Michael Kelly, Allied PhotoChemical, i David Hagood, Finishing Technology Solutions
Zamislite da ste u mogućnosti eliminirati gotovo sve VOC (hlapljive organske spojeve) u procesu proizvodnje cijevi, što je jednako 10.000 funti VOC-a godišnje.Također zamislite proizvodnju pri većim brzinama s većim protokom i manjim troškovima po dijelu / linearnoj stopi.
Održivi proizvodni procesi ključni su za usmjeravanje prema učinkovitijoj i optimiziranoj proizvodnji na sjevernoameričkom tržištu.Održivost se može mjeriti na različite načine:
Smanjenje VOC-a
Manja potrošnja energije
Optimizirana radna snaga
Brži proizvodni učinak (više s manje)
Učinkovitije korištenje 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, s visokim udjelom HOS-eva, a također su bile i zapaljive.Održiva platforma za premazivanje koja je implementirana bila je tehnologija 100% krutog ultraljubičastog (UV) premaza.U ovom članku sažeti su početni problem kupca, postupak UV premaza, cjelokupna poboljšanja procesa, uštede troškova i smanjenje VOC-a.
Postupci premazivanja u proizvodnji cijevi
Proizvođač je koristio postupak premazivanja na bazi vode koji je za sobom ostavio nered, kao što je prikazano na slikama 1a i 1b.Ne samo da je proces rezultirao rasipanjem materijala za premazivanje, već je također stvorio opasnost za radnju koja je povećala izloženost HOS-u i opasnost od požara.Osim toga, kupac je želio poboljšane performanse premaza u usporedbi s trenutnim postupkom premazivanja na bazi vode.
Iako će mnogi industrijski stručnjaci izravno usporediti premaze na bazi vode s UV premazima, to nije realna usporedba i može dovesti u zabludu.Stvarni UV premaz je podskup procesa UV premaza.
Slika 1. Proces angažiranja na projektu
UV je proces
UV je proces koji nudi značajne ekološke prednosti, ukupna poboljšanja procesa, poboljšane performanse proizvoda i, da, uštede po linearnom premazu stopala.Kako bi se uspješno proveo projekt UV premaza, UV se mora promatrati kao proces s tri glavne komponente – 1) korisnik, 2) integrator opreme za UV primjenu i stvrdnjavanje i 3) partner u tehnologiji premaza.
Sva tri su ključna za uspješno planiranje i implementaciju sustava UV premaza.Dakle, pogledajmo cjelokupni proces uključivanja u projekt (Slika 1).U većini slučajeva ove napore vodi partner za tehnologiju UV premaza.
Ključ svakog uspješnog projekta je imati jasno definirane korake angažmana, s ugrađenom fleksibilnošću i sposobnošću prilagodbe različitim vrstama kupaca i njihovim aplikacijama.Ovih sedam faza angažmana osnova su za uspješan projektni angažman s kupcem: 1) rasprava o cjelokupnom procesu;2) rasprava o povratu ulaganja;3) specifikacije proizvoda;4) ukupnu specifikaciju procesa;5) ogledni uzorci;6) RFQ / cjelokupna specifikacija projekta;i 7) nastavak komunikacije.
Ove faze angažmana mogu se pratiti serijski, neke se mogu dogoditi u isto vrijeme ili se mogu izmjenjivati, ali sve moraju biti dovršene.Ova ugrađena fleksibilnost pruža najveće šanse za uspjeh za sudionike.U nekim slučajevima možda bi bilo najbolje angažirati stručnjaka za UV procese kao resursa s vrijednim industrijskim iskustvom u svim oblicima tehnologije premazivanja, ali što je najvažnije, velikim iskustvom u UV procesima.Ovaj stručnjak može upravljati svim problemima i djelovati kao neutralni izvor za ispravnu i poštenu procjenu tehnologija premazivanja.
Faza 1. Rasprava o cjelokupnom procesu
Ovdje se razmjenjuju početne informacije o trenutnom procesu kupca, s jasnom definicijom trenutnog izgleda i jasno definiranim pozitivnim/negativnim stranama.U mnogim slučajevima treba postojati sporazum o međusobnom tajnosti (NDA).Zatim treba identificirati jasno definirane ciljeve poboljšanja procesa.To može uključivati:
Održivost – smanjenje VOC-a
Smanjenje rada i optimizacija
Poboljšana kvaliteta
Povećana brzina linije
Smanjenje površine poda
Pregled troškova energije
Održivost sustava premaza – rezervni dijelovi, itd.
Zatim se definiraju specifične metrike na temelju ovih identificiranih poboljšanja procesa.
