(57)【要約】      （修正有）【課題】拡幅が抑制できる、電解槽用ガスケットを提供する。【解決手段】略中央に開口部が形成されたガスケット本体１２を有する電解槽用ガスケットであって、前記ガスケット本体が、補強芯材１８を内部に有し、かつ、表面から外部に向けて延びる複数の突起部２０が存在する領域２２を有し、前記領域に存在する前記補強芯材間の距離Ａと、前記領域の距離Ｂとの関係が、Ｂ／Ａとして、４〜７．２である、電解槽用ガスケット。【選択図】図４
2019019408.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略中央に開口部が形成されたガスケット本体を有する電解槽用ガスケットであって、
前記ガスケット本体が、補強芯材を内部に有し、かつ、表面から外部に向けて延びる複数の突起部が存在する領域を有し、
前記領域に存在する前記補強芯材間の距離Ａと、前記領域の距離Ｂとの関係が、Ｂ／Ａとして、４〜７．２である、電解槽用ガスケット。
【請求項２】
前記領域と、当該領域を除く他の領域との面積比が、４：３１〜２：３である、請求項１に記載の電解用ガスケット。
【請求項３】
前記補強芯材が、ポリエチレンテレフタレートを含む、請求項１又は２に記載の電解槽用ガスケット。
【請求項４】
前記ガスケット本体の表面の少なくとも一部を覆う被覆材をさらに備え、前記被覆材は、フッ素樹脂を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電解槽用ガスケット。
【請求項５】
イオン交換膜と、
陽極室を構成する陽極室枠と、
陰極室を構成する陰極室枠と、
前記イオン交換膜と前記陽極室枠との間、及び／又は前記イオン交換膜と前記陰極室枠との間に配置された、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電解槽用ガスケットと、
を備える、電解槽。
【請求項６】
請求項５に記載の電解槽の製造方法であって、
陽極側ガスケットと陰極側ガスケットとの間に前記イオン交換膜を挟む工程を有し、
前記陽極側ガスケット及び陰極側ガスケットの少なくとも一方が、前記電解槽用ガスケットである、電解槽の製造方法。
【請求項７】
請求項５に記載の電解槽の製造方法であって、
前記電解槽用ガスケットを、陽極側ガスケットとして用い、該陽極側ガスケットを前記陽極室枠の周縁部と略同位置に貼る工程と、
陰極側ガスケットを、当該陰極側ガスケットの内周端部が前記陰極室枠の周縁部よりも電解槽内側に位置するように貼る工程と、
を有する、電解槽の製造方法。
【請求項８】
請求項５に記載の電解槽に食塩水を供給するとともに、前記陰極と前記陽極との間に直流電流を流すことによって前記食塩水を電解する工程を有する、アルカリ金属水酸化物、塩素及び／又は水素の製造方法。
【請求項９】
陽極側ガスケットと陰極側ガスケットとの間にイオン交換膜を挟む工程を有し、
前記陽極側ガスケット及び陰極側ガスケットの少なくとも一方が、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電解槽用ガスケットである、イオン交換膜の更新方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解槽用ガスケット及び電解槽に関する。
【背景技術】
【０００２】
食塩水等のアルカリ金属塩化物水溶液を用いた電気分解（以下、「電解」という。）では、イオン交換膜法が用いられている。イオン交換膜法は、イオン交換膜を備えた電解槽を用いるものである。電解槽としては、陰極を取り付けた陰極室枠と、陽極を取り付けた陽極室枠とを、イオン交換膜とガスケットを介して密着させ、油圧等を利用して締め付けるフィルタープレス型電解槽が一般的に用いられている。
【０００３】
イオン交換膜法は、食塩等の塩化アルカリを原料にして、高濃度のアルカリ金属水酸化物、塩素ガス、水素ガス等を生産する。そのため、電解槽から電解液やこれらのガスが漏れることは、爆発火災の発生の危険があるだけでなく環境面でも有害である。そこで、上記室枠とイオン交換膜との間にガスケットを介在させ、イオン交換膜とガスケットを締め付けることによって、電解により生成するアルカリ金属水酸化物、塩素ガス、水素ガス等が電解槽の外部に漏れることを防止する。ガスケットとしては、ゴム製シートを成形加工したゴム製のガスケットが多く用いられている。
【０００４】
特許文献１では、長期間にわたり交換を必要としない陽極側ガスケットが開示されており、このような陽極側ガスケットを適用した電解槽は安定した電解を行うことができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−９７７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載のゴム製のガスケットを装着して運転（湿潤条件）を行うと経時的にガスケットの寸法が変化（以下、単に「拡幅」と称する。）し、膜の損傷を誘発し、結果として電解効率を損ねる問題も生ずる。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、拡幅が抑制できる、電解槽用ガスケットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、ガスケットの内部に含まれる、補強芯材の配置を調整することで、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００９】
