DE2551234A1 - FRAME FOR AN ELECTROLYSIS CELL MADE OF A SYNTHETIC ORGANIC POLYMER AND A PROCESS FOR ITS MANUFACTURING - Google Patents

FRAME FOR AN ELECTROLYSIS CELL MADE OF A SYNTHETIC ORGANIC POLYMER AND A PROCESS FOR ITS MANUFACTURING

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DE2551234A1
DE2551234A1 DE19752551234 DE2551234A DE2551234A1 DE 2551234 A1 DE2551234 A1 DE 2551234A1 DE 19752551234 DE19752551234 DE 19752551234 DE 2551234 A DE2551234 A DE 2551234A DE 2551234 A1 DE2551234 A1 DE 2551234A1
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Jeffrey D Eng
Wilfredo E Figueras
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    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/70Assemblies comprising two or more cells
    • C25B9/73Assemblies comprising two or more cells of the filter-press type

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing, Γ. Veickmann, Patent attorneys Dipl.-Ing, Γ. Veickmann,

Dipl.-Ing. H. Wr-ICKMANN, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F.A.Veickmann, Dipl.-Chem. B. HuberDipl.-Ing. H. Wr-ICKMANN, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F.A.Veickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

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Hooker Chemicals & Plastics Corp.
Niagara Falls, New York 14302 / USA
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Rahmen für eine Elektrolysezelle aus einem synthetischen, organischen Polymeren und Verfahren zu seiner HerstellungFrame for an electrolytic cell made from a synthetic, organic polymer and process for its manufacture

Die Erfindung betrifft einen Zellenrahmen bzw. ein Zellengestell zur Herstellung von Elektrolysenzellen und Zusammenstellungen davon. Die Erfindung betrifft insbesondere einen Rahmen für eine Elektrolysezelle aus einem verformten synthetischen, organischen Polymeren, der hineingeformte Teile und Durchgänge zur Halterung der Zellenelemente und zum Beschicken und Entfernen von Zellenflüssigkeiten sowie zur Ausrichtung und Befestigung der Zellenrahmen miteinander in Zusammenstellungen aufweist.The invention relates to a cell frame or a cell frame for the production of electrolysis cells and assemblies of that. The invention particularly relates to a frame for an electrolytic cell from a deformed synthetic organic polymers, the molded parts and passages to hold the cell elements and for charging and removing cell fluids and for aligning and securing the cell frames having with each other in compilations.

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Zur Herstellung von Chlor, Natriumhydroxid und Wasserstoff aus wäßrigen Natriumchloridlösungen sind bislang Elektrolysenzellen verwendet worden, die entweder vom Diaphragma- oder vom Quecksilberzellentyp waren. In den letzten Jahren haben aufgrund der Kostensteigerung von Quecksilber und von Verschmutzungsproblemen, die -mit seiner Verwendung verbunden sind, Diaphragmazellen eine gesteigerte Bedeutung erlangt. Die meisten dieser Zellen sind bislang aus Beton hergestellt worden, doch ist auch schon die Verwendung von Auskleidungen aus verschiedenen polymeren Materialien, wie z.B. Polyvinylchlorid und Polypropylen, vorgeschlagen worden.For the production of chlorine, sodium hydroxide and hydrogen from aqueous sodium chloride solutions are hitherto Electrolysis cells, either of the diaphragm or mercury cell type, have been used. In the In recent years, due to the increase in the cost of mercury and pollution problems associated with associated with its use, diaphragm cells have become increasingly important. Most of these cells have hitherto been made of concrete, but the use of linings made of various polymeric materials such as polyvinyl chloride and polypropylene have been proposed.

Seit der Verfügbarkeit von dimensionsstabilen Anoden und wirksamen permselektiven Membranen ist es nunmehr möglich geworden, die Produktivität von Membranenzellenzusammenstellungen zu erhöhen. Weil flache Elektroden mit einer dazwischenliegenden dünnen Trennmembrane verwendet werden können, ist nunmehr die Herstellung von dünnen Zellenzusammenstellungen möglich geworden. Es sind daher keine massiven Zellwandkonstruktionen mehr notwendig oder zweckmäßig und es sind weitere Anstrengungen gemacht worden, um Konstruktionsmaterialien aufzufinden, die für die Herstellung von zufriedenstellenden Elektrolysenzellen geeignet sind und die dünn sind, rasch hergestellt werden können und dazu imstande sind, den Elektrolysebedingungen, den Ausgangsstoffen und den Endprodukten zu widerstehen. Es ist schon versucht worden, Zellen und Zellenrahmen aus synthetischen organischen polymeren Materialien herzustellen, doch sind solche Vorrichtungen oftmals teuer und die Produkte sind beiWith the availability of dimensionally stable anodes and effective permselective membranes, it is now possible has become to increase the productivity of membrane cell assemblies. Because flat electrodes with an intermediate thin separating membrane can be used, is now the production of thin Cell combinations have become possible. Therefore, massive cell wall constructions are no longer necessary or expedient and further efforts have been made to find materials of construction which are suitable for the production of satisfactory electrolytic cells and which are thin are quickly produced can and are able to do so, the electrolysis conditions, the starting materials and the end products to resist. Attempts have already been made to make cells and cell frames from synthetic organic materials polymeric materials, however, such devices are often expensive and the products are at

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den Bedinglangen der Elektrolyse nicht beständig, was möglicherweise auf Spannungen, die in dem Kunststoff während der Bearbeitung entstehen, oder auf hierdurch erzeugte Materialschwächen zurückzuführen ist. Das spanabhebende Bearbeiten von gefüllten Polymeren setzt die Oberflächen des Füllstoffes frei, was für elektrolytische Langzeitzwecke unerwünscht sein kann, und zwar insbesondere in Gegenwart eines Elektrolyten und von- Zellprodukten bei erhöhten Temperaturen oder wenn die Temperaturen über einen Bereich variieren, der genügend breit ist, daß Expansionen und Kontraktionen bewirkt werden, die beim Freilegen des Füllstoffs in der Oberfläche des gefüllten Polymeren Abschwächungserscheinungen entwickeln können.not resistant to the conditions of electrolysis, what possibly on stresses that arise in the plastic during processing, or on thereby generated Material weaknesses is due. The machining of filled polymers sets the surfaces of the filler free, which can be undesirable for long-term electrolytic purposes, in particular in Presence of an electrolyte and cell products elevated temperatures or when temperatures vary over a range wide enough to cause expansion and causing contractions upon exposure of the filler in the surface of the filled polymer Can develop signs of weakening.

Polypropylen ist schon als säurebeständiger und alkalibeständiger Werkstoff verwendet worden. Es ist auch schon mit verschiedenen hochtemperaturbeständigen Materialien, z.B. Talk, Glimmer und Asbest, als Füllstoffe versetzt worden. Zur Herstellung von geformten Rahmen des vorliegenden Typs zur Verbindung, um Zusammenstellungen von elektrolytischen Zellen zu bilden, ist es jedoch bislang noch nicht verwendet worden. Solche Produkte sind relativ einfach herzustellen, zusammenzustellen und zu verwenden und sie haben eine lange Lebensdauer, wobei die Rahmen während der Elektrolyse von wäßrigen Natriumchloridlösungen gegenüber einem Behindern, Verwerfen, Expandieren, Zusammenziehen, Kriechen und anderen Verziehungen hoch beständig sind.Polypropylene has already been used as an acid-resistant and alkali-resistant material. It is also with various high-temperature-resistant materials, e.g. talc, mica and asbestos, as fillers been transferred. For making molded frames of the present type for connection to assemblies of electrolytic cells, however, it has not yet been used. Such Products are relatively easy to make, assemble and use and they have a long lifespan, wherein the frame during the electrolysis of aqueous sodium chloride solutions against a hindrance, Warping, expanding, contracting, creeping and other warping are highly resistant.

Gemäß der Erfindung wird nun ein Rahmen für eine Elektrolysezelle aus einem synthetischen organischen PoIy-According to the invention, a frame for an electrolytic cell made of a synthetic organic poly-

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meren als Gehäuse für eine Anode und eine Kathode und zum Tragen einer Membrane zur Verfügung gestellt. Dieser Rahmen bildet zusammen mit einem passenden angrenzenden Rahmen, der eine Elektrode mit entgegengesetzten Vorzeichen, wie diejenige, die dem vorhandenen Rahmen näher ist, enthält, eine elektrolytische Zelle, welche eine Anode, eine Kathode und eine dazwischen liegende Membrane aufweist. Der Rahmen -enthält Einlasse und Auslässe für elektrolytische Prozeßflüssigkeiten in die Anolyt- und Katholytabteile, so daß die aus zwei angrenzenden Rahmen gebildete Zelle mindestens einen Einlaß in das Anolytenäbteil, mindestens einen Auslaß aus dem Anolytenäbteil, mindestens einen Einlaß in das Katholytenabteil und mindestens einen Auslaß aus dem Katholytenabteil hat, wobei jeder der Einlasse und Auslässe mit den jeweiligen Kopfstücken oder Verteilern, die mit dem Zellrahmen integral sind, in Verbindung steht. Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist das synthetische organische Polymere Polypropylen, das einen Füllstoff, wie Asbest, Glimmer, Kaliziumsilikat, Talk oder Gemische davon, enthält, wobei der Rahmen spritzgegossen ist, integrale äußere Ausrichtungsund Befestigungseinrichtungen, um eine Vielzahl von Rahmen zusammen in einer Zellenzusammenstellung zu halten, enthält und hineinverformte Befestigungseinrichtungen, um verschiedene Zellenteile in den gewünschten Stellungen zu halten, aufweist. Die Erfindung betrifft auch ein Elektrolyseverfahren unter Verwendung von Elektrolysezellen, welche die erfindungsgemäßen Rahmen enthalten, sowie ein Verfahren zur Herstellung dieser Rahmen und Zwischen-Montierungseinrichtungen oder Rahmenmeren as a housing for an anode and a cathode and provided for carrying a membrane. This frame forms together with a matching adjoining Frame that has an electrode with opposite sign than that of the existing frame is closer, contains an electrolytic cell which has an anode, a cathode and an intermediate one Has membrane. The frame - contains inlets and outlets for electrolytic process fluids in the anolyte and catholyte compartments, so that the two adjacent frame formed cell at least one inlet in the anolyte part, at least one outlet from the anolyte compartment, at least one inlet into the catholyte compartment and at least one outlet from the Has catholyte compartment, each of the inlets and outlets with the respective headers or manifolds integral with the cell frame stands. In preferred embodiments of the invention, the synthetic organic polymer is polypropylene, which contains a filler such as asbestos, mica, potassium silicate, talc or mixtures thereof, the frame Injection molded, integral outer alignment and fastening devices to a variety of frames to hold together in a cell assembly, contains and deformed fastening devices, to keep different cell parts in the desired positions. The invention also relates to an electrolysis process using electrolysis cells which contain the frame according to the invention, and a method of manufacturing these frames and intermediate mounts or frames

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für Elektroden, um sie in den erfindungsgemäßen Rahmen in den gewünschten Stellungen zu halten.for electrodes in order to keep them in the desired positions in the frame according to the invention.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen
näher erläutert. Es zeigen:
The invention will become apparent with reference to the accompanying drawings
explained in more detail. Show it:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Zellenzusammenstellung, die eine Vielzahl von Rahmen gemäß der Erfindung enthält,1 is a perspective view of a cell assembly comprising a plurality of frames according to of the invention,

Fig. 2 eine teilweise abgeschnittene vertikale Quer-Fig. 2 is a partially cut away vertical transverse

schnittsansicht eines Paars von erfindungsgemäßen Rahmen und von Teilen von anderen Rahmen,
die daran angrenzen, wobei zwei vollständige Rahmen zu einer elektrolytischen Zelle kombiniert
sind,
sectional view of a pair of frames according to the invention and parts of other frames,
adjoining it, with two complete frames combined to form an electrolytic cell
are,

Fig. 3 eine teilweise abgeschnittene Querschnittsauf-3 shows a partially cut-off cross-sectional

rißansicht entlang der Ebene 3-3 der Figur 2, undelevation view along plane 3-3 of Figure 2, and

Fig. 4 eine teilweise vertikale Querschnittsansicht eines T-förmigen rechteckigen "Bilderrahmens", der eine Zwischenbefestigungseinrichtung darstellt, um
eine Elektrode an dem Kunststoffrahmen gemäß der Erfindung zu befestigen.
Fig. 4 is a partial vertical cross-sectional view of a T-shaped rectangular "picture frame" which is an intermediate mounting means around
to attach an electrode to the plastic frame according to the invention.

Die in Figur 1 dargestellte Elektrolysezellenzusammenstellung 11 enthält eine Grundlage 13f einzelne Zellrahmen 15, die mit dazwischen liegenden (nicht gezeigten) Dichtungen für Abdichtungszwecke miteinander angeordnet sind, Druckvorder- und -rückendeplattenteile 17 und 19, horizontale Seitenträgerstangen 21 und 23, dieThe electrolysis cell assembly 11 shown in Figure 1 contains a base 13 f individual cell frames 15, which are arranged with seals in between (not shown) for sealing purposes, pressure front and back plate parts 17 and 19, horizontal side support rods 21 and 23, the

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an der Grundlage 13 und oberhalb davon durch vertikale Teile 25, 27, 29 und 31 gehalten sind, und Stäbe 33, 35, 37, 39 und 41, von denen jeder an beiden Enden mit einem Gewinde versehen ist und von denen jeder Spannmuttern besitzt, um die Endplatten zusammenzupressen und auf diese Weise die Rahmen in flüssigkeitsdichte Beziehung miteinander zu halten, was gewöhnlich unter Zuhilfenahme der dazwischen liegenden Dichtungen geschieht. Die mit einem Gewinde versehenen Enden 43 und 45 und die Spannmuttern 47 und 49 auf dem Stab 41 sind gezeigt und es wird ersichtlich, daß auch die anderen Stäbe ähnliche mit Gewinde versehene Enden und Spannmuttern enthalten.are held at the base 13 and above it by vertical members 25, 27, 29 and 31, and bars 33, 35, 37, 39 and 41, each of which is threaded at both ends and each of which is clamping nuts possesses to compress the end plates and in this way the frames in a liquid-tight manner To maintain relationship with each other, which is usually done with the aid of the seals in between. The threaded ends 43 and 45 and the tension nuts 47 and 49 on the rod 41 are and it will be seen that the other rods also have similar threaded ends and tension nuts contain.

Eine Walze, die durch das Bezugszeichen 51 angegeben wird, dient als Lager, um die gleitende Bewegung der Platte zu erleichtern. Die Platten 17 und 19 enthalten darin Durchgänge oder sind daran angeschlossen, um die Spannstäbe in Position zu halten und um den Platten Spannkräfte zu überführen. Die Zellrahmen 15, deren Strukturen in den Figuren 2 und 3 näher beschrieben werden, enthalten eine äußere Ausrichtungseinrichtung 53, die äußere Teile, die mit den Rahmen integral sind und die (bei 54) geformt sind, umfaßt, um sich an die Trägerstange 23 anzupassen und darauf zu liegen, um die Zusammenstellung der Zellrahmen zu erleichtern, wie es näher später im Zusammenhang mit den Figuren 2 und 3 beschrieben wird.A roller, indicated by the reference numeral 51, serves as a bearing to allow the sliding movement of the plate to facilitate. The plates 17 and 19 contain passages therein or are connected thereto to the tension rods to hold in position and to transfer tension forces to the plates. The cell frames 15, their structures described in more detail in Figures 2 and 3 include an external alignment device 53, the outer parts which are integral with the frame and which are molded (at 54) are included to attach to the support rod 23 and to lie on it in order to facilitate the assembly of the cell frames, as will be described in more detail later in connection with FIGS. 2 and 3 will.

