Kupferfolie, dieses scheinbar einfache, hauchdünne Kupferblech, durchläuft einen äußerst aufwendigen und komplexen Herstellungsprozess. Dieser umfasst im Wesentlichen die Gewinnung und Raffination des Kupfers, die Herstellung der Kupferfolie sowie Nachbearbeitungsschritte.
Der erste Schritt ist die Gewinnung und Raffination von Kupfer. Laut Daten des United States Geological Survey (USGS) erreichte die weltweite Kupfererzproduktion im Jahr 2021 20 Millionen Tonnen (USGS, 2021). Nach der Kupfererzgewinnung durch Schritte wie Brechen, Mahlen und Flotation erhält man Kupferkonzentrat mit einem Kupfergehalt von etwa 30 %. Dieses Kupferkonzentrat durchläuft anschließend einen Raffinationsprozess, der Schmelzen, Konverterraffination und Elektrolyse umfasst und schließlich zu elektrolytischem Kupfer mit einer Reinheit von bis zu 99,99 % führt.
Als nächstes folgt der Herstellungsprozess von Kupferfolie, der je nach Herstellungsverfahren in zwei Arten unterteilt werden kann: elektrolytische Kupferfolie und gewalzte Kupferfolie.
Elektrolytische Kupferfolie wird durch ein elektrolytisches Verfahren hergestellt. In einer Elektrolysezelle löst sich die Kupferanode unter Einwirkung des Elektrolyten allmählich auf. Die vom Stromfluss angetriebenen Kupferionen wandern zur Kathode und bilden dort Kupferablagerungen. Die Dicke der elektrolytischen Kupferfolie liegt üblicherweise zwischen 5 und 200 Mikrometern und kann präzise an die Anforderungen der Leiterplattentechnologie angepasst werden (Yu, 1988).
Gewalzte Kupferfolie hingegen wird maschinell hergestellt. Ausgehend von einem mehrere Millimeter dicken Kupferblech wird dieses durch Walzen schrittweise verdünnt, bis schließlich eine Kupferfolie mit einer Dicke im Mikrometerbereich entsteht (Coombs Jr., 2007). Diese Art von Kupferfolie weist eine glattere Oberfläche als elektrolytisch abgeschiedene Kupferfolie auf, ihr Herstellungsprozess ist jedoch energieintensiver.
Nach der Herstellung der Kupferfolie ist in der Regel eine Nachbearbeitung erforderlich, beispielsweise Glühen oder Oberflächenbehandlung, um ihre Eigenschaften zu verbessern. So kann durch Glühen die Duktilität und Zähigkeit der Kupferfolie erhöht werden, während Oberflächenbehandlungen (wie Oxidation oder Beschichtung) die Korrosionsbeständigkeit und Haftung verbessern.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Herstellung von Kupferfolie zwar komplex ist, das Endprodukt aber einen tiefgreifenden Einfluss auf unser modernes Leben hat. Es ist ein Beispiel für technologischen Fortschritt, der natürliche Ressourcen durch präzise Fertigungstechniken in Hightech-Produkte umwandelt.
Die Herstellung von Kupferfolie birgt jedoch auch einige Herausforderungen, darunter der Energieverbrauch und die Umweltbelastung. Laut einem Bericht benötigt die Produktion einer Tonne Kupfer etwa 220 GJ Energie und verursacht 2,2 Tonnen Kohlendioxidemissionen (Northey et al., 2014). Daher müssen wir effizientere und umweltfreundlichere Verfahren zur Herstellung von Kupferfolie finden.
Eine mögliche Lösung besteht darin, Kupferfolie aus Recyclingkupfer herzustellen. Berichten zufolge beträgt der Energieverbrauch für die Recyclingkupferproduktion nur 20 % des Energieverbrauchs für Primärkupfer, wodurch die Ausbeutung von Kupfererzvorkommen reduziert wird (UNEP, 2011). Mit dem technologischen Fortschritt lassen sich zudem effizientere und energiesparendere Herstellungsverfahren für Kupferfolie entwickeln, wodurch deren Umweltbelastung weiter verringert wird.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Herstellung von Kupferfolie ein technologisches Feld voller Herausforderungen und Chancen darstellt. Obwohl wir bereits bedeutende Fortschritte erzielt haben, bleibt noch viel zu tun, um sicherzustellen, dass Kupferfolie unseren täglichen Bedarf deckt und gleichzeitig die Umwelt schont.
Veröffentlichungsdatum: 08.07.2023