すなわち、本発明は、以下のとおりである。
〔１〕
略中央に開口部が形成されたガスケット本体を有する電解槽用ガスケットであって、
前記ガスケット本体が、補強芯材を内部に有し、かつ、表面から外部に向けて延びる複数の突起部が存在する領域を有し、
前記領域に存在する前記補強芯材間の距離Ａと、前記領域の距離Ｂとの関係が、Ｂ／Ａとして、４〜７．２である、電解槽用ガスケット。
〔２〕
前記領域と、当該領域を除く他の領域との面積比が、４：３１〜２：３である、〔１〕に記載の電解用ガスケット。
〔３〕
前記補強芯材が、ポリエチレンテレフタレートを含む、〔１〕又は〔２〕に記載の電解槽用ガスケット。
〔４〕
前記ガスケット本体の表面の少なくとも一部を覆う被覆材をさらに備え、前記被覆材は、フッ素樹脂を含む、〔１〕〜〔３〕のいずれかに記載の電解槽用ガスケット。
〔５〕
イオン交換膜と、
陽極室を構成する陽極室枠と、
陰極室を構成する陰極室枠と、
前記イオン交換膜と前記陽極室枠との間、及び／又は前記イオン交換膜と前記陰極室枠との間に配置された、〔１〕〜〔４〕のいずれかに記載の電解槽用ガスケットと、
を備える、電解槽。
〔６〕
〔５〕に記載の電解槽の製造方法であって、
陽極側ガスケットと陰極側ガスケットとの間に前記イオン交換膜を挟む工程を有し、
前記陽極側ガスケット及び陰極側ガスケットの少なくとも一方が、前記電解槽用ガスケットである、電解槽の製造方法。
〔７〕
〔５〕に記載の電解槽の製造方法であって、
前記電解槽用ガスケットを、陽極側ガスケットとして用い、該陽極側ガスケットを前記陽極室枠の周縁部と略同位置に貼る工程と、
陰極側ガスケットを、当該陰極側ガスケットの内周端部が前記陰極室枠の周縁部よりも電解槽内側に位置するように貼る工程と、
を有する、電解槽の製造方法。
〔８〕
〔５〕に記載の電解槽に食塩水を供給するとともに、前記陰極と前記陽極との間に直流電流を流すことによって前記食塩水を電解する工程を有する、アルカリ金属水酸化物、塩素及び／又は水素の製造方法。
〔９〕
陽極側ガスケットと陰極側ガスケットとの間にイオン交換膜を挟む工程を有し、
前記陽極側ガスケット及び陰極側ガスケットの少なくとも一方が、〔１〕〜〔４〕のいずれかに記載の電解槽用ガスケットである、イオン交換膜の更新方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、拡幅が抑制できる、電解槽用ガスケットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態に係る電解槽用ガスケットの第一実施形態の斜視模式図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ´線に沿う断面における、補強芯材及び被覆材の一般的な位置関係を示す部分断面模式図である。
【図３】補強芯材の一般的な配置を示す概念図である。
【図４】図１のＸ−Ｘ´線に沿う断面における、補強芯材と突起部との位置関係を説明するための部分断面模式図である。
【図５】本実施形態の電解槽用ガスケットを電解槽に装着した時の上部断面模式図である。
【図６】実施例及び比較例に係る電解槽用ガスケットの寸法変化量を評価した結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態（以下、単に「本実施形態」という。）について、必要に応じて図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の本実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明を以下の内容に限定する趣旨ではない。なお、同一要素には同一符号を付すこととし、重複する説明は省略する。また、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。そして、本発明は、その要旨の範囲内で適宜に変形して実施できる。さらに、本明細書において、「略」を付した用語は、当業者の技術常識の範囲内でその「略」を除いた用語の意味を示すものであり、「略」を除いた意味自体をも含むものとする。
【００１３】
本実施形態の電解槽用ガスケット（以下、単に「ガスケット」ともいう。）は、略中央に開口部が形成されたガスケット本体を有する電解槽用ガスケットであって、前記ガスケット本体が、補強芯材を内部に有し、かつ、表面から外部に向けて延びる複数の突起部が存在する領域を有し、前記領域に存在する前記補強芯材間の距離Ａと、前記領域の距離Ｂとの関係が、Ｂ／Ａとして、４〜７．２である。このように構成されているため、本実施形態のガスケットは、拡幅が抑制できる。拡幅は特に陽極側で重要な課題であることから、本実施形態のガスケットは、陽極側ガスケットとして用いられることがより好ましい。
【００１４】
ガスケットは、主に、イオン交換膜法に用いられる電解槽においてイオン交換膜と陽極室枠及び／又はイオン交換膜と陰極室枠との間をシールするために用いられ、通常、電解セルの陽極室枠及び／又は陰極室枠の各周縁部の表面に取り付けられる。
【００１５】
＜ガスケット本体＞
