NO162570B - Fremmgangsmaate for fremstilling av en fiberkompositt som omfatter organiske polymerfibre og ikke-organiske, ildfaste partikler, og anvendelse av den fremstilte fiberkompositt - Google Patents

Description

Oppfinnelsens bakgrunn

Anvendelsen av kjemisk resistente fibre for å danne komplekse former eller for å virke som forsterkning har lenge vært kjent. Innen denne teknikk er kjente organiske polymerfibre, som ekstruderte polytetrafluorethylenfibre, uorganiske fibre som carbonfibre, naturlig forekommende fibre som spunnet bomull, og blandinger av keramiske materialer og fibre (gulvfliser). Det finnes også materialer laget av blandinger av uorganiske fibre og organiske polymerfibre, hvor de organiske polymerfibre virker som et "lim"

for å holde de uorganiske fibre sammen. For eksempel er innen en del av litteraturen uorganiske fibre vist, som kaliumtitanat eller zirkoniumdioxyd, anvendt sammen med polytetrafluorethylen som et "lim" ved fremstilling av plater, filtere eller andre sluttprodukter. Denne teknikk viser imidlertid bare materialene som er anvendt sammen med hverandre, men ikke former til en uorganisk-polymerkomposittfiber som ved den foreliggende oppfinnelse.

Et spesifikt eksempel på denne teknikk er kanadisk patent 834895 som beskriver en batteriseparator laget av kaliumtitanat som det uorganiske materiale anvendt sammen med polytetrafluorethylen som det organiske materiale. Et annet eksempel på denne teknikk er US patent 3713890 som beskriver en batteriseparator laget av zirkoniumdioxyd som det uorganiske materiale anvendt sammen med polytetrafluorethylen som det organiske materiale. I tillegg beskrives i en artikkel med tittelen "New Separators for Nickel-Cadmium Cells" i the Journal, Proe. of the Intersociety Energy Conversion Conference, 16., XI, (1981), en batteriseparator av Zirca (zirkoniumdioxyd fabrikasjonsnummer ZYW 15 fremstilt av Zircar Products, Inc.) forsterket med polytetrafluorethylen.

Det har også vært kjent å ta en isotropisk carbonfiber og presse denne sammen med polytetrafluorethylen for anvendelse som syntetiske sener for mennesker, som beskrevet i US patent 3992725. Dette patent beskriver også at zirkonium-dioxydfiber kan anvendes istedenfor carbonfiber.

Innen teknikkens stand er også pakninger og lågere kjente som vanligvis er laget ved å ferme en blanding av uorganisk fiber og polymerpuiyere. Typiske materialer innbefatter 40-80% polymerblandinger av uorganisk og pulverformig polymer. Disse blandinger sammenpresses og oppvarmes for å danne sluttproduktet. Blandingsutgangsmaterialene har en diameter av under 100^,um selv om de kan være forblandet til større partikler før formning.

I alle disse eksempler i henhold til teknikkens stand oppviser blandingen av polymer? og uorganisk materiale ikke en ujevn fibermorfologi. I henhold til teknikkens stand krever den samtidige anvendelse av en polymer og et uorganisk materiale ikke dannelsen a.v ikke-isotropiske, intermediære komposittf ibre. Med attQxfe ord blir en komposittf iber ikke dannet, men polymeren •'tøiir snarere ganske enkelt anvendt "for å lime" den uorganiske fiber sammen.

Et stort antall av de elektrolyseceller som nå forekommer, anvender diafragmaer. En rekke av de celler som anvendes for produksjon av klor og alkalihydroxyd ved elektrolyse av saltoppløsninger, er celler av diafragmatypen. Disse diafragmaer er generelt dannet ved avsetning direkte på en gjennomhullet katode. Tidligere ble avsetningen fore-tatt fra en oppslemning av asbestfibre. Slike asbestdiafragmaer byr på den alvorlige ulempe at under bruk sveller asbesten betraktelig, f.eks. opp til 800%, og fyller anode-katodeavstanden og øker således cellespenningen, mens selve diafragmaet utsettes for gnidningslitasje av gass som fri-gjøres på den nu tett nærliggende anodeoverflate.

En variasjon for å motvirke svelling av et vanlig asbestdiafragma for elektrolyseceller for klor- og alkalihydroxydproduksjon var å lage diafragmaet av asbest sammen med en polymer, spesielt en fluorholdig polymer. Se for eksempel US patent 4410411 (Fenn et al) og US patent 4070257 (Motani et al). Beslektet teknikkens stand, US patent 3723264 (Leduc et al) og US patent 3694281 (Leduc et al) beskriver asbest-polymerdiafragmaer for elektrolyseceller for olefinproduksjon.

Dessuten viser en del av teknikkens stand asbestdiafragmaer som er modifisert med zirkoniumdioxyd, som

US patent 4354900 (Hruska et al). Ifølge dette patent tilsettes zirkoniumdioxyd i form av en oppløsning eller et pulver bare som et modifiseringsmiddel for asbestfiberen,

og diafragmaet er således ikke laget av en komposittfiber, men snarere av en blanding av asbestfiberen og polymermodi-fiseringsmidlet.

Det er også blitt foreslått å innarbeide ekstremt findelte partikler i smeltede termoplaster. De erholdte termoplaster kan derefter formes. For eksempel omtales i US patent 4126536 tilsetning av partikler med størrelse under l^um, som av titandioxyd, til et slikt smeltet materiale. Ved formning kan det erholdte materiale ekstruderes gjennom en dyse og ekstrudatet brytes opp til fibre som er nyttige for fremstilling av diafragmaer. Det erholdte produkt har imidlertid partiklene innarbeidet i fiberen, dvs. innkapslet i denne, hvorved de findelte partiklers overflatekarakter i polymeren går tapt.

Endelig innbefatter den generelle teknikkens stand

en modifisering av et diafragma av Teflon^-filt sammen med zirkoniumdioxyd/magnesiumoxyd for anvendelse i en elektrolysecelle for produksjon av klor og alkalimetallhydroxyd. Dette er representert ved US patent 4253935. Men på lignende måte som annen teknikkens stand lager dette patent ikke et komposittfiberdiafragma, men anvender snarere et uorganisk materiale for å belegge polymeren.

Det er i vest-tysk utlegningsskrift 1047986 og i vest-tysk off.skrift 2252759 blitt foreslått partikler for inkludering i syntetiske harpiksfibre. Fremstillingen av denne kombinasjon igangsettes ved; at partiklene suspenderes i oppløsning, hvorefter oppløsningen bearbeides ved hjelp av spinneteknikk for fremstilling,: av fibre. Bearbeidingen eksemplifiserer således fremstilling av partikler innkapslet i de syntetiske harpiksfibre.

Oppsummering av oppfinnelsen

Det har nu vist seg at en fiberkompositt kan fremstilles som kan trekke fordel av overflateegenskapene til ikke-organiske partikler. Fiberkompositten omfatter ikke-organisk, partikkelformig, ildfast materiale og fibre av en organisk polymer.

Ifølge en foretrukken kombinasjon for å oppnå kjemisk motstandsdyktighet er det ikke-organiske materiale et meget findelt ventilmetalloxyd, og den organiske polymer er en fluorholdig polymer. Fiberkompositten er ofte et tørt, frittflytende, partikkelformig materiale, som oftest med en farve eller farvetone som kan tilskrives den ikke-organiske komponent. Hver adskilt fiber kan være forgrenet, men den behøver ikke å være dette, og den kan av og til ha et tre-formet utseende med det ikke-organiske partikkelformige materiale fast bundet i polymeren.

Oppfinnelsen angår således en fremgangsmåte for fremstilling av en fiberkompositt som omfatter fibre av en organisk polymer som har diametre av mikrometerstørrelse og et forhold lengde/diameter av over 2/1, hvor en kombinasjon av findelte, ikke-organiske, ildfaste partikler og organiske utgangspartikler oppvarmes til forhøyet temperatur, og hvor fibrene dannes ved at findelte, ikke-organiske, ildfaste partikler støtes inn i den organiske polymer ved den forhøyede temperatur, og fremgangsmåten er særpreget ved at kombinasjonen bringes til en forhøyet temperatur på minst 50°C slik at den organiske polymer mykner og flyter under trykk, men utilstrekkelig for en vesentlig dekomponering av polymeren, og at kombinasjonen utsettes for kraftig maling eller skjæring ved den forhøyede temperatur i tilstrekkelig tid til at de myknede organiske utgangspartikler flyter under male- eller skjærtrykk og fibrillerer i nærvær av de ikke-organiske partikler slik at de ikke-organiske partikler blir bundet fast sammen med den myknede polymer under fiberdannelsen.

På grunn av arten av det ikke-organiske materiale og av polymeren kan fiberen oppvise ønsket stabilitet. Ifølge

én side ved denne kan fiberen fremstilt ifølge oppfinnelsen være nyttig for fremstilling av et dimensjonsstabilt diafragma for en klor-alkalicelle. Komposittfibrene fremstilt ifølge den foreliggende oppfinnelse kan ikke bare være hydrofile og fleksible, men de kan også være ønsket kjemisk resistente. Dessuten kan komposittfibrene by på prisfor-deler, f.eks. på vektsammenligningsbasis, når de sammen-

lignes med visse organiske polymerer. Dessuten, selv om dette kan gjøres med magnesiumsilikat eller lignende som det uorganiske materiale, er det ikke nødvendig å anvende slikt materiale, f.eks. asbest, slik.at de erkjente helserisikoer som følger med bruk av asbestfibre unngås.

Oppfinnelsen angår også anvendelse av den organiske pluss ikke-organiske fiberkompositt fremstilt ifølge oppfinnelsen som porøs og dimensjonsstabil separator i platelignende form, fortrinnsvis som et diafragma for anvendelse i en elektrolysecelle, spesielt en elektrolysecelle for klor- og alkalihydroxydproduksjon. Diafragmaet er ikke bare i det vesentlige kjemisk resistentmot angrep i om-givelsene i en diafragmacelle, men er også resistent mot forandringer av arbeidsbetingelser fordi det kan gi redusert svelling sammenlignet med det polymermodifiserte asbesdia-fragma. Det har således en lang levealder. Da dessuten det foreliggende diafragma ikke anvender fri asbest, unngås den velkjente helserisiko for arbeidere som befatter seg med asbest. Diagragmaet vil kunne anvende endel asbest som et uorganisk materiale, men det foretrekkes å anvende en asbestfri oppskrift.

