离子交换膜的检查方法和检查装置

技术领域

本发明涉及用于对离子交换膜确认小孔的有无的检查方法和装置。

背景技术

离子交换膜被用作制盐、食品领域的脱盐工序等中利用的电渗析用膜、燃料电池的电解质膜。另外，在工业上，作为用于从含有金属离子的酸中回收酸的扩散渗析用膜等用于钢铁业等许多领域。这种离子交换膜具有将具有增强材料的功能的多孔基材片(例如聚氯乙烯制或聚烯烃制的织布、无纺布、多孔薄膜等)作为芯材设于离子交换树脂中而成的构造，由此，被赋予有一定的膜强度、膜形状稳定性。

上述这样的离子交换树脂通过在苯乙烯类树脂、丙烯酸类树脂等烃类树脂或全氟化碳类树脂等氟类树脂中导入在水溶液中能够成为负电荷或正电荷的阳离子交换基团(例如磺酸基、羧酸基、膦酸基等)或者阴离子交换基团(1～3级氨基、4级铵基等)而成。具备这样的离子交换树脂的离子交换膜通过使基材片浸渗于含有聚合引发剂等的离子交换树脂形成用的单体组合物，在该状态下进行聚合而制造。作为该离子交换树脂形成用的单体，能够使用具有上述的离子交换基团的单体，还能够使用具有离子交换基团导入用的官能团的单体，并在聚合后使具有离子交换基团的化合物与该官能团反应，从而导入离子交换基团(例如参照专利文献1)。这样制造的离子交换膜在导入上述的离子交换基团的导入处理中浸渍于酸性水溶液或碱性水溶液、在最终工序中被进行水洗等处理，而且，从抑制收缩等的观点来看，该离子交换膜通常保持为湿润状态。

另外，在上述这样制造的离子交换膜中，有时因异物、气泡、聚合收缩等而产生小孔。小孔的产生例如在将离子交换膜提供于电渗析、电解等时，会导致产生电流效率的下降等，因而，以往以来一直对防止这样的小孔产生的离子交换膜的制造方法进行研究(参照专利文献2)。

然而，无论何种制造方法，都可能产生小孔，因而，从质量管理等的观点出发，需要检查小孔的有无。

以往，例如，在电解槽等安装离子交换膜，利用填充水后产生的鼓泡等，进行小孔的检查，但装置规模较大，检查后的离子交换膜的处理也较烦琐，因而，谋求一种利用简单的方法来检查小孔的有无的方法。

专利文献1：日本特许第3461991号

专利文献2：日本特许第3784024号

发明内容

发明要解决的问题

因而，本发明的目的在于提供简单地检查是否在离子交换膜产生有小孔的方法和装置。

用于解决问题的方案

根据本发明，提供一种离子交换膜的检查方法，其特征在于，对于一个面保持为干燥的状态的离子交换膜，向其另一面供给水，在该状态下，使该离子交换膜的所述一个面与吸水体抵接，接着，观察该吸水体的表面，确认有无水透过了该离子交换膜，从而确认离子交换膜有无小孔。

在本发明的检查方法中，优选采用以下方式：

(1)使用吸水片作为所述吸水体；

(2)使用滤纸作为所述吸水片；

(3)使用无纺布作为所述吸水片；以及

(4)所述离子交换膜保持为湿润状态，但使该离子交换膜的一个面与吸水性材料抵接，从而将该离子交换膜的一个面保持为干燥的状态，然后，向所述另一面供给水，并使所述一个面与吸水体抵接。

根据本发明，还提供一种离子交换膜的检查装置，其特征在于，该离子交换膜的检查装置包括：原材料辊，其卷绕保持有应检查的离子交换膜；卷取辊，其用于自该原材料辊卷取该离子交换膜；水供给装置，其配置于离子交换膜的自该原材料辊到该卷取辊的输送路径；以及吸水检测装置，其具有吸水体，该吸水体配置为与该水供给装置之间夹着被输送的离子交换膜地与该水供给装置相面对，通过检测水自该水供给装置向该吸水检测装置的吸水体的转移，从而确认该离子交换膜有无小孔。

