(57)【要約】【課題】インナードラムとアウタースキンとの密着性が高く、良好で均一な通電性を確保できる製箔用電着ドラム及びその製造方法を提供すること。【解決手段】アウタースキンの材料よりも電気伝導性の高い粒子を含有する導電性ペーストを塗布することにより、アウタースキンの内周面に複数の空孔を有するスポンジ状の導電層を形成し、インナードラムとアウタースキンを焼嵌めする。スポンジ状の導電層はアウタースキンの凹凸に応じて変形し、アウタースキンの内周面とインナードラムの外周面の間は、導電層により隙間なく埋められる。隙間が残らないため、密着性が高く、通電性が均一で良好な製箔用電着ドラムが得られる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アウタースキンとインナードラムの間に、導電性ペーストから形成されたアウタースキンの材料よりも電気伝導性の高い粒子を含む導電層を有することを特徴とする製箔用電着ドラム。
【請求項２】
前記粒子が、金、銀、白金、銅、スズ、カーボンの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１に記載の製箔用電着ドラム。
【請求項３】
インナードラムの外周面にアウタースキンが配置される、製箔用電着ドラムの製造方法であって、
前記アウタースキンの内周面に、アウタースキンの材料よりも電気伝導率の高い粒子を含む導電性ペーストを塗布する、塗布工程を有することを特徴とする製箔用電着ドラムの製造方法。
【請求項４】
前記塗布工程において、前記インナードラムの外周面に前記導電性ペーストを塗布することを特徴とする請求項３に記載の製箔用電着ドラムの製造方法。
【請求項５】
前記塗布工程の後に、前記導電性ペーストを常温放置又は加熱して、複数の空孔を有するスポンジ状の導電層を形成する、導電層形成工程を有することを特徴とする請求項３又は４に記載の製箔用電着ドラムの製造方法。
【請求項６】
前記塗布工程の後に、前記アウタースキンを加熱して膨張させ、前記インナードラムを嵌め入れる焼嵌め工程を有し、
前記焼嵌め工程における加熱により、前記アウタースキンの内周面に塗布した導電性ペーストを加熱し、複数の空孔を有するスポンジ状の導電層を形成することを特徴とする請求項３又は４に記載の製箔用電着ドラムの製造方法。
【請求項７】
前記粒子が、金、銀、白金、銅、スズ、カーボンの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項３から６のいずれか１項に記載の製箔用電着ドラムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電着法による金属箔製造に用いられる、電着ドラム及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
銅箔，鉄箔，ニッケル箔，ステンレス箔等の金属箔製造に用いられる電着ドラムは、一般に軟炭素鋼等を材料とするインナードラムの外周面に、チタン等を材料とするアウタースキンを焼嵌めて形成される。図１、２はインナードラム２の外周面に、アウタースキン１が配置される、一般的な製箔用電着ドラムの構造を示す図である。円筒状のインナードラム２の外周面に、加熱膨張したリング状のアウタースキン１をはめ込む焼嵌めにより、製箔用電着ドラムが製造される。
【０００３】
図２に示す製箔用電着ドラムは、軸３を回転可能に支えられ製箔用電着ドラムの下側が、電解槽に満たされためっき液中に浸される。製箔用電着ドラムを陰極として陽極との間で通電し、アウタースキン１の表面に電析物である金属箔を析出させた後、これを剥離して金属箔が生産される。金属箔が析出するアウタースキン１は、インナードラム２を介して通電されるため、インナードラム２とアウタースキン１との密着性を高め、均一な通電性を確保することが重要である。通電が不均一な状態で金属箔を製造すると、電析物である金属箔の厚みの不均一や異常析出が生じやすい。
【０００４】
