KR102638746B1 - 동박 제조장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 동박 제조장치에 관한 것으로써, 전해액이 채워지는 도금 탱크(100); '-극'이 인가되는 동재질의 내부 드럼체(310)와, 내부 드럼체(310)의 외표면에 구비되는 티타늄 재질의 외부 드럼체(320)로 형성되며, 전해액 속에 하단부가 잠겨 회전되도록 도금 탱크(100) 상부면에 설치되는 음극드럼(300); 둥그런 호형으로 만들어진 동 재질의 내부부재(210)와, 내부부재(210)의 외표면에 피복되는 티타늄 재질의 외부부재(220)로 이루어져서 도금 탱크(100)의 내부 양쪽에 대향 설치되는 '（형'의 전극판(200); 일단은 전극판(200)의 내부부재(210)에 용접되고 타단은 정류기(10)의 '+극'과 접속되어 '+극'을 통전시켜 주며, 티타늄층(250)이 피복된 부스바(240);로 구성되며,
전극판(200)은 티타늄 재질의 외부부재(220) 속에 동 재질의 내부부재(210)를 샌드위치 방식으로 넣는 폭착 클래드 방식으로 밀착되게 하고, 전극판(200)의 만곡된 내면에는 촉매반응 전극(400)을 더 구비한 것으로서, 동박을 전기도금 방식으로 생산할 때 전기 통전율 향상으로 열발생을 최소화하고 도금 효율 극대화로 도금 속도의 향상 및 도금 품질의 균일화가 가능토록 한 것이다.
전극판(200)은 티타늄 재질의 외부부재(220) 속에 동 재질의 내부부재(210)를 샌드위치 방식으로 넣는 폭착 클래드 방식으로 밀착되게 하고, 전극판(200)의 만곡된 내면에는 촉매반응 전극(400)을 더 구비한 것으로서, 동박을 전기도금 방식으로 생산할 때 전기 통전율 향상으로 열발생을 최소화하고 도금 효율 극대화로 도금 속도의 향상 및 도금 품질의 균일화가 가능토록 한 것이다.
Description
본 발명은 동박 제조장치에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 초 극박판의 동박을 전기도금 방식으로 생산할 때 전기 통전율 향상으로 열발생을 최소화하고 도금 효율 극대화로 도금 속도의 향상 및 도금 품질의 균일화를 이룰 수 있는 동박 제조장치에 관한 것이다.
일반적으로 동박을 제조하는 방식으로는 롤러를 이용한 압연방식과 전기 도금방식이 있다.
상기 동박은 스마트폰, 노트북 등을 포함한 각종 모바일 제품이나 전자기기 및 자동차를 포함한 여러 산업분야의 각종 전자 장비에 널리 사용된다.
그리고 상기와 같이 각종 전자 장비에 구비되는 PCB 회로기판의 회로선, 리튬2차전지 등에 사용되는 동박은 필요에 따라 0.01 ~ 0.05t의 극박판으로 형성되기도 하고 또는 0.01 ~ 0.001t 내외의 아주 미세 두께의 초 극박판으로 만들어져야 한다.
그런데 상기 압연방식으로 만들어지는 압연 동박은 그 두께를 얇게 만들려면 여러 번 압연하는 과정을 거쳐야 하므로 그만큼 가격이 높아지게 된다. 그리고 압연 동박의 폭은 최대 60cm 를 벗어날 수 없으며, 폭이 60cm를 벗어날 경우는 표면 상태가 매우 불균일하여 품질이 떨어지게 되므로 상품성을 잃게 된다.
또한 상기 압연방식은 동판을 압연하는 과정을 아무리 여러번 거치더라도 동박의 두께를 매우 미세한 초 극박판으로 만들기 어려운 한계성이 있다.
이에 반해, 상기 전기 도금방식으로 만들어지는 동박은 황산 동을 주성분으로 하는 전해액에서 음극드럼의 표면에 '동'이 석출되게 하여 얻는 전해 동박으로서, 극박판 또는 초 극박판으로 쉽게 생산될 수 있으며, 그 폭도 음극드럼의 폭에 따라 매우 다양한 폭으로 대량 생산이 가능하므로 상기 압연동박에 비해 상당히 저렴한 가격에 제공할 수 있다.
