od Michaela Kellyho zo spoločnosti Allied PhotoChemical a Davida Hagooda zo spoločnosti Finishing Technology Solutions
Predstavte si, že by ste dokázali eliminovať takmer všetky VOC (prchavé organické zlúčeniny) v procese výroby rúr a rúrok, čo sa rovná 10 000 librám VOC ročne. Predstavte si tiež výrobu pri vyšších rýchlostiach s vyššou priepustnosťou a nižšími nákladmi na diel/lineárnu stopu.
Udržateľné výrobné procesy sú kľúčom k presadzovaniu efektívnejšej a optimalizovanejšej výroby na severoamerickom trhu. Udržateľnosť možno merať rôznymi spôsobmi:
Zníženie VOC
Nižšia spotreba energie
Optimalizovaná pracovná sila
Rýchlejšia výroba (viac s menšími nákladmi)
Efektívnejšie využívanie kapitálu
Navyše, mnoho kombinácií vyššie uvedeného
Nedávno popredný výrobca rúr zaviedol novú stratégiu pre svoje náterové operácie. Predchádzajúce platformy výrobcu pre nátery boli na vodnej báze, ktoré majú vysoký obsah prchavých organických zlúčenín (VOC) a sú tiež horľavé. Implementovanou udržateľnou platformou pre nátery bola technológia ultrafialového (UV) náteru so 100 % pevnými látkami. V tomto článku sú zhrnuté počiatočné problémy zákazníka, proces UV náteru, celkové vylepšenia procesu, úspory nákladov a zníženie VOC.
Povrchové úpravy pri výrobe rúr
Výrobca používal proces nanášania náterov na vodnej báze, ktorý zanechával neporiadok, ako je znázornené na obrázkoch 1a a 1b. Tento proces nielenže viedol k plytvaniu náterovými materiálmi, ale tiež vytvoril nebezpečenstvo na pracovisku, ktoré zvýšilo vystavenie prchavým organickým zlúčeninám (VOC) a nebezpečenstvo požiaru. Okrem toho zákazník požadoval lepší výkon náteru v porovnaní so súčasným procesom nanášania náterov na vodnej báze.
Hoci mnohí odborníci z odvetvia priamo porovnávajú nátery na vodnej báze s UV nátermi, toto porovnanie nie je realistické a môže byť zavádzajúce. Samotný UV náter je podmnožinou procesu UV náterov.
Obrázok 1. Proces zapojenia sa do projektu
UV je proces
UV žiarenie je proces, ktorý ponúka významné environmentálne výhody, celkové vylepšenia procesu, lepší výkon produktu a áno, úspory na lineárnu stopu náteru. Aby sa projekt UV náterov úspešne realizoval, UV žiarenie sa musí považovať za proces s tromi hlavnými zložkami – 1) zákazníkom, 2) integrátorom zariadení na aplikáciu a vytvrdzovanie UV žiarenia a 3) partnerom v oblasti technológií náterov.
Všetky tri tieto faktory sú kľúčové pre úspešné plánovanie a implementáciu systému UV náterov. Pozrime sa teda na celkový proces zapojenia sa do projektu (obrázok 1). Vo väčšine prípadov toto úsilie vedie partner pre technológiu UV náterov.
Kľúčom k úspešnému projektu je mať jasne definované kroky zapojenia s integrovanou flexibilitou a schopnosťou prispôsobiť sa rôznym typom zákazníkov a ich aplikáciám. Týchto sedem fáz zapojenia je základom úspešného zapojenia zákazníka do projektu: 1) celková diskusia o procese; 2) diskusia o návratnosti investícií; 3) špecifikácie produktu; 4) celková špecifikácia procesu; 5) vzorkové testy; 6) RFQ / celková špecifikácia projektu; a 7) pokračujúca komunikácia.
Tieto fázy zapojenia sa môžu vykonávať postupne, 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 odvetví so všetkými formami technológie náterov, ale čo je najdôležitejšie, so silnými skúsenosťami s UV procesmi. Tento odborník sa dokáže orientovať vo všetkých otázkach a pôsobiť ako neutrálny zdroj pre správne a spravodlivé hodnotenie technológií náterov.