しかし、アウタースキン１とインナードラム２を焼嵌めする際に、アウタースキン１は高温に加熱されるため、アウタースキン１の表面に酸化被膜を生じることがある。アウタースキン１の内周面に酸化被膜を生じると、インナードラム２と接合した後も酸化被膜が残り、電気抵抗の増加と通電性を不均一にする要因となる。
【０００５】
また、アウタースキン１は製法により、大きく「鍛造リング（鍛造法によりアウタースキンを作成する）」「板巻きスキン（板材で輪を作り溶接する）」に分けられる。鍛造リングの場合は、最終的な研磨時にアウタースキン１の内周面にバイト傷による凹凸が生じる。また、板巻きスキンの場合は、圧延素材（板材）の板厚公差や表面平滑度の不均一により内周面に凹凸が残る。これらの凹凸により、焼嵌めしたアウタースキン１とインナードラム２の境界には、図７に示すような間隙５が生じ、アウタースキン１とインナードラム２の通電状態が不均一になる。
【０００６】
境界に生じる間隙５を埋めて通電状態を均一にするために、特許文献１にはインナードラムの外周面に、ビスマス合金のめっき層を設けることが提案されている。しかし、ビスマス合金めっき層を形成するには、めっき設備が必要となり製造工程も増え実施するのは困難である。
【０００７】
また、特許文献２には、インナードラムの外周面に軟質な銅線を巻き回し、その上にアウタースキンを焼嵌めることで接触状況を均一にする方法が提案されている。しかし、この方法では電流は銅線との接触部を流れることになり、局部的な通電になってしまうおそれがある。また、銅線を捻じれや撓みなく均一に巻き回す必要がある等、均一な通電性を確保することは容易ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−３３０９８２号公報
【特許文献２】特開平４−１１６１９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、インナードラムとアウタースキンとの密着性が高く、良好で均一な通電性を確保できる製箔用電着ドラム及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の製箔用電解ドラムは、アウタースキンとインナードラムの間に、導電性ペーストから形成されたアウタースキンの材料よりも電気伝導性の高い粒子を含む導電層を有することを特徴とする。
【００１１】
また、前記粒子が、金、銀、白金、銅、スズ、カーボンの少なくとも一つを含むことを特徴とする。
【００１２】
本発明の製箔用ドラムの製造方法は、インナードラムの外周面にアウタースキンが配置される、製箔用電着ドラムの製造方法であって、前記アウタースキンの内周面に、アウタースキンの材料よりも電気伝導率の高い粒子を含む導電性ペーストを塗布する、塗布工程を有することを特徴とする。
【００１３】
また、前記塗布工程において、前記インナードラムの外周面に前記導電性ペーストを塗布することを特徴とする。
【００１４】
そして、前記塗布工程の後に、前記導電性ペーストを常温放置又は加熱して、複数の空孔を有するスポンジ状の導電層を形成する、導電層形成工程を有することを特徴とする。
【００１５】
また、前記塗布工程の後に、前記アウタースキンを加熱して膨張させ、前記インナードラムを嵌め入れる焼嵌め工程を有し、前記焼嵌め工程における加熱により、前記アウタースキンの内周面に塗布した導電性ペーストを加熱し、複数の空孔を有するスポンジ状の導電層を形成することを特徴とする。
【００１６】
また、前記粒子が、金、銀、白金、銅、スズ、カーボンの少なくとも一つを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、インナードラムとアウタースキンとの密着性が高く、良好で均一な通電性を確保できる製箔用電着ドラム及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】アウタースキンとインナードラムを模式的に示す図である。
【図２】焼嵌めした製箔用電着ドラムを模式的に示す図である。
【図３】スポンジ状の皮膜が形成されたアウタースキンとインナードラムの断面を模式的に示す図である。
【図４】焼嵌め後のアウタースキンとインナードラムの断面を模式的に示す図である。
