專利名稱：用于卷到卷地電解處理膜的裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在連續(xù)設(shè)備(Durchlaufanlage)中卷帶式/卷到卷(vonRolle zu Rolle)電解處理帶狀件的裝置。所述帶狀件特別是由一種低導(dǎo)電性的材料或電絕緣的材料制成的，所述材料的一側(cè)或兩側(cè)設(shè)有薄的導(dǎo)電基層。為了進(jìn)行處理，利用運(yùn)送輥或接觸輥沿水平或垂直的走向從卷到卷輸送所述帶狀件通過(guò)該電解設(shè)備。
背景技術(shù)：
在實(shí)際中，膜的電絕緣材料優(yōu)選為塑料，例如聚亞酰胺、聚酯、聚乙烯、聚氯乙烯或環(huán)氧樹脂。在所述材料上，在表面上在一側(cè)或兩側(cè)整面地層壓(laminieren)或汽化滲鍍或?yàn)R射所述導(dǎo)電的基層。帶狀件的表面通常對(duì)于損害很敏感。這種整面的膜例如在用于柔性電路的電路板技術(shù)中用作起始材料，用作RFID技術(shù)的內(nèi)層、外層或智能卡(SmartCard)。在這些情況下，該基層一般由銅構(gòu)成。所述層厚度為0.1μm至0.2μm。由低導(dǎo)電性材料制成的帶狀件舉例是不銹鋼膜。這種金屬膜同樣可以設(shè)有濺射(sputtern)的導(dǎo)電層作為增附劑。
對(duì)膜的表面進(jìn)行電解金屬化或蝕刻。以下本發(fā)明仍只對(duì)電鍍的示例進(jìn)行說(shuō)明。但本發(fā)明也適用于其它陰極式及陽(yáng)極式的帶狀件處理工藝。
對(duì)于電解處理，總是需要大的電流密度，以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的工藝方法。在所述電路板技術(shù)中，電流密度上達(dá)20A/cm2。對(duì)于金屬帶的電解處理，還會(huì)采用高得多的電流密度，上達(dá)200A/cm2。這種電流密度使得待電解處理的膜中出現(xiàn)相應(yīng)高的電流。因此當(dāng)采用電絕緣的膜材料時(shí)，由電解處理過(guò)程帶來(lái)的全部電流在薄的基層中被引導(dǎo)至接通裝置。對(duì)于金屬帶，基本金屬(Grundmetal)對(duì)于電流導(dǎo)通也有所貢獻(xiàn)。但如果是很薄的、具有不銹鋼制成的基本金屬的膜，則所述對(duì)于電流導(dǎo)通的貢獻(xiàn)幾乎可忽略，因?yàn)椴讳P鋼的比電阻大約是銅的40倍。因此，例如厚20μm的不銹鋼帶的導(dǎo)電性相當(dāng)于厚約0.5μm的銅層。
塑料或不銹鋼上薄的導(dǎo)電層具有高電阻。在電流大時(shí)，層中電壓降與功率損失也相應(yīng)地高。
電解處理所需的電接通裝置還提出了另一個(gè)技術(shù)要求。必須將處理電流導(dǎo)入薄的基層中。在此，在直接接觸區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)接觸部接觸電阻以及高的層電流密度。這會(huì)導(dǎo)致局部過(guò)熱以及膜表面和接觸部的損壞。
已知一些方法與裝置用于對(duì)表面上具有導(dǎo)電基層的膜進(jìn)行電解處理。在文件DE 100 19 713 A1中說(shuō)明了待電解處理的物品的接通。該物品用上、下輥運(yùn)送。使用相同的上、下輥用于電接通。所述輥設(shè)有彈性的和導(dǎo)電性非常好的接觸材料，以避免物品表面發(fā)生電和/或機(jī)械的損害。所述材料與物品的表面相匹配，而不會(huì)在電流流通時(shí)損壞該物品。所述接通裝置特別適合處理上述類型的易損膜。但其缺點(diǎn)是接觸裝置所要使用的彈性導(dǎo)電材料成本很高。
文獻(xiàn)EP 0 959 153 A2說(shuō)明了一種用于電路板的電鍍?cè)O(shè)備，該電路板連續(xù)地被運(yùn)送通過(guò)該設(shè)備。在電鍍區(qū)域12以外，沿運(yùn)送方以較短的間隔設(shè)有金屬制成的上、下接觸輥20A和20B。為了避免不希望的金屬化，它們?cè)O(shè)有一屏蔽罩22。多個(gè)電鍍區(qū)域沿運(yùn)輸方向重復(fù)設(shè)置，所述電鍍區(qū)域具有位于陽(yáng)極籠18中的陽(yáng)極，所述陽(yáng)極由一槽電流源供應(yīng)電鍍電流。為了避免沿運(yùn)送方向存在在電解上不可用的長(zhǎng)度(范圍)，所述陽(yáng)極的范圍應(yīng)盡可能大，而其余用于接通裝置和運(yùn)送裝置的區(qū)域要盡可能小。對(duì)于具有高電阻基層的物品，如在上述膜中存在的情況那樣，對(duì)于實(shí)際上所要采用的電流密度，在膜中，從一陽(yáng)極到另一陽(yáng)極形成大的電壓降。這種電壓降使得距接通裝置的距離最大的陽(yáng)極具最小的池電壓(Zellspannung)。這使得這里的電流密度最小。