本実施形態において、ガスケット本体の材料は、特に限定されず、種々の材料で構成できるが、シール性が高い弾力性のある材料であることが好ましい。かかる観点から、ガスケット本体の硬度は、ＪＩＳ  Ｋ６３０１Ａに準拠したＨｓ（Ｈａｒｄｎｅｓｓ  ｓｐｒｉｎｇ）が６０°〜９０°であることが好ましい。
【００１６】
ガスケット本体の材料の具体例としては、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレン・ブタジエンゴム、ブチルゴム、ブタジエンゴム、エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＭゴム）、エチレン・プロピレン・ジエンゴム（ＥＰＤＭゴム）、クロロプレンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム、多孔質ＰＴＦＥ（ポリテロラフルオロエチレン）、及びこれらの架橋体等が挙げられる。それらの中でも、耐薬品性や硬度の観点から、エチレン・プロピレン・ジエンゴム（ＥＰＤＭゴム）、エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＭゴム）、又はこれらの架橋体であることが好ましい。架橋方法は、材料の種類に応じて、硫黄加硫、過酸化物架橋等の公知の方法を用いることができ、本実施形態の効果をより高める観点から、好ましくは過酸化物架橋である。
【００１７】
電解槽の周縁部にガスケットを配置し、電解槽内の電解液やガスのリークを防止する。そのため、ガスケット本体には開口部が形成されている。通常、電解槽は上面視で長方形状であるため、ガスケットも長方形状の開口部を有する長方形状になっていることが好ましい。また、ガスケットの大きさは電解槽の大きさに合わせて調整している。
【００１８】
＜補強芯材＞
本実施形態において、補強芯材としては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等、芯材として種々公知のものが使用できるが、サイジング（寸法調整）の点から、ガスケットの内部に配置されている補強芯材は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を含む補強芯材（以下、「ＰＥＴ芯材」という場合がある。）であることが好ましい。ガスケットの内部に、吸湿性が少ないＰＥＴ芯材を補強芯材として配置することで、ガスケットの寸法安定性がより良好となる傾向にある。吸湿等によりガスケットが電解槽の枠寸よりも大きく伸びてしまうと、元の大きさに縮ませることが困難となり、装着できなくなるため、吸湿等による伸びを考慮して、ガスケットは小さめに設計されることが多い。そのため、多くの場合、ガスケットを電解槽に装着する前には、電解槽の枠寸に合わせるためのサイジングが必要となる。一方、本実施形態におけるＰＥＴ芯材を含むガスケットの場合は、そのような作業が不要となる。その結果、ガスケット装着時の作業効率が良くなり、装着時の位置決めが容易になり、陽極室枠及び／又は陰極室枠への正確な装着ができるようになる。
【００１９】
上記のとおり、補強芯材はＰＥＴを含むものであれば好ましく、より好ましくはＰＥＴを主成分として含む芯材である。ここでいう「主成分」とは、芯材中の含有率が、５０質量％以上であることをいい、好ましくは７０質量％以上であり、より好ましくは９０質量％以上である。ＰＥＴを含むことにより、吸湿性が少なく、さらに、補強芯材の伸縮度を高くすることができるため、電解槽の室枠への装着が容易となる。
【００２０】
ガスケットは、上記補強芯材だけでなく、他の材料から構成される副芯材をさらに有していてもよい。副芯材の材料としては、例えば、ポリエステル系樹脂（但し、ＰＥＴを除く。）、ポリプロピレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ベンゾエート系樹脂、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ビニリデン系樹脂（ポリ塩化ビニリデン及びフッ化ビニリデン以外のビニリデン化合物）、ガラス、金属（チタン、タンタル、ニオブ、ジルコニウム等）等が挙げられる。
補強芯材の太さは、直径０．１ｍｍ〜１ｍｍであることが好ましい。
副芯材の太さは、直径０．１ｍｍ〜１ｍｍであることが好ましい。
【００２１】
＜被覆材＞
本実施形態のガスケットは、ガスケット本体の表面の一部を被覆材によって保護してもよい。例えば、略中央に開口部が形成されたガスケット本体と、ガスケット本体の表面の少なくとも一部を覆う被覆材と、を有し、ガスケット本体の内部に補強芯材（さらには副芯材）が配置されているものであってもよい。電解液等に対する耐薬品性等の観点から、ガスケット本体の表面の少なくとも一部が被覆材によって覆われていることが好ましい。
【００２２】
被覆材の材料としては、フッ素樹脂を含むことが好ましい。被覆材の材料として用いられるフッ素樹脂としては、より好ましくは、四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、及びフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）からなる群より選ばれるいずれか１種である。それらの中でも、耐食性の観点から、ＰＴＦＥ、ＰＦＡがさらに好ましい。
【００２３】
被覆材の厚さは、特に限定されないが、優れたシール性を維持しながら、かつ次亜塩素酸イオン等による耐食性を得る観点から、３００μｍ以下であることが好ましい。
