Autor: Michael Kelly, spojenecký fotochemický a David Hagood, Finishing Technology Solutions
Predstavte si, že v procese výroby potrubí a trubíc, ktorý sa rovná 10 000 libier VOC, ročne, predstavte si, že budete schopní eliminovať takmer všetky VOC (prchavé organické zlúčeniny). Tiež si predstavte, že produkujete rýchlejšie rýchlosti s väčšou priepustnosťou a nižšími nákladmi na časť / lineárna noha.
Trvalo udržateľné výrobné procesy sú kľúčové pre jazdu smerom k efektívnejšej a optimalizovanej výrobe na severoamerickom trhu. Udržateľnosť je možné merať rôznymi spôsobmi:
Zníženie VOC
Menej spotreby energie
Optimalizovaný pracovný pracovník
Efektívnejšie využívanie kapitálu
Vedúci výrobca trubíc nedávno implementoval novú stratégiu pre svoje povlaky. Predchádzajúce platformy výrobcu na vodenie boli založené na vode, ktoré sú vysoké v VOC a sú tiež horľavé. Implementovaná platforma trvalo udržateľného náteru bola 100% technológia potiahnutia ultrafialového (UV). V tomto článku sú zhrnuté počiatočný problém zákazníka, proces poťahovania UV, celkové vylepšenia procesu, úspory nákladov a zníženie VOC.
Poťahové operácie vo výrobe trubíc
Výrobca využíval proces náteru založeného na vode, ktorý zostal za neporiadkom, ako je to znázornené na obrázkoch 1A a 1B. Not only did the process result in wasted coating materials, it also created a shop floor hazard that increased VOC exposure and fire danger. In addition, the customer wanted an improved coating performance when compared to the current waterbased coating operation.
Zatiaľ čo mnoho odborníkov v odbore bude priamo porovnávať vodné povlaky s UV povlakmi, nejde o realistické porovnanie a môže byť zavádzajúci. Skutočný UV povlak je podskupinou procesu UV povlakov.
Obrázok 1. Proces zapojenia projektu
UV je proces
UV je proces, ktorý ponúka významné environmentálne výhody, celkové vylepšenia procesu, zlepšený výkon produktu a, áno, na úsporu poťahovania lineárneho chodidla. Aby sa úspešne implementoval projekt UV Coatings projekt, musí sa UV pozerať ako na proces s tromi hlavnými komponentmi - 1) zákazníkom, 2) integrátorom UV aplikácie a vyliečenia zariadení a 3) partnerom v oblasti technológií Coatings.
Všetky tri z nich sú rozhodujúce pre úspešné plánovanie a implementáciu systému poťahovania UV. Pozrime sa teda na celkový proces zapojenia projektu (obrázok 1). Vo väčšine prípadov je toto úsilie vedené partnerom technológie UV Coating Technology.
Kľúčom k akémukoľvek úspešnému projektu je mať jasne definované kroky zapojenia so zabudovanou flexibilitou a schopnosťou prispôsobiť sa rôznym typom zákazníkov a ich aplikáciám. Týchto sedem fáz zapojenia je základom úspešného zapojenia projektu so zákazníkom: 1) celková diskusia o procese; 2) diskusia o návratnosti investícií; 3) product specifications; 4) overall process specification; 5) vzorové pokusy; 6) RFQ / overall project specification; and 7) continued communication.
Tieto fázy zákazky sa môžu sledovať sériovo, niektoré sa môžu vyskytnúť súčasne alebo sa môžu zamieňať, ale všetky musia byť dokončené. Táto vstavaná flexibilita poskytuje účastníkom najvyššiu šancu na úspech. V niektorých prípadoch môže byť najlepšie zapojiť odborníka na UV procesy ako zdroj s cennými skúsenosťami v priemysle vo všetkých formách technológie povlaku, ale čo je najdôležitejšie, silné skúsenosti s UV procesom. Tento odborník môže navigovať všetky problémy a pôsobiť ako neutrálny zdroj na správne a spravodlivé vyhodnotenie technológií poťahovania.
To je miesto, kde sa vymieňajú počiatočné informácie týkajúce sa aktuálneho procesu zákazníka, s jasnou definíciou aktuálneho rozloženia a jasne definovaným pozitívnym / negatívom. V mnohých prípadoch by mala byť zavedená vzájomná dohoda o nezverejnení (NDA). Potom by sa mali identifikovať jasne definované ciele zlepšovania procesu. Môže to zahŕňať:
Vylepšená kvalita
Zvýšená rýchlosť linky
Zníženie podlahovej plochy
Prehľad nákladov na energiu
Udržiavateľnosť systému povlaku - náhradné diely atď.
Ďalej sú špecifické metriky definované na základe týchto identifikovaných vylepšení procesu.
Je dôležité porozumieť NI pre projekt v počiatočných fázach. Aj keď úroveň detailov nemusí byť úroveň, ktorá bude potrebná na schválenie projektu, zákazník by mal mať jasný prehľad súčasných nákladov. Mali by zahŕňať náklady na výrobok, na lineárnu nohu atď.; náklady na energiu; intellectual property (IP) costs; náklady na kvalitu; operator / maintenance costs; náklady na udržateľnosť; a náklady na kapitál. (For access to ROI calculators, see the end of this article.)