此外，已經(jīng)證明，使膜與金屬制的上、下接觸輥的電接通以進(jìn)行電解處理是不利的。輥不能如要求的那樣精確地制造并支承在由塑料制成的設(shè)備中。因此該物品的表面只是部分地貼靠在接觸部上。由此存在局部電流過(guò)載的危險(xiǎn)。但已經(jīng)證明，這樣設(shè)置在電解液中或附近以及由此設(shè)置在這里形成的電場(chǎng)附近的接觸輥是特別不利的。即使采用屏蔽罩22，也無(wú)法避免所述輥逐漸金屬化。實(shí)用中顯示，所設(shè)想的措施也不能防止這點(diǎn)。在最好的情況下也只能在時(shí)間上延緩接觸輥的金屬化。對(duì)于易受損的膜，總是存在這樣的危險(xiǎn)，即大部分只局部地開始的接觸部金屬化會(huì)在表面中導(dǎo)致形成印記(Eindruck)。這不只在電路板技術(shù)中是不允許的。在根據(jù)上述文獻(xiàn)的發(fā)明中，區(qū)域I中的密封輥24和屏蔽罩22應(yīng)通過(guò)接觸輥?zhàn)柚菇饘倩?。?shí)用中顯示，無(wú)法通過(guò)所建議的措施持續(xù)地/長(zhǎng)期地實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。每隔幾個(gè)小時(shí)，就要拆下接觸輥并除去金屬。如果利用經(jīng)濟(jì)上可行的高電流密度進(jìn)行電鍍，尤其是這樣。
文獻(xiàn)DE 103 42 512 B3說(shuō)明了一種類似的結(jié)構(gòu)。運(yùn)送待電解處理的帶狀件通過(guò)多個(gè)電解池，其中每個(gè)陽(yáng)極都位于密封輥與接觸輥之間。根據(jù)該發(fā)明，所述電解池沿運(yùn)送方向很短，例如為2cm。由此可避免在很薄的基層中的電壓降的問題，缺點(diǎn)為需要很大數(shù)目的電解池。
但在該發(fā)明中，仍無(wú)法避免接觸輥不容許的金屬化。根據(jù)該發(fā)明，所設(shè)的密封輥、輔助密封輥和密封壁不足以實(shí)現(xiàn)無(wú)中斷的生產(chǎn)。即使電解液利用密封結(jié)構(gòu)與接觸輥隔開，然而接觸輥僅由于在潤(rùn)濕的帶狀件上的電解液拖帶也會(huì)總是受到電解液的作用。即，接觸電極與電解液接觸。由此，所述電極具有通入電解池的液體連通，即使很小。由于電解液的可漏電性，特別是在高電流密度時(shí)，電解池中存在的電場(chǎng)也有一部分會(huì)穿過(guò)所設(shè)的密封結(jié)構(gòu)到達(dá)接觸輥上。這與潤(rùn)濕一起逐漸導(dǎo)致接觸輥的金屬化。對(duì)于所說(shuō)明的接觸刷也是這樣。不利之處還在于，陽(yáng)極沿運(yùn)送方向的長(zhǎng)度與整個(gè)設(shè)備的長(zhǎng)度相比較短。
文獻(xiàn)DE 94 03 926 T2說(shuō)明了具有多個(gè)與接通裝置隔開一定距離的部分陽(yáng)極的帶狀件處理裝置。各部分陽(yáng)極利用繼電器開啟/接通，并由塑料隔離件隔開。距接觸部最遠(yuǎn)的部分陽(yáng)極與陰極極性的帶狀件一起形成具最小池電壓的并由此具最小局部電流密度的部分電解池。其原因也是帶狀件中的電壓降。利用這種裝置，在所述部分電解池中無(wú)法實(shí)現(xiàn)相同大小的電流密度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供一種用于卷到卷地電解處理帶狀處理物的連續(xù)設(shè)備，該具有高生產(chǎn)效率，同時(shí)設(shè)備長(zhǎng)度短，所述處理物具有低導(dǎo)電性，并且在表面上易受機(jī)械性損害，此設(shè)備適于對(duì)帶狀件的表面進(jìn)行整面的電解處理。
所述目的通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1至7和13至19的裝置以及根據(jù)權(quán)利要求8至12和20至23的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)帶狀件上側(cè)的一接觸輥，以及對(duì)于雙側(cè)處理還通過(guò)帶狀件下側(cè)的另一接觸輥實(shí)現(xiàn)易受機(jī)械及電損壞的帶狀件的電接通。所述接觸輥至少在最寬的待處理帶狀件的寬度上橫向于運(yùn)送方向設(shè)置。所述兩個(gè)接觸輥沿運(yùn)送方向互相錯(cuò)開。接觸輥至少其表面由金屬或另一種在機(jī)械及化學(xué)上穩(wěn)定的材料制成，所述材料可導(dǎo)電。所述輥優(yōu)選由不銹鋼制成。
每個(gè)接觸輥分別配設(shè)有一個(gè)對(duì)應(yīng)輥。所述對(duì)應(yīng)輥在帶狀件的另一側(cè)分別與接觸輥相對(duì)設(shè)置。接觸輥與相配的對(duì)應(yīng)輥形成一接觸輥對(duì)。對(duì)應(yīng)輥至少在其表面區(qū)域由彈性材料構(gòu)成。所述材料最好不導(dǎo)電。適合采用例如彈性體、橡膠及其它軟而且耐電解液的塑料。