【００２４】
以下、図面を用いて、本実施形態の電解槽用ガスケットの構造について説明する。
図１及び図２に示すガスケット１は、その略中央に、開口部１０が形成されており、ガスケット本体１２の内部に、補強芯材１８が配置されている。また、ガスケット１のガスケット本体１２の表面の一部が、被覆材１４により覆われている。なお、補強芯材１８と副芯材を、「芯材」と総称する場合がある。
【００２５】
また、芯材を織り込んでガスケット１の内部に配置することで、ガスケット１の優れたシール性を維持しつつ、ガスケット内周側から外周側へ向けてのクリープをより抑制できるため好ましい。例えば、電解槽を組み立てる際に、イオン交換膜を陰極側ガスケットと陽極側ガスケットで挟持した状態でプレスすることが行われるが、このような場合においてガスケット１がクリープすることがある。ここで、クリープとは、ガスケット１に面圧が加わった際、ガスケット１が伸びることである。通常、ガスケット１の内周側から外周側へ向けてはガスケット幅が短いため、特に、ガスケット１はこの方向にクリープしやすい傾向にある。ガスケット１のクリープが大きいと、ガスケット１の広がりに追従してイオン交換膜も引き延ばされ、イオン交換膜が破断する恐れがある。
【００２６】
クリープによるイオン交換膜の破断をより効果的に防止する観点から、補強芯材１８は、ガスケット本体１２の内部において、イオン交換膜と接する表面領域の近傍に配置されていることが好ましい。例えば、図２において、補強芯材１８は、設置した際にイオン交換膜と接する側、つまり、被覆材１４がある側へ（図２の上側へ）中央から寄って形成されていることが好ましい。イオン交換膜を挟んで電解セル同士をプレスする際に、ガスケットが引っ張られ、これに追随してイオン交換膜も引き伸ばされてしまい、場合によってはイオン交換膜が破損することがある。これを防止するために、イオン交換膜と接する側に補強芯材を配置することが好ましい。
【００２７】
また、上面視した状態において、補強芯材１８同士は、交互に配置されていることが好ましい。具体的には、補強芯材１８が平織りされていることが好ましい。
【００２８】
具体的には、芯材の間隔としては１０〜１００メッシュであることが好ましい。ここで、メッシュ数は、１インチ当たりの芯材間の目の数を意味する。１０メッシュ以上とする場合、ゴムどうしの結合が過度に小さくなることに起因する芯材を介してのガスケットの剥離が防止される傾向にあり、１００メッシュ以下とする場合、ガスケットのクリープが過度に大きくなることに起因するイオン交換膜の損傷が防止される傾向にある。
【００２９】
補強芯材１８の配置の好適な一例を、図３を用いて説明する。
図３における領域Ｘ（ガスケット本体の上部における長辺）を例に説明すると、補強芯材１６の伸長方向（幅方向）Ｄ１、及び補強芯材１８の伸長方向（長手方向）Ｄ２の双方にガスケットが伸縮することを防止する観点から、補強芯材の配置を調整する。この例において、上述した芯材間距離Ａは、補強芯材１６とこれに隣接して平行に伸びる補強芯材との芯材間距離ではなく、補強芯材１８とこれに隣接して平行に伸びる補強芯材との芯材間距離で表される。
また、上記同様の観点から、複数の補強芯材が、ガスケット本体の外周側から開口部側に向かって配置されており、かつ各々がＤ２と略平行に伸びていることが好ましい。また、Ｄ２と略平行に伸びる補強芯材の他、Ｄ１と略平行に伸びる複数の補強芯材が、ガスケット本体の外周に沿って配置されていることが好ましい。なお、図示していないが、補強芯材１６と補強芯材１８とは平織りになっていることが、強度等の観点から好ましい。
【００３０】
なお、ガスケット本体１２において、その内周端部Ｓから所定長Ｌだけ離れた内部領域には、芯材が配置されていない（図２参照）。電解を行う際、内周端部Ｓは電解液と接触するため、この領域はや電解液によって腐食されやすい部位である（図５参照）。そのため、芯材がガスケット１の内部に配置されていない領域を設けることで、電解を行う際に、発生する塩素及び／又は苛性ソーダ等によりガスケット１が腐蝕しても、その内部に配置されている芯材は表面に露出しないため、ガスケット１の耐久性を一層向上させることができる。また、ガスケット１の芯材が表面に露出しないため、イオン交換膜を破損することもない。
【００３１】
所定長Ｌは、陽極ガスケットではガスケット１の内周端部Ｓから０ｍｍ以上であることが好ましい。陰極ガスケットでは１．５ｍｍ以上であることが好ましく、２．０ｍｍ以上であることがより好ましく、３ｍｍ以上であることがさらに好ましい。特に陰極ガスケットでは所定長Ｌの下限を上記数値とすることで、電解中の腐食により芯材がガスケット１の表面に突き出してイオン交換膜が破損することを一層効果的に防止できる。
【００３２】
また、所定長Ｌは、ガスケット１の内周端部Ｓから６ｍｍ以下であることが好ましく、５．５ｍｍ以下であることがより好ましく、５ｍｍ以下であることがさらに好ましい。所定長Ｌの上限を上記数値とすることで、強度、耐久性、及びクリープ耐性のバランスを一層向上させることができる。
【００３３】
［形状］
本実施形態のガスケット１の形状は、特に限定されず、中央に開口部が形成された、長方形状等の矩形状であることが好ましい。矩形の寸法（縦及び横）は電解槽の大きさ等に依存するが、通常、電解面積である１２００×２４００ｍｍ程度の大きさであり、シールする幅は３０~３５ｍｍ程度である。