Anvendelsen ifølge oppfinnelsen som separator er fortrinnsvis på en gjennomhullet katodes katodisk aktive overflater.

Når anvendelsen ifølge oppfinnelsen er på en gjennomhullet katode, kan komposittfibrene avsettes på katoden i form av et diafragma ved innføring av katoden som skal belegges, i en oppslemning eller pasta av og avsetning av en jevn blanding av kokposittfibrene på denne ved hjelp av en trykkforskjell.

Dette tillater påførirtg av et overlegent asbestfritt diafragma direkte på katoden for en vanlig klor-alkalicelle som typisk ville ha anvendt et asbestdiafragma. Ingen ny cellekonstruksjon eller omkonstruksjon er nødvendig. Sammenlignet med et vanlig asbestdiafragma og anvendelse av dette i en klor-alkalicelle byr de dimensjonsstabile, asbestfrie uorganiske-polymerdiafragmaer anvendt ifølge den foreliggende oppfinnelse på en rekke andre fordeler som ikke er blitt spesifikt oppsummert ovenfor. (1) Slike diafragmaer viser seg å ha en lengre brukslevealder uten erstatning. (2) Montering, demontering og fornyet montering av cellen lettes fordi varmebehandlingen tilsynelatende herder og forsterker diafragmaet, hvorved det blir mindre utsatt for beskadigelse. (3) Den svelling som vanligvis påtreffes med et vanlig kjent asbestdiafragma (opp til 800%) på et kjent polymermodifisert diafragma av ca. 25% av den opprinnelige diafragmatykkelse, kan være meget skadelig. Det foreliggende diafragma oppviser i det vesentlige ingen svelling under arbeidsbetingelser. På grunn av dette er det nu mulig ytterligere å redusere anode-diafragmaavstanden, og dermed ytterligere å senke cellespenningen, ved hjelp av mekaniske midler,

som de "ekspanderbare" anoder som er beskrevet i US patent 3674676. (4) De foreliggende diafragmaer lar seg lett under-kaste fjernelse av forurensninger ved hjelp av en syre-vasking uten diafragmanedbrytning. (5) Diafragmaene anvendt ifølge den foreliggende oppfinnelse synes ikke å være like utsatt for beskadigelse ved de uunngåelige strømvariasjoner som oppstår under lengre arbeidsperioder i anlegget.

Fiberkomposittene fremstilt ifølge den foreliggende

oppfinnelse kan dessuten anvendes for fremstilling av sammen-pressede legemer, f.eks. ved å tjene som filtere, f.eks. som et filterpakningsmiteriale for kolonnekromatografi, eller de kan sammenpresses og sintres hvorved de blir nyttige som lågere og pakninger, såvel som innbefattende forsterkede elastomere materialer med komposittfiberarmering i en elastomergrunnmasse.

Beskrivelse av de foretrukne utførelsesformer Komposittfibermaterialer og utgangsmaterialer

Generelt kan det anvendte ikke-organiske partikkelformige materiale være et hvilket som helst slikt materiale eller blanding av materialer som er ildfast, dvs. som vil beholde partikkelsammenhengen under de mekaniske betingelser ved komposittfiberdannelsen, samtidig som de er inerte overfor polymerfibersubstratet. Ved at det er inert vil det ikke-organiske materiale være et materiale som er istand til mekanisk å kunne bindes til polymeren under behandling uten kjemisk å reagere med en slik polymer. Generelt i avhengighet av anvendelsen av komposittfiberproduktet kan det ikke-organiske materiale være rent eller inneholde forurensninger, det kan være naturlig eller syntetisk, det kan være elementært eller elementer i kombinert form, det kan være hydratisert eller lignende og forandre seg under behandling, f.eks. tape hydratiseringsvann, det kan anvendes" i én eller flere krystallinske former, og det kan være ekstremt hardt, som zirkoniumdioxyd, eller mindre hardt,

som representert ved talkum. Egnede ikke-organiske materialer kan være oxyder, carbider, borider, silicider, sulfider, nitrider eller blandinger av disse materialer. For den foreliggende oppfinnelse kan det også være egnet som det ikke-organiske materiale å anvende silikater, f.eks. mag-nesiumsilikater og aluminiumsilikater, aluminater, keramiske materialer, cermet, carbon eller blandinger derav. Kom-

plekse materialer kan være anvendbare og kan være naturlige, f.eks. talkum, eller syntetiske, som de metalloxyder som er beskrevet i US patent 4419278. Det tas også sikte på

å anvende partikkelformige metaller og legeringer såvel som blandinger, innbefattende for eksempel blandinger av metaller og metalloxyder. For de fleste anvendelser av komposittfiberen foretrekkes det å anvende et ventilmetalloxyd eller en blanding av slike oxyder. Mer spesielt er ventilmetallene for disse oxyder ment å innbefatte titan, vanadium, krom, zirkonium, niob, molybden, hafnium, tantal og wolfram. Oxyder av andre metaller som har beslektede egenskaper, som oxyder av Al, kan også være svært nyttige. Oxyder av andre elementer som i henhold til det periodiske system grenser opp mot ventilmetallene, som oxyder av Si, kan også være egnede å anvende. Spesielt foretrukket er zirkoniumdioxyd som det ikke-organiske materiale for fremstilling av de ikke-organiske-polymerkomposittfibre på grunn av dets inerte egenskaper, f.eks. inert overfor kjemisk reaksjon innen et slikt pH-område som fra 2 til 14 med kjemikaliene i en klor-alkalicelle.

Under henvisning mest spesielt til dette ikke-organiske-zirkoniumdioxyd, som også er kjent som zirkoniumoxyd, som et representativt eksempel forekommer dette i naturen som mineralet baddeleyitt. Den vanlige partikkelform av zirkoniumdioxyd er et tungt, hvitt, amorft pulver, men det kan også forekomme som krystaller, smeltede aggregater eller hårkrystaller. Alle slike partikkelformige materialer kan anvendes. Zirkoniumdioxyd forekommer i naturen sammen med forurensninger og kan for eksempel inneholde en del zirkon (ZrSiO^) eller en del hafnium (Hf). Generelt er naturlig forekommende materialer, som zirkoniumdioxyd, egnede med eller uten forurensningene eller de kan anvendes som blandinger, f.eks. blandinger av zirkoniumdioxyd og hafnium. Titandioxyd (TiO,,) er et annet uorganisk materiale som er spesielt nyttig på grunn av dets inerte egenskaper. Det er representativt for et uorganisk materiale med forskjellige krystallinske former, og både rutil- eller anatasformen er akseptabel, eller en blanding derav. Det er mest fordelaktig at dersom den ønskede sluttanvendelse av komposittfiberen vil føre til at en slik kompositt vil bli utsatt for de ublide betingelser av sterke syrer eller sterke baser, vil i det vesentlige rent zirkoniumdioxyd bli anvendt.

Hva gjelder det anvendte ikke-organiske materiale,

kan generelt en hvilken som helst partikkelform eller findelt størrelse eller størrelsesfordeling være nyttig. Det ikke-organiske materiale kan være små fragmenter, og disse er praktisk talt alltid meget findelt/ f.eks. vil generelt alle være mer findelt enn ca. 150^um, og som oftest vil alle være mer findelt enn ca. 3 6^um og således gi findelte partikkelformige materialer med "mikrometerstørrelse". Imidlertid må partikler med undermikrometerstørrelse som har i det minste i det vesentlige samtlige partikler mer findelt enn l^um, anvendes med forsiktighet for å unngå en vesentlig til praktisk talt fullstendig partikkelinnkapsling i fiberkompositten under fiberdannelsen. En slik sterk innkapsling reduserer den fordel som kan oppnås fra partikler på fibrenes overflate. Partikkelformige materialer med undermikrometerstørrelse blir således fortrinnsvis unn-gått eller de blandes med partikkelformige materialer med mikrometerstørrelse før eller under bruk. Generelt betyr "mikrometerstørrelse" som her anvendt meget findelte, partikkelformige materialer som er grovere enn de partikkelformige materialer med undermikrometerstørrelse, men som ikke desto mindre har en hovedsakelig vektandel, dvs. over 50 vekt%, som er mer findelt enn ca. 150^um. Representative partikler kan velges fra granulater, pulvere, flak, aggregater, innbefattende aggregerte pulvere, fibre, hårkrystaller, krystaller og blandinger derav. Ved henvisning til det foretrukne ikke-organiske zirkoniumdioxyd som et eksempel vil dette ofte anvendes i form av et partikkelformig materiale med mikrometerstørrelse, f.eks. pulver med en gjennomsnittlig partikkelstørrelse av fra 1 til 16yum, og det vil mer typisk ha en gjennomsnittlig partikkelstørrelse fra 5-12^um. Ofte vil flere partikkelformige materialer være tilstrekkelig findelte slik at de vil bli innkapslet i fiberen, men de vil bare bli overflatisk innleiret på grunn

av fremstillingsbetingelsene for komposittfiberen, som_ temperatur og fremstillingstidslengden.

