JPS6252186A - 微孔質の団結材料、その製造方法及び特に陰極部材を製造するためのその使用 - Google Patents

微孔質の団結材料、その製造方法及び特に陰極部材を製造するためのその使用

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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、特に有孔の剛性構造体に付着させた繊維の積
層体よりなる微孔質の団結材料に関するものである。
さらに本発明は、この種の材料の製造方法、並びに特に
塩化ナトリウムを電気分解するためのその使用に関する
ものでおる。
本発明による微孔質材料は、特に「グローブフィンガ」
型のスラブ電極を製造する際及びたとえば電気分解に使
用されるダイヤフラムなどの微孔質隔離板を製造する際
に使用することができる。
［従来の技術］ これらの微孔質材料は一般に幾つかの要件を満たさねば
ならないことが知られている； これらは孔寸法及び孔寸法分布につき調整しうる微孔性
を持たねばならず： これらをたとえば塩化ナトリウムなどの電気分解槽の陰
極部材を製造するのに使用する場合その厚さはｏ、ｉｍ
ｍ〜５ｍｍ程度に小さくせねばならず、他方これらは数
ｍ２を越えるような大きい表面積を持たねばならない。
ざらに、これらの微孔質材料は、多数の穴部と大きい穴
直径とを有する剛性構造体に付着させて作成できねばな
らない。
これらの微孔質材料は一般に、繊維と結合剤との懸濁物
を減圧濾過して得られる。
この種の材料の性質は幾つかのパラメータ、特に懸濁物
中の繊維材料、 表面活性剤及び各種の添加物、並びに 気孔形成剤 の種類及び濃度に依存する。
従来技術によれば、多分散分布の繊維長さ、すなわち広
範囲の寸法を有する繊維材料が使用される。したがって
、繊維材料の付着を開始する際、長繊維が一種の第１層
を形成し、次いでこれがより短い繊維を阻止する。繊維
材料の高い阻止レベルがかくして得られるが、残念なが
らしばしば微孔質材料の品質を犠牲にする。特に、電気
分解の場合、これは薄い厚さとせねばならず、ざらに規
則的でなければならない。
さらに、繊維材料の濃度は、懸濁物の均質性及び安定性
か妨げられない限り、付着の時点で所定の最小値を下回
ってはならないことが知られている。
これは、良好な付着を得るには単位容積当りの繊維材料
の含＠藁が濾過工程に際し変化してはならないことを意
味する。これは重要な点である。
この理由で、上記のパラメータ、すなわち繊維材料、表
面活性剤及び添加物並びに気孔形成剤の種類及び濃度を
変化させることにより、懸濁物の品質を向上させるため
種々の試みが永年にわたり行なわれている。
しかしながら、この方面における可能性は、電気分解で
使用する際に課せられる微孔質材料の特性についての制
約によって制限されることが知られている。
［発明が解決しようとする問題点］ より向上した性能を有しかつ経済的観点から一層有利で
ある微孔質材料を製造する目的で、本発明はたとえば炭
素繊維のような導電性繊維を含有する微孔質材料を（足
業する。
本発明の主題を構成するものでおるが、これらの炭素繊
維は特定条件下で使用すると全く新規な予想外の機能を
発揮し、この機能はその導電性とは無関係に微孔質材料
の構造上の特性に関係することが今回突き止められた。
［問題点を解決するための手段］ したがって、本発明による微孔質材料は、単分散分布の
長さを有する炭素繊維を含有することを特徴とする。
単分散分布は繊維の少なくとも８０％、有利には９０％
の長さが繊維の平均長さの±２０％、有利には±１０％
以内に相当するような長さ分布を意味する。
本発明による炭素繊維は一般にフィラメントの形態でお
り、その直径は１ｍｍ未満、好ましくは１０′″５〜ｏ
、ｔｍｍの範囲でありかつその長さは０．１ｍｍより大
きく、好ましくは１〜２０ｍｍの範囲であり、これらの
繊維は０．４Ω、　ｃｍに等しい又はそれ以下の（氏抗
（直を何する。
本発明の有利な実施例によＩ′Ｌば、繊維の長さは１俄
唯層が何着さｈる有孔の剛性支持体の孔部直ｉ￥を越え
ない。
本発明による微孔質材料は次ぎのものから構成される： 「グローブフィンガ」と呼ばれる形態の１つもしくはそ
れ以上の平面を有し開放表面を与える基本陰極で構成し
うる有孔の剛性支持体と、本発明による炭素繊維を所要
に応じたとえばアスベスト繊維のような繊維と組合せて
