SK8212001A3

SK8212001A3 - Method of controlling a treatment line

Info

Publication number: SK8212001A3
Application number: SK821-2001A
Authority: SK
Inventors: Ibolya Bartik-Himmler; Hans-Willi Kling; Werner Opitz; Jens Seemann
Original assignee: Henkel Kgaa
Priority date: 1998-12-15
Filing date: 1999-10-07
Publication date: 2002-01-07
Also published as: ATE217913T1; DE19857799A1; AR021685A1; EP1143039A3; CA2355100A1; WO2000036183A1; HRP20010440A2; BR9916806A; PL349493A1; CN1330730A; EP1029112A1; SI20645A; TR200101607T2; ES2178475T3; ZA200104888B; EP1029112B1; CZ20012189A3; AU6090399A; DE59901486D1; EP1143039A2

Description

Spôsob riadenia spracovávajúcej linky

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu riadenia spracovávajúcej linky, v ktorej sa spracováva obrobok pôsobením chemických a/alebo fyzikálnych procesov. Týka sa najmä procesov, pri ktorých sa chemicky mení a/alebo povrstvuje povrch obrobku. Aplikácia tohto je fosfátovanie a následné lakovanie kovov, najmä automobilových karosérií.

Doterajší stav techniky

Existuje množstvo technických procesov, pri ktorých sa obrobok spracováva použitím chemických a/alebo fyzikálnych spôsob úpravy. Cieľom tohto spracovania môže byť chemická zmena povrchu obrobku alebo jeho povrstvenie, napríklad jeho lakovanie. Častým cieľom takéhoto procesu je prepožičať povrchu obrobku želané technické alebo estetické vlastnosti. Napríklad je možné uviesť procesy, ktorými je možné chrániť povrch obrobkov pred koróziou alebo ktorými sa povrchu obrobku prepožičia želaný, esteticky príťažlivý vzhľad.

Vo všetkých týchto prípadoch je cieľom spracovania obrobku pôsobením chemických a/alebo fyzikálnych procesov dosiahnutie určitých technických alebo estetických efektov. Či nastane želaný úspech, závisí od substrátu a od zvolených parametrov chemického a/alebo fyzikálneho procesu. Čím presnejšie je známe, ktoré voliteľné parametre akým spôsobom ovplyvňujú želaný výsledok, tým je možné nastaviť parametre tak, aby bol želaný výsledok dosiahnutý pokiaľ možno istejšie prípadne aby boli vytýčené technické a/alebo estetické výsledky spracovania pokiaľ možno dobré. Pritom sa definujú rôzne charakteristické parametre, ktoré sa považujú za charakteristické pre vytýčený výsledok. Tieto charakteristické paramet-re korelujú rôznym spôsobom s jedným alebo viacerými parametrami chemického a/alebo fyzikálneho procesu, s ktorými má byť dosiahnutý želaný výsledok. Skúsenosti, ktoré parametre chemického a/alebo fyzikálneho ·· · ·· ····

-2procesu ovplyvňujú výsledok akým spôsobom, sú väčšinou empirickej povahy a boli získané zo sérií pokusov a zdokonalené. Napriek tomu nie je možné žiadnym spôsobom zaručiť, že sú dobre známe všetky korelácie medzi parametrami chemických a/alebo fyzikálnych procesov a získanými výsledkami spracovania a že budú tieto parametre nastavené tak, aby sa želaný výsledok dosiahol čo najoptimálnejšie. Preto existuje potreba zlepšenia známych korelácií ako aj nájdenia nových korelácií. Ďalej existuje potreba pri odchýlení získaného výsledku od vytýčeného výsledku poznať príslušné parametre chemických a/alebo fyzikálnych procesov a možnosť meniť ich takým spôsobom, aby bolo možné pokiaľ možno bezpečne korigovať odchýlku získaného výsledku od vytýčeného výsledku.

Podstata vynálezu

Podstatou vynálezu je spôsob riadenia spracovávajúcej linky, na ktorej sa spracováva pôsobením chemických a/alebo fyzikálnych procesov obrobok, pričom tento spôsob zahrnuje nasledujúce kroky:

a) vypracuje sa korelácia medzi jedným alebo viacerými variabilnými parametrami chemických a/alebo fyzikálnych procesov spracovávajúcej linky a jedným alebo viacerými parametrami, ktoré sú charakteristické pre úspech spracovania, z tohto sa odvodia pravidlá, ktoré opisujú závislosť charakteristického parametra alebo charakteristických parametrov od variabilných parametrov, a korelácie a/alebo z nich odvodené pravidlá sa uložia v riadiacom systéme spracovávajúcej linky,

b) kontinuálne alebo diskontinuálne sa merajú jeden alebo viaceré charakteristické parametre, ktoré sú charakteristické pre úspech spracovania, a

c) pri odchýlke týchto charakteristických parametrov od určeného rozsahu požadovaných hodnôt alebo pri signifikantnom trende zmeny tohto charakteristického parametra smerom k hraniciam požadovaného rozsahu parametra sa zmení príslušný alebo príslušné variabilné parametre chemických a/alebo fýzikálnych procesov spracovávajúcej linky, ktorý alebo ktoré najsilnejšie korelujú s týmto charakteristickým ·· ···· • ·

-3parametrom, podľa korelácie stanovenej v čiastkovom kroku a) a/alebo z nej odvodených pravidiel takým smerom, že sa pôsobí proti odchýlke charakteristického parametra alebo charakteristických parametrov z požadovaného rozsahu.