De anvendbare polymerutgangsmaterialer for komposittfibrene er generelt en hvilken som helst polymer, kopolymer, podet polymer eller kombinasjon derav som er egnet for å være kjemisk og mekanisk motstandsdyktig overfor de arbeidsbetingelser under hvilke komposittfiberen vil bli anvendt. Som ett eksempel er med kjemisk motstandsdyktig for anvendelse i en klor-alkalicelle ment motstandsdyktig overfor nedbrytning med hensyn til cellekjemikaliene, f.eks. alkalihydroxyd. Med mekanisk motstandsdyktig for et slikt eksempel bør polymeren velges slik at kompositten kan beholde en høy modul, dvs. være motstandsdyktig overfor uelastisk deformasjon ved over normal temperatur, f.eks. ved temperaturer opp til 10 0°c eller høyere, som opp til ca. 250°C for polytetrafluorethylen (herefter generelt betegnet som PTFE-polymer). Polymerutgangsmaterialet for den polymere-uorganiske komposittfiber vil bli anvendt i partikkelform, og det tas sikte på at den alltid vil innbefatte partikler, som pulvere, aggregater og agglomerater, innbefattende pulveragglomerater, som kan forekomme i par-tikkeldispersjoner, og spesielt kolloidale dispersjoner er spesielt anvendbare, idet de nyttige partikler dessuten innbefatter granulater, små og tykke partikler, fibre og dessuten innbefattende blandinger, som blandinger av fibre og granulater. Når fibre anvendes, foretrekkes det å anvende korte, små og tykke fibre eller en blanding som innbefatter slike fibre. Som her anvendt har "små og tykke fibre" typisk et forhold mellom lengde og diameter som ikke er vesentlig over ca. 100/1 eller deromkring, idet en rekke fibre fortrinnsvis er langt mindre, f.eks. med et slikt forhold av 10/1 til 20/1, hvorved det blir lettere for fiberen å "vokse" ved komposittfremstilling, hvilket vil bli mer spesielt omtalt nedenfor. For bekvemhets skyld kan alle disse polymere partikler ganske enkelt her betegnes som "utgangspartiklene" for polymerfiberen. Typisk anvendes dispersjoner av pulverformig polymer, og fortrinnsvis vil disse partikler i dispersjonen for å lette kompositt-fiberproduksjonen ha en findelt karakter, slik at deres størrelsesområde er mellom en diameter av fra 0,05 til 200 yum. For eksempel kan handelstilgjengelige partikkelformige PTFE-polymerdispersjoner fås som har polymerpartikler med diametere som varierer opp til ca. 0,5^um. Slike dispersjoner er beskrevet f.eks. i US patent nr. 4047537. Disse dispersjoner har i henhold til en sterkt fordelaktig form partikler med undermikrometerstørrelse. Dispersjonene er hydrofile, negativt ladede, kolloidale dispersjoner som inneholder partikler med diametere fortrinnsvis av fra 0,05yum til 0,5yum, suspendert i vann. Når den anvendes i flytende media er det imidlertid akseptabelt at polymeren også kan være delvis oppløseliggjort eller svellet såvel som dispergert av en slik væske eller væskeblanding. Et annet nyttig og som et eksempel handelstilgjengelig produkt er et fluorpolymerpulveragglomerat. Pulveragglomerater av handelstilgjengelig PTFE-polymerpulver kan ha en gjennomsnittlig partikkelstørrelse for agglomeratene som typisk varierer mellom 0,1 og lOO^um.

Det tas også sikte på at polymerfiberutgangsmaterialene kan være blandinger av forskjellige polymerpartikler, f.eks. blanding av fibre, fibrider og granulater, såvel som å anvende blandinger av partikkelformige komponenter, f.eks. granulater, fibrider og fibre med forskjellige størrelser, lengder og sammensetninger. Betegnelsene fibrid og fibrill som her anvendt har i det vesentlige den samme mening for å angi at skjærpåvirkning er blitt anvendt ved fremstillingen av disse. Når blandinger anvendes, vil hovedvekten av slike blandinger fortrinnsvis innbefatte partikler med granulær form, dvs. granulater, pulvere eller med liten og tykk form, innbefattende aggregatene og agglomeratene. Fiber- og fibrid-partiklene vil derfor som regel foreligge i en mindre mengde i blandingen.

Som de anvendbare polymerer er de halogenholdige polymerer som inneholder fluor, f.eks. fluorholdige eller fluor- og klorholdige polymerer, som polyvinylfluorid, polyvinylidenfluorid, PTFE-polymer, polyperfluorethylen-propylen, polyfluoralkoxyethylen (her ofte betegnet som PFA-polymer), polyklortrifluorethylen (her generelt betegnet som PCTFE-polymer) og kopolymeren av klortrifluorethylen og ethylen (her som regel betegnet som CTFE-polymer), spesielt fordelaktige. Dessuten er forskjellige acryl-polymerer fordelaktige som kan være anvendbare i form av vandige såvel som ikke-vandige dispersjoner, som polymethyl-methacrylat, fenoliske polymerer som fenolformaldehyd, poly-ethylen, polystyren, acrylnitril-vinylkloridkopolymerer, polyvinylidenklorid, polyvinylklorid, klorert.polyvinylklorid, polyestere, polyimider, polymercaptaner, polysul-foner eller polyolefiner. Av hensyn til kjemisk og mekanisk stabilitet er fluorpolymeren mest foretrukket valgt fra PTFE-polymer, PCTFE-polymer, CTFE-polymer eller PFA-polymer. PFA-polymer er også kjent som kopolymeren av tetrafluor-ethylen og perfluorert vinylether. Den mest foretrukne polymer for en mest kjemisk motstandsdyktig kompositt er en PTFE-polymer.

Det er mest fordelaktig at polymeren anvendes i for-holdsvis ubehandlet eller uforfalsket f orm,f. eks. som regel i den form som kommersielt er lettest tilgjengelig, uten å være opparbeidet, som for eksempel kjemisk forandret for spesiell anvendelse. Det vil forstås at dispersjonsformer kan inneholde tilsatte bestanddeler, som overflateaktive midler, men av økonomiske grunner er det som regel fordelaktig å unngå ytterligere behandlet polymer. Av økonomiske grunner er således polymerpartiklene fortrinnsvis ikke blitt kjemisk behandlet, f.eks. limt eller organisk farvet eller på annet måte farvet eller pigmentert, og de behøver ikke å være sterkt mekanisk behandlet, f.eks. slipt eller lignende. Det tas imidlertid sikte på at slike opparbeidede polymerpartikler kan være nyttige, selv om de ikke er foretrukne, og at det sammen med polymeren kan anvendes forskjellige tilsetningsmidler og lignende, hvilket er mer spesielt omtalt nedenfor.

Fiberkompositter og fremstilling av disse

Selv om enkle tørrblandinger med godt resultat kan behandles for fremstilling av egnede fiberkompositter, kan et flytende medium også anvendes. Et flytende medium som kan være nyttig for komposittfremstilling er som regel vandig. Dette kan bestå utelukkende av vann. Det flytende medium tilveiebringes typisk ved en handelstilgjengelig polymerdispersjon, som nevnt ovenfor. Det tas sikte på at de egnede flytende media vil innbefatte en lang rekke organiske bærere, innbefattende alkoholer, hydrocarboner og halogencarbonoljer såvel som blandinger av væsker, f.eks. vann og alkohol. Således kan som et eksempel ikke-vandige acrylpolymerdisper-sjoner være anvendbare såvel som de vandige dispersjoner.

Generelt vil en hvilken som helst anvendt mengde av polymer være tilstrekkelig så lenge denne binder de uorganiske partikler i en uorganisk polymerkomposittfiber. Denne mengde vil variere med den anvendte polymeridentitet og også med dens fysikalske form. Den anvendte polymermengde kan også variere med typen og størrelsen av det anvendte uorganiske materiale såvel som med den ønskede anvendelse av komposittfiberproduktet. Polymeren vil generelt omfatte fra 1,0 til 90%, og oftere fra 5,0 til 70%, av den samlede uorganiske-polymerkomposittfiber, idet de ovenstående prosenter alle er vekt% og alle på tørr basis. For den mest foretrukne komposittfiber, dvs. Zr02-PTFE-polymerfiberen, og tatt i betraktning en slik sluttanvendelse som et diafragma i en klor-alkalicelle, vil zirkoniumdioxydet med fordel være tilstede i den hovedsakelige vektmengde, dvs. over 50 vekt% av produktet, og det er mest foretrukket at for å oppnå den beste hydrofile egenskap varierer ZrC^/PTFE-polymerforholdet fra 2/1 til 8/1 basert på vekt. Fagfolk vil forstå at en slik uorganisk dominans vil bibringe kom-posittens hydrofile egenskap fra det uorganiske materiale. For sluttanvendelser hvor et annet resultat er ønsket, vil det være ønskelig å ha (én dominerende vektmengde av den hydrofobe PTFE-polymer.

For å befordre dannelsen av de ikke-organiske-polymerkomposittfibre foretrekkes det å anvende et fiberinduserende substrat i blandingen sammen med en blanding av polymer pluss uorganisk materiale. Et slikt substrat kan tjene til å befordre dannelsen av polymerfibre eller til å opprettholde polymeren i fiberform og således bidra til en ønsket komposittfiberproduksjon. Fortrinnsvis er det fiberinduserende substrat et fast, pulverformig, inert materiale eller en blanding av slike materialer, f.eks.

et materiale eller en blanding som ved at den er inert ikke vil reagere kjemisk med polymeren eller det uorganiske materiale. Salter av metaller fra gruppe I eller gruppe II kan være nyttige. Som regel foreligger et slikt pulverformig materiale i granulær form. Typiske substratmaterialer er salt (NaCl), CaZrO^/ aluminiumoxyd, kalksten, sukker, sand, grafitt eller lignende. Dette substratmateriale kan generelt tilsettes til blandingen av polymer pluss uorganisk materiale i en mengde varierende fra 10 opp til 2000 vekt% eller endog mer, basert på den kombinerte vekt av polymeren pluss uorganisk materiale. Substratet vil mer typisk bli tilsatt til blandingen i en mengde av fra 20

til 500 vekt% av den kombinerte vekt av polymer pluss uorganisk materiale. Efter bruk kan substratpartiklene fjernes fra komposittfibrene ved hjelp av et hvilket som helst mekanisk middel eller en kombinasjon derav som er egnet for å separere partikkelformig materiale fra fibre, f.eks. sikting hvorved de store substratpartikler blir siktet fra fiberen. Dersom det er ønskelig med mest mulig fullstendig fjernelse av substratet fra komposittfiberslutt-produktet, foretrekkes det å anvende et oppløselig substrat, som et substrat som er oppløselig i en skyllevæske, f.eks. et vannoppløselig materiale som NaCl, som først kan fraskilles mekanisk, hvorefter resten fjernes fra sluttproduktet ved vasking med vann.