【００３４】
ガスケット１の厚みは、特に限定されないが、１．５〜５．５ｍｍであることが好ましく、より好ましくは２．２〜５．０ｍｍであり、更に好ましくは２．４〜４．７ｍｍである。通常、電解時にはガスケット１に２０ｋｇ／ｃｍ2程度の面圧がかかるが、ガスケット１の厚さを上記数値範囲とすることにより、上記面圧がかかったときに、１．５ｍｍ以上の厚さとなるように調整できる。使用時の厚さが１．５ｍｍ程度となることで、電解槽内の液やガスのリークを効果的に防止できる。ガスケット厚みが前記範囲であることにより、プレス時にゴムが変形して、液やガスのリークをより防止することができる。
【００３５】
次いで、本実施形態における複数の突起部と補強芯材との関係について図４に基づいて説明する。図１〜３，５において省略しているが、図４に例示するように、本実施形態におけるガスケット本体は複数の突起部２０を有するものである。突起部は、補強芯材を除くガスケット本体の構成材料で構成されていることが好ましい。このような突起部の高さとしては、特に限定されないが、１．０〜３．０ｍｍとすることができ、１つの突起部の幅は１．０〜２．５ｍｍとすることができ、突起部の数は、２〜６とすることができる。これらの突起部の頂部は、イオン交換膜に接するものであり、イオン交換膜内部に通常形成されている連通口を外部からの押圧で遮断する機能を有する。したがって、ガスケット本体における複数の突起部を有する領域２２はイオン交換膜の連通口に対応する位置に存在することが好ましい。
また、本実施形態におけるガスケット本体は、図示しない小突起部を有していてもよい。小突起部は、突起部の１／３〜２／３程度の高さを有するものであり、特に限定されないが、小突起部の高さは、０．３５〜２．０ｍｍ程度とすることができ、１つの小突起部の幅は１．０〜２．５ｍｍ程度とすることができる。ガスケット本体の表面における、突起部２０が存在する領域と、当該領域を除く他の領域（小突起部がある場合はこちらに含む）の面積比が４：３１〜２：３であることがより好ましい。
さらに、本実施形態におけるガスケット本体の内周側から外周側に向けて被覆部、突起部２０を有する領域２２、それ以外の領域がこの順に並んでおり、ガスケット本体の幅が３５ｍｍ程度であるのに対して、被覆部の幅が５〜１８ｍｍであり、領域２２の幅が８ｍｍ程度であり、それ以外の領域の幅が９〜２２（ｍｍ）であることが好ましい。
【００３６】
本実施形態において、領域２２に複数の補強芯材１８が存在しており、領域２２の距離Ｂと、補強芯材１８間の距離Ａとの関係が、Ｂ／Ａとして、４〜７．２とされている。なお、距離Ａは、隣接する補強芯材間（補強芯材一つ分）の距離であり、図４に例示するように、一の補強芯材の一端から当該補強芯材に隣接する補強芯材の一端までの距離を測定することとして、全ての隣接する補強芯材間距離を測定し、平均値として与えられるものである。また、距離Ｂは、複数の突起部が存在する領域の一端から他端までの距離であり、ガスケット本体１２の幅方向（図３の例ではＤ１方向）における、領域２２の一端から他端までの最大距離を領域毎に測定し、平均値として与えられるものである（図４参照）。このような範囲にあることで、本実施形態のガスケットは、拡幅が抑制できる。同様の観点から、Ｂ／Ａは、４．５〜７．０であることが好ましく、より好ましくは５．３〜６．７である。Ａの値としては、拡幅抑制の観点から、１．１超１．５ｍｍ以下であることが好ましい。
本実施形態におけるガスケット本体には、領域２２が１か所又は２か所以上形成されている。領域２２が複数か所存在する場合、少なくとも１か所において上記Ｂ／Ａの関係が満たされて入ればよいが、拡幅をより抑制する観点から、５０％以上が上記Ｂ／Ａの関係を満たすことが好ましく、より好ましくは８０％以上であり、特に好ましくは１００％である。
また、領域２２における補強芯材１８の数は、４〜８であることが好ましく、より好ましくは５〜７であり、補強芯材１８の直径は、０．１ｍｍ〜１ｍｍであることが好ましい。
【００３７】
本実施形態のより好ましい実施形態は、陽極側ガスケットとして使用することである。以下その場合について記載する。電解の際に、陽極側ガスケット１が電解槽の外へ滑り出てしまうと、陽極側ガスケット１と電解槽の陰極室枠との間に隙間が生じ、電解液やガスがそこから電解槽の外部へ漏洩する。従来、陽極側ガスケット１のシール性を向上させる目的で、部分的に面圧を高くしたり、陽極側ガスケット１の陽極側の表面全体に突起形状を設けたりすること等が行われている。また、陽極側の塩素と陰極側の苛性ソーダがイオン交換膜内に浸透すると、これらが反応し、イオン交換膜内で塩が析出する。このような塩の析出はイオン交換膜の損傷の原因となり得る。これを防止する目的で、本実施形態においては、Ｂ／Ａを上述した範囲に調整する。すなわち、Ｂ／Ａが４〜７．２とされていることにより、寸法安定性に優れ、とりわけ幅方向（図３におけるＤ１に示されるような、ガスケット本体の１辺の幅方向）の拡幅も抑制できる。すなわち、ガスケット本体の内周側への拡幅に起因する塩素ガス滞留が抑制されるため、イオン交換膜の損傷を効果的に防止することができる。
上記と同様の観点から、陽極側においては、電解液の循環を良くするとともに塩素ガスの滞留が起きないようにするため、ガスケットを挟む電解槽の周縁部（シール部）と同じ位置に陽極ガスケットを貼ることが好ましく、陰極側においては、苛性ソーダの浸透を防ぐため、陰極側ガスケットの内周端部Ｓを電解槽枠のシール部から電解槽の中へ約５ｍｍ入れて貼ることが好ましい（図５参照）。