Pritom je samozrejme vhodné meniť iba také parametre chemických a/alebo fyzikálnych procesov spracovávajúcej linky, ktoré negatívne neovplyvňujú iné parametre charakteristické pre výsledok. Preto sa zvolia také parametre chemických a/alebo fyzikálnych procesov, ktorých zmena pokiaľ možno silne koreluje s odchyľujúcim sa charakteristickým parametrom, a ktorého zmena nemá žiaden negatívny vplyv na ostatné charakteristické parametre. Toto je možné uskutočniť napríklad pomocou počítačového programu pracujúceho spôsobom expertného systému.

Výhodné je uskutočniť spôsob podľa vynálezu tak, že sa v čiastkovom kroku c) uskutoční zmena variabilných parametrov chemických a/alebo fýzikálnych procesov spracovávajúcej linky bez ľudského zásahu automaticky alebo že riadiaci systém procesu vydá zodpovedajúce odporúčanie zmeny variabilných parametrov. Prvá alternatíva zodpovedá plnoautomatickej prevádzke spracovávajúcej linky, v druhej alternatíve získa personál obsluhy ako výsledok spôsobu podľa vynálezu konkrétny údaj, ktoré parametre má ako zmeniť.

Výhodné je koncipovať riadiaci systém spôsobu podľa vynálezu tak, aby bol „učenlivý“. Podľa toho sa použije spôsob podľa vynálezu výhodnejšie tak, aby boli počas prevádzky spracovávajúcej linky prispôsobované korelácie medzi variabilnými parametrami chemických a/alebo fyzikálnych procesov spracovávajúcej linky a jedným alebo viacerými charakteristickými parametrami, ktoré sú charakteristické pre úspech spracovania, a/alebo pravidlá odvodené z nich. Takto sa teda zaisťuje, že riadiaci systém získava kontinuálne alebo v určený čas informáciu o hodnotách pokiaľ možno mnohých parametrov chemických a/alebo fýzikálnych procesov spracovávajúcej linky. Toto je možné napríklad uskutočniť tak, že chemické procesné kvapaliny použité pri spracovaní obrobkov sú automaticky analyzované a výsledky analýz sú prenášané do riadiaceho systému spôsobu podľa vynálezu. Toto sa samozrejme môže uskutočniť aj manuálnym «· · ·· ····

-4zadávaním. Okrem toho sa zaisťuje, že riadiaci systém je pokiaľ možno obšírne informovaný o úspechu chemického a/alebo fýzikálneho spracovania, že teda získa informácie o hodnotách pokiaľ možno veľkého množstva charakteristických parametrov, ktoré sú podstatné pre výsledok spracovania. Ak je to možné, uskutočňuje sa aj toto výhodnejšie automaticky, inak ale manuálnym zadávaním údajov. Týmto je systém v stave priebežne zlepšovať koreláciu medzi aktuálnymi parametrami a dosiahnutými výsledkami a prípadne nájsť nové korelácie.

Akým spôsobom sa v riadiacom systéme uloží a vyhodnotí korelácia medzi jednotlivými variabilnými parametrami chemických a/alebo fyzikálnych procesov spracovávajúcej linky a veličinami charakteristickými pre úspech spracovania je principiálne nevýznamné. Možné je napríklad vyjadriť pravidlá odvodené z empiricky nájdených korelácii vo forme matematických rovníc, ako neostré vzťahy („fuzzy logic“) alebo vo forme bezmodelových algoritmov ako napríklad neuronálnych sietí. Pre matematické rovnice prichádzajú do úvahy napríklad multilineárne regresné metódy alebo parciálne regresie najmenších štvorcov.

V špeciálnom uskutočnení môže byť spôsob podľa vynálezu vykonávaný zariadením, ktoré uskutočňuje chemickú zmenu a/alebo povrstvenie povrchu obrobku. Povrstvenie sa môže napríklad skladať z jednovrstvovej alebo viacvrstvovej štruktúry laku. Pritom je chemická povaha obrobku najskôr nevýznamná. Môže sa napríklad jednať o obrobok z prírodnej látky ako je napríklad drevo, z plastu, z keramického materiálu alebo z kovu. Napríklad sa môže jednať o plastový povrch, ktorého lakovateľnosť má byť pri chemickom a/alebo fýzikálnom spracovaní zlepšená. Chemické spracovanie môže byť napríklad oxidačné pôsobenie na plastový povrch. Ako chemicko-fýzikálny proces prichádza do úvahy napríklad úprava plazmou. U kovových obrobkov sa môže jednať najmä o procesy, pri ktorých sa chemicky mení kovový povrch. Týmto sa môže zvýšiť antikorózna ochrana a/alebo dosiahnuť želaný vzhľad povrchu. Príklady takýchto procesov sú anodizácia, chromátovanie, úprava komplexným fluoridmi, prípadne v zlúčenine s organickými polymérmi, alkalizačná pasivácia alebo vrstvutvorné alebo vrstvu netvoriace fosfátovanie. Následovne po takejto chemickej zmene kovového povrchu je možné tento ·· ····

-5dodatočne povrstviť, napríklad nalakovať alebo emailovať. Podľa druhu kovu a chemického spracovania je možné sa aj ďalšieho povrstvenia zriecť. V príkladovom uskutočnení spôsobu podľa vynálezu sa u spracovávajúcej linky jedná o fosfátovacie zariadenie na fosfátovanie kovových povrchov pred lakovaním. Pritom sa vykoná fosfátovanie výhodnejšie ako takzvané vrstvutvorné fosfátovanie vo forme zinočnatej fosfatizácie. Týmto sa vytvorí na kovovom povrchu iba niekoľko pm hrubá vrstva kryštalického fosforečnanu zinočnatého alebo fosfátov, v ktorých sú ako katióny okrem zinku ďalšie kovy (železo, nikel, mangán...). Takéto fosfatizačné procesy sa používajú napríklad v kovospracujúcom priemysle, vo výrobe automobilov a vo výrobe domácich spotrebičov.