Et anvendbart substrat kan være et pulverformig substrat som er det samme som det ikke-organiske materiale.

Et spesielt anvendbart substrat vil således være zirkoniumdioxyd med stor partikkelstørrelse. På grunn av dets hard-het motstår et slikt stort, partikkelformig zirkoniumdioxyd frakturering og brekkasje selv under slagmalings-fremstilling av komposittfiberen. Når dessuten zirkoniumdioxyd er i bruk som i det minste en del av det organiske materiale, vil brekkasje av de større substratpartikler ganske enkelt bli overført til nyttig materiale for komposittfremstilling. De store zirkoniumdioxydpartikler unngår også anvendelse av et vasketrinn for substratseparering,

hvor separering vil være nødvendig og det vil være ønskelig å unngå et slikt trinn. Uaktet hvilket substrat som velges er det fordelaktig å anvende et substrat som har en i det minste ti ganger større gjennomsnittlig partikkelstørrelse enn det ikke-organiske materiales gjennomsnittlige partikkel-størrelse. Som regel vil alle substratpartikler holdes tilbake på 149^um sikt, og nesten alltid vil partikkelstør-relsesfordelingen for substratet variere fra lOO^um opp til 800yum eller derover, idet en gjennomsnittlig partikkel-størrelse innen området fra 150 til 300^um er typisk. Minimumskiller mellom gjennomsnittlig partikkelstørrelse

på 20 ganger eller derover, f.eks. fra en gjennomsnittlig partikkelstørrelse av lO^um for det ikke-organiske materiale til en gjennomsnittlig partikkelstørrelse av 200yum for substratet, vil således være mest vanlig.

Innbefattet sammen med polymeren pluss det uorganiske materiale, foruten et fiberinduserende substrat og et flytende medium, kan det være en rekke forskjellige tilsatser og midler, spesielt når polymeren er tilstede i form av en handelstilgjengelig dispersjon. Tilsatser kan typisk innbefatte dispergeringsmidler, avskumningsmidler og fuktemidler. Vanlige midler kan også innbefatte stabilisatorer, f.eks. dispersjonsstabilisatorer, stabilisatorer for ultra-fiolett lys og lignende, såvel som organiske farvestoffer eller andre farvemidler. Disse blir mest typisk ikke med hensikt tilsatt under dannelse av blandingen, men de blir snarere innbefattet i polymeren ved den kommersielle fremstilling av denne.

Det første trinn av fremgangsmåten for å danne komposittf iberproduktet er som regel fremstillingen av en blanding av ikke-organisk materiale og polymermateriale, fortrinnsvis i et egnet flytende medium. Det ikke-organiske materiale og polymeren kan blandes på forhånd for å danne et materiale med oppslemnings- eller pastalignende konsistens. Forblanding er imidlertid ikke nødvendig. Således kan for eksempel det ikke-organiske materiaxe og polymeren ganske enkelt fylles i en mølle, og den opprinnelige nedmaling vil forårsake at det ikke-organiske materiale og polymeren vil bli blandet med hverandre for derved som regel å danne en oppslemning og/eller pasta. Under forblanding og/eller blanding kan ytterligere flytende medium tilsettes. Be-handlingen innbefatter en forhøyet blandetemperatur, f.eks. et oppvarmingstrinn for polymeren og ikke-organisk materiale ved en forhøyet temperatur og i en tid som er avhengig av det anvendte polymermateriales identitet, samtidig med kraftig maling og/eller skjæring av polymeren og ikke-organisk materiale ved en male- og/eller skjærpåvirkning, f.eks. i kulemølle. Fortrinnsvis anvendes en kulemølle, men et skjærkraftblandeapparat, et båndblande-apparat, et dobbeltskrueblandeapparat, et Brabender.-blandeapparat, et Banbury-blandeapparat eller et Hobart-blandeapparat kan også anvendes. Så lenge det finnes en opp-varmingsancrdning tilgjengelig i tilknytnig til blande-apparatet kan en hvilken som helst kraftig skjær- og/eller nedmalingsvirkning anvendes, innbefattende spatel og beger eller morter og pistill, selv om slike ikke er foretrukne for å oppnå effektiv blanding. Generelt vil arten av det uorganiske materiale tillate dette å virke som et malemiddel. Dessuten vil, når det anvendes, det fiberinduserende substrat, som NaCl, virker som et malemiddel. I tillegg kan løse ildfaste metall- og/eller keramiske malemedia, som stål-eller porselenkuler, typisk med en dimensjon slik at de har en diameter av fra 0,2 cm til 2 cm, anvendes for å befordre nedmalingen, for eksempel i en kulemølle.

Generelt er temperaturen og tiden den som er tilstrekkelig til å bevirke at polymeren vil mykne og bli flytbar under trykk, men utilstrekkelig til at den vil bli lett flytbar uten påført trykk eller som vil føre til en betydelig spaltning av polymermaterialet. Den forhøyede temperatur er på minst 50°C og vil typisk variere fra 50°C til 200°C selv om mer forhøyede temperaturer kan nås, ennskjønt som regel bare for en kort tid. Når en mølle anvendes, kan temperaturen oppnås ved å oppvarme møllen. For eksempel er tempera-tiaren når PTFE-polymergranulater anvendes, som regel fra 100°C til 180°C og fortrinnsvis 130°C til 150°C. Denne temperatur vil imidlertid variere i avhengighet av den anvendte polymer

og av dens form. Det er viktig at hele blandingen av polymer og uorganisk materiale får nå den nødvendige temperatur for å sikre i det minste en i det vesentlige fullstendig binding av det ikke-organiske materiale med polymeren, hvorved det ikke-organiske materiale og polymeren kombineres til den fysikalske form for polymer-ikke-organisk-komposittfibrene. Oppvarmingstiden er generelt fra 10 minutter til 2 timer og typisk ca. 1 time, idet lengre tider av 3 timer eller mer også tas sikte på, men som regel er uøkonomisk. Det foretrekkes å anvende ventilering under den opprinnelige oppvarming for å avdrive eventuelle flyktige materialer, f.eks. fuktighet i oppslemningen. Under en typisk kjøring hvor oppvarmingen varer i 1 time, blir ventilering som regel utført i de første 5 til 30 minutter av oppvarmingen.

Under den oppvarmede maling og/eller skjæring, f.eks. ved behandling i mølle, vil oppvarmingen være utilstrekkelig til å sørge for at polymeren vil bli lett frittflytende, men slik at polymeren vil flyte for eksempel ved støtpå-virkning. Polymeren er derfor i den tilstand at den er valsbar. Dersom polymeren fikk flyte uten skjærpåvirkning, f.eks. ved meget sterk oppvarming til forhøyet temperatur, ville produksjon av adskilte fibre ikke kunne oppnås. Temperaturen opprettholdes såles under den varminduserte flyte-temperatur. Hver polymerpartikkel vil derved typisk bli individuelt utsatt for skjærkraft og, fordi de er valsbare, vil bli smørt utover og svekket til en fibrillert tilstand, f.eks. ved at de utsettes for støt ved maling. Dessuten

er den arbeidsoperasjon tilbøyelig til at polymerfibre vil "vokse" fra polymerpartiklene, idet de enkelte partikler som er utsatt for skjærkraft, ofte vil henge seg ved hverandre under oppvarmet støtflytingsbetingelse efterhvert som de svekkes for å gi veksten. Typisk, som ved en støt-malingspåvirkning, vil de erholdte fiberformer ligne på formen for edderkopper eller trær, f.eks. være forgrenede eller ha en kjerne med eiker. En rekke forskjellige fiber-

former kan imidlertid forventes, innbefattende enkelte korte og kraftige uforgrenede enkeltfibre såvel som mer lange og forgrenede former. De dominerende fiberformer kan i en viss grad være avhengig av målemetoden, idet en støtned-malingspåvirkning under anvendelse av en PTFE-polymer/ zirkoniumdioxydblanding som et eksempel vil gi en sterk grad av mer forgrenede edderkopp- og treformer, mens en roterende nedmalingspåvirkning med en slik blanding kan føre til mer individuelle fibre.

Samtidig blir de ikke-organiske partikler fast bundet til det fiberholdige polymersubstrat under formningen og veksten av fibrene. En slik binding er mekanisk indusert og kan innbefatte et vidt område av befestigelse, idet enkelte partikler er sterkere eksponert på polymeroverflaten, f.eks. ved delvis innleiring i denne av samme art som en tann i en gtlm, mens andre kan bli innkapslet dersom skjær-kraftpåvirkning og fibervekst fortsettes. Det er viktig at ikke samtlige av de ikke-organiske partikler er fullstendig innkapslet av polymerfiberen. Dette sikrer at en del av den ikke-organiske partikkels karakter bibringes fiberoverflaten, f.eks. hydrofobisitet dersom en hydrofil polymer anvendes. Som regel vil et vidt område eller continuum av partikkelbinding i polymersubstratet lett og effektivt bli oppnådd, varierende fra en noe løs tilsynelatende innleiring, men innbefattende endel partikkelinnkapsling. Et slikt område kan påvirkes av den anvendte nedmalingsvirkning, den anvendte temperatur, andelen av det uorganiske materiale og nedmalingstiden. For eksempel vil med en foretrukken PTFE-polymer/zirkoniumdioxydblanding med en hovedsakelig vektmengde av det ikke-organiske zirkoniumdioxyd en nedmalingsoperasjon hvor det anvendes et malemedium og en temperatur av ca. 140°C og en nedmalings-tid på 2 timer, gi mange sterkt forgrenede fibre av et polymersubstrat som er utstrakt til praktisk talt fullstendig dekket av ikke-organiske partikler. Høyere temperaturer vil for eksempel føre til flere individuelle, uforgrenede fibre med mindre overdekning av uorganiske partikler. Dersom kompositten derefter skal anvendes for å fremstille et klor-alkalicellediafragma, for eksempel dersom grov behandling ved fremstilling og håndtering kan forekomme, har det vist seg at kompositten kan være usedvanlig formålstjenelig uten skadelig tap av de ikke-organiske partikler i cellen. Kompositten er ikke bare en blanding,

men snarere en rekke fiberholdige, fysikalske former med det partikkelformige materiale eksponert på polymerfibrenes overflate samtidig som det er fast bundet i polymeren. Det har således vist seg at de ikke-organiske partikkelformige materialer er lett motstandsdyktige overfor mekanisk separering fra fiberkompositten uten ødeleggelse av fiberen, f.eks. at de holder seg separasjonsfrie selv under ublide og grove betingelser for håndteringen og anvendelsen av komposittfibrene, såvel som fra slike bruksbetingelser for produkter fremstilt fra slike fibre.

