JP2007016316A - フォイルを一巻き一巻き電解処理する装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】導電性が低く、表面の機械的損傷に対して敏感なストリップ状の処理素材を一巻き一巻き電解処理する、小さいライン長で高い生産能力を示す連続ライン、それも、ストリップの表面を全面電解処理する方法に適した連続ラインを提供する。
【解決手段】ストリップの一巻き一巻きの電解処理に関し、電気接触はストリップのどちらかの面が金属製の接触ローラ２、３を使って行われ、他方の面が弾性対向ローラ４、５の各々を使って行われる。連続ラインに沿って接触エリア１がより長い電解エリア１１と交互に位置する。電解エリアの場所ごとに電流密度を個別に調整するために、このエリアは、個別の電解セルを形作る個別の整流器を備えた個別の陽極を含む。これにより、ほとんど導電性のないストリップにおける電圧降下は、電解エリアの場所ごとに陽極のもとで所定の電流密度が有効になるように補償される。
【選択図】図１

Description

本発明は、連続ラインにおけるストリップの一巻き一巻きの電解処理に関する。ストリップは、特に、片面又は両面に薄い導電性基層を施した低導電性材料又は電気絶縁材料からなる。処理に向けて、ストリップは、移送ローラ及び接触ローラを使って一巻き一巻き水平方向又は垂直方向において電解ラインを通される。

フォイルの電気絶縁材料というのは、実際に好ましくは、例えばポリイミド、ポリエステル、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、エポキシドなどのプラスチックである。これらの材料では、その片面又は両面に導電性基層がラミネート化又は蒸着ないしはスパッタリングによって全面施されている。ストリップの表面は通例、損傷に対して極めて敏感である。この種の全面フォイルは、例えばプリント基板技術において、ＲＦＩＤ技術向けのフレキシブル回路、内側層及び外側層又はスマートカードのための原材料として使用される。この場合、基層は通例、銅からなる。この層の厚さは、例えば０．１μmから０．２μmである。低導電性材料からなるストリップの場合は、例えば高級鋼フォイルということである。この金属フォイルの場合も、スパッタリングにより導電性層が結合剤として施こしてあってよい。

フォイルの表面に電解金属メッキ又はエッチングを施す。以下、本発明を溶融メッキの例だけに則して説明する。但し、これは、他の陰極処理プロセスや陰極処理プロセスにも当てはまる。

電解処理においては、常に、経済的な方法を達成するために大きい電流密度が要求される。挙げたプリント基板技術において要求される電流密度は最大２０Ａ／ｄｍ²である。金属ストリップの電解処理の場合は、はるかに大きい最大２００Ａ／ｄｍ²の電流密度が適用される。これほどの電流密度になると、電解処理すべきフォイルにそれ相当に高い電流が流れる結果となる。よって、導電性材料のフォイルでは、電解プロセスから生じる全部の電流を薄い基層において接触装置の方へ向かわせなければならない。金属ストリップの場合は、母材金属も通電に関与し得る。もっとも、高級鋼を母材とする極薄のフォイルの場合は、高級鋼の比電気抵抗が銅と比べて約４０倍も大きいので、その通電への関与をほとんど無視することができる。従って、例えば厚さ２０μmの高級鋼ストリップの導電率は、厚さ約０．５μmの銅層に相当する。

プラスチック又は高級鋼の表面の薄い導電性層は、大きい抵抗を有する。高電流が流れる場合、その導電性層における電圧降下及び電力損失はそれ相当に大きい。

更なる技術的挑戦のひとつが、電解処理に必要な電気接触装置である。処理電流は、薄い基層の中に通さなければならない。その際、直接接触エリアに接触過渡抵抗と高い層電流密度が現れる。これは、フォイル表面及び接触エリアの局部過熱に、従って、その損傷につながりかねない。

表面に導電性基層を持つフォイルの電解処理については、複数の装置及び方法が知られている。特許文献１には、電解処理すべき素材の接触処理についての記述がある。電気接触にも上ローラと下ローラが使用される。これらのローラは、素材表面の電気的及び／又は機械的な損傷を回避するために弾性及び導電性に極めて優れた接触材料を備えている。この材料は、素材表面に適合し、電流を流したときに素材を損傷する恐れがない。接触装置は、特に、上に挙げた種類の敏感なフォイルの処理に適している。しかしながら、不利なことに、弾性／導電性材料のコストが高く、どんな接触装置のためにもその高いコストをかけなければならない。