V zariadeniach používaných vo veľkom, ako napríklad vo výrobe automobilov zahŕňa celé fosfatizačné zariadenie spravidla okrem jednej alebo viacerých fosfatizačných zón jednu alebo viaceré čistiace zóny ako aj aktivačnú zónu pred fosfátovaním a často zónu následnej pasivácie po fosfátovaní. Medzi jednotlivými krokmi úpravy v rôznych zónach úpravy sa spravidla vykoná medzioplach vodou. Po následnej pasivácii v zóne následnej pasivácie, ktorej je ale lepšie sa v najvýhodnejšom prípade aj vzdať, nasleduje spravidla lakovanie. Pritom je vo výrobe automobilov v súčasnosti bežné ako prvý krok lakovania katodické ponorné elektrolakovanie. Možné je ale aj použiť anodické ponorné elektrolakovanie alebo prvú vrstvu laku naniesť bez podpory prúdom ponorením obrobku do lakovacieho kúpeľa alebo nastriekaním lakom.

Napríklad je možné vo fosfatizačnej zóne vykonať vrstvutvorné fosfátovanie tak, že sa kovový povrch privedie do kontaktu s kyslým vodným fosfatizačným roztokom, ktorý obsahuje od 0,3 do 3 g/l zinočnatých iónov a od 3 do 30 g/l fosforečnanových iónov. Pritom sú fosforečnanové ióny v kyslom fosfatizačnom roztoku s hodnotou pH v rozsahu od približne 2,8 do približne

3,8 zväčša vo forme voľnej kyseliny fosforečnej alebo ako dihydrogenfosforečnany.

Obsah zinku vo fosfatizačnom kúpeli je výhodnejšie v rozsahu od 0,4 do g/l a najvýhodnejšie od 0,5 do 1,5 g/l, ako je bežné v procesoch s nízkym obsahom zinku. Hmotnostný pomer fosforečnanových iónov k zinočnatým ····

-6iónom môže vo fosfatizačných kúpeľoch kolísať v širokom rozsahu, ak leží v rozsahu od 3,7 do 30. Hmotnostný pomer medzi 10 a 20 je zvlášť výhodný.

Pritom môže fosfatizačný kúpeľ obsahovať okrem zinočnatých a fosforečnanových iónov ďalšie zložky, ako je v súčasnosti bežné vo fosfatizačných kúpeľoch.

Výhodné je použitie fosfatizačných roztokov, ktoré obsahujú ďalšie jednomocné alebo dvojmocné kovové ióny, ktoré majú podľa skúseností priaznivý vplyv na priľnavosť laku a antikoróznu ochranu s nimi vytvorených fosfátových vrstiev. Podľa toho obsahuje fosfatizačný roztok výhodnejšie dodatočne jeden alebo viaceré nasledujúce katióny: od 0,1 do 4 g/l mangánu (II), od 0,1 do 2,5 g/l niklu (II), od 0,2 do 2,5 g/l horčíka (II), od 0,2 do 2,5 g/l vápnika (II), od 0,002 do 0,2 g/l medi (II), od 0,1 do 2 g/l kobaltu (II).

Napríklad obsahuje fosfatizačný roztok okrem zinočnatých iónov ako dodatočné katióny od 0,1 do 4 g/l mangánatých iónov a od 0,002 do 0,2 g/l meďnatých iónov a nie viac ako 0,05 g/l, najvýhodnejšie nie viac ako 0,001 g/l nikelnatých iónov. Ak je ale želanie pridržiavať sa bežnej trojkatiónovej technológie, je možné použiť fosfatizačné kúpele obsahujúce okrem zinočnatých iónov od 0,1 do 4 g/l mangánatých iónov a dodatočne od 0,1 do

2,5 g/l nikelnatých iónov.

Okrem vrstvutvoriacich dvojmocných katiónov obsahujú fosfatizačné kúpele spravidla dodatočne sodné, draselné a/alebo amónne ióny na nastavenie voľnej kyseliny.

U fosfatizačných kúpeľov, ktoré majú byť vhodné pre rôzne substráty, je bežné pridať voľný a/alebo v komplexe viazaný fluorid v množstvách až do

2,5 g/l celkového fluoridu, z toho až do 800 mg/l voľného fluoridu. Za neprítomnosti fluoridu by nemal byť prekročený obsah hliníka v kúpeli 3 mg/l. V prítomnosti fluoridu sú tolerované vyššie obsahy hliníka v dôsledku tvorby komplexu, pokiaľ koncentrácia nekomplexovaného hliníka nepresiahne 3 mg/l. Použitie kúpeľov obsahujúcich fluorid je preto výhodné, keď je povrch určený ·· ···· ··

-7k fosfatizácii prinajmenšom čiastočne zložený z hliníka alebo obsahuje hliník. V týchto prípadoch je výhodné nepoužiť fluorid viazaný v komplexe, ale pridať len voľný fluorid, výhodnejšie v koncentrácii v rozsahu od 0,5 do 1,0 g/l.