Faza 2. Rasprava o povratu ulaganja (ROI).
Važno je razumjeti ROI za projekt u početnim fazama.Iako razina detalja ne mora biti razina koja će biti potrebna za odobrenje projekta, klijent bi trebao imati jasan pregled trenutnih troškova.Oni bi trebali uključivati cijenu po proizvodu, po linearnoj stopi itd.;troškovi energije;troškovi intelektualnog vlasništva (IP);troškovi kvalitete;operater / troškovi održavanja;troškovi održivosti;i trošak kapitala.(Za pristup kalkulatorima ROI-ja pogledajte kraj ovog članka.)
Faza 3. Rasprava o specifikaciji proizvoda
Kao i kod svakog proizvoda koji se danas proizvodi, osnovne specifikacije proizvoda definirane su u početnim raspravama o projektu.Što se tiče primjene premaza, ove specifikacije proizvoda evoluirale su tijekom vremena kako bi zadovoljile proizvodne potrebe i obično nisu ispunjene trenutnim kupčevim procesom premazivanja.Mi to zovemo "danas protiv sutra".To je čin balansiranja između razumijevanja trenutnih specifikacija proizvoda (koje možda nisu zadovoljene trenutnim premazom) i definiranja budućih potreba koje su realne (što je uvijek čin balansiranja).
Faza 4. Sveukupne specifikacije procesa
Slika 2. Poboljšanja procesa dostupna pri prelasku s postupka nanošenja premaza na bazi vode na postupak nanošenja UV-prevlaka
Kupac bi trebao u potpunosti razumjeti i definirati trenutni proces, zajedno s pozitivnim i negativnim stranama postojeće prakse.Ovo je važno da integrator UV sustava razumije, tako da se stvari koje idu dobro, a koje ne mogu uzeti u obzir pri dizajnu novog UV sustava.Ovdje UV proces nudi značajne prednosti koje mogu uključivati povećanu brzinu nanošenja premaza, smanjene potrebe za podnim prostorom i smanjenje temperature i vlažnosti (vidi sliku 2).Zajednički posjet kupčevom proizvodnom pogonu toplo se preporučuje i pruža odličan okvir za razumijevanje potreba i zahtjeva kupca.
Faza 5. Demonstracija i probne vožnje
Postrojenje dobavljača premaza također bi trebali posjetiti kupac i integrator UV sustava kako bi se svima omogućilo sudjelovanje u simulaciji kupčevog procesa UV premaza.Za to vrijeme će se pojaviti mnoge nove ideje i prijedlozi jer će se odvijati sljedeće aktivnosti:
Simulacija, uzorci i testiranje
Mjerilo testiranjem konkurentnih premaznih proizvoda
Pregledajte najbolje prakse
Pregledajte postupke certifikacije kvalitete
Upoznajte UV integratore
Razvijte detaljan akcijski plan za dalje
Faza 6. Zahtjev za ponudu / Opća specifikacija projekta
Kupčev zahtjev za ponudu trebao bi sadržavati sve relevantne informacije i zahtjeve za novu operaciju UV premaza kako je definirano u raspravama o procesu.Dokument bi trebao sadržavati najbolje prakse koje je utvrdila tvrtka za tehnologiju UV premaza, što bi moglo uključivati zagrijavanje premaza putem toplinskog sustava s vodenim omotačem do vrha pištolja;grijanje torbe i miješanje;te vaga za mjerenje utroška premaza.
Faza 7. Kontinuirana komunikacija
Način komunikacije između kupca, UV integratora i tvrtke za UV premaze kritičan je i treba ga poticati.Današnja tehnologija čini vrlo praktičnim zakazivanje i sudjelovanje u redovnim Zoom / konferencijskim pozivima.Prilikom postavljanja UV opreme ili sustava ne bi trebalo biti iznenađenja.
Rezultati ostvareni od strane proizvođača cijevi
Kritično područje za razmatranje u svakom projektu UV premaza je ukupna ušteda troškova.U ovom slučaju proizvođač je ostvario uštede na nekoliko područja, uključujući troškove energije, troškove rada i potrošnog materijala za premaze.
Troškovi energije – mikrovalno UV u odnosu na indukcijsko grijanje
U tipičnim sustavima premaza na bazi vode, postoji potreba za zagrijavanjem cijevi prije ili nakon indukcije.Indukcijski grijači su skupi, potrošači visoke energije i mogu imati značajnih problema 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.
