Michael Kelly, Allied PhotoChemical, a David Hagood, Finishing Technology Solutions
Predstavte si, že dokážete 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 smerovaniu k efektívnejšej a optimalizovanej výrobe na severoamerickom trhu.Udržateľnosť možno merať rôznymi spôsobmi:
Zníženie VOC
Menšia spotreba energie
Optimalizovaná pracovná sila
Rýchlejší výrobný výkon (viac za menej)
Efektívnejšie využitie kapitálu
Navyše veľa kombinácií vyššie uvedeného
Nedávno zaviedol popredný výrobca rúr novú stratégiu pre svoje operácie poťahovania.Predchádzajúce náterové platformy výrobcu boli na báze vody, ktoré majú vysoký obsah VOC a sú tiež horľavé.Udržateľná náterová platforma, ktorá bola implementovaná, bola technológia 100% ultrafialového (UV) náteru pevných látok.V tomto článku je zhrnutý počiatočný problém zákazníka, proces UV lakovania, celkové vylepšenia procesu, úspora nákladov a zníženie VOC.
Operácie povlakovania vo výrobe rúr
Výrobca použil proces nanášania na báze vody, ktorý po sebe zanechal neporiadok, ako je znázornené na obrázkoch 1a a 1b.Výsledkom procesu nie sú len plytvanie náterovými materiálmi, ale aj nebezpečenstvo v dielni, ktoré zvyšuje vystavenie VOC a nebezpečenstvo požiaru.Okrem toho zákazník požadoval lepší výkon náteru v porovnaní so súčasnou operáciou náteru na báze vody.
Zatiaľ čo mnohí odborníci z priemyslu budú priamo porovnávať vodné nátery s UV nátermi, nie je to realistické porovnanie a môže byť zavádzajúce.Skutočný UV náter je podmnožinou procesu UV náterov.
Obrázok 1. Proces zapojenia projektu
UV je proces
UV je proces, ktorý ponúka významné výhody pre životné prostredie, celkové zlepšenia procesu, zlepšený výkon produktu a, áno, úspory na lineárnom nátere chodidiel.Na úspešnú implementáciu projektu UV náterov sa UV musí pozerať ako na proces s tromi hlavnými zložkami – 1) zákazník, 2) integrátor UV zariadenia na aplikáciu a vytvrdzovanie a 3) partner technológie náterov.
Všetky tri sú rozhodujúce pre úspešné plánovanie a implementáciu systému UV lakovania.Poďme sa teda pozrieť na celkový proces zapojenia do projektu (obrázok 1).Vo väčšine prípadov je toto úsilie vedené partnerom technológie UV lakovania.
Kľúčom k úspešnému projektu je mať jasne definované kroky zapojenia so zabudovanou flexibilitou a schopnosťou prispôsobiť sa rôznym typom zákazníkov a ich aplikáciám.Týchto sedem etáp zapojenia je základom úspešného zapojenia sa do projektu so zákazníkom: 1) celková diskusia o procese;2) diskusia o návratnosti investícií;3) špecifikácie produktu;4) celková špecifikácia procesu;5) vzorové pokusy;6) RFQ / celková špecifikácia projektu;a 7) pokračujúcu komunikáciu.
Tieto fázy zapojenia môžu byť sledované sériovo, niektoré môžu nastať súčasne alebo môžu byť zamenené, ale musia byť dokončené všetky.Táto vstavaná flexibilita poskytuje účastníkom najvyššiu šancu na úspech.V niektorých prípadoch môže byť najlepšie zapojiť odborníka na UV proces ako zdroj s cennými priemyselnými skúsenosťami vo všetkých formách technológie povrchovej úpravy, ale čo je najdôležitejšie, so silnými skúsenosťami s UV procesmi.Tento odborník sa dokáže orientovať vo všetkých problémoch a pôsobiť ako neutrálny zdroj na správne a spravodlivé vyhodnotenie technológií náterov.
Fáza 1. Celková diskusia o procese
Tu dochádza k výmene prvotných informácií týkajúcich sa aktuálneho procesu zákazníka, s jasnou definíciou aktuálneho usporiadania a jasne definovanými pozitívami/negatívami.V mnohých prípadoch by mala byť uzavretá dohoda o vzájomnej mlčanlivosti (NDA).Potom by sa mali identifikovať jasne definované ciele zlepšovania procesov.Tieto môžu zahŕňať:
Udržateľnosť – zníženie VOC
Zníženie a optimalizácia práce
Vylepšená kvalita
Zvýšená rýchlosť linky
Zníženie podlahovej plochy
Prehľad nákladov na energiu
Udržateľnosť náterového systému – náhradné diely a pod.