特許文献２は、連続的にラインの中を通されるプリント基板のための溶融メッキ装置について記述している。移送方向において短い間隔をあけて、溶融メッキ領域１２の外に金属製の上接触ローラ２０Ａと下接触ローラ２０Ｂがある。望ましくない金属化を回避するため、これらのローラは遮蔽フード２２を付けている。移送方向において、浴電流源から溶融メッキ電流を供給される陽極を陽極ケージ１８の中に入れた複数の溶融メッキ領域が繰り返し存在する。移送方向において電解的に利用できない長さを回避するため、陽極の領域は可能な限り大きく、接触装置と移送装置のための残りの領域は可能な限り小さいものとする。上に挙げたフォイルにおいて存在するような、高オーム基層を持つ素材の場合は、陽極から陽極へと移送されるフォイルに、実際に適用すべき電流密度の元で相当な電圧降下が生じる。その結果、接触装置から最も遠隔の位置にある陽極が最小のセル電圧を呈することになる。その結果、そこが電流密度最小となる。更に、フォイルの電気接触は、金属製の上接触ローラと下接触ローラによる電解処理にとって不利であるとされている。ローラを必要とされるほど精密には製作できず、プラスチックからなる装置の中に据え付けることもできない。結果として、素材は部分的にしか接触しなくなる。これにより、部分的な電流過負荷の危険が生じる。しかしながら、特に不利であるとされているのは、この種の接触ローラが電解質の中又はその付近、従ってそこに存在する電界の付近に配置されていることである。その漸進的な金属化は、フード２２を使用しても回避できない。実際、講じた方策ではそれを防止できないことが分かっている。良くても、接触ローラの金属化を時間的に遅らせることができる程度である。敏感なフォイルでは、常に、大抵部分的に始まる接触金属化は表面に圧痕を生じさせるという危険が存在する。これはプリント基板技術において許容し得ないだけではない。上の公報に記載の発明では、領域Ｉ内のシールローラ２４と接触ローラ上方のフード２２が金属化を防止するものとする。実際には、これが提案された方策によって長期間確保できないことが分かっている。短時間の間隔で接触ローラを分解し、脱金属化しなければならないのである。経済的に受け入れられる程度の高い電流密度を使って溶融メッキする場合、特にそうである。

類似の構造についての記述が特許文献３にある。電解処理すべきストリップを多数の電解セルの中に通すのであるが、ここでは、どの陽極もシールローラと接触ローラの間にある。この発明による電解セルは、移送方向において極めて短く、例えば２ｃｍである。これにより、極薄の基層における電圧降下の問題は回避されるが、不利なことに、ここでは実にたくさんの電解セルが必要である。

しかしながら、この発明の場合も、許容し得ない接触ローラの金属化は回避できない。見込まれたシールローラ、補助シールローラ及びシール壁は、発明通りの連続的生産にとって十分なものでない。シール材を使って電解質を接触ローラから分離しても、接触ローラだけは、電解質で濡れたストリップが電解質を引きずることにより、永久的に電解質から逃れられない。すなわち、接触処理電極は電解質と接触し続けるのである。これにより、電極は、たとえどんなに小さくても、電解セルとの間で流体結合を作ることになる。電解質の漂遊性、特に電流密度が大きい場合のその高い漂遊性により、電解セル内に存在する電界は、その一部が設けられたシール材も通り抜けて接触ローラに到達する。電解質で濡れることと相俟って、接触ローラはこうして次第に金属化に向かっていく。同じことは、そこで述べられている接触ブラシにも当てはまる。また、移送方向における陽極の長さがライン全長と比べて僅少であることも不利である。

特許文献４は、接触装置から間隔をあけて多数の部分陽極を備えたストリップラインについて記述している。個々の部分陽極は、リレーを使って相互接続され、プラスチックカットオフ素子によって分離される。接触から最も遠い位置の部分陽極が、陰極化したストリップと共に、セル電圧最低の、従って、局部電流密度最小の部分電解セルを形成する。原因は、またしても、ストリップにおける電圧降下である。この装置をもってしては、部分電解セルにおいて等しい大きさの電流密度を確保することはできない。

ドイツ１００１９７１３Ａ１号公報 欧州０９５９１５３Ａ２号公報 ドイツ１０３４２５１２Ｂ３号公報 ドイツ６９４０３９２６Ｔ２号公報

本発明の課題は、導電性が低く、表面の機械的損傷に対して敏感なストリップ状の処理素材を一巻き一巻き電解処理する、小さいライン長で高い生産能力を示す連続ライン、それも、ストリップの表面を全面電解処理する方法に適した連続ラインを提供することである。

