ZABEZPEČENÍ DVEŘÍ KAROSÉRIÍ PŘI LAKOVÁNÍ

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ÚSTAV KONSTRUOVÁNÍ FACULTY OF MECHANICAL ENGINEERING INSTITUTE OF MACHINE AND INDUSTRIAL DESIGN ZABEZPEČENÍ DVEŘÍ KAROSÉRIÍ PŘI LAKOVÁNÍ CAR DOOR LOCKING DURING VARNISHING BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR'S THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR MAREK VOLF Ing. JIŘÍ DVOŘÁČEK BRNO 2007

Abstrakt V práci je proveden rozbor kolizních situací, ke kterým dochází při procesu čištění, fosfátování a kataforéznímu základování v lakovně podniku Škoda Auto a.s. - závod Kvasiny. Je popsána technologie povrchových úprav a jsou vytipována kritická místa linky. Jsou navržena řešení pro zlepšení zajištění dveří karoserií. Je zpracován ideový návrh konstrukce kontrolní stanice včetně užitých komponent. Je popsán postup kontroly. Klíčová slova automobil, dveře, karoserie, lakování, lakovna, zabezpečení, zajištění, adaptér, přípravek, kolize, zachytávání, výrobní linka, ponorná lázeň, VBH, fosfátování, KTL, kataforéza, kontrolní stanice, postup kontroly, Škoda Auto, Fabia, Roomster, Superb, Kvasiny, Mladá Boleslav, PPG, Festo Bibliografická citace VOLF, M. Zabezpečení dveří karosérií při lakování, Brno. VUT - FSI, 2007. 44 s. Abstract Thesis deal with collision situations during cleaning, phosphating and cataphoretic foundation in painting shop of Škoda Auto a.s. - plant Kvasiny. There is description of surfacing technology and pointing out critical places of assembly line. There are suggestions to improvement security of vehicle doors. Sketch of checkpoint is worked out, including components used. Sequence of control is described. Keywords car, vehikle, door, bodywork, varnishing, paint shop, locking, securing, fastening, adaptor, jig, collision, interception, assembly line, immersion bath, VBH, phosphating, KTL, cataphoretic foundation, checkpoint, sequence of control, Škoda Auto, Fabia, Roomster, Superb, Kvasiny, Mladá Boleslav, PPG, Festo Bibliographic Citation VOLF, M. Car door locking during varnishing, Brno. BUT - FME, 2007. 44 pgs.

Poděkování Rád bych poděkoval následujícím lidem za přívětivou spolupráci: Panu Ing. Mizerovi, který mi jako člen vedení lakovny dal možnost započít práci na zajímavém projektu, u kterého je vysoká pravděpodobnost skutečné realizace. Panu Ing. Dvořáčkovi jako internímu vedoucímu práce, který byl tak ochoten a vzal si mne na starosti na půdě fakulty, ačkoliv to nebylo vůbec jeho povinností. Panu Ing. Rolečkovi jako externímu vedoucímu práce, který mě podrobně seznámil s prostředím lakovny. Poskytl mi vyčerpávající informace i velké množství užitečných rad a podkladů. Panu Ing. Chlebounovi, panu Ságnerovi a panu Bémovi, kteří mi poskytli také nespočet informací a tipů. V neposlední řadě bych chtěl také poděkovat i všem seřizovačům linek VBH a KTL, kteří mi věnovali také nemálo času při řešení projektu.

OBSAH OBSAH ÚVOD 13 Základní informace o problému 13 Předmět a význam práce 13 Současný stav řešení problému 13 1 ANALÝZA PŘÍČIN SELHÁNÍ ZAJIŠTĚNÍ DVEŘÍ 14 1.1 Přelakování adaptérů 14 1.2 Prasklá nebo vytahaná pružina adaptéru 15 1.3 Manipulace s karoseriemi při přepravě ze svařovny do lakovny 15 2 NÁSLEDKY SELHÁNÍ ZAJIŠTĚNÍ DVEŘÍ 18 2.1 Linka VBH 18 2.1.1 Čištění (Cleaning) 19 2.1.2 Aktivace (Activation) 21 2.1.3 Fosfátování (Phosphating) 21 2.1.4 Pasivace (Passivation) 21 2.1.5 Oplach deionizovanou vodou (Rinsing by deionised water) 22 2.1.6 Odvedení přebytečné vody 22 2.2 Linka KTL teoretické pojednání 23 2.2.1 Historie elektrolakování 23 2.2.2 Teoretické základy kataforézního základování (KTL) 24 2.2.3 Praktické poznatky z provozu KTL zařízeni v závodu Mladá Boleslav 27 2.3 Linka KTL provoz v praxi 28 2.3.1 Kataforetické vylučování 28 2.3.2 Elektrický systém 29 2.3.3 Anolytový okruh 29 2.3.4 Ultrafiltrační systém: 29 2.3.5 Oplachový systém 30 2.3.6 Koagulační zařízení 31 2.3.7 Vypalování kataforézy 33 2.3.8 Závěr k technologii KTL 33 2.4 Celkové zhodnocení kritických míst 33 3 NÁVRH OPTIMÁLNÍ VARIANTY ZABEZPEČENÍ DVEŘÍ 34 3.1 Výběr místa pro kontrolní stanici 34 3.2 Rozvaha nad konstrukčním řešením kontrolní stanice 34 3.3 Dodavatel konstrukčních prvků 35 3.4 Návrh kontrolní stanice 35 3.5 Princip provozu kontrolní stanice 37 4 ZÁVĚR 40 5 SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJŮ 41 6 SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK, SYMBOLŮ A VELIČIN 42 6.1 Použité zkratky 42 6.2 Použité symboly 42 6.3 Použité veličiny 42 7 SEZNAM OBRÁZKŮ A GRAFŮ 43 8 SEZNAM PŘÍLOH 44 11