Pre fosfatizáciu zinkových povrchov by nebolo nevyhnutné, aby fosfatizačné kúpele obsahovali takzvané urýchľovače. Pre fosfatizáciu oceľových povrchov je ale nevyhnutné, aby fosfatizačný roztok obsahoval jeden alebo viaceré urýchľovače. Takéto urýchľovače sú známe zo stavu techniky ako zložky zinkových fosfatizačných kúpeľov. Pod týmto sa chápu zlúčeniny, ktoré chemicky viažu vodík vznikajúci moriacim účinkom kyseliny na kovový povrch tým, že sú sami redukované. Oxidačné pôsobiace urýchľovače majú ďalej efekt, že oxidujú pri morení uvoľnené železnaté ióny na trojmocné, takže sa môžu vyzrážať ako fosforečnan železitý. Ako urýchľovače prichádzajú napríklad do úvahy: od 0,2 do 2 g/l m-nitrobenzénsulfónových iónov, od 0,1 do 10 g/l hydroxylamínu vo voľnej alebo viazanej forme, od 0,05 do 2 g/l m-nitrobenzoových iónov, od 0,05 do 2 g/l p-nitrofenolu, od 1 do 70 mg/l peroxidu vodíka vo voľnej alebo viazanej forme, od 0,01 do 0,2 g/l dusitanových iónov, od 0,05 do 4 g/l organických /V-oxidov od 0,1 do 3 g/l nitroguanidínu.

Ako kourýchľovač je možný dodatočný prídavok dusičnanových iónov v množstve až do 10 g/l, čo má priaznivý vplyv najmä pri fosfatizácii oceľových povrchov. Pri fosfátovaní pozinkovanej ocele je ale vhodnejšie, aby fosfatizačný roztok obsahoval Čo najnižšie množstvo dusičnanov. Výhodné je neprekročiť koncentráciu dusičnanov 0,5 g/l, pretože pri vyšších koncentráciách dusičnanov vzniká nebezpečenstvo takzvanej „tvorby vyrážok“. Týmto sú myslené biele, kráterovité chybné miesta vo vrstve fosfátu.

Z dôvodov ochrany životného prostredia je ako urýchľovač obzvlášť výhodný peroxid vodíka, z technických dôvodov zjednodušených možností formulácie dodávkovacích roztokov je ako urýchľovač obzvlášť výhodný hydroxylamín. Spoločné použitie obidvoch urýchľovačov ale nie je vhodné, pretože hydroxylamín sa peroxidom vodíka rozkladá. Ak sa použije ako ·· ···· ··

-8urýchľovač peroxid vodíka vo voľnej alebo viazanej forme, je zvlášť výhodná koncentrácia peroxidu vodíka od 0,005 do 0,02 g/l. Peroxid vodíka môže byť pritom k fosfatizačnému roztoku pridávaný ako taký. Možné je ale aj použiť peroxid vodíka vo viazanej forme ako zlúčeninu, ktorá poskytuje peroxid vodíka hydrolýzou vo fosfatizačnom kúpeli. Príklady takýchto zlúčenín sú peroxosoli ako peroxoboritan, peroxouhličitan, peroxosíran alebo peroxodisíran. Ako ďalšie zdroje peroxidu vodíka prichádzajú do úvahy iónové peroxidy ako napríklad peroxidy alkalických kovov.

Hydroxylamín môže byť použitý ako voľná báza, ako komplex hydroxylamínu alebo vo forme hydroxylamóniových solí. Ak sa do fosfatizačného kúpeľa alebo do koncentrátu fosfatizačného kúpeľa pridá voľný hydroxylamín, existuje tu na základe kyslého charakteru roztoku prevažne ako hydroxylamóniový katión. Pri použití ako hydroxylamóniová soľ sú obzvlášť vhodné sírany ako aj fosfáty. V prípade fosfátov sú z dôvodu lepšej rozpustnosti výhodnejšie kyslé soli. Hydroxylamín alebo jeho zlúčeniny sa pridávajú k fosfatizačnému kúpeľu v takom množstve, aby prepočítaná koncentrácia voľného hydroxylamínu bola v rozsahu od 0,1 do 10 g/l, výhodnejšie od 0,2 do 6 g/l a najvýhodnejšie od 0,3 do 2 g/l.

Účinok hydroxylamínu ako urýchľovača je možné podporiť aj dodatočným použitím chlorečnanov.

Ako urýchľovače prichádzajú ďalej do úvahy organické A/-oxidy, ako sú bližšie opísané v nemeckej patentovej prihláške DE-A-197 33 978.6. Ako organický A/-oxid je obzvlášť výhodný /V-metylmorfolín-/V-oxid. Výhodné je použitie /V-oxidov v kombinácii s kourýchľovačmi ako napríklad chlorečnanmi, peroxidom vodíka, m-nitrobenzénsulfonátom alebo nitroguanidínom. Nitroguanidín je možné použiť aj ako samostatný urýchľovač, ako je napríklad opísané v DE-A-196 34 685.

Ako ďalší parameter na riadenie fosfatizačných kúpeľov sú odborníkovi známe pH-hodnota a/alebo obsahy voľnej kyseliny a celkovej kyseliny, vyjadrené spravidla ako počet bodov. Pod počtom bodov voľnej kyseliny sa rozumie spotreba v ml 0,1-normálneho hydroxidu sodného na titráciu 10 ml roztoku kúpeľa po hodnotu pH = 3,6. Analogicky uvádza počet bodov celkovej kyseliny spotrebu v ml po hodnotu pH = 8,2. Hodnoty voľnej kyseliny v

·· rozsahu od 0 do 1,5 bodu a celkovej kyseliny od približne 15 do približne 30 bodov sú v technicky bežnom rozsahu.