この課題は、請求項１〜７及び１３〜１９に記載の装置、並びに、請求項８〜１２及び２０〜２３に記載の方法によって解決される。

発明通り、機械的及び電気的に敏感なストリップの電気接触は、ストリップの上側にある接触ローラによって行われ、両面処理の場合は、ストリップの下側にある更なる接触ローラによって行われる。これらのローラは、移送方向に対して横向きに少なくとも、処理すべき最も広幅のストリップの幅全体にわたって配置されている。これら両方の接触ローラは、移送方向において互いに食い違いの位置にある。接触ローラは、少なくともその表面が金属、又は、他の機械的及び化学的に安定した導電性材料からなる。好ましくは、それは高級鋼である。

各接触ローラに１つの対向ローラが割り当てられている。対向ローラはそれぞれ、ストリップを間にはさんで接触ローラと反対の側に向き合って配置されている。接触ローラとこれに割り当てられた対向ローラが対をなしている。対向ローラは、少なくともその表面の領域が弾性材料からなる。好ましくは、この材料は非導電性である。適しているのは、例えばエラストマー、ゴム及び他の、耐電解質性に優れた軟質材料である。

ローラ対の少なくとも一方のローラが駆動され、同時にストリップ移送ローラとして働く。ストリップはローラ対を通過し、これにより接触ローラの側に電気接触させられる。移送方向において互いに食い違いの位置にある２対のローラは、ストリップに関して上下対称に配置されている。両方のローラ対が１つの接触エリアを形成する。

硬質の接触ローラと軟質の対向ローラの組み合わせにより、ローラ配列が公差を伴っていても、移送方向に対して横向きにストリップの幅全体にわたってストリップ表面との確実な電気接触が達成される。弾性対向ローラにより、確実な電気接触が作られると同時に、ストリップは機械的損傷をこうむることなく接触させられる。ストリップは、弾性対向ローラの硬さに応じて接触点において接触ローラの外被線に沿って多少の反りを見せる。これにより、反りの生じる接触点からストリップ表面に向かって２つの境界線が極めて隣接した位置に生まれる。全体として、これで、接触時の電気的過渡抵抗Ruは大きく減じられる。その結果、接触点における電力損失Ｐ、従って、加熱度（式Ｐ＝Ｉ²・Ruに従って計算される）が同程度に減じられることになる。これは、高い生産能力をもって経済的に働く連続ラインにおいて見られる通り、伝達すべき電流Ｉが大きい場合、特に重要である。

ほとんど導電性のない層を持つストリップの場合は、層電流密度isが極めて高いことから、接触点の更なる加熱が生じる結果となる。例えば５０Ａの全電流Ｉを、導電性初期層厚が０．２μmの５００ｍｍ幅のストリップに移送方向及び反対方向において流す場合、生じる層電流密度isの値は次の通りである。
is = (1/2・50 A / 500 mm) / 0.0002 mm = 250 A/mm²
述べた理由から、接触エリアは発明通り冷却液で冷却される。

従って、この種の接触ローラ対を使った電気接触は極めて信頼できる。意外にも、極めて高い電流密度、そして、それ相当に高い電流のもとでも、ストリップの機械的又は電気的な損傷は発生しない。更に有利であるのは、この種の連続ラインでは、金属、プラスチック、及び非導電弾性材料からなるローラが広く普及していて、大量に生産されるので、製造コストが低いことである。

ストリップ電解処理ラインの能力向上のために、本発明では、２つの接触エリアの間に長い電解エリアを挿入する。そうすれば、ほとんど導電性のないストリップ及び／又は基層の場合、ストリップにおける電圧降下の問題は発生しない。先行技術において見られた、電圧降下の結果としてのセル電圧の揺らぎを回避するために、本発明では、電解エリアを部分エリアに分割する。ストリップの両側の部分エリアの１つひとつが、個別の整流器から浴電流を供給される電解セルである。これにより、各々の電解セルにおいて、他のセルに関係なく所定の局部電流密度をストリップの局部層厚に応じて調整することができる。これは、ストリップにおける電圧降下に関係なく厳格に確保される。これに役立つのは、ストリップライン制御系である。