이러한 전기 도금방식의 동박 제조장치에 대한 선행기술 문헌으로는 아래 특허문헌에 개시된 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-2273727호(2021.07.05.공고)의 '전해 동박 제조장치'가 있다.(이하 '특허문헌 1'이라 칭함)
상기 특허문헌 1은 전해조에 채워진 전해액에 하부면이 일정 깊이 잠겨 회전되는 제1회전 드럼(음극드럼) 및 반원 형상의 상대전극(양극부재)이 제1회전 드럼(음극드럼)과 일정 거리 이격되도록 전해조 안쪽 면에 설치된 구조로서, 제1회전 드럼과 상대전극에 전원의 음극과 양극을 인가하면 회전되는 제1회전 드럼 표면에 전해액의 구리가 석출되어 박막 형태의 동박이 제조되게 한 것이다.
다른 선행기술 문헌으로는 아래 특허문헌에 개시된 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-2323914호(2021.11.08.공고)의 '동박 제조장치'가 있다.(이하 '특허문헌 2'라 칭함)
상기 특허문헌 2 역시 전해조에 채워진 전해액에 하부면이 일정 깊이 잠겨서 회전되는 음극드럼이 있고, 음극드럼의 아래쪽에는 일정 거리 이격되어 양극부재가 설치된 구조로서, 음극드럼과 양극부재에 전원의 양 극을 인가하면 전해액을 통해 통전되어 전류가 흐르면 전해액에 옹해되어 있던 동 이온이 음극드럼면에서 환원되어 음극드럼(21)의 표면에 동박(200)이 전착되며, 그 후 음극드럼 표면에서 박리된 박막 형태의 동박이 권취부의 로울러에 감긴 상태로 제조되는 것이다.
상기 특허문헌 1, 2의 양극부재를 '+ 전류'의 통전성을 좋게 하기 위해 '동' 재질로 만들어 설치할 경우에는 도금 탱크(전해조)에 채워지는 황산 동을 주성분으로 하는 전해액에 양극부재가 쉽게 녹아서 그 형태가 변형되므로 동박의 석출 효율이 떨어지게 된다.
그리고 '납'에 이리듐이나 백금을 혼합한 것으로 만든 종래의 양극부재는 중금속 오염도가 높기 때문에 티타늄에 이리듐 백금 합금으로 된 전극판을 '+'극판으로 사용하였는데, 이는 '동'의 통전율을 100이라 하였을 때 티타늄의 전기 통전율은 3.1 정도로 매우 저조하기에 매우 많은 량의 '+ 전류'를 보내야만 '동' 석출에 필요한 '+전류량'이 작용하게 되므로 상기 '+극'의 전극판에는 전기 저항이 많이 발생하고, 이러한 전기 저항은 열에네지로 변형되므로 전극판에 상당한 열이 발생된다.
이로 인해 전극판의 열을 냉각시키는 과정이 필요하고, 과다한 전기 소모로 전기요금이 많이 나와 유지비용이 증가하며, 도금속도가 떨어지고 품질이 균일화가 어려운 문제점이 있다.
이에 본 발명은 상기의 문제점들을 개선하기 위해 개발된 것으로서, 본 발명의 목적은 동박을 전기도금 방식으로 생산할 때 전극판의 '+극' 통전율을 극대화시킴으로서 열발생을 최소화하고 전기요금 절감/ 도금속도 향상/ 액 관리의 최적화를 이루어 도금 품질의 균일화 및 최적화를 이룰 수 있는 동박 제조장치를 제공하는데 있다.
이러한 본 발명은 상기 목적 달성을 위하여, 황산 동이 주성분인 전해액이 내부에 일정 량 채워지는 도금 탱크; 정류기의 '-극'이 인가되는 동재질의 내부 드럼체와, 내부 드럼체의 외표면에 피복된 티타늄 재질의 외부 드럼체로 형성되며, 전해액 속에 하단부가 잠겨 회전되도록 도금 탱크 상부면에 설치되는 음극드럼; 둥그런 호형으로 만들어진 동 재질의 내부부재와, 내부부재의 외표면에 밀착 피복되는 티타늄 재질의 외부부재로 이루어져서 도금 탱크의 내부에 대향 설치되는 '（ 형'의 전극판; 일단은 전극판에 용접되고 타단은 정류기의 '+극'과 접속되어 전극판에 '+극'을 통전시켜 주며, 외부에 티타늄층이 피복된 부스바;로 구성된 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 전극판은 만곡된 내면에 같은 형태로 만곡되어 밀착 설치되는 촉매반응 전극을 더 구비한 것을 특징으로 한다.