接觸輥對(duì)的至少一個(gè)輥受驅(qū)動(dòng)，并同時(shí)用作帶狀件的運(yùn)送輥。帶狀件穿過(guò)接觸輥對(duì)并由此在接觸輥的該側(cè)上電接通。兩個(gè)沿運(yùn)送方向錯(cuò)開的接觸輥對(duì)相互鏡像地設(shè)置在帶狀件上。兩個(gè)接觸輥對(duì)形成一接觸區(qū)域。
通過(guò)硬的接觸輥和軟的對(duì)應(yīng)輥的組合，即使輥的布置存在容差，也可橫向于運(yùn)送方向在一側(cè)在整個(gè)帶狀件上實(shí)現(xiàn)可靠的電接通。通過(guò)彈性的對(duì)應(yīng)輥可實(shí)現(xiàn)所述可靠的電接通，同時(shí)有機(jī)械保護(hù)地接觸帶狀件。帶狀件與彈性對(duì)應(yīng)輥的硬度相關(guān)地沿接觸位置的外體線/母線(Mantellinie)繞接觸輥發(fā)生小的卷繞。如此形成兩條緊密相鄰的、帶狀件表面的卷繞接觸部的邊界線。這在總體上大大降低了接觸部的接觸電阻(bergangswiderstand)Rü。從而使得在接觸位置的電功率損失P-按公式P＝I2*Rü計(jì)算-以及由此出現(xiàn)的升溫以相同的程度減少。特別是在待傳輸?shù)碾娏鞔髸r(shí)—如在以高生產(chǎn)率經(jīng)濟(jì)地工作的連續(xù)設(shè)備中出現(xiàn)的電流，這是特別重要的。
由于高的層電流密度is，在帶狀件的低導(dǎo)電性的層中出現(xiàn)另外的接觸位置升溫。當(dāng)總電流I例如為50A時(shí)出現(xiàn)具有以下值的電流密度is，所述電流應(yīng)沿運(yùn)送方向和反方向傳輸?shù)?00mm寬的帶狀件中，該帶狀件導(dǎo)電的起始層厚為0.2μmis＝(1/2×50A/500mm)/0.0002mm＝250A/mm2基于上述理由，根據(jù)本發(fā)明，用冷卻液冷卻接觸區(qū)域。
因此，這種利用接觸滾的電接通很可靠。出乎意料地，即使在電流密度很高以及相應(yīng)地電流高時(shí)，帶狀件也不會(huì)發(fā)生機(jī)械性或電的損壞。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是制造成本很低，因?yàn)樵谶@種連續(xù)設(shè)備中，由金屬、塑料和彈性不導(dǎo)電的材料制成的輥使用廣泛，并以大批量制造。
為了提高電解帶處理設(shè)備的效率，根據(jù)本發(fā)明，在兩個(gè)接觸區(qū)域之間置入一個(gè)長(zhǎng)的電解區(qū)域。這樣，對(duì)于導(dǎo)電性低的帶狀件和/或基層，在帶狀件中會(huì)出現(xiàn)電壓降的問題。為了避免現(xiàn)有技術(shù)中由于電壓降導(dǎo)致地不同的池電壓，根據(jù)本發(fā)明將電解區(qū)域分成部分區(qū)域。在帶的兩側(cè)每個(gè)部分區(qū)域都是一分別由一單獨(dú)的整流器供應(yīng)槽電流的電解池。由此可在各電解池中根據(jù)帶狀件的局部層厚與其它池?zé)o關(guān)低調(diào)整預(yù)定的局部電流密度。這可以與帶狀件中的電壓降無(wú)關(guān)地精確保持該電流密度。帶處理設(shè)備的一個(gè)控制及調(diào)節(jié)系統(tǒng)就用于這個(gè)目的。


下面借助于示意性并且不是按比例的圖1至5詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
圖1示出待電解處理的帶狀件的兩側(cè)的電接通的基本原理；圖2示出電接觸部之間的電解池布置的原理；圖3示出電接觸部之間的電解池布置的另一種原理；圖4作為帶處理設(shè)備的一部分示出與池的電接通的完整布置；圖5示出兩個(gè)接觸區(qū)域之間的電解區(qū)域的替代電路圖。
具體實(shí)施例方式
圖1以橫向剖視圖示出一具有上接觸輥2和下接觸輥3的接觸區(qū)域1。這些輥?zhàn)詈糜山饘僦瞥?。與所述輥相對(duì)地布置有一個(gè)上對(duì)應(yīng)輥4及一下對(duì)應(yīng)輥5。接觸輥與對(duì)應(yīng)輥形成接觸輥對(duì)。對(duì)應(yīng)輥至少在其表面上的區(qū)域內(nèi)由彈性材料制成。因此該輥的芯部例如可由硬塑料制成，所述硬塑料包含一軟的、由另一種材料制成覆層。輥2、3、4、5橫向于運(yùn)送方向在整個(gè)工作寬度上延伸。輥對(duì)的至少一個(gè)輥受到驅(qū)動(dòng)以運(yùn)送帶狀件。通常驅(qū)動(dòng)上輥和下輥。圖中未示出的旋轉(zhuǎn)接觸部或摩擦接觸部用于將電流傳輸?shù)浇佑|輥2、3上。在電鍍時(shí)，接觸輥連接到陰極。因此不會(huì)出現(xiàn)不具電化學(xué)耐抗性的金屬的陽(yáng)極溶解。因此也可以采用高導(dǎo)電性的金屬，如銅或黃銅。同樣也可采用金屬?gòu)?fù)合材料。
