KR102498565B1 - 전해동박 제조를 위한 불용성 양극 볼트 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전해동박용 불용성 양극에서, 전극을 베이스에 고정하기 위한 볼트를 제안한다. 본 발명의 볼트는, 전해동박 제조를 위하여, 재처리된 다수의 전극을, 볼트 회전드럼형 음극에 대응하는 형상을 가지는 베이스에 고정하기 사용되는 것이다. 그리고 본 발명의 볼트는, 전극의 고정을 위한 헤드와, 베이스에 나사 결합되는 나사부, 그리고 나사부의 적어도 일부분에 형성되어 통전 전류량을 저하시키기 위한 절연층으로 구성된다. 본 발명의 절연층은 합성수지로 만들어지는 열수축성 튜브로 만들어지는 것이 바람직하다. 절연층의 형성은, 열수축튜브를 가열하여 수축시키는 것에 의하여 만들어지고, 그리고 수축된 열수축성 튜브를, 나사부의 외형에 대응하는 나사산 형상의 내측면을 구비하는 다수의 금형으로 나사부측으로 가압하는 과정을 더 포함하는 것이 바람직하다.

Description

전해동박 제조를 위한 불용성 양극 볼트 및 그 제조방법{An bolt for an insoluble anode assembly for manufacturing an electrolytic metal foil and method for manufacturing the same}

본 발명은 전해 동박과 같은 금속박의 제조에 사용되는 불용성 양극 어셈블리에 사용되는 볼트 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 양극을 구성하는 전극의 재사용시 전극과 볼트와의 전류의 균형을 도모할 수 있도록 구성되는 볼트 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 전해 동박의 제조는 원통형상의 대형 제박기에서 전주 도금 형태로 이루어지고 있으며, 생산성을 위하여 고속의 유체 흐름 속에 고전류 밀도를 인가하여 고속 도금을 수행하고 있다. 그리고 이렇게 도금된 동박은 드럼형 음극에서 분리되어 코일 형태로 말려서 제품화된다. 이러한 전해 동박의 길이는 상당히 길기 때문에, 동박의 두께가 불균일하면 이러한 코일형 형상에도 문제가 발생할 뿐만 아니라 이를 이용하는 제품의 신뢰도에도 상당한 영향을 미치게 된다.

이와 같은 전해 동박(금속박)의 제조를 위한 선행 특허로 한국 공개 특허 제10-2019-0038325호를 들 수 있고, 이러한 선행 특허 문헌에서는 다음과 같이 설명하고 있다. 전해금속박의 제조에서는, 전기도금의 원리가 이용되고, 도금용 전극이 이용된다. 그리고 도 1에 도시한 바와 같이, 전해조(500)의 전해액(510)에 침지시킨 불용성 양극(520)과 드럼 형상의 회전 드럼형 음극(530)으로 이루어지는 전기도금장치가 이용된다. 불용성 양극(520)은 드럼형 음극(530)에 대하여 마주보도록 설치되어 있고, 드럼형 음극(530)의 "원형윤곽"을 따르도록 만곡한 형상을 가진다.

이와 같은 불용성 양극(520)과 드럼형 음극(530) 사이에서 통전이 이루어지면, 드럼형 음극(530)의 표면에 금속성분을 전해 석출시킬 수 있다. 따라서, 드럼형 음극(530)을 도금용 전극(520)에 대하여 회전시키면서 통전을 행하고, 전해석출에 기인하여 형성되는 금속층을 드럼형 음극(530)으로부터 순차 박리함으로써 금속박(550)을 연속적으로 얻을 수 있다. 이와 같은 전해 금속막(동막)을 제조하는 장치 및 방법은 실질적으로 널리 알려진 것이어서 위와 같이 간략하게 설명한다.

여기서 불용성 양극(520)은 도금용 전극과 베이스를 포함한다. 이러한 도금용 전극은 다수 개가 티타늄으로 만들어지는 베이스 상에 다수의 볼트에 의하여 고정되어 있다. 그리고 전해액은 납 성분을 포함하고 있는데, 전해 반응에 의하여 도금용 전극에는 산화납이 스케일로 생성된다. 따라서 전해 반응의 효율을 높이기 위하여, 일정한 시간이 경과하면 이와 같이 생성된 산화납을 제거한 후 전극을 재사용하는 것이 일반적이다.