Fosfatizáciu je možné vykonať striekaním, ponáraním alebo ponáraním so striekaním. Doba pôsobenia je pritom v bežnom rozsahu od približne 1 do približne 4 minút. Teploty fosfatizačného roztoku sú v rozsahu približne od 35 do približne 70 °C a najvýhodnejšie od približne 40 do približne 60 °C.

Podľa toho je možné zvoliť celý rad fyzikálnych a chemických parametrov, od ktorých závisí úspech fosfátovania a ochranný účinok následne naneseného laku. Fyzikálne parametre sú najmä teplota fosfatizačného kúpeľa a čas fosfátovania. Ďalej je dôležité, či sa súčiastky určené na fosfátovanie do fosfatizačného kúpeľa ponárajú alebo sa striekajú fosfatizačným roztokom alebo či sa vykonajú obidva postupy v rôznom poradí za sebou. Nastaviteľné chemické parametre spočívajú v zložení fosfatizačného roztoku ako aj v obsahoch voľnej kyseliny a celkovej kyseliny. Podľa toho je možné zvoliť variabilný parameter alebo variabilné parametre z teploty fosfatizačného roztoku, koncentrácie zinku vo fosfatizačnom roztoku, obsahu volnej kyseliny alebo celkovej kyseliny vo fosfatizačnom roztoku, koncentrácie jedného alebo viacerých urýchľovačov vo fosfatizačnom roztoku, koncentrácie viacmocných kovových iónov iných ako zinok vo fosfatizačnom roztoku, doba trvania počas ktorej je kovový povrch v styku s fosfatizačným roztokom a z relatívneho pohybu fosfatizačného roztoku voči kovovému povrchu (pohyb kúpeľa, striekací alebo ponorný spôsob, tlak striekania).

Úspech fosfatizácie, vyjadrené v charakteristických parametroch, závisí ale nie len samotne od zloženia fosfatizačného kúpeľa a fyzikálnych parametrov fosfatizácie, ale aj od predradených a následných krokov spracovania. Napríklad môže mať význam pre úspech fosfátovania zloženie čistiaceho kúpeľa predradeného pred fosfátovaním. Toto platí rovnako pre aktivačný kúpeľ, ktorý je spravidla bezprostredne pred fosfatizáciou. Rovnako môže mať význam pre charakteristické parametre ako napríklad priľnavosť laku a odolnosť voči korózii úprava v kúpeli následnej pasivácie po fosfátovaní a pred lakovaním.

Čistiace kúpele pred fosfátovaním obsahujú zvyčajne aniónové a/alebo neiónové tenzidy spoločne s alkalickými aktivačnými prísadami vo vodnom ·· ····

-10roztoku. Aktivačné kúpele obsahujú spravidla koloidné fosforečnany titaničité vo vodnom roztoku hydrogenfosforečnanu sodného s hodnotou pH v rozsahu od približne 8 do približne 9. Kúpele následnej pasivácie sú známe na báze chrómanov prípadne kyseliny chrómovej, reaktívnych polymérov ako napríklad aminosubstituovaných derivátov polyvinylfenoly a na báze komplexných fluoridov titánu a/alebo zirkónu. Okrem toho sú známe kúpele následnej pasivácie obsahujúce meď. Účinok týchto kúpeľov v spojitosti s fosfátovaním závisí od zloženia, teploty, doby úpravy a typu úpravy (striekaním alebo ponorom). U medzi zaradených krokov oplachu, najmä u posledného oplachu pred katodickým ponorným elektrolakovaním, môže mať význam aj čistota poslednej oplachovacej vody, vyjadrená v jej vodivosti. V spôsobe podľa vynálezu je možné zistiť koreláciu týchto parametrov s charakteristickými parametrami, ktoré sú charakteristické pre úspech spracovania, a použiť na riadenie krokov spracovania. Podľa toho spočíva jedno z uskutočnení spôsobu podľa vynálezu v tom, že variabilný parameter alebo variabilné parametre je zvolený z teploty a/alebo zloženia jedného alebo viacerých oplachovacích kúpeľov pred zónou fosfátovania, aktivačného kúpeľa pred zónou fosfátovania a/alebo kúpeľa následnej pasivácie za zónou fosfátovania a/alebo doby pôsobenia, počas ktorej sú tieto kúpele v kontakte s kovovým povrchom.

Pre zvolený príklad fosfátovania existuje rad charakteristických parametrov, ktoré sú charakteristické pre úspech spracovania. Charakteristické parametre je možné zvoliť napríklad z hmotnosti fosfátovej vrstvy, chemického zloženia fosfátovej vrstvy, prietoku prúdu vrstvou fosfátu pri katodickej polarizácii, hrúbky elektrolaku naneseného po fosfátovaní, priľnavosti laku naneseného po fosfátovaní, povrchovej štruktúry (drsnosť, zvlnenosť, lesk atď.) laku naneseného po fosfátovaní a sklonu ku korodovaniu obrobku po fosfátovaní a lakovaní.

