Michael Kelly, Allied PhotoChemical, i David Hagood, Finishing Technology Solutions
Zamislite da ste u mogućnosti da eliminišete gotovo sve VOC (isparljive organske spojeve) u procesu proizvodnje cijevi i cijevi, što je jednako 10.000 funti VOC-a godišnje. Zamislite i proizvodnju pri većim brzinama sa većom propusnošću i manjom cijenom po dijelu / linearnoj stopi.
Održivi proizvodni procesi su ključni za kretanje ka efikasnijoj i optimizovanoj proizvodnji na tržištu Severne Amerike. Održivost se može mjeriti na različite načine:
Smanjenje VOC
Manja potrošnja energije
Optimizirana radna snaga
Brža proizvodnja (više sa manje)
Efikasnije korišćenje kapitala
Plus, mnoge kombinacije gore navedenog
Nedavno je vodeći proizvođač cijevi implementirao novu strategiju za svoje operacije premazivanja. Prethodne proizvođačeve platforme za premazivanje bile su na bazi vode, koje su visoke u VOC-ima i takođe su zapaljive. Platforma održivog premaza koja je implementirana bila je tehnologija ultraljubičastog (UV) premaza sa 100% čvrstih tvari. U ovom članku sumirani su početni problem kupca, proces UV premaza, ukupna poboljšanja procesa, uštede troškova i smanjenje VOC.
Operacije premazivanja u proizvodnji cijevi
Proizvođač je koristio proces premaza na bazi vode koji je iza sebe ostavio nered, kao što je prikazano na slikama 1a i 1b. Ne samo da je proces rezultirao gubitkom materijala za premazivanje, već je stvorio i opasnost u radnji koja je povećala izloženost VOC i opasnost od požara. Osim toga, kupac je želio poboljšane performanse premaza u odnosu na trenutnu operaciju premaza na bazi vode.
Iako će mnogi stručnjaci iz industrije direktno upoređivati premaze na bazi vode sa UV premazima, ovo nije realno poređenje i može dovesti u zabludu. Stvarni UV premaz je podskup procesa UV premaza.
Slika 1. Proces angažovanja na projektu
UV je proces
UV je proces koji nudi značajne ekološke prednosti, sveukupna poboljšanja procesa, poboljšane performanse proizvoda i, da, uštede prema premazu po linearnoj stopi. Da bi se uspješno implementirao projekat UV premaza, UV se mora posmatrati kao proces sa tri glavne komponente – 1) kupca, 2) integratora opreme za UV nanošenje i očvršćavanje i 3) partnera u tehnologiji premaza.
Sva tri su kritična za uspješno planiranje i implementaciju sistema UV premaza. Dakle, pogledajmo cjelokupni proces angažmana na projektu (Slika 1). U većini slučajeva, ovaj napor vodi partner za tehnologiju UV premaza.
Ključ svakog uspješnog projekta je imati jasno definirane korake angažmana, sa ugrađenom fleksibilnošću i sposobnošću prilagođavanja različitim tipovima kupaca i njihovim aplikacijama. Ovih sedam faza angažovanja su osnova za uspešan projektni angažman sa kupcem: 1) opšta diskusija o procesu; 2) diskusija o ROI; 3) specifikacije proizvoda; 4) ukupna specifikacija procesa; 5) ogledi uzoraka; 6) RFQ / ukupna specifikacija projekta; i 7) nastavak komunikacije.
Ove faze angažmana mogu se pratiti serijski, neke se mogu odvijati u isto vrijeme ili se mogu zamijeniti, ali sve se moraju završiti. Ova ugrađena fleksibilnost pruža najveće šanse za uspjeh za učesnike. U nekim slučajevima, možda bi bilo najbolje angažovati stručnjaka za UV procese kao resursa s vrijednim industrijskim iskustvom u svim oblicima tehnologije premaza, ali što je najvažnije, jakim iskustvom u UV procesima. Ovaj stručnjak može upravljati svim pitanjima i djelovati kao neutralan resurs za pravilnu i poštenu procjenu tehnologije premaza.
