JPS6258620B2 - - Google Patents

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JPS6258620B2
JPS6258620B2 JP12813381A JP12813381A JPS6258620B2 JP S6258620 B2 JPS6258620 B2 JP S6258620B2 JP 12813381 A JP12813381 A JP 12813381A JP 12813381 A JP12813381 A JP 12813381A JP S6258620 B2 JPS6258620 B2 JP S6258620B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
membrane
pfa
ion exchange
exchange membrane
fluorine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP12813381A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS5829829A (ja
Inventor
Yoshihiro Matsumoto
Kazuo Rikitake
Munetada Takatoku
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tosoh Corp
Original Assignee
Toyo Soda Manufacturing Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Toyo Soda Manufacturing Co Ltd filed Critical Toyo Soda Manufacturing Co Ltd
Priority to JP12813381A priority Critical patent/JPS5829829A/ja
Publication of JPS5829829A publication Critical patent/JPS5829829A/ja
Publication of JPS6258620B2 publication Critical patent/JPS6258620B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)

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フツ化エ
チレン―パーフルオロビニルエーテル共重合体膜
(PFA膜と以下略す)との強固な接合方法に関す
るものである。 含フツ素イオン交換膜は、膜同士の接着は可能
であるが、その接着強度はかなり弱く、未だ実用
に供せられるまでに至つていない。その接着方法
も同種の交換基をもつ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度は
それに比べて弱く、膜を成型加工する際に種々の
問題を生ずる。 含フツ素イオン交換膜に他の合成樹脂が容易に
接着できれば次の利点が予想される。 (1) 高価な含フツ素イオン交換膜のかわりに価格
の安い合成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質につけ
ることができ、さらに曲面や今まで取りつけら
れなかつたところに装着が可能となる。 (3) 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することが可能とな
る。 本発明者らは、以上の点に鑑み含フツ素イオン
交換膜と合成樹脂の強固な長期耐久性を有する接
着する方法を鋭意検討したところ、ある特定の合
成樹脂と含フツ素イオン交換膜で、ある限られた
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した。 従来、含フツ素イオン交換膜と合成樹脂の接着
は種々試みられて、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。 (1) 含フツ素イオン交換膜と合成樹脂の接着物を
使用条件下、特に高温の水溶液中に浸漬する
と、浸漬前では大きな接着強度を有した試料が
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。 (3) 前述の合成樹脂の加工及び膜の周囲に合成樹
脂を接着し締付の際には厚みの大なる合成樹脂
が必要となる。 以上の矛盾点、欠点を解決すべく種々の合成樹
脂膜と含フツ素イオン交換膜の接着を検討し、合
成樹脂膜としてPFA膜を用い、該膜を含フツ素
イオン交換膜と突合せ、突合せ部の上下にヒート
シール巾よりも広いPFAの膜を置き、ヒートシ
ーラーを用いて接着温度200〜350℃、接着面での
圧力3〜20Kg/cm2、時間5〜300秒で熱接着せし
めることにより前記欠点を解決し、本発明に到達
した。 従来法の欠点として挙げられる使用条件下での
部分剥離の起こる理由としては、合成樹脂膜と含
フツ素イオン交換膜との膨潤度の違いによるもの
と想像される。一般に、合成樹脂膜は通常、水溶
液中で高温でもほとんど膨潤しない。それに比べ
イオン交換性能を有する含フツ素イオン交換膜は
かなりの膨潤度を有する。この膨潤度の違いから
たとえ接着時には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
打ち勝つ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(0.05
m/m以下)には部分剥離は生じにくい。その理
由としては、合成樹脂膜の薄いものは含フツ素イ
オン交換膜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(0.1m/m
以上)では合成樹脂膜は伸びも小さいため、上記
傾向が顕著にあらわれるものと想像している。 合成樹脂膜としては含フツ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ポリ
テトラフルオロエチレン、ポリ三フツ化塩化エチ
レン、4フツ化エチレンと6フツ化プロピレンの
共重合体、ポリフツ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
えられぬ程弱かつた。ただ4フツ化エチレンとパ
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度を有していること
が判明した。何故PFAのみが接着強度が大なる
のか理由はさだかではない。 本発明に用いられる含フツ素イオン交換膜とし
ては、スルフオン酸及びその塩、カルボン酸及び
その塩、スルフオ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。これらはフツ素系モノマーから重合体で
きるし、又例えば、米国デユポン社が市販してい
るスルフオン酸型陽イオン交換膜(ナフイヨン
#100番台、#300番台、#400番台)又はエチレ
ンジアミン処理した陽イオン交換膜(ナフイヨン
#200番台)又は以上の市販のイオン交換膜を片
面及び両面変性することによりカルボン酸基に変
更したもののいずれも使用することが可能であ
る。 以上の膜は一般には膜厚が50〜500ミクロン
で、好ましくは100〜250ミクロンである。 本発明者らは、PFA膜の厚みを変え、最適接
着条件、接着形態の検討を行なつた。 まず、用いられるPFA膜の厚みは0.1〜2.3mmが
好ましい。PFAが0.1mmより薄いと接着は非常に
容易となるが、PFA膜が薄すぎるPFA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難しいことも判明し
た。逆にPFA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た。 (1) PFA膜を厚くするとPFAの価格が高くな