Mengden av partikkeldekning over polymeroverflaten

er mest direkte påvirket av andelen av uorganisk materiale i forhold til polymer. Denne andel kan være bestemt av sluttanvendelsen. Når for eksempel den fremstilte kompositt vil være nyttig som et diafragma i en klor-alkalicelle,

vil det foretrekkes praktisk talt fullstendig å dekke poly-merene med partikkelformige materialer samtidig med at partikkelinnkapsling holdes på et minimum, dvs. at partikkel-eksponeringen gjøres maksimal og således også det nyttige partikkeloverflateareal. Dette vil befordre diafragmaets hydrofile art. For andre anvendelser, f.eks. dersom kompositten vil bli presset og kan sintres for anvendelse som et lager eller pakningsmateriale eller dersom kompositten kan sammenfiltres for å anvendes som et filter eller for andre papirlignende formål eller dersom fiberen kan an-vedes for et fyllstoff for eksempel for å forsterke en elastomer, kan andelene i blandingen av polymer og organisk materiale varieres. Ved for eksempel pressing og sintring kan en dominerende mengde polymer i forhold til organisk materiale være nyttig idet det uorganiske materiale bare gir et lavt overflateareal. Som nevnt ovenfor vil en rekke fiberformer som regel forekomme efter at en blanding av uorganisk materiale og polymer er blitt behandlet.

Efter en støtnedmaling, f.eks. i en kulemølle, vil

den forhøyede arbeidstemperatur som regel gi et tørt produkt hvorfra nedmalingsmidlet først blir separert ad mekanisk vei, f.eks. ved sikting. Dersom et fuktig materiale er blitt fremstilt, kan lignende mekaniske separeringer også være nyttige. Ytterligere mekanisk behandling, som sikting, kan anvendes for å fjerne finstoff, f. eks. et substrat, som et salt, sammen med uforbrukt uorganisk^materiale. Luftsortering er likeledes nyttig for en slik fjernelse. Den kan dessuten anvendes for fiberseparering, som sortering av korte fibre fra lange. Andre separeringsmidler som gir det samme resultat kan anvendes, f.eks. ytterligere sikting. Dersom et flytende, oppløselig substrat er blitt anvendt, kan substratet fjernes ved vasking på et hvilket som helst egnet trinn av prosessen. Generelt tas det sikte på å anvende hvilke som helst typiske partikkelklassifiser-ings- og vaskemetoder, og disse vil vise seg å være formåls-tjenelige. Dersom en nedmalingsprosess uten støtpåvirkning er blitt anvendt hvori et støtmiddel ikke anvendes, f.eks.

i en båndblandeprosess, kan de ovennevnte metoder anvendes, men med utelukkelse av separeringstrinnet for nedmalingsmidlet .

Praktisk talt alltid vil forholdet lengde/diameter

for endog den korteste, individuelle fiber være større enn 2/1, men den vil oftere være fra 20/1 til 50/1,men kan endog være 100/1 eller derover. Det er fordelaktig for en rekke anvendelser, innbefattende forfiltere og diafragmaer, at fibrene er forgrenet for å oppå den ønskede fibersammenfiltring. Hovedstammen for den sterkt forgrenede, uorganisk materiale-polymerkomposittfiber har som regel en diameter av fra minst l^um til lOOO^um, og mer typisk av 5 til lOO^um. Lengden av en individuell fiber vil typisk variere fra 2^,um opp til 25000-30000^um.

Separatorer av komposittfibre

I sammenheng med separatorer som er en hovedanvendelse av komposittfibrene fremstilt ifølge oppfinnelsen, vil for bekvemhets skyld det ikke-organiske materiale bli betegnet sem det "uorganiske materiale" da metaller og legeringer derav ikke er beregnet for diafragmaer.

Ved fremstilling av oppslemningen av uorganisk materiale/polymerfibre for fremstilling av separatoren er det flytende medium som regel vandig. Det vil forstås at oppslemningen kan ha en hvilken som helst viskositet som er anvendbar for separatorfremstilling, varierende fra en meget tynn blanding av bare en mindre mengde av godt dispergerte fibre og opp til tykke blandinger som mer har karakter av pasta. Selv om andre væsker enn vandige også vil kunne være anvendbare, f.eks. hydrocarbon- og halogenhydrocarbon-væsker, såvel som blandinger av væsker innbefattende blandinger med vann, vil et slikt medium nesten alltid ganske enkelt være vann av økonomiske grunner. Dette flytende medium kan egnet være vandig og inneholdende bare en meget lav konsentrasjon av en base, som et alkalihydroxyd, eller det kan være en saltoppløsning eller cellevæske som kan være syntetisk eller naturlig, f.eks. inneholdende ca. 15% NaCl og 15% NaOH, eller blandinger av hvilke som helst av de ovennevnte. En slik lav konsentrasjon av base kan være mindre enn 1 vekt% av som regel nettopp et hydroxyd, som et alkalimetallhydroxyd. Den lave'konsentrasjon vil generelt være fra under 1 vekt% til 0,01 vekt% base og er fortrinnsvis, av økonomiske grunner, fra 0,05 til 0,5 vekt%. Sterkt konsentrerte, basiske oppløsninger kan også anvendes, som over 30 vekt% og innbefattende så meget som 50 vekt%, endog opp til metning. I alminnelighet kan således en konsentrasjon av base fra 0,01 vekt% opp til metning anvendes. Dessuten kan konsentrasjonen av salt (NaCl) i oppslemnings-mediumet også variere i samme grad dersom dette skulle være ønskelig, f.eks. fra 0,01 vekt% opp til metning. Dersom salt er blitt anvendt som et fiberinduserende substrat med komposittfiberfremstilling og restsalt er holdt tilbake i fiberen, kan dette oppløses i det flytende medium under diafragmadannelse.

Basen er praktisk talt alltid hydroxyd, typisk alkali-eller jordalkalimetallhydroxyder eller blandinger derav. Disse vil nesten alltid være natrium- eller kaliumhydroxyd, idet natriumhydroxyd er foretrukket av økonomiske grunner.

Dessuten kan oppslemningen inneholde komponenter som er ment å skulle modifisere oppslemningens fysikalske egenskaper. Generelt anvendes et overflateaktivt middel for å fukte materialene. Dette kan være et hvilket som helst av de mange kjente fuktemidler, og som regel et ikke-ionisk overflatekativt middel selv om det også tas sikte på å anvende andre. Representative ikke-ioniske overflateaktive midler innbefatter octylfenoxypolyethoxyethanol og dioctyl-natriumsulfosuccinat. Slike ytterligere oppslemningskom^ ponenter kan også endog innbefatte andre fibre, og disse fibre kan utgjøres av asbestfibre. Dessuten kan et fortykningsmiddel være tilstede, og dette kan tilsettes til et fiberholdig medium eller midlet blir, mer typisk, først blandet med mediumet, og derefter blir komposittfiberen tilblandet. Disse midler innbefatter, men er ikke begrenset til, sjøplantederivater, polysaccharider, xanthangummi-derivater, polyacrylamider, oppløselige stivelsesmodifiser-ingsmidler, gelatiner, kolloidalt siliciumdioxyd og lignende. Når de anvendes i lave konsentrasjoner, har disse midler vist seg å gi økede oppslemningsviskositeter ved to eller flere størrelsesordener samtidig som de utøver en mindre virkning på oppslemningens densitet. Uten disse viskositetsøkende midler kan oppslemningsviskositeten typisk være ca. 10 centipoise. Ved tilsetning av et egnet middel kan viskositeten økes sterkt, f.eks. til ca. 1000000 centipoise eller derover. Oppslemningens ønskede viskositet kan nesten alltid oppnås det viskositetsøkende middel er tilstede i en mengde av fra 0,01 til 10 vekt% av oppslemningen. Et meget fordelaktig resultat under anvendelse av det foretrukne xanthangummiderivat som fortykningsmiddel er en økning i oppslemningens viskositet til 1000 centipoise fra en opprinnelig viskositet av ca. 10 centipoise uten det viskositetsøkende middel.

Oppslemningene inneholder generelt fra 5-600, fortrinnsvis til

200, g pr. liter av faste stoffer (uorganisk materiale/polymerkomposittfiber pluss eventuelt, som regel gjenværende, fiberinduser-

ende substrat eller lignende) og fra 0,01-0,1 vekt% overflateaktivt middel. Mengden av polymer som skal være tilstede i den uorganiske materiale/polymerkomposittfiber vil variere med polymerens identitet og spesielt med dens fysikalske form og har vært mer spesielt omtalt ovenfor.

Separatoren kan dannes på forhånd ved hjelp av en hvilken som helst metode som er anvendbar, innen en slik teknikk. For eksempel kan en oppslemning av diafragmadan-nende bestanddeler fremstilles og avsettes ved en vanlig papirfremstillingsmetode eller et slippsubstrat, som regel en film, kan anvendes med diafragmaet dannet på dette og derefter frigjort i form av en matte eller film for påføring på en katode, som omtalt for eksempel i US patent nr..4070257. Substratet på hvilket oppslemningsmaterialene kan avsettes, innbefatter således generelt en hvilken som helst slik støt-tedel som kan være anvendbar og ofte er løs, som en sikt, gjennomhullet plate, ryggdel, f.eks. en film, eller katode. Generelt blir slike katoder forsynt med et diafragma ved neddykking i en oppslemning efterfulgt av påføring av et vakuum på katolyttkammeret. Dette fører til den ønskede avsetning av diafragmaet, primært på de aktive katodeover-flater, som omtalt for eksempel- i US patent nr. 4410411.