Fáza 1. Celková diskusia o procese
Tu sa vymieňajú počiatočné informácie týkajúce sa aktuálneho procesu zákazníka s jasnou definíciou aktuálneho rozloženia a jasne definovanými pozitívami/negatívami. V mnohých prípadoch by mala byť uzavretá dohoda o vzájomnom mlčanlivosti (NDA). Následne by sa mali identifikovať jasne definované ciele zlepšenia procesov. Tieto môžu zahŕňať:
Udržateľnosť – zníženie VOC
Zníženie a optimalizácia práce
Zlepšená kvalita
Zvýšená rýchlosť linky
Zníženie podlahovej plochy
Prehľad nákladov na energiu
Údržba náterového systému – náhradné diely atď.
Ďalej sa na základe týchto identifikovaných zlepšení procesov definujú špecifické metriky.
Fáza 2. Diskusia o návratnosti investícií (ROI)
Je dôležité pochopiť návratnosť investícií do projektu v počiatočných fázach. Hoci úroveň detailov nemusí byť taká vysoká, aká bude potrebná na schválenie projektu, zákazník by mal mať jasný prehľad o aktuálnych nákladoch. Tieto by mali zahŕňať náklady na produkt, na bežnú stopu atď.; náklady na energiu; náklady na duševné vlastníctvo (IP); náklady na kvalitu; náklady na prevádzku/údržbu; náklady na udržateľnosť; a kapitálové náklady. (Prístup ku kalkulačkám návratnosti investícií nájdete na konci tohto článku.)
Fáza 3. Diskusia o špecifikácii produktu
Rovnako ako pri každom produkte vyrábanom dnes, základné špecifikácie produktu sú definované v počiatočných diskusiách o projekte. Pokiaľ ide o aplikácie náterov, tieto špecifikácie produktu sa časom vyvíjali, aby spĺňali výrobné potreby, a zvyčajne ich súčasný proces náteru zákazníka nespĺňa. Nazývame to „dnes vs. zajtra“. Ide o vyvažovanie medzi pochopením súčasných špecifikácií produktu (ktoré nemusia byť splnené súčasným náterom) a definovaním budúcich potrieb, ktoré sú realistické (čo je vždy vyvažovanie).
Fáza 4. Celkové špecifikácie procesu
Obrázok 2. Vylepšenia procesu dostupné pri prechode z procesu nanášania náterov na vodnej báze na proces nanášania UV náterov
Zákazník by mal plne pochopiť a definovať súčasný proces spolu s pozitívami a negatívami existujúcich postupov. Pre integrátora UV systémov je dôležité, aby tomu rozumel, aby sa pri návrhu nového UV systému zohľadnili veci, ktoré idú dobre, a tie, ktoré nie. V tomto prípade UV proces ponúka významné výhody, medzi ktoré môže patriť zvýšená rýchlosť nanášania náterov, znížené požiadavky na podlahovú plochu a zníženie teploty a vlhkosti (pozri obrázok 2). Spoločná návšteva výrobného závodu zákazníka sa dôrazne odporúča a poskytuje skvelý rámec na pochopenie potrieb a požiadaviek zákazníka.
Fáza 5. Demonštrácia a skúšobné jazdy
Zákazník a integrátor UV systémov by mali navštíviť aj zariadenie dodávateľa náterov, aby sa všetci mohli zúčastniť simulácie procesu UV náteru zákazníka. Počas tejto doby sa objaví mnoho nových nápadov a návrhov, keďže sa uskutočnia nasledujúce aktivity:
Simulácia, vzorky a testovanie
Porovnanie testovaním konkurenčných náterových produktov
Prehľad osvedčených postupov
Preskúmajte postupy certifikácie kvality
Zoznámte sa s UV integrátormi
Vypracovať podrobný akčný plán do budúcnosti
Fáza 6. Výzva na predkladanie ponúk / Celková špecifikácia projektu
Dokument zákazníka s požiadavkou na cenovú ponuku by mal obsahovať všetky relevantné informácie a požiadavky na novú operáciu UV lakovania, ako sú definované v procesných diskusiách. Dokument by mal zahŕňať osvedčené postupy identifikované spoločnosťou zaoberajúcou sa technológiou UV lakovania, ktoré môžu zahŕňať ohrev náteru pomocou vodného plášťového tepelného systému na hrot pištole; ohrev a miešanie nádoby; a váhy na meranie spotreby náteru.
