JP5492288B2 - 孔開き箔電解析出装置 - Google Patents
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Description
本発明は、電解液を介して陰極ドラムと陽極板とを通電することにより、陰極ドラムの周面に金属箔を析出させる金属箔電解析出装置に関し、特に、孔開きの金属箔を析出する孔開き箔電解析出装置に関する。
電解液を貯留可能な電解槽と、電解槽内において回転駆動される陰極ドラムと、電解槽内において陰極ドラムの周面に対向配置される陽極板と、陰極ドラムに摺接してその周面を研磨する研磨ロールと、を備え、電解液を介して陰極ドラムと陽極板との間を通電することにより、陰極ドラムの周面に金属箔を析出させ、析出させた金属箔を陰極ドラムの周面から剥離しながら巻き取ることで、連続して金属箔を製造する金属箔電解析出装置が知られている。
近年、リチウム電池等の二次電池において、電池の軽量化とともにエネルギー密度を高める目的から、電極として用いられる金属箔の多孔化が求められている。
このような要求から、例えば、特許文献１には、陰極ドラムの周面に、絶縁性の高い合成樹脂を埋設した不導体部を所定のパターンで配置した孔開き箔電解析出装置が提案されている。
この孔開き箔電解析出装置では、不導体部には金属箔が析出されないことから、所望する配列パターンと開口率とを有する孔開き箔を製造することができる。
このような要求から、例えば、特許文献１には、陰極ドラムの周面に、絶縁性の高い合成樹脂を埋設した不導体部を所定のパターンで配置した孔開き箔電解析出装置が提案されている。
この孔開き箔電解析出装置では、不導体部には金属箔が析出されないことから、所望する配列パターンと開口率とを有する孔開き箔を製造することができる。
また、特許文献２には、陰極ドラムの周面に所定の厚みを有する酸化膜を形成することにより、析出される金属箔を多孔質化する孔開き金属箔の製造方法が提案されている。
この製造方法では、酸化膜の厚みを管理することにより、所望する開口率を有する孔開き箔を製造することができる。
この製造方法では、酸化膜の厚みを管理することにより、所望する開口率を有する孔開き箔を製造することができる。
しかしながら、前述の特許文献記載の技術では、以下のような問題を解消することができなかった。
例えば、特許文献１記載の孔開き箔電解析出装置では、不導体部の配列パターンに従った孔開き箔を製造することができるものの、合成樹脂はチタン等の金属からなる陰極ドラムと強固に接合しないことから、埋設した合成樹脂が陰極ドラムの周面から脱落することがあった。
例えば、特許文献１記載の孔開き箔電解析出装置では、不導体部の配列パターンに従った孔開き箔を製造することができるものの、合成樹脂はチタン等の金属からなる陰極ドラムと強固に接合しないことから、埋設した合成樹脂が陰極ドラムの周面から脱落することがあった。
また、特許文献２記載の孔開き金属箔の製造方法では、所定の開口率を有する孔開き箔を製造することができるものの、所望する開口率を有する孔開き箔を安定的に製造するためには、陰極ドラムの全周に亘って酸化膜の厚みを厳格に管理する必要があることから、安定した開口率を確保することが困難であった。
特に、酸化膜は、陽極板から発生する酸素ガスや電解液の飛散した雰囲気中に曝されることで陰極ドラムの周面に自然に形成されるとともに、導電性を有しながらその厚みの増加に伴って電気抵抗が増大する物質であることから、両極間の通電を阻害し、金属箔の析出を妨げることで金属箔にピンホールを発生させる性質を有することが知られている（例えば、特許文献３参照）。
このようなことから、金属箔電解析出装置には、陰極ドラムの周面を研磨する研磨ロールが設けられており、酸化膜は、この研磨ロールのよって陰極ドラムの周面から定期的に除去される物質として扱われている。
このようなことから、金属箔電解析出装置には、陰極ドラムの周面を研磨する研磨ロールが設けられており、酸化膜は、この研磨ロールのよって陰極ドラムの周面から定期的に除去される物質として扱われている。
一方で酸化膜は、陰極ドラムの周面と強固に接合する接合性を有するものの、金属箔と陰極ドラムの周面との接合性を阻害する性質を有することから、金属箔の剥離性を向上させる物質であることが知られている（例えば、特許文献４参照）。
このように酸化膜は、金属箔の析出を阻害する性質と、金属箔の剥離性を向上させる性質の二面性を有する物質であることから、研磨ロールによって定期的に除去され、適度の厚みになるような管理が必要とされていた。
このような酸化膜の性質から、さらに、特許文献２記載の孔開き金属箔の製造方法のように、所望する開口率の孔開き金属箔とするために酸化膜の厚みを陰極ドラムの全周に亘って厳格に管理することは極めて困難であった。
このように酸化膜は、金属箔の析出を阻害する性質と、金属箔の剥離性を向上させる性質の二面性を有する物質であることから、研磨ロールによって定期的に除去され、適度の厚みになるような管理が必要とされていた。
このような酸化膜の性質から、さらに、特許文献２記載の孔開き金属箔の製造方法のように、所望する開口率の孔開き金属箔とするために酸化膜の厚みを陰極ドラムの全周に亘って厳格に管理することは極めて困難であった。