Ved den foretrukne metode blir diafragmaet avsatt direkte

på katoden. Dette oppnås typisk efter at en jevn oppslemning av uorganisk materiale/komposittfibre er blitt fremstilt,

og katoden eller katodene som skal belegges blir neddykket i oppslemningen, eventuelt med omrøring av oppslemningen,

og et vakuum blir påført via katodekammeret. Dette er den såkalte "vakuumtrekk"-metode som anvendes for fremstilling av et diafragma fra en slik oppslemning.

Som regel starter det vakuum som opprinnelig anvendes, dersom vakuumavsetning anvendes for å avsette oppslemningen på et substrat, som en katode, ved 0 mm kvikksølv og kan derefter variere fra 20 til 250 mm kvikksølv og senere øke til et sterkere vakuum, som ved utstyrets kapasitet, f.eks. til 635 til 762 mm. Økningen fra det opprinnelige til det svakere vakuum kan egnet oppnås i løpet av fra 5 til 30 minutter. Ofte vil det sterkere, som regel kapasitet, vakuum holdes i fra 5 til 30 minutter, idet de kortere tider typisk holdes når en lengre tid for å nå vakuumkapasiteten er blitt anvendt. Slike tider skal være tilstrekkelig til at et ønsket jevnt belegg fås på substratet. Det på denne måte belagte substrat, som en katode, blir derefter fjernet og tørket, hvilket ganske enkelt kan være tørking i luft, men det blir nesten alltid tørket ved en forhøyet temperatur, f.eks. fra 50°C opp til 130°C idet en temperatur innen området fra 70-100°C er mer typisk. Ved forhøyet temperatur kan tørketiden være av størrelsesordenen fra 0,5 time til 4 timer eller derover, men vil av økonomiske grunner som regel ikke overskride 3 timer. Ved å følge slike metoder fås en separator som typisk har en tykkelse av fra 0,03

til 3 cm og mer vanlig fra 0,3 til 1,5 cm.

Det neste trinn er oppvarming av diafragmaene ved

en temperatur og i en tid som er avhengige av identiteten for polymerkomponenten som er anvendt i de uorganisk materiale/polymerkomposittfibre. Generelt er denne temperatur og tid den som er tilstrekkelig til å bevirke at de uorganisk materiale/polymerkomposittfibre vil mykne for smelteforbind-else av fibrene, men utilstrekkelig til å føre til noen betydelig spaltning av polymermaterialet. Som et eksempel kan for en komposittfiber med PTFE-polymer en polymersmelte-temperatur for komposittfibrene av fra 300°C til 390°C være anvendbar, idet en temperatur innen området 325°C-370°C

er mer typisk. Som regel varer oppvarmingen i fra 0,25

time til 3 timer og varer av økonomiske grunner mer foretrukket fra 0,25 til 1,5 timer. Det vil forstås at den ovennevnte tørking pluss oppvarmingen for smelting kan være en ett-trinnsmetode, som regel med gradvis øket temperatur fra en opprinnelig tørking til påfølgende polymeroverflate-smelting av tilstøtende fibre.

Den nødvendige oppvarming kan oppnås for eksempel

ved å innføre det på forhånd dannede diafragma eller den diafragmabelagte katode i en ovn. Det er viktig at hele diafragmaet får nå den nødvendige temperatur for å sikre maksimal og fullstendig polymersmelting. Den anvendte temperatur og tid er den som er tilstrekkelig til å tillate

de uorganisk materiale/polymerkomposittfibre å smelte sammen for derved å danne en mekanisk stabil, gjennomtrengelig matte, f.eks. et mattebelegg på en katode. På grunn av arten av den anvendte polymer kan et diskontinuerlig diafragma av uorganisk materiale/polymerkomposittfibre fås. Diafragmaet eller den med diafragmaet belagte katode får derefter avkjøle til værelsetemperatur og er derefter typisk klar for montasje i en klor-alkalicelle.

De katoder på hvilke de foreliggende dimensjonsstabile diafragmaer av uorganisk materiale/polymerkomposittfibre er anbragt, er generelt hvilke som helst katoder på hvilke et diafragma kan avsettes direkte eller på hvilke et på forhånd dannet diafragma, som regel i matteform, kan anbringes. Foretrukne katoder omfatter generelt en integrer-ende del av katodeboksen som løper på tvers av cellens bred-de og er konstruert for på alternativ måte å være innskutt mellom en rekke vertikalt anordnede anoder. Eksempler på slike katoder er slike som er beskrevet i US patent 2987463. Disse katoder er typisk gjennomhullede, f.eks. maskeduk, gjennomhullet plate eller strekkmetall, og er som regel konstruert i form av en trådsikt og avgrenser et innvendig katolyttkammer. Katodekonstruksjoiismaterialer innbefatter hvilke som helst av dem som er anvendt innen en slik teknikk, som nikkel, jern og legeringer av slike metaller, f.eks. stålkatoder.

Produktet fra den ovenfor beskrevne foretrukne prosess er et jevnt og sammenhengende diafragma som dessuten kan være et vedhengende diafragmabelegg direkte på en katode. Det avsatte diafragma vil typisk ha en vekt pr. overflate-2 2 enhet av mellom 3 og 12 kg pr. m , mer typisk fra 4-7 kg/m som eksempler på diafragmaer fra zirkoniumdioxyd-PTFE-komposittfibre. For andre fibre som inneholder titandioxyd istedenfor zirkoniumdioxyd, kan en slik vekt være endog mindre, f.eks. under 3 eller ennu mindre. Diafragmaet oppviser typisk i det vesentlige ingen svelling under celle-arbeidsbetingelser i motsetning til de kjente polymermodifiserte asbestdiafragmaer som normalt sveller ca. 25%. Det er dessuten lett mulig i henhold til den foreliggende oppfinnelse enkelt å avsette diafragmaet på en katode og like-vel slik at i det vesentlige intet av diafragmaet strekker seg gjennom det plan som er definert av maskedukkatoden. Dette kan gi forbedret hydrogengassfrigjøring, f.eks. sammenlignet med vanlige diafragmaer som kan være delvis trukket gjennom dette plan på grunn av vakuumavsetnings-trinnet. Det har også vist seg at diafragmabelagte katoder gjør det lettere å fjerne diafragmaet fra katoden. Det er av meget stor viktighet at anvendte diafragmaer, som slike hvori den foretrukne PTFE-polymer- og zirkoniumdioxydfibre er anvendt, enkelt og lett kan tas hånd om uten spesiell håndtering eller forholdsregler mot eventuell helserisikoer som kan være forbundet med ivaretagelsen av vanlige diafragmaer .

Representativ fregangsmåte for komposittfiberfremstilling

En meget representativ metode for fremstilling av

de uorganisk materiale-komposittfibre er som følger. Fyll det uorganiske materiale i en beholder og tilsett en polymerdispersjon til denne. Bland innholdet omhyggelig før et fiberinduserende substrat, som salt, tilsettes. Gjenta blandemetoden. Ta en beholder for å tørke prøven i denne. Oppnå en bruttoblandingsvekt og tørk i én time ved for-høyet temperatur, f.eks. ved 16 0°C. Kontroller prøvevekten og forsett tørkingen for å fjerne all væske tilsatt fra polymerdispersjonen. Anbring det omhyggelig tørkede og blandede materiale i en på forhånd oppvarmet krukke. Krukken skal være tilnærmet halvveis fylt med malemedia og forvarmet til forhøyet temperatur, f.eks. ved oppvarming i 1 time ved 160°C. Varm krukken og dens innhold i 30 minutter ved den forhøyede temperatur av 160°C. Fjern krukken og anbring denne på en mølle. Reguler oppvarmingen for å opprettholde 160°C. Mal i en ønsket tid. Dersom malingen skal utføres ved en annen temperatur, kan tørke- og forvarmingstrinnene reguleres. For at fagfolk lettere skal kunne forstå den foreliggende oppfinnelse og visse foretrukne utførelses-former ved hjelp av hvilken den kan utføres presenteres de følgende spesifikke eksempler.

Eksempel 1

En blanding fremstilles ved anvendelse av 110 g Teflon® 30B PTFE-polymerdispersjon (E.I. du Pont de Nemours

& Co.) inneholdende ca. 60% faststoffer dispergert i vann, innbefattende ca. 6% ikke-ionisk fuktemiddel, basert på vekten av faststoffer, og med et generelt partikkelstør-relsesområde for PTFE-polymeren av 0,05-0,5^um. De primære diametre for PTFE-polymerpartiklene i dispersjonen er gjennomsnittlig fra 0,2^um til 0,5^um. 150 g Zr02~pulver med en partikkelstørrelse slik at alle partikler er mer findelt enn 44^um, 800 g NaCl og 2400 g stålkuler med en diameter av 1,27 cm kombineres derefter med denne dispersjon. Den metode som benyttes er den "Representative fremgangsmåte" som er beskrevet ovenfor i forbindelse med eksemplene, men ved en temperatur av 140°C.

I mellomtiden blir et kulemølleapparat forvarmet til 140°C. Dispersjonen fylles i møllen og males ved oppvarming i 1 time ved 14 0°C. Under de første 10 minutter av oppvarmingen ventileres møllen for at fuktighet skal kunne unnslippe fra den vandige dispersjon. Produktet blir derefter siktet med en 0,9 52 5 cm maskers sikt for å fjerne stål-kulene. Om ønsket kan produktet derefter vaskes i vann for å fjerne saltet. Det erholdte produkt består av individuelle, hydrofile, sterkt forgrenede, grovoverflatede, ikke-isotrope zirkoniumdioxyd-polytetrafluorethylenkompositt-fibre med ujevn form, struktur og fordeling av uorganisk materiale såvel som at de har en ujevn morfologi. Generelt har praktisk talt samtlige individuelle komposittfibre et forhold lengde/diameter av over 2/1 idet flere av hoved-stammene har en lengde som nærmer seg ca. lOOOOyum, og en diameter av ca. 20yum. Fiberen er et off-white, frittflytende og noe luftig partikkelformig materiale som er tørt ved beføling og har et mykt grep og tekstur. Den ukompak-terte fiber har en spesifikk vekt av 4-5 g/cm 3.