以下、本発明を縮尺不同の概略図である図１から図５に則して詳細に説明する。

図１は、上接触ローラ２と下接触ローラ３を含む接触エリア１の横断面を示す。これらのローラは、好ましくは金属製である。これらのローラと向き合って上対向ローラ４と下対向ローラ５が配置されている。接触ローラと対向ローラが対をなしている。対向ローラは、少なくともその表面の領域が弾性材料からなる。それで、このローラは、芯が例えば硬質のプラスチックからなり、その周囲に他の材料からなる軟質の被覆を施したものであってよい。ローラ２、３、４、５は、移送方向に対して横向きにストリップの幅全体に及ぶ。ローラ対の少なくとも一方のローラが、ストリップの移送のために駆動される。通例、上ローラと下ローラが駆動される。接触ローラ２、３への電流伝達に役立つのは、図示されていない回転接触体又はすべり接触体である。溶融メッキの場合、接触ローラは陰極側に接続されている。それゆえ、電気化学的耐性のない金属の陽極溶解の危険も存在しない。従って、例えば銅や黄銅のような高導電性金属も使用することができる。金属複合材料も同様である。

電解セルが２つの接触エリアの間に優れて長いセクションを占めるとき、陽極電流の総和は大きい。これに対応して、接触ローラからストリップに伝達される電流は大きくなる。

下でなお詳細に示すような高電流の場合、接触ローラ２、３及び接触エリア１内のストリップ１０が過大に加熱される危険があり、ストリップの導電性層が薄いときは特にそうである。これは、過熱の結果として接触体もストリップも損傷することにつながりかねない。これを回避するため、接触エリアを上下から冷却液で冷却する。これに役立つのは噴射管６、７である。これは、好ましくは接触ローラに平行に、且つ、作用幅全体にわたって横向きに配置されている。噴射管は、好ましくは、接触体にもストリップにも冷却液が到達するように整列されている。噴射方向は、少なくともストリップの上側で冷却液、好ましくは脱イオン水が横へ流れ落ちていけるように揃えられている。冷却水は、冷却水捕集容器８で集められ、冷却水排出路９を通して再冷却系へ送られる。全体として、これらの方策は、薄い初期層がすでに１μmに増厚されているとき、高い電流密度及び高い電流、例えば５００ｍｍ幅のストリップの場合、接触ローラ当たり１０Ａ／ｄｍ²の電流密度、最大３００Ａの電流を適用できるようにする。

図２は、接触エリア１の間に配置されているような電解エリア１１を示す。溶融メッキのために、このエリアの中に例として６つの上電解セルと６つの下電解セルがあり、陽極側を電極、陰極側をストリップとしている。以下、ここで述べる溶融メッキのための電極を陽極と呼ぶ。従って、ストリップ１０の両面電解処理のための６つの上陽極１２と６つの下陽極１３が図示されている。ここで言う陽極は、溶性陽極であっても不溶性陽極であってもよい。陽極の各々に、専用の独立した整流器から浴電流が供給される。各整流器のプラス極が付属の陽極と結合している。整流器のマイナス極は相互に結合している。これらは共同で接触ローラ２、３に接続されている。浴電流源は一般に整流器と呼ばれる。ここで言う浴電流は、直流電流であっても単極パルス電流であってもよい。この電流においても１つの極性が優勢である。溶融メッキの場合、それは、処理すべきストリップを基準として陰極の極性である。

個々の陽極は、陰極化したストリップと共に個別の上電解セル１５と下電解セル１６を作る。陽極１２、１３の両側で、記号で図示された噴射装置１４から電解質が電解セル１５、１６に導入され、ストリップ１０に浴びせかけられる。この装置は、陽極と同様、移送方向に対して横向きに作業容器の幅全体に及ぶ。プラスチックからなる噴射装置１４は、同時に、隣接する陽極からの電気的分離及び絶縁に役立つ。電解質は、作業容器１７の中で上陽極１２を覆う程度の高さに溜められる。これは、作業容器１７の入口と出口において相応の高さのシールローラ１８を必要とする。

陽極１２、１３の間のそれぞれ支持ローラ１９が配置されている。これらは、ストリップ１０を上電解セル１５と下電解セル１６の間の真ん中に通す役割を持つ。これは、特に陽極／陰極間隔が小さい場合、電解セルにおいて定置構造エレメントの接触によるストリップ損傷を回避する上で重要である。支持ローラ１９は、ストリップを研磨する形で接触する事態に至らないように駆動される。陽極の移送方向長さが大きい場合は、陽極の前方に補助的に１つずつのガイドエレメントを配置することができる。これについては、下で図３に則して説明する。