以上のような問題を解決すべく、本願発明者は、鋭意研究の結果、陰極ドラムの周面に自然に形成される酸化物を通常どおり研磨ロールにより除去可能としながら、研磨ロールにより研磨不能な研磨不可領域を形成し、この研磨不可領域を、陰極ドラムと強固な接合性を有するとともに金属箔の析出を阻害する導電性物質で局所的に覆うことで、研磨不可領域に対応する部分が孔となる金属箔の製造を可能にした本発明に想到するに至ったものである。
すなわち、本発明は、上述したような現状の技術が有する問題を解決するために提案されたものであり、研磨ロールにより研磨不能な研磨不可領域を陰極ドラムの周面に形成し、この研磨不可領域を金属箔の析出を阻害する導電性物質で局所的に覆うことにより、研磨不可領域に対応する部分が孔となる金属箔を析出する孔空き箔電解析出装置の提供を目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の孔空き箔電解析出装置は、所定の電解液を貯留可能な電解槽と、前記電解槽内において回転駆動される陰極ドラムと、前記電解槽内において前記陰極ドラムの周面に対向配置される陽極板と、前記陰極ドラムに摺接してその周面に形成される所定の酸化物を除去する研磨ロールと、を備え、前記電解液を介して前記陰極ドラムと前記陽極板との間を通電することにより、前記陰極ドラムの周面に孔開きの金属箔を析出させる孔開き箔電解析出装置であって、前記陰極ドラムの周面には、所定の深さを有する穴であって前記研磨ロールにより研磨不能な領域となる研磨不可領域が複数形成され、前記研磨不可領域には、導電性を有しながらその厚みが厚くなるに従い電気抵抗が増加する所定の導電性物質が設けられ、前記導電性物質は、前記陰極ドラムの周面から突出することなく前記穴の内面を所定の厚みで覆い、前記研磨不可領域に対応する部分が孔となる金属箔を析出する構成としてある。
本発明の孔空き箔電解析出装置によれば、研磨不可領域を覆う導電性物質の厚みを管理することなく、また、導電性物質が陰極ドラムの周面から脱落することなく、所望する配列パターンと開口率とを有する複数の孔の形成された金属箔を製造することができる。
以下、本発明に係る孔空き箔電解析出装置の好ましい実施形態について、図１、図２を参照して説明する。
本実施形態に係る孔空き箔電解析出装置１は、各図に示すように、電解液Ｌを貯留可能な電解槽１０と、電解槽１０内において回転駆動される陰極ドラム２０と、電解槽１０内において陰極ドラム２０の周面２０ａに対向配置される二枚の陽極板３０と、陰極ドラム２０に摺接してその周面２０ａに形成される所定の酸化物を除去する研磨ロール８０と、を備え、電解槽１０の下部に設置された供給管６０から流入する電解液Ｌを陰極ドラム２０と陽極板３０との間に通過させながらこれらを通電することにより、陰極ドラム２０の周面２０ａに金属箔Ｓを析出させ、析出させた金属箔Ｓを陰極ドラム２０の周面２０ａから剥離ロール７０によって剥離しながら巻き取ることで、連続して金属箔Ｓを製造可能に構成されている。
さらに、陰極ドラム２０の周面２０ａには、所定の深さを有する穴２３１であって研磨ロール８０により研磨不能な領域となる研磨不可領域２３が複数形成され、この研磨不可領域２３には、導電性を有しながらその厚みが厚くなるに従い電気抵抗が増加する所定の導電性物質２３２が設けられ、導電性物質２３２が陰極ドラム２０の周面２０ａから突出することなく穴２３１の内面を所定の厚みで被覆することにより、研磨不可領域２３に対応する部分が孔となる金属箔Ｓを製造可能に構成されている。
以下、本実施形態の孔空き箔電解析出装置１について詳述する。
さらに、陰極ドラム２０の周面２０ａには、所定の深さを有する穴２３１であって研磨ロール８０により研磨不能な領域となる研磨不可領域２３が複数形成され、この研磨不可領域２３には、導電性を有しながらその厚みが厚くなるに従い電気抵抗が増加する所定の導電性物質２３２が設けられ、導電性物質２３２が陰極ドラム２０の周面２０ａから突出することなく穴２３１の内面を所定の厚みで被覆することにより、研磨不可領域２３に対応する部分が孔となる金属箔Ｓを製造可能に構成されている。
以下、本実施形態の孔空き箔電解析出装置１について詳述する。
電解槽１０は、所定の曲率を有する円弧状に形成されるとともに陰極ドラム２０の周面２０ａに対向して配置される底板部１１と、陰極ドラム２０の回転軸方向に直交して配置される側板部１２と、を備え、これらにより囲まれる槽内に電解液Ｌ（例えば、硫酸銅）を貯留可能に構成されている。
底板部１１は、電解槽１０の底面となる部位であり、陰極ドラム２０と同心円となる曲率を有する略半円筒形状をなし、陰極ドラム２０の周面２０ａとの間に等間隔の隙間が確保されるよう配置されている。
この底板部１１には、陽極板３０の周縁部を除いた開口面積（例えば、８００ｍｍ×８００ｍｍ）を有するとともに槽外に通じる略矩形状の窓部１１１が二箇所に形成され、この窓部１１１を介して陽極板３０の一面が槽外に露出されるようになっている。
この底板部１１には、陽極板３０の周縁部を除いた開口面積（例えば、８００ｍｍ×８００ｍｍ）を有するとともに槽外に通じる略矩形状の窓部１１１が二箇所に形成され、この窓部１１１を介して陽極板３０の一面が槽外に露出されるようになっている。
側板部１２は、電解槽１０の側壁面となる部位であり、溶接等により接合される底板部１１を支持しながら、その下端部が設置面に当接することで電解槽１０全体を支えるようになっている。
