを有す
る材料の板外層（ｏｕｔｂｏａｒｄ　１ａｙｅｒ　）と
、耐蝕性でかつ非汚染性のそしてクロル−アルカリセル
電解液と接触した際にも安定な材料の板肉遮断層（１ｎ
ｂｏａｒｄ　ｂａｒｒｉｅｒｌａｙｅｒ　）とからなる
いわゆる多層ガスケットを換型ｔ′ｈ４槽内で使用する
ことが米国特許第４５４４６３３号明、ｍｖＶＣおいて
提案されている。遮断層はガスケットと、″Ｉ！解槽斯
種極フレームの膜に面している側に設けられたかつガス
ケットとｍｓ液との接触を防止するために電解液とガス
ケットとの間に設けられたポリテトラフルオロエチレン
ストリップであり得る。

板肉遮断層は”Ｇｏｒｅ　−Ｔｅｘ　”の商品名で市販
されているｓ類のポリテトラフルオロエチレンのロープ
またはストリップであることができそして遮゛断層はガ
スケットから分離させあるいはガスケットと接触させ得
る。上記米国特許明細書にはポリテトラフルオロエチレ
ン達断層をガスケットに接着させることについては何も
記載されていない。

米国特許第４’３３２６６１号明細書にはガスケットと
隣接するイオン交換膜の表面との間に滑性（ｌｕｂｒｔ
ｃｉｏｕｓ）材料を設け、その結果、電解槽を組立てる
際にイオン交換膜との関係で変形させ、膜の引裂きある
いは破損を防止する形式の電解槽が記載されている。滑
性材料は薄いポリテトラフルオロエチレンストリップで
あり得る。

上記米国特許明細書には滑性材料のストリップをガスケ
ットに接着させることについては何ら示唆されていない
。実際、滑性材料のス）　ＩＪツブが電解槽の組立ての
際にガスケットが変形することを許容するためには、ガ
スケットは滑性材料のストリップに対して″′摺摺動圧
”　（”　ｓｌ　１ｄａｂｌｙ　”　）変形し得ること
が必要である。更に、滑性材料のストリップは、電解槽
内で腐蝕性液体がガスケットと接触するのを防止するよ
うな、ガスケットと接触する位置には設けられていない
。

電解槽内のガスケットを、ガスケットが接触する腐蝕性
液体による腐蝕から保護するためには、ガスケットまた
は少なくともそのある部分はこれに接汝させた耐蝕性材
料の層を有していなければならない。電解槽、特にクロ
ル−アルカリセル内で使用するのに適当な耐蝕性材料は
フルオロポリマー材料、特にポリテトラフルオロエチレ
ンである。しかしながら、かかる材料は接着させること
が困難であることは周知である。実際、ポリテトラフル
オロエチレンのストリップを有機高分子材料からなる物
品に接着させるためには、最初、ポリテトラフルオロエ
チレンの表面を腐蝕しくｅｔｃｈ）ついで接矯剤を使用
して接着を行うことが必要である。

本発明はかかるエツチング工程を行うことなしにフルオ
ロポリマー材料の層を他の有機高分子材料に接触させる
ための簡単でかつ容易に行い得る方法に関する。

本発明によれば、フルオロポリマー材料の層を有機高分
子材料からなる物品の表面に接着させる方法において、
有機高分子材料を、発泡させた（　ｅｘｐａｎｄｅｄ　
）かつ低い密度を有する形のフルオロポリマー材料と接
触させることおよびフルオロポリマー材料と有機高分子
材料とを上昇温贋および上昇圧力下で加熱しかつ加圧す
ることを％徴とする、フルオロポリマー材料層の接着方
法が提供される。

本発明の方法は電解槽用ガスケットの製造に使用するこ
とに限定されるものではない。本発明の方法はフルオロ
ポリマー材料の層を、耐蝕性を付与することを希望する
、有機高分子材料からなる任意の成形物に接着させるの
に使用し得る。しかしながら、本発明の方法はフルオロ
ポリマー材料の層を有機高分子材料からなるガスケット
に接旭させるのに特に使用することができ、従って以下
においては本発明の方法をガスケット、特に！！、解槽
斯種ばクロル−アルカリセル用のガスケットの製造に使
用した場合を参照して説明する。

