od Michaela Kellyja, Allied PhotoChemical i Davida Hagooda, Finishing Technology Solutions
Zamislite da možete eliminirati gotovo sve VOC-ove (hlapljive organske spojeve) u procesu proizvodnje cijevi i cijevi, što je jednako 10.000 funti VOC-ova godišnje. Također zamislite proizvodnju većim brzinama s većim protokom i nižim troškovima po dijelu / linearnoj stopi.
Održivi proizvodni procesi ključni su za postizanje učinkovitije i optimiziranije proizvodnje na sjevernoameričkom tržištu. Održivost se može mjeriti na različite načine:
Smanjenje hlapljivih organskih spojeva (VOC)
Manja potrošnja energije
Optimizirana radna snaga
Brža proizvodnja (više s manje)
Učinkovitije korištenje kapitala
Osim toga, mnoge kombinacije gore navedenog
Nedavno je vodeći proizvođač cijevi implementirao novu strategiju za svoje operacije premazivanja. Prethodne platforme proizvođača za premazivanje bile su na bazi vode, koje imaju visok udio hlapljivih organskih spojeva (VOC) i zapaljive su. Održiva platforma za premazivanje koja je implementirana bila je tehnologija ultraljubičastog (UV) premazivanja sa 100% krutih tvari. U ovom članku sažeto je opisan početni problem kupca, proces UV premazivanja, ukupna poboljšanja procesa, uštede troškova i smanjenje VOC-a.
Postupci premazivanja u proizvodnji cijevi
Proizvođač je koristio postupak premazivanja na bazi vode koji je ostavljao nered, kao što je prikazano na slikama 1a i 1b. Postupak nije samo rezultirao rasipanjem materijala za premazivanje, već je stvorio i opasnost u pogonu koja je povećala izloženost hlapljivim organskim spojevima (VOC) i opasnost od požara. Osim toga, kupac je želio poboljšane performanse premaza u usporedbi s trenutnim postupkom premazivanja na bazi vode.
Iako će mnogi stručnjaci iz industrije izravno usporediti premaze na bazi vode s UV premazima, to nije realna usporedba i može zavarati. Stvarni UV premaz je podskup procesa UV premazivanja.
Slika 1. Proces angažmana u 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. Kako bi se uspješno proveo projekt UV premaza, UV se mora promatrati kao proces s tri glavne komponente – 1) kupac, 2) integrator opreme za UV nanošenje i stvrdnjavanje i 3) tehnološki partner za premaze.
Sva tri su ključna za uspješno planiranje i implementaciju sustava UV premazivanja. Pogledajmo, dakle, cjelokupni proces angažmana 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 mogućnošću prilagodbe različitim vrstama kupaca i njihovim primjenama. Ovih sedam faza angažmana osnova su za uspješan angažman projekta s kupcem: 1) rasprava o cjelokupnom procesu; 2) rasprava o povratu ulaganja; 3) specifikacije proizvoda; 4) ukupna specifikacija procesa; 5) probna ispitivanja; 6) RFQ / ukupna specifikacija projekta; i 7) kontinuirana komunikacija.
Ove faze angažmana mogu se pratiti serijski, neke se mogu odvijati istovremeno ili se mogu izmjenjivati, ali sve se moraju dovršiti. Ova ugrađena fleksibilnost pruža najveću šansu za uspjeh za sudionike. U nekim slučajevima, najbolje je angažirati stručnjaka za UV procese kao resurs s vrijednim iskustvom u industriji u svim oblicima tehnologije premazivanja, ali najvažnije, sa snažnim 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 rasprava o procesu
Ovdje se razmjenjuju početne informacije o trenutnom procesu kupca, s jasnom definicijom trenutnog izgleda i jasno definiranim pozitivnim/negativnim stranama. U mnogim slučajevima trebao bi postojati sporazum o međusobnom neotkrivanju informacija (NDA). Zatim treba identificirati jasno definirane ciljeve poboljšanja procesa. To može uključivati:
Održivost – smanjenje hlapljivih organskih spojeva (VOC)
Smanjenje i optimizacija rada
Poboljšana kvaliteta
Povećana brzina linije
Smanjenje površine poda
Pregled troškova energije
Održavanje sustava premaza – rezervni dijelovi itd.
Zatim se na temelju tih identificiranih poboljšanja procesa definiraju specifične metrike.
