DE102020107907B4

DE102020107907B4 - Vorrichtung zur elektrochemischen Herstellung dünner Folien und Verfahren zur elektrochemischen Herstellung dünner Folien

Info

Publication number: DE102020107907B4
Application number: DE102020107907.9A
Authority: DE
Inventors: gleich Patentinhaber Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-03-23
Filing date: 2020-03-23
Publication date: 2023-10-26
Anticipated expiration: 2040-03-24
Also published as: EP3885473A1; EP3885473B1; DE202020101761U1; DE102020107907A1

Abstract

Vorrichtung zur elektrochemischen Herstellung dünner Folien (F) mit:- einer Galvanikeinheit (10), welche einen mit einer Flüssigkeit befüllbaren Behälter (12), wenigstens eine im Behälter (12) angeordnete Anode (28) und eine um eine Achse drehbare Beschichtungs-Trommel (32), deren Mantelfläche als Kathode ausgebildet ist, aufweist, wobei sich die Beschichtungs-Trommel (32) zumindest in einer Arbeitsstellung zumindest abschnittsweise innerhalb des Behälters (12) befindet,- einer Transporteinheit (100) zum Ziehen der auf der Mantelfläche der Trommel (32) gebildeten Folie (F) senkrecht zur Richtung der Achse und- einer zwischen der Galvanikeinheit (10) und der Transporteinheit (100) angeordneten Spüleinheit (70), durch welche die Transporteinheit (100) die von der Galvanikeinheit (10) gebildete Folie (F) zieht,dadurch gekennzeichnet,dass die Transporteinheit (100) ein mit Unterdruck beaufschlagbares, angetriebenes Saugband (104) aufweist,dass die Spüleinheit (70) wenigstens einen mit zwei Schlitzen (S) versehenen Spülkasten (80) aufweist unddass weiterhin eine Antriebseinheit (58) für die Beschichtungs-Trommel (32) vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektrochemischen Herstellung dünner Folien nach Anspruch 1 sowie eine Verfahren zur elektrochemischen Herstellung dünner Folien nach Anspruch 14.
In der Wissenschaft sind in jüngster Zeit Möglichkeiten bekannt geworden, wie dünne Folien, insbesondere dünne Metallfolien in einem kontinuierlichen Prozess elektrochemisch, das heißt galvanisch, hergestellt werden können. Zur Durchführung dieses Verfahrens benötigt man eine Galvanikeinheit. Diese weist einen Behälter auf, der mit einer Flüssigkeit - nämlich dem Elektrolyten - befüllt ist. Weiterhin ist in diesem Behälter wenigstens eine Anode angeordnet, oder ein Abschnitt des Behälters bildet die Anode. Innerhalb dieses Behälters ist eine um eine Achse drehbare Beschichtungs-Trommel angeordnet, deren Mantelfläche die Kathode bildet. Das Metall, welches die zu bildende Folie bilden soll, ist kathodisch im Elektrolyten gelöst und scheidet sich auf der Mantelfläche der Beschichtungs-Trommel ab, während diese gedreht wird. Stromfluss und Rotationsgeschwindigkeit sind hierbei so aufeinander abgestimmt, dass sich bei einer Umdrehung der Beschichtungs-Trommel eine Schicht mit der Dicke der Folie auf der Mantelfläche der Beschichtungs-Trommel abscheidet. Es ist hierbei weiterhin bekannt, dem Elektrolyten weitere Bestandteile zuzusetzen, was dazu führt, dass die äußere Oberfläche der sich bildenden Folie (also die Oberfläche, welche von der Mantelfläche der Beschichtungs-Trommel weg weist) mit Partikeln dieser Substanz „dotiert“ ist, wobei der Begriff „dotiert“ hier nicht im Sinne der Halbleiterphysik zu verstehen ist. Diese Oberfläche kann in manchen Fällen sehr empfindlich gegenüber Berührung sein.
Beispielsweise die gattungsbildende DE 692 23 135 T2 beschreibt eine Vorrichtung zur elektrochemischen Herstellung eine Kupferfolie, wobei das die Folie bildende Kupfer galvanisch auf einer Trommel abgeschieden wird. Die gebildete Folie wird hierbei mittels angetriebener Walzen von der Trommel abgezogen und anschließend mittels mehrerer Umlenkrollen durch galvanische Bäder und eine Reinigungsstation hindurchgeführt.
