od Michaela Kellyja, Allied PhotoChemical, i Davida Hagooda, Finishing Technology Solutions
Zamislite da ste u mogućnosti eliminirati gotovo sva VOC-a (isparljiva organska jedinjenja) u procesu proizvodnje cijevi i cijevi, što je jednako 10.000 funti VOC-a godišnje. Također, zamislite proizvodnju većim brzinama s većim protokom i nižim troškovima po dijelu / linearnoj stopi.
Održivi proizvodni procesi ključni su za postizanje efikasnije i optimiziranije proizvodnje na sjevernoameričkom tržištu. Održivost se može mjeriti na različite načine:
Smanjenje isparljivih organskih spojeva (VOC)
Manja potrošnja energije
Optimizirana radna snaga
Brža proizvodnja (više sa manje)
Efikasnije korištenje kapitala
Plus, mnoge kombinacije gore navedenog
Nedavno je vodeći proizvođač cijevi implementirao novu strategiju za svoje operacije premazivanja. Prethodne platforme za premazivanje ovog proizvođača bile su na bazi vode, koje imaju visok sadržaj hlapljivih organskih spojeva (VOC) i zapaljive su. Održiva platforma za premazivanje koja je implementirana bila je tehnologija ultraljubičastog (UV) premazivanja sa 100% čvrstih tvari. U ovom članku su sažeti početni problem kupca, proces UV premazivanja, ukupna poboljšanja procesa, uštede troškova i smanjenje VOC-a.
Operacije premazivanja u proizvodnji cijevi
Proizvođač je koristio proces premazivanja na bazi vode koji je ostavljao nered, kao što je prikazano na slikama 1a i 1b. Proces nije samo rezultirao rasipanjem materijala za premazivanje, već je stvorio i opasnost u pogonu koja je povećala izloženost isparljivim organskim jedinjenjima (VOC) i opasnost od požara. Osim toga, kupac je želio poboljšane performanse premaza u poređenju sa trenutnim postupkom premazivanja na bazi vode.
Iako mnogi stručnjaci iz industrije direktno upoređuju premaze na bazi vode sa UV premazima, ovo nije realna usporedba i može zavarati. Stvarni UV premaz je podskup procesa UV premazivanja.
Slika 1. Proces angažovanja na projektu
UV je proces
UV je proces koji nudi značajne ekološke prednosti, ukupna poboljšanja procesa, poboljšane performanse proizvoda i, da, uštede po linearnom metru premaza. Da bi se uspješno implementirao projekat UV premaza, UV se mora posmatrati kao proces sa tri glavne komponente – 1) kupac, 2) integrator opreme za UV nanošenje i sušenje i 3) partner za tehnologiju premaza.
Sva tri faktora su ključna za uspješno planiranje i implementaciju sistema UV premazivanja. Dakle, pogledajmo cjelokupni proces angažovanja na projektu (Slika 1). U većini slučajeva, ovaj napor vodi partner za tehnologiju UV premazivanja.
Ključ svakog uspješnog projekta je imati jasno definirane korake angažmana, s ugrađenom fleksibilnošću i sposobnošću prilagođavanja različitim tipovima kupaca i njihovim aplikacijama. Ovih sedam faza angažmana su osnova za uspješan angažman projekta s kupcem: 1) cjelokupna diskusija o procesu; 2) diskusija o povratu ulaganja (ROI); 3) specifikacije proizvoda; 4) cjelokupna specifikacija procesa; 5) probna ispitivanja; 6) RFQ / cjelokupna specifikacija projekta; i 7) kontinuirana komunikacija.
Ove faze angažmana mogu se pratiti serijski, neke se mogu odvijati istovremeno ili se mogu naizmjenično mijenjati, ali sve moraju biti završene. Ova ugrađena fleksibilnost pruža najveće šanse za uspjeh za učesnike. U nekim slučajevima, najbolje je angažovati stručnjaka za UV procese kao resurs sa vrijednim iskustvom u industriji u svim oblicima tehnologije premazivanja, ali što je najvažnije, sa jakim iskustvom u UV procesima. Ovaj stručnjak može se snaći u svim problemima i djelovati kao neutralan resurs za pravilnu i pravednu procjenu tehnologija premazivanja.
Faza 1. Opća diskusija o procesu
Ovdje se razmjenjuju početne informacije o trenutnom procesu klijenta, s jasnom definicijom trenutnog rasporeda i jasno definiranim pozitivnim i negativnim stranama. U mnogim slučajevima, trebao bi postojati sporazum o međusobnom neotkrivanju informacija (NDA). Zatim, trebalo bi identificirati jasno definirane ciljeve poboljšanja procesa. To može uključivati:
Održivost – smanjenje isparljivih organskih spojeva (VOC)
Smanjenje i optimizacija rada
Poboljšan kvalitet
Povećana brzina linije
Smanjenje površine poda
Pregled troškova energije
Održavanje sistema premaza – rezervni dijelovi itd.
