JPH0660251B2 - カチオン交換布帛で強化されたカチオン交換膜 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 フツ素化されたカチオン交換膜は、他の用途と共に、ア
ルカル金属塩化物の電解において広く用いられている。
低い電圧、即ち低い膜抵抗、及び高い電流効率は大いに
望まれるところであり、なぜならこれら二つの要因が電
解に要する電力の量を決定するからである。

本発明を要約すれば、本発明は基体としてアルカリ金属
塩の形で少なくとも１倍の延伸比で延伸することにより
配向されたフツ素化されたカチオン交換樹脂及びその被
覆として同じ塩形態のフツ素化されたカチオン交換樹脂
の非配向または配向された溶融加工しうる前駆体を有す
る、被覆されたカチオン交換ヤーンまたは布帛（fabri
c）、及びそれからつくられたフツ素化されたカチオン
交換膜である。本発明はまたヤーン及び布帛をつくる方
法を包含する。

湿めったカチオン交換膜は引裂き強度が可成り貧弱であ
り、強化されていないフイルムを用い及びフイブリルで
強化されたフイルムを用いて多くの仕事がなされてきた
けれども、現在ではの殆ど全部が布帛で強化されてい
る。強化は通常ポリフルオロ化されたポリマー、例えば
テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）のホモポリマー及び
溶融加工しうるコポリマーで行なわれ、その理由はそれ
らが苛性アルカリ及び塩素への曝露に耐える十分な化学
的抵抗性を有するからである。或る場合には、米国特許
第４，４３７，９５１に教示されている如く、電気防食
用ヤーンを特殊の有利性のために用いることもできる。

パーフルオロ化された布帛はいくつかの欠点を有する、
なぜならそれらは膜を通ずるアリカル金属イオンの直す
ぐな流れを防げ、膜の抵抗を増大し、そして膜における
不均一な電流分布を起すからである。この理由のため、
膜抵抗を最小にするため開口した織物が一般に好まれて
きたが、それは槽電圧及び電力消費を上昇させる。ま
た、通常−ＳＯ_２Ｆまたは−ＣＯＯＲ末端を有するペン
ダント基を含むカチオン交換樹脂への溶融加工しうる前
駆体を非官能性布帛へ積層するときは、官能性ポリマー
が加水分解及び使用の過程で膨張し、一方強化は増大さ
れない。このことは強化用ヤーンの間の“窓”領域中に
おけるフイルムの収縮をもたらしうる。この収縮は、電
解槽中における膜の洩れのないシールを一層困難ならし
めそしてイオンの流れを妨げるガスをトラツプしうる凹
形及び突起を与えるから、望ましくない。パーフルオロ
化された布帛をカチオン交換樹脂で置きかえるため或る
考慮が与えられたけれども、そのような膜をつくるため
に実際に可能な方法は未だ開示されていない。

米国特許第３，９８５，５０１号は、末端が−ＳＯ_２Ｆ
基で終る側鎖を有するパーフルオロポリマーの配向され
たフイラメントを溶融紡糸し、次に液不透過性布帛へ織
製し、次いで加水分解してカチオン交換形態とすること
を記載している。この布帛はカチオン交換フイルム積層
物を強化するのに使用されなかった。このような低いデ
ニールの配向された加水分解されていないヤーンを布帛
に織製するのに用いるとき、ヤーンの弾性は布帛が織機
から外されるとき織物中のヤーンが短かくなることを引
き起して、織物をクレープ織物へと縮ませそして更に積
層物中における収縮を引き起す。そのような中に形成さ
れた歪みはカチオン交換膜の強化に使用するためには望
ましくない。

特開昭５７−２５３３０号公報は非官能性のパーフルオ
ロカーボンポリマーヤーンの一部、全部ではなく、を配
向されていないカチオン交換ヤーンで置きかえている。
カチオン交換ヤーンは布帛を強化せず、ただ変形に対し
て安定化するだけである。この出願における唯一つの実
施例は電流効率９４％及び電極−電極の電圧３，４６ボ
ルトを与えた。

本発明の関連出願ＡＤ−５７３６（１９８９年２月２８
日に出願された米国特許出願第３１６．６３０号）にお
いては、強化されるべき膜と同様の材料の配向されそし
て加水分解されたヤーンからつくられた強化用布帛を使
用することによって低い電圧が達成される。そのような
ヤーン及び布帛によって、加水分解されたヤーンと溶融
加工しうるフイルムとの間の改善された付着または結
合、ならびに改善された布帛安定性、即ち積層前の取扱
いの間繊維の移動に対する抵抗性が望まれる。

結合は、膜が加水分解され、溶融加工しうる樹脂の膨潤
を起こさせるとき、重要である。フイルムに対する布帛
の付着が十分でないと、フイルムは布帛から引き離され
て、自由空間を残すであろう。最終加水分解後の強化物
とフイルムとの間の自由空間の低減または排除は、膜中
における液の容量がより少ないことまたは全くないこと
を意味する。そのような液の領域は操業中の電流の流れ
を歪める、なぜならそれらはポリマーよりも電導性であ
るからである。電流停止後、液領域中の塩素及びハイポ
クロライトは容易に追い出すことができない。これらの
化学物質は陰極の方へ拡散することができ、それを攻撃
しそして陰極金属からのイオンを膜より吸収せしめ、槽
電圧を望ましくなく上昇せしめる。

安定性は重要であり、なぜなら取扱い中の繊維の移動は
最終的に膜中に完全には満足できない性質をもたらすか
らである。繊維の移動により、膜は強化されていないか
または貧弱に積層された領域を有するであろう。そのよ
うな膜は使用中不均一な電流分布を受けることになるで
あろう。そのような膜中の繊維は、積層過程で、不完全
な囲みへと導く諸所において厚くそして電解液の洩れを
もたらすであろう。

本発明において、配向された、加水分解されたヤーン
は、膜への積層用布帛にされる前に、溶融加工しうるコ
ポリマーで被覆されるかまたは表面的に溶融加工しうる
形に変換される。或いは、布帛は配向された。加水分解
された、フツ素化されたカチオン交換樹脂からつくら
れ、次いで溶融加工しうるコポリマーで被覆するかまた
は表面的に溶融加工しうる形に変換される。溶融加工し
うる被覆または鞘は、膜をつくるため積層されるところ
の溶融加工しうるフイルムに対し直ちに結合し、かくし
て付着を改善する。

本発明において、このヤーンは安定な布帛へ織るために
は被覆されていないヤーンよりも良く、なぜなら被覆さ
れたヤーンは直ちに互いに結合し、取扱い過程で布帛中
のヤーンの移動を防ぐからである。

本発明では、緊密に織った布帛を強度のために使用する
ことができ、なぜなら最終加水分解の後構造物全体がイ
オン交換性になるからである。また、布帛は膜の製造に
用いられる溶融加工しうるコポリマーのフイルムによっ
て改善された湿潤性を有するから、積層物中における空
所に基づく問題に遭遇することなしに、緊密に織られた
布帛を用いることができる。

被覆されたカチオン交換ヤーン（本明細書中では鞘／芯
ヤーンとも呼ばれる）が今や発明された。それは、加水
分解後、９０００ｍ当り５０〜４００グラム（ｇ／９０
００ｍ）のデニールを有する。それは配向されたフツ素
化カチオン交換樹脂の芯を含み、配向は好ましくは少な
くとも１倍の延伸比で伸張または引延ばすことによっ
て、加水分解の最小テナシテイー０．５ｇ／デニールを
与えるのに十分な程度に行なわれる。芯の上には被覆
（鞘）があり、これはフツ素化されたカチオン交換樹脂
への溶融加工しうる前駆体である。鞘及び芯は共に非官
能性対官能性モノマーのモル比２．８〜１１．８対１を
有し、鞘における該モル比は芯におけるモル比プラス３
ないしマイナス３、好ましくは芯におけるモル比プラス
１ないしマイナス１の範囲内にある。カチオン交換布帛
はこの鞘／芯ヤーンから、好ましくは織製または編製に
より、つくることができる。