【図５】スポンジ状の導電層の断面ＳＥＭ写真である。
【図６】評価に用いた測定系を示す図である。
【図７】従来のアウタースキンとインナードラムの断面を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２０】
本発明の製箔用電着ドラムは、図１、２に示すように円筒状のインナードラム２の外周面に、リング状のアウタースキン１を焼嵌めした構造を有する。アウタースキン１の材料にはチタン、インナードラム２の材料には軟炭素鋼を用いることができるが、アウタースキン１とインナードラム２の材料は、適宜選択することが可能であり、チタンと軟炭素鋼に限定されるものではない。また、アウタースキン１及びインナードラム２には、めっき皮膜等が形成されていてもよい。
【００２１】
そして、本発明の製箔用電着ドラムは、図４に示すようにアウタースキン１とインナードラム２の間に、アウタースキン１の材料よりも電気伝導性の優れた粒子を含有する導電層４を有する。導電層４はアウタースキン１の材料よりも電気伝導率の高い粒子を含む導電性ペーストにより、アウタースキン１及びインナードラム２の少なくとも一方に形成されたスポンジ状の皮膜であり、焼嵌めにより圧縮されている。導電層４は焼嵌めで圧縮される際に、アウタースキン１の凹凸等に応じて変形し、アウタースキン１とインナードラム２の間に生じる隙間を埋める。図７に示すような隙間５は、導電層４により埋められており、良好で均一な通電性を確保できる。
【００２２】
本発明の製箔用電着ドラムの製造方法を説明する。まず、アウタースキン１とインナードラム２を準備し、アウタースキン１の内周面とインナードラム２の外周面に、導電性ペーストを塗布する。導電性ペーストは導電性粒子と、バインダーである樹脂、有機溶剤を含む公知の材料である。本発明では電気抵抗を小さくするために、導電性ペーストに含有される導電性粒子には、アウタースキン１の材料よりも電気伝導率の高い粒子を選択する。導電性粒子には、金、銀、白金、銅、スズ、カーボン等の粒子を単独、又は組み合わせて用いることができる。導電性粒子はフレーク状、球形、樹状等の形状のものが使用でき、好ましくはフレーク状のものが良い。また、導電性粒子の平均粒子径は、サブミクロンから１００ミクロン程度のものを使用することができる。導電性ペーストの乾燥温度は常温から６００℃程度のものを用いることができる。
【００２３】
アウタースキン１の内周面とインナードラム２の外周面に導電性ペーストを塗布した後、常温放置又は加熱により導電性ペーストを乾燥し導電層４を形成する。導電性ペーストを常温放置又は加熱により乾燥させることにより、導電性ペースト中に含まれる有機溶剤は気化し微細な空孔が生じる。このため、乾燥後の導電層４は複数の空孔を有し、クッション性のあるスポンジ状の皮膜となる。図３は焼嵌め前の、導電層４を形成したインナードラム２とアウタースキン１の断面を模式的に示す図である。形成する導電層４の膜厚は、１μｍ以上１０００μｍ以下とすることが望ましい。膜厚が１μｍ未満だと、焼嵌めしたときのアウタースキン１とインナードラム２の隙間を埋められる割合が少なくなる。また、膜厚が１０００μｍを超えると、導電性ペーストの消費量が多くなり経済的に好ましくない。
【００２４】
次に、導電層４が形成されたインナードラム２とアウタースキン１が対向するように、焼嵌め等の方法により圧接する。スポンジ状の導電層４は、アウタースキン１の凹凸に応じて変形し、図４に示すようにアウタースキン１の内周面とインナードラム２の外周面の間は、導電層４により隙間なく埋められる。図７に示したような隙間５は残らないので、インナードラム２とアウタースキン１の密着性が高く、良好で均一な通電性を有する製箔用電着ドラムを製造することができる。
【００２５】
なお、上述した製造方法では、スポンジ状の導電層４をアウタースキン１の内周面とインナードラム２の外周面の両方に形成する場合について説明したが、スポンジ状の導電層４はアウタースキン１の内周面のみに設ける製造方法としてもよい。この場合、焼嵌め工程でアウタースキン１を加熱する際に、アウタースキン１の内周面に塗布した導電性ペーストを乾燥させることができる。焼嵌め工程の熱処理でアウタースキン１の内周面に複数の空孔を有するスポンジ状の導電層４が形成されるため、新たにアウタースキン１の内周面に塗布した導電性ペーストを乾燥させる熱処理工程を設ける必要はなく、工程を簡略化できる。
