特開 2023-172432 特殊形状電着物用母板の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023172432

(43)【公開日】2023-12-06

(54)【発明の名称】特殊形状電着物用母板の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C25C 7/02 20060101AFI20231129BHJP

   C25C 1/08 20060101ALN20231129BHJP

【ＦＩ】

C25C7/02 303

C25C1/08

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022084225

(22)【出願日】2022-05-24

(71)【出願人】

【識別番号】000183303

【氏名又は名称】住友金属鉱山株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001704

【氏名又は名称】弁理士法人山内特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】永嶋 和樹

【テーマコード（参考）】

4K058

【Ｆターム（参考）】

4K058AA30

4K058BA17

4K058BA37

4K058BB03

4K058BB04

4K058CA05

4K058EB03

4K058EB14

4K058EB16

4K058FA06

4K058FA09

4K058FA23

(57)【要約】

【課題】特殊形状電着物の不良率を低減できる母板の製造方法を提供する。
【解決手段】特殊形状電着物用母板の製造方法は、複数の電着部に対応するマスキングパターンを有するスクリーン２１を金属板１１上に載せるスクリーン載置工程と、スクリーン２１上に絶縁樹脂２３を供給する絶縁樹脂供給工程と、スクリーン２１にスキージ２４を押し付けながら移動させて絶縁樹脂２３を金属板１１に転写するとともに、スクリーン２１のうちスキージ２４が通過した部分を持ち上げて金属板１１から剥離する印刷工程とを有する。印刷工程における、スキージ２４の押付圧力は２１０～２５０ｋＰａであり、スキージ２４の移動速度は５～１０ｃｍ／秒である。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属板の表面を複数の電着部を残して絶縁層で覆った母板の製造方法であって、
複数の前記電着部に対応するマスキングパターンを有するスクリーンを前記金属板上に載せるスクリーン載置工程と、
前記スクリーン上に絶縁樹脂を供給する絶縁樹脂供給工程と、
前記スクリーンにスキージを押し付けながら移動させて前記絶縁樹脂を前記金属板に転写するとともに、前記スクリーンのうち前記スキージが通過した部分を持ち上げて前記金属板から剥離する印刷工程と、を備え、
前記印刷工程における、前記スキージの押付圧力は２１０～２５０ｋＰａであり、前記スキージの移動速度は５～１０ｃｍ／秒である
ことを特徴とする特殊形状電着物用母板の製造方法。

【請求項2】

前記印刷工程における、前記スキージの移動速度は８～１０ｃｍ／秒である
ことを特徴とする請求項１記載の特殊形状電着物用母板の製造方法。

【請求項3】

前記印刷工程における、前記スクリーンの上昇速度は４．４～８．２ｍｍ／秒である
ことを特徴とする請求項１記載の特殊形状電着物用母板の製造方法。

【請求項4】

前記印刷工程における、前記スクリーンの上昇速度は７．４～８．２ｍｍ／秒である
ことを特徴とする請求項３記載の特殊形状電着物用母板の製造方法。

【請求項5】

前記絶縁樹脂はビスＡ型エポキシ樹脂およびフェノールノボラック型エポキシ樹脂を含む樹脂組成物である
ことを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の特殊形状電着物用母板の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、特殊形状電着物用母板の製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、特殊形状電着物を製造する電解製錬に用いられる母板であって、金属板の表面を電着部を残して絶縁樹脂でマスキングした母板の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ニッケルなどの電解採取では、目的金属とは別種の金属であって繰り返し使用できる材質の金属板をカソードとして使用し、所定時間の電解を行った後、電着物を金属板から引き剥がして回収する方法が一般的に行われている。このとき、金属板の表面を電着部を残して絶縁樹脂でマスキングしておくことにより、任意の特殊形状の電着物を得ることができる。

【0003】

例えば、電解メッキ用のアノードとして用いられる電気ニッケルは、電解メッキ装置のアノードボックスへの充填性およびハンドリング性などの観点から、角が立たない丸みのある小塊状（例えば半球状または円板状）の形状が好まれる。このような半球状または円板状の電気ニッケルを電解採取により製造するために、上記のような多数の円形の電着部を残して金属板の表面を絶縁樹脂でマスキングしたカソード（母板）を用いて電解することが行われる（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１９－１０８５９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