被覆されたカチオン交換布帛が発明された。それは配向
された、加水分解された、フツ素化されたカチオン交換
樹脂である基体布帛を含み、樹脂中の非官能性モノマー
モノマーのモル比は２．８〜１１．８対１である。基体
布帛の上にはフツ素化されたカチオン交換樹脂への溶融
加工しうる前駆体の薄い層（被覆）があり、これは膜を
つくるため布帛へフイルムを積層するときフイルムへの
布帛の良好な付着を確実ならしめるのに十分な基体の表
面を被っている。被覆はまた、基体が被覆されたヤーン
からつくられるときのように、基体の全体に亘るとがで
きる。被覆は基体布帛の非官能性モノマー対官能性モノ
マーのモル比プラス３ないしマイナス３、好ましくは該
モル比プラス１ないしマイナス１の範囲内の比官能性モ
ノマー対官能性モノマーのモル比を有する。

ヤーンまたは布帛はヤーンまたは織物形態中の配向され
た、加水分解された芯を前駆体樹脂の溶液、分散液また
は他の液状組成物で被覆し、次いで揮発物を除去するこ
とによってつくることができる。均一またはより容易な
被覆のためには、架橋結合、後−重合またはその他過酸
化物、熱、光または照射によりキユアすることができる
溶融加工しうるポリマー、プレポリマーまたはオリゴマ
ーの低粘度または高固形分溶液を使用するのが望ましい
であろう。

ヤーンたは布帛は、ペンダント側鎖上に−ＣＯＯＨ基を
有する配向された樹脂のヤーンまたは布帛をつくり、こ
れを所望より布帛に変換し、そして次のこのヤーンまた
は布帛の表面をエステル化して、溶融加工しうる鞘とす
ることによってつくることができる。

ヤーンまたは布帛は、ペンダント側鎖上にアルカリ金属
スルホネート基を有する配向された樹脂のヤーン芯また
は布帛基体を、配向されたヤーン形態における加水分解
しうる前駆体を加水分解することによってつくり、これ
を所望により布帛に変換し、そして次にこのヤーンたは
布帛の表面を変換して−ＳＯ_３Ｈ、−ＳＯ_２Ｃｌまたは
−ＳＯ_２Ｆ末端基または溶融しうるスルホネート塩の基
を有する溶融加工しうる鞘または被覆とすることによっ
てつくるとができる。

布帛は、少なくとも一つの溶融加工しうるフツ素化され
たカチオン交換樹脂前駆体の少なくとも一つのフイルム
と溶融−積層することができ、ここで前駆体における非
官能性基対官能性基の比は鞘または被覆樹脂の該比プラ
ス３ないしマイナス３、好ましくは該比プラス１ないし
マイナス１の範囲内にある。

加水分解後、膜は特にアルカリ金属ハロゲン化物溶液を
電解してハロゲン及びアルカリ金属水酸化物をつくるた
めのイオン交換膜として用いることができる。

配向された芯の故に、積層物は予備膨脹及び槽中への設
置過程で取扱うのに十分な硬さ及び強度、特に引裂き強
度を有する。鞘は芯及びフイルムに対し良好な付着を有
するから、最終積層物は良好な統合性を有しそして加水
分解に伴なう膨脹の間においてさえも脱積層を起すこと
がない。

膜をつくるためフイルムと積層されるべき強化用布帛を
つくるに当り、他の物と共に有用である、カチオン交換
ヤーンの芯および鞘部分は、カルボキシリツクポリマ
ー、スルホニルポリマーまたはこれら両者の組合せを用
いてつくることができる。同じポリマーが基体布帛及び
その被覆ならびに膜をつくるため織物に緒層されるフイ
ルムをつくるのに用いることができる。陰極液の次に取
付けられる膜の層はカルボキシリツクポリマーでつくる
のが好ましい。

本発明が関連するカルボキシリツクポリマーはフツ素化
された炭化水素の基幹鎖を有し、そこへ官能性基または
官能性基を有するペンダント側鎖が結合されている。ポ
リマーが溶融加工しうる形態にあるとき、ペンダント側
鎖は例えば 基を含むとができ、ここでＺはＦまたはＣＦ_３であり、
ｔ１〜１２であり、そしてＷは−ＣＯＯＲまたは−Ｃ
Ｎ、ここでＲは低級アルキル、である。好ましくは、ポ
リマーの側鎖における官能性基は末端で 基、ここでｔは１〜３、をあらわすであろう。

本明細書中でカルボキシリツク及びスルホニツクポリマ
ーのために用いる“フツ素化されたポリマー”という語
は、いずれかのＲ基がイオン交換形態へ加水分解されて
失なわれた後、Ｆ原子の数がポリマー中のＦ、Ｈ及びＣ
ｌ原子の総数の少なくとも９０％であるポリマーを意味
する。塩化アルカリ電解槽のためにはパーフルオロ化さ
れたポリマーが好ましいけれども、すべてのＣＯＯ基中
のＲがフツ素化されることを要せず、それはこれが加水
分解の過程で失なわれるからである。

側鎖 ここでｍは０，１，２，３または４、を含むポリマーは
米国特許第３，８５２，３２６号中に開示されている。

側鎖−（ＣＦ_２）ｐＣＯＯＲ、ここでｐは１〜１８、を
含むポリマーは米国特許第３，５０６，６３５号中に開
示されている。

側鎖 ここでＺ及びＲは上記の意味を有し、ｍは０，１，また
は２（好ましくは１）である、を含むポリマーは米国特
許第４，２６７，３６４号に開示されている。

末端基−Ｏ（ＣＦ_２）ｖＷ、こでＷは上記の通りであ
り、ｖは２〜１２である、を含むポリマーが好ましい。
それらは米国特許第３，６４１，１０４号、同第４，１
７８，２１８号、同第４，１１６，８８８号、英国特許
第２，０５３，９０２号、欧州特許第４１７３７号及び
英国特許第１，５１８，３８７号に開示されている。こ
れらの基は側鎖 ここでＹはＦまたはＣＦ_３またはＣＦ_２Ｃｌ、の部分で
あることができる。

特に好ましいポリマーはｖが２であるそのような側鎖を
含むポリマー、これは米国特許第４，１３８，４２６号
及び同第４，４８７，６６８号に記載されている。及び
ｖが３であるもの、これは米国特許第４，０６５，３６
６号に記載されている、ポリマーである。これらのポリ
マーのうちｍ＝１そしてＹ＝ＣＦ_３であるものが最も好
ましい。

上記引用文献はこれらポリマーの製法を記載している。

本発明が関連するスルホニルポリマーは、基 ここでＲｆはＦ、Ｃｌ、ＣＦ_２ＣｌまたはＣ_１〜Ｃ_１０
のパーフルオロ基でありそしてＸはＦまたはＣｌ、好ま
しくはＦである、を含有する側鎖を有するフツ素化され
たポリマーである。通常、側鎖は −OCF₂CF₂CF₂SO₂Xまたは−OCF₂CF₂SO₂F基、 好ましくは後者を含むであろう。塩化アルカリ膜におけ
る使用のためにはパーフルオロ化されたポリマーが好ま
しい。

側鎖 ここでｋは０または１、そしてｊは３，４または５であ
る、を含むポリマーを使用することができる。これらは
英国特許第２，０５３，９０２号に記載されている。

側鎖−CF₂CF₂SO₂Xを含むポリマーは米国特許第３，７１
８，６２７号に記載されている。

好ましいポリマーは側鎖 こでＲ_ｆはＹ及びＸは上記の通りであり、ｒは１，２ま
たは３である、を有し、これは米国特許第３，２８２，
８７５号に記載されている。特に好ましいのは側鎖 を含むコポリマーである。

重合は上記参照文献に記載の方法で行なうことができ
る。特に有用なのはＣｌＦ_２ＣＣＦＣｌ_２溶剤及び（Ｃ
Ｆ_３ＣＦ_２ＣＯＯ）_２開始剤を用いる溶液重合である。
重合はまた米国特許第２，３９３，９６７号記載の如き
水性粒状重合、または米国特許第２，５５９，７５２号
における如き水性分散重合次いで米国特許第２，５９
３，５８３号における如き凝固によって行なうことがで
きる。

こで用いられるコポリマーは、溶融加工しうる前駆体の
形及び加水分解されたイオン交換の形のいずれにおいて
も自己支持性のフイルムを生成するのに十な高分子量を
有すべきである。