Die Figur 2 zeigt Kombinationen der Zellenrahmen unter Bildung von elektrolytischen Zellen. Mit Ausnahme derFIG. 2 shows combinations of the cell frames with the formation of electrolytic cells. With the exception of

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elektrischen Anschlüsse sind die äußeren Teile nicht gezeigt. Zur besseren Veranschaulichung sind auch die oberen Einlaß- und Auslaßdurchgänge und die Verteiler nicht dargestellt (diese sind in Figur 3 gezeigt). Bei der Anordnung der Figur 2 sind die Zellenrahmen 15 mit der dazwischen liegenden Dichtung 61 oder einer Vielzahl von Dichtungen unter flüssigkeitsdichtem Kontakt zusammengehalten, wodurch eine Elektrolysezelle gebildet wird, wenn die Elektroden und eine dazwischen gelegte Membran sich an Ort und Stelle befinden. Die Rahmen 15 haben Wände 63, die die Zelle begrenzen, die durch die Verbindung der Rahmen gebildet wird, wobei ein Aussickern in die nächsten angrenzenden Zellen 65 und 67 verhindert wird. Die Zelle 69, die durch Verbindung der Rahmen 15 gebildet wird, enthält eine Anode 71, eine Kathode 73 und eine Membran 75, die an der inneren inaktiven Seite der Anode 71 gehalten wird. Die Anode 71 ist elektrisch und mechanisch (durch Schweißen) an den Leiter 77 angeschlossen und die Kathode 73 ist in ähnlicher Weise an den Leiter 79 angeschlossen. Diese beiden Leiter sind im wesentlichen vertikal angeordnet und sie haben obere Enden, die durch Öffnungen 81 und 83 in den Rahmen hindurchgehen und die im Kontakt mit den Leitern 85 und 87 sind, durch welche Elektrizität der Zelle 69 von dem Kathodenleiter der Zelle 67 zugeführt wird und von der Zelle 69 zu dem Anodenleiter der Zelle 65 überführt wird. Abdichtungseinrichtungen 89 und 91 sind vorgesehen, um eine flüssigkeitsdichte Abdichtung herzustellen, um den Verlust an Gas oder Flüssigkeit zu verhindern.electrical connections, the outer parts are not shown. For a better illustration are also the upper inlet and outlet passages and manifolds not shown (these are shown in Figure 3). at the arrangement of Figure 2 are the cell frames 15 with the intermediate seal 61 or a Multiple seals held together in liquid-tight contact, creating an electrolytic cell is formed when the electrodes and an interposed membrane are in place. the Frames 15 have walls 63 which delimit the cell formed by the connection of the frames, whereby leakage into the next adjacent cells 65 and 67 is prevented. Cell 69, through connection the frame 15 is formed, includes an anode 71, a cathode 73 and a membrane 75 attached to the inner inactive side of the anode 71 is held. The anode 71 is electrically and mechanically (by welding) on connected to conductor 77 and cathode 73 is connected to conductor 79 in a similar manner. These both conductors are arranged substantially vertically and they have upper ends that pass through openings 81 and 83 pass into the frame and which are in contact with conductors 85 and 87 through which electricity the cell 69 is fed from the cathode lead of the cell 67 and from the cell 69 to the anode lead of the Cell 65 is transferred. Sealing devices 89 and 91 are provided to provide a liquid-tight seal to prevent the loss of gas or liquid.

Wie es für den Anodenleiteraustritt aus der Zelle 65 gezeigt wird, umfaßt die Dichtung eine Vielzahl vonAs shown for the anode lead exit from cell 65, the seal comprises a plurality of

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federnden Neopren-Dichtringen oder O-Ringen 93, die miteinander gegen einen Anschlag 95 gepreßt werden, indem eine Kappe 97 durch einen mit einem Gewinde versehenen Kragen 99 gegen den kraftüberführenden starren Dichtring 101 angespannt wird. Somit werden die Dichtringe oder O-Ringe oder Befestigungselemente anderer geeigneter Typen, z.B. Keile, gegen den Anodenleiter gepreßt und halten diesen fest an Ort und Stelle, wobei ein Flüssigkeitsverlust aus der Zelle verhindert wird.resilient neoprene sealing rings or O-rings 93, which are connected to each other be pressed against a stop 95 by pulling a cap 97 through a threaded end Collar 99 is clamped against the force-transmitting rigid sealing ring 101. Thus, the sealing rings or O-rings or fasteners of other suitable types, e.g., wedges, pressed against the anode lead and hold it firmly in place, preventing fluid loss from the cell.

Die Leiter 77 und 79 und durch diese Elektroden 71 und 73 sind an Ort und Stelle durch Trägerklammern 103 und 105 befestigt, welche durch Schrauben 107 und 109 an eingeformten Vorsprünge 111 und 113 befestigt sind. Die Leiter können an den Klammern zu einer weiteren Stützung angeschweißt oder sonstwie positiv befestigt sein.The conductors 77 and 79 and through these electrodes 71 and 73 are secured in place by beam brackets 103 and 105 which are attached by screws 107 and 109 molded projections 111 and 113 are attached. The ladder can be attached to the brackets for further support welded on or otherwise positively attached.

Wie gezeigt wird, paßt die Kathode 73 in eine vorbereitete Öffnung in dem Rahmen an den Kathodenenden hinein und sie wird zusätzlich noch durch den Druck der Dichtung dagegen gestützt, wenn die Zellrahmen miteinander verspannt werden. Um die Starrheit der Anode zu verbessern, wird sie auf einem Winkelrahmen oder einer Reihe von Winkelklammern 115 angeordnet, welcher Rahmen hinsichtlich des Körperrahmens 15 durch geeignete Einrichtungen, z.B. durch Schrauben, Zement bzw. Klebstoff, Druckhalterung durch die Dichtung 61 etc., an Ort und Stelle gehalten wird. Die Verwendung des Winkels 115 oder des T-förmigen "Bilderrahmens11 als Zwischen-Montierungseinrichtung, wie sie in Figur 4 gezeigt wird, und wie sie mit dem derzeitigen Winkel austauschbar ist, dient dazu, eine weitere Festigkeit zu ergeben,As shown, the cathode 73 fits into a prepared opening in the frame at the cathode ends and is additionally supported by the pressure of the gasket against it when the cell frames are braced together. In order to improve the rigidity of the anode, it is placed on an angle frame or a series of angle brackets 115, which frame is in place with respect to the body frame 15 by suitable means such as screws, cement or glue, pressure retention by the gasket 61 etc. and is held in place. The use of the bracket 115 or the "T-shaped" picture frame 11 as an intermediate mounting device, as shown in Figure 4, and as it is interchangeable with the current bracket, serves to give further strength,

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und verhindert eine unerwünschte Verbiegung des Anodenmaterials. and prevents undesired bending of the anode material.

Die Membrane 75, die in der gezeigten Ausführungsform gegen die Anode 71 gehaltert ist, wird an Ort und Stelle gehalten, an dem sie zwischen dem Winkel 115, "den Rahmenteilen 117, 119 und 121 und auch in geeigneten Kanälen oder Rillen, z.B. wie bei 123 und 125, den Halteteilen 127 und 129, die durch Schrauben in dem Rahmen 15 gehalten werden, an Ort und Stelle abgedichtet ist. Es wird ersichtlich, daß in der gezeigten Veranschaulichung die Membran nicht in allen Stellungen perfekt vertikal ist, sondern durch die Anode dagegengepreßt wird, um die Befestigung an Ort und Stelle zu unterstützen. Es ist wichtig, daß der Abstand zwischen den Elektroden zur Erzielung bester elektrolytischer Wirkungen konstant gehalten wird, und es ist auch wichtig, daß die Membrane gegen die Anode dicht gehalten wird, um zu verhindern, daß Chlorgas, welches an der aktiven Seite der Anode, weg von der Membrane, gebildet wird, sich zwischen der Anode und der Membrane ansammelt. Gleichermaßen sollte der Abstand zwischen Membrane und Kathode konstant gehalten werden, um Störungen der Entfernung des erzeugten Wasserstoffgases zu verhindern und einen freien Fluß des Elektrolyten zu gestatten. Es wird ersichtlich, daß bei anderen Ausführungsformen der Erfindung, bei denen die Membrane zwischen den zwei Elektroden mit Abständen zwischen der Membrane und der Elektrode angeordnet ist, es zweckmäßig sein kann, daß die aktive Seite der Anode der Membrane zugewendet ist oder daß beide Seiten der Anode aktiv sind oder daß, wennThe membrane 75, which in the embodiment shown is supported against the anode 71, is in place held at which they are between the angle 115, "the frame parts 117, 119 and 121 and also in suitable Channels or grooves, e.g., as at 123 and 125, the holding parts 127 and 129, which are secured by screws in the frame 15, is sealed in place. It will be seen that in the illustration shown the membrane is not perfectly vertical in all positions, but is pressed against it by the anode will be used to aid fixation in place. It is important that the distance between the Electrodes are kept constant for best electrolytic effects, and it is also important to that the membrane is kept tight against the anode in order to prevent chlorine gas, which at the active Side of the anode, away from the membrane, accumulates between the anode and the membrane. Likewise the distance between the membrane and the cathode should be kept constant to avoid interference with the distance to prevent the generated hydrogen gas and allow a free flow of the electrolyte. It it will be seen that in other embodiments of the invention in which the membrane is between the two electrodes is arranged with distances between the membrane and the electrode, it may be appropriate that the active side of the anode of the membrane is facing or that both sides of the anode are active or that if

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die Membrane gegen die Kathode angeordnet werden soll, die verwendete Struktur entsprechend modifiziert werden kann.the membrane is to be placed against the cathode, the structure used must be modified accordingly can.

Ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Hineinverformung der verschiedenen Einrichtungen für die Zugabe und Entfernung von Flüssigkeit aus den hergestellten Elektrolysezellen, so daß es nicht notwendig ist, solche Durchgänge in den Rahmen hineinzubohren. In der Figur 2 sind die einzigen solchen Durchgänge, die gezeigt sind, für die Beschickung der Anolyt- und Katholytabteile und für das Anolytenbeschickungskopfstück oder -verteiler. Andere Beschickungskopfstücke und Entladungsdurchgänge und -kopfstücke sind in Figur 3 gezeigt. Das Anolytenkopfstück 131, das in den Rahmen 15 hineingeformt ist, steht durch den Durchgang 133 mit dem Anolytenabteil 135 der Zelle 69 in Verbindung. Am Ende des Durchgangs 133 in der Nähe des Anolytenabteils ist ein Öffnungsstopsel 137 in die zuvor hineingeformten Gewinde in dem Rahmen 15 eingedreht oder auf sonstige Weise befestigt, so daß der Durchgang zu der bei 139 gezeigten Öffnung begrenzt wird. In ähnlicher Weise steht ein Verteiler 134 für die Katholytbeschickung (Figur 3) durch den Durchgang 141 mit dem Katholytenabteil 143 in Verbindung und wird durch die Öffnung 145 begrenzt. Die Verwendung der Öffnungen, die mit anderen von unterschiedlicher Größe·austauschbar sind, gestattet es, die Fließgeschwindigkeiten in die Zelle hinein zu regulieren.An important feature of the present invention is the deformation of the various devices for the Addition and removal of liquid from the manufactured electrolytic cells so that it is not necessary to drill such passages into the frame. In Figure 2, the only such passages are shown for loading the anolyte and catholyte compartments and for the anolyte loading head or distributor. Other loading headers and unloading passages and headers are shown in FIG. The anolyte head piece 131, which is inserted into the frame 15 is formed in, stands through the passage 133 with the anolyte compartment 135 of the cell 69 in communication. At the end of passage 133 near the anolyte compartment an opening stopper 137 is screwed into the previously formed thread in the frame 15 or other Manner so that the passage to the opening shown at 139 is limited. In a similar way there is a manifold 134 for the catholyte feed (Figure 3) through passage 141 with the catholyte compartment 143 in connection and is limited by the opening 145. Use of the openings shared with others of different sizes · are interchangeable it is to regulate the flow rates into the cell.

In Figur 3 wird ein Zellrahmen 15 und eine Zelle 69 gezeigt, die einen weiteren fakultativen Beschickungs-In Figure 3, a cell frame 15 and a cell 69 are shown, another optional loading

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verteiler 147, einen Chlorauslaßverteiler 151, einen Wasserstoff auslaßverteiler 149, Abnahmekopfstücke 153 für die Natriumhydroxidlösung und ein Abnahmekopfstück 155 für den abgereicherten Anolyten enthalten. Es wird ersichtlich, daß Überlaufdurchgänge 157 und 159 die jeweiligen Katholyten- und Anolytenabströme zu den-Kopfstücken von dem Anolyten 161 und dem Katholyten 163 (hinter der Membrane) tragen. Der Rahmen 15 enthält auch ein fakultatives Anolytenbeschickungskopfstück 167 und ein fakultatives Katholytenbeschickungskopfstück 165, die beide durch nicht-gezeigte Kanäle oder Durchgänge mit dem Zellinneren verbunden sein können. Solche Durchgänge können in den Rahmen gebohrt werden, wenn es gewünscht wird, Beschickungen von der Oberseite der Zelle zu verwenden, oder sie können eingeformt werden und· bei Nichtgebrauch zugestöpselt werden. Gleichermaßen können, wenn es nicht gewünscht wird, Bodenbeschickungen zu verwenden, die Durchgänge 133 und 141 zugestöpselt werden. Die Verwendung eines Verteilers 147 ist nützlich, wenn eine Vielzahl von Membranen verwendet werden soll, wobei ein Pufferabteil gebildet wird, in das die Beschickung eingeführt wird. Wie oben hinsichtlich der anderen fakultativen Kopfstücke ausgeführt, kann je nach dem angestrebten Zweck ein Durchgang geöffnet oder zugestöpselt sein.manifold 147, a chlorine outlet manifold 151, a hydrogen outlet manifold 149, sodium hydroxide solution take-off headers 153, and a take-off head piece 155 for the depleted anolyte included. It can be seen that overflow passages 157 and 159 represent the respective Catholyte and anolyte effluents to the head pieces from the anolyte 161 and the catholyte 163 (behind the membrane). The frame 15 also includes a optional anolyte feed header 167 and an optional catholyte feed header 165, the both can be connected to the interior of the cell by channels or passages not shown. Such passages can be drilled into the frame, if desired, feedings from the top of the cell or they can be molded and plugged when not in use. Likewise, if it is not desired to use bottom charges, passages 133 and 141 are plugged. The use of a manifold 147 is useful when a variety of membranes are to be used, thereby forming a buffer compartment into which the charge is introduced. As above with regard to the running other optional headers, a passage can be opened or closed depending on the intended purpose be plugged.