Tablica 1. Ušteda troškova veća od 100 kw/sat korištenjem mikrovalnog UV sustava s 10 lampi u odnosu na sustav indukcijskog grijanja
Kao što se vidi u tablici 1, proizvođač cijevi ostvario je uštede veće od 100 kw po satu nakon implementacije tehnologije UV premaza, dok je također smanjio troškove energije za više od 71.000 USD godišnje.
Slika 3. Prikaz 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 u 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 koje se odnose na radne sate operatera i održavanja.S premazima na bazi vode, mokri premaz može se skrutiti nizvodno na opremi za rukovanje materijalom, koja se na kraju mora ukloniti.
Operateri proizvodnog pogona utrošili su ukupno 28 sati tjedno na uklanjanje/čišćenje premaza na bazi vode s njegove opreme za rukovanje materijalom nizvodno.
Uz uštedu 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 potpuno opasni.
Kupac je ciljao čišćenje premaza za svako tromjesečje, s troškovima rada od 1.900 USD po kvartalu, plus troškovi uklanjanja premaza koji su nastali, za ukupno 2.500 USD.Ukupna ušteda godišnje iznosila je 10.000 dolara.
Ušteda premaza – na bazi vode u odnosu na UV
Proizvodnja cijevi kod kupca bila je 12.000 tona mjesečno cijevi promjera 9,625 inča.Ukratko, to iznosi približno 570.000 linearnih stopa / ~ 12.700 komada.Proces primjene nove tehnologije UV premaza uključivao je raspršivače velikog volumena/niskog pritiska s tipičnom debljinom mete od 1,5 mil.Stvrdnjavanje je postignuto upotrebom Heraeus UV mikrovalnih lampi.Uštede u troškovima premaza i troškovima transporta/unutarnjeg rukovanja sažeti su u tablicama 2 i 3.
Tablica 2. Usporedba troškova premaza – UV u odnosu na premaze na bazi vode po dužnoj stopi
Tablica 3. Dodatne uštede od nižih ulaznih troškova transporta i smanjenog rukovanja materijalom na gradilištu
Osim toga, mogu se ostvariti dodatne uštede troškova materijala i rada te povećati proizvodna učinkovitost.
UV premazi se mogu povratiti (premazi na bazi vode nisu), omogućujući barem 96% učinkovitosti.
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 povećati proizvodne brzine sa 100 stopa u minuti na 150 stopa u minuti – povećanje od 50%.
UV procesna oprema obično ima ugrađeni ciklus ispiranja, koji se prati i planira prema satima proizvodnje.To se može prilagoditi prema potrebama kupca, što rezultira smanjenom radnom snagom potrebnom za čišćenje sustava.
U ovom primjeru, kupac je ostvario uštedu troškova od 1.277.400 USD godišnje.
Smanjenje VOC-a
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 omogućuje proizvođaču cijevi da praktički eliminira HOS-eve u svojim postupcima premazivanja, dok također pruža održivi proizvodni proces koji poboljšava produktivnost i ukupnu izvedbu proizvoda.Sustavi UV premaza također donose značajne uštede troškova.Kao što je navedeno u ovom članku, ukupna ušteda korisnika premašila je 1.200.000 dolara godišnje, plus eliminirano više od 154.000 lbs emisija HOS-a.
Za više informacija i pristup kalkulatorima povrata ulaganja posjetite www.alliedphotochemical.com/roi-calculators/.Za dodatna poboljšanja procesa i primjer kalkulatora povrata ulaganja posjetite www.uvebtechnology.com.
BOČNA TRAKA
Održivost procesa UV premaza/Ekološke prednosti:
Bez hlapivih organskih spojeva (VOC)
Bez opasnih zagađivača zraka (HAP)
Nezapaljivo
Bez otapala, vode ili punila
Nema problema s proizvodnjom vlage ili temperature
Ukupna 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)
Minimalni rad u tijeku
Trenutačno sušenje bez zahtjeva za naknadnim stvrdnjavanjem
Nema problema s mokrim premazom nizvodno
Nema podešavanja premaza za probleme s temperaturom ili vlagom
Nema posebnog rukovanja/skladištenja tijekom promjena smjene, održavanja ili prekida rada vikendom
Smanjenje troškova radne snage povezanih s operaterima i održavanjem
Sposobnost povrata viška spreja, ponovnog filtriranja i ponovnog uvođenja u sustav premaza
Poboljšana izvedba proizvoda s UV premazima:
Poboljšani rezultati ispitivanja vlažnosti
Sjajni rezultati testiranja slane magle
Mogućnost podešavanja atributa premaza i boje
Dostupni prozirni premazi, metalik i boje
Niži troškovi po linearnom premazu stopala prema kalkulatoru povrata ulaganja:
Vrijeme objave: 14. prosinca 2023