또한 상기 전극판은 티타늄 소재의 외부부재 속에 동으로 된 내부부재를 샌드위치 방식으로 넣는 폭착 클래드 방식으로 밀착되게 하여 전극판의 모든 부위에서 '+극'이 균일하게 통전되게 한 것을 특징으로 한다.
이러한 본 발명은 전극판이 동 재질로 된 내부부재와 티타늄 재질의 외부부재가 폭착 클래드 방식에 의한 샌드위치 형태로 밀착되어 구성된 것이고, 내부부재와 용접된 동 재질의 부스바를 통해 '+극'의 전기를 내부부재에 통전시키면 전극판의 모든 부위에 신속하면서도 균일하게 '+극'의 양호한 흐름을 유도할 수 있어 전기 사용량을 현저히 줄일 수 있는 효율 극대화로 전기요금 절약 효과가 큰 효과가 있다.
그리고 전극판으로부터 '+극'을 받는 촉매반응 전극이 전극판의 내면에 밀착 설치되어 전해액의 촉매반응을 촉진시켜 주므로 동이 음극드럼에 달라붙게 하는 석출 효과가 매우 증대된다.
또한 도금액의 온도 상승됨을 최소화할 수 있어 액 관리의 최적화가 가능하므로 도금속도 향상/ 열발생 최소화로 인한 전기도금의 효율 극대화와 품질의 균일화 및 생산성 향상과 원가절감의 효과가 있는 것이다.
도 1 은 본 발명이 실시된 동박 제조장치의 구조를 일례로 보인 측단면도
도 2 는 본 발명에서 촉매반응 전극이 있는 전극판을 분리하여 보인 사시도
도 3 은 본 발명의 전극판과 촉매반응 전극의 설치 구조를 보인 확대 단면도
도 2 는 본 발명에서 촉매반응 전극이 있는 전극판을 분리하여 보인 사시도
도 3 은 본 발명의 전극판과 촉매반응 전극의 설치 구조를 보인 확대 단면도
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 동박 제조장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명이 실시된 동박 제조장치의 구조를 일례로 보인 측단면도, 도 2 는 본 발명에서 촉매반응 전극이 있는 전극판을 분리하여 보인 사시도이며, 도 3 은 본 발명의 전극판과 촉매반응 전극의 설치 구조를 보인 확대 단면도이다.
이에 도시된 바와 같이 본 발명의 동박 제조장치는 도금 탱크(100), 음극드럼(300), 전극판(200), 부스바(240)로 구성된다.
상기 도금 탱크(100)는 P.P 재질로 이루어지며, 황산 동이 주성분인 전해액(도금액)이 유입구(110)를 통해 내부에 일정 량 채워진다.
상기 음극드럼(300)은 정류기(10)의 '-극'이 통전되는 동재질의 내부 드럼체(310)와, 내부 드럼체(310) 외표면에 피복된 티타늄 재질의 외부 드럼체(320)로 형성되며, 도금 탱크(100)의 상부면에 일정 높이로 설치된다.
더 자세하게는 도금 탱크(100) 내부에 채워진 전해액 속에 음극드럼(300)의 하단부가 일정 깊이만큼 잠겨진 상태에서 회전하도록 설치된다.
상기 전극판(200)은 둥그런 호형으로 만들어진 동 재질의 내부부재(210)와, 내부부재(210)의 외표면에 밀착되도록 피복되는 티타늄 재질의 외부부재(220)로 '（ 형'을 이루도록 만들어진 것을 특징으로 한다.
더 상세하게는, 티타늄 소재의 외부부재(220) 속에 동으로 된 내부부재(210)를 샌드위치 방식으로 넣는 폭착 클래드 방식을 사용하여 밀착되게 하는 것이 바람직하다.