Obgleich es im einzelnen nicht dargestellt wird, liegt es innerhalb des Rahmens der Erfindung, Beschickungsund Auslaßströme mit gekrümmtem Durchlauf anzuwenden, so daß der Widerstand des Stroms, durch den ein Stromaussickern stattfinden könnte, erhöht wird. Hinsichtlich der Beschickungen von Flüssigkeiten durch Öffnun-Although not shown in detail, it is within the scope of the invention, feed and Outlet flows with curved passages apply, so that the resistance of the flow through which a flow leakage could take place is increased. With regard to the charging of liquids through openings

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gen wird aufgrund der kleineren Ströme der Widerstand größer und Stromaussickerungen werden vermindert. Dies wird besonders hinsichtlich der oberen Beschickungsstellen wirksam, wenn Öffnungen verwendet werden, die genügend klein sind, daß Tröpfchen der Beschickungsflüssigkeiten erzeugt werden, die diskontinuierlich sind, wenn sie durch die Chlor- und Wasserstoffgasphasen oberhalb des Elektrolyten in dem Anoden- bzw. Kathodenabteil fallen. Solche diskontinuierlichen Ströme ergeben einen sehr hohen Widerstand gegen ein Aussikkern von (elektrischem) Strom.The resistance becomes due to the smaller currents larger and current leakage is reduced. This becomes particularly effective with respect to the upper loading points when openings are used which are sufficiently small that droplets of the feed liquids are produced which are discontinuous are when they are through the chlorine and hydrogen gas phases fall above the electrolyte in the anode or cathode compartment. Such discontinuous flows result in a very high resistance to a leakage of (electrical) current.

In ähnlicher Weise können solche unterbrochenen Ströme erzeugt werden, wobei das überfließende Produkt abgenommen wird, wobei die Zellflüssigkeit und der abgereicherte Anolyt von den Zellelektrolytenniveaus auf niedrigere Niveaus herabfallen. Auf diese Weise werden diskontinuierlich herabfallende Ströme erzeugt. Naturgemäß können die Elektrolyten auch aufgebrochen werden, wenn sie von der Zellenbank entfernt werden, um ein Durchsickern durch sie zu verhindern. In dieser Hinsicht ist das polymere Kunststoffkonstruktionsmaterial für die Zellrahmen geeignet, weil es nicht-leitend ist.Similarly, such intermittent streams can be created with the overflowing product decreasing is, with the cell fluid and the depleted anolyte from the cell electrolyte levels up lower levels drop. In this way, discontinuously falling streams are generated. Naturally The electrolytes can also be broken up when they are removed from the cell bank to a Prevent seepage through them. In this regard, it is polymeric plastic construction material suitable for the cell frame because it is non-conductive.

In Figur -4 ist ein Teil einer T-förmigen Bilderrahmen-Zwischen-Montierungseinrichtung zur Halterung einer Elektrode, z.B. der auseinandergezogenen Maschenanode 71 der Figuren 2 und 3» an dem Rahmen 15 gezeigt. In der Figur 2 ist das Rahmenwerk 115 als ein Winkel gezeigt und in Figur 4 ist es ein T-Element 169, das einen horizontalen Fußteil 171 und einen oberen vertikalen Spitzenteil 173 und einen unteren vertikalen Spitzen-In Figure -4 is part of a T-shaped picture frame intermediate mount for holding an electrode, e.g. the expanded mesh anode 71 of FIGS. 2 and 3 are shown on the frame 15. In Figure 2, the framework 115 is shown as an angle and in Figure 4 it is a T-element 169, the one horizontal foot portion 171 and an upper vertical tip portion 173 and a lower vertical tip

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teil 175 besitzt. Der obere Teil des T-Spitzenelements . 173 ist an einem Körperteil des Rahmens 15 gehaltert und der untere Teil besitzt daran befestigt die auseinandergezogene Maschenanode 177. Wie gezeigt wird, wird zwischen der Anode 177 und der Membran 179, die zwischen dem oberen Teil des T-Elements und der Dichtung 181 gehalten wird, ein Abstand ausgebildet. Naturgemäß kann durch Veränderung der Proportionen und der Stellungen es erreicht werden, daß dieser Abstand größer, geringer ist oder überhaupt nicht vorliegt.part 175 owns. The top of the T-tip element . 173 is supported on a body part of the frame 15 and the lower portion has attached thereto the expanded mesh anode 177. As shown, is between the anode 177 and the membrane 179 that is between the top of the T-element and the gasket 181 is held, a gap is formed. Naturally, by changing the proportions and the Positions it can be achieved that this distance is larger, smaller or not present at all.

Bei Modifizierungen der gezeigten Struktur wird leicht ein monopolarer Typ der Zelle hergestellt, indem man lediglich die elektrischen Verbindungen so verändert, daß jede Zelle unabhängig mit der Elektrolysespannung beladen wird. In ähnlicher Weise können die elektrischen Verbindungen zwischen bipolaren Zellen intern anstelle außerhalb der Zelle hergestellt werden. Anstelle daß man elektrische Verbindungen an der Oberseite der Zelle vorsieht, können diese sich auch an ihrer Seite befinden. Die Hauptseparatoren in der Zelle, die als vertikale zentrale Strukturteile der Rahmen gezeigt sind, können durch eine Vielzahl von solchen Teilen ersetzt werden, die beide dünner sind, um Kunststoff einzusparen. Sie können zu jeder Seite des Zellenrahmens bewegt werden, wobei es jedoch bevorzugt wird, sie, wie erwähnt, im wesentlichen zentral angeordnet zu haben, um die Zelle in ungefähr gleiche Abteile aufzuteilen und um eine größere Festigkeit und Dimensionsstabilität des geformten Kunststoffrahmens zu haben. Anstelle der Verwendung von Neopren-Dichtringen,die dicht gegenWith modifications to the structure shown, a monopolar type of cell is easily made by using just changed the electrical connections so that each cell is independent of the electrolysis voltage is loaded. Similarly, the electrical connections between bipolar cells can be held internally outside the cell. Instead of having electrical connections at the top of the Cell provides, these can also be on your side. The main separators in the cell, which are called vertical central structural parts of the frame shown can be replaced by a variety of such parts which are both thinner to save plastic. You can go to either side of the cell border be moved, but it is preferred, as mentioned, to have them arranged essentially centrally, to divide the cell into roughly equal compartments and to provide greater strength and dimensional stability of the molded plastic frame. Instead of using neoprene sealing rings that tight against

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die Elektrodenleiter durch Kompression einer Spannmutter gedrückt sind, können auch andere Formen von Dichtungen verwendet werden, z.B. einzelne O-Ringe, Zylinder, hohle konische Keile etc. Solche Materialien können aus Neopren oder anderen geeigneten Polymeren, z.B. PoIytetrafluoräthylen und anderen fluorierten Polymeren, "bestehen. Anstelle der Verwendung von positiven Halterungseinrichtungen, um die Membrane und/oder die Elektroden an Ort und Stelle zu halten, können elastische Einrichtungen, z.B. Neopren-Bänder, die die Dichtung oder andere Teile gegen den Rahmen während der Zusammenstellung pressen und die möglicherweise in die Hohlräume in dem Rahmen hineinpassen, verwendet werden. Solche zeitweiligen Einrichtungen können verwendet werden, bis die verschiedenen Rahmen während der Konstruktion der Zellenzusammenstellung eng aneinandergepreßt sind. Alternativ kann man anstelle der Verwendung von solchen Einrichtungen einen Klebstoff, z.B. einen Neopren-Klebstoff, einsetzen, der die Dichtungen, die Elektroden und die Membranen zeitweilig an Ort und Stelle hält. Ein solcher Klebstoff sollte genügend fest sein, daß er in richtiger Beziehung die verschiedenen Teile zusammenhalt, bis sie durch Zusammenpressen der verschiedenen Rahmen permanent befestigt sind. Nach der Auseinandernähme würde der Klebstoff die verschiedenen Teile nicht so eng binden, daß sie ohne permanente Schädigungen nicht entfernbar werden. In manchen Fällen kann es möglich sein, auf die Verwendung von Dichtungen zu verzichten und entgegengesetzte Teile der Polypropylenrahmen zu verwenden, die durch die Zusammenpreßeinrichtung für die Zusammenstellung so dicht zusammengehalten werden, daß die verschiedenen zwischen-the electrode conductors by compression of a clamping nut are pressed, other forms of seals can also be used, e.g. individual O-rings, cylinders, hollow conical wedges etc. Such materials can be made from Neoprene or other suitable polymers, e.g. polytetrafluoroethylene and other fluorinated polymers, "instead of using positive retention devices, to hold the membrane and / or the electrodes in place, elastic Devices, e.g. neoprene tapes, which seal or other parts against the frame during assembly press and which possibly fit into the cavities in the frame, can be used. Such Temporary facilities can be used up the various frames during construction the cell assembly are tightly pressed together. Alternatively, instead of using such Devices use an adhesive, such as a neoprene adhesive, to secure the seals, electrodes and temporarily holds the membranes in place. Such an adhesive should be strong enough that he holds the various parts together in proper relation until they are pressed together by pressing the various parts together Frames are permanently attached. Once taken apart, the glue would be different Do not bind parts so tightly that they cannot be removed without permanent damage. In some cases it may be possible to dispense with the use of seals and opposite parts of the Use polypropylene frames that are so tight due to the compression device for putting them together be held together so that the various intermediate

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gelegten Teile sich in der gewünschten permanenten Beziehung befinden, ohne daß die Notwendigkeit für ein weicheres Dichtungsmaterial besteht, um Aussickerungen zu verhindern. Wenn man auf die Neopren-Dichtungen verzichtet, dann kann die Elastizität des Polypropylenrahmens gesteigert werden, indem man der Formzusammensetzung Kautschuk oder andere elastomere Materialien zusetzt, z.B. in Mengen von 5 bis 25% 'des Äthylenpropylenelastomeren. placed parts are in the desired permanent relationship without the need for a there is a softer sealing material to prevent seepage. If you do without the neoprene seals, then the elasticity of the polypropylene frame can be increased by changing the molding composition Rubber or other elastomeric materials are added, for example in amounts of 5 to 25 percent of the ethylene propylene elastomer.

Die in den Figuren 2 und 3 gezeigten Zellen sind diejenigen eines Mittelteils der Zeilenzusammenstellung. Es wird ersichtlich, daß die Endrahmen eine unterschiedliche Bauart haben, wobei sie im wesentlichen Halbzellenrahmen sind, deren äußere Seiten blank sind. Es erscheint nicht notwendig, solche Strukturen näher zu beschreiben, da sie für den Fachmann auf der Hand liegen. The cells shown in Figures 2 and 3 are those of a central portion of the row assembly. It will be seen that the end frames are of different construction, being essentially half-cell frames whose outer sides are bare. It does not seem necessary to go into detail about such structures as they are obvious to the expert.

Das einzige Konstruktionsmaterial für die erfindungsgemäßen Zellrahmen, das sich als zufriedenstellend erwiesen hat und das ohne weiteres spritzgegossen werden kann, ist Polypropylen und insbesondere Polypropylen, das mit einem geeigneten Füllstoff, z.B. Asbest, Glimmer, Kalziumsilikat, Talk oder Gemischen davon, gefüllt ist. Die Gemische aus den genannten Füllstoffen können aus zwei, drei oder vier Komponenten bestehen, wobei es insbesondere als günstig angesehen wird, daß in solchen Gemischen sowohl Kalziumsilikat als auch Glimmer enthalten sind. In manchen Fällen können auch bekannte äquivalente Füllstoffe verwendet werden. Wenn nur einer der Füllstoffe verwendet werden soll, dannThe only material of construction for the cell frames of the invention that has been found to be satisfactory and which can easily be injection molded is polypropylene and especially polypropylene, that is filled with a suitable filler, e.g. asbestos, mica, calcium silicate, talc or mixtures thereof is. The mixtures of the fillers mentioned can consist of two, three or four components, with it is considered particularly favorable that both calcium silicate and mica in such mixtures are included. In some cases, known equivalent fillers can also be used. if only one of the fillers should be used then

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wird bevorzugt, daß dieser Kalziumsilikat ist, wobei die faserartige Form als die beste angesehen wird. Das Polypropylen kann ein normales Harz sein, das für Spritzgußzwecke vorgesehen ist, z.B. ein nicht-modifiziertes, ein copolymerisiertes, ein mit einem inerten Füllstoff gefülltes oder ein schlagfest- (kautschuk-) modifiziertes Polypropylen sein, das Produkte liefert, die die in "Modern Plastics Encyclopedia" 1973 bis 1974, Seite 552, angegebenen Eigenschaften aufweisen. Wenn daher solche Harze nach den auf den Seiten 338 bis 410 dieser Veröffentlichung - auf die hierin ausdrücklich Bezug genommen wird - beschriebenen Methoden spritzgegossen werden, dann werden geeignete elektrolytische Zellrahmen erhalten, die für "Filterpressen"-Zusammenstellungen mit etwa 10 bis etwa 60 solcher Rahmen zur Elektrolyse von wäßrigen Natriumchloridlösungen geeignet sind.it is preferred that this be calcium silicate, with the fibrous form being considered the best. The polypropylene can be a normal resin intended for injection molding purposes, e.g. an unmodified one, a copolymerized one, one filled with an inert filler or an impact-resistant (rubber) modified one Be polypropylene, which provides products described in "Modern Plastics Encyclopedia" 1973 to 1974, page 552, have specified properties. Therefore, when such resins are used in accordance with the procedures set out on pages 338-410 of this publication - the methods expressly referred to herein - are injection molded, then suitable electrolytic cell frames are obtained suitable for "filter press" assemblies with about 10 to about 60 such frames are suitable for the electrolysis of aqueous sodium chloride solutions.

Die beschriebenen Rahmen sind gegenüber dem Elektrolyten und den Elektrolyseprodukten beständig und sie sind während der Elektrolyse, selbst bei Temperaturschwankungen von 40 bis 950C und pH-Schwankungen von 3 bis 14, zufriedenstellend dimensionsstabil. Obgleich es möglich ist, ein Polypropylenharz zu verwenden, das kein Copolymeres und keinen Kautschuk enthält, vorausgesetzt, daß der gewünschte Gehalt an Füllstoffen die DimensionsStabilität, die Wärmebeständigkeit etc. genügend verbessert, daß das Material für technische Chlorzellen zufriedenstellend geeignet ist, wird man gewöhnlich ein Gemisch aus einem Homopolymeren und Copolymeren verwenden. In einem solchen Gemisch beträgt die Zusammensetzung normalerweise 10 bis hO% Copolymeres, wie es z.B. von der Shell Chemical Company als Shell 7525 vertrie-The frames described are resistant to the electrolyte and the electrolysis products and they are satisfactorily dimensionally stable during the electrolysis, even with temperature fluctuations from 40 to 95 ° C. and pH fluctuations from 3 to 14. Although it is possible to use a polypropylene resin containing no copolymer and rubber, provided that the desired content of fillers improves dimensional stability, heat resistance, etc. enough to make the material satisfactory for industrial chlorine cells, one usually becomes one Use a mixture of a homopolymer and a copolymer. In such a mixture, the composition is normally 10 to 10% copolymer, such as that sold by Shell Chemical Company as Shell 7525.