本発明の更なる実施形態では、支持ローラ１９を省略する。これを図３に示す。移送すべきストリップは、両側のあるガイドエレメント２９により、エリア１１の電解セルの中でストリップ１０と陽極１２、１３の間の短絡が生じることのないように案内される。ガイドエレメント２９は、イオン透過性の絶縁材料からなる。隣接し合う陽極を電気的に分離するため、上下にプラスチックからなる薄い絶縁壁２８が挿入されている。これにより、電解エリア１１全体の有用長さを基準として移送方向において特に大きい長さＬの陽極が得られる。絶縁壁２８は、ストリップを躓かせるエッジを回避するためにそれぞれ絶縁壁２８の位置までしか延びていない。

電解セルにおいて電解プロセスに必要な電解質交換は、フローエレメント３０によって行われる。これが電解質を不溶性陽極の中に通し、ガイドエレメントの中に通して処理すべきストリップへと導く。

電解質を電解セルに導き入れる更なる可能性（図示されていない）を示すのが、絶縁壁２８である。それ相当に厚肉で、内部チャンネルを備えた作りである場合、この絶縁壁は同時に噴射管の機能を果たす。

図４は、中間の電解エリア１１が位置する２つの接触エリア１の配置全体を示す。作業容器１７のシールローラ１８の両側にスクイズローラ２０がある。特に、移送方向２１で見て作業容器の出口において、このスクイズローラ２０は、電解質が後続の接触エリア１に引きずり込まれるのを抑制する働きをする。引きずり込まれるのを完全に阻止することは、この種のスクイズローラでは不可能である。特に移送方向において切れ目を持たないストリップの場合、ストリップが電解質で濡れたままであることは必ず、残分を引きずっていくことにつながる。後続の接触エリア１にほとんど電解質残分が持ち込まれることのないよう、この接触エリア１の手前に、浴を洗浄液、好ましくは脱イオン水で洗浄するための噴射ランス２３を上下に配した少なくとも１段の洗浄エリア２２が配置されている。洗浄水は、洗浄水捕集容器２６に集められ、洗浄水排出路２７を通して再生装置に送られる。

洗浄は、少なくとも１つの洗浄浴の中で定常波洗浄として行うこともできる。この場合、洗浄液は、堰止めローラを使って、ストリップが洗浄液の中を通り、そこで洗浄される程度の高さに溜められる。異なる種類の洗浄体を組み合わせることも可能である。

スクイズローラ２０と洗浄エリア２２内での洗浄により、ほとんど電解質残分は接触ローラに達しなくなる。それでも、常に留まる残分は、接触ローラ２、３表面の金属からの電解質分離が起こり得ないほど希釈されている。これは、隣接し合う電解エリア１１から、弱められた電界の支配が電解セルから遠隔の位置にある接触ローラにまで及んだときでもそうである。かかる電界の支配は、機械的条件により常に存在する漏洩の結果として、また、ストリップが濡らされる結果として生じる。接触ローラが電解エリア１１から遠隔の位置にあることと、電解質がかなり希釈されることにより、接触ローラの金属化の危険は確実に回避される。作業容器１７から洗浄エリア２２の中まで引きずられていく電解質の量は、なかんずく、ストリップの移送速度によっても異なる。移送速度が高い場合、ある一定の希釈を達成するために時間当たり比較的少量の洗浄水で足りる。それゆえ、洗浄水流量は移送速度に応じて調整可能であるのが好ましい。

図４に示すストリップ電解ラインは、移送方向に続く。どの接触エリア１にも、互いに独立して浴電流を供給される複数の陽極１２、１３を含む電解エリア１１が続き、その後に洗浄エリア２２が、そしてその後に接触エリア１が続く。電解エリア１１の数は、なかんずく、所要のライン能力及び分離すべき金属の種類によって決められる。例えば硫酸系の銅電解質の場合、電流密度５Ａ／ｄｍ²において１分間で約１μm厚の層が分離される。例えば０．１μm〜０．２μm厚の銅基層をスパッタリングによって施したポリアミドからなる導体フォイルの場合は、全面電解処理によって例えば１０μm又は２０μmに増厚される。銅の層厚は、移送方向において電解セルから電解セルへと増大していく。例えば１メートルの短い処理区間の後すでに、初期層厚は２倍以上に増大した。これに応じて、ストリップの電流負荷容量も増大する。それゆえ、本発明によるストリップラインの始点においては、小さい電流密度をもって溶融メッキが開始される。各陽極において電流密度が調整できるので、ストリップラインにおいて陽極から陽極へと、ないしは電解セルから電解セルへと電流密度が極めて小刻みに増大するように勾配を設定することができる。これにより、敏感なスパッタリング層の電気的過負荷が、従って、ストリップ表面の損傷が確実に回避される。同時に、電流密度は、セルからセルへの層厚増大の結果としての負荷容量増大に最適な形で適合させられる。これは同時に、処理量に合わせてライン長が最適化されることを意味する。