그리고 상기 전극판(200)은 만곡된 내면에 밀착되도록 둥그런 호형으로 만들어진 촉매반응 전극(400)을 더 구비하는 것이 바람직하다.
이러한 전극판(200)은 2개가 한 조가 되어 도금 탱크(100)의 내부에 반원형을 이루도록 서로 대향 설치되며, 상기 동 재질의 내부부재(210)는 외주면 전체에 피복된 티타늄 재질의 외부부재(220)에 의해 전해액에 잠겨도 전해액으로부터 안전하게 보호된다.
상기 부스바(240)는 동 재질로 만들어져서 일단은 전극판(200)의 내부부재(210)에 용접되고 타단은 정류기(10)의 '+극'과 접속되어 전극판(200)의 내부부재(210)에 '+극'을 통전시켜 주며, 외부면에 티타늄층(250)이 피복되어 있어서 도금 탱크(100)의 전해액에 의해 동 재질의 부스바(240)가 녹아 손상되는 것이 안전하게 보호된다.
도면 중 미설명 부호 (230)은 전극판(200)이 도금탱크(100) 내에서 안정적으로 설치된 상태를 유지하도록 받쳐주는 받침이고, (600)은 동박(500)의 권회드럼이다.
이러한 본 발명의 동박 제조장치는, 정류기(10)의 "-극'과 '+극'을 음극드럼(300)과 전극판(200)의 부스바(240)에 전기적으로 연결하여 음극드럼(300)의 내부 드럼체(310)에는 정류기(10)의 '-극'을, 전극판(200)의 내부부재(210)에는 정류기(10)의 '+극'을 보내어 흐르게 하면서 음극드럼(300)을 회전시키면 전해액에 전기적 반응이 일어나면서 전해액 속에 잠긴 티타늄 재질의 외부 드럼체(320) 표면에 '동'이 미세한 두께로 석출된다.
상기 석출된 '동'은 음극드럼(300)의 외부 드럼체(320)가 티타늄 재질이므로 음극드럼(300)에서 얇은 동박(500) 상태로 쉽게 분리된 후 권회드럼(600)에 감기면서 극박판 또는 초 극박판의 동박(500)이 제조되는 것이다.
이러한 본 발명에서 전극판(200)은 동과 티타늄으로만 구성될 뿐으로 종래처럼 납을 전혀 사용하지 않으므로 중금속 오염의 우려가 없다.
그리고 전극판(200)의 동 재질로 된 내부부재(210)와 티타늄 재질의 외부부재(220)가 폭착 클래드 방식에 의한 샌드위치 형태로 밀착된 것이므로 '+극'의 전기 통전 시 동 재질의 내부부재(210)에 신속하게 전량 통전될 수 있다.
그러므로 '+극'의 양호한 흐름으로 전기 사용량을 줄일 수 있어 전기요금 절감의 효과가 있고, 안정적인 '+극'의 전기 흐름으로 도금속도 향상/ 열발생 최소화로 전기도금의 효율을 극대화시킬 수 있으며, 도금액의 온도 상승됨을 최소화할 수 있어 액 관리의 최적화도 가능한 것이다.
그리고 상기 전극판(200)에 구비되는 촉매반응 전극(400)은 이리듐이나 백금으로 구성됨이 바람직하다. 상기 촉매반응 전극(400)은 전극판(200)의 내부부재(210)로부터 '+극'을 전달받아 전해액에 촉매 반응을 일으켜 주므로 전해액의 동이 음극드럼(300)의 표면에 매우 잘 달라붙게 하는 석출 효율을 증대시켜 준다.
이러한 본 발명에서 상기 촉매반응 전극(400)은 테두리를 따라 다수의 체결공(410)을 형성하고, 그 체결공(410)을 이용하여 볼트(420)로 전극판(200)의 내면에 볼팅 체결에 의해 탈,부착되게 설치하면 필요 시 촉매반응 전극(400)을 수시로 교체할 수 있어 바람직하다.
그리고 상기 촉매반응 전극(400)을 설치할 때는 체결용 볼트(420)가 동 재질의 내부부재(210)에 접촉되지 않도록 전극판(200)의 외부부재(220)에만 체결되게 하여야 하며, 그래야만 볼팅 체결 시 볼트(420)가 동 재질의 내부부재(210)에 직접 접촉되지 않게 되어 내부부재(210)의 전기 통전율이 다수의 볼트(420)를 통해 분산 저하되는 것을 방지할 수 있다.