Faza 1. Diskusija o cjelokupnom procesu
Ovdje se razmjenjuju početne informacije u vezi sa trenutnim procesom kupca, sa jasnom definicijom trenutnog izgleda i jasno definisanim pozitivnim/negativnim stranama. U mnogim slučajevima trebalo bi da postoji sporazum o međusobnom neotkrivanju podataka (NDA). Zatim treba identifikovati jasno definisane ciljeve poboljšanja procesa. To može uključivati:
Održivost – smanjenje VOC
Smanjenje rada i optimizacija
Poboljšan kvalitet
Povećana brzina linije
Smanjenje površine poda
Pregled troškova energije
Održavanje sistema premaza – rezervni dijelovi itd.
Zatim se definišu specifične metrike na osnovu ovih identifikovanih poboljšanja procesa.
Faza 2. Diskusija o povratu ulaganja (ROI).
Važno je razumjeti ROI za projekat u početnim fazama. Iako nivo detalja ne mora biti nivo koji će biti potreban za odobrenje projekta, korisnik treba da ima jasan pregled trenutnih troškova. Oni bi trebali uključivati troškove po proizvodu, po linearnoj stopi, itd.; troškovi energije; troškovi intelektualnog vlasništva (IP); troškovi kvaliteta; troškovi operatera/održavanja; troškovi održivosti; i trošak kapitala. (Za pristup kalkulatorima ROI, pogledajte kraj ovog članka.)
Faza 3. Diskusija o specifikacijama proizvoda
Kao i kod svakog proizvoda koji se danas proizvodi, osnovne specifikacije proizvoda definirane su u početnim projektnim raspravama. Što se tiče primjene premaza, ove specifikacije proizvoda su evoluirale tokom vremena kako bi zadovoljile potrebe proizvodnje i obično se ne zadovoljavaju trenutnim procesom premazivanja kupaca. Mi to zovemo "danas naspram sutra". To je balansiranje između razumijevanja trenutnih specifikacija proizvoda (koje možda neće biti zadovoljene sa trenutnim premazom) i definiranja budućih potreba koje su realne (što je uvijek balansiranje).
Faza 4. Sveukupne specifikacije procesa
Slika 2. Dostupna poboljšanja procesa kada se pređe sa procesa nanošenja premaza na bazi vode na proces UV-premaza
Kupac treba u potpunosti razumjeti i definirati trenutni proces, zajedno sa pozitivnim i negativnim stranama postojećih praksi. Ovo je važno da integrator UV sistema razumije, tako da se stvari koje idu dobro, a stvari koje ne mogu uzeti u obzir u dizajnu novog UV sistema. Ovdje UV proces nudi značajne prednosti koje mogu uključivati povećanu brzinu nanošenja premaza, smanjene zahtjeve za podnim prostorom i smanjenje temperature i vlažnosti (vidi sliku 2). Zajednička posjeta proizvodnom pogonu kupca se toplo preporučuje i pruža odličan okvir za razumijevanje potreba i zahtjeva kupaca.
Faza 5. Demonstracija i probni radovi
Objekat dobavljača premaza takođe treba da posete kupac i integrator UV sistema kako bi se svima omogućilo da učestvuju u simulaciji kupčevog procesa nanošenja UV premaza. Tokom ovog vremena pojavit će se mnoge nove ideje i prijedlozi dok se budu odvijale sljedeće aktivnosti:
Simulacija, uzorci i testiranje
Uporedi testiranjem konkurentnih proizvoda za premaze
Pregledajte najbolje prakse
Pregledajte procedure sertifikacije kvaliteta
Upoznajte UV integratore
Razviti detaljan akcioni plan za napredovanje
Faza 6. RFQ / Opća specifikacija projekta
Dokument RFQ kupca treba da sadrži sve relevantne informacije i zahtjeve za novu operaciju UV premaza kako je definirano u raspravama o procesu. Dokument bi trebao uključiti najbolju praksu koju je identificirala kompanija za tehnologiju UV premaza, što bi moglo uključiti zagrijavanje premaza preko sistema grijanja sa vodenim omotačem do vrha pištolja; grijanje i miješanje torbe; i vage za mjerenje potrošnje premaza.