在本发明的检查装置中，优选采用以下方式：

(1)使用吸水片作为所述吸水体；

(2)所述吸水检测装置具有在一对辊之间卷绕吸水片而成的构造；

(3)所述吸水片为滤纸；

(4)所述吸水检测装置具有在中空的芯辊的外周面上设有所述吸水体的构造；

(5)在所述芯辊的外周面分布有与该芯辊的中空部相通的抽吸口，将该芯辊的中空部保持为减压状态的同时，使设于该芯辊的外周面的所述吸水体与所述离子交换膜抵接；

(6)所述吸水体为无纺布；

(7)卷绕保持于原材料辊的离子交换膜处于湿润状态，相对于离子交换膜的输送方向，在所述吸水检测装置的上游侧的与配置有该吸水检测装置的一侧相反的面设有用于使该面成为干燥的状态的表面水分去除装置。

发明的效果

在本发明的检查方法中，对于一个面为干燥的状态的离子交换膜，使用吸有水的海绵辊等向该膜的另一面供给水，使所述一个面与吸水体(例如滤纸、无纺布等吸水片)抵接，观察吸水体的表面，从而确认水向该吸水体的转移，由此检查是否在离子交换膜产生有小孔。

此外，如上述已说明那样，通常，离子交换膜在湿润状态下被制造并保持，在其表面附着有水分，但在将这样的湿润状态的离子交换膜提供于本发明的方法的情况下，首先，通过使该离子交换膜的一个面与吸水性材料抵接等方式，去除所述附着水分而使所述一个面成为所述干燥的状态，之后实施上述检查方法。在此，干燥的状态的表面是指将水分去除到无法确认吸水体吸收了水分的程度。

即，这样的检查能够在辊的卷取输送工序中容易地实施，另外，由于离子交换膜并不是浸渍于水中，因而，不需要相对于水槽等装卸离子交换膜的作业等烦琐的作业，另外，能够极力地抑制检查时的离子交换树脂的收缩等导致的尺寸变化，而且，膜基本上为湿润状态，因此，还能够在短时间内容易地进行检查后的再湿润，能够快速地进行出货。

附图说明

图1是表示用于实施本发明的检查方法的检查装置的概略构造的图。

具体实施方式

参照表示为了实施本发明的检查方法而优选的检查装置的概略构造的图1，该装置为这样的构造：具有原材料辊(放卷辊)1和卷取辊3，利用卷取辊3卷取被卷绕于原材料辊的离子交换膜5。

如图1所示，以将如此输送的离子交换膜5夹在中间的方式相对地配置有水供给装置7和吸水检测装置9。

水供给装置7包括装满水的水槽7a和以局部浸渍于装满在水槽7a中的水的方式配置的海绵辊7b。该海绵辊7b用于向离子交换膜5供给水分，与离子交换膜5的面B压力接触，并且相对于离子交换膜5的输送方向向正向旋转。

另外，吸水检测装置9具有在一对输送辊9a、9a卷绕滤纸片9b而成的构造，还具有用于检测水的转移的CCD照相机11。

该滤纸片9b为相当于吸水体的吸水片，滤纸片9b与离子交换膜5的面A(即与海绵辊7b所接触的面相反的一侧的面)接触，并构成为相对于离子交换膜5的输送方向向正向移动。另外，以该吸水片9b接触到离子交换膜5后可立即观察到该吸水片9b的表面的方式配置CCD照相机11，而且，相对于滤纸片9b的移动方向，在比CCD照相机11靠下游侧的位置配置有干燥机13。

另外，在上述的检查装置中，相对于离子交换膜5的输送方向，在上述吸水装置9的上游侧，在离子交换膜5的面A(即，与作为吸水片的滤纸片9b所接触的面相同的面)压力接触有包括吸水布、海绵等的吸水辊15来作为表面水分去除装置。

按照以下方式进行使用这样的检查装置的检查。

卷绕于原材料辊1的离子交换膜5通常保持为湿润状态，在检查时，利用卷取辊3对该离子交换膜5进行卷取，但此时，与滤纸片9b接触的一侧的面A需要成为干燥的状态、即表面未附着水滴等水分的状态。这是因为，若在面A附着有水分，则即使水分量微少，也会被滤纸片9b吸收，因而会导致检查精度下降。因此，通过设置吸水辊15等吸水性材料作为水分去除装置，并使其与面A抵接等，从而去除面A的水分。作为上述吸水性材料，可列举吸水布(毛巾、滤布等)、海绵等。另外，还能够使用通过吹送空气而使水分飞散、通过橡胶刮板的接触而将水分刮掉等方式的水分去除装置，来去除面A的附着水分。