Die US 2010 / 0 300 352 A1 beschreibt ein Beschichtungsverfahren für eine Folie und eine hierzu geeignete Vorrichtung. Diese weist unter anderem ein Vakuum-Saugband auf, welches bei einem Verfahrensschritt dabei hilft, die Folie eben zu halten.
Hiervon ausgehend stellt sich die nun vorliegende Erfindung die Aufgabe, eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens zur Verfügung zu stellen, mit der eine dünne Folie im großen Labormaßstab oder auch industriell hergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Folie unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist im Anspruch 14 angegeben.
Die Vorrichtung weist außer der eben erwähnten Galvanikeinheit eine Transporteinheit zum Abziehen der auf der Mantelfläche der Beschichtungs-Trommel gebildeten Folie auf, wobei die Zugrichtung senkrecht zur Richtung der Achse der Beschichtungs-Trommel der Galvanikeinheit ist. Eine solche Transporteinheit ermöglicht es, auch sehr dünne und empfindliche Folien aus der Galvanikeinheit herauszulösen.
Um die Zugkräfte, welche in der Folie auftreten, möglichst gering zu halten, ist zusätzlich eine Antriebeinheit für die Beschichtungs-Trommel vorgesehen. Diese ist vorzugsweise mit der Transporteinheit (also in der Regel mit dem Antrieb der Transporteinheit) synchronisiert, sodass die Folie im Wesentlichen spannungsfrei zwischen Galvanikeinheit und Transporteinheit bewegt wird.
Weiterhin weist die Transporteinheit ein mit Unterdruck beaufschlagbares Saugband auf. Dieses Saugband ist in der Regel als geschlossenes umlaufendes Saugband ausgebildet, wie dies beispielsweise aus der papierverarbeitenden Industrie bekannt ist. Dies macht ein Ziehen der Folie möglich, ohne dass es notwendig ist, die äußere Oberfläche der Folie zu berühren, wodurch die erfindungsgemäße Vorrichtung auch dann angewendet werden kann, wenn die äußere Oberfläche der hergestellten Folie berührungsempfindlich ist. Weiterhin ermöglicht die Verwendung eines solchen Saugbandes eine sehr gleichmäßige Krafteinleitung über die gesamte Breite in die Folie.
Das Saugband umläuft in der Regel in bekannter Art und Weise einen Saugkasten, wozu wenigstens zwei Walzen vorgesehen sind, über welche das Band läuft. Die Achsen dieser Walzen sind parallel zur Achse der Beschichtungs-Trommel. Die obere Oberfläche des Saugkastens, über die der mit Unterdruck beaufschlagte Abschnitt des Saugbandes läuft, ist in der Regel eben, er könnte jedoch auch gekrümmt sein, solange die die Parallelität der Achsen der Walzen und der Beschichtungs-Trommel gewahrt bleibt.
Da auf der frisch gebildeten Folie in der Regel noch Elektrolyt anhaftet, ist zwischen Galvanikeinheit und Transporteinheit eine Spüleinheit vorgesehen, wobei es hierbei bevorzugt ist, zwischen Spüleinheit und Transporteinheit eine Trocknungseinheit, beispielsweise in Form wenigstens eines Infrarotstrahlers, anzuordnen.
Die Spüleinheit weist wenigstens einen Spülkasten auf, welcher von der Folie vorzugsweise berührungslos durchlaufen wird. Hierzu weist die Wandung des Spülkastens zwei zueinander fluchtende, vorzugsweise in der Höhe einstellbare Schlitze auf, welche vorzugsweise zwischen einem Unterteil und einem Deckel ausgebildet sind. im Betriebszustand ist hierbei der Spülkasten vorzugsweise bis oberhalb des Schlitzes mit Spülflüssigkeit - dies ist in der Regel de-ionisiertes Wasser - gefüllt.
