JP5032802B2 - 電着ドラム - Google Patents

Description

本発明は、銅箔を製造する銅箔製造装置における電着ドラムに関するものである。

従来より電着ドラムの表面に均一な平滑面を有する銅箔を同厚で電着生成するための改良がされてきたが、現在では電解液に対する耐食性の秀れたチタン板をインナードラムの表面に被着し、チタン板の外周面に均一な平滑面を有する銅箔を同厚で生成する電着ドラムが多用されている。

そこで、一般に、チタン板は軟鋼やステンレス鋼で形成したインナードラムの外周部に被着され、この外周部を介して導電されているが、発明者等は、インナードラム側の導電性を良好にすれば、チタン板の導電性が良好でなくても良いこと、及び、チタン板とインナードラムとの密着性を良好にすれば目的通りの均一な平滑面を有する同厚の銅箔が生成されるのではないかと着眼して特許文献１に開示される発明を完成した。

特許第３１２１７７５号公報

ところで近年、更なる銅箔の厚さ均一性及び銅箔の製造効率の向上が要望されている。

本発明は、上述の要望に鑑みなされたもので、比重が小さく且つ秀れた電気伝導率を有するアルミニウム系板を用いることで、装置の軽量化を図り且つ銅箔の厚さ均一性が向上し、しかも、高電流での操業に対応可能でそれだけ製造効率が向上する極めて実用性に秀れた電着ドラムを提供するものである。

添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。

外周板１と左右の側壁板４とで構成されたインナードラムＹの該外周板１の外周面にチタン板２を張設した電着ドラムＸであって、前記インナードラムＹの外周板１の外周面と前記チタン板２の内周面との間にはアルミニウム若しくはアルミニウム合金製の周設板３ａが上下面夫々密着状態に介在せしめられており、前記インナードラムＹの左右の側壁板４にはアルミニウム若しくはアルミニウム合金製の側設板３ｂが設けられており、この側設板３ｂと前記周設板３ａとは連結されており、この側設板３ｂ及び周設板３ａの外周面にはパンチング穴12若しくは溝が複数設けられていることを特徴とする電着ドラムに係るものである。

また、請求項１記載の電着ドラムにおいて、前記インナードラムＹには中間補強板５が設けられ、この中間補強板５にはアルミニウム若しくはアルミニウム合金製の中間板３ｃが設けられていることを特徴とする電着ドラムに係るものである。

また、外周板１と左右の側壁板４とで構成されたインナードラムＹの該外周板１の外周面にチタン板２を張設した電着ドラムＸであって、前記インナードラムＹの外周板１の外周面と前記チタン板２の内周面との間にはアルミニウム板若しくはアルミニウム合金板を貼り合わせて構成される周設クラッド板３ａが上下面夫々密着状態に介在せしめられており、前記インナードラムＹの左右の側壁板４にはアルミニウム板若しくはアルミニウム合金板を貼り合わせて構成される側設クラッド板３ｂが設けられており、この側設クラッド板３ｂと前記周設クラッド板３ａとは連結されており、前記周設クラッド板３ａの外周面にはパンチング穴12若しくは溝が複数設けられていることを特徴とする電着ドラムに係るものである。

また、請求項３記載の電着ドラムにおいて、前記側設クラッド板３ｂの外周面にはパンチング穴12若しくは溝が複数設けられていることを特徴とする電着ドラムに係るものである。

また、請求項３，４いずれか１項に記載の電着ドラムにおいて、前記インナードラムＹには中間補強板５が設けられ、この中間補強板５にはアルミニウム板若しくはアルミニウム合金板を貼り合わせて構成される中間クラッド板３ｃが設けられていることを特徴とする電着ドラムに係るものである。

また、請求項１〜５いずれか１項に記載の電着ドラムにおいて、前記電着ドラムＸには、前記電着ドラムＸを支持して電解槽16中で回転させるための回転軸９が設けられていることを特徴とする電着ドラムに係るものである。

また、請求項１〜６いずれか１項に記載の電着ドラムにおいて、前記チタン板２の内周面と接触する前記周設板３ａ若しくは前記周設クラッド板３ａの外周面に銀鍍金した銅棒若しくは鉛棒が埋設されていることを特徴とする電着ドラムに係るものである。

また、請求項１〜７いずれか１項に記載の電着ドラムにおいて、前記チタン板２の内周面と接触する前記周設板３ａ若しくは前記周設クラッド板３ａの外周面に、銀，銅，ニッケル若しくは錫から成る金属鍍金層が設けられていることを特徴とする電着ドラムに係るものである。