OBSAH 12

ÚVOD ÚVOD V lakovně podniku Škoda Auto a.s. závod Kvasiny (dále jen závod Kvasiny) se vyskytuje následující problém. Základní informace o problému Při průchodu karosérií lázněmi pro fosfátování (linka VBH) a lázněmi pro fosfátování (linka KTL) dochází opakovaně k otevření dveří karoserií vlivem špatně instalovaných přípravků. K otevření dveří může docházet na několika místech. Podle toho, kde k selhání zajištění dveří dojde, vznikají kolize, které mohou mít za následek poškození karoserie a hodinové až celodenní prostoje. Předmět a význam práce Předmětem této práce bude zanalyzovat příčiny a navrhnout optimální řešení problému. Za optimální řešení je předběžně považováno umístění stanice pro kontrolu zajištění dveří. Tato stanice musí být použitelná pro všechny typy karosérií, které lakovnou procházejí. Jedná se o vozy A04 (Fabia), A05 (Roomster) a B5 (Superb). Současný stav řešení problému Tento problém není v žádném závodu podniku Škoda Auto a.s. zatím nijak řešen. Jedná se tedy kromě závodu v Kvasinkách i o závod v Mladé Boleslavi. v závodu ve Vrchlabí lakovnu nemají. 13

ANALÝZA PŘÍČIN SELHÁNÍ ZAJIŠTĚNÍ DVEŘÍ 1 ANALÝZA PŘÍČIN SELHÁNÍ ZAJIŠTĚNÍ DVEŘÍ Na konci pracovní linky na svařovně jsou obsluhou linky na všechny (tedy i páté) dveře u všech typů karosérií instalovány přípravky (dále jen adaptéry). Pracovník svařovny na tomto stanovišti je povinen zkontrolovat, jestli jsou adaptéry v odpovídajícím stavu. Jeho pochybení není již přípustné, protože během další cesty až po vstup do lázní v lakovně není funkčnost adaptérů spojitě kontrolována. Selhání funkčnosti adaptéru může nastat několika způsoby, které blíže rozvedu. 1.1 Přelakování adaptérů Jednotlivé adaptéry se používají na několik cyklů, nečistí se po jediném průchodu lakovnou, což je neekonomické. Nicméně po více průchodech lakovnou je nutné adaptéry očistit, aby nadále mohli plnit svou funkci. se vozí do závodu v Mladé Boleslavi k očištění.rozdíl mezi očištěným adaptérem a adaptérem, který již prošel lakovnou je zřejmý z následujících obrázků. Na Obr. 1 je adaptér po očištění. Obr. 1 Adaptér po očištění Z Obr. 1 je na adaptéru jasně viditelná povrchová koroze. Stihne se vytvořit během pár dnů. To však na samotnou funkčnost přípravku nemá vliv. Na Obr. 2 je adaptér po průchodu lakovnou. Obr. 2 Adaptér po průchodu lakovnou 14