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ben wird, und 10 bis h0% Homopolymeres, wobei der Gesamtanteil dieser Komponenten 40 bis 90% des Endprodukts beträgt. Anstelle des Homopolymeren können auch Copolymere mit anderen Materialien verwendet werden, z.B. Propylen/ Acrylsäure-Copolymere, wie Exxon D-561. Der Anteil der Kautschuk-Schlagfestigkeitsmodifizierungsmittel kann 0 bis 2O?6 betragen. Es ist jedoch vorzugsweise vorhanden und sein Anteil beträgt normalerweise 3 bis Λ5% des Produkts. Die hierin im allgemeinen Sinne verwendete Bezeichnung "Polypropylen" soll Copolymere und Copolymere von Homopolymeren und Vernetzungsmittel, wie ungesättigten niedrigen organischen Säuren,"z.B. Acrylsäure, Methacrylsäure und anderen Monoalkencarbonsäuren mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen und ihren Äquivalenten, sowie Homopolymere einschließen.ben is, and 10 to h0% homopolymer, the total proportion of these components being 40 to 90% of the end product. Instead of the homopolymer, copolymers with other materials can also be used, for example propylene / acrylic acid copolymers such as Exxon D-561. The level of rubber impact modifiers can range from 0 to 20-6. However, it is preferably present and is typically 3 to Λ5% of the product. The term "polypropylene" used herein in the general sense is intended to include copolymers and copolymers of homopolymers and crosslinking agents such as unsaturated lower organic acids, "e.g. acrylic acid, methacrylic acid and other monoalkene carboxylic acids having 3 to 6 carbon atoms and their equivalents, as well as homopolymers.

Der Füllstoff, der Talk, Asbest, Kalziumsilikat oder Glimmer oder ein Gemisch davon sein kann, enthält vorzugsweise Kalziumsilikatfasern, wie z.B. Wollastonitfasern oder synthetische Kalziumsilikatfasern. Der Füllstoff kann vorzugsweise zusätzlich noch Glimmerflocken oder -plättchen enthalten. Die Fasern aus Kalziumsilikat, entweder natürlich oder synthetischer Herkunft, Asbest und Talk können in handelsüblicher Weise eine Vielzahl von Durchmessern haben, z.B. 180 α bei Chrysotilasbestfasern bis zu 1 mm, obgleich gewöhnlich die Durchmesser weniger als 0,1 mm, z.B. 0,001 bis 0,05 mm, betragen. Die Faserlängen liegen normalerweise in dem Bereich des 10- bis 1000000-fachen Durchmessers, vorzugsweise des 20- bis 1000-fachen. Sie liegen normalerweise im Bereich von 1 mm bis 2 cm. In ähnlicher Weise ist der verwendete Glimmer gewöhnlich genügend fein verteilt,The filler, which can be talc, asbestos, calcium silicate or mica or a mixture thereof, preferably contains Calcium silicate fibers, such as wollastonite fibers or synthetic calcium silicate fibers. The filler can preferably also contain mica flakes or flakes. The calcium silicate fibers, either natural or synthetic in origin, asbestos and talc can be a variety in commercially available fashion of diameters, e.g. 180 α for chrysotile asbestos fibers up to 1 mm, although the diameters are usually less than 0.1 mm, e.g. 0.001 to 0.05 mm. The fiber lengths are usually in the range of the 10 to 1,000,000 times the diameter, preferably des 20 to 1000 times. They are usually in the range of 1 mm to 2 cm. Similarly, the mica used is usually sufficiently finely divided,

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daß er durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,105 mm, vorzugsweise durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,074 mm hindurchgeht. Obgleich diese Größen hier als Richtlinien angegeben werden, wird ersichtlich, daß es in manchen Fällen zweckmäßig sein kann, unterschiedliche Abmessungen der Materialien zu verwenden, um spezielle Effekte zu erzielen.that he is through a sieve with a mesh size of 0.105 mm, preferably through a sieve with a clear mesh size of 0.074 mm passes through it. Although these sizes are given here as guidelines, it will be seen that in some cases it may be useful to have different dimensions of the materials to use to create special effects.

Der Anteil des beschriebenen anorganischen Füllmaterials in den spritzgegossenen Rahmen der Erfindung beträgt 10 bis 60%, vorzugsweise 15 bis 50%, mehr bevorzugt 20 bis 40%. Vorzugsweise sind 50 bis 100% davon Kalziumsilikatfasern. Bei manchen Ausführungsformen der Erfindung werden jedoch 10 bis 30% Asbest mit 90 bis 70% Polypropylenhomopolymeren verwendet oder es können 5 bis 20% Glimmerflocken, 10 bis 30% Asbestfasern, 15 bis 50% Polypropylenhomopolymeres und 20 bis 60% Polypropylencopolymeres verwendet werden und sie ergeben zufriedenstellende Ergebnisse. Anstelle eines Teils des Kalziumsilikats kann auch ein gleicher Anteil von 10 bis 50% davon Talkpulver genommen werden. Auch kann das Kalziumsilikat und/oder der Talk mit Silanen oder Silikonen behandelt werden, um die Silanol- und SiIoxangruppen darauf zu modifizieren und die Eigenschaften des verformten Polypropylens zu variieren. Es können auch verschiedene Kautschuk-Schlagfestigkeitsmodifizierungsmittel der bekannten Arten für ihre offensichtlichen Zwecke verwendet werden. Als Kautschuke können alle beliebigen v3rwendet werden, die normalerweise für diesen Zweck in der Polymertechnologie geeignet sind, wobei auch Gemische davon eingesetzt werden. Es werden jedoch Elastomere auf der Basis von Polyäthy-The proportion of the described inorganic filler material in the injection molded frame of the invention is 10 to 60%, preferably 15 to 50%, more preferred 20 to 40%. Preferably 50 to 100% of this is calcium silicate fibers. In some embodiments of the invention, however, 10 to 30% asbestos with 90 up to 70% polypropylene homopolymers or 5 to 20% mica flakes, 10 to 30% asbestos fibers, 15 to 50% polypropylene homopolymer and 20 to 60% polypropylene copolymer can be used and give satisfactory results. Instead of a part of the calcium silicate, an equal proportion of 10 to 50% of it can be taken from talc powder. Also can the calcium silicate and / or the talc are treated with silanes or silicones to form the silanol and siloxane groups to modify and vary the properties of the molded polypropylene. It can also various rubber impact modifiers of the known types for their obvious Purposes. As rubbers, any of those normally used can be used are suitable for this purpose in polymer technology, mixtures thereof also being used. However, elastomers based on polyethylene

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len oder Polypropylen bevorzugt sowie solche auf der Basis von beiden solchen Polymeren.len or polypropylene preferred as well as those based on of both such polymers.

Es können auch verschiedene andere Zusatzstoffe in geringen Verhältnismengen, gewöhnlich in einem Ausmaß von nicht mehr als 10% und vorzugsweise nicht mehr als 5%f in den erfindungsgemäß in Betracht gezogenen Formprodukten vorhanden sein, z.B. Färbemittel, Formtrennmittel und flammverzögernde Chemikalien. Solche Materialien, solche Polymere, Füllstoffe und Kautschuke, die für die Herstellung der Spritzguß-Polypropylenharzmasse gemäß der Erfindung verwendet werden, sind genauer in "Modern Plastics Encyclopedia" 1973/1974 und in der 1972/1973-Ausgabe dieses Handbuchs beschrieben. Sie werden daher hierin nicht weiter beschrieben.Various other additives may also be present in small proportions, usually to an extent of no more than 10% and preferably no more than 5% f, in the molded products contemplated by the invention, such as colorants, mold release agents and flame retardant chemicals. Such materials, such polymers, fillers and rubbers which are used for the preparation of the injection molded polypropylene resin composition according to the invention are described in more detail in "Modern Plastics Encyclopedia" 1973/1974 and in the 1972/1973 edition of this manual. They are therefore not further described here.

Das Spritzgießen der Rahmen erfolgt nach den bekannten Verfahrensweisen zur Formung von großen Gegenständen (die Abmessungen des Rahmens betragen etwa 1,1 m χ 1,1 m χ 9 cm und der Abstand zwischen der Anode und der Kathode in der Zelle, der beim Zusammenpassen von zwei Rahmen gebildet wird, beträgt normalerweise etwa 1 cm). Eine Beschreibung einer solchen Formkörpergebung findet sich z.B. in der Arbeit "Giant, Thick-Sectioned Plastic Parts Achieved by New Method", die in der Mai-Ausgabe 1972 von "Product Engineering" veröffentlicht ist, sowie in einer Arbeit "Unusual Technique Makes 'Impossible' Parts", die in der September-Ausgabe 1971 von "Modern Plastics" veröffentlicht worden ist. Solche Verformungstechniken sind von Eimco Envirotech. entwickelt und durchgeführt worden. Einzelheiten über geeignete Verformungsmethoden werden in diesen Arbeiten, •auf die hierin ausdrücklich Bezug genommen wird, angegeben,The frames are injection molded according to known procedures for molding large objects (The dimensions of the frame are about 1.1m by 1.1m by 9 cm and the distance between the anode and the cathode in the cell formed by fitting two frames together is usually about 1 cm). A description of such a shape can be found, for example, in the work "Giant, Thick-Sectioned Plastic Parts Achieved by New Method, ”published in the May 1972 issue of“ Product Engineering ” is, as well as in a work "Unusual Technique Makes 'Impossible' Parts", which was published in the September 1971 issue has been published by "Modern Plastics". Such deformation techniques are from Eimco Envirotech. developed and been carried out. Details about suitable deformation methods are given in this work, • stated that are expressly referred to herein,

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Der geformte Rahmen erweicht, obgleich er aus thermoplastischen Materialien hergestellt worden ist, bei den Betriebstemperaturen der erfindungsgemäß in Betracht gezogenen Elektrolysezellen, die bis zu 950C erreichen können, nicht. Die Zellen arbeiten kontinuierlich über längere Zeiträume, z.B. sechs Monate, ohne daß ein Verwerfen, eine Rißbildung, ein Unbrauchbarwerden, ein Absacken oder sonstige störende Anzeichen eines Fehlens der Dimensionsstabilität ersichtlich werden. Ohne die anorganischen Verstärkungsfüllmaterialien sind zwar die Ergebnisse nicht so zufriedenstellend, doch sind die geformten Rahmen immer noch geeignet. Es wird davon ausgegangen, daß der Verformungsprozeß, der dazu neigt, alle faserartigen Materialien in der Nähe der Oberfläche des geformten Gegenstands zu bedecken, hierdurch ein Aussetzen des Verstärkungsmaterials an die Bestandteile der elektrolytischen Zelle verhindert, wodurch die Stabilisierung des spritzgegossenen Rahmens unterstützt wird. Solche Produkte werden daher gegenüber ähnlichen Produkten, bei denen der Zellrahmen aus einem Massenmaterial aus verstärktem Polypropylen hergestellt ist, als überlegen angesehen.The molded frame is softened, although it is made of thermoplastic materials, at the operating temperatures of the present invention contemplated electrolytic cells, which can reach up to 95 0 C, do not. The cells work continuously over longer periods of time, for example six months, without discarding, cracking, becoming unusable, sagging or other disturbing signs of a lack of dimensional stability becoming apparent. Without the inorganic reinforcing filler materials, while the results are not as satisfactory, the molded frames are still useful. It is believed that the deformation process, which tends to cover any fibrous materials near the surface of the molded article, thereby prevents exposure of the reinforcement material to the constituent parts of the electrolytic cell, thereby helping to stabilize the injection molded frame. Such products are therefore considered to be superior to similar products in which the cell frame is made from a bulk material of reinforced polypropylene.

Die Konstruktionsmaterialien der verschiedenen Komponenten der erfindungsgemäßen Zellen sind hinsichtlich ihrer Widerstandsfähigkeit gegenüber den jeweiligen Umweltsbedingungen ausgewählt. Die Anode, die vorzugsweise aus einem ausgezogenen Titannetz besteht, obgleich auch andere Ventilmetalle geeignet sind, z.B. Tantal, und die an ihrer aktiven Oberfläche mit einem Edelmetall oder einem Edelmetalloxid, ζ.B. Rutheniumoxid, beschichtet sein kann, ist gegenüber dem ChlorThe materials of construction of the various components of the cells of the present invention are of concern selected for their resistance to the respective environmental conditions. The anode that is preferably consists of an extended titanium mesh, although other valve metals are also suitable, e.g. Tantalum, and those on their active surface with a noble metal or a noble metal oxide, ζ.B. Ruthenium oxide, can be coated is opposite to the chlorine

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und der sauren Salzlösung des Anolytenabteils beständig. Die Leiterstäbe, die in einem solchen Abteil verwendet werden, sind wegen der guten Leitfähigkeit vorzugsweise aus Kupfer hergestellt und sie sind mit Titan plattiert, damit sie gegenüber dem Elektrolyten beständig sind. Derand the acid salt solution of the anolyte compartment. The ladder bars used in such a compartment are preferably made of copper because of their good conductivity and they are plated with titanium, so that they are resistant to the electrolyte. Of the

2 Offenwerkteil der Anode hat Offnungen mit 2 bis 700 mm ,2 The open part of the anode has openings of 2 to 700 mm,

vorzugsweise 100 bis 600 mm , und das Verhältnis der Öffnungen zu der Nominal-Einzighauptflächengegend der Anode liegt im Bereich von etwa 25 bis 70%, vorzugsweise 40 bis 70%. Das Netz ist normalerweise 0,2 bis 2,5 mm, vorzugsweise 1 bis 2 mm .dick und die Strang- oder Querschnittsbreite beträgt 0,7 bis 2,5 mm, vorzugsweise 1 bis 2 mm. Die Anode ist vorzugsweise mit Rutheniumoxid auf ihrer von der Membrane weggelegenen Rückoberfläche aktiviert.preferably 100 to 600 mm, and the ratio of the openings to the nominal single major surface area of the anode is in the range of about 25 to 70%, preferably 40 to 70%. The mesh is usually 0.2 to 2.5 mm, preferably 1 to 2 mm thick and the strand or cross-sectional width is 0.7 to 2.5 mm, preferably 1 to 2 mm. The anode is preferably activated with ruthenium oxide on its rear surface facing away from the membrane.

Die verwendeten Kathoden können aus jedem beliebigen elektrisch leitfähigen Material bestehen, das gegenüber dem Angriff der Zellflüssigkeit, die einen verhältnismäßig hohen Natriumhydroxidgehalt hat, beständig ist. Geeignete Kathoden sind aus einem Stahlnetz hergestellt und sie sind an einen Kupferleiter angeschlossen. Es können jedoch auch andere Kathodenmaterialien und Leitermaterialien verwendet v/erden, z.B. Eisen, Graphit, Bleidioxid auf Graphit, Bleidioxid auf Titan und Edelmetalle, wie Platin, Iridium, Ruthenium und Rhodium. Die Edelmetalle können als Oberflächen auf leitenden Substraten, z.B. auf solchen von Kupfer, Silber, Aluminium, Stahl und Eisen, abgeschieden sein. Die verwendeten Kathoden sind vorzugsweise ein Sieb oder ein ausgezogenes Metallnetz und sie sind wie die Anoden flach oder haben andere angepaßte Gestalten, so daß der Zwischenelektrodenabstand ungefähr gleich ist. Die Öffnun-The cathodes used can consist of any electrically conductive material that is opposite is resistant to attack by the cell fluid, which has a relatively high sodium hydroxide content. Suitable cathodes are made of a steel mesh and they are connected to a copper conductor. It However, other cathode materials and conductor materials can also be used, e.g. iron, graphite, Lead dioxide on graphite, lead dioxide on titanium and precious metals such as platinum, iridium, ruthenium and rhodium. The precious metals can be used as surfaces on conductive substrates, e.g. on those made of copper, silver, aluminum, Steel and iron to be deposited. The cathodes used are preferably a sieve or a drawn one Metal mesh and they are flat like the anodes or have other adapted shapes, so that the inter-electrode spacing is roughly the same. The opening

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gen in dem Kathodensieb oder -netz betragen normalerweise mindestens 25% der Oberfläche einer Vorderseite der Kathode, vorzugsweise 30 bis 80?ό, am meisten bevorzugt etwa 45 bis 65%. Die Fläche der Öffnungen beträgt ge-Genes in the cathode screen or mesh are normally at least 25% of the surface area of a front side of the cathode, preferably 30 to 80%, most preferably about 45 to 65%. The area of the openings is

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wohnlich 0,5 bis 1000 mm , vorzugsweise 2 bis 100 mm .homely 0.5 to 1000 mm, preferably 2 to 100 mm.