このように構成された電解槽１０は、窓部１１１を陽極板３０で塞ぐことにより、底板部１１と側板部１２とで囲まれる空間に電解液Ｌを貯留するとともに、槽外が電解液Ｌに浸漬されることなく大気雰囲気に曝されるように設置される。
このように構成された電解槽１０は、窓部１１１を陽極板３０で塞ぐことにより、底板部１１と側板部１２とで囲まれる空間に電解液Ｌを貯留するとともに、槽外が電解液Ｌに浸漬されることなく大気雰囲気に曝されるように設置される。
陰極ドラム２０は、金属箔Ｓ（例えば、銅箔）が析出される部位であり、その外周に、チタン製の金属板２１が巻回された円筒形状を有し、その下半分を電解槽１０内に埋没させながら回転可能に側板部１２に軸支されている。この陰極ドラム２０は、所定のモータで駆動されることにより、一方向に回転するようになっている。
また、陰極ドラム２０の周面２０ａには、所定の深さ（例えば、１ｍｍ）を有する穴２３１（例えば、丸穴φ０．１ｍｍ）であって研磨ロール８０により研磨不能な領域となる研磨不可領域２３が複数形成され（例えば、縦×横０．２ｍｍピッチの斜め配列など）、この研磨不可領域２３には、導電性を有しながらその厚みが厚くなるに従い電気抵抗が増加する所定の導電性物質２３２が設けられている。
この導電性物質２３２は、図２に示すように、陰極ドラム２０の周面２０ａから突出することなく穴２３１の内面を所定の厚み（例えば、１００ｎｍ以上）ですべて被覆するように形成されている。
この導電性物質２３２は、図２に示すように、陰極ドラム２０の周面２０ａから突出することなく穴２３１の内面を所定の厚み（例えば、１００ｎｍ以上）ですべて被覆するように形成されている。
導電性物質２３２は、陰極ドラム２０の周面２０ａを構成する金属板２１と強固な接合性を有する導電性の物質が好ましく、特に、周面２０ａを構成する金属板２１の窒化物、酸化物である、例えば、窒化チタン、酸化チタンが好ましい。
このような導電性物質２３２は、周知の薄膜形成法、例えば、スパッタリング法、イオンプレーティング法、化学的気相成長法（ＣＶＤ）等によって成膜することできる。
また、導電性物質２３２を、陰極ドラム２０の周面２０ａを構成する金属板２１の酸化物(例えば、酸化チタン)とする場合には、陰極ドラム２０の周面２０ａを酸性溶液中で陽極酸化する方法を採用することができる。ここで用いられる溶液としては、硫酸溶液、ホウ酸溶液、リン酸溶液、クロム酸溶液などが挙げられ、陽極酸化する際の電圧は０．０１〜１０Ｖ未満であり、電解時間は通常５〜３０秒位が好ましい。
また、導電性物質２３２を、陰極ドラム２０の周面２０ａを構成する金属板２１の酸化物(例えば、酸化チタン)とする場合には、陰極ドラム２０の周面２０ａを酸性溶液中で陽極酸化する方法を採用することができる。ここで用いられる溶液としては、硫酸溶液、ホウ酸溶液、リン酸溶液、クロム酸溶液などが挙げられ、陽極酸化する際の電圧は０．０１〜１０Ｖ未満であり、電解時間は通常５〜３０秒位が好ましい。
さらに、穴２３１を導電性物質２３２で被覆するには、陰極ドラム２０の周面２０ａ全体に亘って所望する厚さの導電性膜を形成した後に、研磨ロール８０によって陰極ドラム２０の周面２０ａを研磨することにより、穴２３１のみを導電性物質２３２で被覆することができる。
これは、研磨不可領域２３を除いた領域（以下、研磨可能領域２２という）は研磨ロール８０に接触するため、この研磨可能領域２２を被覆する導電性物質２３２は研磨ロール８０によって取り去れるものの、穴２３１の中は研磨不能であるため、穴２３１の中の導電性物質２３２は研磨ロール８０に接触することなくそのまま取り残されるからである。
これは、研磨不可領域２３を除いた領域（以下、研磨可能領域２２という）は研磨ロール８０に接触するため、この研磨可能領域２２を被覆する導電性物質２３２は研磨ロール８０によって取り去れるものの、穴２３１の中は研磨不能であるため、穴２３１の中の導電性物質２３２は研磨ロール８０に接触することなくそのまま取り残されるからである。
また、陰極ドラム２０の周面２０ａを構成する金属板２１の窒化物、酸化物は、陰極ドラム２０の周面２０ａと強固な接合性を有するものの、その厚みが厚くなるに従い電気抵抗が増大する。このような電気抵抗の増大は金属箔Ｓの析出を妨げることから、穴２３１を一定の厚みを超えた導電性物質２３２で覆うことで、研磨不可領域２３を、金属箔Ｓの析出されない非析出領域と化すことができる。
つまり、導電性物質２３２は、一定以上の厚みとなることで、それ以上は厚みが厚くなるほど金属箔Ｓの析出を妨げる方向に作用することになるため、穴２３１をその一定の厚みの導電性物質２３２が堆積可能な大きさ（穴径及び深さ）、又はそれ以上の大きさとすれば足りることから、その穴２３１を覆う導電性物質２３２の厚みを厳格に管理することなく、穴２３１、すなわち研磨不可領域２３に対応する部分が孔となり、研磨可能領域２２に対応する部分が箔となる金属箔Ｓを析出させることができる。
また、穴２３１の大きさ（穴径）、数量、配列を適宜調整することで、所望する配列パターンと開口率とを有する複数の孔の形成された金属箔Ｓを製造することができる。
また、穴２３１の大きさ（穴径）、数量、配列を適宜調整することで、所望する配列パターンと開口率とを有する複数の孔の形成された金属箔Ｓを製造することができる。
さらに、導電性物質２３２は、陰極ドラム２０の周面２０ａが研磨ロール８０により研磨されたとしても除去されることのない、穴２３１の中に存在するため、導電性物質２３２を補充する等のメンテナンス処理が軽減されることになる。