Eksempel 2

Fremgangsmåten ifølge eksempel 1 ble gjentatt, bortsett fra at 156 g CaZr03, -48 til +100 mesh, ble erstattet for de 800 g NaCl og at et Brabender-blandeapparat ble anvendt istedenfor en kulemølle. Resultatet er sterkt forgrenede zirkoniumdioxyd-PTFE-polymerkomposittfibre med lignende størrelse og form som de ifølge eksempel 1.

Eksempel 3

Fremgangsmåten ifølge eksempel 1 gjentas, bortsett

fra et tørt PTFE-polymerpulver med en gjennomsnittlig par-tikkelstørrelse av lOO^um anvendes, idet blandingen oppvarmes til 135°C istedenfor 140°C. Resultatet er sterkt forgrenede zirkoniumdioxyd-PTFE-polymerkomposittfibre med lignende størrelse og form såvel som generelle egenskaper som de ifølge eksempel 1.

Eksempel 4

En blanding fremstilles ved å blande 45 g av en PFA-polymerdispersjon, 45 g zirkoniumdioxyd og 240 g NaCl. Den anvendte metode er den ovenfor beskrevne "Representativ fremgangsmåte", idet malingen av blandingen foretas i en kulemølle under anvendelse av stålkule nr. 15 (diameter 0,635 cm), og den utføres i 40 minutter ved 110°C med ventilering i de første 20 minutter. Resultatet er sterkt forgrenede zirkoniumdioxyd-PFA-polymerkomposittfibre med lignende størrelse og form og egenskaper som de ifølge eksempel 1.

Eksempel 5

Fremgangsmåten ifølge eksempel 4 gjentas, bortsett

fra 45 g Ti02 anvendes istedenfor Zr02. Resultatet er sterkt forgrenede titandioxyd-PFA-polymerkomposittfibre med lignende størrelse og form og egenskaper som de ifølge eksempel 1.

Eksempel 6

Fremgangsmåten ifølge eksempel 4 gjentas, bortsett

fra at en temperatur av 135°C anvendes istedenfor 110°C. Resultatet er sterkt forgrenede zirkoniumdioxyd-PFA-polymerkomposittfibre generelt med et forhold lengde/diameter av over 2/1 og med andre egenskaper som beskrevet i eksempel 1.

Eksempel 7

0,4 vektdeler av PTFE-polymerdispersjonen ifølge eksempel 1 fylles i en morter sammen med 10 vektdeler zirkoniumoxydpulver, alt med en størrelse under 44^um. Morteren og dens innhold anbringes i en ovn og oppvarmes

i 5 minutter ved 100°C. Morteren fjernes fra ovnen og blir umiddelbart kraftig blandet for hånd (under anvendelse av hansker) og malt med en pistill i 2 minutter. Derefter blir det erholdte malte innhold i morteren helt over i en flaske som er fylt med vann, og flasken korkes og rystes kraftig. Ved henstand settler restzirkoniumdioxydpulver umiddelbart. Tilbake og dispergert i vannet blir zirkoniumdioxyd/PTFE-polymerkomposittfibre som beskrevet i eksempel 1, f.eks. fiberholdige partikkelformige materialer som er off-white.

Eksempel 8

110,23 g natriumklorid, 2 g bornitrid (BN) med en partikkelstørrelse under 53^um og 2 g av et tørt PTFE-polymerpulver med en størrelse under 1,6 8 mm forhåndsblandes-. En 1,2 liters krukke med 317,3 høydensitets-A^O^-kuler forvarmes til 125°C. Forhåndsblandingen fylles i den på forhånd oppvarmede krukke og blir derefter malt i 1 time. Inn-holdets sluttemperatur er 148°C. Møllechargen siktes for å fjerne kulene, vaskes med vann i en dispersator og skylles med vann på en sikt med maskeåpning 250^um. Det skylte materiale tørkes ved 125°C i en ovn i 5 timer. Produktet består av off-white, fiberholdige, partikkelformige materialer av en PTFE-polymer/bornitridkompositt.

Eksempel 9

En forhåndsblanding fremstilles med 1315 g natriumklorid, 40 g borcarbid (B^C) med en partikkelstørrelse under 44^um og 25 g av PTFE-polymeren ifølge eksempel 8. Forhåndsblandingen fylles i en 13 liters krukke som inneholder 3,76 kg av kulene ifølge eksempel 8, alle forvarmet til 131°C. Blandingen males i krukken i 55 minutter efterhvert som oppvarmingen fortsettes, og blandingens sluttemperatur er 162°C. Når de erholdte materialer siktes for å fjerne kulene, fjernes også endel klumper av malt materiale. Det erholdte siktede produkt vaskes med vann i en dispersator og tørkes i ovn ved 130°C over natten. Det fås 55,42 g lysegrå, tynne, fiberholdige, luftige og hårlignende partikkelformige partikler av borcarbid-PTFE-polymerkomposittfibre.

Eksempel 10

316 g av kulene ifølge eksempel 8 fylles i krukken ifølge eksempel 8. Krukken og dens innhold forvarmes til 145°C, og derefter tilsettes en forblanding inneholdende 110 g natriumklorid, 4,45 g av PTFE-polymerdispersjonen ifølge eksempel 1 og 10,82 g aluminiumoxyd (A120^) med en partikkelstørrelse under 53^um til krukken. Maletiden er 70 minutter, og sluttemperaturen for innholdet er 153°C. Efter separering først under anvendelse av en sikt med 1,19 mm maskeåpning og derefter en sikt med 707^um maskeåpning for å skille ut løst salt og aluminiumoxyd fås korte, bånd-lignende, forgrenede aluminiumoxyd-PTFE-polymerfibre.

Eksempel 11

Den samme charge med kuler som i eksempel 8 fylles

i den keramiske krukke ifølge eksempel 8, og kombinasjonen forvarmes til 130°C. En forblanding inneholdende 110 g salt, 4 g aktivert carbon hvorav alle partikler er mer findelte enn 45^um, såvel som 2 g av PTFE-polymeren ifølge eksempel 8 fylles i den på forhånd oppvarmede kombinasjon. Blandingen males i 70 minutter og har en sluttmalingstem-peratur av 140°C. Den malte blanding blir siktet og vasket '

efterfulgt av tørking, på samme måte som ifølge eksempel 8, men ved under vaskingen å anvende en liten mengde av et flytende, ikke-ionisk, overflateaktivt middel av octylfenoxypolyethoxyethanol med en HLB av 13,5. Det fås mørke-gråe, fibrøse carbon-PTFE-polymerkomposittfibre.

Eksempel 12

En forblanding inneholdende 1315 g salt, 60 g talkum som er et naturlig forekommende hydratisert magnesiumsilikat-mineral, og 200 g av PTFE-polymeren ifølge eksempel 8 fylles i krukken ifølge eksempel 9 under anvendelse av den samme charge med kuler som ifølge eksempel 9, begge forvarmet til 130°C. Innholdet males i 60 minutter og når en slutt-temperatur av 154°C. Produktet siktes for å fjerne løst salt og fritt talkum og blir derefter vasket og tørket på samme måte som ifølge eksempel 9. Det fås 59,4 g off-white talkum-PTFE-polymerkomposittfibre.

Eksempel 13

To dyseplugger av høypolert kaldvalset stål fremstilles for formning. Begge plugger har 5,72 cm dyseflater. Magnesiumstearatformslippulver blir forsiktig børstet på

hver dyseflate. Én dyseplugg omsluttes i en 6,99 cm høy dysesylinder med pluggen vendt oppad. En 10 g prøve av zirkoniumdioxyd-PTFE—komposittf ibre fremstilt på samme måte som ifølge eksempel 1 helles på den omsluttede dyseflate og blir manuelt dispergert med en omrøringsinnretning. Den annen dyseplugg blir innført i dysesylinderen, med flaten nedad, for fullstendig å omslutte fiberprøven.

Prøven blir sammenpresset i en hydraulisk presse ved 703 kg/cm 2 idet trykket bygges opp til maksimum i løpet av 20 sekunder og derefter blir umiddelbart opphevet (ingen oppholdstid). Det fås en sammenpresset 5,72 x 0,117 cm skive med en densitet av 3,05 g/cm 3. Skiven blir sintret ved 350°C i én time. Det fås et seigt, grovt, platelignende materiale. En lignende skive, men avsatt under vakuum på en 710^um sikt ved 25,4 cm vakuum (Hg-manometer) istedenfor ved hydraulisk sammenpressing, og derefter sintret blir skåret til en ring. Ringen har en tykkelse av 0,114 cm med en innvendig diameter av 6,35 cm og en ut-vendig diameter av 8,26 cm. Den erholdte ring anvendes som en pakning under krukkelokket for en porselenskulemølle-krukke med et volum på 1,2 liter. Ringen anvendes med godt resultat gjentatte ganger på en slik måte uten mekanisk nedbrytning og anses å gi en sterkt ønskelig tetning for en slik prosess.

Eksempel 14

Et oppslemningsmedium fremstilles ved i 1 liter vann

å oppslemme 1 g av et hudfarvet, pulverformig xanthangummiderivat med en pH av 5,0-6,6 i en konsentrasjon av 1% i avionisert vann (Kelzan^S solgt av Kelco CO.), og blandingen fortsettes i 15 minutter. Derefter blir til den fortykkede vannoppslemning på 1 liter 275 g (50 vekt% fibrider pluss restsalt) av uorganisk materiale/polymerkomposittfibrid og saltblanding tilsatt under blanding. Denne fibridbland-ing omfatter zirkoniumdioxyd som det uorganiske materiale og polytetrafluorethylen som polymeren sammen med restsalt og fremstilles som beskrevet i det ovenstående avsnitt. Blanding med en dispersator fortsettes i fra 10 minutter til 1 time for å oppnå en jevn oppslemning.