여기서 산화납을 제거한 전극을 재사용하는 경우에도, 전극을 고정하기 위한 볼트는 분해과정에서 버어가 생성되는 등 상처가 생기기 때문에 원활한 전해 반응을 위하여, 새로운 볼트를 사용한다. 즉, 전극은 산화납을 제거한 상태의 재처리된 것임에 비하여, 전극을 베이스에 고정하기 위한 다수의 볼트는 새로운 것이 사용되는 것이다. 따라서 이와 같은 재처리된 전극과 새로운 볼트 사이에는 전체적인 전류량의 차이가 발생할 수밖에 없고, 이에 기인하여 생성되는 전해 동박에도 두께의 편치가 발생하게 되는 단점이 제기된다.

본 발명의 목적은, 재사용 전극을 사용하는 전해동박 제조용 불용성 양극에서, 균일한 두께를 가지는 전해 동박을 얻을 수 있도록 구성되는 볼트를 제공하는데 있다고 할 수 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 전해동박 제조를 위한 불용성 양극 볼트는, 전해동박 제조를 위하여, 재처리된 다수의 전극을, 볼트 회전드럼형 음극에 대응하는 형상을 가지는 베이스에 고정하기 사용되는 것이다. 그리고 본 발명의 볼트는, 전극의 고정을 위한 헤드와, 베이스에 나사 결합되는 나사부, 그리고 나사부의 적어도 일부분에 형성되어 통전 전류량을 저하시키기 위한 절연층으로 구성된다.

그리고 본 발명의 절연층은 합성수지로 만들어지는 열수축성 튜브로 만들어지는 것이 바람직하다.

본 발명의 제조방법은, 전해동박 제조를 위하여, 재처리된 다수의 전극을, 볼트 회전드럼형 음극에 대응하는 형상을 가지는 베이스에 고정하는 전해동박 제조를 위한 불용성 양극 볼트를 제조하는 방법이다. 본 발명의 방법은, 볼트의 나사부의 적어도 일부를 감싸도록 합성수지로 만들어지는 열수축성 튜브를 삽입하는 삽입과정; 그리고 상기 삽입과정을 통하여 나사부의 적어도 일부를 감싸고 있는 열수축성 튜브를 가열하여, 나사부의 외형에 대응하도록 수축시켜 열수축 튜브 절연층을 성형하는 가열수축과정으로 구성된다.

그리고 가열수축과정에서 수축된 열수축성 튜브를, 나사부의 외형에 대응하는 나사산 형상의 내측면을 구비하는 다수의 금형으로 나사부측으로 가압하는 프레스과정을 더 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 프레스과정은 열수축성 튜브에 열이 전달된 상태 또는 열이 전달되는 상태에서 진행되는 것이 바람직하다.

위와 같은 기본적인 구성에 의하면, 재사용 전극을 베이스에 대하여 고정하는 볼트의 나사부에 절연막을 형성하고 있음을 알 수 있다. 따라서 재처리됨으로써 전위 포텐셜이 저하된 전극과 볼트 전체의 전류 균형을 맞출 수 있게 되어, 전체적으로 전해 반응을 위한 전류량의 밸런스를 맞출 수 있게 될 것으로 기대된다. 그리고 이와 같이 양극 표면에서 전체적인 전류량이 균형을 이룰 수 있게 됨으로써, 결과적으로 생성되는 전해동박의 두께도 균일화되는 효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다.

도 1은 선행 특허 문헌에 의한 전해 동박 제조장치의 예시도.
도 2는 본 발명 전해 동박 제조장치의 불용성 양극의 예시도.
도 3은 본 발명 볼트의 예시도.

다음에는 도면에 도시한 실시례에 기초하면서 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 살펴보기로 한다.

도 2는 불용성 양극 어셈블리의 일부 단면을 예시적으로 도시하고 있다. 이를 참조하면 알 수 있는 바와 같이, 전해 동박을 성형하기 위한 불용성 양극 어셈블리는, 회전 드럼형 음극에 대응하는 형상을 가지도록 성형되는 것으로, 전극(20)과, 전극(20)을 지지하기 위한 베이스(30)을 포함한다. 그리고 전극(20)은 정해진 치수를 가지는 다수 개로 구성되고, 이들은 각각 다수의 볼트(10)에 의하여 베이스(10)에 지지된다.

여기서 고정을 위한 볼트(10)는, 헤드(12)와, 헤드(12)의 저면에서 하방으로 연장되는 나사부(14)를 포함하고 있다. 상기 헤드(12)는 부분적인 역원뿔 형상을 가지고 있으며, 대체적으로 평면 형상의 상면(12a)과, 상기 상면에서 하방으로 연장되고 역원뿔 형상의 외측면을 형성하는 경사진 측면(12b)을 구비하고 있다.