母板に形成された電着部の周囲の絶縁層が薄いと、絶縁層を巻き込んで電着が進行することがある。この場合、絶縁層を巻き込んだ電着物が回収される。このような電着物は樹脂付不良と称される不良品となる。樹脂付不良の電着物を母板から引き剥がすと、電着部の周囲の絶縁層に欠損が生じる。この欠損部を起点として絶縁層の剥離が進行し、電着部の面積が大きくなる。そうすると、隣り合う複数の電着物が連結し、連結不良と称される不良品となる。これらの不良品は再溶解処理され、製品とはならない。そのため、不良率が高くなると、生産効率が低下し、製造コストが高くなる。

【0006】

本発明は上記事情に鑑み、特殊形状電着物の不良率を低減できる母板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】

【0007】

第１発明の特殊形状電着物用母板の製造方法は、金属板の表面を複数の電着部を残して絶縁層で覆った母板の製造方法であって、複数の前記電着部に対応するマスキングパターンを有するスクリーンを前記金属板上に載せるスクリーン載置工程と、前記スクリーン上に絶縁樹脂を供給する絶縁樹脂供給工程と、前記スクリーンにスキージを押し付けながら移動させて前記絶縁樹脂を前記金属板に転写するとともに、前記スクリーンのうち前記スキージが通過した部分を持ち上げて前記金属板から剥離する印刷工程と、を備え、前記印刷工程における、前記スキージの押付圧力は２１０～２５０ｋＰａであり、前記スキージの移動速度は５～１０ｃｍ／秒であることを特徴とする。
第２発明の特殊形状電着物用母板の製造方法は、第１発明において、前記印刷工程における、前記スキージの移動速度は８～１０ｃｍ／秒であることを特徴とする。
第３発明の特殊形状電着物用母板の製造方法は、第１または第２発明において、前記印刷工程における、前記スクリーンの上昇速度は４．４～８．２ｍｍ／秒であることを特徴とする。
第４発明の特殊形状電着物用母板の製造方法は、第３発明において、前記印刷工程における、前記スクリーンの上昇速度は７．４～８．２ｍｍ／秒であることを特徴とする。
第５発明の特殊形状電着物用母板の製造方法は、第１～第４発明のいずれかにおいて、前記絶縁樹脂はビスＡ型エポキシ樹脂およびフェノールノボラック型エポキシ樹脂を含む樹脂組成物であることを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、絶縁層が厚く、かつ、電着部が明瞭な母板が得られるため、特殊形状電着物の不良率を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】母板の正面図である。

【図2】母板製造方法の工程図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
本発明の一実施形態に係る方法は、特殊形状電着物用母板（以下、単に「母板」と称する。）の製造方法である。母板は特殊形状電着物を製造する電解製錬に用いられる。特殊形状電着物とは、板状の電着物を格子状に切断して得られる角形の電着物に対して、切断を伴わずに得られる半球状、円盤状などの任意の形状の電着物をいう。電着物の素材は、ニッケル、コバルトなどの金属である。電解製錬として電解採取および電解精製が挙げられる。

【0011】

本実施形態に係る母板製造方法の説明に先立ち、特殊形状電着物の一例として、半球状または円盤状のニッケル電着物（一般に、「ボタン型電気ニッケル」と称される。）を電解採取で製造する方法を説明する。

【0012】

まず、母板を製造する。図１に示すように、母板１は、ステンレス製またはチタン製の金属板１１の表面を、複数の電着部１２を残して絶縁層１３で覆ったものである。金属板１１は、例えば、縦１，０００～１，２００ｍｍ、横８００～９００ｍｍの長方形である。金属板１１の上縁には吊り手１４を介して銅製またはニッケルと銅のクラッド材製のビーム１５が設けられている。母板１の製造方法は後に詳説する。

【0013】

図１に示す例では、多数の円形の電着部１２が千鳥状に配置されたパターンで金属板１１がマスキングされている。例えば、電着部１２の直径は１２～１６ｍｍである。隣接する電着部１２の最短距離は５～６ｍｍである。金属板１１は両面がマスキングされている。電着部１２の数は金属板１１の両面で３千～５千個である。なお、電着部１２の形状は円形に限定されず、楕円形、矩形など他の形状でもよい。