Na meranie týchto charakteristických parametrov sú k dispozícii rôzne metódy. Hmotnosť vrstvy sa najjednoduchšie stanovuje uvoľnením fosfátovej vrstvy a diferenčným vážením skúšobného plechu. Bez porušenia je možné hmotnosť vrstvy stanoviť napríklad infračervenou spektroskópiou (charakteristické vibrácie fosforečnanovej skupiny). Chemické zloženie φ· ····

-11 fosfátovej vrstvy je možné stanoviť po jej uvoľnení konvenčné analyticky, napríklad atomárnou absorpčnou spektro-skópiou. Po zodpovedajúcej kalibrácii je možné stanoviť podiel zvolených prvkov vo fosfátovej vrstve aj rôntgenovým fluorescenčným meraním. Meranie priechodu prúdu fosfátovou vrstvou pri katodickej polarizácii je rýchla metóda na odhadnutie odolnosti fosfátovej vrstvy voči korózii. Priľnavosť laku naneseného po fosfátovaní je možné stanoviť štandardnými metódami ako napríklad Erichsenovým hĺbením, testom T-Bend alebo nárazovým testom v spojení s korozívnym zaťažením. Na skúšku odolnosti voči korózii sú k dispozícii rôzne testovacie metódy ako napríklad test v soľnej komore, test zmeny klimatických podmienok alebo test pôsobenia poveternostných podmienok, spravidla vykonávané vrypom na zámerne poškodených plechoch.

Ak charakteristické parametre nie je možné stanovovať on-line a automaticky vo výrobnom procese a prenášať do riadiaceho systému spôsobu, je nevyhnutné ich stanovovať oddelene a výsledky zadávať do riadiaceho systému manuálne (lokálne alebo na vzdialenom mieste).

Samozrejme je na začiatku spôsobu podľa vynálezu potrebné zadať počiatočné parametre chemických a/alebo fyzikálnych procesov. Tieto počiatočné hodnoty môžu vyplývať zo skoršie stanovených korelácií. Je možné ale použiť aj počiatočné hodnoty známe zo stavu techniky pre príslušný spôsob spracovania alebo známe zo skúsenosti. Spôsob podľa vynálezu slúži na zlepšovanie týchto počiatočných parametrov v priebehu procesu takým spôsobom, aby sa získali optimálne hodnoty pre relevantné charakteristické parametre. Tu je možné opäť zadať, aby sa určité parametre menili iba v zadaných hraniciach.

Výhodné je zaznamenať v priebehu spôsobu podľa vynálezu výsledky meraní jedného alebo viacerých charakteristických parametrov vykonané v čiastkovom kroku b) a/alebo opatrenia vykonané v čiastkovom kroku c) na nosiči dát. Potom sú k dispozícii za účelom zaistenia kvality a na prekontrolovanie korelácií s prípadne iným postupom ako je použitý v procese podľa vynálezu. Pritom je možné vykonať uloženie na nosiči dát lokálne, t.j. na mieste, na ktorom sa vykonáva spôsob podľa vynálezu. Údaje je možné ale aj - kontinuálne, diskontinuálne alebo na základe požiadavky- preniesť na

··· ·· · ·· · • ·· • · ·· • ····· • ·· ·· · •· •· • ·· •· ··

-12vzdialené miesto alebo ich zadať priamo tam, ktoré sa môže nachádzať aj mimo prevádzky, v ktorej prebieha chemický a/alebo fýzikálny proces. Napríklad môže byť toto vzdialené miesto u výrobcu upravovacích roztokov, ktoré sa používajú v spôsobe podľa vynálezu. Tento je takto priebežne informovaný o podrobnostiach výrobného procesu, napríklad o hodnotách variabilných parametrov chemických a/alebo fýzikálnych parametrov spracovávajúcej linky bez toho, aby sa musel v mieste spracovávajúcej linky zdržiavať personál. Pritom je výhodné naplánovať, aby bolo možné lokálne alebo zo vzdialeného miesta znovu zadať hraničné hodnoty parametrov, medzi ktorými sa tieto môžu v priebehu procesu podľa vynálezu automaticky meniť, alebo požadované hodnoty získané z korelácií podľa čiastkového kroku

a).

Spôsob podľa vynálezu má tú výhodu, že je možné automaticky prispôsobovať hodnoty chemických a/alebo fyzikálnych parametrov spracovávajúcej linky, pokiaľ sa napríklad z dôvodu zmeny substrátu značne zmenia charakteristické parametre. Spôsobom podľa vynálezu sa hodnoty týchto parametrov tak vyregulujú, že sú pre príslušný substrát optimálne. Manuálny zásah je k tomuto buď úplne nepotrebný alebo je obmedzený na stanovenie nových hraníc pre povolené rozsahy hodnôt jednotlivých parametrov, v ktorých majú byť nastavené požadované hodnoty spôsobu podľa vynálezu.

Príklad uskutočnenia vynálezu

Spôsob podľa vynálezu bol vyskúšaný na fosfatizačnej linke, aká je bežná vo výrobe automobilov. V nej sa automobilové karosérie najskôr čistia v troch kúpeľoch, potom aktivujú, fosfátujú, následne pasivujú, vykonáva sa základné lakovanie katodicky vylučovaným elektrolakom a následne sa povrstvujú krycím lakom a plnivom.