また、特に、導電性物質２３２を、陰極ドラム２０の周面２０ａを構成する金属板２１の酸化物（酸化チタン）とした場合には、金属箔Ｓの析出に伴い陰極ドラム２０の周面２０ａに形成される酸化物が穴２３１にも堆積することになることから、穴２３１には適宜酸化物が補充されることになる。これにより、導電性物質２３２を穴２３１に補充するメンテナンス処理を行う必要がなくなる。
一方、このような金属箔Ｓの析出に伴い穴２３１に補充される酸化物は、いずれ研磨可能領域２２に形成される酸化膜と同じ高さまで堆積することになるが、陰極ドラム２０の周面２０ａを超える分の酸化物は、研磨ロール８０により除去される。
前述したように、陰極ドラム２０の周面２０ａに形成される酸化膜は、金属箔Ｓの剥離とともに一部は剥離されるものの一部は残留することにより、金属箔Ｓの析出を阻害してピンホールを発生させる反面、金属箔Ｓの剥離性を向上させる効果を発揮することから、適度な均一性を有する厚みとなるように研磨ロール８０により研磨するメンテナンス処理がなされている。
しかしながら、穴２３１は、研磨ロール８０によって研磨されず、さらに、金属箔Ｓの剥離に際しても金属箔Ｓとともに剥離されることなく、酸化物が残留可能に構成されていることから、金属箔Ｓの析出領域である研磨可能領域２２に対しては通常どおりの管理を行いながら、非析出領域である研磨不可領域２３の機能を維持することができる。
前述したように、陰極ドラム２０の周面２０ａに形成される酸化膜は、金属箔Ｓの剥離とともに一部は剥離されるものの一部は残留することにより、金属箔Ｓの析出を阻害してピンホールを発生させる反面、金属箔Ｓの剥離性を向上させる効果を発揮することから、適度な均一性を有する厚みとなるように研磨ロール８０により研磨するメンテナンス処理がなされている。
しかしながら、穴２３１は、研磨ロール８０によって研磨されず、さらに、金属箔Ｓの剥離に際しても金属箔Ｓとともに剥離されることなく、酸化物が残留可能に構成されていることから、金属箔Ｓの析出領域である研磨可能領域２２に対しては通常どおりの管理を行いながら、非析出領域である研磨不可領域２３の機能を維持することができる。
このように、陰極ドラム２０は、研磨ロール８０によって研磨不能であって、酸化物、窒化物を堆積可能な穴２３１を、その周面２０ａに複数形成することにより、研磨不可領域２３において局所的なピンホールの発生を故意に誘引するように構成したものとなっている。
次に、陽極板３０は、所定の電源と接続されて給電される部材であり、陰極ドラム２０と同心円となる曲率を有する円弧状に形成され、底板部１１と陰極ドラム２０との間に配置されるとともに窓部１１１を塞ぐように底板部１１に取り付けられている。
本実施形態では、二枚の陽極板３０が底板部１１に取り付けられ、それぞれの陽極板３０が窓部１１１よりも大きい外形を有し（例えば、１０００ｍｍ×１０００ｍｍ）、各窓部１１１をそれぞれ覆うようになっている。
本実施形態では、二枚の陽極板３０が底板部１１に取り付けられ、それぞれの陽極板３０が窓部１１１よりも大きい外形を有し（例えば、１０００ｍｍ×１０００ｍｍ）、各窓部１１１をそれぞれ覆うようになっている。
陽極板３０の底板部１１への取り付けは、本実施形態では、図２に示すように、陽極板３０と断面略Ｌ字状の座金３５とで、底板部１１の周縁を挟持することにより実現される。
具体的には、陽極板３０には溶接等により接合された雄ネジ３３が窓部１１１に沿って複数植設され、これらに座金３５を挿入するとともにこの座金３５を底板部１１の周縁に当接させつつ雌ネジ３４を雄ネジ３３に螺着することにより、陽極板３０と断面略Ｌ字状の座金３５との間で底板部１１の周縁が挟持され、陽極板３０が底板部１１に固定されるようになっている。
このような取り付けにより、窓部１１１は陽極板３０で塞がれることになり、陽極板３０は、電解液Ｌに曝され陰極ドラム２０と対向する電解面３０ａと、電解液Ｌに曝されることなく槽外に露出される露出面３０ｂと、を有することになる。
具体的には、陽極板３０には溶接等により接合された雄ネジ３３が窓部１１１に沿って複数植設され、これらに座金３５を挿入するとともにこの座金３５を底板部１１の周縁に当接させつつ雌ネジ３４を雄ネジ３３に螺着することにより、陽極板３０と断面略Ｌ字状の座金３５との間で底板部１１の周縁が挟持され、陽極板３０が底板部１１に固定されるようになっている。
このような取り付けにより、窓部１１１は陽極板３０で塞がれることになり、陽極板３０は、電解液Ｌに曝され陰極ドラム２０と対向する電解面３０ａと、電解液Ｌに曝されることなく槽外に露出される露出面３０ｂと、を有することになる。
また、陽極板３０の周縁部と窓部１１１の周縁との間には、環状のシール手段が設けられている。
このシール手段は、例えば、断面円形状のゴムやシリコンなどの弾性部材を環状（矩形状）に繋げたリング３７からなり、陽極板３０の周縁部には、このリング３７が嵌め込まれる溝部３６が全周に亘って凹設形成されている。
これにより、陽極板３０が底板部１１に固定されると、このリング３７が陽極板３０の周縁部と窓部１１１の周縁との間に挟み込まれ、陽極板３０と窓部１１１との間の隙間がなくなるので、窓部１１１から槽外への電解液Ｌの漏出が防止されることになる。
