JP6306932B2

JP6306932B2 - 電着銅の剥ぎ取り方法

Info

Publication number: JP6306932B2
Application number: JP2014089020A
Authority: JP
Inventors: 大松田; 服部　剛; 剛服部; 新田　強; 強新田
Original assignee: Pan Pacific Copper Co Ltd
Current assignee: Pan Pacific Copper Co Ltd
Priority date: 2014-04-23
Filing date: 2014-04-23
Publication date: 2018-04-04
Anticipated expiration: 2034-04-23
Also published as: JP2015206101A

Description

本発明は電着銅の剥ぎ取り方法に関する。

銅の電解精製においては、カソードを繰り返し用いることができるパーマネントカソード法が用いられている。パーマネントカソード法では、電解精製後に電着銅がカソードから剥ぎ取られる。この際に、カソードから電着銅が剥ぎ取りにくいことがある。特許文献１は、カソードから電着銅を剥ぎ取る技術を開示している。

特開２００６−２７４２９９号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、フラッピングを繰り返し行う必要があり、電着銅の剥ぎ取りに要する時間が長くなるおそれがある。

本発明は上記の課題に鑑み、電着銅の剥ぎ取りに要する時間を短縮することができる、電着銅の剥ぎ取り方法を提供すること目的とする。

本発明に係る電着銅の剥ぎ取り方法は、銅電解精製で板状のカソードの両面および下端に形成されかつ厚みの途中に、ラミネーションによって生成されたラミネート層が形成された電着銅の当該下端に対し、少なくとも一部を切削する切削工程と、前記カソードから前記電着銅を剥ぎ取る剥取工程と、を含むことを特徴とする。

前記切削工程において、前記ラミネート層の下端から２ｍｍ下の位置よりも深く切削を行ってもよい。前記切削工程において、前記ラミネート層の少なくとも一部を切断してもよい。前記切削工程において、前記ラミネート層の下端よりも２ｍｍ下から、前記ラミネート層の下端よりも２ｍｍ上までの範囲まで切削を行ってもよい。前記切削工程において、前記ラミネート層の下端よりも１ｍｍ下から、前記ラミネート層の下端よりも２ｍｍ上までの範囲まで切削を行ってもよい。前記切削工程において、前記ラミネート層の下端よりも２ｍｍ下から、前記ラミネート層の下端までの範囲で切削を行ってもよい。前記ラミネート層は、前記電着銅の下端の厚みの３０％から７０％の範囲に位置してもよい。前記カソードは、両側にエッジストリップが設けられており、前記切削工程において、前記エッジストリップから３ｍｍ以内は切削しなくてもよい。前記切削工程において、切削歯を用いて前記電着銅の下端を切削してもよい。

本発明によれば、電着銅の剥ぎ取りに要する時間を短縮することができる。

カソードを例示する斜視図である。回収システムの概要を例示する図である。（ａ）〜（ｄ）はカソードから電着銅を剥ぎ取る工程の詳細について説明する図である。カソードの底辺に形成されたＶ字溝を表す図である。（ａ）および（ｂ）はフラッピングを表す図である。ラミネート層について例示する図である。工程図である。切削範囲を表す図である。カソードの下端からの厚みを表す図である。

実施形態の説明に先立って、パーマネントカソード法の概略について説明する。

図１は、繰り返し使用することが可能なカソード１を例示する斜視図である。カソード１は、ステンレス製の板状材である。カソード１の両サイドには、合成樹脂製のエッジストリップ５がはめ込まれている。カソード１の上端部には、クロスバー４が設けられている。クロスバー４の下部には、複数の窓部３が設けられている。この窓部３に電極板搬送装置のフックを掛止することにより、電解槽への装入及び取り出し並びに搬送が行なわれるようになっている。

カソード１を用いた銅の電解精製では、電解液が貯えられた電解槽中にカソード１（陰極板）と、粗銅を鋳込んだアノード（陽極板）とを交互に浸漬して通電することによって、カソード１の両面に電着銅２が電着される。電着銅２が電着したカソード１は、以下、合板１０と称する。電着銅２は、剥取装置によって剥ぎ取られ、製品とされる。カソード１は、丈夫で且つ繰り返し使用が可能であると共に、平面性が良く、電解精製時にショートが起きにくいという利点があることから近年広く採用されるに至っている。

