JP4256942B2 - 種板製造方法及び種板製造用プロテクタ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に銅電解精練技術に関するものであり、特に、斯かる銅電解精練に使用する種板の製造方法及び種板の製造時に使用されるプロテクタに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、銅電解精練においては、陽極(アノード)に粗銅(99%Cu)を用い、種板が陰極として使用されている。この種板は、電解精製により作製される。
【0003】
つまり、図2に示すように、電解槽100中に、例えば、厚さ3.1mm、幅986mm、高さ1085mmとされるTi薄板にて作製された母板を陰極1とし、陽極(アノード)2には粗銅(99%Cu)を用いて、一昼夜電解精製が行なわれる。電解により得られた陰極1の母板上の電着銅(99.99%Cu)の薄板を剥ぎ取ることにより種板が製造される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
このような種板の製造においては、母板を電解槽に装入する際に、母板がアノードに接触し、殿物を巻上げ、母板に付着することがあった。その結果、得られた種板にはコブが発生し、種板として使用することができない。又、上述したように、母板は極めて薄い板状のものであり、電解槽中に装入した後においても、電解工程中に曲がってしまいアノードに接触することがあった。
【0005】
本発明者らは、このような問題を解決するべく多くの研究実験を重ねた結果、アノードに電気的絶縁材料で形成したプロテクタを装着することにより、母板を電解槽に装入する際の母板とアノードとの接触を防止し、結果として殿物の巻上げを防止し得ることを見出した。
【0006】
又、プロテクタをアノードに装着した場合においても、このアノードに掛けたプロテクタの位置をそのまま固定しておくと、プロテクタ部分の電着が薄くなり、板割れと呼ぶ廃板が発生し、マテハン設備で吸着不良トラブルの原因となることが分かった。このような問題は、プロテクタを特異な形状とすることにより改善し得ることが分かった。
【0007】
本発明は斯かる本発明者らの新規な知見に基づきなされたものである。
【0008】
従って、本発明の目的は、母板を電解槽に装入する際に、又、電解中においても、母板とアノードとの接触を防止し、高品質の種板を製造することのできる種板製造方法及び種板製造用プロテクタを提供することである。
【0009】
本発明の他の目的は、板割れと呼ぶ廃板の発生を防止し、高品質の種板を製造することのできる種板製造方法及び種板製造用プロテクタを提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る種板製造方法及び種板製造用プロテクタにて達成される。要約すれば、本発明は、電気的絶縁性の2本の細長部材と、該細長部材の頂部を接続する電気的絶縁性の連結部材とを備え、種板製造時に使用されるアノードに装着されたとき、前記細長部材がアノードの上方より下方へとこのアノードの両側面に沿って延在し、陰極の母板とアノードとの電気的接触を防止するようにした種板製造用プロテクタであって、
前記細長部材及び前記連結部材は、耐熱性硬質塩化ビニル樹脂製細長棒にて一体に作製され、
前記耐熱性硬質塩化ビニル樹脂製細長棒の直径は10〜16mmとされ、前記細長部材の長さは1200〜1300mm、前記連結部材の長さは50〜60mmとされ、
前記細長部材は、前記アノードに装着される前は互に大略中央部にてX状に交差するように延在し、前記連結部材は、直線状にて前記細長部材の頂部を接続していることを特徴とする種板製造用プロテクタである。
【0014】
本発明の他の態様によれば、電解槽中に母板からなる陰極と、粗銅からなるアノードとを交互に設置して電解精製を行なうことにより種板を製造する方法において、請求項1に記載の種板製造用プロテクタを、前記細長部材がアノードの上方より下方へとこのアノードの両側面に沿って延在し、母板とアノードとの電気的接触を防止するようにしてアノードに装着し、前記アノードに装着した前記プロテクタの位置は、所定時間経過したときに変えることを特徴とする種板の製造方法が提供される。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る種板製造方法及び種板製造用プロテクタを図面に則して更に詳しく説明する。