Faza 2. Rasprava o povratu ulaganja (ROI)
Važno je razumjeti povrat ulaganja (ROI) za projekt u početnim fazama. Iako razina detalja ne mora biti ona koja će biti potrebna za odobrenje projekta, kupac bi trebao imati jasan pregled trenutnih troškova. To bi trebalo uključivati cijenu po proizvodu, po linearnom metru itd.; troškove energije; troškove intelektualnog vlasništva (IP); troškove kvalitete; troškove operatera/održavanja; troškove održivosti; i troškove kapitala. (Za pristup kalkulatorima ROI-a 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 raspravama o projektu. Što se tiče primjene premaza, te su se specifikacije proizvoda s vremenom razvijale kako bi zadovoljile proizvodne potrebe i obično se ne ispunjavaju trenutnim postupkom premazivanja kupca. 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 s postupka premaza na bazi vode na postupak UV premaza
Kupac bi trebao u potpunosti razumjeti i definirati trenutni proces, zajedno s pozitivnim i negativnim stranama postojećih praksi. Važno je da integrator UV sustava razumije ovo, kako bi se pri dizajniranju novog UV sustava mogle uzeti u obzir stvari koje idu dobro, a koje ne. Ovdje UV proces nudi značajne prednosti koje mogu uključivati povećanu brzinu nanošenja premaza, smanjene potrebe za površinom te smanjenje temperature i vlažnosti (vidi sliku 2). Preporučuje se zajednički posjet proizvodnom pogonu kupca, što pruža izvrstan okvir za razumijevanje potreba i zahtjeva kupca.
Faza 5. Demonstracija i probni radovi
Kupac i integrator UV sustava također bi trebali posjetiti pogon dobavljača premaza kako bi svi mogli sudjelovati u simulaciji procesa UV premazivanja kupca. Tijekom tog vremena, pojavit će se mnoge nove ideje i prijedlozi dok se odvijaju sljedeće aktivnosti:
Simulacija, uzorci i testiranje
Usporedba testiranjem konkurentskih premaza
Pregledajte najbolje prakse
Pregled postupaka certificiranja kvalitete
Upoznajte UV integratore
Razviti detaljan akcijski plan za budućnost
Faza 6. RFQ / Opća specifikacija projekta
Dokument zahtjeva za ponudu (RFQ) kupca trebao bi sadržavati sve relevantne informacije i zahtjeve za novi postupak UV premazivanja kako je definirano u raspravama o procesu. Dokument bi trebao uključivati najbolje prakse koje je utvrdila tvrtka za tehnologiju UV premazivanja, što može uključivati zagrijavanje premaza pomoću sustava zagrijavanja s vodenim plaštem do vrha pištolja; zagrijavanje i miješanje spremnika; te vage za mjerenje potrošnje premaza.
Faza 7. Neprekidna komunikacija
Način komunikacije između kupca, UV integratora i tvrtke za UV premaze je ključan i treba ga poticati. Današnja tehnologija omogućuje vrlo jednostavno zakazivanje i sudjelovanje u redovitim Zoom/konferencijskim pozivima. Ne bi trebalo biti iznenađenja prilikom instalacije UV opreme ili sustava.
Rezultati koje je ostvario proizvođač cijevi
Ključno područje koje treba uzeti u obzir u svakom projektu UV premaza su ukupne uštede troškova. U ovom slučaju, proizvođač je ostvario uštede u nekoliko područja, uključujući troškove energije, troškove rada i potrošni materijal za premaze.
Troškovi energije – UV grijanje na mikrovalnoj pećnici u odnosu na indukcijsko grijanje
U tipičnim sustavima premaza na bazi vode, potrebno je prethodno ili naknadno indukcijsko zagrijavanje cijevi. Indukcijski grijači su skupi, troše puno energije i mogu imati značajne probleme s održavanjem. Osim toga, rješenje na bazi vode zahtijevalo je potrošnju energije indukcijskog grijača od 200 kW u usporedbi s 90 kW koje koriste mikrovalne UV lampe.
Tablica 1. Uštede troškova veće od 100 kW/sat korištenjem mikrovalnog UV sustava s 10 lampi u usporedbi s indukcijskim sustavom grijanja
Kao što je prikazano u Tablici 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 USD godišnje.