ANALÝZA PŘÍČIN SELHÁNÍ ZAJIŠTĚNÍ DVEŘÍ Právě při nadměrném nánosu laku nemusí jít správně nasadit a zajistit. Poté může dojít k jeho uvolnění a ztrátě funkce. Pokud se tedy pracovníkovi svařovny dostane do rukou příliš přelakovaný kus, neměl by ho použít. 1.2 Prasklá nebo vytahaná pružina adaptéru Adaptér je upevněn na karoserii pomocí páčky, jejíž hrot zapadá do technologického otvoru v ní (viz Obr. 3). Protože celý přípravek včetně pružiny zajišťovací páčky je vystaven značné tepelné zátěži, a to především v sušce, tak se po čase může stát, že se pružina vytahá nebo praskne. 1.2 Obr. 3 Pohled z vnitřku karoserie na upevněný přípravek Obsluha linky na svařovně má za povinnost kontrolovat stav pružiny a zhodnotit, zda bude plnit svou funkci. 1.3 Manipulace s karoseriemi při přepravě ze svařovny do lakovny Karoserie jsou převáženy ze svařovny do lakovny nákladními automobily. S tím je spojena nakládka a vykládka zdvižnými vozíky. Při těchto operacích jsou karoserie vystaveny menším rázům. Pokud je ale přípravek nainstalován správně a s karoseriemi je manipulováno podle předpisů, je selhání funkce adaptéru při těchto přesunech vysoce nepravděpodobné. Při manipulaci s karoseriemi v lakovně před vstupem do lázní je pravděpodobnost selhání také velice nízká. 1.3 Obr. 4 Otočný mechanismus za vstupem do lakovny 15

ANALÝZA PŘÍČIN SELHÁNÍ ZAJIŠTĚNÍ DVEŘÍ Na Obr. 4 a Obr. 5 je tento manipulační prostor zachycen. Obr. 5 Linka za otočným mechanismem Na Obr. 5 je vpravo dole vidět část otočného mechanismu, který nasměruje karoserie do dopravní linky dlouhé cca 150m. Na jejím konci mění karosérie směr o 180, kde vstupuje do lázní VBH. (na Obr. 5 vlevo hned za sloupy je vlastně konec lázní VBH). Před vstupem do lázní VBH je kontrolováno uchycení karoserie k podstavci neboli SKIDu. Uchycení je realizováno pomocí čtyř excentrických čepů. Kontrolní stanice je zachycena na Obr. 6. Obr. 6 Stanice pro kontrolu uchycení karoserie ke SKIDu 16

ANALÝZA PŘÍČIN SELHÁNÍ ZAJIŠTĚNÍ DVEŘÍ Ve stanici se karoserie podepře za prahy a deska, na které leží SKID, začne klesat. Pokud by SKID nezůstal viset na karoserii, tak jsou zde snímače, které tento stav detekují a případně zastaví linku a upozorní její obsluhu. Po této kontrole karoserie vstupuje do lázní VBH. 17

NÁSLEDKY SELHÁNÍ ZAJIŠTĚNÍ DVEŘÍ 2 NÁSLEDKY SELHÁNÍ ZAJIŠTĚNÍ DVEŘÍ V této kapitole je popsán technologický proces v lázních VBH (fosfátování) a lázních KTL (kataforéza). Na Obr. 7 je vlevo vstup do lázní VBH, ty pokračují až na konec výrobní haly. Tam se karoserie otočí a pokračují směrem k nám v boxech KTL. Nejblíže vpravo je tedy konec KTL. Obr. 7 Náhled na linky VBH a KTL 2.1 Linka VBH Před aplikací kataforézy na lince KTL je nutná kvalitní příprava povrchu každé karoserie. K dosažení optimálních výsledků a zajištění všech předností kataforézy je nutné, aby kovový materiál, na který bude kataforéza aplikována, prošel systémem předúprav, ze kterých se skládá linka VBH. Obr. 8 Schéma linky VBH 18

NÁSLEDKY SELHÁNÍ ZAJIŠTĚNÍ DVEŘÍ Schéma linky VBH je znázorněno na Obr. 8. Lázně VBH jsou ponor/postřiková linka, na které se postupně provádí následující úpravy. 2.1.1 Čištění (Cleaning) K čištění se používají alkalické prostředky předehřáté na teplotu 50-60 C. Musí se odstranit veškerá mastnota a další nečistoty, které ulpěly na povrchu karoserií během předchozí výroby. Na Obr. 9 je zachycen vstup do lázní VBH. U vstupu je SKID s karoserií chycen háky. Ihned za vstupem lze vidět první oplach karoserie. 2.1.1 Obr. 9 Vstup do lázní VBH Po oplachu je karoserie spuštěna a ponořena do první - čistící lázně (viz. Obr. 10). Právě při spouštění do lázní je velká pravděpodobnost otevření dveří a zároveň v tomto místě jejich otevření může způsobit nejzávažnější následky na celé lince. Otevřené dveře se totiž mohou zachytit o součásti linky a způsobit tak havárii. Na Obr. 10 si lze také povšimnout začátku zábradlí, které bylo po předcházejících kolizích nainstalováno do všech zón (celkem je na VBH 10 zón). Obr. 10 Sestup do čistící lázně VBH (náhled oknem) 19