溶融加工しうる形でスルホニル基を有するコポリマーの
少なくとも一つの層及び溶融加工しうる形でカルボキシ
ル基を有するコポリマーの層を有する、共押出しでつく
られる如き膜は本発明の膜の製造における成分フイルム
の一つとして用いることができる。このような積層され
た構造物は二成分膜（bimembrane）として言及される。
二成分膜の製造は特開昭５２−３６５８９号、特公昭５
８−３３２４９号として公刊、中に記載されている。

この技術分野におけるフイルムまたは膜の構造組成を特
定するための普通の方法は、ポリマー組成、イオン交換
能力または非官能性対官能性モノマーの当量または比、
及びそれから膜がつくられる溶融加工しうる形における
ポリマーフイルムの厚さを特定することである。このこ
とは、測定される厚さは膜が乾燥しているかまたは水も
しくは電解液で膨潤されているかに依存しそして電解液
のイオンの種類及びイオン強度にさえ依存して、たとえ
ばポリマーの量が一定であるとしても、変化するが故
に、行なわれる。

イオン交換の応用及び槽、例えばブライン電解用の塩化
アルカリ槽、における使用のためには、膜は官能性基の
すべてがイオン比しうる官能性基に変換されているべき
である。これらはスルホン酸及びカルボン酸基、または
好ましくはそのアルカリ金属塩であろう。“スルホニツ
クイオン交換基”という語が用いられるとき、それはス
ルホン酸基ばかりではなく、特にそのアルカリ金属塩を
も包含る。同様に、語“カルボキシリツクイオン交換
基”はカルボン酸基及び特にそのアルカリ金属塩を意味
する。本発明における使用に好ましいアルカリ金属はカ
リウム及びナトリウム、特にナトリウムであり、これは
水酸化ナトリウムの製造へ導く。

イオン化しうる官能性基への変換は通常そして便利には
酸または塩基による加水分解によって達成され、それに
よって溶融加工しうるポリマーに関連して上記した各種
の官能基はそれぞれ遊離の酸またはそのアルカリ金属塩
へと変換される。そのような加水分解は無機酸またはア
ルカリ金属水酸化物の水性浴中で実施することできる。
水酸化物中における加水分解はより速くそしてより完全
であるから、好ましい。溶液の沸点に近いような熱い加
水分解浴は迅速加水分解用に好ましい。加水分解要する
時間は構造物の厚さに従って増加する。ジメチルスルホ
キサイドの如き水混和性有機化合物を加水分解浴中に含
ませることは、膜を膨潤させて加水分解速度を増加させ
るのに有利である。

本発明において膜をつくるのに用いられるヤーン、布帛
及びフイルムのため用いられるカルボキシリツク及びス
ルホニツクポリマーは非官能性対官能性モノマーのモル
比２．８〜１１．８対１、好ましくは５．３〜７．５対
１を有する。ＴＦＥは用いられる非官能性モノマーの代
表的なものであり、それ故本明細書を通じて一般に用い
られる。ＴＦＥについてのみ言及するすべての場合にお
いて他の非官能性モノマーもＴＦＥに代りうると考える
べきである。もしモル比が２．８：１より小さいと、コ
ポリマーは軟くなり、取扱いが困難となり、そして過度
に高い水吸収性を有する傾向がある。もし比が１１．
８：１よりも大きいと、膜は高い抵抗（高い電圧）を有
するであろう。

特定の積層物のためのヤーン、布帛及びフイルムはスル
ホニル末端基及びカルボキシル末端基からえらばれる末
端基を有すべきである。スルホニルはアルカリ金属塩、
溶融しうる塩、−ＳＯ_２Ｆ、−ＳＯ_２Ｃｌ及び−ＳＯ_３
Ｈ末端基を包含する。カルボキシル−ＣＯＯＨ、−ＣＯ
ＯＲ（ここでＲは低級アルキル、即ちＣ_１〜Ｃ_５アルキ
ル）、−ＣＮ及びカルボキシル塩を包合する。

ＴＦＥ：官能性モノマーのモル比は、芯と鞘との間また
は鞘と布帛に積層されたフイルムとの間で、３単位、好
ましくは１単よりも大きく変るべきではない。

この技術分野における専門家は、最良のモル比は膜中に
用いられるポリマーの構造に依存することを認識するで
あろう。例えば、もし官能性基を含むペンダント側鎖が
短かければ、比較的高いモル比が用いられよう。もし膜
の厚さが前記範囲の高い端にあるならば、抵抗は比較的
高、そして低いモル比が望ましいであろう。もし苛性ア
ルカリ濃度が３０〜３５重量％の外側であることを望む
ならば、高いモル比７．５〜８．５：１の範囲が好まし
いであろう。

芯のヤーンはモノフイラメントまたはマルチフイラメン
トであることができる。鞘は芯の周りに部分的にまたは
全体的に置くことがきる。

ヤーンは普通の円い断面のものまたは特殊の断面を有す
るとができる。長円形または矩形の断面、もし適当に膜
への布帛中で配向されているならば、より薄い全体の膜
でより大きい強化作用を得ることを可能ならしめる。

芯ヤーンは加水分解前に配向されなければならないが、
配向方法は臨界的ではない。配向は紡糸過程でヤーンが
紡糸口金から出てくるに従い引延ばすことによって行な
うことができる。ヤーンはまた紡糸が終った後、別の段
階で引延ばすことによって行なうこともできる。別の段
階で伸張される間、熱表面上で、加熱された管を通じ、
またはスチームを通過させることにより、加熱される。
伸張または引延ばしの量はマルチフイラメントヤーンの
成分フイラメント中に破断を起させる程大きくあるべき
ではなく、そして通常伸張されていない長さの２〜４倍
である。配向及び加水分解の程度は、芯ヤーンに加水分
解及び表面的乾燥の後最小テナシテイー０．５ｇ／デニ
ール及び最小引張りモジユラス２ｇ／デニールを与える
のに十分であるべきである。高いテナシテイー及び引張
りモジユラスが好ましい。テナシテイーが低過ぎると、
被覆工程の間にまた織機上で破断が起るであろう。もし
引張りモジユラスが低過ぎると、芯ヤーンは被覆ダイ中
へ、特に操作開始時に、送絡するのが困難になり、そし
て弾性が大き過ぎて織機上でよく織るのが困難になるで
あろう。

加水分解されたカチオン交換ヤーンは前駆体樹脂でつく
られた加水分解されないヤーンにくらべて、実施例中に
示す如く、数倍も硬い。

被覆されたカチオン交換布帛は、他の方法のうち、加水
分解されたヤーンら織製または編製の如き任意の公知方
法によってつくることができる。織られたとき、布帛は
平織り、バスケツト織り、絽織り、その他の如き各種の
織りものであることができる。ヤーンは鞘／芯ヤーンで
ありかくして布帛全体に被覆を与えるものであることが
できまたは形成される布帛基体は布帛に形成された後に
加えた被覆を有することができる。

織られるとき、用いる織りは臨界的ではなくそして最大
のヤーンカウントは臨界的ではない、なぜなら積層物が
イオン交換膜として用いられる前にヤーン伝導性になっ
ており、そして、被覆に基づいて、織り中の開口部は布
帛のフイルムへの積層を容易ならしめるのに必要ではな
いからである。ヤーンカウント１〜５０ヤーン／ｃｍ、
好ましくは２５〜４０を用いることができる。

編製する場合、任意の公知編製法を用いることができ
る。これらはシングル、ダブル、フルフアツシヨン、ト
リコツト及びたてメリヤス編みを包含する。目数は織ら
れた布帛におけると同じ理由で臨界的でない。６０ま
で、好ましくは１０〜４０の目数を用いることができ
る。

好ましくはないけれども、官能性繊維と一緒にして、レ
イヨンまたはポリエステルの如き可溶性または減成しう
る繊維を用いるのが望ましいことがある。それらが用い
られる理は、組合わされた膜の最終加水分解及び使用の
後、これらの繊維が可溶化されまたは減成されて膜の抵
抗が低下するからである。しかしながら、この可溶化ま
たは減成しうる繊維が一つの面から他の表面へと延びた
り、また非孔質膜が孔質の隔膜になりそして、塩化アル
カリ槽の場合、苛性アルカリ製品が余り多量の塩となる
ことのないように注意すべきである。

