от Майкъл Кели, Allied PhotoChemical, и Дейвид Хагуд, Finishing Technology Solutions
Представете си, че можете да елиминирате почти всички ЛОС (летливи органични съединения) в производствения процес на тръби, което се равнява на 10 000 паунда ЛОС годишно. Също така си представете, че произвеждате с по-бързи скорости, с по-голяма производителност и по-ниски разходи за детайл/линеен фут.
Устойчивите производствени процеси са ключови за постигане на по-ефективно и оптимизирано производство на северноамериканския пазар. Устойчивостта може да се измерва по различни начини:
Намаляване на ЛОС
По-малко потребление на енергия
Оптимизирана работна сила
По-бързо производство (повече с по-малко)
По-ефективно използване на капитала
Плюс това, много комбинации от горните
Наскоро водещ производител на тръби внедри нова стратегия за своите операции по нанасяне на покрития. Предишните платформи за покрития на производителя бяха на водна основа, които са с високо съдържание на летливи органични съединения (ЛОС) и освен това са запалими. Въведената устойчива платформа за покритие беше технология за 100% твърди вещества с ултравиолетово (UV) покритие. В тази статия са обобщени първоначалният проблем на клиента, процесът на UV покритие, цялостните подобрения на процеса, спестяванията на разходи и намаляването на ЛОС.
Операции по нанасяне на покрития при производството на тръби
Производителят използваше процес на нанасяне на покритие на водна основа, който оставяше след себе си бъркотия, както е показано на изображения 1а и 1б. Процесът не само доведе до разхищение на материали за покритие, но и създаде опасност в производствения цех, която увеличи излагането на летливи органични съединения (ЛОС) и опасността от пожар. Освен това клиентът искаше подобрени характеристики на покритието в сравнение със сегашния процес на нанасяне на покритие на водна основа.
Въпреки че много експерти в индустрията директно сравняват покрития на водна основа с UV покрития, това не е реалистично сравнение и може да бъде подвеждащо. Самото UV покритие е подмножество на процеса на UV покрития.
Фигура 1. Процес на ангажиране на проекта
UV е процес
UV е процес, който предлага значителни екологични предимства, цялостни подобрения на процеса, подобрена производителност на продукта и, да, икономии на линеен фут покритие. За да се реализира успешно проект за UV покрития, UV покритията трябва да се разглеждат като процес с три основни компонента – 1) клиентът, 2) интеграторът на оборудването за UV нанасяне и втвърдяване и 3) партньорът за технологията на покритията.
И трите са от решаващо значение за успешното планиране и внедряване на система за UV покритие. Нека разгледаме цялостния процес на ангажиране на проекта (Фигура 1). В повечето случаи това усилие се ръководи от партньора по технологията за UV покритие.
Ключът към всеки успешен проект е наличието на ясно дефинирани стъпки за ангажиране, с вградена гъвкавост и способност за адаптиране към различни типове клиенти и техните приложения. Тези седем етапа на ангажиране са основата за успешно взаимодействие с клиента по проекта: 1) обсъждане на цялостния процес; 2) обсъждане на възвръщаемостта на инвестициите; 3) продуктови спецификации; 4) обща спецификация на процеса; 5) пробни тестове; 6) RFQ / обща спецификация на проекта; и 7) непрекъсната комуникация.
Тези етапи на ангажиране могат да се следват последователно, някои могат да се случват едновременно или могат да се разменят, но всички те трябва да бъдат завършени. Тази вградена гъвкавост осигурява най-висок шанс за успех за участниците. В някои случаи може да е най-добре да се ангажира експерт по UV процеси като ресурс с ценен индустриален опит във всички форми на технология за нанасяне на покрития, но най-важното - със солиден опит в UV процесите. Този експерт може да се ориентира във всички проблеми и да действа като неутрален ресурс за правилна и справедлива оценка на технологиите за нанасяне на покрития.
Етап 1. Обсъждане на цялостния процес
Това е мястото, където се обменя първоначална информация относно текущия процес на клиента, с ясно определение на текущата структура и ясно определени положителни/отрицателни страни. В много случаи трябва да има споразумение за взаимно неразкриване на информация (NDA). След това трябва да се определят ясно определени цели за подобряване на процеса. Те могат да включват:
Устойчивост – намаляване на ЛОС
Намаляване и оптимизиране на труда
Подобрено качество
Повишена скорост на линията
Намаляване на площта на пода
Преглед на разходите за енергия
Поддръжка на покривната система – резервни части и др.
След това, въз основа на тези идентифицирани подобрения в процеса, се дефинират специфични показатели.
Етап 2. Обсъждане на възвръщаемостта на инвестициите (ROI)
Важно е да се разбере възвръщаемостта на инвестициите (ROI) за проекта в началните етапи. Въпреки че нивото на детайлност не е необходимо да бъде нивото, необходимо за одобрение на проекта, клиентът трябва да има ясна представа за текущите разходи. Те трябва да включват цена на продукт, на линеен фут и др.; разходи за енергия; разходи за интелектуална собственост (IP); разходи за качество; разходи за оператор/поддръжка; разходи за устойчивост; и разходи за капитал. (За достъп до калкулатори за ROI вижте края на тази статия.)