本発明の方法はフルオロポリマー材料の層をガスケット
の全表面に施すような方法で行い得る。

しかしながら、使用時、ガスケットの表面の全部が腐蝕
性液体と接触するものではないので、通常は上記の方法
を行うことは必要でない。従って、フルオロポリマー材
料の層を、電水槽内で腐蝕性液体と接触するガスケット
の表面にだけ施すことが好ましい。腐蝕性液体と接触す
るガスケットの表面の一部分だけがこの部分に施された
フルオロポリマー材料の層を有する場合でも、利益が得
られるであろう。

本発明の方法は予め成形されたガスケットについても適
用し得る。すなわち、有機高分子材料からなる予め成形
されたガスケットを、発泡低密度フルオｏ　ホ！Ｊマー
材料と接触させついでフルオロポリマー材料と有機高分
子材料とを上昇温度および上昇圧力下で加熱、加圧して
、ガスケット表面にフルオロポリマー材料の層を形成さ
せ得る。フルオロポリマー材料とガスケットとの接触お
よび上昇温度および上昇圧力の適用は、適当に成形され
た型内で行い得る。

別法として、好ましい態様においては、本発明の方法と
、ガスケット自体を製造する方法とを組合せ得る。例え
ば、発泡、低密度フルオロポリマー材料を適当な形状の
型内に装入し、ついで有機高分子材料を型に充填しかつ
フルオロポリマー材料と接触させついで上昇温度および
上昇圧力下で成形する。

本発明の方法を、ガスケットを製造するための＼射出成
形法または圧縮成形法と組合せることが適当である。

本発明の方法を行うにあたって・は、発泡、低密度フル
オロポリマー材料はローブまたはストリップの形である
ことが適当であり、そして、この材料を少なくとも型の
つぎの部分、すなわち、少なくともフルオロポリマー材
料によシ被覆することを希望するガスケットの表面の部
分に上記材料が接触しかつ接着する型の部分に充填する
。上昇温度と上昇圧力の作用下で発泡、低密度フルオロ
ポリマー材料は型内を流動し、型の輪郭と同じ形状とな
りそして薄い層に転化されてガスケットの上記表面に接
着する。

ガスケットの有機高分子材料−これは勿論、フルオロポ
リマー材料と別異のものである−は熱可塑性材料または
熱硬化性材料であり得る。有機高分子材料は射出成形を
行い得る熱可塑性材料であることが好ましい；その理由
はかかる材料はガスケットに成形することが容易である
からである。

例えば、有機高分子材料はポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリ塩化ビニルまたはアクリロニトリル−ブタジェ
ン−スチレン系高分子材料であり得る。

電解槽においては、ガスケットを電解槽の他の部分例え
ば陽極および・陰極に水漏れが生じないような方法でシ
ールすることを容易にするために、ガスケットを弾力性
により圧縮し得る材料、すなわち、エラストマーから製
造することが好ましい。

例えばエラストマーはネオプレンゴムまたはスチレンー
ブメジエンゴム、天然ゴムまたはエチレンーフロピレン
ゴムマタハエチレンープロピレンージエンゴムであシ得
る。本発明の方法をガスケット自体を製造する方法と組
合せる本発明の好ましい態様においては、適当な硬化剤
を含有する未硬化エラストマー組成物を、発泡、低密度
フルオロポリマー材料を含有する型に装入しそしてエラ
ストマー組成物を型中で上昇温度および上昇圧力下で成
形し、硬化させ得る。

フルオロポリマー材料はガスケットが使用されるべき電
解槽内の液体による腐蝕に対して耐久性のものであるべ
きでアシ、従ってフルオロポリマー材料は電解液の種類
と電解生成物の種類に応じて選択される。フルオロポリ
マー材料は例えば、ポリ弗化ビニル、ポリ弗化ビニリデ
ン、弗素化エチレン−プロピレン共重合体またはポリ（
テトラフルオロエチレンへキサフルオロプロピレン）で
あり得る。好ましいフルオロポリマー材料は、広範囲の
化学薬品による腐蝕に対する耐久性の点から、ポリテト
ラフルオロエチレンである。フルオロポリマー材料、特
に、ポリテトラフルオロエチレンは焼結されていない形
で使用することが好ましい。