厚さを減ずるために、被覆された布帛は、膜をつくるた
めフイルムと積層する前に、熱セツト及び／またはカレ
ンダー掛けすることができる。

膜通常全体の厚さ５０〜２５０マイクロメーター、特に
１２５〜２００マイクロメーターを有する。

被覆された織物は少くとも一つの溶融加工しうるフツ素
化されたカチオン交換樹脂前駆体の少くとも一つのフイ
ルムと溶融−積層することができ、こで前駆体中の非官
能性基対官能性基の比は膜または多層膜をつくるため鞘
のまたは被覆樹脂の該比プラス３ないしマイナス３、好
ましくは該比のプラス１ないしマイナス１の範囲内にあ
るものとする。

二成分膜において、布帛はスルホニツクまたはカルボキ
シリツク層または両者であることができ、しかし好まし
くはスルホニツク層であり、これは通常一層厚い。布帛
の代りに非−織フイブリルを用いることができる。

膜または二成分膜は各種の知られたフイルタープレス槽
中で平らにして用いることができ、または電極の周りに
形づくることができる。後者は現存する隔膜槽を、より
高品質の苛性アルカリをつくるために、変換することが
望まれる場合特に有用である。

膜は極性溶剤（例えば低級アルコールまたはエステル、
テトラヒドロフランまたはクロロホルム）で膨潤させる
ことができ、次いで、好ましくは平らなプレートの間
で、乾燥してその電解能力を改善することができる。膜
は、一側が１〜３ｍでありうる、工業的な槽の支持枠に
取付ける前に、膨潤させることができ、これによって枠
に締めつけそして電解液にさらさらた後それが皺になら
ないようにすることができる。用いることのできる膨潤
剤のなかには水、ブライン、苛性アルカリ、低級アルコ
ール、グリコール及びその混合物がある。

ここに記述する膜はまたいずれかの表面または同表面
を、増大されたガス放出性質を有するように変性する、
例えば熱ロールで浮彫りにしまたは孔質紙で浮彫りにす
ることにより最良の表面粗さまたは平滑性を与えるよう
にすることができる。孔質紙で浮彫りにする場合、離型
紙を膜の外側表面に、用いる積層機を通過させる前例え
ば膜に対する強化を施す前に、施すことができる。その
ような表面浮彫りに更に詳しく米国特許第４，３４９，
４２２号に記載されている。好ましくは得られた表面粗
さは、例えばベンデイツクス（Ｂｅｎｄｉｘ）モデル１
０２０のプロフイロメーターで測って、約２〜５マイク
ロメーターである。

槽は２または３、またはそれ以上の室を有することがで
きる。もし３またはそれ以上の室が用いられるならば、
膜は共通して陰極室の次に用いられ、そして他の分離体
は末端−ＣＦ_２ＳＯ_３−イオン交換基のみを含むペンダ
ント側鎖を有するポリマーに基づく孔質隔膜たは膜であ
ることができる。

二極または単一極の槽を用いることができる。通常の使
用において、膜のカルボキシリツク側が陰極対面する。
（ｎ）個の槽を直列に用いることができ、そこで陽極液
が最初の槽（１）から槽（ｎ）へ、そして陰極液が槽
（ｎ）から槽（１）へ流れる。槽は同一の膜を用いるこ
とができまたは異なった膜を異なる槽中で用いることが
できる。末端−ＣＦ_２ＳＯ_３ ⁻基のペンダント側鎖を有
するポリマーのみを使用する膜を槽（ｎ）及びできれば
それに近い槽中で用いることができる。槽（ｎ）は併列
の２またはそれ以上の槽であることができる。

膜は槽中で水平３または垂直に、または垂直から任意の
角度で、配置することができる。

常用の電極または電極形状のいずれも用いることができ
る。塩化アルカリ槽の陽極はブライン及び塩素による腐
食に対し耐性で、侵食に対し耐性であるべきであり、そ
して好ましくは塩素の過電圧を最小ならしめるための電
解触媒を有有すべきである。これらの適当なもののなか
には良く知られた寸法安定性の陽極がある。適当な基体
金属はチタンであり、そして電解触媒は、還元された白
金族金属酸化物（例えばＲｕ及び同類物）の単独または
混合物、随時Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｐｔ
またはＩｒの還元された酸化物と混合されたものを包含
する。電解触媒は安定性のために熱処理ることができ
る。

陽極は“ゼローギヤツプ”陽極であることができ、これ
に対して膜が強制され、陽極は液及びガスの両者に対し
透過性である。或いは、陽極はスペーサーの使用によっ
て膜から小さい距離を保つことができ、スペーサーに対
して膜は膜の他の側上の小さい水圧によって強制され
る。スペーサーは陽極液中の化学物質に耐性であるプラ
スチツク例えばポリテトラフルオロエチレン、エチレン
／テトラフルオロエチレンコポリマーまたはポリクロロ
トリフルオロエチレン、でつくることができる。このス
ペーサーまたは電極は、陽極で発生するガスの逃散を容
易にするため開いた垂直チヤンネルまたは溝を有するこ
とが望ましい。

スペーサーがあるとないとに拘らず、ガスが膜から持ち
去られるように陽極開口部が傾けられそれによって膜を
通ずる陽極液の循環を最大ならしめることが望ましいで
あろう。この効果は、ガスの泡の上昇によって持ち上げ
られた陽極液の下流管路を使用することによって増せる
ことができる。

陽極はスクリーン、孔のあいたプレートまたは粉末であ
ることができ、それらはいずれも膜の陽極表面層中に埋
めこまれる。陽極が埋めまれているとき、電流は電流配
分器により陽極へ供給され、配分器は多数の近接点で溶
媒抽出接触する。陽極孔質の触媒陽極で膜に対し付着た
は押しつけられたもの、または膜に対し付着または押し
つけられた孔質層に対して付着されまたは押しつけられ
たものであることができる。

塩化アルカリ槽用の陰極陰極液による腐食に対し耐性で
あり、侵食に対し耐性であるべきであり、そして好まし
くは水素過電圧を最小ならしめる電解触媒を含有する。
陰極は例えば軟鋼、ニツケルまたはステンレス鋼である
ことができ、そして電解触媒は白金黒、パラジウム、
金、スピネル、マンガン、コバルト、ニツケル、ラネー
ニツケル、還元された白金族金属酸化物、アルフア鉄及
び同類物であることができる。

陰極は“ゼローギヤツプ”陰極であることができ、それ
に対して膜が強制されており、陰極は液及びガスの両者
に対し透過性である。或いは、陰極はスペーサーの使用
より膜から小さい距離を保つことができ、スペーサーに
対して膜は膜の他の側上における小さい水圧により強制
される。３室槽の場合、二つの膜は中央室における水圧
によって電極またはスペーサーに対し強制されることが
できる。スペーサーは陰極液中の化学物質に対し耐性で
あるプラスチツク、例えばポリテトラフルオロエチレ
ン、エチレン／テトラフルオロエチレン樹脂またはポリ
クロロトリフルオロエチレン、でつくることができる。
陰極スペーサーまたは電極は陰極において発生するガス
の逃散を容易ならしめる開いた垂直チヤンネルまたは溝
を有することが望ましい。

スペーサーのあるなしに拘らず、陰極開口部は傾けられ
それによってガスが膜から持ち去られそして膜を通ずる
陰極液の流れを最大ならしめることが望ましいであろ
う。この効果はガス泡の上昇により持ち上げられた陰極
液の下流管路を用いることによって増大されるであろ
う。陰極は孔質陰極で、膜に対して押しつけられたも
の、または膜に対し付着または押しつけられた質層に対
して押しつけられたものであることができる。

酸素陰極を用いることができ、そこで酸素が陰極に供給
されそして水素は実質的に発生されず、その結果槽電圧
はより低くなる。酸素は陰極液を通して泡立たせそして
陰極に対して供給するか、または孔質入口管を通じて酸
素−含有ガスを送ることにより供給することができ、該
入口管は陰極としても役立ちそして電解触媒で被覆され
ているものである。