Wenn ein Drahtsieb verwendet wird, dann haben die verwendeten Stränge vorzugsweise einen Durchmesser von etwa 0,5 bis 3 mm. Beide Elektroden sind normalerweise in perfekter vertikaler oder im wesentlichen vertikaler Stellung gehalten, wobei sie gewöhnlich nicht mehr als 10 von der Vertikalen, vorzugsweise nicht mehr als 5° davon angeordnet sind.If a wire screen is used, the strands used are preferably about in diameter 0.5 to 3 mm. Both electrodes are usually perfectly vertical, or substantially more vertical Position held, usually not more than 10 ° from the vertical, preferably not more than 5 ° of which are arranged.

Die derzeit bevorzugte kationenpermselektive Membran besteht aus einem hydrolysierten Copolymeren aus perfluoriertem Kohlenwasserstoff und einem fluorsulfonierten Perfluorvinyläther. Der perfluorierte Kohlenwasserstoff ist vorzugsweise Tetrafluoräthylen, obgleich auch andere perfluorierte und gesättigte und ungesättigte Kohlenwasserstoffe mit 2 bis 5 Kohlenstoffatomen verwendet werden können, von denen die monoolefinischen Kohlenwasserstoffe bevorzugt werden, und zwar insbesondere diejenigen mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen und ganz besonders diejenigen mit 2 bis 3 Kohlenstoffatomen, wie Tetrafluoräthylen und Hexafluorpropylen. Der sulfonierte Perfluorvinyläther, der am besten geeignet ist, hat die Formel FSO2CF2CF2OCf(CF5)CF2OCF=CF2. Ein solches Material, das als Perfluor[2-(2-fluorsulfonyläthoxy)-propylvinyläther] bezeichnet wird, und das nachstehend als PSEPVE abgekürzt werden wird, kann zu äquivalenten Monomeren modifiziert werden, indem z.B. die innere Perfluorsulfonyläthoxykomponente zu der entsprechendenThe currently preferred cation permeable membrane consists of a hydrolyzed copolymer of a perfluorinated hydrocarbon and a fluorosulfonated perfluorovinyl ether. The perfluorinated hydrocarbon is preferably tetrafluoroethylene, although other perfluorinated and saturated and unsaturated hydrocarbons having 2 to 5 carbon atoms can be used, of which the monoolefinic hydrocarbons are preferred, especially those having 2 to 4 carbon atoms and most particularly those having 2 to 3 Carbon atoms such as tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene. The sulfonated perfluorovinyl ether that is most suitable has the formula FSO 2 CF 2 CF 2 OCf (CF 5 ) CF 2 OCF = CF 2 . Such a material, which is referred to as perfluoro [2- (2-fluorosulfonylethoxy) propylvinylether], and which will hereinafter be abbreviated as PSEPVE, can be modified into equivalent monomers by, for example, the inner perfluorosulfonylethoxy component to the corresponding

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Propoxykomponente modifiziert wird und indem Propyl zu Äthyl oder Butyl verändert wird und zusätzlich die Substitutionsstellen von Sulfonyl darauf wieder angeordnet werden bzw. indem Isomere der Perfluorniedrigalkylgruppen bevorzugt werden. Es wird jedoch am meisten bevorzugt, PSEPVE zu verwenden.Propoxy component is modified and by changing propyl to ethyl or butyl and in addition the substitution sites of sulfonyl on it to be rearranged or by adding isomers of the perfluoro lower alkyl groups to be favoured. However, it is most preferred to use PSEPVE.

Die Herstellungsmethode des hydrolysierten Copolymeren ist z.B. im Beispiel XVII der US-PS 3 282 865 beschrieben. Ein alternatives Verfahren ist in der kanadischen Patentschrift 849 670 beschrieben, worin auch die Verwendung der fertigen Membrane für-Brennstoffzellen, die darin als elektrochemische Zellen bezeichnet werden, beschrieben wird. Auf die beiden Patentschriften wird hierin ausdrücklich Bezug genommen. Das Copolymere kann im wesentlichen dadurch hergestellt werden, daß man PSEPVE oder dessen Äquivalent mit Tetrafluoräthylen oder dessen Äquivalent in den gewünschten Verhältnismengen in Wasser bei erhöhten Temperaturen und Drücken über einen Zeitraum von mehr als 1 h miteinander umsetzt. Nach diesem Zeitraum wird das Gemisch abgekühlt. Es trennt sich in eine untere Perfluorätherschicht und eine obere Schicht aus einem wäßrigen Medium mit dem darin dispergierten gewünschten Polymeren auf. Das Molekulargewicht ist nicht erfaßbar, doch beträgt das Äquivalentgewicht etwa 900 bis 1600, vorzugsweise 1100 bis 1400, und der Prozentsatz von PSEPVE oder der entsprechenden Verbindung beträgt etwa 10 bis 30%, vorzugsweise 15 bis 20%, am meisten bevorzugt etwa 17%. Das nicht-hydrolysierte Copolymere kann bei hoher Temperatur und hohem Druck zu Platten bzw. Blättern oder Membranen druckverformt werden, die eine Dicke von 0,02 bis 0,5 mm ha-The method of preparing the hydrolyzed copolymer is described, for example, in Example XVII of U.S. Patent 3,282,865. An alternative method is described in Canadian Patent 849,670, which also uses of the finished membrane for fuel cells, which are referred to therein as electrochemical cells will. Both patents are incorporated herein by reference. The copolymer can be im essentially be prepared by PSEPVE or its equivalent with tetrafluoroethylene or its Equivalent in the desired proportions in water at elevated temperatures and pressures above one Time of more than 1 h reacted with each other. After this period the mixture is cooled. It separates into a lower perfluoroether layer and an upper layer of an aqueous medium with the dispersed therein desired polymers. The molecular weight cannot be determined, but it is the equivalent weight about 900 to 1600, preferably 1100 to 1400, and the percentage of PSEPVE or the equivalent Compound is about 10 to 30%, preferably 15 to 20%, most preferably about 17%. The non-hydrolyzed Copolymers can be compression-molded at high temperature and high pressure to form sheets or membranes that have a thickness of 0.02 to 0.5 mm

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ben. Diese werden sodann weiterbehandelt, um die daranhängenden -SC^F-Gruppen zu -SO^H-Gruppen umzuwandeln, beispielsweise durch Behandlung mit 10%iger Schwefelsäure oder durch die Verfahren der oben angegebenen Patentschriften. Das Vorhandensein der -SCUH-Gruppen kann durch Titration nachgewiesen werden, wie es in de.r kanadischen Patentschrift beschrieben wird. Weitere Einzelheiten der verschiedenen Prozeßstufen werden in der kanadischen Patentschrift 752-427 und der US-PS 3 041 317 beschrieben, auf die hierin ausdrücklich Bezug genommen wird.ben. These are then further treated to convert the attached -SC ^ F groups to -SO ^ H groups, for example by treatment with 10% sulfuric acid or by the processes of the patents cited above. The presence of the -SCUH groups can be detected by titration, as it is in de.r Canadian Patent is described. Further details of the various stages of the process are given in the Canadian U.S. Patent 752-427 and U.S. Patent 3,041,317, incorporated herein by reference will.

Verbesserte Arten der, oben beschriebenen Copolymeren können durch chemische Behandlung ihrer Oberflächen hergestellt werden, beispielsweise durch Behandlungen, um die darauf befindlichen -SO^-Gruppen zu modifizieren. So kann z.B. die Sulfonsäuregruppe auf der Membran geändert werden, um einen Konzentrationsgradienten zu erzeugen, oder sie können zum Teil mit einem Phosphorsäure- oder Phosphonsäureteil ersetzt werden. Solche Veränderungen können beim Herstellungsprozeß oder nach der Herstellung der Membran durchgeführt werden. Wenn die Behandlung als nachfolgende Oberflächenbehandlung der Membrane vorgenommen wird, dann beträgt die Behandlungstiefe gewöhnlich 0,001 bis 0,01 mm. In manchen Fällen kann es zweckmäßig sein, die Sulfonyl- oder Sulfonsäuregruppe der Membrane auf einer Seite (z.B. der Anodenseite) in eine Sulfonamidgruppe umzuwandeln, die stärker hydrophil ist, was gemäß den Angaben in der US-PS 3 784 399, auf die hier ausdrücklich Bezug genommen wird, vorgenommen werden kann. Die Membran kann auch in laminierter Form vorliegen, die derzeitImproved types of the above-described copolymers can by chemical treatment of their surfaces, for example by treatments to to modify the -SO ^ groups located on it. For example, the sulfonic acid group on the membrane can be changed to create a concentration gradient generate, or they can be partially replaced with a phosphoric acid or phosphonic acid part. Such Changes can be made in the manufacturing process or after the membrane has been manufactured. if the treatment is carried out as a subsequent surface treatment of the membrane, then the treatment depth is usually 0.001 to 0.01 mm. In some cases it may be useful to use the sulfonyl or To convert sulfonic acid group of the membrane on one side (e.g. the anode side) into a sulfonamide group, which is more hydrophilic, as disclosed in US Pat. No. 3,784,399, which is expressly incorporated herein by reference is taken, can be made. The membrane can also be in laminated form, which is currently the case

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am meisten bevorzugt wird. Dabei haben die Schichten eine Dicke im Bereich von 0,07 bis 0,17 mm auf der Anodenseite und von 0,01 bis 0,07 mm auf der Kathodenseite. Die Schichten haben äquivalente Gewichte im Bereich von 1000 bis 1200 und 1350 bis 1600. Eine bevorzugte Dicke für die Schicht auf der Anodenseite liegt im Bereich von 0,07 bis 0,12 mm, wobei eine Dicke von etwa 0,1 mm am meisten bevorzugt wird. Die bevorzugte Dicke der Schicht auf der Kathodenseite beträgt 0,02 bis 0,07 mm, wobei eine Dicke von etwa 0,05 mm am meisten bevorzugt wird. Die bevorzugten und am meisten bevorzugten Äquivalentgewichte bzw. Äquivalentengewichte sind 1050 bis 1150 und 1100 bzw. 1450 bis 1550 und 1500. Je höher das Äquivalentengewicht der einzelnen Schicht ist, desto geringer ist innerhalb der angegebenen Bereiche die bevorzugte zu verwendende Dicke.is most preferred. The layers have a thickness in the range from 0.07 to 0.17 mm on the anode side and from 0.01 to 0.07 mm on the cathode side. The layers have equivalent weights in the area from 1000 to 1200 and 1350 to 1600. A preferred thickness for the layer on the anode side is in the range from 0.07 to 0.12 mm, with a thickness of about 0.1 mm being most preferred. The preferred thickness of the layer on the cathode side is 0.02 to 0.07 mm, with a thickness of about 0.05 mm being most preferred will. The preferred and most preferred equivalent weights or equivalent weights are 1,050 up to 1150 and 1100 or 1450 to 1550 and 1500. The higher the equivalent weight of the individual layer, the smaller the preferred thickness to be used within the specified ranges.

Es wurde weiterhin gefunden, daß zusätzlich zu den zuvor beschriebenen Copolymeren und ihren Modifikationen auch ein weiterer Typ eines Membranmaterials bei dem erfindungsgemäßen Verfahren den Filmen nach dem Stand der Technik überlegen ist. Obgleich es den Anschein hat, als ob Tetrafluoräthylen- (TFE-) Polymere, die nacheinander styrolisiert und sulfoniert worden sind, nicht dazu geeignet wären, um zufriedenstellende kationenaktive permselektive Membranen zur Verwendung bei dem erfindungsgemäßen elektrolytischen Verfahren herzustellen, hat sich doch gezeigt, daß ein perfluoriertes Äthylenpropylenpolymeres (FEP), das styrolisiert und sulfoniert worden ist, eine geeignete Membrane ergibt. Die sulfostyrolisierten FEP-Produkte sind gegenüber einem Erhärten und einem sonstigen VersagenIt has also been found that in addition to the previously described copolymers and their modifications Another type of membrane material in the method according to the invention, the films according to the State of the art is superior. Although it appears as if tetrafluoroethylene (TFE) polymers, which have been successively styrenated and sulfonated, would not be suitable to achieve satisfactory cation-active permselective membranes for use in the electrolytic process of the invention to produce, it has been shown that a perfluorinated ethylene propylene polymer (FEP) that styrenates and has been sulfonated gives a suitable membrane. The sulfostyrenated FEP products are against hardening and other failure

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bei der Verwendung bei den Bedingungen des erfindungsgemäßen Verfahrens überraschend beständig.when used under the conditions of the invention Surprisingly resistant to the process.

Beispiele für geeignete Membranen, die nach dem beschriebenen Verfahren hergestellt werden, sind Produkte der RAI Research Corporation, Hauppauge, New York, die als 18ST12S und 16ST13S bezeichnet werden. Das erstere Produkt ist zu 18% styrolisiert und 2/3· seiner Phenylgruppen sind monosulfoniert. Das letztere Produkt ist zu 16% styrolisiert und 13/16 der Phenylgruppen sind monosulfoniert. Um eine 18%ige Styrolisierung zu erhalten, wird eine Lösung von 17 1/2% Styrol in Methylenchlorid verwendet, während zum Erhalt einer I6%igen Styrolisierung eine Lösung von 16% Styrol ind Methylenchlorid verwendet wird.Examples of suitable membranes which are produced by the process described are products of RAI Research Corporation, Hauppauge, New York, referred to as 18ST12S and 16ST13S. The former product is 18% styrenated and 2/3 · of its phenyl groups are monosulphonated. The latter product is too 16% styrenated and 13/16 of the phenyl groups are monosulphonated. To get 18% styrenation, a solution of 17 1/2% styrene in methylene chloride is used, while to obtain a 16% styrenation a solution of 16% styrene in methylene chloride is used.