り、安い合成樹脂膜を使うというメリツトがう
すれる。 (2) 含フツ素イオン交換膜の厚さは一般に0.05〜
0.5mm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、接着がかなり難しいことが判
明した。 そこでPFA膜の厚みと以下述べる接着形態、
接着条件を合せて検討したところ、PFA膜の厚
さは0.1〜2.3mmがよく、特に0.3〜2.3mmが好まし
いことが判明した。 本発明にて利用されるヒートシーラーは、本発
明の範囲での温度、圧力、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0.3mm以上
と厚い時、通常良く用いられる重ね合せという接
合方法では膜厚の違いで熱の伝導性に差違があり
接着面で温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、最も高い接着強度を有する形態
を種々検討したところ、接着しようとする該イオ
ン交換膜とPFA膜を突合せ、その突合せ部の上
下にPFAの0.05〜0.2mm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着性を有すること
を見出した。なお、接着部の上下に置く帯状
PFAの膜巾としては、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、
時間が最も重要な因子である。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。 まず、温度は200〜350℃が好ましい。この温度
より低いとイオン交換膜とPFA膜は全く接着し
ない。又、この温度より高いと含フツ素系イオン
交換膜が破壊してしまい使用に耐えない。 次いで圧力は3〜20Kg/cm2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、又、この範囲より圧力を高くする
と接着面エツジでのイオン交換膜、PFA膜の切
断が生じ好ましくない。又、接着時間は、温度、
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膜とPFA膜の
最適接着方法としては、含フツ素イオン交換膜と
PFA膜の接合部を突合せ、接合部の上下にPFA
膜を置きヒートシーラーにて、 温度 200〜350℃ 圧力3 3〜20Kg/cm2 時間5〜300秒 で接着すると含フツ素イオン交換膜とPFA膜の
厚みが大きく異なる場合においても実用に耐えう
る接着性を有し、本発明に到達した。 実施例 1 スルフオン酸型陽イオン交換膜の片面を変性処
理し、カルボン酸型とした。この変性陽イオン交
換膜(厚み0.25mm)とPFA膜(厚さ0.5mm)を突
合せ、接合部の上下に厚さ0.13mmのPFA膜を置
き、インパルスヒーターにて温度280℃、接着面
圧力5Kg/cm2、時間15秒にて熱融着を行なつた。
接合部の剪断引張強度は2.5Kg/cm巾であつた。 接合膜を90℃の温水中で2ケ月浸漬したが、接
合部の剥離等の現象は全く見られず、剪断引張強
度も2.4Kg/cm巾とほとんど低下はなかつた。 実施例 2 スルフオン酸型の陽イオン交換膜(ナフイヨン
110、厚さ0.25mm)とPFA膜(厚さ1.0mm)とを突
合せ、接合部の上下に厚さ0.05mmのPFA膜を置
き、インパルスヒーターにて温度300℃、接着面
圧力7Kg/cm2、時間20秒にて熱融着を行なつた。
接合部の剪断引張強度は2.2Kg/cm巾であつた。
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2.2Kg/cm巾と低下はなかつた。 比較例 1〜6 スルフオン酸型陽イオン交換膜の片面を変性処
理しカルボン酸型とした。 厚さ0.25mmの変性陽イオン交換膜とPFA膜厚さ
0.5mmを突合せ、接合部の上下に0.1mmのPFA膜を
置き、インパルスヒーターを用いて下記の条件で
各々接着を行なつた。
【表】 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。 比較例 7,8,9,10 スルフオン酸型の陽イオン交換膜の片面を変性
処理しカルボン酸型とした。 厚さ0.25mmの陽イオン交換膜と厚さ0.5mmの下
記合成樹脂膜とを突合せ、0.1mm厚さ、10mm巾の
下記合成樹脂膜を突合せ部の上下に置き、インパ
ルスヒーターにて下記の接着条件にて接着させ
た。
【表】 比較例 11 スルフオン酸型の陽イオン交換膜の片面を変性
処理しカルボン酸型とした。 厚さ0.25mmの陽イオン交換膜と厚さ0.5mmの
PFAフイルムを単に重ね合せたのみで温度280
℃、圧力5Kg/cm2、時間15秒でインパルスヒータ
ーを用いて接着させた。接着部の剪断引張強度は
0.8Kg/cmしかなく、接合膜を90℃温水中で1週
間浸漬したところ接合部の剥離が起こつた。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 含フツ素イオン交換膜と4フツ化エチレン―
    パーフルオロビニルエーテル共重合体膜を接着す
    るにあたり、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、突合せ部上下に該重合体と
    同一の重合体の帯状膜をおき、ヒートシーラーを
    用いて温度200〜350℃、接着面にかかる圧力3〜
    20Kg/cm2、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4フツ化エチレン
    ―パーフルオロビニルエーテル共重合体膜との接
    合方法。
JP12813381A 1981-08-18 1981-08-18 イオン交換膜の接合方法 Granted JPS5829829A (ja)

Priority Applications (1)

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JP12813381A JPS5829829A (ja) 1981-08-18 1981-08-18 イオン交換膜の接合方法

Applications Claiming Priority (1)

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JP12813381A JPS5829829A (ja) 1981-08-18 1981-08-18 イオン交換膜の接合方法

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JPS5829829A JPS5829829A (ja) 1983-02-22
JPS6258620B2 true JPS6258620B2 (ja) 1987-12-07

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ID=14977211

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JP12813381A Granted JPS5829829A (ja) 1981-08-18 1981-08-18 イオン交換膜の接合方法

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JP5929008B2 (ja) * 2011-05-13 2016-06-01 パナソニック株式会社 再生式軟水化装置の水分解イオン交換膜の製造方法

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JPS5829829A (ja) 1983-02-22

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