【００３８】
［被覆材］
被覆材１４は、ガスケット本体１２の内周端部Ｓから５〜１８ｍｍの範囲にある全表面を覆うことが好ましい（図１及び図２参照）。通常、ガスケット１において、腐食の起点となり得る可能性があるのは、内周端部Ｓから５〜１８ｍｍの範囲である（図２の符号Ｌ′参照）。部分的な腐食が起こり得るイオン交換膜側のガスケット表面を被覆材１４で覆うことにより、電解の際の腐食を一層効果的に防止できる。
【００３９】
［製造方法］
以下、本実施形態のガスケットの製造方法の一例を説明する。
本実施形態のガスケットの製造方法としては、
１）生ゴムを得る工程
２）補強芯材（及び副芯材）を編みこんだ芯材を得る工程
３）生ゴムを薄ゴム板に成形する工程
４）２枚の薄ゴム板の間に芯材を挟んで一体化して生ゴムシートを得る工程
５）生ゴムシートを金型でガスケットを得る工程
からなる。
被覆材をガスケット表面に形成させるには、４）工程の後に、接着剤で被覆材を張り付ける方法、又は、５）工程において、生ゴムシートの上に被覆材を積層して、金型で一体化する方法などが挙げられる。
一例として、ガスケット本体１２の材料としてＥＰＤＭを用いる場合について説明する。
【００４０】
１）工程
ＥＰＤＭに、カーボンブラック、加硫剤、酸化防止剤、可塑剤および補強剤等の添加物を混合して、生ゴムを得る。混合方法としては、従来公知の方法を用いることができる。
【００４１】
２）工程
補強芯材１８を編み込んだ芯材を準備する。芯材をガスケット本体１２の内部に配置する前に、補強芯材１８を脱脂して、これらを接着しておくことが好ましい。あるいは、脱脂後に熱処理を行っても構わない。接着に用いる接着剤としては、補強芯材１８の材料に応じて、適宜好適な接着剤を使用することができる。これらの接着剤としては、市販品を使用することもできる。市販品としては、例えば、ロードファーイースト社製の「ケムロック」（商品名）、「シクソン」（商品名）、「メーガム」（商品名）等が挙げられる。
【００４２】
３）工程
生ゴムを回転ロールでカレンダリングして薄ゴム板とする。
【００４３】
４）工程
補強芯材１８を編み込んだ芯材を、ガスケット本体１２の内部に配置する。上記した補強芯材１８を編み込んだ芯材を、２枚の薄ゴム板で挟みこんで回転ロールに通し、一体化する方法が挙げられる。これにより、補強芯材１８を内部に配置した短冊状の生ゴム板を得ることができる。
【００４４】
次に、生ゴム板の表面に、被覆材１４であるフッ素樹脂シートを被せる。なお、生ゴム板に対するフッ素樹脂シートの接着性を向上させる目的で、フッ素樹脂シートに表面処理を施すことが好ましい。表面処理の方法は、特に限定されず、従来公知の方法を用いることができる。表面処理の方法としては、例えば、金属ナトリウムのアンモニア溶液（液体アンモニア−金属ナトリウム；１質量％）や金属ナトリウムをナフタリンのテトラヒドロフラン溶液に加えたもの（ナフタリン＋テトラヒドロフラン−金属ナトリウム溶液）に、フッ素樹脂シートを数秒間浸たす化学的エッチング方法；放電等によってイオンを発生させ、これをフッ素樹脂シート表面に当ててエッチングするスパッタエッチング処理；プラズマ処理等が挙げられる。
【００４５】
５）工程
最後に、被覆材１４で覆われた短冊状の生ゴムを、ガスケット金型の４辺に配置して、熱プレスで加硫し、ガスケットを製造する。
【００４６】
なお、所定長Ｌ（図２、図５参照）の長さを調整する方法としては、特に限定されないが、例えば、４）工程で、芯材を薄ゴム板で挟む際に、薄ゴム板中における芯材の位置を制御する方法や、５）工程で、ガスケットの開口部に相当する部位（ガスケットの内周側）の金型に、上記生ゴムを置いて、熱プレスで加硫する方法が挙げられる。
また、ガスケット金型において、任意の形状を設けることにより、その形状がガスケット本体に転写される。すなわち、ガスケット金型の形状を調整することで、上述した突起部２０及び小突起部の形状、サイズ及び配置等を調整することができる。
【００４７】
［電解槽］
本実施形態のガスケットは、イオン交換膜法に用いる電解槽に用いることができ、陽極室側のガスケットとして適用することも、陰極側のガスケットとして適用することもできる。本実施形態の電解槽は、イオン交換膜と、陽極室を構成する陽極室枠と、陰極室を構成する陰極室枠と、前記イオン交換膜と前記陽極室枠との間、及び／又は前記イオン交換膜と前記陰極室枠との間に配置された、本実施形態の電解槽用ガスケットと、備える。さらに、本実施形態の電解槽用ガスケットが、イオン交換膜と陽極室枠との間に配置されることがより好ましい。以下、この場合について記載する。本実施形態の電解槽は、図５に示すように、陽極室枠３及び陰極室枠４の間にイオン交換膜２が配置され、イオン交換膜２と陽極室枠３との間にはガスケット１が配置され、イオン交換膜２と陰極室枠４との間には陰極側ガスケット５が配置されている。すなわち、本実施形態の電解槽において、ガスケット１は、陽極室枠３側からの圧力Ａが加わっていると共に、イオン交換膜２側からの圧力Ｂが加わっており、電解槽内部からの電解液の流出（Ｃ方向）を防止する。なお、陰極側ガスケット５としては、本実施形態のガスケットを適用してもよく、その他の種々公知のガスケットを適用してもよい。
【００４８】