Die Membranwände haben normalerweise eine Dicke von 0,02 bis 0,5 mm, vorzugsweise von 0,07 bis 0,4 mm, am meisten bevorzugt von 0,1 bis 0,2 mm. Dickenbereiche für die Teile der zuvor beschriebenen laminierten Membranen sind bereits angegeben worden. Wenn sie auf Polytetrafluoräthylenasbest, -titan oder ein anderes geeignetes Netzwerk zum Tragen montiert werden, dann haben die Fäden oder Fasern des Netzwerks gewöhnlich eine Dicke von 0,01 bis 0,5 mm, vorzugsweise 0,05 bis 0,15 mm, entsprechend bis zu der Dicke der Membran. Es wird oft bevorzugt, daß die Dicke der Fasern weniger als halb so groß ist wie die Filmdicke, doch können auch Fäden mit einer größeren Dicke als der Film mit Erfolg verwendet werden, z.B. mit der 1,1- bis 5-fachen Filmdicke. Die Netzwerke, Siebe oder Tücher haben eine prozentuale Öffnungsfläche von etwa 8 bis 80%, vorzugsweise 10 bis 70%, am meisten be-The membrane walls usually have a thickness of 0.02 to 0.5 mm, preferably 0.07 to 0.4 mm, most preferably from 0.1 to 0.2 mm. Thickness ranges for the parts of the laminated membranes previously described are has already been specified. If you use polytetrafluoroethylene asbestos, -titan or another suitable network to be mounted for wearing, then have the threads or fibers of the network usually have a thickness of 0.01 to 0.5 mm, preferably 0.05 to 0.15 mm, accordingly up to the thickness of the membrane. It is often preferred that the thickness of the fibers be less than half that the film thickness, but threads of greater thickness than the film can also be used with success, e.g. with 1.1 to 5 times the film thickness. The networks, sieves or cloths have a percentage opening area of about 8 to 80%, preferably 10 to 70%, most important

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vorzugt 30 bis 70%. Im allgemeinen sind die Querschnitte der Fäden kreisförmig, doch sind auch andere Formen, z.B. Ellipsen, Quadrate und Rechtecke, geeignet. Das Trägernetzwerk ist vorzugsweise ein Sieb oder ein Tuch und es wird, obgleich es an die Membran angeklebt sein kann, bevorzugt, daß es an diese durch eine Hochtemperatur-, Hochdruckverdichtung vor der Hydrolyse des Copolymeren angeschmolzen wird. Sodann kann das zusammengesetzte Gebilde aus Membrane und Netzwerk an Ort und Stelle in einem Halter oder an einem Träger festgeklemmt oder sonstwie befestigt werden. Um die gewünschten Abstände zwischen der Membrane und der einen, der anderen oder beiden Elektroden aufrechtzuerhalten, werden Dichtungen und/oder vertikale Drähte oder Streifen aus einem geeigneten Kunststoffmaterial, z.B. Polytetrafluoräthylen, verwendet. Im allgemeinen beträgt die Zellbreite 0,3 bis 1 cm und der Abstand von der Anode zu der Membrane beträgt 1,5 bis 6 mm, kann aber auch 0 mm sein. Ähnliche Bemessungen gelten auch für die Abstände zwischen der Kathode und der Membrane.preferably 30 to 70%. In general, the cross-sections are of the threads are circular, but other shapes such as ellipses, squares and rectangles are suitable. The carrier network is preferably a sieve or cloth and it will, although it may be glued to the membrane, preferred that it be attached to this by a high temperature, high pressure compaction prior to hydrolysis of the copolymer is melted. The composite structure of membrane and network can then be put in place clamped or otherwise fastened to a holder or to a carrier. At the distances you want Seals are used to maintain between the membrane and one, the other, or both electrodes and / or vertical wires or strips made of a suitable plastic material, e.g. polytetrafluoroethylene, used. In general, the cell width is 0.3 to 1 cm and the distance from the anode to the membrane is 1.5 to 6 mm, but can also be 0 mm. Similar measurements also apply to the distances between the Cathode and the membrane.

Nach dem Spritzverformen des Zellrahmens bei erhöhter Temperatur und bei erhöhtem Druck werden die Rahmen zu Zellen und zu einer Zellenzusammenstellung zusammengefügt, wie es in den Figuren 1 bis 4 gezeigt wird. Wenn an Ort und Stelle ein T- oder Rechtwinkel-Bilderrahmen zur Halterung der Elektrode (und möglicherweise auch der Membrane) verwendet wird, dann ist dieser aus einem Material, das dem Elektrolyten widersteht, mit dem es in Kontakt gebracht wird. Wenn somit der Rahmen sich auf der Anodenseite befindet, dann ist er oftmals aus Titan oder einem mit Titan plattierten Material, und wenn erAfter the cell frame has been injection molded at an elevated temperature and pressure, the frame closes Cells and put together to form a cell assembly, as shown in FIGS. 1 to 4. if in place a T or right angle picture frame is used to hold the electrode (and possibly also the membrane), then it is made of a material that withstands the electrolyte with which it is brought in contact. So when the frame is on is located on the anode side, it is often made of titanium or a material clad with titanium, and if it is

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sich auf der Kathodenseite befindet, dann besteht er gewöhnlich aus Weichstahl. Ähnliche Regeln gelten für die verschiedenen Verformungsvorrichtungen, Trägerklammern etc.is on the cathode side, then it is usually made of mild steel. Similar rules apply to the various deformation devices, beam clamps etc.

Nach der Zusammenstellung der Rahmen zu Zellen und nach dem Spannen dieser Teile zu einer Zellenzusammenstellung, wie sie in Figur 1 gezeigt wird, werden die Zellen mit Elektrolyt beschickt und die Elektrolyse wird begonnen.After assembling the frames into cells and after tensioning these parts into a cell assembly, as shown in Figure 1, the cells are charged with electrolyte and electrolysis is carried out began.

Das Anodenabteil wird mit einer nahezu gesättigten Salzlösung oder einer Kochsalzlösung mit einem Natriumchloridgehalt von etwa 25% beschickt und das Kathodenabteil wird mit Wasser beschickt, welches am Anfang eine geringe Menge von Salz oder Kochsalzlösung enthält, damit seine Leitfähigkeit verbessert wird. Der Strom wird angeschaltet und das Chlor und der Wasserstoff, die in den Zellen gebildet werden, werden kontinuierlich abgenommen. Bei einigen Ausführungsformen der Erfindung wird das Chlor und der Anolyt nach der Entfernung aus der Zelle anstelle zuvor abgetrennt. Gewöhnlich wird Natriumhydroxid kontinuierlich während der Elektrolyse entfernt, es kann jedoch auch nach Beendigung eines Elektrolysezyklus entnommen werden. Der abgereicherte Anolyt wird durch eine Wiedersättigungseinrichtung geleitet, worin der Natriumchloridgehalt erhöht wird, worauf er in das Anodenabteil zurückgeleitet wird. Im allgemeinen beträgt der Natriumchloridgehalt des entnommenen Anolyts etwa 22 Gew.-% und derjenige des aus der Wiedersättigungseinrichtung zurückgeschickten etwa 25%. Der Anolyt kann angesäuert werden und hat vorzugs-The anode compartment is filled with a nearly saturated saline solution or a saline solution with a sodium chloride content of about 25% charged and the cathode compartment is charged with water, which is a little at the beginning Contains amount of salt or saline solution to improve its conductivity. The power is switched on and the chlorine and hydrogen generated in the cells are continuously decreased. In some embodiments of the invention, the chlorine and anolyte will be removed after removal the cell instead of previously separated. Usually sodium hydroxide becomes continuous during electrolysis removed, but it can also be removed after the completion of an electrolysis cycle. The depleted Anolyte is passed through a resaturation device, in which the sodium chloride content is increased, whereupon it is returned to the anode compartment. In general, the sodium chloride content is the same as that of the withdrawn Anolyte about 22 wt .-% and that of the returned from the resaturator about 25%. The anolyte can be acidified and has preferential

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weise einen. pH-Wert im Bereich von 1 bis 6, mehr bevorzugt 1 bis 5 und am meisten bevorzugt 3 bis 4,5, z.B. 3,9 bis 4,3. Naturgemäß ist der pH-V/ert des Katholyten etwa 14, was auf den hohen Gehalt von Natriumhydroxid zurückzuführen ist.wise one. pH in the range of 1 to 6, more preferred 1 to 5 and most preferably 3 to 4.5, e.g. 3.9 to 4.3. The pH value of the catholyte is naturally about 14, which is due to the high content of sodium hydroxide.

Die Temperatur des Elektrolyten wird bei weniger als gehalten und beträgt vorzugsweise 20· bis 95 C, mehr bevorzugt etwa 80 bis 95°C. Die Elektrolyttemperaturen können durch Rezirkulierung von Teilen davon, durch Regulierung der Beschickungsmengen für die verschiedenen Zonen und durch Veränderung der Temperaturen der Beschickungen kontrolliert werden. Eiskühlungs- und andere Kühlmaßnahmen können ebenfalls angewendet werden.The temperature of the electrolyte is maintained at less than and is preferably from 20 ° to 95 ° C., more preferably about 80 to 95 ° C. The electrolyte temperatures can be adjusted by recirculating parts of it, through regulation the feed rates for the different zones and by changing the temperatures of the feeds to be controlled. Ice cooling and other cooling measures can also be used.

Die pro Zelle angelegte Spannung beträgt gewöhnlich 2,3 bis 5 oder 6 V und sie liegt vorzugsweise im Bereich von 3,3 bis 4,3 V. Bei einer bevorzugten Methode kann sie manchmal so hoch wie 4,5 V sein. Es wird am meisten bevorzugt, daß die Spannung 3,3 bis 4,1 V beträgt. Die Stromdichte beträgt im allgemeinen 0,2 bis 0,5 A/cm , vorzugsweise 0,3 A/cm . Die Abnahme des Alkalihydroxids aus dem Katholytenabteil erfolgt in einer solchen Geschwindigkeit, daß das Alkali mit einer Konzentration von 5 bis 45%, vorzugsweise von 5 bis 25%, am meisten bevorzugt von etwa 8 bis 12%, anfällt.The voltage applied per cell is usually 2.3 to 5 or 6 V, and it is preferably in the range from 3.3 to 4.3V. In a preferred method, it can sometimes be as high as 4.5V. It will be the most it is preferred that the voltage be 3.3 to 4.1 volts. The current density is generally 0.2 to 0.5 A / cm, preferably 0.3 A / cm. The decrease in alkali hydroxide from the catholyte compartment takes place at such a rate that the alkali with a concentration from 5 to 45%, preferably from 5 to 25%, most preferably from about 8 to 12%, is obtained.

Die Beispiele erläutern die Erfindung. Darin sind sämtliche Teile auf das Gewicht bezogen.The examples illustrate the invention. All parts therein are based on weight.

Beispiel 1example 1

Ein Rahmen des in den Figuren 2 und 3 gezeigten Typs wirdA frame of the type shown in Figures 2 and 3 is used

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nach dem Eimco-Envirotech-Verfahren zum Spritzgießen von großen Kunststoffstücken spritzgegossen, wobei bei normaler erhöhter Spritzgußtemperatur und -druck gearbeitet wird. Die Form ist so konstruiert, daß Durchgänge, Vorsprünge, Kanäle, Ränder bzw. Kanten, Rippen, Verteiler, Ausrichtungs- und Spanneinrichtungen in den gebildeten Rahmen hineingeformt werden. Wenn es möglich ist, dann werden mit Gewinde versehene oder teilweise mit einem Gewinde versehene Öffnungen ebenfalls eingeformt, so daß sie für mit Gewinde versehene Öffnungen oder andere Teile des Zellenrahmens verfügbar und aufnehmend sind. Die Rahmen werden aus einem Gemisch aus 25% Kalziumsilikatfasern, 10% EP-Kautschuk-Schlagfestigkeits-Modifizierungsmittel, 37,5% Exxon D-561 Propylen/Acrylsäure-Polymeren und 27,5% Shell 7525 Polypropylencopolymeren hergestellt und die erhaltenen Produkte werden untersucht und getestet. Es wird festgestellt, daß die Oberflächen der Rahmen harzreicher sind als die Innenteile und daß nur weniger oder keine Fasern des anorganischen Materials an den Oberflächen unbedeckt durch das Harz sind. Beim Testen in entsprechenden wäßrigen Elektrolyten, die zur Verwendung für elektrolytische Zellen zur Herstellung von Chlor und Alkalihydroxid aus Natriumchloridlösung geeignet sind, zeigen daher die Rahmen keine signifikante Ermüdung, was möglicherweise darauf zurückzuführen ist, daß keine Risse oder Punkte vorhanden sind, bei denen das Kalziumsilikat freigelegt ist. Auch beim Testen auf die Dimensionsstabilität bei Temperaturen im Bereich von 40 bis 95°C, welche Temperaturen bei der normalen Elektrolyse mit diesem Zelltyp angewendet werden, sind die Rahmen stabil und sie verziehen sich nicht, sie zeigen keine Rißbildung und sie verwerfen sich auch nicht auf sonstige Art.injection-molded according to the Eimco-Envirotech process for the injection molding of large pieces of plastic, in which case the injection molding temperature and pressure are normally increased. The mold is designed so that passages, protrusions, channels, edges, ribs, manifolds, alignment and tensioning devices are molded into the formed frame. If possible, threaded or partially threaded openings are also molded in so that they are available and receiving for threaded openings or other parts of the cell frame. The frames are made from a blend of 25% calcium silicate fibers, 10 % EP rubber impact modifier, 37.5% Exxon D-561 propylene / acrylic acid polymers, and 27.5% Shell 7525 polypropylene copolymers and the products obtained are tested and tested. It is found that the surfaces of the frames are richer in resin than the interior parts and that few or no fibers of the inorganic material on the surfaces are uncovered by the resin. Therefore, when tested in respective aqueous electrolytes suitable for use in electrolytic cells for the production of chlorine and alkali hydroxide from sodium chloride solution, the frames do not show significant fatigue, possibly due to the absence of cracks or spots where the calcium silicate is present is exposed. Also when testing for dimensional stability at temperatures in the range of 40 to 95 ° C, which temperatures are used in normal electrolysis with this cell type, the frames are stable and they do not warp, they do not crack and they do not warp other art.

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Die Rahmen werden zu Zellen zusammengestellt, wobei Neopren-Dichtungen, Titan-Bilderrahmen-Zwischenhalteeinrichtungen für die Anoden und ähnliche Stahlbilderrahmen-Halteeinrichtungen für die Kathode verwendet werden und Nylon-Schrauben und rechteckige Polypropylen-Ringteile verwendet werden, um die Membrane im Rahmen und eng gegen die Anode zu halten. Die verwendete Anode ist eine ausgezogene Titan-Netzanode" und die Kathode ist ein Stahlsieb. Der Leiter zu der Anode ist mit Titan plattiertes Kupfer und derjenige zu der Kathode Kupfer. Die als ausgezogenes Netz ausgebildete Anode hat eine Dicke von etwa 2,0 mm und die Strangbreite beträgt etwa 2 mm. Das Netz hat eine diamantenartige Gestalt, wobei die Längsachse horizontal ist^ und es hat an seiner Oberfläche eine offene Fläche von etwa 50%. Die Abstände über die diamantenartigen Gebilde sind 0,75 cm und 1,25 cm. Die Anode ist an der von der Membrane abgewandten Seite mit einem aktiven Überzug aus Rutheniumoxid mit einer Dicke von 0,07 mm beschichtet. Der Überzug wird nach den bekannten Methoden zur Herstellung von dimensionsstabilen Anoden aufgebracht. Die Kathode ist ein Drahtnetz aus mildem Stahl mit einem Äquivalentdurchmesser von etwa 2,0 mm und mit einer offenen Fläche von etwa 50%.The frames are assembled into cells using neoprene gaskets, intermediate titanium picture frame brackets for the anodes and similar steel picture frame brackets for the cathode, and nylon screws and rectangular polypropylene ring pieces used to hold the membrane in and tightly against the membrane to hold the anode. The anode used is a drawn titanium mesh anode and the cathode is a steel screen. The conductor to the anode is copper plated with titanium and that to the cathode is copper the strand width is about 2 mm. The net has a diamond-like shape, the longitudinal axis being horizontal, and it has an open area of about 50% on its surface. The distances across the diamond-like structures are 0.75 cm and 1.25 cm The anode is coated on the side facing away from the membrane with an active coating of ruthenium oxide with a thickness of 0.07 mm. The coating is applied according to the known methods for producing dimensionally stable anodes. The cathode is a wire mesh made of mild steel with an equivalent diameter of about 2.0 mm and with an open area of about 50%.