NÁSLEDKY SELHÁNÍ ZAJIŠTĚNÍ DVEŘÍ Poslední havárie vznikla tak, že se otevřené dveře zachytily o kryt řetězu, který pohání závěs se SKIDem. Karoserie se vytrhla ze SKIDu a uvízla na dně lázně. Následně další karoserie začaly také vstupovat do lázně a zachytily již uvízlou karoserii. Teprve pak vypadl pohon celé linky kvůli přetížení motoru, který otáčí s ozubenými koly pohánějícími tažný řetěz. Výsledkem tedy byly 3 totálně zdevastované skelety, které se musela obsluha linky rozřezat a odstranit po částech. Pokud se nyní dveře vyvlíknou z adaptéru, díky zábradlí se neotevřou se natolik, aby došlo k jejich zachycení. Přesto stále dojde k jejich odření o zábradlí což je pro pokračování ve výrobním procesu nepřípustné. a je nutná jejich výměna. Na Obr. 11 je hladina vlastní čistící lázně. Obr. 11 Náhled v polovině čistící lázně VBH Po výstupu z čistící lázně (viz. Obr. 12) je karoserie opět oplachována. Obr. 12 Výstup z čistící lázně VBH (náhled přímo z linky) 20

NÁSLEDKY SELHÁNÍ ZAJIŠTĚNÍ DVEŘÍ 2.1.2 Aktivace (Activation) Pro zajištění rovnoměrné a jemné struktury fosfátové vrstvy se provádí aktivace povrchu anorganickými solemi na bázi titanu. Z mikroskopického snímku na Obr. 13 je účinek aktivace zřejmý, vlevo je vzorek bez aktivace a vpravo vzorek po aktivaci. Po aktivaci je karoserie opět opláchnuta. Princip spouštění do aktivačních lázní je totožný jako u čištění. Je zde tedy stejné nebezpečí otevření dveří s obdobnými následky. 2.1.2 Obr. 13 Vliv aktivace před fosfátováním 2.1.3 Fosfátování (Phosphating) Zde se používá tzv. trikationtový fosfát na bázi zinku, niklu a manganu. 2.1.3 Proces samotného fosfátování je mikroskopicky znázorněn na Obr. 14. Obr. 14 Vliv aktivace před fosfátováním 2.1.4 Pasivace (Passivation) Tento proces je bezpodmínečně nutný a velice žádoucí, neboť značně zlepšuje korozní odolnost a přilnavost kataforézních povlaků. V současné době se provádí 2.1.4 21

NÁSLEDKY SELHÁNÍ ZAJIŠTĚNÍ DVEŘÍ pasivace chromovými nebo bezchromovými prostředky. V případě bezchromových prostředků to mohou být např. soli zirkonu. Na Obr. 15 je schématicky znázorněn princip pasivace, při němž dochází k zacelení pórů krystalické vrstvy fosfátu. Obr. 15 Zacelení pórů pasivací karoserie a reakce s krystalickou vrstvou fosfátu 2.1.5 Oplach deionizovanou vodou (Rinsing by deionised water) Toto je finální čistící operace před vstupem do linky KTL. Spotřebovaná voda samozřejmě prochází recyklačním okruhem a je použita znovu. 2.1.6 Odvedení přebytečné vody Po oplachu je karoserie dopravena na zdvižné plošiny. Na Obr. 16 vlevo jsou odrazové terče k nimž jsou zrcadlově vpravo umístěny snímače (fotonky), které jsou napojeny na řídící systém plošiny. Díky specifickým tvarům karoserií lze takto rozpoznat o jaký typ se jedná a podle toho systém určí výšku, do jaké se daná karoserie zvedne. Nejdříve je karoserie sklopena směrem dozadu. Obr. 16 První fáze odvedení přebytečné vody 22

NÁSLEDKY SELHÁNÍ ZAJIŠTĚNÍ DVEŘÍ V druhé fázi je karoserie sklopena směrem dopředu (viz Obr. 17) Obr. 17 Druhá fáze odvedení přebytečné vody Je možné, že se špatné zajištění přípravku projeví až na tomto místě, následky naštěstí nejsou tak fatální jako při předchozích operacích. 2.2 Linka KTL teoretické pojednání Bezprostředně po výstupu z lázní VBH čeká karoserie další řada elektrochemických a dalších procesů které jsou uplatněny na lince KTL. V této části je především čerpáno z publikace [1], jejíž autorem je Ing. Michal Hahn. 2.2 2.2.1 Historie elektrolakování Princip elektrolakování byl vyvinut začátkem 60. let a zaveden do sériové hromadné výroby okolo roku 1965. 2.2.1 Přednosti použití tohoto systému a) plně automatický ponorový proces, při kterém lak proniká do dutin b) lak je na vodní bázi s nízkým obsahem rozpouštědel c) elektrochemický proces umožňující nastavit požadovanou sílu vrstvy d) vhodným systémem oplachů jsou minimalizovány ztráty barvy e) zejména při katodickém systému je zajištěna dokonalá ochrana proti korozi a znamenitá stabilita Etapy vývoje elektrolakování 1. etapa: Okolo roku 1965 bylo zavedeno elektrolakování (ETL) v automobilovém průmyslu. Systémy byly stavěny na anodickém principu, tzv. anodické vylučování (ATL). V praxi to znamená, že karoserie je anoda, na které se vylučují anionty polymeru. 23

