Koperfolie, deze ogenschijnlijk simpele, ultradunne koperplaat, vereist een zeer delicaat en complex productieproces. Dit proces omvat voornamelijk de extractie en raffinage van koper, de productie van koperfolie en nabewerking.
De eerste stap is de winning en raffinage van koper. Volgens gegevens van de United States Geological Survey (USGS) bereikte de wereldwijde productie van kopererts in 2021 20 miljoen ton (USGS, 2021). Na de winning van kopererts, via stappen zoals breken, vermalen en flotatie, kan koperconcentraat met een kopergehalte van ongeveer 30% worden verkregen. Deze koperconcentraten ondergaan vervolgens een raffinageproces, waaronder smelten, converterraffinage en elektrolyse, wat uiteindelijk elektrolytisch koper oplevert met een zuiverheid van maar liefst 99,99%.
Hierna volgt het productieproces van koperfolie, dat afhankelijk van de productiemethode in twee typen kan worden onderverdeeld: elektrolytische koperfolie en gewalste koperfolie.
Elektrolytische koperfolie wordt vervaardigd via een elektrolytisch proces. In een elektrolytische cel lost de koperanode geleidelijk op onder invloed van de elektrolyt, en de koperionen, gedreven door de stroom, bewegen zich naar de kathode en vormen koperafzettingen op het kathodeoppervlak. De dikte van elektrolytische koperfolie varieert gewoonlijk van 5 tot 200 micrometer, wat nauwkeurig kan worden geregeld op basis van de behoeften van de printplaattechnologie (PCB) (Yu, 1988).
Gewalst koperfolie daarentegen wordt machinaal vervaardigd. Beginnend met een koperen plaat van enkele millimeters dik, wordt deze geleidelijk dunner gemaakt door te walsen, wat uiteindelijk resulteert in koperfolie met een dikte tot op micrometerniveau (Coombs Jr., 2007). Dit type koperfolie heeft een gladder oppervlak dan elektrolytisch koperfolie, maar het productieproces verbruikt meer energie.
Nadat de koperfolie is vervaardigd, moet deze meestal een nabewerking ondergaan, zoals gloeien, oppervlaktebehandeling, enz., om de prestaties te verbeteren. Gloeien kan bijvoorbeeld de ductiliteit en taaiheid van koperfolie verbeteren, terwijl oppervlaktebehandeling (zoals oxidatie of coating) de corrosiebestendigheid en hechting van koperfolie kan verbeteren.
Kortom, hoewel het productie- en productieproces van koperfolie complex is, heeft het product een grote impact op ons moderne leven. Dit is een manifestatie van technologische vooruitgang, waarbij natuurlijke hulpbronnen door middel van nauwkeurige productietechnieken worden omgezet in hightechproducten.
Het productieproces van koperfolie brengt echter ook uitdagingen met zich mee, zoals energieverbruik, milieu-impact, enz. Volgens een rapport vereist de productie van 1 ton koper ongeveer 220 GJ energie en genereert deze 2,2 ton CO2-uitstoot (Northey et al., 2014). Daarom moeten we efficiëntere en milieuvriendelijkere manieren vinden om koperfolie te produceren.
Een mogelijke oplossing is het gebruik van gerecycled koper voor de productie van koperfolie. Naar verluidt bedraagt het energieverbruik voor de productie van gerecycled koper slechts 20% van dat van primair koper, en het vermindert de exploitatie van koperertsbronnen (UNEP, 2011). Bovendien kunnen we met de technologische vooruitgang efficiëntere en energiebesparende technieken voor de productie van koperfolie ontwikkelen, waardoor de impact op het milieu verder wordt verminderd.
Kortom, het productie- en productieproces van koperfolie is een technologisch vakgebied vol uitdagingen en kansen. Hoewel we aanzienlijke vooruitgang hebben geboekt, is er nog veel werk te verzetten om ervoor te zorgen dat koperfolie in onze dagelijkse behoeften kan voorzien en tegelijkertijd ons milieu kan beschermen.
Plaatsingstijd: 08-07-2023