図２は、電解精製における銅板の回収システム１００の概要を例示する図である。回収システム１００は、合板１０が搬入される搬入部１０１と、搬入された合板１０を洗浄する洗浄装置１０２と、洗浄した合板１０を合板面に平行な方向に搬送するトラバースコンベア６と、トラバースコンベア６によって搬送された合板１０からチゼリングによって電着銅２を剥ぎ取る剥取装置１０３と、電着銅２が剥ぎ取られた後のカソード１をトラバースコンベア６と連結するようにして配置され、カソード１の表面と直交する方向に搬送する排出コンベア７を備えた陰極板搬出部１０４と、剥ぎ取られた電着銅２を２枚１組に重ね合わせる重合装置１０７と、重ね合わされた電着銅２を搬送する搬送装置１０６と、搬送装置１０６によって搬送しながらコルゲーションを行うプレス装置１０８と、プレスが終わった電着銅２を所定の枚数ずつ積載して秤量し、ラベリング、結束等を行った後の電着銅２を回収する搬出部１０９とを含んで構成されている。

次に、回収システム１００の動作の概要について説明する。まず、合板１０が天井クレーンによって吊り下げられた状態で搬入部１０１に搬入される。搬入された合板１０は、搬送コンベア１１１により合板１０の表面に対して垂直な方向に搬送されながら洗浄装置１０２まで運ばれる。その後、洗浄装置１０２によって、合板１０に対し、所定の枚数毎に同時に洗浄が行なわれる。洗浄された合板１０は、さらに搬送コンベア１１１により搬送され、トラバースコンベア６に移載されて合板１０の搬送方向を合板面に対して平行な方向（すなわちクロスバー４の軸方向）に偏向して１枚ずつ連続的に剥取装置１０３まで搬送される。

剥取装置１０３は、合板１０を１枚ずつ受け取ると、カソード１から電着銅２を引き剥がして両者を分離する。カソード１は、陰極板搬出部１０４に送られて再度電解精製に供せられる。一方、引き剥がされた電着銅２は、重合装置１０７によって２枚１組に重ね合わせられた状態で搬送装置１０６に移載される。２枚１組に重ね合された電着銅２は、搬送装置１０６によって搬送されつつプレス装置１０８によってコルゲーションが行われる。その後、プレスが終わった電着銅２は所定の枚数ずつ積載して秤量し、ラベリング、結束等を行った後、搬出部１０９から回収される。

次に、カソード１から電着銅２を剥ぎ取る工程の詳細について説明する。図３（ａ）は、合板１０の側面図である。図３（ｂ）で例示するように、電着銅２とカソード１とを屈曲させることによって、電着銅２がカソード１から剥がれやすくなる。次に、図３（ｃ）で例示するように、電着銅２とカソード１との間にくさびを打ち込むことによって、カソード１から電着銅２を切り離す。次に、図３（ｄ）で例示するように、電着銅２の側面をグリップ８で掴み、電着銅２の底辺を支点として水平に開くことによって、電着銅２は、底部で２枚に分断される。なお、図４で例示するように、カソード１の底辺には、内部方向に凹むＶ字溝が形成されている。この構成により、電着銅２は分断されやすくなる。

電着銅２の剥ぎ取り不良が生じた場合には、図５（ａ）および図５（ｂ）で例示するように、電着銅２をカソード１の底辺を支点に水平に開き、カソード１側に閉じることを繰り返すフラッピングを実施する。それにより、電着銅２を分断することができるようになる。なお、フラッピングが不要の場合、電着銅２の剥ぎ取りに約７秒／枚を要する。フラッピングが必要になると、さらにフラッピングの動作時間（開く動作と閉じる動作の合計）、電着銅分断検知時間及び手動操作への切り替え時間を含めて約１５〜３０秒／枚要するため、フラッピング回数に比例して動作時間が長くなる。場合によっては、１枚当たりのフラッピング回数が２０回〜４０回を要することもあるため、１枚当たり約３００秒以上の無駄が生じる場合もある。したがって、フラッピング回数をできるだけ低減することが望まれる。以下の実施形態では、電着銅の剥ぎ取りに要する時間を短縮することができる、電着銅の剥ぎ取り方法について説明する。

（実施の形態）
本発明者は、鋭意研究の結果、ラミネーションが生じた場合にカソード下部電着銅の一部を切断するだけでフラッピングが低減されることを新たに突き止めた。ラミネーションとは、電着銅２の内部に例えば塩化銅（ＣｕＣｌ）を主とするラミネート層が生じる現象のことである。ラミネート層は、例えば、電解精製の途中で停電などに起因して通電が停止した場合などに生成される。