Slika 3. Ilustracija godišnjih ušteda troškova električne energije
Uštede troškova za ovu smanjenu potrošnju energije procijenjene su na temelju procijenjenog troška električne energije od 14,33 centa/kWh. Smanjenje potrošnje energije od 100 kW/sat, izračunato tijekom dvije smjene tijekom 50 tjedana godišnje (pet dana u tjednu, 20 sati po smjeni), rezultira uštedom od 71.650 USD 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 može se stvrdnuti nizvodno na opremi za rukovanje materijalom, što se na kraju mora ukloniti.
Operateri proizvodnog pogona trošili su ukupno 28 sati tjedno uklanjajući/čisteći premaz na bazi vode s opreme za rukovanje materijalom.
Osim uštede troškova (procijenjenih 28 radnih sati x 36 USD [opterećeni trošak] po satu = 1.008,00 USD tjedno ili 50.400 USD godišnje), zahtjevi za fizičkim radom za operatere mogu biti frustrirajući, dugotrajni i krajnje opasni.
Kupac je ciljano čistio premaz za svako tromjesečje, s troškovima rada od 1900 USD po tromjesečju, plus troškovi uklanjanja premaza koji su nastali, što je ukupno 2500 USD. Ukupna ušteda godišnje iznosila je 10 000 USD.
Uštede 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 tlaka s tipičnom ciljanom debljinom od 1,5 mil. Stvrdnjavanje je postignuto korištenjem Heraeus UV mikrovalnih lampi. Uštede u troškovima premaza i troškovima prijevoza/internog rukovanja sažete su u tablicama 2 i 3.
Tablica 2. Usporedba troškova premaza – UV i vodeni premazi po linearnom metru
Tablica 3. Dodatne uštede zbog nižih troškova dolaznog prijevoza i smanjenog rukovanja materijalom na gradilištu
Osim toga, mogu se ostvariti dodatne uštede na troškovima materijala i rada te povećanje učinkovitosti proizvodnje.
UV premazi se mogu reciklirati (premazi na bazi vode nisu), što omogućuje učinkovitost 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 povećati 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. To se može prilagoditi potrebama kupca, što rezultira manjom potrebnom radnom snagom za čišćenje sustava.
U ovom primjeru, kupac je ostvario uštedu troškova od 1.277.400 USD godišnje.
Smanjenje hlapljivih organskih spojeva (VOC)
Primjena tehnologije UV premazivanja također je smanjila hlapljive organske spojeve (VOC), kao što je prikazano na slici 4.
Slika 4. Smanjenje hlapljivih organskih spojeva kao rezultat primjene UV premaza
Zaključak
Tehnologija UV premaza omogućuje proizvođačima cijevi da praktički eliminiraju hlapljive organske spojeve (VOC) u svojim postupcima premazivanja, a istovremeno pružaju održivi proizvodni proces koji poboljšava produktivnost i ukupne performanse proizvoda. UV sustavi premaza također donose značajne uštede troškova. Kao što je navedeno u ovom članku, ukupna ušteda kupca premašila je 1.200.000 USD godišnje, uz eliminaciju preko 154.000 funti emisija HOS-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 hlapljivih organskih spojeva (VOC)
Nema opasnih onečišćujućih tvari u zraku (HAP)
Nezapaljiv
Bez otapala, vode ili punila
Nema problema s proizvodnjom vlage ili temperature
Opća 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 duljina)
Minimalna proizvodnja u tijeku
Trenutno sušenje bez potrebe za naknadnim stvrdnjavanjem
Nema problema s mokrim premazivanjem nakon završetka postupka
Nema podešavanja premaza zbog problema s temperaturom ili vlagom
Nema posebnog rukovanja/skladišta tijekom promjena smjena, održavanja ili vikendom zastoja
Smanjenje troškova radne snage povezanih s operaterima i održavanjem
Mogućnost povrata viška raspršenog materijala, ponovnog filtriranja i ponovnog uvođenja u sustav premazivanja
Poboljšane performanse proizvoda s UV premazima:
Poboljšani rezultati ispitivanja vlažnosti
Izvrsni rezultati testiranja slane magle
Mogućnost podešavanja svojstava i boje premaza
Dostupni su prozirni premazi, metalik i boje
Niži troškovi premaza po linearnom metru, što je prikazano kalkulatorom povrata ulaganja:
Vrijeme objave: 14. prosinca 2023.