Weiter vorzugsweise ist die Spüleinheit kaskadenartig mit einer Mehrzahl solcher Spülkästen ausgebildet.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus dem nun mit Bezug auf die Figuren im Detail beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Figuren näher beschrieben. Hierbei zeigen:

1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
2 einen Längsschnitt (in einer Ebene parallel zur XZ-Ebene) durch die in 1 gezeigte Vorrichtung,
3 die Galvanikeinheit der 2 in einer vergrößerten Darstellung,
4 die Galvanikeinheit der 3 in einer perspektivischen Darstellung, jedoch ohne Deckel,
5 einen Schnitt durch die Galvanikeinheit der 3 entlang der Ebene A-A in 3,
6 die Beschichtungs-Trommel-Baugruppe der Galvanikeinheit in einer perspektivischen Darstellung,
7 die Beschichtungs-Trommel-Baugruppe der 6 in einer Draufsicht aus Richtung R1 in 6,
8 die Beschichtungs-Trommel-Baugruppe der 7 in einer Schnittdarstellung, wobei die Schnittebene die Rotationsachse enthält,
9 ein Detail der Galvanikeinheit, nämlich eine Lager-Baugruppe einer Welle außerhalb des Behälters, in einer perspektivischen Darstellung,
10 das in 9 Gezeigte in einer Schnittdarstellung entlang der Schnittebene E1 in 9,
11 den Bereich der Galvanikeinheit, welcher dem Bereich der 9 gegenüber liegt, wobei in 11 auch die Antriebseinheit für die Beschichtungs-Trommel-Baugruppe zu sehen ist,
12 zwei innere Wände des Behälters,
13 eine Anoden-Baugruppe in einer perspektivischen Darstellung,
14 ein Einschubelement in einer perspektivischen Darstellung,
15 die Spüleinheit der 2 in einer vergrößerten Darstellung,
16 die Spüleinheit der 15 in einer perspektivischen Darstellung,
17 einen Spülkasten mit Luftabblaserohren in einer perspektivischen Darstellung,
17a den Spülkasten der 17, jedoch ohne Deckel in einer perspektivischen Darstellung,
18 den Spülkasten der 16 in einer Schnittdarstellung entsprechend der 15,
19 die Transporteinheit der 2 in einer vergrößerten Darstellung,
20 eine Draufsicht auf die Transporteinheit der 19 aus Richtung R2 in 19,
21 die Schneid- und Ablageeinheit der 1 in einer vergrößerten Darstellung.

Die 1 und 2 sind Gesamtdarstellungen eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur elektrochemischen Herstellung dünner Folien.
Wie man dies insbesondere der 2 entnehmen kann, besteht diese Anlage aus insgesamt fünf Einheiten, nämlich aus der Galvanikeinheit 10, der Spüleinheit 70, der Trocknungseinheit 90, der Transporteinheit 100 und der Schneid- und Ablageeinheit 110. Galvanikeinheit 10 und Transporteinheit 100 sind unverzichtbare Bestandteile der Vorrichtung. Auch die Spüleinheit ist fast immer erforderlich. Es sind Fälle denkbar, in welchen auf eine Trocknungseinheit verzichtet werden kann, jedoch wird auch eine solche in den allermeisten Fällen Bestandteil einer solchen Vorrichtung sein. Die Schneid- und Ablageeinheit hingegen ist optional.
In der Galvanikeinheit 10 wird, wie weiter unten im größeren Detail beschrieben werden wird, eine dünne Metallfolie kontinuierlich erzeugt. Hierbei könnte prinzipiell eine unendlich lange Folie erzeugt werden, solange der Prozess nicht unterbrochen wird. In der nachfolgenden Spüleinheit wird diese Folie gereinigt, insbesondere von anhaftendem Elektrolyt. Die der Spüleinheit nachgeordnete Trocknungseinheit 90 dient der Trocknung der Folie. Die der Trocknungseinheit 90 nachgeordnete Transporteinheit 100 dient dazu, die Folie von der Beschichtungs-Trommel abzulösen und durch die Spüleinheit 70 und die Trocknungseinheit 90 hindurchzuziehen. Die im gezeigten Ausführungsbeispiel vorhandene Schneid- und Ablageeinheit 110 dient dazu, die erzeugte Folie in Stücke zu schneiden und in Stapeln (in der Regel mit dazwischenliegenden Trennpapieren) abzulegen.