NÁSLEDKY SELHÁNÍ ZAJIŠTĚNÍ DVEŘÍ 2. etapa: Firmou PPG (Pittsburgh Plate Glass) bylo vyvinuto katodické vylučování (dále KTL) a ta posléze zavádí tento systém lakování v roce 1976 do automobilového průmyslu. Převaha této technologie vedla během několika málo let k přestavbě anodických systémů na systémy katodické. V dnešní době valná většina celkové produkce automobilů využívá systém KTL vyvíjený firmou PPG, kontrakt obsahuje především odběr materiálu (laku) přímo od firmy PPG nebo od jiného výrobce s licencí PPG. 3. generace: Firma PPG v roce 1982 zavádí pod obchodním názvem UNI-PRIME systém hustých (kompaktních) vrstev. Tento systém doplňuje antikorozní funkci podstatným zlepšením abrazivních vlastností filmu a vylepšenými rozlévacími schopnostmi, jenž snižují vliv drsnosti podkladu. Systém je založen na modulárním principu. Pojivo obsahuje 3 hlavní komponenty: a) základní pryskyřice zajištující korozní odolnost a hloubkovou účinnost b) komponenty zajištující pružnost vrstvy a tím odolnost proti abrazi c) komponenty ovlivňující sílu vrstvy působí tedy jako náhrada rozpouštědel Poměr těchto dílčích složek lze upravovat dle požadavků zákazníka. 4. generace Na základě modulárního systému byly tyto materiály vyvinuty v roce 1988. Materiály 4. generace mají následující vlastnosti: a) snížení obsahu rozpouštědel pod 1%. Jde o čistou technologii zejména z hlediska vypalování, neboť uniká minimální množství vedlejších produktů do ovzduší a snižují se náklady na údržbu vypalovacích pecí (vzniká v nich nános kondenzátu, který se musí odstraňovat) b) zlepšení rozlévacích schopností eliminuje vliv drsnosti podkladu c) zlepšení abrazivních vlastností za nízkých teplot (- 20 C) d) zlepšená elasticita a flexibilita vrstvy Budoucí vývoj Nízkoteplotní vypalovací systémy (teplota vypalování 120 C): Umožní při stavbě karoserie použít plastové díly. Bezodpadové technologie: Vznikají bezolovnaté netekuté odpady. Dále zavedení technologie umožňující bezchromové oplachy. KTL s velmi vysokou hloubkovou účinností: Základem tohoto projektu je úsilí o dosažení 10-tileté záruční doby v automobilovém průmyslu. Zatím je dosahováno slibných výsledků, které budou k dispozici v nejbližší budoucnosti. 2.2.2 Teoretické základy kataforézního základování (KTL) Pojmem KTL je chápán jako systém nanášení barvy, při kterém kovové díly v lakovací nádrži slouží při napájení stejnosměrným proudem jako katody. Na katodách probíhají elektro-chemické reakce, které vedou k vylučování lakového filmu. 24

NÁSLEDKY SELHÁNÍ ZAJIŠTĚNÍ DVEŘÍ Složení materiálu používaného v KTL KTL materiál obsahuje kladně nabité částice barvy (největší částice úplně vlevo na Obr. 18), které v sobě mají zakomponován pigment a pojivo (umělá pryskyřice). Další složkou (viz. pravá Obr. 18) jsou záporně nabité zbytky org. kyseliny COO (např. anionty kyseliny octové). Jedná se v podstatě o elektro-neutrální koloidní roztok, kde na koloidní částici pryskyřice (CH 3 ) o velkém kladném náboji jsou nabaleny anionty jednoduché organické kyseliny. Pryskyřice je vysokomolekulární terciální amin, který v kyselém vodném prostředí vytváří následující strukturu. Obr. 18 Molekulární struktura koloidního roztoku Přídavkem organické kyseliny se tedy vytvoří koloidní roztok, jehož pryskyřičná část je nabitá kladně a kyselá část je nabitá záporně. Takto vytvořená lázeň po připojení stejnosměrného proudu na katodu (část karoserie, na kterou chceme aplikovat KTL nanášení) a na pevně instalovanou anodu umožňuje elektro-chemické procesy vedoucí k vyloučení KTL vrstvy. Elektrochemické procesy na elektrodách Procesy na katodě: a) Přenos: Migrace kladně nabité částice barvy elektroforetickým procesem ke katodě. b) Elektro-chemická reakce: Elektrolýza vody na vodík a hydroxylové ionty OH. c) Elektrokoagulace: Jedná se o tuto chemickou reakci: kladně nabitá částice + OH nerozpustná částice d) Tvorba povlaku: Dochází k vylučování ve vodě nerozpustného koagulátu. Zároveň probíhá elektroosmotický migrační proces, kterým se přebytečná voda dostává z povrchu filmu. Procesy na anodě: a) Migrace organické kyseliny k anodě b) Elektrolýza vody na kyslík a H + kationty c) Reakce H + + R-COO R-COOH d) Regulace ph - odvod přes dialyzační systém Zapojením stejnoměrného elektrického proudu je dominující reakcí rozklad vody. Na hranici mezi filmem a katodou dochází k obohacení ionty hydroxylu, a tím se posouvá ph do alkalické oblasti. Po dosažení dostatečně vysoké alkality, která závisí 25