本実施形態の電解槽において、電解槽用ガスケット１を陽極側ガスケットとして用いる場合、陰極側ガスケットは種々公知のものを適用することができる。
ガスケット本体のゴム等の腐食を防止するため、ＰＴＦＥシートで接液部を包み込んだ形状（コーティング等）とすることが好ましい。さらに、ガスケットを貼りつける電解槽のＴｉとＰＴＦＥシートが直接接すると、隙間腐食が起こるため、ガスケットの電解槽側にはゴムを配置し、ガスケットを貼りつける電解槽のＴｉで隙間腐食が起きないようにするのが好ましい。
【００４９】
また、電解槽の通電面上部に気液分離室がある場合、上部のシール面幅が、下部や側部のシール面幅よりも広くなるため、ガスケットの上部にかかる面圧が小さくなる傾向にある。これにより、電解液の漏洩が起こる場合があり得る。この観点から、電解槽の上部に位置する陽極ガスケットの幅を短くし、シート面幅を一定にすることで、４辺の面圧を一定にすることが好ましい。
【００５０】
イオン交換膜としては、特に限定されず、公知のものを用いることができる。例えば、塩化アルカリ等の電気分解により塩素とアルカリを製造する場合、耐熱性及び耐薬品性等に優れるという観点から、含フッ素系イオン交換膜が好ましい。含フッ素系イオン交換膜としては、電解時に発生する陽イオンを選択的に透過する機能を有し、かつイオン交換基を有する含フッ素系重合体を含むもの等が挙げられる。ここでいうイオン交換基を有する含フッ素系重合体とは、イオン交換基、又は、加水分解によりイオン交換基となり得るイオン交換基前駆体、を有する含フッ素系重合体をいう。例えば、フッ素化炭化水素の主鎖からなり、加水分解等によりイオン交換基に変換可能な官能基をペンダント側鎖として有し、かつ溶融加工が可能な重合体等が挙げられる。
【００５１】
陽極室枠及び陰極室枠としては、特に限定されず、公知のものを用いることが出来る。
通常、陽極室枠及び陰極室枠は長方形状であり、ガスケットと当接する周縁部には、ガスケットを貼るシール面が存在しているもの等を使用することができる。
【００５２】
本実施形態の電解槽の製造方法は、陽極側ガスケットと陰極側ガスケットとの間に前記イオン交換膜を挟む工程を有し、前記陽極側ガスケット及び陰極側ガスケットの少なくとも一方が、本実施形態の電解槽用ガスケットである。ここで、前記陽極側ガスケット及び陰極側ガスケットの一方のみが本実施形態の電解槽用ガスケットである場合、他方のガスケットとしては、種々公知のガスケットを適用することができる。さらに、上記に記載された構成要素（陰極室、陽極室）を組み込む工程を有するものとすることができる。またさらに、電解槽の形態に応じてその他の部材が備えられる工程を有してもよい。各構成要素の組み立てについては、従来と同様の方法で実施すればよい。すなわち、イオン交換膜を挟んで陽極室と陰極室とを構成し、陽極室には陽極を、陰極室には陰極を、それぞれ配置させるようにして構成要素を組み立てて、電解槽を製造すればよい。本実施形態においては、前記電解槽用ガスケットを、陽極側ガスケットとして用い、該陽極側ガスケットを前記陽極室枠の周縁部と略同位置に貼る工程と、陰極側ガスケットを、当該陰極側ガスケットの内周端部が前記陰極室枠の周縁部よりも電解槽内側に位置するように貼る工程と、を有することが特に好ましい。
また、本実施形態に係る電解槽の製造方法は、電解槽のイオン交換膜を更新する場合にも同様に適用することができる。つまり、本実施形態のイオン交換膜の更新方法は、陽極側ガスケットと陰極側ガスケットとの間に前記イオン交換膜を挟む工程を有し、前記陽極側ガスケット及び陰極側ガスケットの少なくとも一方が、本実施形態の電解槽用ガスケットである。ここで、前記陽極側ガスケット及び陰極側ガスケットの一方のみが本実施形態の電解槽用ガスケットである場合、他方のガスケットとしては、種々公知のガスケットを適用することができる。
上記電解槽により、アルカリ金属水酸化物、塩素及び／又は水素を製造することができ、当該製造方法は、電解槽に食塩水を供給するとともに、前記陰極と前記陽極との間に直流電流を流すことによって前記食塩水を電解する工程を有する。
【実施例】
【００５３】
以下の実施例により本実施形態を更に詳しく説明するが、本実施形態は以下の実施例により何ら限定されるものではない。
【００５４】
［実施例１］
加硫剤（粉末硫黄：鶴見化学工業社製、商品名「ＳＵＬＦＡＸ  ＰＭＣ」）１ＰＨＲ（ゴム成分１００質量部に対して１質量部）を含むエチレン−プロピレンゴム（ＥＰＤＭ；ＪＳＲ社製、商品名「ＪＳＲ  ＥＰ３３」）からなるゴム生地をカレンダーロール機に供給し、圧延して幅３０ｍｍ、厚さ０．９ｍｍの平滑なシート状ゴム生地を複数本製造した。
このシート状ゴム生地２枚の間に補強芯材を挟み、補強芯材を配置したシート状のゴム板を得た。補強芯材としてはＰＥＴ芯材（ＰＥＴモノフィラメント：０．３２ｍｍφ、３０メッシュ）を用いた。接着材としてケムロック（ロードファーイースト社製）を使用した。
さらに、フッ素樹脂として、ポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）製シート（日本バルカー社製、商品名「バルフロン」）を含む被覆材に、金属ナトリウムをナフタレンのテトラヒドロフラン溶液に加えて得られる錯化合物溶液を浸して表面処理を行った。次に、接着剤としてオルガノシロキサンを使用し、周辺端部Ｓからの幅２６ｍｍで、厚み０．１ｍｍのポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製シートで、シート状のゴム板に被覆材を貼りつけた。