Die Membran ist vom PSEPVE-Typ (hydrolysiert), wie er vorstehend beschrieben wurde, und sie ist ein Laminat mit einer Dicke von 0,17 mm. Von der Dicke entsprechen 2/3 einem Äquivalentgewicht von etwa 1100 und 1/3 einem Äquivalentengewicht von etwa 1500. Die Seite der Membran mit dem hohen Molekulargewicht steht der Kathode gegenüber und die flachere dickere Seite mit dem nied-The membrane is of the PSEPVE type (hydrolyzed) like him described above, and it is a laminate having a thickness of 0.17 mm. Corresponding to the thickness 2/3 an equivalent weight of about 1100 and 1/3 an equivalent weight of about 1500. The side of the membrane with the high molecular weight is opposite the cathode and the flatter, thicker side with the lower

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rigeren Molekulargewicht, die mit einem Polytetrafluoräthylen-Unterstützungsnetzwerk aus Fäden mit einem Durchmesser von etwa 0,3 mm hinterlegt ist, das zu einem Sieb oder einem Tuch mit einer prozentualen Öffnungsfläche von etwa 22% verwebt worden ist, wird eng gegen die Anode gepreßt.higher molecular weight with a polytetrafluoroethylene support network from threads with a diameter of about 0.3 mm is deposited, which becomes a Sieve or cloth with a percent open area of about 22% will be woven tightly against pressed the anode.

Die Rahmen und die Zellwände haben die Abmessungen von etwa 1,1 m χ 1,1 m und die Zellen sind etwa 11 cm dick. Die Zellwände und die anderen Kunststoffteile davon in der Zelle, z.B. die Vorsprünge, die Wände, die die Kopfstücke definieren, und die Durchgänge sowie die Ränder und die Kanäle, haben gewöhnlich eine Dicke von 1 bis 3 cm.The frames and the cell walls have the dimensions of about 1.1 m by 1.1 m and the cells are about 11 cm thick. The cell walls and the other plastic parts of them in the cell, e.g. the protrusions, the walls that hold the Defining headers, and the passageways, as well as the rims and channels, are usually of a thickness of 1 to 3 cm.

Zwischen der Kathode und der Membrane ist eine Reihe von vertikalen flexiblen Polytetrafluoräthylen-Trennzylindern oder -auskleidungen jeweils mit einem Durchmesser von 2,5 mm angebracht, die als vertikale Abstandsstücke alle 15 cm über den Spalt zwischen der Membrane und der Kathode und zusammen mit der Dichtung verwendet werden, welche eine solche Dicke hat, daß ein Spalt von etwa 2,5 mm zwischen der Kathode und der Membrane erzeugt wird. Diese Mittel halten die Membrane im regelmäßigen Abstand von der Kathode und halten sie fest gegen die Anode.Between the cathode and the membrane is a series of vertical flexible polytetrafluoroethylene separation cylinders or linings, each with a diameter of 2.5 mm, which act as vertical spacers used every 15 cm across the gap between the membrane and the cathode and together with the seal, which has a thickness such that a gap of about 2.5 mm is created between the cathode and the membrane will. These means keep the membrane at a regular distance from the cathode and hold it firmly against the Anode.

In der Zellenzusammenstellung sind die verschiedenen Rahmen auf der zeitweiligen Ausrichtungseinrichtung oder -stange angeordnet, die Elektroden werden angebracht und die Membranen werden durch das zeitweilige Klebemittel (Velcro oder ein anderes geeignetes zeitweiligesIn the cell assembly, the various frames are on the temporary aligner or -bar placed, the electrodes are attached and the membranes are fixed by the temporary adhesive (Velcro or other suitable temporary

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oder permanentes Dichtungsmittel können ebenfalls verwendet werden) und später durch die Dichtungen an Ort und Stelle gehalten. Vor dem Abdichten der verschiedenen Rahmen zusammen mit der Membran wird sie normalerweise an Ort und Stelle auf dem Rahmen mit einem geeigneten Lösungsmittel, z.B. Glyzerin, behandelt, das ein Trocknen der Membrane während der Zusammenstellung der Zelle verhindert und das, wie im vorliegenden Falle, besonders dann nützlich ist, wenn eine Vielzahl von Zellen (35) in einer Zellenzusammenstellung verbunden wird.or permanent sealant can also be used) and later through the seals in place and held in place. Before sealing the various frames together with the membrane it is usually Treated in place on the frame with a suitable solvent, e.g. glycerine, which has a Prevents drying of the membrane during the assembly of the cell and that, as in the present case, especially useful when connecting a plurality of cells (35) in a cell assembly.

Nach der Zusammenstellung der Zellen in der gewünschten Stellung in einer filterpressenartigen Anordnung werden diese eng angezogen, so daß das Aussickern von Flüssigkeit verhindert wird. Die Figur 1 zeigt eine Ansicht des zusammengestellten Zellenstapels oder der Zellenbank. Sodann wird die Zusammenstellung an Quellen für die Beschickungen und für die Elektrizität und an ein Austragungsrohr angeschlossen.After assembling the cells in the desired position in a filter press-like arrangement these are tightened tightly so that the seepage of liquid is prevented. FIG. 1 shows a view of the assembled cell stack or cell bank. Then the compilation of sources for the feeds and for the electricity and connected to a discharge pipe.

Hierauf werden die Anodenabteile mit einer nahezu gesättigten angesäuerten Salzlösung einer Konzentration von etwa 25% und mit einem pH-Wert von etwa 4,1 gefüllt und das Kathodenabteil wird mit Wasser gefüllt, welches am Anfang zur Verbesserung der Leitfähigkeit eine geringe Menge von Natriumhydroxid enthält. Der Strom wird angeschaltet und es resultiert eine Stromdichte von 0,3 A/cm . Der Spannungsabfall über jede Quelle wird während der Gleichgewichtsbildung der wäßrigen Natriumhydroxidlösung, des Chlors und des Wasserstoffs notiert. Bei solchen Bedingungen beträgt der Zellenspannungsabfall etwa 4 V, die Ladung beträgt etwaThe anode compartments are then filled with a nearly saturated acidified salt solution of one concentration of about 25% and filled with a pH of about 4.1 and the cathode compartment is filled with water, which is initially used to improve conductivity Contains a small amount of sodium hydroxide. The current is switched on and a current density results of 0.3 A / cm. The voltage drop across each source will be during equilibrium of the aqueous Sodium hydroxide solution, chlorine and hydrogen recorded. Under such conditions, the cell voltage drop is about 4 V, the charge is about

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3 kA und die Gesamtspannung beträgt etwa 120V Gleichstrom. Bei der Betriebstemperatur von etwa 900C und bei anderen Temperaturen im Bereich von 85 bis 95°C liefert der Stapel oder die Zellenzusammenstellung etwa 3 t Chlor pro Tag mit einer Chlorleistung von etwa 96% bei Säurezugabe. Die Alkalihydroxidleistung beträgt etwa 90% bei einer Alkalihydroxidkonzentration von 80 bis 100 g/l. Die Chlorleistung ohne Säurezugabe liegt in der Gegend von etwa 90%. Nach 6-monatigem Betrieb bei den oben beschriebenen Bedingungen wird der Zellenstapel geöffnet und die Elektroden, die Membran, der Rahmen, die Dichtungen und die Befestigungseinrichtungen werden überprüft. Die Elektroden und die Membrane sind immer noch betriebsbereit und der Rahmen zeigt keine Anzeichen einer signifikanten Abschwächung oder eines signifikanten Verwerfens. Trotz der Tatsache, daß der normale Betrieb der Zellen einige Unterbrechungen enthält, variiert die Temperatur über einen Bereich von 40 bis 95°C. Das Neopren-Klebmittel ist immer noch leicht von der Membrane und der Rahmenwand entfernbar, so daß die Membranen erneut verwendet werden können. Bei einer Modifizierung dieses Versuchs, wenn Velcro-Befestiger dazu verwendet werden, um die Membranen an Ort und Stelle zu halten, sind diese leicht abtrennbar und die Membranen können entfernt werden, ohne daß sie beschädigt werden.3 kA and the total voltage is about 120V DC. At the operating temperature of about 90 0 C and at other temperatures in the range of 85 to 95 ° C, the stack or the cells compilation provides about 3 t per day chlorine with a chlorine power of about 96% with the addition of acid. The alkali hydroxide performance is about 90% at an alkali hydroxide concentration of 80 to 100 g / l. The chlorine output without the addition of acid is around 90%. After 6 months of operation under the conditions described above, the cell stack is opened and the electrodes, membrane, frame, seals and fasteners are checked. The electrodes and membrane are still operational and the frame shows no signs of significant weakening or warping. Despite the fact that the normal operation of the cells contains some interruptions, the temperature varies over a range of 40 to 95 ° C. The neoprene adhesive is still easily removable from the membrane and frame wall so that the membranes can be reused. In a modification of this approach, when Velcro fasteners are used to hold the membranes in place, they are easily separable and the membranes can be removed without damage.

Bei Variationen dieses Versuchs wird ein gefülltes Polypropylenharz verwendet, das aus einem Harzgemisch aus 30% der oben beschriebenen Kalziumsilikatfasern, 10% EP-Kautschuk-Schlagfestigkeits-Modifizierungsmittel, 45% Exxon D-561 Propylen/Acrylsäure-CopolymergemischIn variations of this approach, a filled polypropylene resin is used used, which consists of a resin mixture of 30% of the calcium silicate fibers described above, 10% EP rubber impact modifier, 45% Exxon D-561 propylene / acrylic acid copolymer blend

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und 15% Shell 7525 Polypropylencopolymeren besteht. Die erhaltenen Ergebnisse sind fast genauso gut wie mit der zuvor angegebenen Zusammensetzung, mit der Ausnahme, daß festgestellt wird, daß die Rahmen bei extremen Bedingungen für eine Rißbildung etwas empfindlicher sind. Bei einer weiteren Variation werden 20% Asbest und 80% Polypropylenhomopolymeres verwendet. Obgleich auch dieser Rahmen geeignet ist, ist er nicht so gut wie der am Anfang beschriebene Rahmen. Eine Verbesserung wird erhalten, wenn man ein Harzgemisch aus 20% Asbest, 10% Glimmer, 40% Homopolymeren und 30% Copolymeren verwendet, welches in der gleichen Weise, wie oben beschrieben, hergestellt und untersucht wird.and 15% Shell 7525 polypropylene copolymers. The results obtained are almost as good as with the composition given above, with the exception that it is found that the frame under extreme conditions are slightly more sensitive to cracking. Another variation is 20% asbestos and 80% Polypropylene homopolymer is used. Although this too Frame, it is not as good as the frame described at the beginning. An improvement is obtained if a resin mixture of 20% asbestos, 10% mica, 40% homopolymers and 30% copolymers is used, which is prepared and examined in the same manner as described above.

Beispiel 2Example 2

Die Arbeitsweise des Beispiels 1 wird wiederholt, wobei ein Gemisch aus 30% Kalziumsilikatfasern, 10% EP-Kautschuk-Schlagfestigkeits-Modifizierungsmittel, 45% Exxon D-561 Propylen/Acrylsäure-Copolymerharz und 15% Shell 7525 Polypropylencopolymeres verwendet wird, wobei jedoch als Membran ein nicht-laminiertes hydrolysiertes PSEPVE-Copolymeres mit einer Dicke von etwa 0,2 mm zusammen mit dem gleichen Typ des Verstärkungs-Polytetrafluoräthylen-Siebs verwendet wird. In ähnlicher Weise werden anstelle der RAI-Membran der Research Corporation Membranen verwendet, die als 18ST12S und 16ST13S bezeichnet werden und die eine gleichmäßige Dicke haben. Unter Anwendung einer Stromstärke von 0,3 A/cm arbeiten in allen diesen Fällen die Zellen zufriedenstellend, ohne daß das Rahmenmaterial entweder durch den sauren Anolyten oder den alkalischen Katholyten beschädigt wird.The procedure of Example 1 is repeated using a mixture of 30% calcium silicate fibers, 10% EP rubber impact strength modifier, 45% Exxon D-561 propylene / acrylic acid copolymer resin and 15% Shell 7525 polypropylene copolymer is used, however a non-laminated hydrolyzed PSEPVE copolymer with a thickness of about 0.2 mm as a membrane with the same type of reinforcement polytetrafluoroethylene screen is used. Similarly, Research Corporation Diaphragms used are designated as 18ST12S and 16ST13S and which have a uniform thickness. Work using a current of 0.3 A / cm in all of these cases the cells satisfactorily without the frame material either by the acidic Anolyte or the alkaline catholyte is damaged.

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Bei Modifikationen der Zellen wird das Rutheniumoxid auf der Titananode so verändert, daß es auf allen Oberflächen davon aktiv ist und der Abstand zwischen Kathode und Membrane wird auf 2 mm erniedrigt. Bei solchen Bedingungen wird eine wirksame Elektrolyse bewirkt, ohne daß das Rahmenmaterial beschädigt wird.When the cells are modified, the ruthenium oxide on the titanium anode is changed in such a way that it is present on all surfaces of which is active and the distance between cathode and membrane is reduced to 2 mm. In such conditions effective electrolysis is effected without damaging the frame material.

Wenn weiterhin die Elektroden durch T-förmige Zwischenhalterungsteile gehalten werden, dann können sie weniger leicht absacken, als wenn sie lediglich durch die Dichtungen gehalten werden, obgleich Winkelrahmen ebenfalls zufriedenstellend starr sind.If further the electrodes by T-shaped intermediate support parts are held, then they can sag less easily than if they are only held by the seals, although angle frames also are satisfactorily rigid.

Die Zellen dieses Beispiels arbeiten auch dann zufriedenstellend, wenn die Membranen gegen die Kathoden gehalten werden oder wenn sie auf dem halben Wege zwischen den Anoden und Kathoden angeordnet und in den gewünschten Stellen durch Teflon-Auskleidungsabstandsstücke mit einem Durchmesser von 1,5 mm gehalten werden.The cells of this example also work satisfactorily when the membranes are held against the cathodes or if they are placed halfway between the anodes and cathodes and in the desired locations are held by 1.5mm diameter Teflon liner spacers.