Mit Bezug auf die 3 bis 14 wird zunächst auf die Galvanikeinheit 10 eingegangen:

Wie man es insbesondere gut in den 3 bis 5 sehen kann, weist die Galvanikeinheit 10 einen Behälter 12 mit einer Außenwand 14 auf. Im Betrieb ist dieser Behälter 12 aus Sicherheitsgründen in der Regel von einem Deckel 11 abgedeckt; dieser verhindert das Aufsteigen der Aerosole. Der Behälter 12 wird zusätzlich abgesaugt, um die vorgeschriebenen MAK Werte einzuhalten. Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Behälter außer der Außenwand 14 auch zwei seitliche innere Wände 20a, 20b auf, welche sich parallel zu den beiden seitlichen Abschnitten 14a, 14b der Außenwand erstrecken. Parallel zum hinteren Abschnitt 14c der Außenwand erstreckt sich ein Überlaufbereich U zwischen einer hinteren inneren Wand 23 und dem hinteren Abschnitt 14c der Außenwand. Im Betrieb ist der Behälter 12 zwischen der hinteren inneren Wand 23, den beiden seitlichen inneren Wänden 20a, 20b dem vorderen Abschnitt der Außenwand 14d und dem Steilboden 14e bis einem gewissen Füllgrad, nämlich bis zur Überlaufkante 23' mit einem Elektrolyt gefüllt, wobei dieser Elektrolyt im Betrieb umgepumpt wird, was jedoch nicht im Detail dargestellt ist. Auch im Bereich zwischen den seitlichen inneren Wänden 20a, 20b und den seitlichen Abschnitten 14a, 14b der Außenwand befindet sich im Betrieb Elektrolyt.

Die hintere innere Wand 23 weist in einem unteren Bereich eine Öffnung 24 auf, welche im Normalbetrieb mit einem Schieber 25 verschlossen ist. Um den Elektrolyt schnell ablassen zu können, kann der Schieber nach oben gezogen werden, um die Öffnung 24 freizugeben. Dies kann beim Start des Prozesses hilfreich sein, da nach Aufbau einer ersten Schicht auf der Beschichtungstrommel, die gebildete Schicht geschlitzt werden muss, um einen Anfang für die Folie zu generieren.
Die beiden inneren Wände 20a, 20b tragen wenigstens eine Anode 28 - im gezeigten Ausführungsbeispiel drei Anoden 28. Hierbei ist jede Anode 28 Teil einer Anoden-Baugruppe 27, wie sie beispielsweise in 13 dargestellt ist. Diese Anoden-Baugruppe 27 weist die aus dünnem, biegbarem Titan-Blech bestehende Anode 28 sowie zwei Paare von Zapfen 29 auf, wobei die Zapfen eines Paares zueinander fluchten. Die inneren Wände 20a, 20b weisen eine Mehrzahl von Nuten 22a, 22b auf (siehe hierzu insbesondere 12), in welchen die Zapfen der Anoden-Baugruppen 27 aufgenommen werden können. Hierdurch können die Positionen der Anoden 28 und somit der Abstand zw. den Anoden und der Beschichtungs-Trommel in Stufen eingestellt werden.
Die Anoden 28 sind in nahezu konzentrischer Weise um eine Beschichtungs-Trommel 32 herum angeordnet, welche wiederum Teil einer Beschichtungs-Trommel-Baugruppe 30 ist. Auf diese Beschichtungs-Trommel-Baugruppe 30 wird nun mit Bezug auf die 6 bis 8 eingegangen.
Die Beschichtungs-Trommel-Baugruppe 30 besteht aus der Beschichtungs-Trommel 32, zwei sich von der Trommel 32 erstreckenden, sich um die Rotationsachse erstreckenden Wellen 40a, 40b und zwei auf den Wellen angeordneten scheibenförmigen Dichtungen 42a, 42b. Weiterhin ist auf wenigstens einer der Wellen 40a, 40b eine Kontaktierungsscheibe angeordnet, diese ist in 6 jedoch nicht dargestellt.
Wie man der 8 entnehmen kann, ist die Beschichtungs-Trommel hohl ausgebildet, was schon alleine aus Gewichtsgründen, bevorzugt, jedoch nicht unbedingt zwingen ist. Die Trommel 32 besteht somit aus einem Mantel 33 und zwei Stirnwänden 34a, 34b. Zumindest der Mantel 33 besteht aus einem Metall, beispielsweise aus Edelstahl oder Titan. Der Mantel bildet die Kathode der Galvanikeinheit; auf der Mantelfläche 33F bildet sich die Folie.