如果電解池在兩個(gè)接觸區(qū)域之間具有優(yōu)選較長(zhǎng)的段，則陽(yáng)極電流的總和大。要從接觸輥傳輸?shù)綆罴系碾娏饕蚕鄳?yīng)地大。
在電流高時(shí)，如下面還將詳細(xì)說(shuō)明的那樣，存在接觸輥2、3及帶狀件10在接觸區(qū)域1升溫過(guò)高的危險(xiǎn)，特別是當(dāng)帶狀件的導(dǎo)電層的層厚小時(shí)。這可由于過(guò)熱而損壞接觸部和帶狀件。為了避免這種情況，利用冷卻液在上方和下方對(duì)接觸區(qū)域進(jìn)行冷卻。噴灑管6、7用于此目的。所述噴灑管優(yōu)選平行于接觸輥并橫向地在整個(gè)工作寬度上布置。噴灑管優(yōu)選這樣定向，即冷卻液可到達(dá)接觸部和帶狀件10。噴灑裝置至少在帶狀件的上側(cè)布置成使冷卻液—優(yōu)選是DI水—可側(cè)向流出。冷卻水收集在一冷卻水捕集容器8中，并通過(guò)一冷卻水流出部9送到一回冷裝置。如果薄的起始層已加厚到至少1μm，則這種措施總體上允許使用高的電流密度及高電流。例如在帶寬為500mm時(shí)，電流密度為10A/dm2，而電流可上達(dá)每個(gè)接觸輥300A。
圖2示出設(shè)在接觸區(qū)域1之間的電解區(qū)域11。為了進(jìn)行電鍍，作為示例，在這個(gè)區(qū)域中設(shè)有具有陽(yáng)電極及陰極的帶狀件的六個(gè)上電解池和六個(gè)下電解池。在下面，用于這里所述的電鍍的電極稱為陽(yáng)極。因此圖中示出用于對(duì)帶狀件10進(jìn)行兩側(cè)的電解處理的六個(gè)上陽(yáng)極12及六個(gè)下陽(yáng)極13。它們可以是可溶的或不可溶的陽(yáng)極。每個(gè)陽(yáng)極分別由一自己的獨(dú)立整流器供應(yīng)槽電流。整流器未示出。每個(gè)整流器的正極與相配的陽(yáng)極連接。整流器的負(fù)極相互連接。它們共同連接到接觸輥2、3上。槽電流源通常稱為整流器。槽電流可以是直流電或單極的脈沖電流。同樣可以是雙極的脈沖電流。在這種電流中也是有一個(gè)極性占優(yōu)勢(shì)。對(duì)于電鍍，相對(duì)于待處理的帶狀件，陰極性占優(yōu)勢(shì)。
各陽(yáng)極與陰極極性的帶狀件形成單獨(dú)的上電解電池15和下電解電池16。在陽(yáng)極12、13兩側(cè)，電解液通過(guò)象征性示出的噴灑裝置14導(dǎo)入電解池15、16中，并流到帶狀件10上。和陽(yáng)極相同，該裝置橫向于運(yùn)送方向在工作容器的整個(gè)寬度上延伸。由塑料制成噴灑裝置14同時(shí)用作電分隔部，并使相鄰的陽(yáng)極絕緣。電解液在工作容器17中至少積存到使上陽(yáng)極12被電解液蓋住的高度。這要求在工作容器17的入口及出口有相應(yīng)高的密封輥18。
在陽(yáng)極12、13之間分別設(shè)有支承輥19。支承輥的任務(wù)是在上電解池15和下電解池16之間的中部引導(dǎo)帶狀件10。特別是在陽(yáng)極/陰極距離小時(shí)，這是重要的，以避免由于與電解池中固定的結(jié)構(gòu)元件接觸而使帶狀件損壞。支承輥19受驅(qū)動(dòng)，從而不會(huì)出現(xiàn)與帶狀件的滑動(dòng)接觸，當(dāng)陽(yáng)極沿運(yùn)送方向較長(zhǎng)時(shí)，可在陽(yáng)極前方附加地分別設(shè)有一引導(dǎo)元件，如下面根據(jù)圖3所述的那樣。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，省去了支承輥19。這在圖3中示出。待運(yùn)送的帶狀件在兩側(cè)通過(guò)引導(dǎo)元件29這樣引導(dǎo)，即在區(qū)域11的電解池中帶狀件10與陽(yáng)極12、13之間不會(huì)出現(xiàn)電短路。引導(dǎo)元件29由電絕緣的且離子可透過(guò)的材料制成。為了使相鄰的陽(yáng)極電隔離，在上方和下方嵌入塑料制的薄的絕緣壁28。由此，沿運(yùn)送方向，相對(duì)于可供使用的電解區(qū)域11的總長(zhǎng)度獲得特別大的陽(yáng)極長(zhǎng)度L。絕緣壁28分別只延伸到引導(dǎo)元件29，以避免形成凸出棱邊(Stolperkante)。
在電解池中，電解過(guò)程所需的電解液更換通過(guò)流動(dòng)元件30進(jìn)行。所述流動(dòng)元件引導(dǎo)電解液通過(guò)不溶的陽(yáng)極和通過(guò)引導(dǎo)元件到達(dá)待處理的帶狀件。
絕緣壁28提供了另一種未示出的將電解液導(dǎo)入電解池中的可能性。當(dāng)具有相應(yīng)較厚的結(jié)構(gòu)且設(shè)有內(nèi)部通道時(shí)，所述絕緣壁同時(shí)可實(shí)現(xiàn)噴灑管的功能。