Beispiel 3Example 3

Nach der Methode des Beispiels 1 werden Rahmen aus einem Gemisch aus 35% Polypropylenhomopolymeren, 35% Polypropylencopolymeren und zum Rest (es sind keine Schlagfestigkeitsmodifizierungsmittel vorhanden) Glimmerflocken (0,074 mm), Kalziumsilikatfasern (Wollastonit), Kalziumsilikatfasern (synthetisch), Talk oder Asbest (Chroysotil) hergestellt. Es werden auch nicht-modifizierte Homopolymere, Copolymere und 5O:5O-Gemische aus Homopolymeren und Copolymeren verwendet. Aus allen diesen Gemischen werden Rahmen geformt. Beim Test in der PraxisUsing the method of Example 1, frames are made from a mixture of 35% polypropylene homopolymers and 35% polypropylene copolymers and the remainder (there are no impact modifiers present), mica flakes (0.074 mm), calcium silicate fibers (wollastonite), calcium silicate fibers (synthetic), talc or asbestos (chroysotile) manufactured. There are also unmodified homopolymers, copolymers and 5O: 5O blends of homopolymers and copolymers are used. Frames are formed from all of these mixtures. When testing in practice

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unter Verwendung von Elektrolyten bei Elektrolysebedingungen wird festgestellt, daß die Verwendung der Kalziumsilikatfasern in einem Homopolymer/Copolymer-Gemisch am besten ist und daß die gefüllten Polymeren hinsichtlich ihrer physikalischen Eigenschaften, insbesondere der Dimensionsstabilität und der Wärmebeständigkeit, den nicht-gefüllten Materialien überlegen sind. Obgleich diese Unterschiede wichtig -sind, ist es doch möglich, alle Rahmen aus gefülltem Polypropylen beim technischen Betrieb zu verwenden und auch die Rahmen aus ungefülltem Polypropylen sind immer noch im Betrieb, obgleich sie schlechter sind. Rahmen aus anderen Polymeren, z.B. Polyvinylchlorid, Polytetrafluoräthylen und Polyäthylen, sind, obgleich sie für den Langzeitgebrauch normalerweise technisch nicht annehmbar sind, für den Kurzzeitgebrauch in elektrolytischen Zellen geeignet und sie sind von Vorteil, wenn in diese, wenn anwendbar, durch die üblichen Spritzgußtechniken die verschiedenen Kopfstücke, Durchgänge, Öffnungen, Ausrichtungs-, Hontierungs- und Befestigungseinrichtungen der erfindungsgemäßen Vorrichtungen hineinverformt worden sind.using electrolytes at electrolysis conditions, it is found that the use of calcium silicate fibers in a homopolymer / copolymer blend is best and that the filled polymers in terms of their physical properties, especially dimensional stability and heat resistance, are superior to the unfilled materials. While these differences are important, they are possible to use all frames made of filled polypropylene in technical operation and also the frames made of unfilled polypropylene are still in service although they are inferior. Frames made of other polymers, e.g., polyvinyl chloride, polytetrafluoroethylene and polyethylene, although for long-term use normally technically unacceptable for short term use in electrolytic cells suitable and they are advantageous when in this, if applicable, by the usual injection molding techniques various headers, passages, openings, alignment, honing and fastening devices of the devices according to the invention have been deformed into it.

Immer noch ist die Kombination aus einem Polypropylenrahmen und einer kationenaktiven permselektiven Membran des Typs DuPont Nafion XR, insbesondere, wenn die Membran direkt ohne dazwischenliegende Dichtungen an dem Rahmen gehalten wird, hinsichtlich der Dimensionsstabilität, der chemischen Beständigkeit und der langen Gebrauchsdauer am besten und sie wird bevorzugt. Still the combination of a polypropylene frame and a cationic permselective membrane of the DuPont Nafion XR type, especially if the membrane is directly without any seals in between is held on the frame in terms of dimensional stability, chemical resistance and the long service life is best and it is preferred.

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Beispiel 4Example 4

Die Verfahrensschritte des Beispiels 1 werden bei den beschriebenen Temperaturen, Spannungen und pH-Werten der verschiedenen Prozesse innerhalb der gegebenen Bereiche von 20 bis 95°C, von 3,3 bis 4,3 V, eines Anolyten-pH-Werts von 3 bis 4,5 und von 0,2 bis 0,4 A/cm wiederholt. Die Elektroden werden auch über die Größe der offenen Fläche und der Proportionalbereiche und der Abstände zwisehen den Elektroden, die zuvor angegeben wurden, variiert. In solchen Fällen wird eine brauchbare Elektrolyse erhalten und die Rahmen sind genügend stabil, daß sie technisch annehmbar sind. Beim Betrieb dieser Zellen treten keine signifikanten Probleme auf und die Herstellungskosten der Rahmen werden erheblich vermindert, weil die Rahmen leicht durch Spritzgießen hergestellt werden können. Ferner wird durch die zuvor eingeformten Vorsprünge, Ränder, Kanäle etc. in den Rahmen die Zusammenstellung der Teile erleichtert und sie kann innerhalb kürzerer Zeiträume durchgeführt werden, wodurch die Kosten der Zellenzusammenstellung vermindert werden. Die erfindungsgemäßen Zellen stellen daher für die Elektrolyse von wäßrigen Halogenidlösungen einen erheblichen Vorteil dar.The process steps of Example 1 are carried out at the temperatures, voltages and pH values described of the various processes within the given ranges from 20 to 95 ° C, from 3.3 to 4.3 V, one Anolyte pH from 3 to 4.5 and from 0.2 to 0.4 A / cm repeated. The electrodes are also based on the size of the open area and the proportional areas and the distances between the electrodes that were previously used specified varies. In such cases, usable electrolysis is obtained and the frames are sufficiently stable that they are technically acceptable. When operating these cells, no significant occur Problems on and the manufacturing costs of the frame are significantly reduced because the frame easily through Injection molding can be produced. Furthermore, the previously molded projections, edges, channels etc. in the frame makes it easier to put the parts together and they can be done within a shorter period of time can be performed, thereby reducing the cost of cell assembly. The invention Cells therefore represent a considerable advantage for the electrolysis of aqueous halide solutions.

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Claims (12)

-3B- Patentansprüche-3B- claims 1. Rahmen für eine Elektrolysezelle aus einem synthetischen organischen Polymeren zur Bildung eines Gehäuses für eine Anode und eine Kathode und als Tragelement für eine Membrane, dadurch gekennzeich net, daß der Rahmen zusammen mit einem zusammenpassenden angrenzenden Rahmen, welcher eine Elektrode entgegengesetzten Vorzeichens wie diejenige, die dem ersten Rahmen näher ist, enthält, eine Elektrolysezelle (69) bildet, welche eine Anode (71), eine Kathode (73) und eine dazwischen angeordnete Membrane (75) enthält, wobei der Rahmen (15) Einlasse (159) und Auslässe (157) für die elektrolytischen Prozeßflüssigkeiten in Anolytabteile (135) und Katholytabteile (143) enthält, so daß die aus zwei angrenzenden Rahmen (15) gebildete Zelle mindestens einen Einlaß (133) in das Anolytenabteil, mindestens einen Auslaß (159) aus dem Anolytenabteil, mindestens einen Einlaß (141) in das Katholytenabteil und mindestens einen Auslaß (157) aus dem Katholytenabteil aufweist, wobei die einzelnen Einlasse und Auslässe mit den jeweiligen Kopfstücken oder Verteilern (147, 151, 149, 153, 155), die mit dem Zellrahmen integral sind, in Verbindung stehen.1. Frame for an electrolytic cell made of a synthetic organic polymers to form a housing for an anode and a cathode and as a support element for a membrane, characterized in that the frame together with a matching adjacent frame, which has an electrode of opposite sign to that of the first frame is closer, contains, an electrolytic cell (69) forms which an anode (71), a cathode (73) and a membrane (75) disposed therebetween, the frame (15) inlets (159) and outlets (157) for the electrolytic process fluids in anolyte compartments (135) and catholyte compartments (143), so that the two adjacent frames (15) formed Cell at least one inlet (133) into the anolyte compartment, at least one outlet (159) from the anolyte compartment, at least one inlet (141) into the catholyte compartment and at least one outlet (157) from the catholyte compartment having, the individual inlets and outlets with the respective head pieces or manifolds (147, 151, 149, 153, 155) integral with the cell frame. 2. Rahmen nach Anspruch 1 zur Verwendung für die Elektrolyse von wäßrigen Halogenidlösungen, dadurch gekennzeichnet, daß das synthetische organische Polymere Polypropylen ist, das mit einem Füllstoff aus der Gruppe Asbest, Glimmer, Kalziumsilikat, Talk und Gemischen davon gefüllt ist.2. Frame according to claim 1 for use for the electrolysis of aqueous halide solutions, characterized characterized in that the synthetic organic polymer is polypropylene with a Filler from the group of asbestos, mica, calcium silicate, talc and mixtures thereof. -40--40- 609821/0760609821/0760 - uo - ■- uo - ■ 3. Rahmen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Form- bzw. Preßformkonstruktion in der Weise hat, daß seine Oberflächen polymerreicher sind als das Innere, um die Beständigkeit des Rahmens gegenüber dem damit in Berührung befindlichen Elektrolyten zu verbessern.3. Frame according to claim 2, characterized in that it has a mold or compression mold construction in such a way that its surfaces are richer in polymer than the interior, in order to ensure durability of the frame compared to the electrolyte in contact with it. 4. Rahmen nach Anspruch 3 > dadurch gekennzeichnet, daß das Konstruktionsmaterial etwa 15 bis 50% Kalziumsilikatfasern, Glimmerflocken oder ein Gemisch davon enthält und daß der Rahmen bei Verwendung in einer Elektrolysezelle zur Herstellung von Chlor und Natriumhydroxid aus wäßrigen Natriumhydroxidlösungen verwerfungsbeständig ist.4. Frame according to claim 3> characterized in that the construction material is approximately 15 to 50% calcium silicate fibers, mica flakes or contains a mixture thereof and that the frame when used in an electrolytic cell for the production of chlorine and sodium hydroxide is resistant to warping from aqueous sodium hydroxide solutions. 5. Rahmen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der geformte Rahmen integrale äußere Ausrichtungs- und Befestigungseinrichtungen (53) aufweist, um einen Spannstab (33) in die richtige Lage zu bringen, der dazu verwendet wird, um eine Vielzahl von Rahmen (15) in Filterpressenbeziehung in einer Zusammenstellung mit mehreren Zellen zu halten.5. Frame according to claim 3, characterized in that the molded frame is integral has external alignment and fastening means (53) to position a tie rod (33) in the correct position which is used to bring a plurality of frames (15) into filter press relationship in an assembly to keep with multiple cells. 6. Rahmen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß integrale äußere Ausrichtungseinrichtungen gesondert von den Ausrichtungs- und Befestigungseinrichtungen vorgesehen sind, um die Rahmen (15) auf einer Vielzahl von sich horizontal erstreckenden Trägern während der Zusammenstellung zu tragen.6. Frame according to claim 5, characterized that integral outer alignment devices separate from the alignment and fastening devices are provided around the frame (15) on a plurality of horizontally extending Straps to wear during assembly. 7. Rahmen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Rahmen eingeformte Halte- 7. Frame according to claim 3, characterized in that the frame molded-in holding -41--41- 609821/0760609821/0760 rungseinrichtungen besitzt, um elektrische Leiter (77, 79) für die Elektroden in gewünschten Stellungen zu halten, und daß er Halterungseinrichtungen aufweist, um eine Zwischenhaiterung für eine Elektrode an Ort und Stelle zu halten.has approximately devices to hold electrical conductors (77, 79) for the electrodes in desired positions, and in that it has support means for an intermediate support for an electrode in place and Place to hold. 8. Rahmen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenhalterung von einer rechteckigen T-förmigen Bilderrahmenform ist, wobei der Schenkel der Oberseite des T horizontal ist und die Oberseite vertikal ist, wobei ein Teil der Oberseite so ausgebildet ist, daß er an dem Rahmen befestigt ist, und der andere so ausgebildet ist, daß er an der Elektrode befestigt ist, wodurch die Elektrode durch den T-Rahmen starr gemacht und auf diese Weise in der gewünschten Stellung gehalten wird.8. Frame according to claim 7, characterized in that the intermediate bracket of a rectangular T-shaped picture frame shape, with the leg of the top of the T being horizontal and the top is vertical, with a portion of the top being adapted to be attached to the frame and the other is adapted to be attached to the electrode, causing the electrode to pass through the T-frame is made rigid and held in this way in the desired position. 9. Verfahren zur Herstellung eines Rahmens für eine Elektrolysezelle zur Elektrolyse von wäßrigen Natriumchloridlösungen, dadurch gekennzeichnet , daß man den Rahmen aus einem Gemisch aus Polypropylen und einem Füllstoff hierfür, wobei der Füllstoff aus der Gruppe Asbest, Glimmer, Kalziumsilikat, Talk und Gemischen davon ausgewählt wird, in Form eines integralen Elements von Teilen von zwei verschiedenen Zellen spritzgießt, wobei jeder Rahmen an einen anderen Rahmen unter Bildung einer vollständigen Zelle anschließbar ist und wobei die Rahmen und die gebildeten Zellen eingeformte Beschickungs- und Austragungsdurchgänge und Befestigungseinrichtungen, um die Zellteile zu halten, enthalten.9. A method for producing a frame for an electrolytic cell for the electrolysis of aqueous sodium chloride solutions, characterized in that the frame is made from a mixture of polypropylene and a filler therefor, the filler being made of selected from the group of asbestos, mica, calcium silicate, talc and mixtures thereof, in the form of an integral Elements molded from parts of two different cells, each frame attached to a different frame can be connected to form a complete cell and wherein the frame and the cells formed molded in feed and discharge passages and fixtures to hold the cell parts, contain. -42--42- 609821/0760609821/0760 10. Rechteckiger Rahmen für eine Elektrode einer Elektrolysezelle zur Herstellung von Chlor, Natriumhydroxid und Wasserstoff aus wäßrigen Natriumchloridlösungen, dadurch gekennzeichnet , daß er so ausgebildet ist, daß er an einen Teil eines Zellenrahmens und an die Elektrode zur Verstärkung der Elektrode befestigt werden kann und daß er einen T-förmigen Querschnitt aufweist, wobei der Schenkel der Oberseite des T horizontal und die Oberseite davon vertikal ist.10. Rectangular frame for an electrode of an electrolytic cell for the production of chlorine, sodium hydroxide and hydrogen from aqueous sodium chloride solutions, characterized in that it is so is designed to be attached to a part of a cell frame and to the electrode for reinforcing the electrode can be attached and that it has a T-shaped cross-section with the leg of the top of the T being horizontal and the top thereof being vertical. 11. Verfahren zur Elektrolyse von wäßrigen Natriumchloridlösungen, dadurch geke nnzeichnet , daß man die Lösung einer Elektrolysespannung von 2,3 bis 6 V zwischen einer Anode und einer Kathode bei einer Temperatur von etwa 80 bis 95°C in einer Membranenzelle unterwirft, wobei die Wände der Zelle aus geformtem Polypropylen bestehen, das mit einem Füllstoff aus der Gruppe Asbest, Glimmer, Kalziumsilikat, Talk und Gemische davon, gefüllt ist.11. Process for the electrolysis of aqueous sodium chloride solutions, characterized in that the solution has an electrolysis voltage of 2.3 to 6 V between an anode and a cathode at a temperature of about 80 to 95 ° C in a membrane cell subject, wherein the walls of the cell are made of molded polypropylene that is made with a filler of the group asbestos, mica, calcium silicate, talc and mixtures thereof. 12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch g e k e η η zeichn et, daß die Wandoberflächen polypropylenreicher sind als das Innere, um die Beständigkeit gegenüber dem damit in Kontakt befindlichen Elektrolyten zu verbessern, und daß das gefüllte Polypropylen etwa 15 bis 50% Kalziumsilikatfasern, Glimmerflocken oder Gemische davon enthält und beim Gebrauch verwerfungsbeständig ist.12. The method according to claim 10, characterized in that g e k e η η draw et that the wall surfaces are richer in polypropylene than the interior to ensure durability compared to the electrolyte in contact therewith, and that the filled polypropylene contains about 15 to 50% calcium silicate fibers, mica flakes or mixtures thereof and is resistant to warping when in use is. 609821/0760609821/0760
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