Wie dies bereits kurz erwähnt wurde, erfolgt die Stromeinspeisung vorzugsweise über wenigstens eine der Wellen 40a, 40b, sodass die Welle, über welche die Stromeinspeisung erfolgt, elektrisch mit dem Mantel 33 verbunden sein muss.
Die scheibenförmigen Dichtungen 42a, 42b bestehen aus einem starren, scheibenförmigen Dichtungskörper 44a, 44b und einer von dieser getragenen Dichtlippe 46a, 46b. Geeignete Materialien hierfür sind insbesondere glasfaserverstärktes Polypropylen für die Dichtungskörper 44a, 44b und flexibles Polypropylen.für die Dichtlippen 46a, 46b.
Im eingebauten Zustand treten die Wellen 40a, 40b durch die seitlichen Abschnitte 14a, 14b der Außenwand und durch die beiden inneren Wände 20a, 20b durch, wozu diese Wände jeweils einen T-förmigen Schlitz 16a, 16b; 26a, 26b aufweisen. Diese Schlitze erstrecken sich jeweils von den Oberkanten dieser Wände, sodass die Beschichtungs-Trommel-Baugruppe 30 von oben her in den Behälter 12 eingesetzt werden kann. Die T-Form ist dergestalt, dass sich der „Querbalken“ des T am unteren Ende des Schlitzes, also in der Arbeitsposition der Wellen 40a, 40b befindet. Hierdurch kann die Position der Beschichtungs-Trommel-Baugruppe und damit der Beschichtungs-Trommel in Längsrichtung (X-Richtung) variiert werden; hierauf wird weiter unten noch näher eingegangen.
Im Betrieb sind die Schlitze in den Außenwänden durch Einschubelemente 18a, 18b abgedichtet; diese Abdeckung alleine würde natürlich nicht genügen, um einen Flüssigkeitsaustritt zu verhindern, deswegen sind die oben beschriebenen scheibenförmigen Dichtungen 42a, 42b, deren Dichtlippen jeweils an einer Innenseite eines seitlichen Abschnittes der Außenwand anliegen, vorgesehen. Hierbei wirken die Einschubelemente und die Dichtungen zusammen.
Zur eben erwähnten Längsverstellung (in X-Richtung) der Position der Beschichtungs-Trommel-Baugruppe 30 dienen zwei längsverstellbare Tische 52a, 52b, wobei auf jeder Seite des Behälters 12 ein solcher längsverstellbarer Tisch 52a, 52b angeordnet ist. In 9 ist der längsverstellbare Tisch 54a gezeigt, welcher sich auf der rechten Seite des Behälters 12 befindet. Der längsverstellbare Tisch auf der anderen Seite des Behälters ist im Wesentlichen gleichartig aufgebaut und in 11 gezeigt. Die längsverstellbaren Tische 52a, 52b tragen jeweils eine untere Rolleneinheit 54a, 54b und eine schwenkbare und arretierbare obere Rolleneinheit 56a, 56b, welche als Niederhalter dient und welche in den 9 und 11 in ihrer arretierten Position gezeigt ist. Der längsverstellbare Tisch 54a und die beiden Rolleneinheiten 54a, 54b bilden eine Lagerbaugruppe 50a. Der längsverstellbare Tisch 52b auf der linken Seite trägt zusätzlich eine Antriebseinheit 58 mit Motor. Über die Kontaktierungsscheiben 41a, 41b erfolgt die Stromeinspeisung zur Kathode jeweils über einen Schleifkontakt; dies ist jedoch nicht in den Figuren dargestellt.
Wie man insbesondere der 3 entnehmen kann, ist am vorderen Abschnitt 14d der Außenwand 14 ein Rollentisch 60 angeordnet, über den die frisch gebildete Folie F die Galvanikeinheit 10 verlässt. Dieser ist gegen die Horizontale geneigt, wobei dieser Winkel einstellbar ist. Durch die Verstellung des Winkels des Rollentisches 60 kann der Ablösewinkel der Folie von der Beschichtungs-Trommel verändert werde. Dadurch kann auch die Ablösekraft in Grenzen verändert werden.