Zatim se na osnovu ovih identifikovanih poboljšanja procesa definišu specifične metrike.
Faza 2. Diskusija o povratu investicije (ROI)
Važno je razumjeti povrat ulaganja (ROI) za projekat u početnim fazama. Iako nivo detalja ne mora biti nivo koji će biti potreban za odobrenje projekta, kupac treba imati jasan pregled trenutnih troškova. To bi trebalo da uključuje troškove po proizvodu, po linearnom metru itd.; troškove energije; troškove intelektualnog vlasništva (IP); troškove kvaliteta; troškove operatera/održavanja; troškove održivosti; i troškove kapitala. (Za pristup kalkulatorima ROI, pogledajte kraj ovog članka.)
Faza 3. Rasprava o specifikaciji proizvoda
Kao i kod svakog proizvoda koji se danas proizvodi, osnovne specifikacije proizvoda definiraju se u početnim razgovorima o projektu. Što se tiče primjene premaza, ove specifikacije proizvoda su se s vremenom razvijale kako bi zadovoljile potrebe proizvodnje i obično se ne ispunjavaju trenutnim procesom premazivanja kupca. Mi to nazivamo "danas protiv sutra". To je čin balansiranja između razumijevanja trenutnih specifikacija proizvoda (koje se možda ne ispunjavaju trenutnim premazom) i definiranja budućih potreba koje su realne (što je uvijek čin balansiranja).
Faza 4. Opće specifikacije procesa
Slika 2. Poboljšanja procesa dostupna pri prelasku sa procesa premaza na bazi vode na proces UV premaza
Kupac treba u potpunosti razumjeti i definirati trenutni proces, zajedno s pozitivnim i negativnim stranama postojećih praksi. Važno je da integrator UV sistema razumije ovo, kako bi se prilikom dizajniranja novog UV sistema uzele u obzir sve što ide dobro, a sve što ne. Ovdje UV proces nudi značajne prednosti, koje mogu uključivati povećanu brzinu nanošenja premaza, smanjene potrebe za površinom 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 kupca.
Faza 5. Demonstracija i probne vožnje
Kupac i integrator UV sistema bi također trebali posjetiti objekt dobavljača premaza kako bi svi mogli sudjelovati u simulaciji procesa UV premazivanja kupca. Tokom ovog vremena, pojavit će se mnoge nove ideje i prijedlozi jer će se odvijati sljedeće aktivnosti:
Simulacija, uzorci i testiranje
Uporedite testiranjem konkurentskih proizvoda za premazivanje
Pregledajte najbolje prakse
Pregledajte procedure certifikacije kvalitete
Upoznajte UV integratore
Razviti detaljan akcioni plan za budućnost
Faza 6. RFQ / Opća specifikacija projekta
Dokument zahtjeva za ponudu (RFQ) kupca treba da sadrži sve relevantne informacije i zahtjeve za novi postupak UV premazivanja kako je definisano u diskusijama o procesu. Dokument treba da uključuje najbolje prakse koje je utvrdila kompanija za tehnologiju UV premazivanja, što može uključivati zagrijavanje premaza pomoću sistema zagrijavanja sa vodenim omotačem do vrha pištolja; zagrijavanje i miješanje posude; i vage za mjerenje potrošnje premaza.
Faza 7. Neprekidna komunikacija
Način komunikacije između kupca, UV integratora i kompanije za UV premaze je ključan i treba ga podsticati. Današnja tehnologija omogućava veoma jednostavno zakazivanje i učešće u redovnim Zoom/konferencijskim pozivima. Ne bi trebalo biti iznenađenja prilikom instalacije UV opreme ili sistema.
Rezultati koje je ostvario proizvođač cijevi
Kritično područje koje treba uzeti u obzir u svakom projektu UV premaza su ukupne uštede troškova. U ovom slučaju, proizvođač je ostvario uštede u nekoliko oblasti, uključujući troškove energije, troškove rada i potrošni materijal za premaze.
Troškovi energije – UV grijanje na mikrovalnoj pećnici u odnosu na indukcijsko zagrijavanje
U tipičnim sistemima premaza na bazi vode, postoji potreba za prethodnim ili naknadnim indukcijskim zagrijavanjem cijevi. Indukcijski grijači su skupi, troše mnogo 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. Ušteda troškova veća od 100 kW/sat korištenjem mikrovalnog UV sistema sa 10 lampi u odnosu na indukcijski sistem grijanja
Kao što se vidi u Tabeli 1, proizvođač cijevi ostvario je uštedu veću od 100 kW po satu nakon implementacije tehnologije UV premazivanja, a istovremeno je smanjio troškove energije za više od 71.000 dolara 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 tokom 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 procjenjivati svoje troškove rada, UV proces nudi jedinstvene uštede u pogledu radnih sati operatera i održavanja. Kod premaza na bazi vode, mokri premaz se može stvrdnuti nizvodno na opremi za rukovanje materijalom, što se na kraju mora ukloniti.