【0014】

つぎに、母板１をカソードとして用いて電解採取を行う。具体的には、電解液で満たされた電解槽に、複数のカソードと複数のアノードとを交互に挿入し、通電することで電解を行う。ニッケルの電解採取の場合、アノードとしてアノードボックスを備えた不溶性電極を用いる。また、電解液として塩化ニッケル水溶液を用い、これを電解槽に連続供給する。所定時間（例えば、４～１０日）の通電により、母板１の電着部１２に電気ニッケルが電着する。

【0015】

電着部１２に電着する電着物は絶縁層１３の厚さまで成長した後、金属板１１に対して垂直な方向と平行な方向との両方向に成長する。すなわち、電着物は電着部１２の範囲を越えて、絶縁層１３が存在する領域にまで成長する。電着部１２の形状が円形の場合、電着物は中央部が平らであり、周縁部が盛り上がったボタン形に成長する。

【0016】

電解採取は電着物が目標とする寸法に成長する条件で操業される。具体的には、電着物が目標とする寸法に成長するように、電解液の組成、アノード－カソード間の電流、通電時間などの操業条件が設定される。例えば、電解採取完了後の電着物は、直径が１６～１９ｍｍ、厚さが約５ｍｍのボタン形である。

【0017】

所定時間の通電の後、電解槽から母板１を抜き取る。ハンマリングなどの方法により母板１に振動を与えて、母板１に電着した電着物を剥ぎ取る。母板１から剥ぎ取られた電着物は研磨、洗浄、乾燥を経て製品となる。

【0018】

電着物が剥ぎ取られた母板１はカソードとして再び電解槽に挿入され、電解採取に供される。すなわち、母板１は電解採取に繰り返し使用される。母板１を繰り返し使用すると、絶縁層１３が劣化し、剥離するため、不良率が高くなる。不良率が基準値を超えると、絶縁層１３の寿命が到来したと判断され、母板１の再整備が行われる。

【0019】

母板１の再整備は、まず、金属板１１から絶縁層１３を除去することにより行われる。絶縁層１３の除去は、例えば、ブラスト処理により行われる。絶縁層１３が除去された金属板１１は再び絶縁樹脂でマスキングされる。

【0020】

つぎに、本実施形態の母板１の製造方法を説明する。
図２に示すように、本実施形態の母板１の製造方法は、（１）スクリーン載置工程、（２）絶縁樹脂供給工程、および（３）印刷工程を有し、この順に実行する。

【0021】

（１）スクリーン載置工程
スクリーン載置工程では、金属板１１の表裏表面のいずれか一方の上にスクリーン２１を載せる。スクリーン２１は複数の電着部１２に対応するマスキングパターンを有する。マスキングパターンは、絶縁樹脂を塗布する領域が開口し、絶縁樹脂を塗布しない領域が閉塞したパターンである。スクリーン２１は、電着部１２に相当する領域が閉塞し、その他の領域が開口した板材である。一般的に、互いに離隔した複数の閉塞領域を連結するために、絶縁樹脂が通過できる網材が開口領域に設けられる。

【0022】

（２）絶縁樹脂供給工程
つぎに、絶縁樹脂供給工程では、スクリーン２１の上に絶縁樹脂２３を供給する。ここで、スクリーン２１の表面に沿ってスクレーパー２２を移動させることで、スクリーン２１上に絶縁樹脂２３を均一に塗り広げる。絶縁樹脂２３は、エポキシ系樹脂が好ましく、なかでもビスＡ型エポキシ樹脂およびフェノールノボラック型エポキシ樹脂を含む樹脂組成物が好ましい。

【0023】

（３）印刷工程
つぎに、印刷工程では、スキージ２４をスクリーン２１の上から押し付けながら、スクリーン２１の表面に沿って移動させる。そうすると、スクリーン２１の開口領域に存在する絶縁樹脂２３が金属板１１に転写される。すなわち、スクリーン２１のマスキングパターンに沿って絶縁樹脂２３が金属板１１に塗布される。なお、スキージ２４はヘラ構造であってもよいし、ローラ構造であってもよい。