Ako charakteristické parametre pre úspech tohto reťazca spracovania boli zvolené:

1. Hodnota ochrany pred lietajúcimi kameňmi podľa VW-testovacej smernice (K-hodnota: najlepšia hodnota K=1, najhoršia hodnota K = 10), ·· ·

·· ···· • · · • · ·

2. Podmigrovanie laku podľa DIN 53167 po vždy 10 jednotýždňových skúšobných cykloch s kompletný nánosom laku,

3. Hrúbka laku kompletného nánosu laku,

4. Hrúbka KPL = hrúbka katodického ponorného elektrolaku vytvorená pri zadaných elektrických parametroch vylučovania.

I

Variabilné parametre: (v zátvorkách požadované hodnoty)

Čistiace kúpele a aktivačný kúpeľ (= „predúprava“ pred fosfátovaním):

Kúp. 1:	Alkalita prvého čistiaceho kúpeľa (v molových ekvivalentoch; požadovaná hodnota: od 80 do 110)
Kúp. 2:	Alkalita druhého čistiaceho kúpeľa (v molových ekvivalentoch; požadovaná hodnota: od 80 do 110)
Kúp. 3:	Alkalita tretieho čistiaceho kúpeľa (v molových ekvivalentoch; požadovaná hodnota: od 175 do 185)
Aktív.:	Vodivosť aktivačného kúpeľa v gS/cm² (ako miera vneseného čistiaceho roztoku)

Parametre fosfátovania (vrátane následnej pasivácie)

C.K.:	Celková kyselina (od 23 do 28 bodov)
V.K.:	Volná kyselina (od 0,7 do 1,1 bodu)
Zn:	Koncentrácia zinku vo fosfatizačnom kúpeli (od 3,0 do 3,7 bodu zodpovedajúc od 1 do 1,2 g/l)
HAS:	Koncentrácia urýchľovača hydroxylamóniumsulfátu vo fosfatizačnom kúpeli (od 2 do 3,5 g/l)
. Cr(VI):	Koncentrácia v kúpeli následnej pasivácie (od 5,0 do 7,0 g/l)

Parametre KPL-kúpeľa (katodické ponorné elektrolakovanie):

pH:	hodnota pH
Vod.:	Vodivosť v KPL-kúpeli v gS/cm²
COTL:	Celkový obsah tuhých látok v % hmotn. (od 19 do 20)
PPT:	pomer pigment-tmel (0,57)
MEQ:	Miliekvivalent kyseliny (od 45 do 55)

··	•	•
•	•	•	•
a ·	• ·	•
•	•	····	• ·
a	•	•	•
··	•	•

Tabuľka korelácií

KPL	MEQ
PPT				27,9
COTL
Vod.
T Q.				-9,5
Fosfátovanie	CrIV
HAS		0,7
Zn	-6,4		59,0	-5,3
V. K.
Ó		0,2
Predúprava	aktiv.			0,03
kúp. 3			0,6
kúp. 2
kúp. 1
	parameter	cieľový charakteristický parameter	K-hodnota	podmigrovanie laku	hrúbka laku	hrúbka KPL

··

·· ···· • · · • · ·· ·

Tabuľka korelácií ukazuje korelačnú matricu medzi chemickými parametrami a sledovanými charakteristickými parametrami pri výkyve hodnôt chemických parametrov, ako nastávajú v priebehu času v priemyselnej fosfátovacej linke automobilov. Korelácia bola stanovená metódou multilineárnej regresie a po vyhodnotení pomocou „Anova“ (= analysis of variance). Signifikantné regresné koeficienty sú uvedené v tabuľke.

Týmto koreluje K-hodnota negatívne s koncentráciou zinku, t.j. zvýšená koncentrácia zinku vo fosfatizačnom kúpeli vedie k želaným nižším hodnotám Khodnoty. Oproti tomu koreluje podmigrovanie laku najmä s hodnotami celkovej kyseliny a koncentrácie urýchľovača hydroxylamínu vo fosfatizačnom kúpeli. Celková hrúbka laku súvisí s obsahom zinku vo fosfatizačnom kúpeli a okrem toho koreluje s parametrami kúpeľa 3 a aktivačného kúpeľa. V protiklade k hrúbke celkového nánosu laku koreluje hrúbka KPL-vrstvy negatívne s koncentráciou zinku vo fosfatizačnom kúpeli a okrem toho s pH a pomerom pigment-tmel v KPL-kúpeli.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Spôsob riadenia spracovávajúcej linky, na ktorej sa spracováva pôsobením chemických a/alebo fyzikálnych procesov obrobok, vyznačujúci sa tým, že zahrnuje nasledujúce kroky:

a) vypracuje sa korelácia medzi jedným alebo viacerými variabilnými parametrami chemických a/alebo fyzikálnych procesov spracovávajúcej linky a jedným alebo viacerými parametrami, ktoré sú charakteristické pre úspech spracovania, z tohto sa odvodia pravidlá, ktoré opisujú závislosť charakteristického parametra alebo charakteristických parametrov od variabilných parametrov, a korelácie a/alebo z nich odvodené pravidlá sa uložia v riadiacom systéme spracovávajúcej linky,

b) kontinuálne alebo diskontinuálne sa merajú jeden alebo viaceré charakteristické parametre, ktoré sú charakteristické pre úspech spracovania, a