그리고 이와 같은 볼트(10)가 고정되는 부분의 전극(20) 및 베이스(30)에는, 역원뿔형상을 가지는 오목부(34)와, 이러한 오목부(34)에서 하방으로 성형되고 암사사산이 내부에 구비되어 있는 나사홈(32)이 형성되어 있다. 여기서 전극(20)은 오목부(34)까지 베이스(30)를 덮고 있고, 베이스(30)에 형성된 나사홈(32)에는 볼트(10)의 나사부(14)가 나사 결합된다. 이와 같은 볼트(10)가 전극(20) 및 베이스(30)에 결합된 상태에서, 볼트(10)의 헤드의 상면(12a)이 전극(20)의 상면보다 높지 않도록 설계되어 있다.

이와 같이 볼트(10)가 결합되면, 볼트(10)의 상면(12a)은 전극(20)의 상면과 같이 회전 드럼형 음극과의 사이에서 전해 반응을 일으키기 위한 일부분을 형성하게 된다. 그리고 볼트(10)의 나사부(14)가 나사홈(32)에 체결됨에 따라서, 볼트(10)의 경사진 측면(12b)은 전극(20)에 밀착된 상태를 유지하게 된다.

불용성 양극 어셈블리에서, 상술한 전극(20)은 다수 개로 구성되고, 티타늄으로 만들어지는 베이스(30)에 정해진 위치에 고정되어야 한다. 이러한 전극(20)의 고정을 위하여 사용되는 볼트(10)는 많은 수가 사용되기 때문에 볼트(10)의 상면(12a)도 전극(20)과 같이 전해 동박 형성에 기여할 수 있도록 처리되는 것은 당연하고, 예를 들면 볼트의 상면(12a)에 백금족 금속층을 형성함으로써 전극(20)의 표면과 동등한 포텔셜을 가지도록 하고 있다.

여기서 일정 시간 사용된 전극(20)을 재처리하여 사용하는 경우, 그 표면에 생성된 산화납을 제거하는 처리를 마친 후 베이스(30)에 다시 설치하게 되는데, 이때 볼트(10)는 새로운 것을 사용하는 것은 상술한 바와 같다. 그리고 볼트(10)의 수는 상당히 많기 때문에 전체적으로 볼 때, 전해 반응을 형성하는 면적으로는 상당한 비율을 차지게 된다. 여기서 재생된 전극(20)과 새로운 볼트(10)의 상면은 전해 반응시 통전하는 전류량의 차이, 즉 포텐셜이 상이하기 때문에, 불용성 양극의 표면이 전해 반응의 측면에서 균일하지 않게 되는 단점이 발생하는 것이다.

이와 같이 재처리된 전극(20)을 사용하는 경우에는, 전해 반응의 균형을 위하여 볼트(10)의 통과하는 전체적인 전류량(통전량)를 재처리 전극(20)과 동일한 수준으로 맞추는 것이 요구된다. 여기서 볼트(10)는 실질적으로 전극(20) 및 베이스(30)에 동시에 밀착되는데, 이는 볼트(10)의 외측면 전체가 베이스(30) 및 전극(20)과 전류가 흐르게 되는 것을 의미한다. 이렇게 되면, 전극(20)에 비하여 전체적인 전류량이 크게 되기 때문에, 전극(20)의 전류량과 밸런스 차이가 발생하게 되고, 이는 균일한 전해 동박을 얻기 어렵게 된다.

따라서 산화납이 처리된 재생 전극을 사용하는 경우에는, 볼트(10)에 흐르는 전류량을 낮춤으로써, 양극을 구성하는 전극(20) 및 볼트(10)의 전류량의 균형을 도모할 필요가 있음을 알 수 있다. 본 발명에서는 볼트(10)의 외측면 중에서 일부만 전류가 흐를 수 있도록 함으로써, 양극을 구성하는 전체적인 전류량의 균형을 이루고자 하는 점에 착안하고 있다.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 볼트(10)는, 전기적 연결을 차단하는 절연층(18)을 구비하고 있다. 본 발명에서의 절연층(18)은 실질적으로 비전도성 물질을 이용하여 볼트(10)의 나사부(14)를 감쌈으로써 볼트(10)의 나사부를 절연상태로 하는 것이라고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 볼트(10)의 나사부(14)의 적어도 일부에는 절연층(18)이 성형되어 있기 때문에, 나사부(14)의 적어도 일부 이상이 도전성을 잃게 된다.

예를 들면 볼트(10)는 베이스(30)에서 헤드(12)를 통해서만 전류가 공급되도록 함으로써, 실질적인 전류량을 낮추고, 이를 통하여 재생된 전극(20)과의 포텐셜을 일치시키고자 하는 것이다. 여기서 상술한 절연층(18)은 절연이 가능한 재질의 층이면 어떠한 것으로 레이어를 만드는 것도 가능할 것이다. 이와 같은 절연층(18)을 성형하는 바람직할 실시례에 대하여 설명하기로 한다.