Fáza 7. Nepretržitá komunikácia
Komunikačné prostriedky medzi zákazníkom, integrátorom UV žiarenia a spoločnosťou zaoberajúcou sa UV nátermi sú kľúčové a mali by sa podporovať. Dnešné technológie veľmi uľahčujú plánovanie a účasť na pravidelných hovoroch cez Zoom/konferenčných hovoroch. Pri inštalácii UV zariadenia alebo systému by nemali byť žiadne prekvapenia.
Výsledky dosiahnuté výrobcom rúr
Kritickou oblasťou, ktorú treba zvážiť pri každom projekte UV náteru, sú celkové úspory nákladov. V tomto prípade výrobca dosiahol úspory vo viacerých oblastiach vrátane nákladov na energiu, nákladov na pracovnú silu a spotrebného materiálu na nátery.
Náklady na energiu – UV ohrev s mikrovlnným ohrevom vs. indukčný ohrev
V typických systémoch náterov na vodnej báze je potrebné predbežné alebo následné indukčné ohrievanie trubice. Indukčné ohrievače sú drahé, majú vysokú spotrebu energie a môžu mať značné problémy s údržbou. Okrem toho roztok na vodnej báze vyžadoval spotrebu energie indukčného ohrievača 200 kW v porovnaní s 90 kW, ktoré používali mikrovlnné UV lampy.
Tabuľka 1. Úspora nákladov viac ako 100 kW/hodinu pri použití 10-lampového mikrovlnného UV systému v porovnaní s indukčným ohrevným systémom
Ako je vidieť v tabuľke 1, výrobca rúr dosiahol po implementácii technológie UV lakovania úsporu viac ako 100 kW za hodinu a zároveň znížil náklady na energiu o viac ako 71 000 USD ročne.
Obrázok 3. Znázornenie ročných úspor nákladov na elektrinu
Úspory nákladov na túto zníženú spotrebu energie boli odhadnuté na základe odhadovaných nákladov na elektrinu vo výške 14,33 centov/kWh. Zníženie spotreby energie o 100 kW/hodinu, vypočítané na dve zmeny počas 50 týždňov ročne (päť dní v týždni, 20 hodín na zmenu), vedie k úsporám vo výške 71 650 USD, ako je znázornené na obrázku 3.
Zníženie nákladov na pracovnú silu – operátori a údržba
Keďže výrobné subjekty neustále vyhodnocujú svoje náklady na pracovnú silu, UV proces ponúka jedinečné úspory, pokiaľ ide o pracovné hodiny operátorov a údržbárov. Pri náteroch na vodnej báze môže mokrý náter stuhnúť na manipulačnom zariadení, čo sa nakoniec musí odstrániť.
Prevádzkovatelia výrobného závodu strávili celkovo 28 hodín týždenne odstraňovaním/čistením náteru na vodnej báze z následných zariadení na manipuláciu s materiálom.
Okrem úspory nákladov (odhadovaných 28 pracovných hodín x 36 USD [zaťažené náklady] za hodinu = 1 008,00 USD týždenne alebo 50 400 USD ročne) môžu byť fyzické požiadavky na prácu operátorov frustrujúce, časovo náročné a priam nebezpečné.
Zákazník si stanovil cielené čistenie náterov pre každý štvrťrok s nákladmi na pracovnú silu vo výške 1 900 USD za štvrťrok plus vynaložené náklady na odstránenie náterov, čo predstavuje spolu 2 500 USD. Celková ročná úspora predstavovala 10 000 USD.
Úspory z náterov – na vodnej báze vs. UV
Výroba rúr s priemerom 9,625 palca u zákazníka bola 12 000 ton mesačne. V súhrne to zodpovedá približne 570 000 lineárnym stôp / ~ 12 700 kusom. Proces aplikácie novej technológie UV náteru zahŕňal striekacie pištole s vysokým objemom/nízkym tlakom s typickou cieľovou hrúbkou 1,5 mil. Vytvrdzovanie sa dosiahlo pomocou UV mikrovlnných lámp Heraeus. Úspory nákladov na nátery a nákladov na dopravu/internú manipuláciu sú zhrnuté v tabuľkách 2 a 3.