図６は、ラミネート層について例示する図である。一例として、９日間の電解精製を実施する場合について説明する。この場合には、カソード１の下端部において、９〜１０ｍｍ程度の厚みの電着銅２が生成される。停電前においては通電が途中で停止されないため、電着銅２ａが生成される。停電時には、電着銅２ａの表面にラミネート層２ｃが生成される。通電が再開されると、電着銅２ａの表面に、ラミネート層２ｃを介して再電着銅２ｂが生成される。停電時においては、通電日数が１〜３日で停電した場合には、ラミネート層２ｃは、カソード１近くに生成される。通電日数が８日で停電した場合には、ラミネート層２ｃは、電着銅２の表面近くに生成される。通電日数が４〜７日で停電した場合には、ラミネート層２ｃは、電着銅２の厚みの中間あたりで生成される。なお、Ｖ字溝の頂点部には、空隙１５が存在する。この空隙１５は、電着銅２の剥ぎ取りに寄与する。

ラミネート層２ｃが形成されることは、電着銅２aと再電着銅２ｂとの間に界面が形成されてしまうことを意味する。この界面の形成により、図３（ｃ）及び図３（ｄ）で電着銅２の下端表面から鉛直方向に下から上に向けて加えられるせん断応力が分散されるものと考えられる。すなわち、電着銅２の下端部の割れは、下端に集中するせん断応力が左右から加わる力のバランスにより、結果的に電着銅２の下端表面部から図６の空隙１５まで鉛直方向に下から上に向けて伝わることで、電着銅２をせん断する事が可能と考えられる。

しかしながら、ラミネート層２ｃの存在により、再電着銅２ｂを鉛直的に伝わったせん断応力はラミネート層２ｃに接することでラミネート層２ｃと再電着銅２ｂの界面に沿った方向にも力が分散されてしまい、鉛直方向への力の伝達が減少してしまうものと考えられる。

一方、ラミネート層２ｃの厚みやその発生位置によっては、分散された鉛直方向に伝わるせん断応力でも、電着銅２のせん断が可能な場合もあると考えられるが、図６に示される４〜７日目に形成されるラミネート層２ｃの場合に、他の２つのケースと比較してフラッピングの回数が多くなることが経験的に分かっている。

本実施形態においては、ラミネート層２ｃが電着銅２の厚みの途中に生成された場合に、電着銅２の下端部の少なくとも一部を切削する（図７の切削工程）。切削の後、図３（ａ）〜図３（ｄ）の手順で、電着銅２をカソード１から剥ぎ取る（図７の剥取工程）。切削工程により、電着銅２が２枚に分離しやすくなる。それにより、フラッピングの回数を低減することができる、またはフラッピングを不要とすることができる。それにより、電着銅２の剥ぎ取りに要する時間を短縮することができる。なお、ラミネート層２ｃの位置は、通電が停止した時間から推定することができる。

切削には、エンドミルなどの切削歯を備えた切削機を用いることができる。例えば、電着銅２の下端部の幅方向にミルを進めながら切削することが好ましい。なお、エンドミルを用いる場合の切削時間は、約２５秒／枚とすることができるため、フラッピング回数が２回以上発生する場合にはフラッピングを行うよりも短時間で電着銅２を剥ぎ取ることができる。電着銅２の下端部に切れ込みを入れることができる切断機を用いることもできる。

なお、ラミネート層２ｃの下端から２ｍｍ下の位置よりも深く切削することが好ましく、ラミネート層２ｃの下端から１ｍｍ下の位置よりも深く切削することがより好ましい。また、ラミネート層２ｃの少なくとも一部が切断されるように切削することが好ましい。ただし、切削量が多すぎると、不具合が生じ得る。たとえば、（１）切削に要する時間が長くなるおそれがある。なお、フラッピング回数が多くなってしまうラミネート層２ｃの位置は推定できるため、その範囲外を切削する必要はない。（２）製品として出荷できる量が減少するおそれがある。（３）繰返し処理（再溶解から電解精製まで）の費用（コストやエネルギーの無駄）がかかるおそれがある。（４）切削粉の回収を行う回数が増加し、（２）と同様、人・モノ等のコスト、エネルギーが無駄になるおそれがある。（５）カソード板の下端に切削刃があたるリスクが増加し、図９に示すＶ字溝の破損、または、切削刃の破損のおそれがある。そこで、ラミネート層２ｃの下端よりも２ｍｍ下から、ラミネート層２ｃの下端から２ｍｍ上までの範囲で切削を行うことが好ましい。また、ラミネート層２ｃの下端よりも１ｍｍ下から、ラミネート層２ｃの下端から２ｍｍ上までの範囲で切削を行うことが好ましい。また、必ずしもラミネート層２ｃを切断しなくてもよいため、ラミネート層２ｃの下端から２ｍｍ下から、ラミネート層２ｃの下端までの範囲で切削を行ってもよい。ラミネート層２ｃの位置は、電解開始時から停電発生時までの時間により推定することができる。電着速度は電流密度や電極間隔等により異なるが、通常の電解時に時間当たりもしくは１日当たりの電着厚さを測定しておくことでラミネート層２ｃの発生位置を推定することができる。