Ďalej sa na základe týchto identifikovaných zlepšení procesov definujú špecifické metriky.
Fáza 2. Diskusia o návratnosti investícií (ROI).
Je dôležité porozumieť ROI pre projekt v počiatočných fázach.Zatiaľ čo úroveň detailov nemusí zodpovedať úrovni, ktorá bude potrebná na schválenie projektu, zákazník by mal mať jasný prehľad o aktuálnych nákladoch.Mali by zahŕňať náklady na produkt, lineárnu stopu atď.;náklady na energiu;náklady na duševné vlastníctvo (IP);náklady na kvalitu;náklady na obsluhu / údržbu;náklady na udržateľnosť;a náklady na kapitál.(Prístup ku kalkulačkám návratnosti investícií nájdete na konci tohto článku.)
Fáza 3. Diskusia o špecifikácii produktu
Ako pri každom produkte vyrábanom dnes, základné špecifikácie produktu sú definované v úvodných projektových diskusiách.Čo sa týka aplikácií náterov, tieto špecifikácie produktov sa postupom času vyvíjali, aby vyhovovali potrebám výroby, a zvyčajne nie sú splnené súčasným procesom náteru zákazníka.Hovoríme tomu „dnes vs. zajtrajšok“.Ide o rovnováhu medzi porozumením súčasných špecifikácií produktu (ktoré nemusia byť splnené so súčasným náterom) a definovaním budúcich potrieb, ktoré sú realistické (čo je vždy vyváženie).
Fáza 4. Celkové špecifikácie procesu
Obrázok 2. Zlepšenia procesu dostupné pri prechode z procesu nanášania náterov na báze vody k procesu nanášania UV náterov
Zákazník by mal plne pochopiť a definovať súčasný proces spolu s pozitívami a negatívami existujúcich postupov.Toto je dôležité pre integrátora UV systémov pochopiť, takže veci, ktoré idú dobre a veci, ktoré nie, môžu byť zohľadnené pri návrhu nového UV systému.Toto je miesto, kde UV proces ponúka významné výhody, ktoré môžu zahŕňať zvýšenú rýchlosť 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. Demonštračné a skúšobné jazdy
Zákazník a integrátor UV systémov by mali navštíviť aj zariadenie dodávateľa náterov, aby sa každému umožnilo zúčastniť sa simulácie procesu UV náteru zákazníka.Počas tejto doby sa objaví veľa nových nápadov a návrhov, keď sa uskutočnia nasledujúce aktivity:
Simulácia, vzorky a testovanie
Porovnávajte testovaním konkurenčných náterových produktov
Pozrite si osvedčené postupy
Preskúmajte postupy certifikácie kvality
Zoznámte sa s UV integrátormi
Vypracujte podrobný akčný plán vpred
Fáza 6. RFQ / Celková špecifikácia projektu
Dokument RFQ zákazníka by mal obsahovať všetky relevantné informácie a požiadavky na novú operáciu UV lakovania, ako je definované v diskusiách o procese.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;zahrievanie a miešanie prepraviek;a váhy na meranie spotreby náteru.
Fáza 7. Nepretržitá komunikácia
Komunikačné prostriedky medzi zákazníkom, UV integrátorom a UV náterovou spoločnosťou sú kritické a mali by sa podporovať.Dnešná technológia umožňuje veľmi pohodlné plánovanie a účasť na pravidelných hovoroch typu Zoom/konferenčného typu.Pri inštalácii UV zariadenia alebo systému by nemalo dôjsť k žiadnym prekvapeniam.
Výsledky realizované výrobcom potrubia
Kritickou oblasťou, ktorú treba zvážiť pri akomkoľvek projekte UV lakovania, je celková úspora nákladov.V tomto prípade výrobca dosiahol úspory vo viacerých oblastiach, vrátane nákladov na energiu, mzdových nákladov a spotrebného materiálu na nátery.
Náklady na energiu – UV žiarenie v mikrovlnnej rúre vs. indukčný ohrev
V typických náterových systémoch na báze vody existuje potreba predindukčného alebo postindukčného ohrevu rúrky.Indukčné ohrievače sú drahé, vysokoenergetické spotrebiče 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 mikrovlnnými UV lampami.