Mit Bezug auf die 15 bis 18 wird nun die Spüleinheit 70 mit einer Wanne 72 im Detail beschrieben. Wie man dies insbesondere den 15 und 16 entnehmen kann, weist die Spüleinheit 70 vier Kaskaden auf. Hierbei wird an der letzten Kaskade (dies ist in 15 die rechte Kaskade) Frischwasser zugeführt und beheizt, welches dann für die davorliegende Kaskade weiterverwendet wird und so weiter. Um die Kaskaden voneinander abzutrennen, weist die Wanne 72 der Spüleinheit 70 drei Zwischenwände 74 auf. Bei den gezeigten vier Kaskaden benötigt man drei Zwischenwände 74, bei entsprechend mehr oder weniger Kaskaden natürlich entsprechend mehr oder weniger Zwischenwände 74. Jede Kaskade weist weiterhin einen Spülkasten 80 auf, durch welchen die gebildete Folie hindurchgezogen wird. Hierzu benötigt jeder Spülkasten 80 zwei Schlitze S, welche sich in einer Ebene erstrecken, welche parallel zur XY-Ebene ist. Alle Schlitze aller Spülkästen liegen in einer Ebene. Die Höhe der Schlitze ist einstellbar, wozu angeschraubte Bleche 85 dienen. Um die Folie zu Beginn des Prozesses durch die Spülkästen 80 führen zu können, weist jeder dieser Spülkästen 80 ein Unterteil 82 und einen aufklappbaren und arretierbaren, vorzugsweise durchsichtigen Deckel 84 auf. Dieser Deckel 84 trägt auch ein Verteilerrohr 86, welches von einem Zuführrohr 88 mit Spülflüssigkeit (in der letzten Kaskade ist dies in der Regel de-ionisiertes Wasser) versorgt wird. Im Betriebszustand befindet sich das Verteilerrohr 86, welches eine Mehrzahl von radialen Bohrungen aufweist, oberhalb der Schlitze und somit oberhalb der durchlaufenden Folie. Beim Betrieb ist der Spülkasten normalerweise bis oberhalb des Schlitzes mit Spülflüssigkeit gefüllt, sodass die durchlaufende Folie allseitig umspült wird.
Vor und hinter jedem Spülkasten befindet sich ein Luftabblaserohr 89, um an der Folie anhaftende Spülflüssigkeit von dieser abzublasen, um eine Verschleppung von Spülflüssigkeit zu verhindern.
Der Spüleinheit 70 ist eine Trocknungseinheit 100, beispielsweise in Form von zwei Infrarotstrahlern 92 und 94 nachgeordnet. Dies ist nur in 2 dargestellt.
Um die Folie von der Beschichtungs-Trommel abzulösen und von der Galvanikeinheit 10 wegtransportieren und insbesondere durch die Spüleinheit 70 hindurchziehen zu können, ist eine Transporteinheit 100 vorgesehen, welche in den 19 und 20 dargestellt ist. Diese Transporteinheit weist einen Saugkasten 102 und ein um diesen Saugkasten geführtes Saugband 104 auf. Dieses Saugband 104 ist entweder von der Struktur her luftdurchlässig gestaltet, oder es weist eine Vielzahl von Durchbrechungen auf. Die obere Oberfläche des Saugkastens, über welche das Saugband 104 geführt ist, weist in der Regel eine Mehrzahl von Öffnungen auf, sodass Unterdruck, welcher im gezeigten Ausführungsbeispiel mittels eines über einen Anschluss 108 angeschlossenen externen Unterdruckerzeugers im Inneren des Saugkastens 102 erzeugt wird, durch die Öffnungen in der Oberseite des Saugkastens durch das Saugband 104 hindurch wirkt und somit eine vertikale Kraft in Richtung R2 auf den auf dem Saugband 104 aufliegenden Folienabschnitt ausübt. Das Saugband 104 ist zumindest um eine vordere und eine hintere Walze des Saugkastens geführt, deren Achsen 103 in 19 angedeutet sind. Zumindest eine dieser Walzen - im gezeigten Ausführungsbeispiel die vordere - ist mittels eines Antriebs 106 angetrieben.