【0016】
先ず、図2を参照して種板の製造方法を説明する。図2には、種板製造装置の概略構成が示される。種板製造装置は、電解液101を収容した電解槽100を有する。電解液101は、例えばCu:45g/l、H2 SO4 :200g/lの組成とされ、電解時の液温は通常60℃とされる。
【0017】
電解槽100中には、上述したTi薄板にて作製された母板からなる陰極1と、粗銅(99%Cu)からなるアノード2とが交互に配置して設置される。通常、母板1としてのTi薄板は、厚さ(t)3.1mm、幅986mm、高さ(h)1085mmとされ、アノード2は、使用開始時においては、厚さ(T)41mm、幅914mm、高さ(H)1075mmとされる。又、各アノード2は、ピッチ(P)の等間隔にて設置され、通常、ピッチPは110mmとされる。実際には、1つの電解槽中に、アノード2は31個、陰極1の母板は30個設置されている。
【0018】
本発明に従えば、各アノード2には、図1(A)〜(F)に示すような種々の形状とされるプロテクタ10が装着される。
【0019】
つまり、図1(A)〜(F)に示すように、本発明のプロテクタ10は、電気的絶縁性の2本の細長部材11(11A、11B)と、該細長部材11A、11Bの頂部を接続する電気的絶縁性の連結部材12とを備えている。
【0020】
プロテクタ10をアノード2に装着するときは、図3に示すように、プロテクタ10をアノード2の上方より下方へと挿入し、従って、細長部材11が、アノード2の両側面に沿って延在するようにされる。その結果、細長部材11が、母板1とアノード2との間に介在することとなり、母板1とアノード2との電気的接触が有効に防止される。アノード2には、このようなプロテクタ10をその幅方向に複数個、例えば2〜3個、本実施例では2個装着された。又、細長部材11は、アノード2の高さ(H)と同じか、或は、更に下方へと突出するように延在するのが好ましい。
【0021】
次に、本発明に従った上記プロテクタについて更に具体的に説明する。
【0022】
図1(A)には、プロテクタの第1の実施例を示す。この実施例にて、プロテクタ10は、電気的絶縁性の2本の細長部材11(11A、11B)を備え、この細長部材11A、11Bの頂部は、例えば、糸径1mmの耐酸糸とされる電気的絶縁性の連結部材12にて接続される。この連結部材12の部分がアノードの肩部分に当たり、プロテクタ10をアノード2に保持することとなる。又、耐酸糸の代わりに例えば、糸径1mmの人造糸を連結部材12として使用することもできる。細長部材11(11A、11B)は、樹脂にて作製され、例えば外径13〜20mm、内径10〜16mm、長さ(L)が1200〜1300mmの塩化ビニル樹脂製パイプにて作製することができる。本実施例では、外径13mm、内径10mm、長さ(L)が1100mmとされた。塩化ビニル樹脂以外の他の材料としては、ビニールテープで被覆した金属材料なども好適に使用することができる。
【0023】
このようなプロテクタ10は、連結部材12に耐酸糸或は人造糸を使用することから、細長部材11はアノード2の両側面に沿って真直に垂れ下がるが、頻繁な掛け替え使用などにより糸が擦り切れることがある。又、後で説明する図1(B)の実施例のプロテクタの場合と異なり、手鈎を使用してプロテクタを外すことが困難であり、作業性の点で問題となる。図1(B)には、より耐久性、作業性が向上したプロテクタの実施例を示す。
【0024】
つまり、図1(B)の実施例では、細長部材11(11A、11B)及び連結部材12は、母板1上の電着ムラを極力なくすために外径はできるだけ細いものが良く、例えば外径13〜20mm、内径10〜16mmの塩化ビニル樹脂製パイプにて一体に作製される。本実施例では、アノード2の厚さが41mmとされたために、細長部材11A、11Bは、距離L1 =54mmだけ離間して互に平行に延在し、連結部材12は、上方に凸状とされる湾曲形状とされ、細長部材11A、11Bの頂部を接続している。本実施例では、耐久性を増すために、この連結部材12の部分には、頂部より距離L2 =80mmに亙って、厚さ3mmの合成ゴム製チューブ13を被せた。
【0025】