Faza 7. Kontinuirana komunikacija
Sredstva komunikacije između kupaca, UV integratora i kompanije za UV premaze su kritična i treba ih poticati. Današnja tehnologija čini veoma zgodnim zakazivanje i učešće u redovnim zumiranjem/konferencijskim pozivima. Ne bi trebalo biti iznenađenja kada se instalira UV oprema ili sistem.
Rezultati koje je ostvario proizvođač cijevi
Kritično područje za razmatranje u bilo kojem projektu UV premaza je ukupna ušteda troškova. U ovom slučaju, proizvođač je ostvario uštede u nekoliko područja, uključujući troškove energije, troškove rada i potrošnog materijala za premaze.
Troškovi energije – UV u odnosu na indukcijsko grijanje
U tipičnim sistemima premaza na bazi vode, postoji potreba za pre- ili post-indukcijskim grijanjem cijevi. Indukcijski grijači su skupi potrošači visoke energije i mogu imati značajne probleme s održavanjem. Osim toga, rješenje na bazi vode zahtijevalo je potrošnju energije indukcijskog grijača od 200 kw u odnosu na 90 kw koje koriste mikrovalne UV lampe.
Tabela 1. Uštede troškova veće od 100 kw/sat korištenjem mikrovalnog UV sistema od 10 lampi u odnosu na indukcijski sistem grijanja
Kao što se vidi u Tabeli 1, proizvođač cijevi je ostvario uštedu veću od 100 kw na sat nakon implementacije tehnologije UV premaza, dok je istovremeno smanjio troškove energije za više od 71.000 USD godišnje.
Slika 3. Ilustracija godišnjih ušteda troškova električne energije
Uštede troškova za ovu smanjenu potrošnju energije procijenjene su na osnovu procijenjene cijene električne energije od 14,33 centa/kWh. Smanjenje potrošnje energije od 100 kw/sat, izračunato u dvije smjene tokom 50 sedmica godišnje (pet dana u sedmici, 20 sati po smjeni), rezultira uštedom od 71.650 dolara kao što je prikazano na slici 3.
Smanjenje troškova rada – operateri i održavanje
Kako proizvodni subjekti nastavljaju da procenjuju svoje troškove rada, UV proces nudi jedinstvene uštede u vezi sa radnim satima operatera i održavanja. Kod premaza na bazi vode, mokri premaz se može stvrdnuti nizvodno na opremi za rukovanje materijalom, koja se na kraju mora ukloniti.
Operateri proizvodnog pogona trošili su ukupno 28 sati sedmično na uklanjanje/čišćenje premaza na bazi vode sa opreme za rukovanje materijalom.
Pored uštede troškova (procijenjenih 28 radnih sati x 36 USD [opterećeni trošak] po satu = 1.008,00 USD sedmično ili 50.400 USD godišnje), zahtjevi za fizičkim radom za operatere mogu biti frustrirajući, dugotrajni i potpuno opasni.
Kupac je ciljao čišćenje premaza za svako tromjesečje, sa troškovima rada od 1.900 USD po kvartalu, plus troškovi uklanjanja premaza koji su nastali, u ukupnom iznosu od 2.500 USD. Ukupna ušteda godišnje iznosila je 10.000 dolara.