Die Bewegungsrichtung der Folie und somit auch die Zugrichtung Z der Transporteinheit ist an jedem Punkt senkrecht zur Richtung der Achse der Beschichtungs-Trommel der Galvanikeinheit. Im gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt diese Bewegung ab der Galvanikeinheit (das heißt ab dem Rollentisch 60) vollständig in einer Ebene, welche sich oberhalb dieser Achse befindet. Dies wird meist zu bevorzugen sein, ist jedoch nicht zwingend.
Die Folie wird somit ausschließlich aufgrund der auf die Unterseite des auf dem Saugband aufliegenden Folienabschnitts wirkenden Haftreibung gezogen. Die Oberseite der Folie (dies entspricht der Außenseite der Folie bei deren Bildung in der Galvanikeinheit) ist bei der Kraftübertragung gänzlich unbeteiligt. Weiterhin erfolgt die Krafteinleitung sehr gleichmäßig und großflächig, was insbesondere bei dünnen Folien wichtig ist, um sicherzustellen, dass diese nicht reißen.
Der Antrieb der Transporteinheit ist mit dem Antrieb der Beschichtungs-Trommel-Baugruppe der Galvanikeinheit synchronisiert.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Transporteinheit 100 noch eine in 21 abgebildete Schneid- und Ablageeinheit 110 nachgeordnet, mittels der die zunächst „unendliche lange Folie“ in handbarbare Stücke geschnitten und abgelegt werden kann. Je nach konkreter Anwendung und Bedürfnissen der Weiterverarbeitung kann eine solcher Schneid- und Ablageeinheit jedoch auch anders ausgestaltet sein, oder es kann gegebenenfalls auf eine solche auch verzichtet werden.
Bezugszeichenliste

10: Galvanikeinheit
11: Deckel
12: Behälter
14: Außenwand
14a, b: seitliche Abschnitte der Außenwand
14c: hinterer Abschnitt der Außenwand
14d: vorderer Abschnitt der Außenwand
14e: Steilboden des Behälters
16a, b: T-förmiger Schlitz in Außenwand
18a, b: Einschubelement zur Abdichtung
20a, b: seitliche innere Wand
22a, b: Nut für Anoden
23: hintere innere Wand
23': Überlaufkante
24: Öffnung in hinterer innerer Wand
25: Schieber
26a, b: T-förmiger Schlitz in Innenwand
27: Anoden-Baugruppe
28: Anode
29: Zapfen
30: Beschichtungs-Trommel-Baugruppe
32: Beschichtungs-Trommel
33: Mantel
34a, b: Stirnwand
40a, b: Welle
41a, b: Kontaktierungsscheibe
42a, b: scheibenförmige Dichtung
44a, b: Dichtungskörper
46a, b: Dichtlippe
50a, b: Lager-Baugruppe
52a, b: längsverschiebbarer Tisch
54a, b: untere Rolleneinheit
56a, b: schwenkbare und arretierbare obere Rolleneinheit (Niederhalter)
58: Antriebseinheit mit Motor
60: Rollentisch
70: Spüleinheit
72: Wanne
74: Zwischenwand
80: Spülkasten
82: Unterteil
84: Deckel
85: Blech
86: Verteilerrohr
88: Zuführ-Rohr
89: Luftabblaserohr
90: Trocknungseinheit
100: Transporteinheit
102: Saugkasten
103: Achse
104: Saugband
106: Antrieb
108: Anschluss für Unterdruckerzeuger
110: Schneid- und Ablageeinheit
112: Zugtisch
114: Messer
F: Folie
S: Schlitz
U: Überlaufbereich
Z: Zugrichtung

Claims

Vorrichtung zur elektrochemischen Herstellung dünner Folien (F) mit: - einer Galvanikeinheit (10), welche einen mit einer Flüssigkeit befüllbaren Behälter (12), wenigstens eine im Behälter (12) angeordnete Anode (28) und eine um eine Achse drehbare Beschichtungs-Trommel (32), deren Mantelfläche als Kathode ausgebildet ist, aufweist, wobei sich die Beschichtungs-Trommel (32) zumindest in einer Arbeitsstellung zumindest abschnittsweise innerhalb des Behälters (12) befindet, - einer Transporteinheit (100) zum Ziehen der auf der Mantelfläche der Trommel (32) gebildeten Folie (F) senkrecht zur Richtung der Achse und - einer zwischen der Galvanikeinheit (10) und der Transporteinheit (100) angeordneten Spüleinheit (70), durch welche die Transporteinheit (100) die von der Galvanikeinheit (10) gebildete Folie (F) zieht, dadurch gekennzeichnet, dass die Transporteinheit (100) ein mit Unterdruck beaufschlagbares, angetriebenes Saugband (104) aufweist, dass die Spüleinheit (70) wenigstens einen mit