本発明は、上述のように構成したから、装置の軽量化を図ることで銅箔の厚さ均一性が向上し、しかも、高電流での操業に対応可能でそれだけ製造効率が向上する極めて実用性に秀れた電着ドラムとなる。

好適と考える本発明の実施形態を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。

アルミニウムの線膨張係数はチタンの３倍弱であり（図４参照）、製箔中の温度上昇によりアルミニウム若しくはアルミニウム合金製の周設板３ａは、チタン板２の内周面に張り付くことになり、チタン板２と周設板３ａとの密着性が向上する。

また、アルミニウムの方がチタンより数十倍も導電性が良いから（図４参照)、その導電性の良い周設板３ａを、チタン板２の内側に線膨張係数の良いことを利用して密着状態に内張りすればチタン板２の導電性不足を補うことができる。

この相乗効果により、銅箔は全範囲において均一な平滑面を有する同厚となり、且つ、トラブルの原因となる局部的な電気抵抗熱の発生もなく常に秀れた品質の銅箔がチタン板２の表面に生成される電着ドラムＸとなる。

更に、電着ドラムＸは該電着ドラムＸに突設される回転軸９が軸受17により支持されて電解槽16中で回転するものであるが（図１参照）、アルミニウム若しくはアルミニウム合金は銅や軟鋼等に比し軽量であるから（図４参照）、電着ドラムＸを回転させる機構をそれだけコンパクトにできるのは勿論、図５に図示したように電着ドラムＸの中央部が撓んでドラム中央部と電極７との間隔ｄ_１がドラム端部と電極７との間隔ｄ_２より狭くなったりせず、それだけ撓みにくい電着ドラムＸとなり、ドラム中央部と電極との間隔ｄ_１及びドラム端部と電極との間隔ｄ_２が略一定となり、製造する銅箔の厚さをより均一化することが可能となる。更に、間隔ｄ_１が間隔ｄ_２より狭くなる減少は回転軸９の撓み（しなり）によっても生じるが、電着ドラムＸが軽量であるから、それだけ回転軸９の撓みが減少し、この点においても間隔ｄ_２及び間隔ｄ_１は略一定となり、銅箔の厚さは均一化する。

また、アルミニウムの比重は銅や軟鋼の約３割程度であるため、重量当たりの電気伝導量を増加させることが可能となる（図４参照）。

例えば、電着ドラムにはドラムを支持する回転軸やドラムの撓み量等を考慮しての重量制限があり、そのため、比重の大きい銅系板を大幅に厚くすることはできず、上記特許文献１においては、対応可能な電流量は６０ｋＡ程度までである。この点、アルミニウムは重量当たりの電気伝導率が銅の約２．１１倍となり、１００ｋＡ〜２００ｋＡ程度での高電流での操業に対応可能となることを確認している。

本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。

図１は、銅箔製造装置Ｚの説明図であって、符号６は導電経路、７は（銅）電極、８は電源、９はＳＳ製の回転軸、13は回転軸９の外周に設けた銅筒、10は導電軸受、11は側設チタン板、14はアルミニウム製補強リブ、15はアルミニウム製補強パイプである。

尚、本実施例に係る電着ドラムＸは軽量であるため、電解槽16内の電解液による浮力で浮かないように構成されている。具体的には、電着ドラムＸは、電解槽16に固定状態に設けられ前記回転軸９を受ける軸受17により回転自在な状態で位置決め固定されている。

本実施例は、上記銅箔製造装置Ｚに用いられるものであり、外周板１と左右の側壁板４とから成るインナードラムＹの前記外周板１の外周面にチタン板２を張設した電着ドラムにおいて、前記インナードラムＹの外周板１の外周面１ａと前記チタン板２の内周面２ａとの間にはアルミニウム若しくはアルミニウム合金製の周設板３ａが上下面夫々密着状態に介在せしめられており、前記インナードラムＹの左右の側壁板４にはアルミニウム若しくはアルミニウム合金製の側設板３ｂが設けられており、この側設板３ｂと前記周設板３ａとは介在部材を介さずに直接連結されたものである。

本実施例においては、周設板３ａの外周面には、複数の凸部若しくは凹部が設けられている。具体的には、図６に図示したように周設板３ａの外周面にパンチング穴12を、格子状に多数並設している。

尚、格子状に限らず、千鳥状等、他の配列形態を採用しても良い。また、パンチング穴12に限らず、周設板３ａの外周面の幅方向若しくは周方向に延設される溝を複数並設する構成としても良い。また、周設板３ａだけでなく、側設板３ｂにパンチング穴や溝等の凹凸を設けても良い。

