กระบวนการผลิตและกระบวนการผลิตทองแดงฟอยล์

คอปเปอร์ฟอยล์ ซึ่งเป็นแผ่นทองแดงที่ดูเหมือนบางเฉียบเรียบง่าย มีกระบวนการผลิตที่ละเอียดอ่อนและซับซ้อนสูง กระบวนการนี้ส่วนใหญ่รวมถึงการสกัดและการกลั่นทองแดง การผลิตฟอยล์ทองแดง และขั้นตอนหลังการประมวลผล

ขั้นตอนแรกคือการสกัดและการกลั่นทองแดง ตามข้อมูลจากการสำรวจทางธรณีวิทยาของสหรัฐอเมริกา (USGS) การผลิตแร่ทองแดงทั่วโลกสูงถึง 20 ล้านตันในปี 2021 (USGS, 2021) หลังจากการสกัดแร่ทองแดง ผ่านขั้นตอนต่างๆ เช่น การบด การบด และการลอยตัว จะได้ทองแดงเข้มข้นที่มีปริมาณทองแดงประมาณ 30% จากนั้นทองแดงเข้มข้นเหล่านี้จะผ่านกระบวนการทำให้บริสุทธิ์ ซึ่งรวมถึงการถลุง การกลั่นคอนเวอร์เตอร์ และอิเล็กโทรลิซิส จนได้ทองแดงด้วยไฟฟ้าที่มีความบริสุทธิ์สูงถึง 99.99% ในที่สุด

ถัดมาเป็นกระบวนการผลิตทองแดงฟอยล์ ซึ่งแบ่งได้เป็น 2 ประเภทตามวิธีการผลิต ได้แก่ ฟอยล์ทองแดงด้วยไฟฟ้า และฟอยล์ทองแดงรีด

ฟอยล์ทองแดงด้วยไฟฟ้าทำผ่านกระบวนการอิเล็กโทรไลต์ ในเซลล์อิเล็กโทรไลต์ ขั้วบวกของทองแดงจะค่อยๆ ละลายภายใต้การกระทำของอิเล็กโทรไลต์ และไอออนของทองแดงที่ขับเคลื่อนด้วยกระแสจะเคลื่อนไปทางแคโทดและก่อตัวเป็นทองแดงสะสมบนพื้นผิวแคโทด ความหนาของฟอยล์ทองแดงด้วยไฟฟ้ามักจะอยู่ระหว่าง 5 ถึง 200 ไมโครเมตร ซึ่งสามารถควบคุมได้อย่างแม่นยำตามความต้องการของเทคโนโลยีแผงวงจรพิมพ์ (PCB) (Yu, 1988)

ในทางกลับกัน ฟอยล์ทองแดงรีดนั้นผลิตขึ้นโดยใช้กลไก เริ่มต้นจากแผ่นทองแดงที่มีความหนาหลายมิลลิเมตร แล้วค่อยๆ รีดให้บางลง จนได้แผ่นฟอยล์ทองแดงที่มีความหนาระดับไมโครเมตร (Coombs Jr., 2007) ฟอยล์ทองแดงประเภทนี้มีพื้นผิวเรียบกว่าฟอยล์ทองแดงด้วยไฟฟ้า แต่กระบวนการผลิตใช้พลังงานมากกว่า

หลังจากผลิตฟอยล์ทองแดงแล้ว โดยปกติจะต้องผ่านกระบวนการหลังการประมวลผล รวมถึงการอบอ่อน การรักษาพื้นผิว ฯลฯ เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพ ตัวอย่างเช่น การอบอ่อนสามารถเพิ่มความเหนียวและความเหนียวของฟอยล์ทองแดงได้ ในขณะที่การรักษาพื้นผิว (เช่น ออกซิเดชันหรือการเคลือบ) สามารถเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนและการยึดเกาะของฟอยล์ทองแดงได้

โดยสรุป แม้ว่าการผลิตและกระบวนการผลิตคอปเปอร์ฟอยล์จะซับซ้อน แต่ผลผลิตของผลิตภัณฑ์มีผลกระทบอย่างมากต่อชีวิตยุคใหม่ของเรา นี่คือการแสดงให้เห็นถึงความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี โดยการเปลี่ยนทรัพยากรธรรมชาติให้เป็นผลิตภัณฑ์ที่มีเทคโนโลยีสูงผ่านเทคนิคการผลิตที่แม่นยำ

อย่างไรก็ตาม กระบวนการผลิตฟอยล์ทองแดงยังนำมาซึ่งความท้าทายบางประการ เช่น การใช้พลังงาน ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม ฯลฯ ตามรายงาน การผลิตทองแดง 1 ตันต้องใช้พลังงานประมาณ 220GJ และสร้างการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ 2.2 ตัน (Northey และคณะ 2014) ดังนั้นเราจึงจำเป็นต้องหาวิธีที่มีประสิทธิภาพและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้นในการผลิตฟอยล์ทองแดง

ทางออกหนึ่งที่เป็นไปได้คือการใช้ทองแดงรีไซเคิลเพื่อผลิตฟอยล์ทองแดง มีรายงานว่าการใช้พลังงานในการผลิตทองแดงรีไซเคิลมีเพียง 20% ของทองแดงปฐมภูมิ และช่วยลดการใช้ประโยชน์จากทรัพยากรแร่ทองแดง (UNEP, 2011) นอกจากนี้ ด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี เราอาจพัฒนาเทคนิคการผลิตฟอยล์ทองแดงที่มีประสิทธิภาพและประหยัดพลังงานมากขึ้น ซึ่งช่วยลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมอีกด้วย

โดยสรุป กระบวนการผลิตและการผลิตคอปเปอร์ฟอยล์เป็นสาขาเทคโนโลยีที่เต็มไปด้วยความท้าทายและโอกาส แม้ว่าเราจะมีความก้าวหน้าอย่างมาก แต่ก็ยังมีงานอีกมากที่ต้องทำเพื่อให้แน่ใจว่าฟอยล์ทองแดงสามารถตอบสนองความต้องการประจำวันของเราในขณะที่ปกป้องสิ่งแวดล้อมของเราไปด้วย