本発明の方法においてはフルオロポリマー材料は発泡さ
せた（　ｅｘｐａｎｄａｄ　）　、低密度の形で使用さ
れる。この材料は低密度の多孔質材料であることができ
、そして低密度のフィブリル化された（ｆｉｂｒｉｌｌ
ａｔｅｄ　）材料であ＃）得る。特に好ましい発泡、低
密度フルオロポリマー材料はポリテトラフルオロエチレ
ン成形品、例えばストリップまたはシリンダーを延伸す
ることに上り製造された、かつ、’　Ｇｏｒｅ　−Ｔｅ
ｘ　”の商品名で市販されているものである。フィブリ
ルにより相互に連結されたノー　ト（ｎｏｄｅ　）のミ
クロ構造を有する、かかる好まし込フルオロポリマー材
料の製造は例えば英国特許第１．３５５．３７Ｓ号明細
書に記載されている。すなわち、ポリテトラフルオロエ
チレン成形品剤（１ｕｂｒｉｃａｎｔ　）からなる成形
品を押出によ多形成し、離型剤を成形品から除去しつい
で成形品を上昇温度において、１秒当り元の長さの１０
％を越える割合で延伸し得る。適当な上昇温度は３５°
Ｃ〜３２７°Ｃ以下であシ得る。延伸の割合は１秒当シ
、成形品の元の長さの１０％という値をはるかに越える
ものであシ得る；例えはこの割合は１秒当り、成形品の
元の長さの１ｏｏｏｏ％またはそれ以上であシ得る。つ
いでポリテトラフルオロエチレンはその結晶溶融温度以
上の温度で加熱することにより焼結し得るが、これは好
ましいことではない。

本発明の方法においては、上昇温度および上昇圧力は発
泡、低密度フルオロポリマー材料をガスケットの表面で
薄い層に転化するような温度と圧力でなければならない
。適当な上昇温度と上昇圧力は簡単な試験により決定す
ることができ、そしてこの温度と圧力は、一部、フルオ
ロポリマー材料の種類により変動する。通常、温度は１
００”Ｃを越えるが、この温度はガスケットの有機高分
子材料の分解を生ずるような高い温度とすべきではない
。温度の上限値は通常、２５０”Ｃ１好ましくは２００
°Ｃである。

適当な上昇圧力は簡単な試験により決定し得る。

通常、本発明の方法を行う温度が高ければ高い程、低い
圧力を使用することが必要であろう。使用するのに適当
な圧力は、通常、有機高分子材料を成形するのに使用さ
れる温度とほぼ同一の温度である。

フルオロポリマー材料のガスケット表面へ°の接層を促
進するためには、ガスケットと接触するフルオロポリマ
ー材料表面で接着剤、例えば接着剤の層を使用すること
が有利である。

本発明の別の態様においては、少なくとも表面の一部に
接層されたフルオロポリマー材料のＩＦｔ−有するかつ
上述した方法により製造された、有機高分子材料の成形
品例えばガスケット、および陽極、陰極およびその表面
に接着されたフルオロポリマー材料の屑を有するかつ上
述した方法により製造された有機高分子材料のガスケッ
トからなる電解槽が提供される。

′ＩＩＫ、解槽は流斯種銀陰極型、隣接する陽極と陰極
が水透過性隔膜にょシ分離されている隔膜型または隣接
する陽極と敞極が実質的に水不透過性カチオン交換膜に
より分離されている換型電解槽であり得る。

かかる電解槽で使用される陽極、陰極、隔膜および膜蝶
当業者に周知である。

以下に本発明の実施例を示す。

実施例 ゛本実雄側はクロル−アルカリセルで使用するのに適当
な、額ぶち形のガスケットの製造とポリテトラフルオロ
エチレンの層の、上記額ぶち形ガスケットの内側表面へ
の接着について述べる。

額ぶち形のガスケットを成形するのに適当なかつ２３の
巾と０．４ｃＩｎの厚さとを有する＠製型を使用した。

’　Ｇｏｒｅ−Ｔｅｘ”の商品名で市販されている、発
泡、低密度ポリテトラフルオロエチレンの直径０．５譚
のロープを型内の、型の周辺部、すなわち、型の０．４
Ｇの寸法の壁の周囲に装入しついで硫黄と慣用の硬化剤
とを含有する未硬化ＥＰＤＭエラストマー組成物を型に
充填した。