久しい間、塩素及び苛性アルカリをつくるためのブライ
ンの電解においてカルシウム（Ｃａ）及びマグネシウム
（Ｍｇ）の含量（硬度）が低い塩化ナトリウム（ＮａＣ
ｌ）を使用するのが望ましいことは知られていた。また
如何にしてＮａＣｌ溶液から硬度を非常に低い水準まで
に下げるかも良く知られている。重金属（例えば鉄及び
水銀）及び外来アニオン（例えば沃化物及び硫酸塩）も
また実質的に除されるべきである。調製ブライン中にお
ける汚染物の或るものは、ブラインを膜槽系に共給する
前に隔膜槽を通すことにより除去することができる。更
に硬度を下げるには、ブラインをキレートイオン交換
体、好ましくは −ＮＨＣＨ_２ＣＯＯＨ基を含むもの、を通すことによっ
て達成することができ、またはホスフエートをブライン
に添加して不溶性塩を沈殿させることができる。

槽に供給されるブラインは通常飽和濃度に近いものであ
るが、より低いブライン濃度も許容される。陽極液室を
出るブラインは約２重量％NHClの如く低濃度のものであ
るが、より屡々１０〜１５重量％ＮａＣｌまたはそれ以
上であることもある。

二成分膜または三層膜はすべてカルボキシルの膜よりも
低い電気抵抗を有する故に、それは低い電圧または高い
電流効率で操作することができる。良い結果は電流密度
１．０〜７．０キロアンペア／ｍ^２（ｋＡ／ｍ^２）、好
ましくは３．０〜５．０ｋＡ／ｍ^２において得ることが
できる。

陽極における酸素及びクロレートの生成を最小ならしめ
るには陽極液を酸性化することが望ましい。

陽極液の酸性度は、循環ブラインに塩酸または塩化水素
を加することにより通常ｐＨ１〜５の範囲の値に調整さ
れる。循環ブラインは、固体の塩を添加すること及び／
または流れから水を蒸発させまたは蒸留することによっ
て濃厚化することができる。

膜は屡々ほぼ大気圧で操作されるけれども、高められた
圧で操作するのが有利でありうる。膜においては普通直
流電流が用いられるけれども、パルス直流または半波交
流または整流された交流または二乗波を有する直流を用
いることもできる。

塩化アルカリ合成は通常７０〜１００℃で行なわれる。
陰極液は陽極液温度よりも５〜２０℃低く保つことがで
きる。

上記した配列のいずれにおいても、電極のどちらかまた
は両者は電極の過電圧を低くするためこの技術分野で知
られた種類の触媒活性のある表面層を有することができ
る。そのような電解触媒は、米国特許第４，２２４，１
２１号、同第３，１４３，６９７号及び英国特許第２，
００９，７８８Ａ号に記載の如き、この技術分野で知ら
れた型のものであることができる。好ましい陰極の電解
触媒は白金黒、ラネーニツケル及びルテニウム黒を包含
する。好ましい陰極の電解触媒は白金黒及び混合された
ルテニウム及びチタニウム酸化物を包含する。

本発明の鞘／芯ヤーンをつくることができるいくつかの
方法がある。

アルカリ金属塩とは異なる形のコポリマーの溶液または
分散液またはその他の液状組成物を用いる被覆の単一ま
たは複数工程を用いることができる。知られた液状組成
物のなかには、スルホン酸形のもの（英国特許第１，２
８６，８５９号または米国特許第４，４３３，０８２
号）、−ＳＯ_２Ｆ形のもの（米国特許第４，３４８，３
１０号及び同第４，６５０，５５１号）、及び−ＣＯＯ
ＣＨ_３形のもの（米国特許第４，３４８，３１０号及び
特昭５５−１４９３３６号）及び−ＣＯＯＨ形のもの
（米国特許第４，３８５，１５０号）がある。温度、浸
漬時間、及び溶液濃度は臨界的ではないが、もし液状組
成物がポリマーの低濃度または粘度を有するならば複数
回の浸漬を必要とするであろう。この方法でつくられる
鞘の厚さは２．５〜１３マイクロメーター、好ましくは
５〜８マイクロメーターであろう。

ヤーンが−ＣＯＯアルカリ金属または−ＳＯ_３アルカリ
金属の末端基を有する場合は、ヤーンを５０重量％の水
性無機酸、例えばＨＣｌまたはＮＨ_３と、ヤーンの外側
表面を一層溶融加工しうる形、即ちそれぞれ−ＣＯＯＨ
または−ＳＯ_３Ｈ基、に変換するのに十分な時間及び温
度において接触させることにより外側表面を変換するこ
とができる。所要時間はスチーム浴中における如く高め
られた温度においては１５分の如く短かいことができ、
またはより低温においてはもつと長くなる。時間、温度
及び酸の濃度、ヤーン中の浸透を調節するため変えるこ
とができ、それによってヤーン表面上で溶融加工しうる
ようになりその中で加水分解される。条件は、ヤーンの
組成、デニール及びそれがモノフイラメントであるかま
たはマルチフイラメントであるかによって変わるであろ
う。変換の程度はヤーン試料の断面を切りそしてカチオ
ン染料で着色することにより検定することができる。

−ＣＯＯＨ及びＳＯ_３Ｈ基はそれらのアルカリ金属等価
物よりも一層溶融加工し易いが、そのようにするには困
難を伴なう。

−ＣＯＯＨ基の場合、外側表面を−ＣＯＯＲ形、Ｒは低
級アルキル（Ｃ_１〜Ｃ_５）、にエステル化することによ
って、一層溶融加工し易く（低粘度）そして積層段階で
用いられる−ＣＯＯＲフイルムと一層相容性にすること
が好ましい。エステル化の条件は当業界の専門家に知ら
れており、明細は米国特許第４，４１５，６７９号に教
示されており、これは参照文献としてこに合体される。

−ＳＯ_３Ｈ形は、ここに参照文献として合体される米国
特許第４，１５１，０５３号の実施例１に教示されてい
る反応条件を用いて、−ＳＯ_２Ｃｌ形の如き一層溶融加
工し易い形に変換することができ；またはそれはここに
参照文献として合体される米国特許第３，８８４，８８
５号に教示されている反応条件を用いて、三級アミンま
たはその塩、または四級アンモニウム塩基またはその塩
で処理することにより溶融加工しうる塩に変換すること
ができる。この方法の一変形において、スルホニルヤー
ンのアルカリ金属塩は、三級アミンまたはその塩または
四級アンモニウム塩基またはその塩で処理することによ
り、表面上で溶融加工しうる塩に変換することができ
る。

好ましくは、表面が一層溶融加工し易い形に変換された
後、芯はなお十分に配向されそして加水分解されて少な
くとも０．５ｇ／デニールのテナシテイー及び少なくと
も２ｇ／デニールの引張りモジユラスを有するであろ
う。

被覆されたカチオン交換布帛は鞘／芯ヤーンから、好ま
しくは織製または編製によってつくることができる。布
帛中に用いられる織りは臨界的ではなく、そして最大ヤ
ーンカウントは前述した如く臨界的ではない。

或いは、それは初めに配向されそして加水分解されたカ
チオン交換樹脂からヤーンまたは他の形にし次いでヤー
ンについて上記したのと同じ方法を用いてその表面の一
方または両方を変性または被覆することによってつくる
ことができる。

布帛はカレンダー掛けまたは熱セツトすることができ
る。布帛が織機上にある間にまたはそれが織機を離れた
直後に布帛に熱及び軽い圧でカレンダー掛けすることま
たは何らかの方法で熱及び軽い圧をかけることの利点
は、ヤーンが互いに軽く溶融して積層に先立つ取扱いの
間にヤーンの移動に抗して布帛を安定化することであ
る。この段階の温度は、室温以上で但し溶融加工しうる
被覆樹脂の融点以下であるべきである；有効な温度及び
圧はえらばれた方法ついて実験的常法で定めることがで
きる。圧は方法及び使用温度に依存して、１〜１００ｋ
Ｐａであるべきである。圧及び熱は加熱されたカレンダ
ーロールを用い、加熱ロールと布帛との間の離型紙また
はフイルムを用いたまたは用いずに、施すことができ
る。回分式方法においては、加熱された板を、織機上の
布帛または織機から離れた直後の布帛に対し、随時板と
布帛との間に離型紙またはフイルムを用いて、押圧する
ことができる。