すなわち、修復等のために陽極板３０を電解槽１０に対して着脱可能としながら、電解槽１０からの電解液Ｌの漏出を防止できるので、電解槽１０の単槽化を図ることができる。
このシール手段は、例えば、断面円形状のゴムやシリコンなどの弾性部材を環状（矩形状）に繋げたリング３７からなり、陽極板３０の周縁部には、このリング３７が嵌め込まれる溝部３６が全周に亘って凹設形成されている。
これにより、陽極板３０が底板部１１に固定されると、このリング３７が陽極板３０の周縁部と窓部１１１の周縁との間に挟み込まれ、陽極板３０と窓部１１１との間の隙間がなくなるので、窓部１１１から槽外への電解液Ｌの漏出が防止されることになる。
すなわち、修復等のために陽極板３０を電解槽１０に対して着脱可能としながら、電解槽１０からの電解液Ｌの漏出を防止できるので、電解槽１０の単槽化を図ることができる。
また、槽外に露出される陽極板３０の露出面３０ｂには、所定の電源と接続される電気ケーブル４０との接点となる給電端子３１が複数（例えば、一の陽極板３０に九〜二十個）設けられている。
各給電端子３１は、陽極板３０の露出面３０ｂに溶接等により接合された雄ネジからなり、給電端子３１と雌ネジ３２との間に電気ケーブル４０の端子部４１（例えば、Ｏ型端子、Ｙ型端子）を挟み込んだ状態で雌ネジ３２を締め付けることで、電気ケーブル４０を給電端子３１に接続することができる。
これにより、雌ネジ３２を緩めたり、締めたりするだけで、電気ケーブル４０を自在に着脱することができ、所定箇所の給電端子３１に接続されている電気ケーブル４０を取り外したり、一の給電端子３１に接続されている電気ケーブル４０を、他の給電端子３１に接続されている電気ケーブル４０と取り替えたりする調整作業を槽外から簡単に行うことができる。
各給電端子３１は、陽極板３０の露出面３０ｂに溶接等により接合された雄ネジからなり、給電端子３１と雌ネジ３２との間に電気ケーブル４０の端子部４１（例えば、Ｏ型端子、Ｙ型端子）を挟み込んだ状態で雌ネジ３２を締め付けることで、電気ケーブル４０を給電端子３１に接続することができる。
これにより、雌ネジ３２を緩めたり、締めたりするだけで、電気ケーブル４０を自在に着脱することができ、所定箇所の給電端子３１に接続されている電気ケーブル４０を取り外したり、一の給電端子３１に接続されている電気ケーブル４０を、他の給電端子３１に接続されている電気ケーブル４０と取り替えたりする調整作業を槽外から簡単に行うことができる。
さらに、各給電端子３１は、電気ケーブル４０の端子部４１を複数（例えば、最大三つ）挟み込み可能な長さに形成してある（複数ケーブル接続手段）。
このように各給電端子３１が複数の電気ケーブル４０を挟み込み可能な長さを有することにより、例えば、析出される金属箔Ｓの厚みが厚い部分に対応する給電端子３１から取り外した一の電気ケーブル４０を、既に他の電気ケーブル４０の接続されている金属箔Ｓの厚みが薄い部分に対応する給電端子３１に接続することができ、析出される金属箔Ｓの厚みの均一化を図るための調整を行なうことができる。
このように各給電端子３１が複数の電気ケーブル４０を挟み込み可能な長さを有することにより、例えば、析出される金属箔Ｓの厚みが厚い部分に対応する給電端子３１から取り外した一の電気ケーブル４０を、既に他の電気ケーブル４０の接続されている金属箔Ｓの厚みが薄い部分に対応する給電端子３１に接続することができ、析出される金属箔Ｓの厚みの均一化を図るための調整を行なうことができる。
また、各給電端子３１は、露出面３０ｂの全面に亘ってほぼ等間隔となる配置パターンで配置されている。これにより、電解面３０ａに形成される電界の電流密度を一様なものとすることができる。
陰極ドラム２０と陽極板３０との間に通過させる電解液Ｌは、電解槽１０の下部から流入するように構成されている。
具体的には、電解槽１０の下部には、所定のポンプに接続された二本の供給管６０が配置され、電解液Ｌは、これらの供給管６０から電解液供給部１３を介して電解槽１０に流入するようになっている。
具体的には、電解槽１０の下部には、所定のポンプに接続された二本の供給管６０が配置され、電解液Ｌは、これらの供給管６０から電解液供給部１３を介して電解槽１０に流入するようになっている。
電解液供給部１３は、電解槽１０の下部に設けられ、陰極ドラム２０と陽極板３０との間に陰極ドラム２０の下方側から電解液Ｌを供給する部位であり、陰極ドラム２０と陽極板３０との間に通過させる電解液Ｌの流速を陰極ドラム２０の軸方向に亘って均一に保つ機能を有している。
具体的には、電解液供給部１３は、陰極ドラム２０の軸方向に亘って延設され、流入口１３１から流入する電解液Ｌを貯留可能な所定の貯留容量を有する液貯留室１３２と、液貯留室１３２の上部に均等に配置され、液貯留室１３２に貯留された電解液Ｌを陰極ドラム２０の下部に向けて噴出する複数の噴出口１３３と、を備えている。
噴出口１３３は、液貯留室１３２から上方に延びる所定の長さの管路からなり、液貯留室１３２は、電解槽１０外から当該液貯留室１３２に電解液Ｌを流入させるための流入口として、供給管６０と連通する流入口１３１を備えている。
この流入口１３１は、噴出口１３３と直接対向しない位置に配置され、例えば、本実施形態では、流入口１３１を、側板部１２と平行であって噴出口１３３と直交する位置に配置してある。