En tråddukkatode (0,236 cm ståltråd kalandret til

en tykkelse av 0,394 cm) anbringes horisontalt nær bunnen av en avsetningskasse. Oppslemningen blir derefter plassert på toppen av katoden på innsiden av avsetningskassen, og et vakuum påføres på den motsatte side av katoden, idet vakuumet øker fra 0 til 43 cm (Hg-manometer) i løpet av en syklus på 11 minutter, og fullt vakuum opprettholdes i 10 minutter. Den med avsetning dekkede katodeboks blir derefter anbragt i en ovn og tørket i 3 timer ved 95°C og oppvarmet i 1 time ved en forhøyet temperatur av 3 4 5°C for å smelte diafragmaet. Polymeren i komposittfibrene mykner og belegger katoden under dannelse av et perforert polymer-belegg. Ved den forhøyede temperatur smelter tilstøtende fibre sammen med hverandre ved kontaktpunkter, hvorved fås et sammenfiltret fiberbelegg som beholder organiske par-

tikler på overflaten av mattens innbyrdes forbundne fibre. Det fås et diskontinuerlig uorganisk materiale/polymerkom-posittf iberbelegg på katodens overflate. Den diafragmabelagte katode får derefter avkjøle til værelsetemperatur for montasje i cellen. Produktet fra den ovenfor beskrevne foretrukne prosess er et jevnt, vedhengende og sammenhengende diafragmabelegg direkte på katoden, idet belegget typisk oppviser i det vesentlige ingen svelling under celle-arbeidsbetingelser i motsetning til den kjente polymermodifiserte asbest.

Den på denne måte fremstilte diafragmabelagte katode ble avtettet og ble derefter anvendt motstående i forhold til den dimensjonsstabile anode for en laboratoriebenkcelle under anvendelse av en konstruksjon med liten avstand og mettet saltoppløsning som anolytt ved en arbeidstemperatur av ca. 9 0°C. Da den ble anvendt på denne måte, var opp-førselen til cellen forsynt med diafragmaet som nettopp beskrevet ikke bare overlegen i forhold til en celle med et vanlig modifisert asbestdiafragma, men den oppviste også lengre arbeidslevealder, sikrere bruk og større motstandsdyktighet overfor forandringer i arbeidsbetingelsene. Resultatene er oppsummert i den nedenstående Tabell I.

Eksempel 15

Den generelle metode ifølge eksempel 14 ble fulgt, bortsett fra at zirkoniumdioxyd/polytetrafluorethylenkom-posittfibridene ble fremstilt under anvendelse av et bånd-blandeapparat istedenfor en kulemølle. Komposittfibridene tilsettes til en vannoppslemning fortykket med 0,9 g xanthangummiderivatfortykningsmiddel pr. liter vann, og en vakuumsyklus påføres for å avsette fibrider direkte på en tråddukkatode. Tørking og oppvarming som i eksempel 14 ble derefter anvendt. De erholdte sterkt forgrenede zirkoniumdioxyd-PTFE-komposittfibrider ble efter at de var blitt smeltet, anvendt i en klor-alkalicelle i 39 døgn med et gjennomsnittlig resultat av 3,09 V ved en strømtetthet av 15,5 A/dm 2 og et strømutbytte av 91,2% med produksjon av 133 g NaOH-konsentrasjon pr. liter og for et kraftfor-bruk av 2270 kW h pr. tonn NaOH. Resultatene er oppsummert i den nedenstående Tabell I.

Eksempel 16

Et 20 liters avsetningsbad for vertikal avsetning

ble fremstilt med 1 g xanthangummiderivat pr. liter fortykket vannoppslemning. Til dette ble tilsatt 4000 g blandet materiale av uorganisk materiale/polymerkomposittfiber og salt som ifølge eksempel 14. Blandingsomrøring ble utført ved anvendelse av en dispersator. Oppslemningsbadet ble agitert med en luftspyleinnretning før avsenting for å opprettholde badjevnheten. Katodeboksen med katoden på plass ble senket ned i avsetningstanken slik at oppslemningsbadet fullstendig dekket katodeboksmontasjen. I 10 minutter ble en vakuumsyklus som økte fra 0 til 43 cm anvendt, etter-fulgt av et 10 minutters holding ved det maksimale vakuum på 43 cm.

Den avsatte katodeboks ble anbragt i ovnen og tørket ved 100°C over natten og oppvarmet i 1 time ved 350°C for å smelte diafragmaet. Arbeidsresultater er beskrevet i Tabell I.

Eksempel 17

En oppslemning av 2,5 g xanthangummiderivat pr. liter vann med 275 g blandet salt og komposittfibrid, som ifølge eksempel 14, ble blandet ved hjelp av en dispersator. Den påførte vakuumsyklus var fra 0 til 43 cm i 7 minutter med en 7 timers holding ved det fulle vakuum. Diafragmaet ble tørket ved 104°C i 3 timer og oppvarmet i 15 minutter ved 345°C for å smelte diafragmaet, og arbeidsresultater er gjengitt i Tabell I.

Eksempel 18

En 1,5 liters oppslemning av bare vann ble anvendt

med 830 g blandet uorganisk materiale/polymerfiber og salt, som ifølge eksempel 14, og under anvendelse av en dispersator for fibriddispersjon. Vakuumsyklusen ble utført fra

0 til 43 cm. Diafragmaet ble tørket i 1 time ved 100°C

og brent i 0,5 time ved 345°C, og arbeidsresultater er gjengitt i Tabell I.

Eksempel 19

En oppslemning som omfatter 0,9 g xanthangummiderivat pr. liter med 275 g blandet salt og komposittfibrid, som ifølge eksempel 14, ble fullstendig blandet og derefter avsatt på katoden. Vakuumsyklusen ble utført fra 0-43 cm 1 løpet av 10 minutter med et oppnådd sluttvakuum på 43 cm som ble holdt i 15 minutter. Diafragmaet ble tørket i 2 timer ved 115°C og brent i 0,5 time ved 345°C. Se Tabell I for celleoppførsel.

Eksempel 20

En oppslemning som omfatter 1,0 g pr. liter xanthangummiderivat i vann med 275 g blandet salt og komposittfibrid, som ifølge eksempel 14, fremstilles. Oppslemningen fremstilles ved tilsetning av det blandede salt og kompositt-fibird under dispersatoragitasjon av det fortykkede vann.

En avsetningsvakuumsyklus av fra 0 til 43 cm i 12 minutter ble anvendt, og overskudd av filtrat ble fjernet fra front-siden. Sluttvakuumet ble kortvarig opprettholdt, og katodeboks og diafragma ble tørket i 1 time ved 120°C, og brenn-ingssyklusen var 1,2 timer ved 350°C. Celleoppførselsre-sultatene er gjengitt i Tabell I.

Eksempel 21

Fire ytterligere diafragmaer ble fremstilt på lignende måte som ifølge eksempel 14, og strømutbyttet for hvert under bruk sammenlignet med strømutbyttet av et gjennomsnitt for kloralkaliceller under bruk i et kommersielt anlegg og inneholdende "SM-2"-asbest- og polytetrafluorethylen-diafragmaer fremstilt i overensstemmelse med US patent 4444640. Resultatene er gjengitt i den nedenstående Tabell

II.

<*>Alle verdier er korrigert for arbeide ved 15,5 A/dm 2, 95°C, og produksjon av 135 g NaOH-konsentrasjon pr. liter. Saltoppløsningshøyden ble målt i cm. ;kWh betegner kilowatt time. KSU betegner det korrigerte ;strømutbytte. g = gram og gj.sn. = gjennomsnitt. ;*

Avstand betegner avstanden mellom anoden og diafragma-overflater. En avstand av 0,3175 cm er normal for kommersiell drift. Imidlertid kan dimensjonsstabile diafragmaer arbeide med anoden fluktende mot diafragma-overflaten, eller ved "null avstand". Reduksjon av denne avstand fra 0,3175 cm til null fører normal til be-sparelser på ca. 50 mV eller 35 kilowatt timer pr. 907,2 kg klor.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av en fiberkompositt som omfatter fibre av en organisk polymer som har diametre av mikrometerstørrelse og et forhold lengde/diameter av over 2/1, hvor en kombinasjon av findelte, ikke-organiske, ildfaste partikler og organiske utgangspartikler oppvarmes til forhøyet temperatur, og hvor fibrene dannes ved at findelte, ikke-organiske, ildfaste partikler støtes inn i den organiske polymer ved den forhøyede temperatur, karakterisert ved at kombinasjonen bringes til en forhøyet temperatur på minst 50°C slik at den organiske polymer mykner og flyter under trykk, men utilstrekkelig for en vesentlig dekomponering av polymeren, og at kombinasjonen utsettes for kraftig maling eller skjæring ved den forhøyede temperatur i tilstrekkelig tid til at de myknede organiske utgangspartikler flyter under male- eller skjærtrykk og fibrillerer i nærvær av de ikke-organiske partikler slik at de ikke-organiske partikler blir bundet fast sammen med den myknede polymer under fiberdannelsen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det i kombinasjonen dessuten anvendes et flytende medium.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at den forhøyede temperatur holdes innen området fra 50°C til 200°C i en tid av opp til 2 timer.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1-3, karakterisert ved at polymerpartikler som omfatter granulater med en størrelse innen området av fra 0,05 til 200^um kombineres med ikke-organiske partikler med en slik størrelse at minst 50 vekt% av disse er mer findelt enn 150yum.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1-4, karakterisert ved at det for kombinasjonen anvendes et fast pulverformig, inert materiale som hjelper til ved polymerdannelsen og har en gjennomsnittlig partikkel-størrelse som er minst ti ganger større enn den gjennomsnittlige partikkelstørrelse for de ikke-organiske partikler.

6. Anvendelse av den organiske pluss ikke-organiske fiberkompositt fremstilt ved fremgangsmåten ifølge krav 1, som porøs og dimensjonsstabil separator i platelignende form.

7. Anvendelse ifølge krav 6 på en gjennomhullet katodes katodisk aktive overflater.