カチオン交換前駆体のフイルムをカチオン交換布帛に積
層する方法は臨界的ではない。実施例中で用いたものを
含めて、数種の方法が当業界では開示されている。

好ましくは、膜のガス離脱性質は、その上にガス−及び
液−透過性の孔質非−電極層を与えることによって増強
される。そのような非−電極層は薄い親水性被覆または
スペーサーの形であることができ、そして普通不活性の
電解不活性または非−電解触媒物質である。そのような
非−電極層は、有孔度１０〜９９％、好ましくは３０〜
７０％、及び平均孔径０．０１〜２０００マイクロメー
ター、好ましくは０．１〜１０００マイクロメーター、
及び厚さは一般に０．１〜５０マイクロメーター、好ま
しくは１〜３００マイクロメーターを有すべきである。
非−電極層は通常無機成分及びバインダーより成り；無
機成分は濃厚熱苛性アルカリ及び塩素中で化学的に安定
な無機化合物であることができ、そして英国特許第２，
０６４，５８６号記載の如き種類のもの、好ましくは酸
化錫、酸化チタン、酸化ジルコン、またはＦｅ_２Ｏ_３も
しくはＦｅ_３Ｏ_４の如き酸化鉄であることができる。イ
オン交換膜上の非−電極層に関するその他の情報は欧州
特許出願第３１６６０号、特開昭５６−１０８８８８号
公報及び特開昭５６−１１２４８７号公報に見出され
る。無機材料の粒径は約１〜１００マイクロメーター、
好ましくは１〜１０マイクロメーターであることができ
る。

非−電極層におけるバインダー成分は、例えばポリテト
ラフルオロエチレン、フルオロカーボンポリマーで少な
くともその表面が空気中におけるイオン化照射または−
ＣＯＯＨもしくは−ＳＯ_３Ｈの如き官能性基を導入する
ための変性剤（英国特許第２，０６０，７０３Ａ号記
載）による処理または液体アンモニア中のナトリウムの
如き薬剤による処理によって親水性であるもの、カルボ
キシリツクまたはスルホニツク官能性基を有する官能的
に置換されたフルオロカーボンポリマーまたはコポリマ
ー、またはポリテトラフルオロエチレン粒子でその表面
が酸型官能性基を有するフツ素化されたコポリマーで変
性されているもの（英国特許第２，０６４，５８６
号）、であることができる。そのようなバインダーは非
−電極層または電解触媒組成層の約１０〜５０重量％の
量で用いることができる。無機成分及びバインダーに加
えて、無機成分を施ために用られる分散液はシツクナー
例えばメチルセルロースまたはポリビニルアルコール及
び少量の非イオン性表面活性剤を含むことができる。

その上に非−電極層を有する複合構造物は当業界で知ら
れた各種技法によってつくることができ、その方法とし
ては、デカルコマニアの調製次いで膜表面の押圧、バイ
ンダーのスラリーまたは液状組成物（例えば分散液また
は溶液）の施用次いで乾燥、糊状の組成物のスクリーン
またはグラビア印刷、膜表面上に分散された粉末の押
圧、及びその他英国特許第２，０６４，５８６号または
特開昭５７−８９４９０号公報に記載の方法が包含され
る。そのような構造物は溶融加工しうる形の膜上へ指示
された層を施すこと、及びイオン交換形態の膜上へのい
くつかの方法によってつくることができ；得られた構造
物のポリマー成分は溶融加工しうる形態にあるとき知ら
れた方法でイオン交換形態へ加水分解することができ
る。

−またはそれ以上の非−電極層をその上に有する膜は、
陽極、膜及び陰極の間の距離に関係なく、電気化学槽中
で使用することができる。即ちいわゆる有限ギヤツプ、
狭いギヤツプ及びゼローギヤツプ形状において有用であ
る。

実施例１ ＴＦＥとＣＦ_２＝ＣＦＯＣＦ_２ＣＦ（ＣＦ_３）ＯＣＦ_２
ＣＦ_２ＳＯ_２Ｆとのモノマーモル比６．６：１のコポリ
マーを溶融紡糸しそして温度３００℃で６−孔紡糸口金
を通じ引取り速度７５ｍ／分で下方へ溶融引取りをし
た。ヤーンを３００℃で１７５ｍ／分の割合で引延ばす
と２３３％の伸びを与えた。引延ばしたイオン交換ヤー
ンの引延ばさないものと両者の引張り性質を検定した： 両者ヤーンの試料を不活性の孔質支持体上に巻きそして
１０％ＫＯＨ、３０％ジメチルスルホキサイド及び６０
％水の溶液中で一夜加水分解した。次いでヤーンを水で
濯ぎ、空気中で乾燥し、そして引張り性を試験した： これらの実験はテナシテイーは溶融延伸比１倍で溶融引
延ばしすることによって約２倍になり、そしてモジュラ
スはカリウム塩形態に加水分解するこにより５〜６倍増
加することを示す。

実施例２ 実施例１でつくられた引延ばされ、加水分解されたヤー
ンをＴＦＥ：コモノマーの比３．３６：１の同様のコポ
リマーのＣＦ_２ＣｌＦｌ_２中１０％溶液で、５回通過及
び部分被覆を用いて、被覆した。この試料を“実施例
２”と表示する。加水分解を繰返した後、完全に加水分
解されたヤーンを“完全加水分解”と表示する。引張り
性質を検定した： また、熱機械的分析を用い、積層温度において鞘／芯ヤ
ーンは全−溶融加工しうるヤーンよりも遥かに少なく収
縮することが見出された。

実施例３ 実施例２の被覆されたヤーンを、平均ヤーン密度が経糸
方向で１．２ヤーン／ｃｍ及び緯糸方向で１．２ヤーン
／ｃｍである布帛へ織った。布帛をＴＦＥ：官能性モノ
マーのモル比６．５８：１の同じポリマーの２５マイク
ロメーターのフイルム上に置き：布帛上へ同じスルホニ
ルポリマーの１０マイクロメーターの層及び６．４：１
のＴＦＥ：ＣＦ_２＝ＣＦＯＣＦ_２ＣＦ（ＣＦ_３）ＯＣＦ
_２ＣＦ_２ＣＯＯＣＨ_３のコポリマーの３８マイクロメー
ター層を含む溶融共押出しされたフイルムを置き；この
サンドウイツチをエステル側を上にして、孔質離型紙の
シート上に置き；そして上表面を２２５℃に照射加熱し
ながら７１ｋＰａの圧を１５秒間適用することによっ
て、布帛を積層して膜にした。

布帛が２０００デニールのＰＴＥヤーンからつくられた
こと以外は実質的に同じ対照例をつくった。両者の膜を
ＫＯＨ／ＤＭＳＯ／水中で９０℃で加水分解し、水で洗
い、２重量％ＮａＯＨ中へ予備膨潤させ、そして同一の
実験室槽中へ有効膜径約７．５ｃｍで設置した。陰極は
軟鋼であり、陽極は酸化ルテニウムを含む被覆で活性化
され、そして膜陰極液の水圧で陽極に対して強制され
た。精製したブラインを用いた。電解は９０℃で３．１
ｋＡ／ｍ^２の電流密度で行なわれ、３２重量％ＮａＯＨ
がつくられた。試料は低い電圧を有しそして対照例は高
い苛性アルカリ電流効率を有した。次の表中の結果（電
力消費、キロワツト時／水酸化ナトリウム１メートルト
ン）は対照例にくらべて望ましい低い電力消費が達成さ
れたことを示す。

実施例４ 実施例２を繰返し、但しヤーン中に用いたスルホニルポ
リマー及びスルホニルフイルムはＣＦ_２＝ＣＦＯＣＦ_２
ＣＦ_２ＳＯ_２Ｆからつくられ（３／２７／８５のヒユー
ストンにおけるＡＩＣｈＥ会議において発表されたエツ
エル（Ｅｚｚｅｌｌ）らの論文参照）、そしてモル比１
１．８：１を有する。ヤーンは同じコポリマーの７５マ
イクロメーターフイルムと積層され、積層された膜中の
コポリマーの厚さは７５マイクロメーターに過ぎない。
加水分解されたヤーンは同じモノマーからつくられたポ
リマーの１，２−ジブロモテトラフルオロエタン溶液
で、米国特許第４，６５０，５５１号の実施例１に記載
の如く、浸漬被覆される。乾燥後、被覆されたヤーン
は、ヤーンカウントが経糸及び緯糸両方向で３ヤーン／
ｃｍであること以外は実施例３における如き布帛へと織
られる。この布帛を離型紙のシートの間に置きそしてプ
レス中で１０ｋＰａ、１５０℃でプレスすることによっ
て安定化する。これは布帛を手による取扱いの間でも安
定ならしめる。安定化された布帛を実施例３における如
く積層しそして電解に用いる。電圧は２００デニールの
ＰＨＦＥポリマーした対照例よりも低い。