噴出口１３３は、液貯留室１３２から上方に延びる所定の長さの管路からなり、液貯留室１３２は、電解槽１０外から当該液貯留室１３２に電解液Ｌを流入させるための流入口として、供給管６０と連通する流入口１３１を備えている。
この流入口１３１は、噴出口１３３と直接対向しない位置に配置され、例えば、本実施形態では、流入口１３１を、側板部１２と平行であって噴出口１３３と直交する位置に配置してある。
このような構成により、供給管６０から供給される電解液Ｌは、流入口１３１を介して液貯留室１３２に流入し一旦貯留されることで電解液Ｌにかかる圧力が陰極ドラム２０の軸方向に沿って分散されるとともに、液貯留室１３２の上部に均等に配置された噴出口１３３から陰極ドラム２０の下部に向けて噴出されることから、陰極ドラム２０と陽極板３０との間を流れる電解液Ｌの流速が陰極ドラム２０の軸方向に亘って均一なものとなる。
さらに、流入口１３１を、噴出口１３３と直接対向しない位置に配置することにより、液貯留室１３２内において、陰極ドラム２０の軸方向に沿った電解液Ｌの流れを形成することができる。これにより電解液Ｌにかかる圧力が陰極ドラム２０の軸方向に沿って分散されることになるため、噴出口１３３から噴出される電解液Ｌの流速が陰極ドラム２０の軸方向に亘ってより均一なものとなる。
また、電解槽１０に流入した電解液Ｌは、陰極ドラム２０の周面２０ａに沿って上昇し、底板部１１の上縁部からオーバーフローするものの、この底板部１１の上縁部には、電解液Ｌを露出面３０ｂに接触させることなく回収する回収手段５０を備えている。
本実施形態に係る回収手段５０は、電解槽１０の上縁部からオーバーフローする電解液Ｌを受け入れる回収樋５１と、回収樋５１が受け入れた電解液Ｌを回収する回収管５２とから構成されている。
本実施形態に係る回収手段５０は、電解槽１０の上縁部からオーバーフローする電解液Ｌを受け入れる回収樋５１と、回収樋５１が受け入れた電解液Ｌを回収する回収管５２とから構成されている。
回収樋５１は、電解槽１０の上縁部からオーバーフローした電解液Ｌを受け入れ可能なように、陰極ドラム２０の軸方向に沿って上方が開口されるとともに、受け入れた電解液Ｌを回収管５２に向かって流下させる傾斜面を有している。
これにより、電解槽１０の上縁部からオーバーフローした電解液Ｌが電解槽１０の外側に周り込むことがないため、露出面３０ｂは電解液Ｌに接触することはない。
これにより、電解槽１０の上縁部からオーバーフローした電解液Ｌが電解槽１０の外側に周り込むことがないため、露出面３０ｂは電解液Ｌに接触することはない。
回収管５２は、回収樋５１から流入する電解液Ｌを回収するとともに、回収した電解液Ｌを電解液循環用のタンク等に誘導するようになっている。
このように、電解槽１０からオーバーフローした電解液Ｌを露出面３０ｂに接触させることなく回収することができるので、電解槽１０を、その槽外を電解液Ｌに浸漬させることなく大気雰囲気に曝すように設置することができる。
このように、電解槽１０からオーバーフローした電解液Ｌを露出面３０ｂに接触させることなく回収することができるので、電解槽１０を、その槽外を電解液Ｌに浸漬させることなく大気雰囲気に曝すように設置することができる。
また、回収樋５１には、オーバーフローする電解液Ｌの受け入れを許容しながら上方の開口を覆うカバーと、カバー内の空気を排気するダクトとを備え（いずれも不図示）、気化した硫酸銅の吸引を防止し、作業環境を保全できるようになっている。
このように、本実施形態の孔開き箔電解析出装置１は、陰極ドラム２０の周面２０ａに、所定の深さを有する穴２３１であって研磨ロール８０により研磨不能な領域となる研磨不可領域２３を複数形成しつつ、この研磨不可領域２３に、導電性を有しながらその厚みが厚くなるに従い電気抵抗が増加する所定の導電性物質２３２を設けることで、研磨不可領域２３において局所的なピンホールの発生を誘引させるように構成され、研磨不可領域２３に対応する部分が孔となり、研磨可能領域２２に対応する部分が箔となる金属箔Ｓを析出させることができる。
このように構成された孔開き箔電解析出装置１は、以下のように動作することで、金属箔Ｓを析出するようになっている。
まず、供給管６０から流入する電解液Ｌは、陰極ドラム２０の下部から電解槽１０に供給され、陰極ドラム２０の周面２０ａと陽極板３０の電解面３０ａとの間を通過する。このとき、電解液Ｌは、電解液供給部１３に設けられた液貯留室１３２と噴出口１３３とにより、均一な流れとなって、陰極ドラム２０の周面２０ａと陽極板３０の電解面３０ａとの間を通過することになる。
まず、供給管６０から流入する電解液Ｌは、陰極ドラム２０の下部から電解槽１０に供給され、陰極ドラム２０の周面２０ａと陽極板３０の電解面３０ａとの間を通過する。このとき、電解液Ｌは、電解液供給部１３に設けられた液貯留室１３２と噴出口１３３とにより、均一な流れとなって、陰極ドラム２０の周面２０ａと陽極板３０の電解面３０ａとの間を通過することになる。
陽極板３０は、陰極ドラム２０と同心円となる曲率を有する円弧状に形成されているので、陰極ドラム２０の周面２０ａと陽極板３０の電解面３０ａとの間には、等間隔な隙間が形成されるとともに、露出面３０ｂに設けられた複数の給電端子３１がほぼ均等に配置されているので、陰極ドラム２０と陽極板３０を通電することにより両極間には一様な電流密度の電界が形成されることになる。
これにより、陰極ドラム２０の周面２０ａには均一な厚みの金属箔Ｓが析出されることになる。