【0024】

スキージ２４を移動させるとともに、スクリーン２１のうちスキージ２４が通過した部分を持ち上げて金属板１１から剥離する。スキージ２４の移動方向の逆側に位置するスクリーン２１の一端（図２に示す例では右端）を把持して上昇させればよい。スクリーン２１を剥離することで、金属板１１の表面に塗布された絶縁樹脂２３がスクリーン２１の開口領域から抜き出され、絶縁層１３となる。金属板１１の表面のうち絶縁樹脂２３が塗布されなかった領域は電着部１２となる。

【0025】

前述のごとく、電着物の不良として、樹脂付不良および連結不良がある。本願発明者は、絶縁層１３が薄く、また、電着部１２が不明瞭であると、これらの不良が発生しやすくなるとの知見を得ている。逆に言えば、絶縁層１３がある程度の厚さを有し、電着部１２が明瞭であれば、これらの不良を抑制できる。

【0026】

絶縁層１３が薄いと、絶縁層１３を巻き込んで電着が進行し、樹脂付不良となりやすい。樹脂付不良の電着物を母板１から引き剥がすと、絶縁層１３に欠損が生じ、連結不良の原因となる。樹脂付不良および連結不良を抑制するという観点からは、絶縁層１３の厚さは、２５０μｍ以上が好ましく、３００μｍ以上がより好ましい。なお、不良の抑制という観点からは、絶縁層１３の厚さに上限はない。しかし、一般的には、マスキング装置の構造上、絶縁層１３の厚さは４００μｍが限界である。また、絶縁層１３が厚すぎると、後述する端部の滲みが生じやすくなり、電着部１２が不明瞭になる恐れがある。

【0027】

電着部１２が不明瞭であるとは、例えば、電着部１２を画定する絶縁層１３の端部が二重になって段差がついたり、絶縁層１３の端部がブレてなだらかな傾斜になったり、絶縁層１３の端部から絶縁樹脂が滲んで薄くはみ出したり、絶縁樹脂がかすれて電着部１２に付着したりすることをいう。電着部１２の外周部に絶縁樹脂が薄く付着していると、樹脂付不良および連結不良の原因となる。これに対して、電着部１２を画定する絶縁層１３の端部が切り立った状態を、電着部１２が明瞭であるという。電着部１２が明瞭であれば、樹脂付不良および連結不良を抑制できる。

【0028】

絶縁層１３の厚さと電着部１２の明瞭性は、印刷工程の条件に影響される。印刷工程では、スキージ２４をスクリーン２１に押し付けながら移動させる。この際のスキージ２４の押付圧力は２１０～２５０ｋＰａが好ましい。また、スキージ２４の移動速度は５～１０ｃｍ／秒が好ましく、８～１０ｃｍ／秒がより好ましい。そうすれば、絶縁層１３が厚くなり、また、電着部１２が明瞭となる。

【0029】

また、印刷工程では、スキージ２４を移動させるとともに、スクリーン２１を持ち上げて金属板１１から剥離する。この際のスクリーン２１の上昇速度は４．４～８．２ｍｍ／秒が好ましく、７．４～８．２ｍｍ／秒がより好ましい。そうすれば、絶縁層１３がより厚くなり、また、電着部１２がより明瞭となる。なお、スクリーン２１の上昇速度は、スクリーン２１の持ち上げのために把持した端部の上向きの移動速度を意味する。

【0030】

以上のように、印刷工程の条件を設定することで、絶縁層１３が厚く、かつ、電着部１２が明瞭な母板１が得られる。そのため、電着物の樹脂付不良および連結不良の不良率を低減できる。

【0031】

前述のごとく、母板１は電解製錬に繰り返し使用される。母板１の使用を繰り返すと、絶縁層１３が徐々に剥がれるため、不良率が高くなる。不良率が基準値を超えると、絶縁層１３の寿命が到来したと判断され、母板１の再整備が行われる。母板１の再整備は、母板１表面の絶縁層１３をブラスト処理により全て除去した後、新たに絶縁樹脂でマスキングすることにより行われる。絶縁層１３の寿命が短いと、母板１を再整備する頻度が高くなるため、生産効率が低下し、製造コストが高くなる。