実施例５ 実施例４を繰返し、但しヤーン及びスルホニルフイルム
中で用いられたポリマーはＴＦＥ：ＣＦ_２＝ＣＦＯ［Ｃ
Ｆ_２ＣＦ（ＣＦ_３）Ｏ］_２ＯＣＦ_２ＣＦ_２ＳＯ_２Ｆ、モ
ル比２．８：１、からつくられ、そして加水分解され
た、配向された芯ヤーンは米国特許第４，４３３，０８
２号の実施例２による液状組成物で被覆される。電流効
率及び電圧は実施例２におけるものとほぼ同じである。

実施例６ 実施例３を繰返し、但し陰極側上のフイルムは厚さ５０
マイクロメーターでありそしてＴＦＥ：ＣＦ_２＝ＣＦＯ
ＣＦ_２ＣＦ（ＣＦ_３）ＯＣＦ_２ＣＦ_２ＳＯ_２Ｆ、モル比
９．１：１、を有し、そして陽極側上のそれは厚さ１２
５マイクロメーターでありそしてＴＦＥ：ＣＦ_２＝ＣＲ
ＯＣＦ_２ＣＦ（ＣＦ_３）ＯＣＦ_２ＣＦ_２ＳＯ_２Ｆ、モル
比６．６：１、を有した。対照例は強化が２０デニール
のＰＴＦＥヤーンでつくられたことを除いては、上記試
料と同一であった。電解試験はＮａＯＨ濃度が２０重量
％であること除いては同じであったが、この濃度はこの
膜の最良の遂行能力に対してはなお少し高過ぎた。結果
は次の通りであった： この実施例は全−スルホニツク膜における本発明を示す
ものである。

実施例７ 実施例３を繰返し、但しヤーン密度は経糸及び緯糸方向
のいずれにおいても３０ヤーン／ｃｍである。槽電圧は
実施例３におけると実質的に同じである。

本発明の主なる特徴及び態様は以下の通りである。

１．次の段階： （Ａ） 溶融加工しうるヤーンをその加水分解後のテナ
シテイー少なくとも０．５グラム／デニールを達成する
のに十分な程度に配向し、ここで該ヤーンは配向後５０
〜４００のデニールを有しそして非官能性モノマー：官
能性モノマーのモル比が２．８〜１１．８対１であるフ
ツ素化されたカチオン交換樹脂前駆体からつくられたも
のであり； （Ｂ） 配向されたヤーンを少なくとも最小引張りモジ
ユラス２ｇ／デニールを与えるのに必要な程度に加水分
解し； （Ｃ） 段階（Ｂ）の配向された、加水分解されたヤー
ンを、次の二つの段階を、（ｉ）次いで(ii)及び(ii)次
いで（ｉ）からえらばれた順序に組合せることによって
布帛に変換し； （ｉ） 配向され、加水分解されたヤーンを、織製及び
編製からえらばれる方法で布帛に変換する； (ii) 溶液、分散液またはその他の液状組成物の形態に
あるフツ素化されたカチオン交換樹脂の溶融加工しうる
前駆体または誘導体で、少なくとも部分的に被覆し、該
前駆体または誘導体は非官能性モノマー残基：官能性モ
ノマー残基のモル比が段階（Ａ）における該モル比プラ
ス３ないしマイナス３の範囲内にあるものであり； （Ｄ） 段階（Ｃ）でつくられた布帛を、非官能性モノ
マー残基：官能性モノマー残基の比が被覆樹脂の該モル
比プラス３ないしマイナス３の範囲内にある少なくとも
一つの溶融加工しうるフツ素化されたカチオン交換樹脂
前駆体の少くとも一つのフイルムと加熱積層し； （Ｅ） 官能性基をカチオン交換基に加水分解する、 とから成るカチオン交換膜を製造する方法。

２．−ＣＯＯアルカリ金属または−ＳＯ_３アルカリ金属
の末端基を有する、段階（Ｂ）の配向された、加水分解
されたヤーンを水性無機酸により、その表面をアルカリ
金属形態よりももつと溶融加工の外側被覆を形成するよ
うに変換せしめるのに十分な条件下に処理し、この段階
は段階（Ｃ）の前に実施する上記第１項記載の方法。

３．外側被覆は−ＣＯＯＨ末端基を有し、更に表面を−
ＣＯＯＲの形、こでＲは低級アルキル、に変換するのに
十分な条件下にエステル化することを含む上記第２項記
載の方法。

３ａ．外側被覆は−ＳＯ_３Ｈ末端基を有し、更にヤーン
を三級アミンまたはその塩または四級アンモニウム塩基
またはその塩と、表面を溶融加工しうるスルホネート基
形態に変換するのに十分な条件下に接触せしめることか
ら成る上記第２項記載の方法。

３ｂ．段階（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）より成り、段階
（Ｃ）における順序は（ｉ）に次いで(ii)が行なわれる
上記第１項記載の方法による被覆された織物の製造法。

４．段階（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）より成り、段階
（Ｃ）における順序は(iii)に次いで（ｉ）が行なわれ
る上記第１項記載の方法による被覆された織物の製造
法。

５．上記第１項記載の段階（Ａ）及び（Ｂ）の方法に次
いで上記第２項記載の方法が行なわれる被覆されたの製
造法。

５ａ．上記第１項記載の段階（Ａ）及び（Ｂ）の方法に
次いで上記第３項記載の方法が行なわれ上記第５項記載
の方法。

５ｂ．上記第１項記載の段階（Ａ）及び（Ｂ）の方法に
次いで上記第３ａ項記載の方法が行なわれる上記第５項
記載の方法。

６．上記第１項記載の段階（Ａ）及び（Ｂ）に次いで上
記第１項記載の段階（Ｃ）(ii)が行なわれる被覆された
ヤーンの製造法。

７．（Ａ） 配向され、加水分解されたフツ素化された
カチオン交換布帛であつて、基体は非官能性モノマー対
官能性モノマーのモル比２．８〜１１．８対１を有し、
該基体は少なくとも一つの表面または全体に亘って被覆
を有し、該被覆は非官能性モノマー対官能性モノマーの
モル比が基体の該モル比プラス３ないしマイナス３の範
囲にあるフツ素化されたカチオン交換樹脂の溶融加工し
うる前駆体または誘導体より成るものである布帛；及び （Ｂ） 少なくとも一つのフツ素化されたカチオン交換
樹脂前駆体の少なくとも一つのフイルムであって、該フ
イルムにおける非官能性モノマー対官能性モノマーのモ
ル比は２．８〜１１．８対１であり、布帛に隣接するフ
イルムにおける該モル比は布帛の該モル比プラス３ない
しマイナス３の範囲にあるフイルム、 の積より成ることを特徴とするフツ素化されたカチオン
交換膜。

８．上記第７項記載の膜であって、布帛基体は非官能性
モノマー対官能性モノマーのモル比約２．８〜１１．８
対１を有するフツ素化されたカチオン交換樹脂より成る
編製されまたは織製されたヤーンより成り、ヤーンは配
向され、加水分解されそして少くとも０．５ｇ／デニー
ルのテナシテイー、少くとも２ｇ／デニールの引張りモ
ジユラス、５０〜４００のデニールを有し、そして被覆
は織製または編製前のヤーンに対し基体全体に亘って施
され、被覆は非官能性モノマー対官能性モノマーのモル
比がヤーンの該モル比プラス３ないしマイナス３の範囲
内にあるフツ素化されたカチオン交換樹脂より成るもの
である膜。

９．（Ａ）における非官能性モノマー対官能性モノマー
のモル比は５．３〜７．５対１であり、布帛に隣接する
フイルムの該モル比は布帛の該モル比プラス１ないしマ
イナス１の範囲内にある上記第７項記載の膜。

１０．布帛はスルホニツク交換基のみを含み、布帛に隣
接する被覆は実質的にスルホニツク交換基を含み、その
中でＴＦＥ対官能性基の比は鞘樹脂の該比プラス１ない
しマイナス１の範囲内にあり、そして陰極液に対面する
フイルム表面はカルボキシリツクイオン交換基のみ含む
上記第９項記載の膜。