これにより、陰極ドラム２０の周面２０ａには均一な厚みの金属箔Ｓが析出されることになる。
また、陰極ドラム２０の周面２０ａには、導電性を有しながらその厚みが厚くなるに従い電気抵抗が増加する導電性物質２３２で被覆された研磨不可領域２３が複数形成されているので、この研磨不可領域２３に対応する部分が孔となり、研磨可能領域２２に対応する部分が箔となる金属箔Ｓが析出される。
さらに、穴２３１の大きさ（穴径）、数量、配列を適宜調整することで、所望する配列パターンと開口率とを有する複数の孔の形成された金属箔Ｓを析出することができる。
そして、析出された金属箔Ｓは陰極ドラム２０の周面２０ａから剥離ロール７０によって剥離され、所定の巻き取りロールに巻き取られることになる。
さらに、穴２３１の大きさ（穴径）、数量、配列を適宜調整することで、所望する配列パターンと開口率とを有する複数の孔の形成された金属箔Ｓを析出することができる。
そして、析出された金属箔Ｓは陰極ドラム２０の周面２０ａから剥離ロール７０によって剥離され、所定の巻き取りロールに巻き取られることになる。
また、陰極ドラム２０の周面２０ａと陽極板３０の電解面３０ａとの間を通過した電解液Ｌは、陽極板３０の周縁部と窓部１１１の周縁との間に配置された環状のシール手段（リング３７）と、回収手段５０とにより、露出面３０ｂに接触することなく、電解槽１０から回収される。
これにより、電解槽１０を、槽外が電解液Ｌに浸漬されることなく大気雰囲気に曝されるように設置することができることから、析出された金属箔Ｓの厚みにムラが生じているときには、給電端子３１に接続された電気ケーブル４０を槽外から直接着脱することにより、金属箔Ｓの厚みが均一になるような微調整を行うことができる。
これにより、電解槽１０を、槽外が電解液Ｌに浸漬されることなく大気雰囲気に曝されるように設置することができることから、析出された金属箔Ｓの厚みにムラが生じているときには、給電端子３１に接続された電気ケーブル４０を槽外から直接着脱することにより、金属箔Ｓの厚みが均一になるような微調整を行うことができる。
例えば、槽外から、雌ネジ３２を緩めたり、締めたりするだけで、所定箇所の給電端子３１に接続されている電気ケーブル４０を取り外したり、一の給電端子３１に接続されている電気ケーブル４０を、他の給電端子３１に接続されている電気ケーブル４０と取り替えたりすることができる。
また、各給電端子３１が複数の電気ケーブル４０を挟み込み可能な長さを有することから、析出される金属箔Ｓの厚みが厚い部分に対応する給電端子３１から取り外した一の電気ケーブル４０を、既に他の電気ケーブル４０の接続されている金属箔Ｓの厚みが薄い部分に対応する給電端子３１に接続することができ、析出される金属箔Ｓの厚みの微調整を行なうことができる。
また、金属箔Ｓの析出に伴い穴２３１に補充される酸化物は、いずれ研磨可能領域２２に形成される酸化膜と同じ高さまで堆積することになるが、陰極ドラム２０の周面２０ａを超える分の酸化物は、研磨ロール８０により除去することができる。
これにより、金属箔Ｓの析出領域である研磨可能領域２２に対しては通常どおりの研磨管理を行いながら、研磨ロール８０によって研磨されない穴２３１は、非析出領域としての機能を継続して維持することができる。
これにより、金属箔Ｓの析出領域である研磨可能領域２２に対しては通常どおりの研磨管理を行いながら、研磨ロール８０によって研磨されない穴２３１は、非析出領域としての機能を継続して維持することができる。
以上説明したように、本実施形態の孔開き箔電解析出装置１は、研磨ロール８０によって研磨不能な研磨不可領域２３であって、導電性物質２３２の堆積可能な穴２３１を、陰極ドラム２０の周面２０ａに複数形成し、研磨不可領域２３において局所的なピンホールの発生を誘引するように構成することにより、研磨不可領域２３を覆う導電性物質２３２の厚みを管理することなく、また、導電性物質２３２が陰極ドラム２０の周面２０ａから脱落することなく、所望する配列パターンと開口率とを有する複数の孔の形成された金属箔Ｓを製造することができる。
また、陽極板３０の給電端子３１を設けた面側を槽外に臨ませつつ、電解槽１０の単槽化を実現することにより、給電端子３１に接続された電気ケーブル４０を槽外から簡単に着脱することができる。
これにより、電気ケーブル４０を着脱する調整を行いつつ、析出される銅箔の厚みの微調整を槽外から行なうことができる。
また、陽極板３０は、その一面が槽外に露出し、さらに電解槽１０が単槽構造を有することから、陽極板３０に対する槽外からのメンテナンス作業や、陽極板３０の着脱作業が容易となる。
これにより、電気ケーブル４０を着脱する調整を行いつつ、析出される銅箔の厚みの微調整を槽外から行なうことができる。
また、陽極板３０は、その一面が槽外に露出し、さらに電解槽１０が単槽構造を有することから、陽極板３０に対する槽外からのメンテナンス作業や、陽極板３０の着脱作業が容易となる。
以上、本発明の孔開き箔電解析出装置１の好ましい実施形態について説明したが、本発明に係る孔開き箔電解析出装置は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることはいうまでもない。
例えば、析出される金属箔は、銅箔に限らず、電解液に応じて、例えば、ニッケルなどの他の金属箔を製造することができる。