含有し、有利にはたとえば重合体、特に弗素化重合体の
ような結合剤で団結させた繊維構造体。
本明細書において、「弗素化重合体」という用語は、弗
素原子により置換され或いは単量体１個当り弗素原子と
少なくとも１個の塩素、臭素若しくは沃素原子との組合
せにより置換されたオレフィン性単量体から少なくとも
部分的に誘導される単独手合体若しくは共重合体を意味
する。
弗素化単独重合体若しくは共重合体の例は、テトラフル
オロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、クロルトリ
フルオロエチレン又はプロモトリフルオロエチレンから
誘導さ−れた重合体および共重合体で構成することがで
きる。
この種の弗素化重合体はざらに７５％（モル）までの他
の不飽和エチレン単量体から誘導される単位を含有する
ことができ、前記エチレン単量体はたとえば二弗素化ビ
ニリデン、ビニル及びペルフルオロアルキルエステル、
たとえばペルフルオロアルコキシエチレンのように炭素
原子と少なくとも同数の弗素原子を含有する。
勿論、上記した数種の弗素化単独重合体若しくは共重合
体を本発明に使用することもできる。言うまでもないが
、分子中に弗素原子を含有しない重合体、たとえばポリ
プロピレンを１０〜１５重量％までの少量で本発明の範
囲を逸脱することなくこれら弗素化重合体と組合せるこ
ともできる。
弗素化重合体は層の全重量の６０％までを占める口とが
でき、この含有量はより一般的には５〜５０％の範囲で
ある。本発明によれば、弗素化重合体は有利には一般に
３０〜７０％の乾燥用合体を含有する水性分散物（ラテ
ッ゛クス）の形態であり、その粒子寸法はｏ、ｉへ一５
＃、好ましくは０．１〜Ｉ　Ｊｊｍの範囲である。
弗素化共重合体は、本発明の範囲を逸脱することなく乾
燥粉末の形態又は繊維の形態で使用することができる。
ざらに、本発明は微孔質材料の製造方法をも提供し、こ
の方法においては結合剤と繊維と所要に応じ気孔形成剤
とを含有する懸濁物を有孔の剛性支持体に付着させ、次
いで必要に応じ気孔形成剤を除去し、さらに繊維が単分
散長さ分布の炭素繊維を含有することを特徴とする。
予想外に、一方では優秀な阻止レベルが達成され、かつ
他方では短い長さの繊維に近づく際この阻止レベルが徐
々に低下し急速には低下しないことが認められた。
このＩ察は極めて実用的な価値を有する。
事実、小さい厚さにつき高性能を有する微孔質材料を作
成しうるだけでなく、循環懸濁物中の、繊維の平均長さ
における変動をもはや生ぜずに懸濁物をそのまま循環す
ることができる。
［発明の効果］ 本発明によれば、性能か改善されかつ経済的Ｍ点から極
めて有利な、特に陰極部材として電気分解に使用しうる
微孔質材料が得られる。
［実　施　例］ 以下、本発明をよりよく理解するため実施例により説明
するが、本発明はこれらのみに限定されない。
例　　１〜５ 長さ分布が多分散でおるグラファイト繊維の付着（Ａ）
懸濁物の作成： ４８時間の静置後、懸濁物を再び撹拌し、次いでこれを
編組されかつ積層された直径２ｍｎ＋の鉄線かつ孔寸法
２ｍｍを有する「グローブフィンガ」型の鉄格子よりな
る基本陰極を通して濾過した。
懸濁物を濾過するに際し次の減圧サイクルを用いた１１
分間の浸漬に続き連続的に減圧を１分間増大させる工程
（２０００ｐａの工程）を行なう。
次いで、この濾過から得られた複合材料を、１００℃に
て乾燥した後に３５０°Ｃにて７〜１０分間融合させる
ことにより団結させた。
（Ｃ）グラフフィト繊維の長さの効果：濾過の際の陰極
に対する懸濁物（ｉＭ維−重合体）中の固形物の阻止レ
ベルは、主として繊維の平均長さ及びその長さ分布に依
存する。
下記表から判るように、阻止レベルは８０〜９０％の範
囲であり、次いで平均長さが顕著に減少する際穴部及び
未被覆領域の形成により急速に低下す７、″ ９．／′ ／Ｉ 阻止レベルは長さ２２ｍｍにおいて良好である。
しかしながら、平均長さが顕著に増大すると、懸濁物及
び付着物の品質が急速に劣化する。全ての場合、阻止レ
ベルの低下は平均長さが＜２ｍｍになると急激に生ずる
。
肴 例１〜５におけると正確に同じ条件下で懸濁物及び付着
を行なったが、ただしグラフフィト繊維の長さ分布のみ
を変化させた。これらの例６〜１１において、繊維の少
なくとも９５％は平均値±１０％に等しい長さを有した
。これらの付着を行なうのに一般的に使用される分布と