電流密度増大の勾配は、移送速度によっても異なる。移送速度が低い場合は、移送速度の高い場合より陽極１２、１３当たりの処理時間が長くなる結果として層厚の増大の度合いが大きくなるので、急勾配であってよい。この急勾配であることにとっても、電解エリア１１を多数の電解セルに分割することは極めて有利である。

最小層厚が例えば３μmに達した後、ストリップの電流負荷容量との関係から、電流密度は、ライン技術上又はプロセス技術上の他の限界を超えるほど高くすることができよう。そうすると、かかる限界に達したとき、後続の電解セル１５、１６はすべて、例えば１０Ａ／ｄｍ²の同じ大きさの電流密度をもって働かされる。

述べたラインは、特にストリップを一巻き一巻き全面電解処理するために設けられている。ここで言うストリップとは、例えばプリント基板技術の導体フォイル、又は薄い金属ストリップ、例えば鋼ストリップ又は高級鋼ストリップのことである。基本的に、本発明による方法及び装置をもってすれば、短尺の部材も処理することができる。この場合は、特に電解エリアの個々のエリア１、１１、２２の長さを部材の長さに応じて短縮しなければならない。これが不可欠であるのは、いかなる場合にも部材をラインに通す中で陰極接触するのを確実にするためである。

実地からの例から、２つの接触エリアの間で電解エリア１１を互いに独立した複数の電解セルに分割することの有効性は下記のデータをもって明らかとなる。
電解エリアの長さ Ｌ＝１．２ｍ
ストリップの幅 ｂ＝６００ｍｍ
片面の基層の厚さ ｄ＝０．２μm
電流密度 ｉ＝６Ａ／ｄｍ²
セル電圧 Uz＝３Ｖ
スパッタリングにより施された銅の比抵抗 ρ＝０．０２Ωｍｍ²／ｍ
横断面Ｑ＝ｂ・ｄ＝600mm×0.0002mm Ｑ＝０．１２ｍｍ²

以上のことから、図５に示す通り、
電解エリアの中心から接触エリアへの方向における電解処理の開始時のストリップの比抵抗Ｒ１は、
R1＝(ρ・1/2L)／横断面＝(0.02Ωmm²/ｍ・1/2・1.2m)／0.12mm²＝0.1Ω
となる。

溶融メッキ電流Ｉは、電解エリア１１の中心から見てほぼ対称形に、隣接し合う両方の接触エリア１へと流れる。それゆえ、配置が対称形であるので、ここでは電解エリアの半分、長さ¹/₂Lの分を考察する。ここで中断されていない陽極１２の溶融メッキ電流は、陽極１２の中心に集中するのでなく、電解セルの長さと幅の全体にわたって可能な限り均一に分散する。従って、移送方向において、ストリップの全抵抗Ｒ１を溶融メッキ電流Ｉの全部が通流するのではない。それゆえ、抵抗Ｒ１における電圧降下を計算するときは、その値を半分にしなければならない。すると、半分の電解エリアの溶融メッキ電流Ｉは、
Ｉ＝ｉ・面積＝ｉ・1/2L・ｂ
Ｉ＝6A/dm²・6dm・6dm＝216A
となる。よって、半分の電解エリアにおける浴中の電圧降下ΔＵは、
ΔU＝Ｉ・1/2R1＝216A・1/2L0.1Ω＝10.8V
となる。

この電圧差は、電解セルに整流器から電流を供給するとき、電解エリア１１の始端エリア２４と中間エリア２５の間でスパッタリングにより施された０．２μm厚の銅層を電解処理する工程の始めに現れるであろう。

整流器によりプリセットされた、電解エリアの始端におけるセル電圧U_ZAが３Ｖの所要セル電圧の高さである場合、電流Ｉの大部分は始端エリア２４に集中するであろう。中間エリア２５においてセル電圧U_ZMはほぼ０Ｖであろう。従って、このエリアは電解処理に関与しない。

先行技術によれば、この問題は、極めて小さい電流密度を適用し、２つの接触エリアの間の電解エリアを縮小することによって解決されるが、これはラインの大幅な延長につながる。これで、電解ラインの経済性は著しく低下することになる。