【0032】

本実施形態によれば、絶縁層１３が厚く、かつ、電着部１２が明瞭な母板１が得られるため、母板１の使用を繰り返しても絶縁層１３が剥がれにくい。すなわち、絶縁層１３を長寿命化できる。絶縁層１３の寿命が長くなれば、母板１を再整備する頻度が少なくなるので、電着物の生産効率が高くなり、製造コストが低くなる。

【実施例0033】

つぎに、実施例を説明する。
ＴＥＣ社製のスクリーン印刷型マスキング装置を用いて母板を製造した。金属板として縦１，０９０ｍｍ、横８３０ｍｍのＳＵＳ３１６Ｌ製ステンレス板を用いた。金属板の両面に直径１５ｍｍの真円の電着部を千鳥状に配置したパターンで絶縁層を形成した。電着部の数は金属板の片面で２，０２１個である。

【0034】

スキージの押付圧力を１７０、２３０ｋＰａの２パターン、スキージの移動速度を３、６、９ｃｍ／秒の３パターン、スクリーンの上昇速度を４．８、７．８、１０．８ｍｍ／秒の３パターンとし、各パターンを組み合わせた種々の条件で印刷工程を行った。

【0035】

各条件で母板の作成を行い、絶縁層の平均膜厚を測定し、電着部の明瞭性を評価した。ここで、絶縁層の平均膜厚は、４０～５０枚の母集団から１枚を抜き出し、１枚の母板について片面につき（上中下）×（左中右）の９箇所（両面で合計１８箇所）の膜厚を測定し、測定値を平均して求めた。膜厚の測定には、電磁式の測定装置を用いた。また、電着部の明瞭性は以下の手順で評価した。マスキングパターンとして設定された電着部の面積に対する実際に形成された電着部の面積の比率を指標とした。マスキングパターンとして設定された電着部がそのまま形成された場合には、面積比が１００％となる。絶縁層の端部が二重になるなどすると、実際に形成された電着部の面積は小さくなり、面積比は１００％より小さくなる。面積比が９５％以上を５点、面積比が８０％以上９５％未満を４点、面積比が７０％以上８０未満を３点、面積比が５０％以上７０％未満を２点、面積比が５０％未満を１点とする。上記５、４、３、２、１点の限度見本写真を作成し、限度見本と照合することで、人が目視によって採点、評価した。電着部の明瞭性の評価には、上記平均膜厚を測定したものと同一の母板を用いた。１枚の母板に対して表裏の採点を行い、表裏の点数の平均を求めた。試験結果を表１に示す。

【0036】

【表1】

【0037】

表１より、スキージの押付圧力を２３０ｋＰａとし、スキージの移動速度を６または９ｃｍ／秒とした条件では、スクリーンの上昇速度によらず、絶縁層の膜厚を２５０μｍ以上、かつ、電着部の明瞭性を３．５点以上にできることが確認された。これより、スキージの押付圧力を２１０～２５０ｋＰａとし、スキージの移動速度を５～１０ｃｍ／秒とすれば、スクリーンの上昇速度によらず（少なくともスクリーンの上昇速度が４．４～１１．２ｍｍ／秒の範囲で）、絶縁層の膜厚を２５０μｍ以上、かつ、電着部の明瞭性を３．５点以上にできると考えられる。

【0038】

また、スキージの移動速度を８～１０ｃｍ／秒とすれば、絶縁層の膜厚を３００μｍ以上にできる。さらに、スクリーンの上昇速度を４．４～８．２ｍｍ／秒とすれば、電着部の明瞭性を４．０点以上にできる。スクリーンの上昇速度を７．４～８．２ｍｍ／秒とすれば、電着部の明瞭性をさらに高くできる。

【符号の説明】

【0039】

１ 母板
１１ 金属板
１２ 電着部
１３ 絶縁層
１４ 吊り手
１５ ビーム
２１ スクリーン
２２ スクレーパー
２３ 絶縁樹脂
２４ スキージ

【図1】

【図2】