１１．ハロゲン及びアルカリ金属水酸化物をつくるため
のアルカリ金属ハロゲン化物の改善された電解方法であ
って、改良は上記第７項記載の膜を使用することにより
成る方法。

１２．（ａ） 非官能性モノマー対官能性モノマーのモ
ル比約２．８〜１１．８対１を有し少なくとも１倍の延
伸比で延伸することにより配向されたカチオン交換樹脂
の基体、及び （ｂ） 基体の少なくとも１表面上または全体に亘る被
覆であつて、非官能性モノマー残基対官能性モノマー残
基のモル比が基体の該モル比プラス３ないしマイナス３
の範囲内にあるフツ素化されたカチオン交換樹脂の溶融
しうる前駆体または誘導体から成る被覆、 より成ることを特徴とするカチオン交換布帛。

１３．基体が非官能性モノマー残基対官能性モノマー残
基のモル比が約２．８〜１１．８対１であるフツ素化さ
れたカチオン交換樹脂より成り、配向され、加水分解さ
れたヤーンから編製または織製され、ヤーンはテナシテ
イー少なくとも０．５ｇ／デニール、引張りモジユラス
少なくとも２ｇ／デニール、デニール５０〜４００を有
し、そして被覆が基体全体に亘りヤーンが織製されまた
は編製される前のヤーン対し施されたものであり、被覆
は非官能性モノマー残基対官能性モノマー残基のモル比
がヤーンの該モル比プラス３ないしマイナス３の範囲内
にあるフツ素化された交換樹脂の溶融加工しうる前駆体
または誘導体より成ることを特徴とする請求項１２記載
の布帛。

１４．被覆はペンダント側鎖上に−ＳＯ_３Ｆ末端基を有
し、そして非官能性モノマーはテトラフルオロエチレン
（ＴＦＥ）である、上記第１２項記載の布帛。

１５．（ａ）内部芯、該内部芯は非官能性モノマー残基
対官能性モノマー残基のモル比約２．８〜１１．８対１
を有するフツ素化されたカチオン交換樹脂より成り、先
ず初めに配向され次いでテナシテイー少くとも０．５ｇ
／デニール及び引張りモジユラス少くとも２ｇ／デニー
ルを達成するのに十に加水分解され、そして配向後５０
〜４００のデニールを有するものであり、及び （ｂ）内部芯上の外部被覆、該外部被覆は非官能性モノ
マー残基対官能性モノマー残基のモル比が芯の該モル比
プラス３ないしマイナス３の範囲内にあるフツ素化され
たカチオン交換樹脂の溶融加工しうる前駆体または誘導
体より成るものである、 より成るカチオン交換ヤーン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−295767（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−280231（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−190024（ＪＰ，Ａ)

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】次の段階： （Ａ） 溶融加工しうるヤーンをその加水分解後のテナ
   シテイー少くとも０．５グラム／デニールを達成するの
   に十分な程度に配向し、ここで該ヤーンは配向後５０〜
   ４００のデニールを有しそして非官能性モノマー：官能
   性モノマーのモル比が２．８〜１１．８対１であるフツ
   素化されたカチオン交換樹脂前駆体からつくられたもの
   であり； （Ｂ） 配向されたヤーンを少くとも最小引張りモジユ
   ラス２ｇ／デニールを与えるのに必要な程度に加水分解
   し； （Ｃ） 段階（Ｂ）の配向された、加水分解されたヤー
   ンを、次の二つの段階を、（ｉ）次いで(ii)及び(ii)次
   いで（ｉ）からえらばれる順序に組合わせることによっ
   て布帛に変換し； （ｉ） 配向され、加水分解されたヤーンを、織製及び
   編製からえらばれる方法で布帛に変換する； (ii) 溶液、分散液または他の液状組成物の形態にある
   フツ素化されたカチオン交換樹脂の溶融加工しうる前駆
   体または誘導体で、少くとも部分的に被覆し、該前駆体
   または誘導体は非官能性モノマー残基：官能性モノマー
   残基のモル比が段階（Ａ）における該モル比プラス３な
   いしマイナス３の範囲内にあるものであり； （Ｄ） 段階（Ｃ）でつくられた布帛を、非官能性モノ
   マー残基：官能性モノマー残基の比が被覆樹脂の該モル
   比プラス３ないしマイナス３の範囲内にある少くとも一
   つの溶融加工しうるフッ素化されたカチオン交換樹脂前
   駆体の少くとも一つのフイルムと加熱積層し； （Ｅ） 官能性基をカチオン交換基に加水分解する、 ことから成ることを特徴とするカチオン交換膜の製造方
   法。
2. 【請求項２】（Ａ） 配向され、加水分解されたフツ素
   化されたカチオン交換布帛であって、基体は非官能性モ
   ノマー対官能性モノマーのモル比２．８〜１１．８対１
   を有し、該基体は少くとも一つの表面上または全体に亘
   って被覆を有し、該被覆は非官能性モノマー対官能性モ
   ノマーのモル比が基体の該モル比プラス３ないしマイナ
   ス３の範囲内にあるフツ素化されたカチオン交換樹脂の
   溶融加工しうる前駆体または誘導体より成るものである
   布帛；及び （Ｂ） 少くとも一つのフツ素化されたカチオン交換樹
   脂前駆体の少くとも一つのフイルムであって、該フイル
   ムにおける非官能性モノマー対官能性モノマーのモル比
   は２．８〜１１．８対１であり、布帛に隣接するフイル
   ムにおける該モル比は布帛の該モル比プラス３ないしマ
   イナス３の範囲内にあるフイルム、 の積層より成ることを特徴とするフツ素化されたカチオ
   ン交換膜。
3. 【請求項３】請求項２記載の膜を使用することを特徴と
   するハロゲン及びアルカリ金属水酸化物をつくるための
   アルカリ金属ハロゲン化物の改善された電解方法。
4. 【請求項４】（ａ） 非官能性モノマー対官能性モノマ
   ーのモル比約２．８〜１１．８対１を有し少くとも１倍
   の延伸比で延伸することにより配向されたカチオン交換
   樹脂の基本、及び （ｂ） 基体の少くとも１表面上または全体に亘る被覆
   であって、非官能性モノマー残基対官能性モノマー残基
   のモル比が基体の該モル比プラス３ないしマイナス３の
   範囲内にあるフツ素化されたカチオン交換樹脂の溶融し
   うる前駆体または誘導体から成る被覆、 より成ることを特徴とするカチオン交換布帛。
5. 【請求項５】基体が非官能性モノマー残基対官能性モノ
   マー残基のモル比が約２．８〜１１．８対１であるフツ
   素化されたカチオン交換樹脂より成り、配向され、加水
   分解されたヤーンから編製または織製され、ヤーンはテ
   ナシテイー少くとも０．５ｇ／デニール、引張りモジユ
   ラス少くとも２ｇ／デニール、デニール５０〜４００を
   有し、そして被覆が基体全体に亘りヤーンが織製されま
   たは編製される前のヤーンに対し施されたものであり、
   被覆は非官能性モノマー残対官能性モノマー残基のモル
   比がヤーンの該モル比プラス３ないしマイナス３の範囲
   内にあるフツ素化された交換樹脂の溶融加工しうる前駆
   体または誘導体より成ることを特徴とする請求項４記載
   の布帛。
6. 【請求項６】（ａ）内部芯、該内部芯は非官能性モノマ
   ー残基官能性モノマー残基のモル比約２．８〜１１．８
   対１を有するフツ素化されたカチオン交換樹脂より成
   り、先ず初めに配向され次いでテナシテイー少くとも
   ０．５ｇ／デニール及び引張りモジユラス少くとも２ｇ
   ／デニールを達成するのに十分に加水分解され、そして
   配向後５０〜４００のデニールを有するものであり、及
   び （ｂ） 内部芯上の外部被覆、該外部被覆は非官能性モ
   ノマー残基対官能性モノマー残基のモル比が芯の該モル
   比プラス３ないしマイナス３の範囲内にあるフツ素化さ
   れたカチオン交換樹脂の溶融加工しうる前駆体または誘
   導体より成るものである、 より成ることを特徴とするカチオン交換ヤーン。