상술한 절연층(18)을 성형하는 바람직한 실시례 중의 하나는 절연성 합성수지로 만들어지는 열수축튜브를 이용하여, 나사부(14)의 적어도 일부를 감싸는 것을 들 수 있다. 이러한 실시례의 공정에 대하여 살펴보면, 먼저 나사부(14)에 적정한 지름을 가지는 열수축 튜브를 삽입하여 나사부(14)를 감싼다. 열수축 튜브가 나사부(14)에 삽입된 상태에서, 열수축 튜브에 열을 가하여 실질적으로 나사부(14)의 형상에 대응하는 나사 형상의 외관을 가지도록 한다.

이러한 과정에서, 열수축 튜브로 만들어지는 절연층(18)은 열에 의하여 수축됨으로써 나사부(14)와 동등한 외형을 가지게 된다. 이와 같은 가열 과정을 통하여 도 3에 도시한 바와 같은, 열 수축 튜브를 이용한 절연층(18)이 성형될 수 있다. 여기서 열수축 튜브 절연층(18)은 실질적으로 볼트(10)의 나사부(14)에 더욱 밀착될수록 조립에 더욱 유리함은 당연하다.

따라서 본 발명에서는, 열수축 튜브 절연층(18)을 나사부(14)에 더욱 완전하게 밀착시키기 위하여, 다음과 같은 제조 과정을 더 포함할 수 있다. 열수축 튜브로 만들어진 절연층(18)이 열에 의하여 나사부(14)에 밀착된 후, 금형을 이용하여 절연층(18)을 더욱 나사부(14)의 외측면에 밀착시킨다. 즉, 나사부(14)의 외형에 대응하는 나사산 형상의 내측면을 각각 구비하고 있는 한 쌍의 금형을 나사부(14) 외면의 절연부를 가압(Press)함으로써, 한 쌍의 금형의 내측면에 대응하는 형상(나사부의 외형)을 가지도록 열수축 튜브 절연층(18)을 완전히 가압하게 된다.

이때 열수축 튜브 절연층(18)에 열을 가하여 금속제 나사부(14)에 더욱 밀착되도록 하는 것이 바람직하다. 이와 같은 열수축 튜브 절연층(18)으로의 열전달은 다수(한 쌍)의 금형을 가열하는 것에 의하여 이루어지는 것이 바람직하나 이에 한정될 수는 없다. 예를 들면 열수축 튜브 절연층(18)을 예열한 후 금형으로 프레스하는 과정을 거치도록 수행하는 것도 가능할 것이고, 볼트(10) 자체를 가열한 후 금형 프레스 과정을 거치도록 하는 것도 가능할 것이다. 즉, 프레스과정은 열수축성 튜브에 열이 전달된 상태 또는 열이 전달되는 상태에서 진행될 수 있는 것이라고 할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 일정 시간 이상 사용함으로써 표면에 생성된 산화납을 제거한 후 전극을 재사용하는 경우, 전극을 베이스에 고정할 수 있도록 전류량이 일정 수준 제한되는 볼트를 주제로 하고 있음을 알 수 있다. 그리고 이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 다양한 변형이 가능함은 당연할 것으로 생각된다.

10 ..... 볼트
12 ..... 헤드
12a ..... 상면
12b ..... 측면
14 ..... 나사부
18 ..... 절연층
20 ..... 전극
30 ..... 베이스
32 ..... 나사홈
34 ..... 오목부

Claims (4)

1. 삭제
2. 삭제
3. 전해동박 제조를 위하여, 재처리된 다수의 전극을, 볼트 회전드럼형 음극에 대응하는 형상을 가지는 베이스에 고정하는 전해동박 제조를 위한 불용성 양극 볼트를 제조하는 방법으로;
   볼트의 나사부의 적어도 일부를 감싸도록 합성수지로 만들어지는 열수축성 튜브를 삽입하는 삽입과정;
   상기 삽입과정을 통하여 나사부의 적어도 일부를 감싸고 있는 열수축성 튜브를 가열하여, 나사부의 외형에 대응하도록 수축시켜 열수축 튜브 절연층을 성형하는 가열수축과정; 그리고
   상기 가열수축과정에서 수축된 열수축성 튜브를, 나사부의 외형에 대응하는 나사산 형상의 내측면을 구비하는 다수의 금형으로 나사부측으로 가압하는 프레스과정을 포함하여 구성되고;
   상기 프레스과정은 열수축성 튜브에 열이 전달된 상태 또는 열이 전달되는 상태에서 진행되는 전해동박 제조를 위한 불용성 양극 볼트의 제조방법.
   
   
   
4. 삭제

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