従って、チタン板２と焼き嵌めされる周設板３ａのチタン板２に対する追従性が向上してチタン板２と周設板３ａとの密着性がより一層向上し、チタン板２の導電性不足を一層良好に補うことができる。また、パンチング穴12によりアルミニウム板の表面積が増大し、それだけ放熱効率が向上し、高電流操業に適したものとなる。

また、チタン板２の内周面と接触する周設板３ａの外周面に、銀，銅，ニッケル若しくは錫等から成る金属鍍金層を設けても良い。この場合、チタン板２と周設板３ａとの界面抵抗が減少し、より導電性が良好となる。尚、周設板３ａの外周面に銀鍍金した銅棒若しくは鉛棒をインナードラムの長さ方向と平行若しくは垂直に埋設する構成としても良い。

また、本実施例においては、前記周設板３ａ及び前記側設板３ｂとして、アルミニウム板を採用している。尚、アルミニウム板に限らず、アルミニウム及びアルミニウム合金から成るクラッド板（周設クラッド板３ａ若しくは側設クラッド板３ｂ）を採用しても良い。例えば、クラッド板としては、ＳＳ＋Ａｌ（合金），ＳＳ＋Ａｌ（合金）＋Ｔｉ，ＳＵＳ＋Ａｌ（合金），ＳＵＳ＋Ａｌ（合金）＋Ｔｉ若しくはＳＳ＋Ａｌ（合金）＋Ｃｕを用いると良い。この場合、ヤング率が小さいアルミニウム板の撓みを抑制できる。

各部を具体的に説明する。

インナードラムＹに設けた中間補強板５には、アルミニウム板，アルミニウム合金板若しくは上記同様のクラッド板などの中間板３ｃ（中間クラッド板３ｃ）を設け、この中間板３ｃと前記周設板３ａとを導電状態に連設している。

具体的には、図３に図示したように、中間補強板５に中間板３ｃを付設し、この中間板３ｃの外端部を周設板３ａに導電状態に連設している。更に具体的には、中間板３ｃの外縁に水平リング状の鍔部３ｃ’を連設し、この鍔部３ｃ’と周設板３ａとを栓溶接した栓溶接部12を介して連設した構造としている。

また、アルミニウム系板はチタン板より熱伝導性が良好である（図４参照）。

従って、上述のように周設板３ａ，側設板３ｂ及び中間板３ｃを設けることで熱伝導性も良好となり、局部的ホットゾーンを作ることを防止する作用効果も発揮し、表面平滑にして等厚の製箔を行い得ることになる。

本実施例に係る電着ドラムＸの大きさの一例を示すと次の通りである。
電着ドラム φ２３００ｍｍ 径
電着ドラム １２００ｍｍ 巾
ＳＵＳ若しくはＳＳ製のドラム外周板 ２２ｍｍ 厚
チタン板 ５ｍｍ 厚
周設板 ４ｍｍ 厚
側設板 ５ｍｍ 厚
中間板 ７ｍｍ 厚
ＳＵＳ若しくはＳＳ製の側壁板 ２２ｍｍ 厚
ＳＵＳ若しくはＳＳ製の中間補強板 ２２ｍｍ 厚
回転軸の外周に設けた銅筒の径大部 ６０ｍｍ 厚
側設チタン板 ４ｍｍ 厚

尚、本実施例は上述のように構成したが、図７に図示したように、前記インナードラムＹの外周板１及び左右の側壁板４を、上記周設板３ａ及び側設板３ｂと同様の前記アルミニウム板若しくは前記アルミニウム合金板で構成し、上記周設板３ａ及び側設板３ｂを設けずに、外周板１及び側壁板４にチタン板２及び側設チタン板11を設けた場合も同様である。この場合、より軽量且つ安価な電着ドラムＸを実現できる。

本実施例は上述のように構成したから、線膨張係数の良い周設板３ａ・側設板３ｂがチタン板２・11の内周面に張り付くことになり、チタン板と周設板３ａ・側設板３ｂとの密着性が向上し、且つ、周設板３ａ・側設板３ｂの方がチタン板より極めて導電性が良いからチタン板の導電性不足を補い、この相乗効果により表面腐食層や表面酸化層の皮膜発生による絶縁妨害防止作用が低下することを補正し、連続的に製造する銅箔は、全範囲において均一な平滑面を有する同厚の箔となり、且つトラブルの原因となる電気抵抗熱の発生もなく秀れた品質の銅箔がチタン板の表面に生成されることになる。

また、電着ドラムＸの左右側壁の外面に付設した側設板３ｂと、チタン板２の内側に張設した周設板３ａとを直接連結したから、この側設板３ｂによる周設板３ａへの通電量が極めて良好で、且つ、チタン板２の導電性が増大することになる。