これと比べて、本発明によるラインの陽極１２の長さLは、図２に示す実地からの例として１５０ｍｍと想定することができる。

この長さの場合、ストリップにおける比抵抗は¹/₄R1である。この抵抗を再度半分にしなければならないので、考察すべき値は
R＝1/4・1/2・0.1Ω＝0.0125Ω
となる。従って、第１陽極のエリア、すなわち、連続ラインにおいて陽極始端エリアから陽極終端エリアまでの第１電解セルにおける電圧降下ΔUは、
ΔU＝Ｉ・R＝216A・0.0125Ω＝2.7Ｖ
となる。

第２電解セルにおいて、この電圧降下ΔUは、いよいよ第１電解セルの値の２／３にしかならない。なぜなら、このエリアでは電流が２／３しか流れないからである。よって、値は、
ΔU＝2/3・2.7V＝1.8V
となる。

第３電解セルにおいて、この電圧降下ΔUは、いよいよ第１電解セルの値の１／３にしかならない。なぜなら、このエリアでは電流が１／３しか流れないからである。よって、値は
ΔU＝1/3・2.7V＝0.9V
となる。

先行技術に従って算出された電圧差10.8Vと比べて、ここでは、３つの電解セルのエリアにおける電圧差ΔUの平均値を求める。すると、それは
ΔU＝(2.7V＋1.8V＋0.9V)／3＝1.8V
となる。これは、先行技術と比べて６倍の改善を意味する。

整流器電流を電解セルから電解セルへと適合させていくことが可能であることから、電解セルごとの陽極始端エリアから陽極終端エリアまでのストリップにおける電圧降下ΔUは、電流密度の差が所定の最大値を超えないように選定することができる。これは、発明通り、それぞれ付属の接触エリア１の間に陽極１２、１３を持つ電解セルの個別の整流器によって可能とされる。

対向ローラ４、５は、特に伝達すべき電流が小さい場合、少なくともその表面領域の素材が、高い導電性を有し、耐電解質性に優れた弾性材料であってよい。この場合は、対向ローラを、ストリップの他方の面と接触する接触ローラとして利用することができる。これにより、接触エリア１の、ストリップに関して上下対称に配置された第２のローラ対が必要でなくなり、これがライン長の短縮に貢献することになる。

電解処理すべきストリップの両面の電気接触の基本原理を示す。 電気接触装置相互間の電解セルの配置の原理を示す。 電気接触装置相互間の電解セルの配置の更なる原理を示す。 ストリップラインの一部としての電解セルとの電気接触の配置全体を示す。 ２つの接触エリアの間の電解エリアの代替電気回路図である。

符号の説明

１ 接触エリア
２ 上接触ローラ
３ 下接触ローラ
４ 上対向ローラ
５ 下対向ローラ
６ 上噴射管
７ 下噴射管
８ 冷却水捕集容器
９ 冷却水排出路
１０ ストリップ、フォイル、処理素材
１１ 電解エリア
１２ 上陽極
１３ 下陽極
１４ 噴射装置
１５ 上電解セル
１６ 下電解セル
１７ 作業容器
１８ シールローラ
１９ 支持ローラ
２０ スクイズローラ
２１ 移送方向
２２ 洗浄エリア
２３ 噴射ランス
２４ 始端エリア
２５ 中間エリア
２６ 洗浄水捕集容器
２７ 洗浄水排出路
２８ 絶縁壁
２９ ガイドエレメント
３０ フローエレメント

Claims (23)