Rovnako ako pri každom dnes vyrobenom produkte, základné špecifikácie produktov sú definované v počiatočných diskusiách o projekte. Pokiaľ ide o aplikácie poťahovania, tieto špecifikácie produktov sa v priebehu času vyvinuli, aby vyhovovali výrobným potrebám, a zvyčajne sa nesplnia súčasný proces náteru zákazníka. We call it “today vs. tomorrow.” Je to vyrovnávací akt medzi pochopením súčasných špecifikácií produktu (ktoré nemusia byť splnené so súčasným povlakom) a definovaním budúcich potrieb, ktoré sú realistické (čo je vždy vyvažovací akt).
Obrázok 2. Vylepšenia procesu dostupné pri prechode z procesu povlakových náterov do procesu UV Coatings
Zákazník by mal plne porozumieť a definovať súčasný proces spolu s pozitívnymi a negatívami existujúcich postupov. Je to dôležité, aby integrátor UV systémov pochopil, takže veci, ktoré sa dajú dobre, a veci, ktoré nie sú, sa dajú brať do úvahy pri navrhovaní nového UV systému. To je miesto, kde UV proces ponúka významné výhody, ktoré môžu zahŕňať zvýšenú rýchlosť povlakov, znížené požiadavky na podlahovú plochu a zníženie teploty a vlhkosti (pozri obrázok 2). Dôrazne sa odporúča spoločná návšteva výrobného zariadenia zákazníka a poskytuje skvelý rámec na pochopenie potrieb a požiadaviek zákazníka.
Zákazník a integrátor UV Systems Integrator by mal navštíviť aj zariadenie dodávateľa povlakov, aby sa každému umožnilo zúčastniť sa na simulácii procesu UV Coatingu zákazníka. Počas tejto doby sa objavia veľa nových nápadov a návrhov, keď sa uskutočnia nasledujúce aktivity:
Benchmark testovaním konkurenčných výrobkov na povlaky
Pozrite si osvedčené postupy
Zoznámte sa s UV integrátormi
Dokument RFQ o RFQ by mal obsahovať všetky relevantné informácie a požiadavky na novú operáciu UV Coating, ako je definované v procesných diskusiách. Tento dokument by mal zahŕňať najlepšie postupy identifikované spoločnosťou zaoberajúcou sa technológiou UV lakovania, ktoré by mohli zahŕňať zahrievanie povlaku prostredníctvom tepelného systému s vodným plášťom k hrotu pištole; Tote zahrievanie a agitácia; a stupnice na meranie spotreby povlaku.
Komunikačné prostriedky medzi zákazníkom, UV integrátorom a spoločnosťou UV Coatings sú kritické a mali by sa podporovať. Technológia dnes robí veľmi pohodlné naplánovať a zúčastňovať sa pravidelných hovorov typu Zoom / konferencie. Pri inštalácii UV zariadení alebo systému by nemali byť prekvapenia.
Kritickou oblasťou na zváženie v akomkoľvek projekte UV Coating je celková úspora nákladov. V tomto prípade výrobca uvedomil úspory v niekoľkých oblastiach vrátane nákladov na energiu, nákladov na prácu a spotrebných materiálov na nátery.
Náklady na energiu-UV s indukčným vykurovaním poháňané mikrovlnnou rúrou
V typických vodných náterových systémoch je potrebné predbežne alebo post-indukčné zahrievanie trubice. Indukčné ohrievače sú drahé, vysokoenergetických spotrebiteľov a môžu mať značné problémy s údržbou. Okrem toho riešenie na báze vody vyžadovalo spotrebu energie indukčného ohrievača 200 kw v porovnaní s 90 kw používanými v mikrovlnných UV lampách.
Tabuľka 1. Úspora nákladov vyššia ako 100 kW / hodinu pomocou 10-lampového mikrovlnného UV systému v porovnaní s indukčným vykurovacím systémom
Ako je vidieť v tabuľke 1, výrobca rúr po implementácii technológie UV lakovania dosiahol úspory viac ako 100 kw za hodinu a zároveň znížil náklady na energiu o viac ako 71 000 USD ročne.
Obrázok 3. Ilustrácia ročných úspor nákladov na elektrinu
Úspory nákladov pre túto zníženú spotrebu energie sa odhadli na základe odhadovaných nákladov na elektrinu na 14,33 centov/kWh. Zníženie spotreby energie so 100 kW / hodinu, vypočítané počas dvoch posunov počas 50 týždňov ročne (päť dní v týždni, 20 hodín na smenu), vedie k úsporám 71 650 dolárov, ako je znázornené na obrázku 3.
Zníženie nákladov na prácu - prevádzkovatelia a údržba
Keďže výrobné subjekty naďalej vyhodnocujú svoje mzdové náklady, UV proces ponúka jedinečné úspory týkajúce sa hodín obsluhy a údržby. Pri náteroch na vodnej báze môže mokrý náter stuhnúť po prúde na zariadení na manipuláciu s materiálom, ktorý sa nakoniec musí odstrániť.