即ち、インナードラム側の導電性を良好にすることができ、また、アルミニウムは銅より線膨張係数が高いため、温度上昇によりチタン板との密着性も良好となる。従って、均一平滑面を有する同厚の銅箔を生成可能となる。

特に、アルミニウム若しくはアルミニウム合金は銅や軟鋼に比し軽量であり、それだけインナードラムの撓み量が減少してインナードラム外周面と電極との間隔が略一定となり、製造する銅箔の厚さをより均一化することが可能となる。

また、軽量化に伴い、回転軸９をより細くすることができると共に、必要なトルクが減少し、ドラムを駆動回転するためのモータの消費電力も少なくなり、一層経済性に秀れる。

また、アルミニウムの比重は銅や軟鋼の約３割程度であるため、重量当たりの電気伝導量を増加させることが可能となり、高電流での操業に対応可能となる。

従って、本実施例は、装置の軽量化を図ることで銅箔の厚さ均一性が向上し、しかも、高電流での操業に対応可能でそれだけ製造効率が向上する極めて実用性に秀れた電着ドラムとなる。

銅箔製造装置の概略説明図である。 本実施例の要部の概略縦断面図である。 中間に中間板を付設した中間補強板を設けたタイプの概略縦断面図である。 アルミニウムと他金属の物性比較表である。 電着ドラムの撓みを説明する概略説明図である。 電着ドラムの一部を切り欠いた概略説明斜視図である。 別例の要部の概略縦断面図である。

１ 外周板
２ チタン板
３ａ 周設板（周設クラッド板）
３ｂ 側設板（側設クラッド板）
３ｃ 中間板（中間クラッド板）
４ 側壁板
５ 中間補強板
９ 回転軸
16 電解槽
Ｘ 電着ドラム
Ｙ インナードラム

Claims (8)

1. 外周板と左右の側壁板とで構成されたインナードラムの該外周板の外周面にチタン板を張設した電着ドラムであって、前記インナードラムの外周板の外周面と前記チタン板の内周面との間にはアルミニウム若しくはアルミニウム合金製の周設板が上下面夫々密着状態に介在せしめられており、前記インナードラムの左右の側壁板にはアルミニウム若しくはアルミニウム合金製の側設板が設けられており、この側設板と前記周設板とは連結されており、この側設板及び周設板の外周面にはパンチング穴若しくは溝が複数設けられていることを特徴とする電着ドラム。
2. 請求項１記載の電着ドラムにおいて、前記インナードラムには中間補強板が設けられ、この中間補強板にはアルミニウム若しくはアルミニウム合金製の中間板が設けられていることを特徴とする電着ドラム。
3. 外周板と左右の側壁板とで構成されたインナードラムの該外周板の外周面にチタン板を張設した電着ドラムであって、前記インナードラムの外周板の外周面と前記チタン板の内周面との間にはアルミニウム板若しくはアルミニウム合金板を貼り合わせて構成される周設クラッド板が上下面夫々密着状態に介在せしめられており、前記インナードラムの左右の側壁板にはアルミニウム板若しくはアルミニウム合金板を貼り合わせて構成される側設クラッド板が設けられており、この側設クラッド板と前記周設クラッド板とは連結されており、前記周設クラッド板の外周面にはパンチング穴若しくは溝が複数設けられていることを特徴とする電着ドラム。
4. 請求項３記載の電着ドラムにおいて、前記側設クラッド板の外周面にはパンチング穴若しくは溝が複数設けられていることを特徴とする電着ドラム。
5. 請求項３，４いずれか１項に記載の電着ドラムにおいて、前記インナードラムには中間補強板が設けられ、この中間補強板にはアルミニウム板若しくはアルミニウム合金板を貼り合わせて構成される中間クラッド板が設けられていることを特徴とする電着ドラム。
6. 請求項１〜５いずれか１項に記載の電着ドラムにおいて、前記電着ドラムには、前記電着ドラムを支持して電解槽中で回転させるための回転軸が設けられていることを特徴とする電着ドラム。
7. 請求項１〜６いずれか１項に記載の電着ドラムにおいて、前記チタン板の内周面と接触する前記周設板若しくは前記周設クラッド板の外周面に銀鍍金した銅棒若しくは鉛棒が埋設されていることを特徴とする電着ドラム。
8. 請求項１〜７いずれか１項に記載の電着ドラムにおいて、前記チタン板の内周面と接触する前記周設板若しくは前記周設クラッド板の外周面に、銀，銅，ニッケル若しくは錫から成る金属鍍金層が設けられていることを特徴とする電着ドラム。

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