【００２６】
また、アウタースキン１の内周面に導電性ペーストを塗布することにより、焼嵌め工程でアウタースキン１が加熱されても、アウタースキン１の内周面は導電性ペーストの塗布膜に覆われているので、表面の酸化を抑制することもできる。
【００２７】
［通電性の評価］
アウタースキン１とインナードラム２の間に導電層４を設ける効果を確認するため、アウタースキン１とインナードラム２を想定したチタン板と鉄板を圧接した試料を用い、導電層４の有無による通電性の評価を行った。
【００２８】
厚さ１０ｍｍ、縦１００ｍｍ、横１００ｍｍのチタン板１０と鉄板１１を複数枚準備し、一部のチタン板１０と鉄板１１にスポンジ状の導電層４を形成した。導電層４の形成は板の表面をエタノールの含侵した布で拭き清浄面とした後、銀粉末を含有する導電性ペーストを刷毛で塗布し、これを電気炉で３５０℃、１０分間の熱処理で乾燥させることにより行い、チタン板１０と鉄板１１の表面に、銀を含む平均厚さ約２０μmのクッション性のあるスポンジ状の導電層４を形成した。チタン板１０に形成した導電層４のＳＥＭ観察を行った結果を図５に示す。ＳＥＭ観察の結果から、導電層４には銀粒子の間に微細な空孔が多数存在し、スポンジ状になっていることを確認した。
【００２９】
アウタースキン１とインナードラム２の焼嵌めを想定し、チタン板１０と鉄板１１をボルト１２とナット１３で、締め付けトルク１０Ｎ・ｍで締め付け圧接した。そして、図６に示すように、１ｍｏｌ／Ｌ硫酸１４中で、陽極に酸化イリジウム電極１５、陰極にチタン板１６を設置し、回路内にチタン板１０と鉄板１１を圧接した試料を挟み、電流値３Ａ、６Ａ、９Ａで電解したときの浴電圧Ｖを測定した。
【００３０】
表１に示すように、スポンジ状の導電層４ありのチタン板とスポンジ状の導電層４なしの鉄板の組み合わせを実施例１、チタン板と鉄板の両方に導電層４ありの組み合わせを実施例２、導電層４なしのチタン板と導電層４ありの鉄板の組み合わせを実施例３とした。また、チタン板と鉄板のどちらにも、スポンジ状の導電層４を形成しない組み合わせを比較例１とした。そして、各組み合せについて電流値を３Ａ、６Ａ、９Ａとしたときの、浴電圧Ｖを測定した。結果を表１に示す。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
表１の結果から、スポンジ状の導電層４を設けた実施例１〜３では、比較例１に比べて浴電圧が低くなっている。これはチタン板と鉄板の接合面の相違を示しており、スポンジ状の導電層４を形成することにより、通電性が改善されることがわかる。また、チタン板のみにスポンジ状の導電層４を設けた実施例１でも、比較例１に対して通電性の改善は認められる。このことから、アウタースキン１のみにスポンジ状の導電層４を設けても通電性が改善できることがわかる。
【００３３】
本発明では、導電性ペーストの塗布によりスポンジ状の導電層４を形成するので、めっき層を形成する場合のような設備を必要としない。また、アウタースキン１の内周面に塗布した導電性ペーストは、焼嵌め工程の加熱により乾燥させスポンジ状の導電層４とすることができるので、製箔用電着ドラムの製造工程を大きく変更することなく実施が可能である。
【００３４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態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。
【符号の説明】
【００３５】
１        アウタースキン
２        インナードラム
３        軸
４        導電層
５        隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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