圖4示出兩個(gè)具有位于其間的電解區(qū)域11的接觸區(qū)域1的完整布置。在工作容器17的密封輥18的兩側(cè)設(shè)有擠壓輥20。特別是沿運(yùn)送方向21在工作容器出口處觀察，擠壓輥20確保拖帶進(jìn)入后面的接觸區(qū)域1中的電解液很少。利用這種擠壓輥20不可能完全抑制這種拖帶。特別是對(duì)于多個(gè)沿運(yùn)送方向沒有空缺的帶狀件，帶狀件存留的潤(rùn)濕液總是造成剩余量拖帶。為了使殘余電解液接近不被帶入后面的接觸區(qū)域1中，在該區(qū)域1前面設(shè)有一個(gè)至少是單級(jí)的、具有上、下噴灑桿(Sprühstock)23的沖刷區(qū)域22，以用沖刷液-優(yōu)選是DI水-對(duì)帶狀件進(jìn)行噴灑和沖刷。沖刷水收集在沖刷水捕集容器26中，并通過(guò)沖刷水流出部27送至一再生裝置。
沖刷也可在一沖刷池中作為駐波進(jìn)行。為此，沖刷水利用積存輥(Stauwalze)積存到帶狀件可通過(guò)沖刷液并被沖刷的高度。也可使用不同沖刷類型的組合。
通過(guò)擠壓輥20以及在沖刷區(qū)域22中的沖刷，幾乎不會(huì)有殘余電解液到達(dá)接觸輥。但總是會(huì)存留的殘余物被高度稀釋，以致在接觸輥2、3上不會(huì)發(fā)生金屬的電解沉積/析出(Abscheidung)。即使一減弱的電場(chǎng)從相鄰的電解區(qū)域11透射/滲透(Durchgriff)到達(dá)遠(yuǎn)離電解池設(shè)置的接觸輥，情況也是這樣。這種透射是通過(guò)總是存在的、機(jī)械原因造成的泄漏并由于帶狀件的潤(rùn)濕而發(fā)生的。由于電解液高度稀釋，并且由于接觸輥遠(yuǎn)離電解區(qū)域11設(shè)置，可以可靠地避免接觸輥的金屬化。從工作容器17拖帶進(jìn)入沖刷區(qū)域的電解液量主要取決于帶狀件的運(yùn)送速度。當(dāng)速度慢時(shí)，較小的單位時(shí)間沖刷水量就足夠?qū)崿F(xiàn)確定的稀釋。因此，優(yōu)選可根據(jù)運(yùn)送速度調(diào)整沖刷水的流過(guò)量。
根據(jù)圖4的電解帶狀件處理設(shè)備沿運(yùn)送方式延續(xù)。在各接觸區(qū)域1后面是一個(gè)具有多個(gè)被獨(dú)立地供應(yīng)槽電流的陽(yáng)極12、13的電解區(qū)域1，其后是沖刷區(qū)域22和下一個(gè)接觸區(qū)域1。電解區(qū)域11的數(shù)目根據(jù)要求的設(shè)備功率和待析出的金屬種類確定。對(duì)于基于硫酸的銅電解液，例如在電流密度為5A/dm2時(shí)，在一分鐘內(nèi)沉積約1μm厚的層。在實(shí)踐中，例如由聚酰胺制成的、具有厚0.1μm至0.2μm的銅濺射基層的導(dǎo)體膜整面電解加厚到例如10μm或20μm。所述銅的層厚度沿運(yùn)送方向從一電解池到另一電解池逐漸增加。在一段短的、例如1米的處理段之后，起始層的厚度已經(jīng)增加一倍以上。帶狀件的電流負(fù)載能力也相應(yīng)地增加。因此在本發(fā)明的帶狀件處理設(shè)備開始處以小的電流密度開始電鍍。由于可以調(diào)整每個(gè)陽(yáng)極的電流密度，因此在帶狀件處理設(shè)備中，從陽(yáng)極到陽(yáng)極或從電解電池到電解電池上升的電流密度可以調(diào)整成分段非常小的斜坡(Rampe)。如此可以可靠地避免敏感的濺射層發(fā)生電流過(guò)載，并避免與此相關(guān)的帶狀件表面損壞。同時(shí)，由于層厚度從池到池逐漸增加，電流密度可最佳地與負(fù)載能力的增加相匹配。這意味著同時(shí)針對(duì)通過(guò)量/產(chǎn)量對(duì)設(shè)備長(zhǎng)度進(jìn)行優(yōu)化。
電流密度斜坡的坡度還取決于運(yùn)送速度。當(dāng)速度慢時(shí)其坡度陡，因?yàn)橛捎诿總€(gè)陽(yáng)極12、13的處理時(shí)間較長(zhǎng)，因此層厚度增加比速度快時(shí)大。為此將電解區(qū)域11分成多個(gè)電解池也是很有利的。
在達(dá)到例如為3μm的最小層厚度之后，可由于帶狀件的電流負(fù)載能力而選用很高的電流密度，以致超過(guò)其它設(shè)備技術(shù)或方法技術(shù)的界限。當(dāng)達(dá)到該界限時(shí)，所有后面的電解池15、16用相同高的電流密度、例如10A/dm2工作。
上述設(shè)備特別設(shè)想用于以卷到卷方式對(duì)帶狀件作整面的電解處理。該帶狀件是例如電路板技術(shù)的導(dǎo)體膜或薄金屬帶，例如鋼帶或不銹鋼帶。原則上，利用本發(fā)明的方法與裝置也可處理短的區(qū)段。在這種情況下，特別是電解區(qū)域的各區(qū)域1、11、22的長(zhǎng)度必須根據(jù)區(qū)段的長(zhǎng)度縮短。為了總是確保在運(yùn)送通過(guò)設(shè)備時(shí)可以可靠地實(shí)現(xiàn)區(qū)段的陰極接觸，這是必要的。