Operateri proizvodnog pogona su ukupno 28 sati sedmično provodili uklanjajući/čišćenje premaza na bazi vode sa opreme za rukovanje materijalom.
Pored uštede troškova (procijenjenih 28 radnih sati x 36 USD [opterećeni troškovi] po satu = 1.008,00 USD sedmično ili 50.400 USD godišnje), zahtjevi za fizičkim radom za operatere mogu biti frustrirajući, dugotrajni i krajnje opasni.
Kupac je ciljano čistio premaz za svaki kvartal, s troškovima rada od 1.900 dolara po kvartalu, plus troškovi uklanjanja premaza koji su nastali, što je ukupno iznosilo 2.500 dolara. Ukupna ušteda godišnje iznosila je 10.000 dolara.
Ušteda na premazima – na bazi vode u odnosu na UV
Proizvodnja cijevi na lokaciji kupca iznosila je 12.000 tona mjesečno cijevi promjera 9,625 inča. Ukupno, to je jednako približno 570.000 linearnih stopa / ~12.700 komada. Proces nanošenja nove tehnologije UV premaza uključivao je pištolje za prskanje visokog volumena/niskog pritiska s tipičnom ciljnom debljinom od 1,5 mil. Stvrdnjavanje je postignuto korištenjem Heraeus UV mikrovalnih lampi. Uštede u troškovima premaza i troškovima transporta/internog rukovanja sažete su u tabelama 2 i 3.
Tabela 2. Poređenje troškova premaza – UV u odnosu na premaze na bazi vode po linearnom metru
Tabela 3. Dodatne uštede zbog nižih troškova dolaznog transporta i smanjenog rukovanja materijalom na gradilištu
Osim toga, mogu se ostvariti dodatne uštede na troškovima materijala i rada te povećati efikasnost proizvodnje.
UV premazi se mogu reciklirati (premazi na bazi vode nisu), što omogućava efikasnost od najmanje 96%.
Operateri provode manje vremena čisteći i održavajući opremu 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 30 metara u minuti na 45 metara u minuti – što je povećanje od 50%.
UV procesna oprema obično ima ugrađeni ciklus ispiranja, koji se prati i zakazuje prema satima proizvodnje. Ovo se može prilagoditi potrebama kupca, što rezultira manjom potrebnom radnom snagom za čišćenje sistema.
U ovom primjeru, kupac je ostvario uštedu troškova od 1.277.400 dolara godišnje.
Smanjenje isparljivih organskih spojeva (VOC)
Primjena UV tehnologije premazivanja također je smanjila isparljiva organska jedinjenja (VOC), kao što se vidi na slici 4.
Slika 4. Smanjenje isparljivih organskih jedinjenja (VOC) kao rezultat primjene UV premaza
Zaključak
Tehnologija UV premaza omogućava proizvođačima cijevi da praktično eliminišu isparljiva organska jedinjenja (VOC) u svojim operacijama premazivanja, a istovremeno pružaju održivi proizvodni proces koji poboljšava produktivnost i ukupne performanse proizvoda. Sistemi UV premaza također donose značajne uštede troškova. Kao što je navedeno u ovom članku, ukupna ušteda kupca premašila je 1.200.000 dolara godišnje, plus eliminisano je preko 154.000 funti emisija VOC-a.
Za više informacija i pristup kalkulatorima ROI-a, posjetite www.alliedphotochemical.com/roi-calculators/. Za dodatna poboljšanja procesa i primjer kalkulatora ROI-a, posjetite www.uvebtechnology.com.
BOČNA TRAKA
Održivost procesa UV premazivanja / Prednosti za okoliš:
Bez isparljivih organskih spojeva (VOC)
Nema opasnih zagađivača zraka (HAP)
Nezapaljivo
Bez rastvarača, vode ili punila
Nema problema s proizvodnjom vlage ili temperature
Opšta poboljšanja procesa koja nude UV premazi:
Velike proizvodne brzine od 800 do 900 stopa u minuti, ovisno o veličini proizvoda
Mali fizički otisak manji od 35 stopa (linearna dužina)
Minimalna proizvodnja u toku
Trenutno sušenje bez potrebe za naknadnim sušenjem
Nema problema s mokrim premazivanjem nakon završetka procesa
Nema podešavanja premaza zbog problema s temperaturom ili vlagom
Nema posebnog rukovanja/skladištenja tokom promjena smjena, održavanja ili vikendom isključenja
Smanjenje troškova radne snage povezanih s operaterima i održavanjem
Mogućnost povrata viška raspršenog materijala, ponovnog filtriranja i ponovnog uvođenja u sistem premazivanja
Poboljšane performanse proizvoda sa UV premazima:
Poboljšani rezultati ispitivanja vlažnosti
Odlični rezultati testiranja slane magle
Mogućnost podešavanja atributa i boje premaza
Dostupni su prozirni premazi, metalik i boje
Niži troškovi premazivanja po linearnom metru, što je prikazano kalkulatorom povrata ulaganja:
Vrijeme objave: 14. decembar 2023.