また、本発明者の鋭意研究の結果、ラミネート層２ｃが電着銅２の厚みの中間に位置する場合に、多数回のフラッピングが必要であることがわかった。そこで、電着銅２の厚みにおける３０％〜７０％の範囲にラミネート層２ｃが位置する場合に、当該ラミネート層２ｃの少なくとも一部が切断されるように切削することが好ましい。

なお、一方のエッジストリップ５から他方のエッジストリップ５までの全体にわたって切削を行うと、エッジストリップ５が破損するおそれがある。そこで、図８で例示するように、エッジストリップ５から３ｍｍまでは切削しないことが好ましい。すなわち、エッジストリップ５から３ｍｍ以上は切削しないことが好ましい。ただし、切削範囲が狭まると電着銅２の剥ぎ取りに影響が出るため、切削範囲はできるだけ広い方が好ましい。そこで、切削しない範囲を、エッジストリップ５から３ｍｍ以上、カソード全幅の１／４の長さ以下とすることが好ましい。

電解条件として１日１ｍｍ±０．３ｍｍで電着する電解条件にて電気銅を製造するための一般的なパーマネントカソード方式の電解精製を行い、４日目に停電した後、５日目以降通電を再開して再電着させた電着銅について剥ぎ取り試験を行った。図９で例示するように、カソード１の下端からの厚みを厚みＡと定義する。エンドミルで電着銅２を切削したため、厚みＡは、切削後の電着銅２の厚みを意味する。表１は、厚みＡとフラッピング回数との関係を表す図である。表１に示すように、厚みＡが１ｍｍ〜４ｍｍのいずれの場合においても、フラッピング回数が大幅に低減できていることがわかる。これは、厚みの途中でラミネート層２ｃが生成された電着銅２の下端部の少なくとも一部が切断されているからであると考えられる。また、４日目の停電によってカソード１の下端から２〜４ｍｍの位置にラミネート層２ｃが生成されたと推定される。厚みＡが１ｍｍ〜４ｍｍである場合、ラミネート層２ｃの下端よりも２ｍｍ下から２ｍｍ上までの範囲で切削を行うことと一致している。なお、切削を行わなかった場合には、４〜５回のフラッピングが必要であった。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１カソード
２，２ａ電着銅
２ｂ再電着銅
２ｃラミネート層
３窓部
４クロスバー
５エッジストリップ
８グリップ
１０合板

Claims

銅電解精製で板状のカソードの両面および下端に形成されかつ厚みの途中に、ラミネーションによって生成されたラミネート層が形成された電着銅の当該下端に対し、少なくとも一部を切削する切削工程と、
前記カソードから前記電着銅を剥ぎ取る剥取工程と、を含むことを特徴とする電着銅の剥ぎ取り方法。
前記切削工程において、前記ラミネート層の下端から２ｍｍ下の位置よりも深く切削を行うことを特徴とする請求項１記載の電着銅の剥ぎ取り方法。
前記切削工程において、前記ラミネート層の少なくとも一部を切断することを特徴とする請求項２記載の電着銅の剥ぎ取り方法。
前記切削工程において、前記ラミネート層の下端よりも２ｍｍ下から、前記ラミネート層の下端よりも２ｍｍ上までの範囲まで切削を行うことを特徴とする請求項１または２記載の電着銅の剥ぎ取り方法。
前記切削工程において、前記ラミネート層の下端よりも１ｍｍ下から、前記ラミネート層の下端よりも２ｍｍ上までの範囲まで切削を行うことを特徴とする請求項１または２記載の電着銅の剥ぎ取り方法。
前記切削工程において、前記ラミネート層の下端よりも２ｍｍ下から、前記ラミネート層の下端までの範囲で切削を行うことを特徴とする請求項１または２記載の電着銅の剥ぎ取り方法。
前記ラミネート層は、前記電着銅の下端の厚みの３０％から７０％の範囲に位置することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の電着銅の剥ぎ取り方法。
前記カソードは、両側にエッジストリップが設けられており、
前記切削工程において、前記エッジストリップから３ｍｍ以内は切削しないことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の電着銅の剥ぎ取り方法。
前記切削工程において、切削歯を用いて前記電着銅の下端を切削することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の電着銅の剥ぎ取り方法。