また、穴２３１は、鍋状、すり鉢状など種々の形状から任意に選択することができるが、穴２３１の内面（研磨不可領域２３）と研磨可能領域２２との境界に明確なエッジ（好ましくは、鋭角）が形成されることが好ましい。また、穴２３１を、穴径の異なる穴が積層された段付き穴とすることもできる。
また、穴２３１は、鍋状、すり鉢状など種々の形状から任意に選択することができるが、穴２３１の内面（研磨不可領域２３）と研磨可能領域２２との境界に明確なエッジ（好ましくは、鋭角）が形成されることが好ましい。また、穴２３１を、穴径の異なる穴が積層された段付き穴とすることもできる。
また、本実施形態のシール手段は、断面円形状の弾性部材を用いたが、断面矩形状の弾性部材を用いることもできる。
また、本実施形態では陽極板３０を片側一枚の合計二枚としたが、片側二枚の合計四枚とすることもできる。
この場合には、底板部１１にそれぞれの陽極板３０に対応する合計四つの窓部１１１を形成し、各窓部１１１の周縁と各陽極板３０の周縁部との間にシール手段（リング３７）をそれぞれ設ける必要がある。
この場合には、底板部１１にそれぞれの陽極板３０に対応する合計四つの窓部１１１を形成し、各窓部１１１の周縁と各陽極板３０の周縁部との間にシール手段（リング３７）をそれぞれ設ける必要がある。
また、本実施形態では、給電端子３１を、複数の電気ケーブル４０の端子部４１を挟み込み可能な長さに形成することで、複数ケーブル接続手段としたが、複数ケーブル接続手段は、これに限らず、例えば、電気ケーブル４０の端子部４１をクリップ状に形成するとともに（例えば、ワニ口クリップ）、給電端子３１を複数のクリップが挟み込み可能な形状に形成することもできる。
また、電解液供給部１３において、流入口１３１を噴出口１３３と直接対向しない位置に配置する例として、本実施形態では、流入口１３１を、側板部１２と平行であって噴出口１３３と直交する位置に配置したが、流入口１３１を噴出口１３３と直接対向しない位置に配置する構成は、この例に限られず、流入口１３１と噴出口１３３とが直接対向して電解液Ｌの流れる経路が一直線とならず、液貯留室１３２内において、陰極ドラム２０の軸方向に沿った電解液Ｌの流れが形成されれば、どのような形態でも構わない。
例えば、流入口１３１を噴出口１３３と対向させるものの、これらの間に仕切り板を平行に設けたり、流入口１３１を噴出口１３３と位置をずらして対向させることは、流入口１３１を噴出口１３３と直接対向（対面）させる位置関係とはならないことから、本発明の技術的な範囲に含まれることになる。
本発明は、電解液を介して陰極ドラムと陽極板とを通電することにより、陰極ドラムの周面に孔開きの金属箔を析出させる孔開き箔電解析出装置に利用することができる。
１ 孔開き箔電解析出装置
１０ 電解槽
１１ 底板部
１１１ 窓部
１２ 側板部
１３ 電解液供給部
１３１ 流入口
１３２ 液貯留室
１３３ 噴出口
２０ 陰極ドラム
２０ａ 周面
２１ 金属板
２２ 研磨可能領域（析出領域）
２３ 研磨不可領域（非析出領域）
２３１ 穴
２３２ 導電性物質
３０ 陽極板
３０ａ 電解面
３０ｂ 露出面
３１ 給電端子
３７ リング（シール手段）
４０ 電気ケーブル
５０ 回収手段
５１ 回収樋
５２ 回収管
６０ 供給管
７０ 剥離ロール
８０ 研磨ロール
１０ 電解槽
１１ 底板部
１１１ 窓部
１２ 側板部
１３ 電解液供給部
１３１ 流入口
１３２ 液貯留室
１３３ 噴出口
２０ 陰極ドラム
２０ａ 周面
２１ 金属板
２２ 研磨可能領域（析出領域）
２３ 研磨不可領域（非析出領域）
２３１ 穴
２３２ 導電性物質
３０ 陽極板
３０ａ 電解面
３０ｂ 露出面
３１ 給電端子
３７ リング（シール手段）
４０ 電気ケーブル
５０ 回収手段
５１ 回収樋
５２ 回収管
６０ 供給管
７０ 剥離ロール
８０ 研磨ロール
Claims (2)
- 所定の電解液を貯留可能な電解槽と、前記電解槽内において回転駆動される陰極ドラムと、前記電解槽内において前記陰極ドラムの周面に対向配置される陽極板と、前記陰極ドラムに摺接してその周面に形成される所定の酸化物を除去する研磨ロールと、を備え、前記電解液を介して前記陰極ドラムと前記陽極板との間を通電することにより、前記陰極ドラムの周面に孔開きの金属箔を析出させる孔開き箔電解析出装置であって、
前記陰極ドラムの周面には、所定の深さを有する穴であって前記研磨ロールにより研磨不能な領域となる研磨不可領域が複数形成され、
前記研磨不可領域には、金属箔の析出を妨げる所定の物質が設けられ、
前記物質は、前記陰極ドラムの周面から突出することなく前記穴の内面を所定の厚みで覆い、
前記研磨不可領域に対応する部分が孔となる金属箔を析出する
ことを特徴とする孔開き箔電解析出装置。 - 前記物質は、前記金属箔の析出に伴い前記陰極ドラムの周面に形成され、前記研磨ロールにより除去される前記酸化物である
ことを特徴とする請求項１記載の孔開き箔電解析出装置。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2011/004809 WO2013030871A1 (ja) | 2011-08-30 | 2011-08-30 | 孔開き箔電解析出装置 |
Publications (2)
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