c) pri odchýlke týchto charakteristických parametrov od určeného rozsahu požadovaných hodnôt alebo pri signifikantnom trende zmeny tohto charakteristického parametru smerom k hranici požadovaného rozsahu parametra sa zmení príslušný alebo príslušné variabilné parametre chemických a/alebo fyzikálnych procesov spracovávajúcej linky, ktorý alebo ktoré najsilnejšie korelujú s týmto charakteristickým parametrom, podľa korelácie stanovenej v čiastkovom kroku a) a/alebo z nej odvodených pravidiel takým smerom, že sa pôsobí proti odchýlke charakteristického parametra alebo charakteristických parametrov od požadovaného rozsahu, pričom zmena variabilných parametrov chemických a/alebo fyzikálnych procesov spracovávajúcej linky prebehne automaticky bez ľudského zásahu alebo riadiaci systém vydá zodpovedajúci pokyn na zmenu variabilných parametrov.
2. Spôsob podľa nároku 1,vyznačujúci sa tým, že počas prevádzky spracovávajúcej linky sú prispôsobované korelácie medzi variabilnými parametrami chemických a/alebo fyzikálnych procesov spracovávajúcej linky a ·· · • ·· • · ·· •····· • ·· ·· · ·· ···· •· •* • ·· •· ·· • · ··· jedným alebo viacerými charakteristickými parametrami, ktoré sú charakteristické pre úspech spracovania, a/alebo pravidlá odvodené z nich.
3. Spôsob podľa jedného alebo obidvoch nárokov 1 a 2, vyznačujúci sa t ý m, že pravidlá odvodené z korelácií medzi jednotlivými variabilnými parametrami chemických a/alebo fyzikálnych procesov spracovávajúcej linky a jednou alebo viacerými parametrami charakteristickými pre úspech spracovania sú vyjadrené vo forme matematických rovníc, ako neostré vzťahy alebo bezmodelové algoritmy.
4. Spôsob podľa jedného alebo viacerých z nárokov 1 až 3, vyznačujúci sa t ý m, že u spracovávajúcej linky sa jedná o zariadenie, v ktorom sa vykonáva chemická zmena a/alebo povrstvenie povrchu obrobku.
5. Spôsob podľa nároku 4, vyznačujúci sa tým, že u spracovávajúcej linky sa jedná o fosfátovacie zariadenie na fosfátovanie kovových povrchov pred lakovaním.
6. Spôsob podľa nároku 5, vyznačujúci sa tým, že fosfátovacie zariadenie má jednu alebo viaceré fosfatizačné zóny ako aj jednu alebo viaceré z nasledujúcich zón úpravy: zóna čistenia, zóna aktivácie, zóna následnej pasivácie.

.
7. Spôsob podľa jedného alebo obidvoch nárokov 5a 6, vyznačujúci sa t ý m že vo fosfatizačnej zóne sa vykonáva vrstvutvoriaca fosfatizácia tak, že « sa kovový povrch privedie do kontaktu s kyslým vodným fosfatizačným roztokom obsahujúcim od 0,3 do 3 g/l zinočnatých iónov a od 3 do 30 g/l fosforečnanových iónov.
8. Spôsob podľa jedného alebo viacerých z nárokov 5 až 7, vyznačujúci sa t ý m, že variabilný parameter alebo variabilné parametre sú zvolené z teploty fosfatizačného roztoku, koncentrácie zinku vo fosfatizačnom roztoku, hodnoty pH, obsahu volnej kyseliny a celkovej kyseliny vo fosfatizačnom roztoku, koncentrácie

-18•· ···· ·· · • ·· • · ·· • ·♦··· • ·· ·· · •· •· • ·· •· ·· • · e ··· jedného alebo viacerých urýchľovačov vo fosfatizačnom roztoku, koncentrácie viacmocných kovových iónov iných ako zinok vo fosfatizačnom roztoku, doba trvania, počas ktorej je kovový povrch v styku s fosfatizačným roztokom, a z relatívneho pohybu fosfatizačného roztoku voči kovovému povrchu.
9. Spôsob podľa jedného alebo viacerých z nárokov 5 až 7, vyznačujúci sa t ý m, že variabilný parameter alebo variabilné parametre sú zvolené z teploty a/alebo zloženia jedného alebo viacerých čistiacich kúpeľov pred zónou fosfatizácie, aktivačného kúpeľa pred zónou fosfatizácie a/alebo kúpeľa následnej pasivácie za zónou fosfatizácie a/alebo doby, počas ktorej je kovový povrch v styku s týmito kúpeľmi.
10. Spôsob podľa jedného alebo viacerých z nárokov 5 až 9, vyznačujúci sa t ý m, že jeden alebo viaceré parametre charakteristické pre úspech spracovania je možné zvoliť z hmotnosti vrstvy fosfátovej vrstvy, chemického zloženia fosfátovej vrstvy, prietoku prúdu fosfátovou vrstvou pri katodickej polarizácii, hrúbky elektrolaku naneseného po fosfátovaní, priľnavosti laku naneseného po fosfátovaní, povrchovej štruktúry laku naneseného po fosfátovaní a sklonu ku korodovaniu obrobku po fosfátovaní a lakovaní.
11. Spôsob podľa jedného alebo viacerých z nárokov 1 až 10, vyznačujúci sa t ý m, že výsledky meraní jedného alebo viacerých charakteristických parametrov vykonaných v čiastkovom kroku b) a/alebo opatrenia vykonané v čiastkovom kroku c) sa uložia na nosiči dát.
12. Spôsob podľa jedného alebo viacerých z nárokov 1 až 11,vyznačuj úc i sa t ý m, že hraničné hodnoty parametrov, medzi ktorými sa tieto môžu v priebehu procesu podľa vynálezu automaticky meniť, alebo požadované hodnoty získané z korelácií podľa čiastkového kroku a) je možné lokálne alebo zo vzdialeného miesta znovu zadať.