一來(lái)自實(shí)踐的示例用下列數(shù)據(jù)示出將一電解區(qū)域11分成兩個(gè)接觸區(qū)域之間的多個(gè)獨(dú)立的電解池的有效性電解區(qū)域的長(zhǎng)度 L＝1.2m
帶狀件寬度 b＝600mm在一側(cè)上的基層的厚度 d＝0.2μm電流密度 i＝6A/dm2池電壓 Uz＝3V濺鍍銅的比電阻 ρ＝0.02Ωmm2/m橫截面Q＝b×d＝600mm×0.0002mm Q＝0.12mm2根據(jù)圖5由此得到在電解處理開始時(shí)，從電解區(qū)域中央向接觸區(qū)域方向的帶狀件的電阻R1R1＝(ρ×L)/橫截面積＝(0.02Ωmm2××1.2m)/0.12mm2＝0.1Ω從電解區(qū)域11中央看電鍍電流I接近相對(duì)于兩個(gè)相鄰的接觸區(qū)域1對(duì)稱地流動(dòng)。因此，這里考察具長(zhǎng)度L的半個(gè)電鍍區(qū)域，因?yàn)椴贾檬菍?duì)稱的。這里不中斷的陽(yáng)極12的電鍍電流不會(huì)集中到陽(yáng)極12中央，而是盡可能均勻地分布在電解池的整個(gè)長(zhǎng)度和寬度上。因此，沿運(yùn)送方向，該帶狀件的整個(gè)電阻R1不是被電鍍電流I的總值流過(guò)。因此，當(dāng)計(jì)算電阻R1上的電壓降時(shí)，其值要減半。半個(gè)電解區(qū)域的電鍍電流I為I＝i×面積＝i×L×bI＝6A/dm2×6dm×6dm＝216A因此，在該半個(gè)電解區(qū)域中，帶狀件中的電壓降ΔU為ΔU＝I×R1＝216A××0.1Ω＝10.8V當(dāng)用一整流器給該電解池饋入電流時(shí)，在開始電解處理一厚0.2μm的濺射銅層時(shí)，該電壓差在一電解區(qū)域11的起始區(qū)域24與中央?yún)^(qū)域25之間出現(xiàn)。
當(dāng)由整流器規(guī)定的池電壓UZA在電解區(qū)域開始處為所需的3V池電壓時(shí)，電流I的大部分集中到起始區(qū)域24。在中央?yún)^(qū)域25，池電壓UZM接近為0伏。因此，該區(qū)域?qū)﹄娊馓幚頉]有貢獻(xiàn)。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，通過(guò)很小的電流密度以及通過(guò)兩個(gè)接觸區(qū)域之間短的電解區(qū)域來(lái)解決這個(gè)問題，所述接觸區(qū)域使設(shè)備明顯增長(zhǎng)。這兩點(diǎn)都會(huì)明顯降低電解設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性。
與此相比，作為來(lái)自實(shí)踐的示例，根據(jù)圖2，本發(fā)明的設(shè)備的陽(yáng)極12長(zhǎng)度可設(shè)為150mm。
在該長(zhǎng)度上，帶狀件中的電阻R為R1。由于電阻可再次減半，所考察的值為R＝××0.1Ω＝0.0125Ω因此，在帶狀件中，在第一陽(yáng)極的區(qū)域中，即在一連續(xù)設(shè)備的第一電解池中，從陽(yáng)極起始區(qū)域到陽(yáng)極終止區(qū)域的電壓降ΔU為ΔU＝I×R＝216A×0.0125Ω＝2.7V在第二電解池中，該電壓降ΔU還只有第一電池的三分之二，因?yàn)樵谠搮^(qū)域中只有三分之二的電流流過(guò)。因此只有ΔU＝2/3×2.7V＝1.8V在第三電解電池11中，該電壓降ΔU還只有第一池的值的三分之一，因?yàn)樵谠搮^(qū)域中只有三分之一的電流流過(guò)。因此只有ΔU＝1/3×2.7V＝0.9V為了與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)計(jì)算出的電壓差10.8V相比，這里求得三個(gè)電解池的范圍內(nèi)的電壓差ΔU的平均值。它是ΔU＝(2.7V+1.8V+0.9V)/3＝1.8V這表示與現(xiàn)有技術(shù)相比，改善了六倍。
由于可以對(duì)不同的電解池分別匹配整流器電流，因此每個(gè)電解池的從陽(yáng)極起始區(qū)域到各電池的陽(yáng)極終止區(qū)域帶狀件中的電壓降ΔU可以這樣選擇，即不超過(guò)最大的、預(yù)定的電流密度差。這使得可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的、電解池單獨(dú)的整流器，所述電解池具有所屬接觸區(qū)域1之間的陽(yáng)極12、13。
特別是在待傳輸?shù)碾娏鞯蜁r(shí)，對(duì)應(yīng)輥4、5至少在其表面的區(qū)域內(nèi)也可以由彈性材料制成，這種材料具高導(dǎo)電性，并且耐抗電解液。在這種情況下，對(duì)應(yīng)輥可用作用于在帶狀件的另一側(cè)接通的接觸輥。由此就不需要接觸區(qū)域1的第二個(gè)關(guān)于帶狀件鏡像布置的接觸輥對(duì)，這有助于減小設(shè)備長(zhǎng)度。