그리고 상기 촉매반응 전극(400)의 각 체결공(410)은 구멍의 테두리에 볼트(420)의 머리부를 수용하는 버링부가 있고, 전극판(200)의 외부부재(210)는 상기 버링부를 수용하는 요입부가 있어서 볼트(420)의 머리부가 돌출되지 않으면서 전극판(200)에 최대한 밀착된다. 그러면 내부부재(210)에 통전된 '+극'을 효과적으로 전달받을 수 있어서 촉매 반응 효율이 좋아진다.
이와 같이 본 발명의 전극판(200)은 동 재질의 내부부재와 티타늄 재질의 외부부재로 이루어져서 전체가 티타늄 재질인 종래의 전극판에 비해 전기 통전율이 상당히 좋으므로 전기 사용량 절감과 효율 극대화로 전기요금의 절약 효과가 크다.
또한, 전기 사용량을 줄이면 발열 현상이 별로 없음에 따라 종래의 티타늄 재질로만 된 전극판처럼 냉각 과정이 불필요하므로 도금속도 증가로 인한 생산성 향상 및 원가 절감이 가능한 것이다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다 할 것이다.
100 : 도금 탱크 110 : 유입구
200 : 전극판 210 : 내부부재
220 : 외부부재 240 : 부스바
250 : 티타늄층 300 : 음극드럼
310 : 내부 드럼체 320 : 외부 드럼체
400 : 촉매반응 전극 410 : 체결공
420 : 볼트 500 : 동박
600 : 권회드럼
200 : 전극판 210 : 내부부재
220 : 외부부재 240 : 부스바
250 : 티타늄층 300 : 음극드럼
310 : 내부 드럼체 320 : 외부 드럼체
400 : 촉매반응 전극 410 : 체결공
420 : 볼트 500 : 동박
600 : 권회드럼
Claims (2)
- 황산 동이 주성분인 전해액이 내부에 일정 량 채워지는 도금 탱크(100);
'-극'이 통전되는 동재질의 내부 드럼체(310)와, 내부 드럼체(310)의 외표면에 피복된 티타늄 재질의 외부 드럼체(320)로 형성되며, 전해액 속에 하단부가 잠겨 회전되도록 도금 탱크(100) 상부면에 설치되는 음극드럼(300);
도금 탱크(100)의 내부 양쪽에 대향 설치되며, 둥그런 호형으로 만들어진 동 재질의 내부부재(210)와, 내부부재(210)의 외표면에 밀착 피복되는 티타늄 재질의 외부부재(220)로 이루어져서 전해액에 잠겨도 동 재질의 내부부재(210)가 보호되는 '（ 형'의 전극판(200);
일단은 전극판(200)의 동 재질인 내부부재(210)에 용접되고 타단은 정류기(10)의 '+극'과 접속되어 정류기(10)의 '+극' 통전율이 향상되며, 외부면에 피복된 티타늄층(250)에 의해 전해액에 잠겨도 보호되는 동 재질의 부스바(240);
로 구성되어 전극판의 발열 현상 최소화 및 도금 효율 극대화로 도금 품질의 균일화를 이룰 수 있도록 하고,
상기 전극판(200)은 티타늄 소재의 외부부재(220) 속에 동 재질의 내부부재(210)를 샌드위치 방식으로 넣는 폭착 클래드 방식으로 밀착되게 하여
내부부재(210)에 '+극'의 통전율이 증대되게 한 것을 특징으로 하는 동박 제조장치.
- 제 1 항에 있어서,
전극판(200)은, 만곡된 내면에 촉매반응 전극(400)을 더 구비하되
테두리를 따라 다수의 체결공(410)이 형성된 촉매반응 전극(400)을 볼트(420)로 체결하여 설치할 때 볼트(420)가 동 재질의 내부부재(210)에 접촉되지 않고 외부부재(220)에만 체결되게 하여
전해액의 양호한 촉매반응으로 동의 석출 효율이 증대되게 한 것을 특징으로 하는 동박 제조장치.
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