この図1(B)の実施例のプロテクタ10は、耐久性が増大し、従って、鋳返のためにプロテクタ10をアノード2から取外す際に、プロテクタ2の上部凸状湾曲部とアノード上面との間に形成される隙間を利用して手鈎を使用することも可能ではあるが、ゴム製チューブがアノード2の肩部に密着するために、取外し作業が困難となり、場合によってはプロテクタ10を折損することがあった。そのために、図1(C)に示すように、細長部材11(11A、11B)及び連結部材12を、上記塩化ビニル樹脂より硬質の耐熱性硬質塩化ビニル樹脂(積水化学工業株式会社製、耐熱性硬質塩化ビニル(HT)C−PVC:商品名)を使用して、図1(B)のプロテクタと同様に一体に作製し、ゴム製チューブ13はなくした。又、この実施例のプロテクタ10では、先の実施例より更に細径とされる10〜16mmの、本実施例では直径10mmの中実棒状の耐熱性硬質塩化ビニル樹脂を使用した。
【0026】
ただ、本発明者らの実験の結果、図1(C)の実施例のプロテクタ10は、作業性及びプロテクタの強度は向上したものの、長期の使用をした場合には、一点鎖線にて図示するように、凸状湾曲形状に形成された連結部材12の部分が熱で変形して広がることが分かった。この変形量が大きくなると、アノード2に対してプロテクタ10が真直に吊下がらなくなり、場合によっては、プロテクタ10が母板1と接触し、この部分にCuが電着せず、未電着となり、又、板割れの原因となることが分かった。このような変形を最小限とする構成が図1(D)に示される。
【0027】
この図1(D)の実施例では、細長部材11A、11Bは、先の実施例と同様に外径10mmの中実棒状耐熱性硬質塩化ビニル樹脂にて作製された連結部材12に接続される。この実施例のプロテクタは、変形は最小限に抑えることができるが、製造に時間がかかり、又、矩形状とされる連結部材12の部分が装置に引っ掛かり易いと言った問題がある。
【0028】
図1(E)に示す実施例のプロテクタは、上記実施例が有する諸問題を解決することができる。
【0029】
つまり、図1(E)の実施例のプロテクタによれば、細長部材11(11A、11B)及び連結部材12は、細長中実棒状の、例えば直径10〜16mm、本実施例では10mmの、耐熱性樹脂、好ましくは耐熱性硬質塩化ビニル樹脂にて一体に作製される。耐熱性硬質塩化ビニル樹脂とは、軟化点が95℃程度とされる硬質塩化ビニル樹脂である。
【0030】
特に、本実施例では、細長部材11A、11Bは、アノード2に装着される前は互に大略中央部にてX状に交差するように延在し、連結部材12は、直線状にて細長部材11A、11Bの頂部を接続している。より具体的には、細長部材11A、11Bの長さ(L)は1200〜1300mm、例えば大略1230mm、連結部材12の長さ(L2 )は50〜60mm、例えば大略55mmとされる。又、互に交差した細長部材11A、11Bの先端の離間した長さ(L1 )は、100〜200mm、例えば100mmとされる。このようなプロテクタは、耐熱性硬質塩化ビニル樹脂製棒状体をバーナーで加熱しながら、図1(E)に示す形状へと折曲することにより容易に作製することができる。
【0031】
図1(E)に示すプロテクタ10は、連結部材12が直線状とされ、そのために、図4に示すように、プロテクタ10がアノード2の肩部分に密着して適合し、且つ、X状に交差して延在する細長部材11A、11Bは、弾性的に両側へと開きそしてアノード2へと挿入されるので、アノード2に装着した後においては、細長部材11A、11Bは、アノード2の両側面に弾性的に密着して適合される。従って、細長部材11A、11Bが、図1(C)に示すプロテクタ10のように開いて、母板1と接触し、板割れの発生原因となるようなことはない。更に、上記図1(B)においては塩化ビニル樹脂パイプにて作製したためにプロテクタ10をアノード2の肩部に掛ける際に折損することがあった。しかしながら、図1(E)に示す実施例のプロテクタ10では、例えば直径10mmの耐熱製硬質塩化ビニル樹脂の中実棒にて作製されるので耐衝撃性が向上し、アノード2に掛ける際の折損事故はなくなった。
【0032】
次に、本発明に従って構成されたプロテクタを使用して電解精練にて種板を製造する方法について説明する。
【0033】
本発明によれば、上述したように、先ず、電解精練を始める前に、電解槽中に配置されたアノード2にプロテクタ10が装着される。プロテクタ10をアノード2に装着するときは、図3に示すように、プロテクタ10をアノード2の上方より下方へと挿入し、細長部材11をアノード2の両側面に沿って延在するように設置する。従って、細長部材11が、母板1とアノード2との間に介在することとなり、母板1とアノード2との電気的接触が有効に防止される。