NÁSLEDKY SELHÁNÍ ZAJIŠTĚNÍ DVEŘÍ na zásaditosti aniontů umělé pryskyřice, dochází ke koagulaci pryskyřice, na katodovém povrchu. Anodová reakce se vyznačuje tím, že se vytváří opačným pochodem v hraniční vrstvě volná organická kyselina, která je z lázně odváděna dialyzačním systémem. Všeobecné porovnání anodického a katodického elektrolakování Jak vyplývá z přehledu vývoje elektrolakování, anodický proces předcházel katodickému. I když teoretické základy jsou analogické, konečný efekt lakovacího procesu je rozdílný a bude účelné porovnat tyto dva postupy. Anodické elektrolakování je charakteristické těmito vlastnostmi: působení vrstvy materiálu z předúprav během vylučování v kyselé mezní vrstvě odbourávání fosfátové vrstvy proniknutí volných iontů železa do lakového filmu použité kyselé polymery podporují korozní napadení malá stabilita anaforetického pojiva vůči alkáliím Katodické elektrolakování je charakteristické těmito vlastnostmi: žádné nebo nepatrné působení na fosfátovanou vrstvu při reakcích na katodě kov nepřechází do roztoku zásadité pojivo působí proti korozi vysoká stálost vůči alkáliím dobrá hloubková účinnost možnost současného nanášení na různé materiály Z těchto vlastností vyplývá následující srovnání Anaforéza Kataforéza relativně silné vrstvy při nižší korozní odolnosti poměrně nízká vrstva při vysoké korozní odolnosti fosfátová vrstva, umožňující žádné nežádoucí vedlejší reakce přilnavost mezi kovem a lakem, optimální možnost při je odbourávána současném použití různých železo přechází do roztoku a druhů podkladových materiálů částečně proniká do lakové dobrá hloubková účinnost vrstvy při působení alkálií dochází ke zmýdelnění pojiva Ze srovnání obou systémů lakování vyplývají následující výhody kataforézy: 1) vyšší korozní odolnost 2) vyšší hloubková účinnost (optimální nanášení v dutinách) 3) přednosti při nanášení různých kombinací podkladových materiálů (ocelový plech spolu s pozinkovaným plechem a hliníkem) 4) dokonalá přilnavost filmu 26