型とその内容物を１７０＠Ｃの温度で１５分間、２００
Ｋｆ／ｃｒｒ１２の加圧力下で加熱し、圧力を解放しつ
いで型を放冷した。

型から取出したガスケットは、ガスケットの内側周辺と
、内側周辺に隣接するガスケットの壁面とに強固に接着
したポリテトラフルオロエチレンの層を有することが認
められた。

ＲｕＯ２とＴｉＯ２との混合物で被覆されたチタン陽極
、ニッケル陰極およびカルボキシル基と酸基とを含有す
るテトラフルオロエチレンとパーフルオロビニルエーテ
ルとの共重合体からなるイオン交換膜（Ｆｌｅｍｉｏｎ
　”、旭ガラス（株）製品）を備えた電解槽に上記のガ
スケットを取付けた。ガスケットは陽極とイオン交換膜
との間に設置して、電解槽の陽極室を形成させるのに使
用した。

塩化す）　ＩＪウム水溶液を陽極室に装入し、水を陰極
室に装入しそして電解は２ｋＡ／ｃｍ２の電流密度で行
い、塩素と使用済みの塩化すｌ−ＩＪウム水溶液は陽ｇ
Ａ室から炊出し、水素と水酸化ナトリウム水溶液は陰極
室から取出した。

電解を９０日行った後、電解槽を分きした。ガスケット
の腐蝕は認められなかった。

比較のため、陽極室の一部として設置したガスケットが
これに接着したポリテトラフルオロエチレンの層を有し
ていなかったこと以外、上記と同一の方法を繰返した場
合には、電解槽の陽極室内の液体と接触したガスケット
の内側表面は９０日電解を行った後には白色になり、明
らかに腐蝕されていた。

−２・

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　フルオロポリマー材料の層を有機高分子材料から
   なる物品の表面に接着させる方法において、有機高分子
   材料を、発泡させた（　ｅｘｐａｎｄｅｄ　）かつ低い
   密度を有する形のフルオロポリマー材料と接触させるこ
   とおよびフルオロポリマー材料と有機高分子材料とを上
   昇温度および上昇圧力下で加熱しかつ加圧することを特
   徴とする、フルオロポリマー材料層の接着方法。 ２、　フルオロポリマー材料の層を有機高分子材料から
   なる物品の表面の一部だけに接着させる、特許請求の範
   囲第１項記載の方法。 ３、　フルオロポリマー材料を、有機高分子材料からな
   る予備成形品と接触させる、特許請求の範囲第１項また
   は第２項記載の方法。 ４、　フルオロポリマー材料を型中で有機高分子材料と
   接触させ、そして有機高分子材料を型中で成形する、特
   許請求の範囲第１項または第２項記載の方法。 ５、　使用するフルオロポリマー材料がロープまたはス
   トリッジの形である、特許請求の範囲ｗ、１項〜第４項
   のいずれかに記載の方法。 ＆　有機高分子材料がエラストマー材料である、特許請
   求の範囲第１項〜第５項のいずれかに記載の方法。 Ｚ　有機高分子材料がエチレン−プロピレン−ジエンエ
   ラストマーである、特許請求の範囲第６項記載の方法。 ８、　エラストマー材料を型中で成形しそして上昇温度
   および上昇圧力下で加熱することにより硬化させる、特
   許請求の範囲第６項または第７項記載の方法。 ９　フルオロポリマー材料がポリテトラフルオロエチレ
   ンである、特許請求の範囲第１項〜第８項のいずれかに
   記載の方法。 １０、ポリテトラフルオロエチレンがフィブリル化した
   材料である、特許請求の範囲第９項記載の方法。 １１．ポリテトラフルオロエチレンがフィブリルにより
   相互に連結しているノードからなるミクロ構造を有する
   、特許請求の範囲第１０項記載の方法。 １２、上昇温度が１００’Ｃを越える温度である、特許
   請求の範囲第１項〜第１１項のいずれかに記載の方法。