zwei Schlitzen (S) versehenen Spülkasten (80) aufweist und dass weiterhin eine Antriebseinheit (58) für die Beschichtungs-Trommel (32) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze eine einstellbare Höhe aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (S) zwischen einem Unterteil (82) und einem Deckel (84) des Spülkastens (80) gebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren des Spülkastens (80) ein Verteilerrohr (86) angeordnet ist, welches sich vorzugsweise oberhalb der Schlitze (S) befindet und welches weiter vorzugsweise am Deckel (84) befestigt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Spüleinheit (70) mehrere Spülkästen (80) aufweist und dass jeder Spülkasten (80) Teil einer Kaskade ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Transporteinheit (100) eine Schneid- und Ablageeinheit (110) nachgeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich von den Stirnseiten der Beschichtungs-Trommel (32) jeweils eine zur Drehachse der Beschichtungs-Trommel konzentrische Welle (40a, 40b) erstreckt, dass eine Außenwand (14) des Behälters für jede Welle (40a, 40b) einen Schlitz (16a, 16b) aufweist, durch welchen eine Welle (40a, 40b) durchtritt und welcher vorzugsweise zumindest abschnittsweise durch ein Einschubelement (18a, 18b) verschlossen ist, und dass jede Welle (40a, 40b) eine scheibenförmige Dichtung (42a, 42b) aufweist, welche an der Innenseite der Außenwand (14) des Behälters (12) anliegt, sodass Beschichtungs-Trommel (32), Wellen (40a, 40b) und Dichtungen (42a, 42b) eine Beschichtungs-Trommel-Baugruppe (30) bilden.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die die unteren Endbereiche der Schlitze (16a, 16b) T-förmig ausgebildet sind, sodass die Position der Wellen (40a, 40b) und somit die Position der Beschichtungs-Trommel-Baugruppe (30) in Längsrichtung (X) einstellbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anode (28) ein Blech ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anode (28) zumindest im eingebauten Zustand gekrümmt ist, sodass sie eine konkave Oberfläche aufweist, welche zur Beschichtungs-Trommel (32) weist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter zwei seitliche innere Wände (20a, 20b) aufweist, welche die wenigstens eine Anode (28) tragen.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Anode (28) Teil einer Anoden-Baugruppe (27) ist, welche außer der Anode (28) vier Zapfen (29) aufweist, welche in Nuten (22a, 22b) in den seitlichen inneren Wänden (20a, 20b) gehalten sind.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei, vorzugsweise wenigstens drei Anoden (28) im Behälter (12) angeordnet sind.
Verfahren zur elektrochemischen Herstellung dünner Folien (F) unter Verwendung einer Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, welche aufweist: - eine Galvanikeinheit (10), welche einen mit einer Flüssigkeit befüllbaren Behälter (12), wenigstens eine im Behälter (12) angeordnete Anode (28) und eine um eine Achse drehbare, durch eine Antriebseinheit angetriebene Beschichtungs-Trommel (32), deren Mantelfläche als Kathode ausgebildet ist, aufweist, wobei sich die Beschichtungs-Trommel (32) zumindest in einer Arbeitsstellung zumindest abschnittsweise innerhalb des Behälters (12) befindet, und - eine Transporteinheit (100) zum Ziehen der auf der Mantelfläche der Trommel (32) gebildeten Folie (F) senkrecht zur Richtung der Achse, wobei die Transporteinheit (100) ein mit Unterdruck beaufschlagbares, angetriebenes Saugband (104) aufweist, und - eine zwischen der Galvanikeinheit (10) und der Transporteinheit (100) angeordnete Spüleinheit (70), durch welche die Transporteinheit (100) die von der Galvanikeinheit (10) gebildete Folie (F) zieht, wobei die auf der Mantelfläche der Trommel (32) gebildete Folie von der Transporteinheit von der Galvanikeinheit weg und durch die Spüleinheit (70) gezogen wird.