NÁSLEDKY SELHÁNÍ ZAJIŠTĚNÍ DVEŘÍ 2.2.3 Praktické poznatky z provozu KTL zařízeni v závodu Mladá Boleslav 2.2.3 Základní aspekty přechodu z ATL na KTL základování Po spojení firmy Škoda Auto s VW byla provedena komplexní analýza současného stavu. Na základě rozsáhlých kvalitativních rozborů, a dlouhodobých provozních zkoušek se dospělo k rozhodnutí, že první oblast, kde je nutno zásadně zlepšit kvalitu, je lakování karoserií. V tomto směru rozhodují o prodejnosti dvě kriteria a to korozní odolnost a vizuální estetická kvalita. Jednoznačným předpokladem k zajištění odpovídajících vlastností nátěrového systému karoserie je zavedení kataforetického základování. Tato základní změna procesu lakování podmínila změnu předúprav karoserií (trikationtový fosfát a pasivace) a změnu PVC materiálů na těsnění a ochranu spodku karoserií (zajištění přilnavosti PVC plastizolů ke kataforetické vrstvě). Tato zásadní změna technologie byla řešena následujícím postupem: určení vlastní technologie tzn. procesu základování karoserií výběr dodavatelů materiálů určení způsobu likvidace pevných, kapalných a plynných odpadů návrh a určení způsobu rekonstrukce stávající technologie základování výběr dodavatele technologie Rekonstrukci lakovny základu provedla firma DÜRR (SRN - Stuttgart) o celozávodní dovolené 1992 během 3 týdnů v tomto rozsahu: linky předúprav - vložení zóny pasivace, změna odkalovacího systému zóny fosfátování a zásadní změna postřikového systému linek předúprav rekonstrukce ATL na KTL zařízení rekonstrukce sušky kataforézy - zajištění předepsaných hodnot odpadního vzduchu a eliminace tvorby kondenzátu Rekonstrukce na kataforetické základování KTL Zásadním aspektem zavedení KTL bylo určení dodavatele kataforetické barvy. Na základě výběrového řízení byla zvolena firma PPG, dle jejíž požadavků provedla firma DÜRR vlastní rekonstrukci. Hlavní části rekonstrukce zařízeni: 1) KTL pracuje v kyselém prostředí, a proto zařízení musí odolávat v tomto prostředí korozi. Z tohoto důvodu byly máčecí vana, oplachová zóna (plást), zásobní tank povrstveny epoxidovou izolační vrstvou a ostatní součásti zařízení, t.j. cirkulační potrubí barvy, filtry, ultrafiltrační a anolytový systém, dávkovači čerpadla apod. musely být zhotoveny z nerezové oceli nebo umělé hmoty 2) Dokonalejší konstrukce ultrafiltrační jednotky (náhrada trubicových membrán spirálovými) zvýšila výkon ultrafiltrace. 3) Účinnější filtrací barvy (pytlíkové filtry) bylo dosaženo optimální čistoty lázně a stability provozu zařízení. 4) Moderní konstrukce dialýzních cel zlepšila těsnost proti průniku anolytu (kyselina octová) zpět do lázně a minimalizuje možnost proražení dialyzačních membrán. 27

NÁSLEDKY SELHÁNÍ ZAJIŠTĚNÍ DVEŘÍ 2.3 Linka KTL provoz v praxi Karoserie přicházejí do zařízení, kde se provádí kataforetické nanášení při ponoru celé karoserie v dvoulinkovém uspořádání. Následuje třístupňový postřikový oplach ultrafiltrátem a konečný oplach demineralizovanou vodou. Proces základování je ukončen vypalováním kataforetické vrstvy v sušce. Obsluha zařízení průběžně sleduje v nepřetržitém provozu technický stav zařízení, funkci jednotlivých systémů a doplňuje jednotlivé produkty do lázní. Nyní se zmíním o jednotlivých systémech KTL zařízení. 2.3.1 Kataforetické vylučování Vlastní proces KTL vylučování probíhá ve vaně o objemu kolem 100 m 3 při ponoru celé karoserie (viz. Obr. 19). Obr. 19 Ponor do lázně KTL Pro dosažení optimální homogenity a čistoty lázně barva nepřetržitě cirkuluje při současné filtraci pytlíkovými filtry. Nedílnou součástí vany je zásobní tank o objemu 120 m 3 pro možnost přečerpání lázně z vany (čištění vany, oprava dialyzačních cel apod.). Udržování a provoz lázně kataforézy se provádí dle předpisu firmy PPG. Každou směnu se sledují hodnoty sušiny, ph a vodivosti. Na základě těchto parametrů se doplňují následující základní produkty: emulze (pojivová složka) pigmentová pasta demineralizovaná voda Váhový poměr emulze a pigmentové pasty při doplňování v předepsaném poměru, ve kterém emulze převažuje. Týdně se provádí komplexní chemický rozbor lázní přímo u dodavatele barvy. Na základě, těchto rozborů se provádí doplňování přídavných látek a rozpouštědel, což je zejména kyselina octová a fenoxypropanol. 28