このシート状ゴム板を金型の４辺に配置させ、型締め状態とした。さらに、加硫温度１５５℃、加硫時間１５分、プレス圧力６．８６ＭＰａ（７０ｋｇｆ／ｃｍ2）で成型を行い、長辺外寸法約２４００ｍｍ、短辺外寸法約１２００ｍｍ、厚み約２．６ｍｍの長方形の額縁状の構造であるガスケットと、１辺が約１７０ｍｍ、厚み約２．６ｍｍの正方形の額縁状の構造であるガスケットを得た。このガスケットにおいて、金型の形状に対応する複数の突起部及び小突起部が形成されていることを確認した。
補強芯材間の距離Ａと突起部領域の距離Ｂは、ガスケットを幅方向に切断して得られる断面を光学顕微鏡で観察することにより、測定した。
【００５５】
［実施例２］
実施例１において実施したゴム生地を、過酸化物架橋のための架橋剤としてパーオキサイド架橋剤（ジクミルペルオキシド：日油社製、商品名「パークミルＤ４０」）を含むエチレン−プロピレンゴム（ＥＰＤＭ；住友化学社製、商品名「エスプレン５０５」））に変更したことを除き、実施例１と同様にガスケットを得た。
【００５６】
［比較例１］
実施例１の補強芯材をポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ芯材（クレハ合繊社製、ＫＦ糸：  タテ０．２３５ｍｍφ、２１メッシュ  ／  ヨコ０．２８５ｍｍφ、３７メッシュ）に変更したことを除き、実施例１と同様にガスケットを得た。
【００５７】
［拡幅量測定］
長辺外寸法約２４００ｍｍ、短辺外寸法約１２００ｍｍ、厚み約２．６ｍｍの長方形の額縁状の構造であるガスケットまたは１辺が約１７０ｍｍ、厚み約２．６ｍｍの正方形の額縁状の構造であるガスケットの直線部を１３０ｍｍに切断し、ガスケットの幅（Ｗ１）を測定した。このガスケットにおける複数の突起部が存在する領域とは異なるフランジ装着面をＳＵＳ製ブロック（幅２１ｍｍ）に接着剤（コニシボンド社製、商品名「Ｇ―１１Ｚ」）を用いて装着して、複数の突起部が存在する領域を有するシール面側にＳＵＳ製ブロック（幅２１ｍｍ）を押し当て面圧１０ｋｇｆ／ｃｍ2でプレスし、９０℃の温水中に１時間浸した。その後に４０ｋｇｆ／ｃｍ2に面圧を増加させて、７日間放置した。７日後に温水から取出し、室温まで冷却した後に、ガスケットの幅（Ｗ２）を測定した。
上記の測定は、各実施例及び比較例につき２つのサンプルを用意して行うこととし、ガスケットの幅（Ｗ１）とガスケットの幅（Ｗ２）の差をＷ１で除して得られる変化率（１００×（Ｗ２−Ｗ１）／Ｗ１）の平均値を拡幅量とした。結果を表１に示す。
【００５８】
［寸法変化量測定］
長辺外寸法約２４００ｍｍ、短辺外寸法約１２００ｍｍ、厚み約２．６ｍｍの長方形の額縁状の構造であるガスケットの成形後１日目の寸法（Ｄ１）を測定し、気温２０〜２５℃、湿度７０％ＲＨ以下で維持し、５０日以上経過した後に再び寸法（Ｄ２）を測定した。測定中のガスケットは蛇行などを抑制する観点から１．４ｋｇｆのテンションを掛けた。寸法（Ｄ１）と寸法（Ｄ２）の差を寸法変化量とした。結果を表２と図６に示す。
【００５９】
＜電解＞
通電面積２７０ｄｍ2の電解槽（旭化成社製、型式「３２ＮＣＺ」）の陽極側に、実施例２で得られた長辺外寸法約２４００ｍｍ、短辺外寸法約１２００ｍｍ、厚み約２．６ｍｍの長方形の額縁状の構造のガスケットを装着した。サイジング作業を行わずに装着可能であったため、ＰＴＦＥ製シートに皺が発生することなく装着することができた。
さらに、イオン交換膜（旭化成社製、商品名「ＡＣＩＰＬＥＸ（ＴＭ）Ｆ−６８０１」）とともに２ＭＰａの圧力で締め付けて電解槽を構成し、塩化ナトリウム水溶液の電解を行った。この電解槽を用いて、６ｋＡ／ｍ2、電解温度８８℃、陰極苛性ソーダ濃度３２質量％、陽極食塩濃度１９５〜２１０ｇ／Ｌ、陽極電槽内圧力４０ｋＰａ、陰極電槽内圧力４４ｋＰａの条件で６５日間電解を行った。電解を行った後、イオン交換膜の表面状態を目視にて観察したところ、通電面上部のガスケットとの接触部分には損傷は全く確認されなかった。また、通電面全体にもイオン交換膜の損傷は見られなかった。以上から、本実施形態のガスケットは、工業スケールの電解槽に適用しても問題なく運転できることが示された。
【００６０】
【表１】
2019019408.tif 000003
【００６１】
【表２】
2019019408.tif 000004
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明の電解槽用ガスケットは、塩素とアルカリ金属水酸化物を生産するためのイオン交換膜法アルカリ電解の分野をはじめとする幅広い分野で好適に利用できる。
【符号の説明】
【００６３】
１  （電解槽用）ガスケット（図５においては、陽極側ガスケット）
１０  開口部
１２  ガスケット本体
１４  被覆材
１６  補強芯材
１８  補強芯材
２０  突起部
２２  突起部領域
２  イオン交換膜
３  陽極室枠
４  陰極室枠
５  （電解槽用）陰極ガスケット
【図１】
2019019408.tif 000005
【図２】
2019019408.tif 000006
【図３】
2019019408.tif 000007
【図４】
2019019408.tif 000008
【図５】
2019019408.tif 000009
【図６】
2019019408.tif 000010