附圖標(biāo)記表1接觸區(qū)域2上接觸輥3下接觸輥4上對(duì)應(yīng)輥5下對(duì)應(yīng)輥6上噴灑管7下噴灑管8冷卻水捕集容器9冷卻水流出部10 帶狀件、膜、處理物11 電解區(qū)域12 上陽(yáng)極13 下陽(yáng)極14 噴灑裝置15 上電解池16 下電解池17 工作容器18 密封輥19 支承輥20 擠壓輥21 運(yùn)送裝置22 沖刷區(qū)域23 噴灑桿24 起始區(qū)域25 中央?yún)^(qū)域26 沖刷水捕集容器27 沖刷水流出部
28 絕緣壁29 引導(dǎo)元件30 流動(dòng)元件
權(quán)利要求
1.一種用于在連續(xù)設(shè)備中以從卷到卷的方式電解處理帶狀處理物的裝置，所述處理物至少在表面上是導(dǎo)電的，所述連續(xù)設(shè)備具有輥形的、在電解池外部橫向于運(yùn)送方向布置在整個(gè)工作寬度上的運(yùn)送及接觸裝置，其特征在于作為接觸輥對(duì)，在帶狀件(10)的至少一側(cè)設(shè)有至少一個(gè)金屬制成的接觸輥(2、3)，在帶狀件的相對(duì)側(cè)設(shè)有對(duì)應(yīng)輥(4、5)，其中所述對(duì)應(yīng)輥至少在其表面的區(qū)域內(nèi)由彈性材料制成。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于設(shè)有接觸區(qū)域(1)，所述接觸區(qū)域包括兩個(gè)沿運(yùn)送方向前后布置的、關(guān)于帶狀件鏡像地設(shè)置的接觸輥對(duì)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于具有冷卻液噴灑管(6、7)，所述冷卻液噴灑管橫向于運(yùn)送方向在整個(gè)工作寬度上并且平行于接觸輥這樣布置在接觸區(qū)域中，即，使冷卻液可以到達(dá)接觸輥與帶狀件。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于在接觸區(qū)域中設(shè)有冷卻水捕集容器(8)，以收集和導(dǎo)出冷卻液。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于在接觸區(qū)域(1)前面設(shè)有至少一個(gè)沖刷區(qū)域(22)，所述沖刷區(qū)域包括在帶狀件的兩側(cè)橫向于運(yùn)送方向在整個(gè)工作寬度上布置且平行于運(yùn)送輥的噴灑桿(23)，或由駐波形成。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于設(shè)有用于再利用來(lái)自沖刷區(qū)域(22)的沖刷水的再生單元。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于設(shè)有這樣的對(duì)應(yīng)輥，所述對(duì)應(yīng)輥至少在其表面的區(qū)域內(nèi)由彈性及高導(dǎo)電性的材料制成，以電接通所述帶狀件。
8.一種使用如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的裝置用于在連續(xù)設(shè)備中以卷到卷的方式電解處理帶狀處理物的方法，所述處理物至少在表面上是導(dǎo)電的，所述連續(xù)設(shè)備具有輥形的、在電解池外部橫向于運(yùn)送方向在整個(gè)工作寬度上延伸的運(yùn)送與接觸裝置，其特征在于通過(guò)一個(gè)至少在其表面的區(qū)域內(nèi)為彈性的對(duì)應(yīng)輥(4、5)將接觸區(qū)域(1)中的待處理帶狀件這樣壓靠到一設(shè)置在帶狀件相對(duì)側(cè)的接觸輥(2、3)上而形成接觸輥對(duì)，即，繞接觸輥形成小的帶狀件卷繞角度，所述卷繞角度降低到帶狀件表面的接觸部接觸電阻。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于通過(guò)使接觸輥對(duì)沿運(yùn)送方向前后地并關(guān)于帶狀件鏡像地布置，而使帶狀件的上側(cè)和下側(cè)電接通。
10.如權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于利用來(lái)自噴灑管(6、7)的冷卻液對(duì)接觸輥和接觸區(qū)域(1)中的處理物進(jìn)行冷卻。
11.如權(quán)利要求8至10中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于在接觸區(qū)域(1)之前在一沖刷區(qū)域(22)中通過(guò)駐波對(duì)所述帶狀件進(jìn)行沖刷。
12.如權(quán)利要求8至11中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于在接觸區(qū)域(1)前在一沖刷區(qū)域(22)中通過(guò)噴灑桿(23)對(duì)所述帶狀件噴灑及沖刷。