NÁSLEDKY SELHÁNÍ ZAJIŠTĚNÍ DVEŘÍ Doplňování materiálů Doplňování produktů se provádí třemi dávkovacími čerpadly pro jednotlivé komponenty přímo do okruhu pro cirkulaci barvy. Jednotlivě a nikdy ne. současně se doplňuji emulze, pigmentová pasta a přídavné látky (ph regulátor, přípravek na zlepšení rozlivu). Emulse je dodávána cisternami a skladována v nerezové nádrži o objemu 50m přímo u KTL zařízení. Pigmentová pasta a přídavné látky se transportují v nevratných obalech a to v kovových sudech o obsahu 250 kg a plastových sudech na 100 litrů. Ve spolupráci s PPG se připravuje kontejnerizace dodávek tak, aby obaly základních komponentů byly vratné. Charakteristiky lázně doporučené dodavatelem jsou následující: sušina [%] ph [-] vodivost při 20 C [μs/cm] poměr pojivo-pigment [-] rozpouštědla [%] teplota lázně [ C] doba vylučování [sec] tloušťka vrstvy [μm] 2.3.2 Elektrický systém Do karoserií jsou před průchodem lázněmi vkládány na podlahu 2 magnetické kontakty. Kontakty jsou pomocí kabelů spojeny se sběračem proudu, který při zajetí karoserie do vany spojí elektrický obvod a dojde k vylučování barvy. Sběrač prochází postupně třemi nezávislými proudovými okruhy o různých napětích. Po vyjetí karoserie z KTL zařízení se magnetické kontakty vyjmou, zavěsí předepsaným způsobem na samostatný dopravník a vrátí se zpět na pracoviště vkládání kontaktů. 2.3.2 2.3.3 Anolytový okruh Po straně máčecí vany jsou umístěny dialyzační cely. Uvnitř jsou namontovány anody. Celkový počet dialyzačních cel s anodami je větší než 20 (minimálně 10 po každé straně vany), čímž je dosaženo optimálního poměru katodového povrchu k anodovému cca 4:1. Anodový prostor uvnitř cel je oddělen od lázně dialýzní membránou, která umožňuje průnik aniontů kyseliny octové k anodě, kde v mezní vrstvě vzniká kyselina octová. Prostor dialyzních cel je spojen s nádrží do tzv. anolytového okruhu. Udržování koncentrace kyseliny octové se provádí automatickou regulací vodivosti anolytu v určitém rozmezí [μs/cm]. Tento systém zabezpečuje plynulé odvádění kyseliny octové z máčecí vany, tedy udržuje konstantní ph a stabilitu vylučovacího procesu. 2.3.3 2.3.4 Ultrafiltrační systém: Při použití ultrafiltrace je barva v turbulentním proudění okolo semipermeabilní membrány pod určitým hydrostatickým tlakem. Membrána ve tvaru spirály působí jako molekulové síto a propouští pouze částice určité velikosti, v tomto případě vodu, rozpouštědla a rozpuštěné soli. Makromolekuly pojidla a velké částice 2.3.4 29

NÁSLEDKY SELHÁNÍ ZAJIŠTĚNÍ DVEŘÍ pigmentu membrána nepropustí a barva se vrací zpět do lázně. Před vlastní ultrafiltrací je barva filtrována pytlovými filtry s jemností v desítkách μm. Filtrát se odvádí do sběrné nádrže a slouží dále jako médium pro oplachování karoserií. Výkon ultrafiltrační jednotky se udává v jednotkách m/hod. Během provozu dochází k zanášení membrán a při poklesu výkonu pod určitou hranici je nutné provést propláchnutí a impregnaci ultrafiltrační jednotky zředěným roztokem kyseliny octové a butyl-glykolu. Optimální funkce ultrafiltrace je velmi důležitá pro provoz oplachového systému a stabilitu kataforetické lázně, neboť odvádí nežádoucí soli. 2.3.5 Oplachový systém Po vynoření karoserie z vany se provádí vícestupňový oplach celé karoserie. Účinný oplachový systém zabezpečuje optimální kvalitu povrchu lakového filmu a zajišťuje ekonomičnost a ekologičnost. celého procesu. Jedná se v podstatě o uzavřený okruh, kde oplachové medium (ultrafiltrát) se získává přímo z barvy a do lázně se prostřednictvím oplachů zase vrací. Další výhodou jsou minimální ztráty nevyloučené barvy výnosem karoseriemi. V lakovně v Mladé Boleslavi je instalován třístupňový postřikový oplach ultrafiltrátem. Třetí oplach se provádí čistým ultrafiltrátem, který je kaskádou sveden do vany na špinavý ultrafiltrát (recirkulát). Ve druhém stupni se intenzivně oplachuje recirkulátem v uzavřeném okruhu. Část recirkulátu je vedena do prvního oplachu, který je umístěn tak, že nejšpinavější ultrafiltrát stéká z karoserií přímo do vany. Za třístupňovým oplachem pomocí ultrafiltrátu se nakonec karoserie postřikují demineralizovanou vodou (viz. Obr. 20). Obr. 20 Postřikový demivodou Tento konečný oplach se dále zpracovává v koagulačním zařízení. Tento systém v Mladé Boleslavi Systém má určitou nevýhodu. Ve světě se obvykle používá v systému oplachů minimálně jeden ponorový, a tím se zajistí dokonalé propláchnutí dutin a stíněných míst. Tento problém byl v Mladé Boleslavi vyřešen optimálním nastavením trysek a instalací směrových ofuků tak, že nedochází k vytékání zbytků nevyloučené barvy na pohledově exponované partie. Přesto je zde možnost instalace ponorového oplachu, případně tzv. Slipper - Dip zóny (kombinace ponor - postřik). 30