如上所述，在面A干燥的状态下对离子交换膜5进行卷取，在海绵辊7b与吸水检测装置9的一个输送辊9a之间的辊隙位置，利用吸有水的状态的海绵辊7b的压力接触，向离子交换膜5的面B供给水分。此时，滤纸片9b一边与该离子交换膜5的相反侧的面A压力接触一边回转移动。因而，若在离子交换膜5产生有小孔，则在小孔的部分，供给到离子交换膜5的水会自面B向面A转移，由于毛细管现象，被滤纸片9b吸收。如此，若水分被滤纸片9b吸收，则在该部分，滤纸片9b的表面成为渗水的状态，能够利用CCD照相机11进行确认。通过如此地将离子交换膜5向卷取辊3卷取，从而能够对离子交换膜5进行小孔产生的检查。

此外，在上述检查时，由于连续地使用滤纸片9b，因而在利用CCD照相机11进行了表面观察后，通过利用干燥机13吹送加热空气等，而使滤纸片9b干燥，由此，能够使滤纸片9b连续地一边与离子交换膜5的面A接触一边回转而连续地进行检查。此外，小孔并不是频繁产生，因此，根据情况，也可以不是每绕一周就进行一次滤纸片9b的干燥。

在上述的本发明中，利用吸水后的海绵辊7b对于离子交换膜5的面B进行水的供给，但该水的供给并不一定必须利用海绵辊7b来进行，只要离子交换膜5的面B的整体与水接触即可，能够采用各种各样的方法。例如，还能够通过仅面B与装满在水槽中的水的水面接触来进行水分的供给。而且，还能够采用吹送喷射水流进行压入的方法。

另外，在上述的例子中，使用有滤纸片9b那样的吸水片来作为吸水体，这样的滤纸片9b能够轻松得到且廉价，因而最优选，但只要能够通过毛细管现象等吸收水、而且能够通过渗水等明确地确认吸有水的部分即可，还能够使用滤布、多孔塑料制薄膜、织布、无纺布等纤维片等吸水片，也能够使用非片状的海绵等吸水体。在使用滤纸片9b的情况下，优选使用保留粒径(孔径)为20μm以下、特别是为0.3μm～10μm的滤纸片。

另外，在上述的例子中，在一对辊9a、9a之间卷绕吸水片(滤纸片9b)，并使这样的环形的吸水片与离子交换膜5接触，但也能够将片形状或非片状的吸水体成形为卷状，并使吸水体的卷筒体与离子交换膜5接触。

例如，将无纺布裁切成环状，将环状的无纺布层叠并进行压接，而制作无纺布的卷筒体。将中空的芯辊插入于该无纺布的卷筒体的中央空隙部(环的中心)，在芯辊的外周面上配置作为吸水体的无纺布，从而能够驱动无纺布的卷筒体旋转。该情况下，在中空的芯辊的外周面设置与中空部连通的抽吸口，将芯辊的中空部保持为减压状态，在该状态下，使被驱动旋转的无纺布的卷筒体与离子交换膜5接触，从而能够提高无纺布的卷筒体的吸水性，能够可靠地检查小孔的有无。

使用这样的卷筒体的形态的吸水体，并一边减压一边使吸水体与离子交换膜接触的方式具有吸水体的吸水痕迹快速消失的优点，具有能够明显降低吸水体的更换频率的优点。

另外，该卷筒体在使用无纺布作为吸水体的情况下是有利的，但也能够应用于使用织布等作为吸水体的情况。

另外，在上述的例子中，利用CCD照相机11来确认滤纸片9b的表面的渗水状态，但也可以利用目视来确认该状态。

如上所述地进行了检查的离子交换膜5在没有产生小孔的情况下，保持湿润状态地被出货或供于使用。另外，在确认到形成有小孔的情况下，利用目视在离子交换膜5的面A上确认小孔，并在对该部分进行了标记之后，出货或者将该部分切除后供于使用。另外，根据情况，也能够在该小孔的部分涂布离子交换树脂来进行修复。而且，在小孔的数量较多的情况下，有时也会作为次品废弃。

如此，在本发明中，不用安装于电解槽等，就能够容易地对离子交换膜上的小孔的有无连续地进行检查。另外，由于不进行干燥地进行检查，因而还能够有效地抑制由离子交换树脂的收缩导致的尺寸变化，而且，还能够容易地在短时间内进行再湿润，在未检测到小孔的情况下，能够容易地将离子交换膜供于使用。