は異なり、この分布はグラフフィト繊維の場合下記表の
結果に示したように顕著な改善を達成することができる
。
付着は、繊維長さの全範囲にわたり規則的かつ均質であ
った。阻止レベルは≦２ｍｍの繊維につき徐々に低下す
るが、もはや急速には低下しなかった。ざらに、濾液に
回収された固体の部分は初期懸濁物に極めて近似してい
るのに対し、試験１〜５においては平均繊維長さの顕著
な短縮が観察された。これらの条件下において、濾液は
懸濁物及び付着物の品質を変動させずに実際上そのまま
循環することができる。
最後に、最も重要なことにはこれらの例は従来技術の方
法で達成しえない本発明の顕著な利点を示している。
困Ｈな点は、小さくすべき導電姓付着物の厚さを調整す
ることである。
内部容積か大きく（不使用容積）かつ阻止レベルがまだ
２８０％で必るような中空陰極に対する付着の１易合、
付着されるＩ維の弔ｉｆＪ、、使用される陰極の不使用
容積を満たす懸濁物容積に含有される繊維重量よりも少
ない数値、すなわらこの数値の８０％を越えない数値に
制限される。これは、求める数値よりも大きい最小厚さ
をもたらす。これに対し、本発明は阻止レベルを変化さ
せることにより繊維層の厚さを調節することが可能とな
る。
手続補正書 昭和６１年９月１９日 ’＋’ｒＴＩ庁長官黒田明雄殿 事件の表示　昭和６１年　特願第１７７８７０　　号補
正をする者

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）炭素繊維を含有する微孔質材料において炭素繊維
    はこれら繊維の少なくとも８０％の平均長さがこれら繊
    維の平均長さのプラスマイナス２０％以内に相当するよ
    うな長さ分布を有することを特徴とする微孔質材料。
  2. （２）炭素繊維はこれら繊維の少なくとも８０％の長さ
    が繊維の平均長さのプラスマイナス１０％以内に相当す
    るような長さ分布を有することを特徴とする特許請求の
    範囲第１項記載の微孔質材料。
  3. （３）炭素繊維を含有する微孔質材料において炭素繊維
    はこれら繊維の少なくとも９０％の長さが繊維の平均長
    さのプラスマイナス２０％以内に相当するような長さ分
    布を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
    の微孔質材料。
  4. （４）炭素繊維はこれら繊維の少なくとも９０％の長さ
    が繊維の平均長さのプラスマイナス１０％以内に相当す
    るような長さ分布を有することを特徴とする特許請求の
    範囲第３項記載の微孔質材料。
  5. （５）炭素繊維がフィラメントの形態であってその直径
    が１ｍｍ未満かつその長さが０．１ｍｍより大であり、
    前記繊維が０．４Ω．ｃｍに等しい又はそれ未満の抵抗
    値を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至
    第４項のいずれかに記載の微孔質材料。
  6. （６）有孔の剛性支持体を有し繊維の長さは繊維層を付
    着させる有孔の剛性支持体における穴部の直径を越えな
    いことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第５項の
    いずれかに記載の微孔質材料。
  7. （７）基本陰極よりなる有孔の剛性支持体と、炭素繊維
    をアスベスト繊維と組合せてなりかつ弗素化重合体によ
    り団結させた繊維構造体とを含有することを特徴とする
    特許請求の範囲第１項乃至第６項のいずれかに記載の微
    孔質材料。
  8. （８）結合剤と繊維とを含有する懸濁物を有孔の剛性支
    持体に付着させる特許請求の範囲第１項乃至第７項のい
    ずれかに記載の微孔質材料の製造方法において、前記繊
    維は炭素繊維を含有し、これら炭素繊維はその少なくと
    も８０％の長さが繊維の平均長さのプラスマイナス２０
    ％以内に相当するような長さ分布を有することを特徴と
    する微孔質材料の製造方法。
  9. （９）塩化ナトリウムを電気分解するための特許請求の
    範囲第１項乃至第７項のいずれかに記載の微孔質材料。
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