1. ローラ状の移送手段と接触手段が移送方向に対して横向きに作用幅全体にわたって電解セルの外側に配置された連続ラインにおいて少なくとも表面が導電性を有するストリップ状の処理素材を電解処理する装置であって、ストリップ（１０）の少なくとも一方の面に接する少なくとも１つの金属製の接触ローラ（２、３）と、前記ストリップのそれぞれ反対の面に接する対向ローラ（４、５）をローラ対として具備し、ここで、前記対向ローラが、少なくともその表面の領域において弾性材料からなることを特徴とする装置。
2. 移送方向において相前後して位置し、ストリップに関して上下対称に配置された２対のローラからなる接触エリア（１）を特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 移送方向に対して横向きに、且つ、前記接触エリアにおいて接触ローラに平行に配置され、それも、前記接触ローラとストリップに冷却液が到達するように配置された冷却液噴射管（６、７）を特徴とする、請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記接触エリアにおいて冷却液を集め、排出する冷却水捕集容器（８）を特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の装置。
5. ストリップの両側に、移送方向に対して横向きに作用幅全体にわたって、且つ、前記接触ローラに平行に配置された噴射ランス（２３）からなる、又は、定常波からなる、接触前記エリア（１）の手前の少なくとも１つの洗浄エリア（２２）を特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の装置。
6. 前記洗浄エリア（２２）からの洗浄水を再使用する再生ユニットを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の装置。
7. ストリップの電気接触のために少なくともその表面の領域が高導電性の弾性材料からなる対向ローラを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載の装置。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の装置を使用し、ローラ状の移送手段と接触手段が移送方向に対して横向きに作用幅全体にわたって電解セルの外側に配置された連続ラインにおいて少なくとも表面が導電性を有するストリップ状の処理素材を電解処理する方法であって、電気接触に向けて、処理すべきストリップを接触エリア（１）の中で、少なくとも表面の領域が弾性の対向ローラ（４、５）を使って、前記ストリップの反対側に配置された接触ローラ（２、３）に押し付け、それで、前記接触ローラに接触させられたストリップが、その表面に対する接触過渡抵抗を減じる小さい巻き掛け角を作るようにすることを特徴とする方法。
9. 移送方向において相前後して位置し、ストリップに関して上下対称に配置されたローラ対を前記ストリップの上面と下面と電気接触させることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
10. 前記噴射管（６、７）からの冷却液を使って前記接触エリア（１）において前記接触ローラと処理素材を冷却することを特徴とする、請求項８又は９に記載の方法。
11. ストリップを前記接触エリア（１）の手前で洗浄エリア（２２）において定常波を使って洗浄することを特徴とする、請求項８から１０のいずれか１項に記載の方法。
12. ストリップを前記接触エリア（１）の手前で洗浄エリア（２２）において噴射ランス（２３）を使って洗浄することを特徴とする、請求項８から１１のいずれか１項に記載の方法。
13. ローラ状の移送手段と接触手段が移送方向に対して横向きに作用幅全体にわたって電解セルの外側に配置された連続ラインにおいて少なくとも表面が導電性を有するストリップ状の処理素材を電解処理する装置であって、２つの接触エリア（１）の間の電解エリア（１１）が個別の電解セル（１５、１６）に分割されており、ここで、前記セルの各陽極（１２、１３）が、個別の電流密度を調整する個別の整流器から電流を供給されることを特徴とする装置。
14. 各側の前記陽極（１２、１３）の間の絶縁性分離手段（１４、２８）を特徴とする、請求項１３に記載の装置。
15. 電解質を不溶性陽極の中に通して前記電解セルに導き入れるフローエレメント（３０）を特徴とする、請求項１３又は１４に記載の装置。
16. 各側の個別の陽極の間の絶縁性分離手段としての噴射装置（１４）又は絶縁壁（２８）を特徴とする、請求項１３から１５のいずれか１項に記載の装置。
17. ストリップを前記電解セルの中に案内する支持ローラ（１９）又はガイドエレメント（２９）を特徴とする、請求項１３から１６のいずれか１項に記載の装置。
18. 各支持ローラの前後にある電解質噴射装置（１４）、又は、前記陽極の間の絶縁壁（２８）にある洗浄手段を特徴とする、請求項１３から１７のいずれか１項に記載の装置。
19. 各作業容器（１７）の前後にあるシールローラ（１８）及びスクイズローラ（２０）を特徴とする、請求項１３から１８のいずれか１項に記載の装置。
20. 請求項１３から１９のいずれか１項に記載の装置を使用し、ローラ状の移送手段と接触手段が移送方向に対して横向きに作用幅全体にわたって電解セルの外側に配置された連続ラインにおいて少なくとも表面が導電性を有するストリップ状の処理素材を電解処理する方法であって、前記２つの接触エリア（１）の間の電解エリア（１１）の電解セルにおいて個別の整流器を持つ個別の陽極により、前記電解セルの各々における局部電流密度を処理すべきストリップ表面の局部層厚に適合させ得ることを特徴とする方法。
21. 少なくとも電解処理の始めに有効電流密度を移送方向において前記電解セルから電解セルへと増大させていくことを特徴とする、請求項２０に記載の方法。
22. 電解処理のために双極又は単極のパルス電流又は直流電流を使用することを特徴とする、請求項２０又は２１に記載の方法。
23. 前記電解セルにおいて前記ストリップ（１０）に噴射装置から電解質を浴びせかけることを特徴とする、請求項２０から２２のいずれか１項に記載の方法。

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