Tabuľka 1. Úspora nákladov vyššia ako 100 kw/h použitím mikrovlnného UV systému s 10 lampami v porovnaní so systémom indukčného ohrevu
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 elektrickú energiu
Úspora nákladov na túto zníženú spotrebu energie bola odhadnutá na základe odhadovaných nákladov na elektrickú energiu na 14,33 centov/kWh.Zníženie spotreby energie o 100 kw/h, vypočítané počas dvoch zmien počas 50 týždňov v roku (päť dní v týždni, 20 hodín na zmenu), vedie k úspore 71 650 USD, ako je znázornené na obrázku 3.
Zníženie nákladov práce – 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.
Zákazník sa zameral na čistenie náterov na každý štvrťrok s mzdovými nákladmi 1 900 USD za štvrťrok plus náklady na odstránenie náteru, ktoré vznikli v celkovej výške 2 500 USD.Celkové úspory za rok sa rovnali 10 000 USD.
Úspora náterov – na vodnej báze vs. UV
Výroba rúr u zákazníka bola 12 000 ton za mesiac rúr s priemerom 9,625 palca.Na súhrnnom základe sa to rovná približne 570 000 lineárnym stopám / ~ 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 na nátery – UV verzus nátery na vodnej báze na lineárnu stopu
Tabuľka 3. Ďalšie úspory vďaka nižším nákladom na prichádzajúcu dopravu a zníženej manipulácii s materiálom na mieste
Okrem toho je možné dosiahnuť ďalšie úspory nákladov na materiál a prácu a zvýšiť efektivitu výroby.
UV nátery sú regenerovateľné (nátery na vodnej báze nie), čo umožňuje najmenej 96% účinnosť.
Operátori strávia menej času čistením a údržbou aplikačného zariadenia, pretože UV náter neschne, pokiaľ nie je vystavený vysokej intenzite UV energie.
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.
V tomto príklade zákazník dosiahol úsporu nákladov vo výške 1 277 400 USD ročne.
Zníženie VOC
Implementácia technológie UV lakovania tiež znížila VOC, ako je vidieť na obrázku 4.
Obrázok 4. Zníženie VOC ako výsledok implementácie UV náteru
Záver
Technológia UV povlakov umožňuje výrobcom rúr prakticky eliminovať VOC pri ich operáciách nanášania povlakov a zároveň poskytuje udržateľný výrobný proces, ktorý zlepšuje produktivitu a celkový výkon produktu.UV náterové systémy tiež prinášajú významné úspory nákladov.Ako je načrtnuté v tomto článku, celkové úspory zákazníka presiahli 1 200 000 USD ročne a navyše eliminovali 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 procesu a príklad kalkulačky návratnosti investícií nájdete na stránke www.uvebtechnology.com.
SIDEBAR
Udržateľnosť procesu UV lakovania / Environmentálne výhody:
Žiadne prchavé organické zlúčeniny (VOC)
Žiadne nebezpečné látky znečisťujúce ovzdušie (HAP)
Nehorľavý
Žiadne rozpúšťadlá, vody ani plnivá
Žiadne problémy s vlhkosťou alebo teplotou výroby
Celkové vylepšenia procesu, ktoré ponúkajú UV nátery:
Vysoká rýchlosť výroby od 800 do 900 stôp za minútu v závislosti od veľkosti produktu
Malá fyzická stopa menšia ako 35 stôp (lineárna dĺžka)
Minimálna rozpracovanosť
Okamžité schnutie bez požiadaviek na následné vytvrdnutie
Žiadne následné problémy s mokrým náterom
Žiadna úprava povlaku pre problémy s teplotou alebo vlhkosťou
Žiadna špeciálna manipulácia/skladovanie počas zmien zmien, údržby alebo víkendových odstávok
Zníženie nákladov na pracovnú silu spojených s operátormi a údržbou
Schopnosť regenerovať prestriekanie, prefiltrovať a znovu zaviesť do náterového systému
Zlepšený výkon produktu s UV nátermi:
Vylepšené výsledky testovania vlhkosti
Skvelé výsledky testovania soľnej hmly
Schopnosť upraviť vlastnosti povlaku a farbu
K dispozícii sú číre laky, metalíza a farby
Nižšie náklady na lineárny náter chodidiel, ako ukazuje kalkulačka návratnosti investícií:
Čas odoslania: 14. decembra 2023