13.一種用于在連續(xù)裝置中以卷到卷的方式對(duì)帶狀處理物進(jìn)行電解處理的裝置，所述帶狀處理物至少在表面上是導(dǎo)電的，所述連續(xù)裝置具有輥形的、在電解池外部橫向于運(yùn)送方向布置在整個(gè)工作寬度上的運(yùn)送與接觸裝置，其特征在于在兩個(gè)接觸區(qū)域(1)之間設(shè)有一電解區(qū)域(11)，所述電解區(qū)域分成單個(gè)的電解池(15、16)，其中所述電解池的每個(gè)陽(yáng)極(12、13)由一個(gè)單獨(dú)的整流器饋電，以調(diào)整單獨(dú)的電流密度。
14.如權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于在各側(cè)的陽(yáng)極(12、13)之間設(shè)有電絕緣的分隔裝置(14、28)。
15.如權(quán)利要求13或14所述的裝置，其特征在于利用流動(dòng)元件(30)通過(guò)不可溶的陽(yáng)極將電解液導(dǎo)入電解池中。
16.如權(quán)利要求13至15中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于具有噴灑裝置(14)或作為每個(gè)單個(gè)陽(yáng)極之間的絕緣分隔裝置的絕緣壁(28)。
17.如權(quán)利要求13至16中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于具有支承輥(19)或引導(dǎo)元件(29)，以將帶狀件導(dǎo)入電解池中。
18.如權(quán)利要求第13至17中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于在各支承輥之前及之后設(shè)有用于電解液的噴灑裝置(14)，或者在陽(yáng)極之間的絕緣壁(28)中設(shè)有噴灑結(jié)構(gòu)。
19.如權(quán)利要求13至18中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于在每個(gè)工作容器(17)的之前和之后設(shè)有密封輥(18)和擠壓輥(20)。
20.一種用于使用如權(quán)利要求13至19所述的裝置在連續(xù)設(shè)備中以卷到卷的方式電解處理帶狀處理物的方法，所述處理物至少在表面上是導(dǎo)電的，所述連續(xù)設(shè)備具有輥形的、在電解池外部橫向于運(yùn)送方向布置在整個(gè)工作寬度上的運(yùn)送及接觸裝置，其特征在于通過(guò)兩個(gè)接觸區(qū)域(1)之間的電解區(qū)域的電解池的單個(gè)陽(yáng)極，利用其單獨(dú)的整流器可使每個(gè)電解池中的局部電流密度與待處理表面的局部層厚度相匹配。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于至少在電解處理開始時(shí)，有效電流密度沿運(yùn)送方向從電解電池到電解電池逐漸提高。
22.如權(quán)利要求20或21所述的方法，其特征在于使用雙極或單極的脈沖電流或直流電流用于電解處理。
23.如權(quán)利要求20至22中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于在電解池中由噴灑裝置用電解液對(duì)帶狀件(10)進(jìn)行沖流。
全文摘要
本發(fā)明涉及以卷到卷的方式對(duì)帶狀件進(jìn)行電解處理。帶狀件是在表面上設(shè)有低導(dǎo)電性的層的塑料帶，或是具有低導(dǎo)電性的金屬帶，并且所述金屬帶在其表面上對(duì)機(jī)械損害敏感。電接通利用在每一側(cè)的、分別具有在另一側(cè)的對(duì)應(yīng)輥(5、4)的金屬接觸輥(2、3)來(lái)實(shí)現(xiàn)達(dá)成。接觸區(qū)域(1)與較長(zhǎng)的電解區(qū)域(11)沿連續(xù)設(shè)備相互交替。為了對(duì)電解區(qū)域的各位置的電流密度進(jìn)行單獨(dú)調(diào)整，所述區(qū)域包含單獨(dú)的陽(yáng)極，所述陽(yáng)極具有單獨(dú)的整流器，以形成單獨(dú)的電解池。由此，這樣來(lái)補(bǔ)償?shù)蛯?dǎo)電性的帶狀件中的電壓降，即，在陽(yáng)極下方，在電解區(qū)域的各位置處，預(yù)定的電流密度是有效的。
文檔編號(hào)C25D17/00GK1900380SQ20061010177
公開日2007年1月24日 申請(qǐng)日期2006年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月8日
發(fā)明者T·科西科夫斯基, E·許貝爾 申請(qǐng)人:霍爾穆勒機(jī)械制造有限公司