实施例

＜实施例1＞

将长度1m×宽度1m×厚度5cm的海绵嵌入于长度1m×宽度1m×深度4.5cm的聚氯乙烯制水槽，在水槽中填满水。

此时，以按照每分钟10ml左右的速度溢出的方式持续供给水。

接着，将处于湿润状态的厚度为170μm的离子交换膜(株式会社亚斯通生产的“Neosepta CMX”)切断为长度30cm、宽度20cm，作为试样膜。

在用充分干燥的毛巾多次擦拭了该试样膜的上表面(A面)之后，以该试样膜的背面(与A面相反的一侧的面B)紧贴于上述的海绵的方式放置该试样膜。

然后，将切成5cm见方的滤纸(东洋滤纸株式会社的5C，捕捉粒径1μm)以端部剩余1cm的方式放置在试样膜的A面上，并用手指施压按压。改变部位重复进行按压，于是，在滤纸上出现圆形的斑迹。

在试样膜的A面的与出现了上述的斑迹的位置对应的部位，存在有肉眼可见的缺陷(小孔)。在利用显微镜(株式会社基恩士制的VHX-5000)观察该缺陷时，确认为长度8mm×宽度0.2mm的缺陷。

裁下包含上述的缺陷在内的试样膜，用过滤试验装置(日本アドバンテック(ADWANTEC；爱德克)株式会社制的攪拌型ウルトラホルダーUHP－43K)施加0.1MPa的压力来过滤水时，水以400ml/hr的速度漏出。

＜实施例2＞

使用图1所示的检查装置，对离子交换膜进行小孔的有无的确认。作为离子交换膜5，使用大小为宽度200mm、厚度170μm、长度3000mm且处于湿润状态的株式会社亚斯通生产的“Neosepta CMX”。

在图1的检查装置中，原材料辊1、卷取辊3、输送辊9a均使用直径89mm、宽度250mm的聚氯乙烯树脂制辊。另外，海绵辊7b使用在相同的聚氯乙烯树脂制的辊的表面贴附厚度10mm、宽度18cm的海绵而成的辊。另外，卷绕于一对输送辊9a的滤纸片9b使用东洋滤纸株式会社制的“5C”(捕捉粒径1μm)。而且，由于所述离子交换膜5处于湿润状态，因而，在上述检查装置中，相对于离子交换膜5的输送方向，在上述吸水装置9的上游侧设置吸水辊15，从而将被输送的离子交换膜5的面A的附着水分擦掉。在此，吸水辊15设为在与所述相同的聚氯乙烯树脂制辊的表面贴附吸水布而成的构造。

此外，原材料辊1与卷取辊3之间的设置间隔为600mm，海绵辊7b和输送辊9a设于原材料辊1与卷取辊3之间的中间部位。另外，上述海绵辊7b以其直径的7/10沉没的深度浸渍于装满在水槽7a中的水中。

将所述离子交换膜卷绕于原材料辊1，在所述离子交换膜的放出端部连接与该离子交换膜相同的宽度(200mm)且厚度为200μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜的一端，并将该薄膜的另一端以该PET薄膜以适当的张力张设在原材料辊1与卷取辊3之间的方式安装于卷取辊3。

使用以上这样准备的图1的检查装置，在卷取速度为3m/分钟的条件下，自原材料辊1向卷取辊3卷取所述PET薄膜，实现将离子交换膜5卷绕于卷取辊3，在该过程中，利用CCD照相机11观察与离子交换膜5的面A压力接触的滤纸片9b的表面状态。在输送了350mm的离子交换膜5后，在滤纸片9b上确认有圆形斑迹。在膜的与该斑迹对应的部分利用万能笔进行标记。在实验结束后，将该部分裁下，按实施例1的要领使用显微镜进行观察后，具有直径1mm左右的缺陷。利用过滤试验装置(日本アドバンテック株式会社制的攪拌型ウルトラホルダーUHP－43K)施加0.1MPa的压力来过滤水时，水以100ml/hr的速度漏出。

附图标记说明

1、原材料辊；3、卷取辊；5、离子交换膜；7、水供给装置；7a、水槽；7b、海绵辊；9、吸水检测装置；9a、输送辊；9b、滤纸片；11、CCD照相机；13、干燥机；15、海绵辊(表面水分去除装置)。