Kupferfolie, dieses scheinbar einfache, ultradünne Kupferblech, ist ein hochempfindlicher und komplexer Herstellungsprozess. Dieser Prozess umfasst hauptsächlich die Gewinnung und Raffination von Kupfer, die Herstellung der Kupferfolie und Nachbearbeitungsschritte.
Der erste Schritt ist die Gewinnung und Raffination von Kupfer. Laut Angaben des United States Geological Survey (USGS) erreichte die weltweite Kupfererzproduktion im Jahr 2021 20 Millionen Tonnen (USGS, 2021). Nach der Gewinnung des Kupfererzes kann durch Schritte wie Zerkleinern, Mahlen und Flotation Kupferkonzentrat mit einem Kupfergehalt von etwa 30 % gewonnen werden. Diese Kupferkonzentrate durchlaufen anschließend einen Raffinationsprozess, der Schmelzen, Konverterraffination und Elektrolyse umfasst und schließlich Elektrolytkupfer mit einer Reinheit von bis zu 99,99 % ergibt.
Als nächstes folgt der Herstellungsprozess der Kupferfolie, die je nach Herstellungsverfahren in zwei Arten unterteilt werden kann: elektrolytische Kupferfolie und gewalzte Kupferfolie.
Elektrolytische Kupferfolie wird durch einen elektrolytischen Prozess hergestellt. In einer Elektrolysezelle löst sich die Kupferanode unter Einwirkung des Elektrolyten allmählich auf, und die Kupferionen bewegen sich, angetrieben durch den Strom, zur Kathode und bilden Kupferablagerungen auf der Kathodenoberfläche. Die Dicke elektrolytischer Kupferfolie liegt üblicherweise zwischen 5 und 200 Mikrometern und kann je nach den Anforderungen der Leiterplattentechnologie präzise gesteuert werden (Yu, 1988).
Gewalzte Kupferfolie hingegen wird mechanisch hergestellt. Ausgehend von einem mehrere Millimeter dicken Kupferblech wird dieses durch Walzen schrittweise dünner gemacht, bis schließlich eine Kupferfolie mit einer Dicke im Mikrometerbereich entsteht (Coombs Jr., 2007). Diese Art von Kupferfolie hat eine glattere Oberfläche als elektrolytische Kupferfolie, ihr Herstellungsprozess verbraucht jedoch mehr Energie.
Nach der Herstellung muss die Kupferfolie üblicherweise nachbearbeitet werden, um ihre Leistung zu verbessern. Dazu gehören Glühen und Oberflächenbehandlungen. Beispielsweise kann Glühen die Duktilität und Zähigkeit der Kupferfolie verbessern, während Oberflächenbehandlungen (wie Oxidation oder Beschichtung) die Korrosionsbeständigkeit und Haftung der Kupferfolie verbessern.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Produktions- und Herstellungsprozess von Kupferfolie zwar komplex ist, die Produktentwicklung jedoch tiefgreifende Auswirkungen auf unser modernes Leben hat. Dies ist Ausdruck des technologischen Fortschritts, der durch präzise Fertigungstechniken natürliche Ressourcen in Hightech-Produkte verwandelt.
Der Herstellungsprozess von Kupferfolie bringt jedoch auch einige Herausforderungen mit sich, darunter Energieverbrauch und Umweltbelastung. Einem Bericht zufolge benötigt die Produktion einer Tonne Kupfer etwa 220 GJ Energie und verursacht 2,2 Tonnen Kohlendioxid-Emissionen (Northey et al., 2014). Daher müssen wir effizientere und umweltfreundlichere Wege zur Herstellung von Kupferfolie finden.
Eine mögliche Lösung ist die Verwendung von recyceltem Kupfer zur Herstellung von Kupferfolie. Berichten zufolge beträgt der Energieverbrauch bei der Herstellung von recyceltem Kupfer nur 20 % des Energieverbrauchs bei der Herstellung von Primärkupfer und reduziert die Ausbeutung von Kupfererzressourcen (UNEP, 2011). Darüber hinaus könnten wir mit dem technologischen Fortschritt effizientere und energiesparendere Herstellungsverfahren für Kupferfolie entwickeln und so die Umweltbelastung weiter reduzieren.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Produktion und der Herstellungsprozess von Kupferfolie ein technologisches Feld voller Herausforderungen und Chancen ist. Obwohl wir bereits erhebliche Fortschritte erzielt haben, bleibt noch viel zu tun, um sicherzustellen, dass Kupferfolie unseren täglichen Bedarf deckt und gleichzeitig unsere Umwelt schützt.
Beitragszeit: 08.07.2023