Uštede premaza – na bazi vode u odnosu na UV
Proizvodnja cijevi na lokaciji kupca iznosila je 12.000 tona mjesečno cijevi promjera 9.625 inča. Sumarno, ovo je jednako otprilike 570.000 linearnih stopa / ~ 12.700 komada. Proces nanošenja nove tehnologije UV premaza uključivao je pištolje za raspršivanje velike zapremine/niskog pritiska sa tipičnom ciljanom debljinom od 1,5 mils. Stvrdnjavanje je postignuto upotrebom Heraeus UV mikrotalasnih lampi. Uštede u troškovima premaza i troškovima transporta/internog rukovanja sumirani su u tabelama 2 i 3.
Tabela 2. Poređenje troškova premaza – UV u odnosu na premaze na bazi vode po linearnoj stopi
Tabela 3. Dodatne uštede od nižih ulaznih troškova transporta i smanjenog rukovanja materijalom na licu mjesta
Osim toga, mogu se ostvariti dodatne uštede materijala i troškova rada i efikasnost proizvodnje.
UV premazi se mogu povratiti (premazi na bazi vode nisu), što omogućava najmanje 96% efikasnosti.
Operateri troše manje vremena na čišćenje i održavanje opreme za nanošenje jer se UV premaz ne suši osim ako nije izložen UV energiji visokog intenziteta.
Brzine proizvodnje su veće, a kupac ima potencijal da poveća brzinu proizvodnje sa 100 stopa u minuti na 150 stopa u minuti – povećanje od 50%.
UV procesna oprema obično ima ugrađen ciklus ispiranja, koji se prati i planira prema satima proizvodnje. Ovo se može podesiti prema potrebama kupca, što rezultira manje radne snage za čišćenje sistema.
U ovom primjeru, kupac je ostvario uštedu od 1.277.400 USD godišnje.
Smanjenje VOC
Implementacija tehnologije UV premaza također je smanjila VOC, kao što se vidi na slici 4.
Slika 4. Smanjenje VOC-a kao rezultat primjene UV premaza
Zaključak
Tehnologija UV premaza omogućava proizvođaču cijevi da praktički eliminira VOC u svojim operacijama premazivanja, a istovremeno pruža održiv proizvodni proces koji poboljšava produktivnost i ukupne performanse proizvoda. Sistemi UV premaza takođe donose značajne uštede. Kao što je navedeno u ovom članku, ukupna ušteda korisnika premašila je 1.200.000 USD godišnje, plus eliminisano je preko 154.000 lbs emisija VOC.
Za više informacija i pristup ROI kalkulatorima, posjetite www.alliedphotochemical.com/roi-calculators/. Za dodatna poboljšanja procesa i primjer ROI kalkulatora, posjetite www.uvebtechnology.com.
SIDEBAR
Održivost procesa nanošenja UV premaza / Prednosti zaštite životne sredine:
Bez isparljivih organskih spojeva (VOC)
Nema opasnih zagađivača zraka (HAP)
Nezapaljiv
Bez rastvarača, vode ili punila
Nema problema sa vlagom ili temperaturom
Ukupna poboljšanja procesa koje nude UV premazi:
Brzina proizvodnje od 800 do 900 stopa u minuti, ovisno o veličini proizvoda
Mali fizički otisak manji od 35 stopa (linearna dužina)
Minimalni rad u procesu
Trenutačno sušenje bez potrebe za naknadnim sušenjem
Nema problema sa mokrim premazom
Nema prilagođavanja premaza zbog problema s temperaturom ili vlagom
Nema posebnog rukovanja/skladišta tokom promjena smjena, održavanja ili prekida rada tokom vikenda
Smanjenje troškova radne snage povezanih sa operaterima i održavanjem
Sposobnost povrata prekomjernog prskanja, ponovnog filtriranja i ponovnog uvođenja u sistem premaza
Poboljšane performanse proizvoda sa UV premazima:
Poboljšani rezultati ispitivanja vlažnosti
Odlični rezultati ispitivanja slane magle
Mogućnost podešavanja atributa premaza i boje
Dostupni prozirni premazi, metalik i boje
Niži troškovi premaza po linearnoj stopi kako pokazuje kalkulator ROI:
Vrijeme objave: 14.12.2023