Operátori výrobného zariadenia spotrebovali celkovo 28 hodín týždenne odstraňovaním / čistením vodného náteru z následného zariadenia na manipuláciu s materiálom.
Okrem úspory nákladov (odhadovaných 28 pracovných hodín x 36 USD [náklady] za hodinu = 1 008,00 USD za týždeň alebo 50 400 USD za rok) môžu byť požiadavky na fyzickú prácu operátorov frustrujúce, časovo náročné a priamo nebezpečné.
Vyčistenie náteru za náter za každý štvrťrok s nákladmi na prácu vo výške 1 900 dolárov za štvrťrok plus náklady na odstránenie potiahnutia, ktoré vznikli, celkovo 2 500 dolárov. Celkové úspory ročne sa rovnali 10 000 dolárov.
Úspory potiahnutia - vodné založené v porovnaní s UV
Výroba rúr u zákazníka bola 12 000 ton za mesiac rúr s priemerom 9,625 palca. Zhrnutie to predstavuje približne 570 000 lineárnych stôp / ~ 12 700 kusov. Proces nanášania novej technológie UV lakovania zahŕňal vysokoobjemové/nízkotlakové striekacie pištole s typickou cieľovou hrúbkou 1,5 mil. Vytvrdzovanie sa dosiahlo použitím UV mikrovlnných lámp Heraeus. Úspory nákladov na nátery a náklady na dopravu/internú manipuláciu sú zhrnuté v tabuľkách 2 a 3.
Tabuľka 2. Porovnanie nákladov potiahnutia - UV verzus vodné povlaky na lineárnu nohu
Tabuľka 3. Ďalšie úspory z nižších prichádzajúcich nákladov na dopravu a znížené manipulácie s materiálom na mieste
Okrem toho je možné realizovať ďalšie úspory materiálov a pracovných nákladov a efektívnosť výroby.
UV nátery sú regenerovateľné (nátery na vodnej báze nie), čo umožňuje najmenej 96% účinnosť.
Prevádzkovatelia trávia menej času čistením a udržiavaním aplikačných zariadení, pretože UV povlak nie je suchý, pokiaľ nie je vystavený vysokej intenzívnej UV energii.
Výrobné rýchlosti sú vyššie a zákazník má potenciál zvýšiť rýchlosť výroby zo 100 stôp za minútu na 150 stôp za minútu – nárast o 50 %.
UV procesné zariadenie má zvyčajne vstavaný cyklus preplachovania, ktorý je sledovaný a plánovaný podľa hodín výroby. To je možné upraviť podľa potrieb zákazníka, čo má za následok menej pracovnej sily potrebnej na čistenie systému.
Zníženie VOC
Implementácia technológie UV lakovania tiež znížila VOC, ako je vidieť na obrázku 4.
Obrázok 4. Zníženie VOC v dôsledku implementácie UV povlaku
Záver
Technológia UV náterov umožňuje výrobcom rúr prakticky eliminovať VOC pri ich operáciách nanášania náterov a zároveň poskytuje udržateľný výrobný proces, ktorý zlepšuje produktivitu a celkový výkon produktu. UV náterové systémy tiež prinášajú významné úspory nákladov. Ako je uvedené v tomto článku, celkové úspory zákazníka prekročili 1 200 000 dolárov ročne plus eliminované viac ako 154 000 libier emisií VOC.
Ďalšie informácie a prístup ku kalkulačkám návratnosti investícií nájdete na stránke www.alliedphotochemical.com/roi-calculators/. Ďalšie vylepšenia procesov a príklad návratnosti NI nájdete na stránke www.uvebtechnology.com.
Bočný panel
Výhody udržateľnosti / environmentálneho procesu UV Coating Process: Environmentálne výhody:
Žiadne nebezpečné látky znečisťujúce ovzdušie (HAP)
Nehorľavý
Žiadne problémy s vlhkosťou alebo teplotou
Celkové vylepšenia procesu ponúkané UV povlakmi:
Rýchle rýchlosti výroby vo výške 800 až 900 stôp za minútu, v závislosti od veľkosti produktu
Malá fyzická stopa menšia ako 35 stôp (lineárna dĺžka)
Minimálny proces práce v procese
Okamžité suché bez požiadaviek po vytláčaní
Žiadne problémy s mokrým náterom
Žiadna úprava náteru pre problémy s teplotou alebo vlhkosťou
Žiadne špeciálne zaobchádzanie/skladovanie počas zmien smeny, údržby alebo víkendových vypínaní
Zníženie nákladov na pracovnú silu spojené s prevádzkovateľmi a údržbou
Schopnosť regenerovať nadmerné odstupy, splatnenie a znovuzavedenie do poťahového systému
Vylepšený výkon produktu s UV povlakmi:
Vylepšené výsledky testovania vlhkosti
Skvelé výsledky testovania soľnej hmly
Schopnosť upravovať atribúty a farbu povlaku
K dispozícii sú čisté kabáty, kovy a farby
Nižšie náklady na poťahovanie lineárnej nohy, ako je znázornené kalkulačkou NI:
Čas príspevku: december 14-2023