【0034】
一般に、プロテクタ10をアノードに掛けた状態で、その取付位置をそのまま固定しておくと、プロテクタ部分に相当する母板上での電着が薄くなり、板割れと呼ぶ廃板が発生する。そのために、プロテクタ10は、その位置を、例えば50mm程度、電解開始した後の次の日に移動することが望ましい。
【0035】
しかしながら、本発明者らの研究実験の結果によると、特に、上記図1(E)に示す実施例のプロテクタを使用した場合には、細長部材11自体が、従来の13mmに比べ10mm程度と細くすることが可能となったので、プロテクタ10を移動しなくても、プロテクタ10の部分に相当する母板1上での電着が薄くなることが防止され、従って、プロテクタ10の移動を行なう必要がないことが分かった。即ち、図1(E)に示す実施例のプロテクタ10を使用した場合には、プロテクタ10の移動を行なうことなく板割れの発生率が、従来の1%からゼロ%へと減少することができた。これにより、作業効率が著しく向上した。
【0036】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の種板製造用プロテクタは、電気的絶縁性の2本の細長部材と、該細長部材の頂部を接続する電気的絶縁性の連結部材とを備え、種板製造時に使用されるアノードに装着されたとき、前記細長部材がアノードの上方より下方へとこのアノードの両側面に沿って延在し、陰極の母板とアノードとの電気的接触を防止するようにした種板製造用プロテクタであって、前記細長部材及び前記連結部材は、耐熱性硬質塩化ビニル樹脂製細長棒にて一体に作製され、前記耐熱性硬質塩化ビニル樹脂製細長棒の直径は10〜16mmとされ、前記細長部材の長さは1200〜1300mm、前記連結部材の長さは50〜60mmとされ、前記細長部材は、前記アノードに装着される前は互に大略中央部にてX状に交差するように延在し、前記連結部材は、直線状にて前記細長部材の頂部を接続している構成とされ、又、本発明の種板製造方法は、このような特異な構成のプロテクタを使用するので、母板を電解槽に装入する際に、又、電解中においても、母板とアノードとの接触が防止され、板割れと呼ぶ廃板の発生を防止し、高品質の種板を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る種板製造用プロテクタの種々の実施例を示す図である。
【図2】本発明に係る種板製造方法を実施するための電解精製装置の概略構成図である。
【図3】プロテクタをアノードに装着した態様を説明する電解精製装置の概略構成図である。
【図4】本発明の好ましい実施例に係るプロテクタをアノードに装着した態様を説明する図である。
【符号の説明】
1 母板陰極
2 粗銅陽極(アノード)
10 プロテクタ
11(11A、11B) 細長部材
12 連結部材
13 ゴム製チューブ
100 電解槽
101 電解液
Claims (2)
- 電気的絶縁性の2本の細長部材と、該細長部材の頂部を接続する電気的絶縁性の連結部材とを備え、種板製造時に使用されるアノードに装着されたとき、前記細長部材がアノードの上方より下方へとこのアノードの両側面に沿って延在し、陰極の母板とアノードとの電気的接触を防止するようにした種板製造用プロテクタであって、
前記細長部材及び前記連結部材は、耐熱性硬質塩化ビニル樹脂製細長棒にて一体に作製され、
前記耐熱性硬質塩化ビニル樹脂製細長棒の直径は10〜16mmとされ、前記細長部材の長さは1200〜1300mm、前記連結部材の長さは50〜60mmとされ、
前記細長部材は、前記アノードに装着される前は互に大略中央部にてX状に交差するように延在し、前記連結部材は、直線状にて前記細長部材の頂部を接続していることを特徴とする種板製造用プロテクタ。 - 電解槽中に母板からなる陰極と、粗銅からなるアノードとを交互に設置して電解精製を行なうことにより種板を製造する方法において、請求項1に記載の種板製造用プロテクタを、前記細長部材がアノードの上方より下方へとこのアノードの両側面に沿って延在し、母板とアノードとの電気的接触を防止するようにしてアノードに装着し、前記アノードに装着した前記プロテクタの位置は、所定時間経過したときに変えることを特徴とする種板の製造方法。
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