Tabuľka 2. Porovnanie nákladov na nátery – UV a vodné nátery na bežnú stopu
Tabuľka 3. Ďalšie úspory z nižších nákladov na vstupnú dopravu a zníženej manipulácie s materiálom na mieste
Okrem toho je možné dosiahnuť ďalšie úspory nákladov na materiál a prácu a zefektívnenie výroby.
UV nátery sú recyklovateľné (nátery na vodnej báze nie), čo umožňuje účinnosť najmenej 96 %.
Operátori trávia menej času čistením a údržbou aplikačných zariadení, pretože UV náter neschne, pokiaľ nie je vystavený vysokointenzívnej UV energii.
Výrobné rýchlosti sú rýchlejšie a zákazník má potenciál zvýšiť výrobné rýchlosti zo 30 metrov za minútu na 45 metrov za minútu – čo predstavuje nárast o 50 %.
UV procesné zariadenie má zvyčajne zabudovaný preplachovací cyklus, ktorý je sledovaný a plánovaný podľa hodín prevádzky. Toto je možné upraviť podľa potrieb zákazníka, čo vedie k menšej pracovnej sile potrebnej na čistenie systému.
V tomto príklade zákazník dosiahol úsporu nákladov vo výške 1 277 400 USD ročne.
Zníženie VOC
Implementácia technológie UV náterov tiež znížila obsah prchavých organických zlúčenín (VOC), ako je vidieť na obrázku 4.
Obrázok 4. Zníženie VOC v dôsledku implementácie UV náteru
Záver
Technológia UV náterov umožňuje výrobcom potrubí prakticky eliminovať prchavé organické zlúčenia (VOC) v ich náterových operáciách a zároveň zabezpečiť udržateľný výrobný proces, ktorý zlepšuje produktivitu a celkový výkon produktu. Systémy UV náterov tiež prinášajú značné úspory nákladov. Ako je uvedené v tomto článku, celkové úspory zákazníka presiahli 1 200 000 dolárov ročne a navyše eliminovali viac ako 154 000 libier emisií VOC.
Viac informácií a kalkulačky návratnosti investícií nájdete na stránke www.alliedphotochemical.com/roi-calculators/. Ďalšie vylepšenia procesu a príklad kalkulačky návratnosti investícií nájdete na stránke www.uvebtechnology.com.
BOČNÝ PANEL
Udržateľnosť procesu UV lakovania / environmentálne výhody:
Žiadne prchavé organické zlúčeniny (VOC)
Žiadne nebezpečné látky znečisťujúce ovzdušie (HAP)
Nehorľavý
Bez rozpúšťadiel, vody alebo plnív
Žiadne problémy s vlhkosťou alebo teplotou pri výrobe
Celkové vylepšenia procesu, ktoré ponúkajú UV nátery:
Rýchle výrobné rýchlosti až 800 až 900 stôp za minútu v závislosti od veľkosti produktu
Malá fyzická plocha menšia ako 35 stôp (lineárna dĺžka)
Minimálna rozpracovanosť
Okamžite schne bez požiadaviek na dodatočné vytvrdzovanie
Žiadne problémy s následným mokrým náterom
Žiadne nastavenie náteru z dôvodu problémov s teplotou alebo vlhkosťou
Žiadna špeciálna manipulácia/skladovanie počas zmien, údržby alebo víkendových odstávok
Zníženie nákladov na pracovnú silu spojenú s operátormi a údržbou
Možnosť regenerácie prestriekaného materiálu, jeho opätovného filtrovania a opätovného zavedenia do náterového systému
Zlepšený výkon produktu s UV nátermi:
Zlepšené výsledky testovania vlhkosti
Skvelé výsledky testovania soľnej hmly
Možnosť úpravy vlastností a farby náteru
Dostupné číre laky, metalické odtiene a farby
Nižšie náklady na náter na lineárnu stopu, ako ukazuje kalkulačka návratnosti investícií:
Čas uverejnenia: 14. decembra 2023