Етап 3. Обсъждане на спецификацията на продукта
Както при всеки продукт, произвеждан днес, основните спецификации на продукта се определят в първоначалните обсъждания на проекта. По отношение на приложенията на покритията, тези спецификации на продукта са се развивали с течение на времето, за да отговорят на производствените нужди и обикновено не се изпълняват от текущия процес на покритие на клиента. Ние го наричаме „днес срещу утре“. Това е балансиращ акт между разбирането на текущите спецификации на продукта (които може да не се изпълняват от текущото покритие) и определянето на бъдещи нужди, които са реалистични (което винаги е балансиращ акт).
Етап 4. Общи спецификации на процеса
Фигура 2. Подобрения в процеса, налични при преминаване от процес на покрития на водна основа към процес на UV покрития
Клиентът трябва напълно да разбира и дефинира текущия процес, заедно с положителните и отрицателните страни на съществуващите практики. Важно е интеграторът на UV системи да разбере това, така че нещата, които вървят добре, и нещата, които не вървят, да могат да бъдат взети предвид при проектирането на новата UV система. Именно тук UV процесът предлага значителни предимства, които могат да включват увеличена скорост на нанасяне на покрития, намалени изисквания за площ и намаляване на температурата и влажността (вижте Фигура 2). Силно се препоръчва съвместно посещение в производственото съоръжение на клиента и то предоставя отлична рамка за разбиране на нуждите и изискванията на клиента.
Етап 5. Демонстрация и пробни пускания
Съоръжението на доставчика на покрития също трябва да бъде посетено от клиента и интегратора на UV системи, за да може всеки да участва в симулация на процеса на UV покритие на клиента. През това време ще се появят много нови идеи и предложения, тъй като ще се извършат следните дейности:
Симулация, проби и тестване
Сравнителен анализ чрез тестване на конкурентни продукти за покритие
Прегледайте най-добрите практики
Прегледайте процедурите за сертифициране на качеството
Запознайте се с UV интеграторите
Разработете подробен план за действие занапред
Етап 6. RFQ / Цялостна спецификация на проекта
Документът за запитване за оферта (RFQ) на клиента трябва да включва цялата съответна информация и изисквания за новата операция по UV покритие, както е определено в обсъжданията на процеса. Документът трябва да включва най-добрите практики, идентифицирани от компанията за UV технология за покритие, които могат да включват нагряване на покритието чрез система за нагряване с водна риза до върха на пистолета; нагряване и разбъркване на контейнера; и везни за измерване на разхода на покритие.
Етап 7. Непрекъсната комуникация
Средствата за комуникация между клиента, UV интегратора и компанията за UV покрития са от решаващо значение и трябва да се насърчават. Днешните технологии правят много удобно планирането и участието в редовни разговори от типа Zoom/конферентна връзка. Не би трябвало да има изненади при инсталирането на UV оборудване или система.
Резултати, постигнати от производителя на тръби
Критична област, която трябва да се вземе предвид при всеки проект за UV покритие, са общите икономии на разходи. В този случай производителят е реализирал икономии в няколко области, включително разходи за енергия, разходи за труд и консумативи за покрития.
Разходи за енергия – микровълново UV нагряване спрямо индукционно нагряване
При типичните покрития на водна основа е необходимо предварително или последващо индукционно нагряване на тръбата. Индукционните нагреватели са скъпи, консумират много енергия и могат да имат значителни проблеми с поддръжката. Освен това, решението на водна основа изискваше 200 kW консумация на енергия за индукционен нагревател в сравнение с 90 kW, използвани от микровълновите UV лампи.
Таблица 1. Спестявания на разходи над 100 kW/час чрез използване на 10-лампова микровълнова UV система в сравнение с индукционна нагревателна система
Както се вижда от Таблица 1, производителят на тръби е реализирал икономии от над 100 kW на час след внедряването на технологията за UV покритие, като същевременно е намалил разходите за енергия с над 71 000 долара годишно.
Фигура 3. Илюстрация на годишните икономии на разходи за електроенергия
Спестяванията на разходи за това намалено потребление на енергия бяха оценени въз основа на прогнозна цена на електроенергията от 14,33 цента/kWh. Намалението на потреблението на енергия от 100 kW/час, изчислено за две смени в продължение на 50 седмици годишно (пет дни в седмицата, 20 часа на смяна), води до икономии от 71 650 долара, както е показано на Фигура 3.
Намаляване на разходите за труд – оператори и поддръжка
Тъй като производствените предприятия продължават да оценяват разходите си за труд, UV процесът предлага уникални икономии по отношение на човекочасове за оператори и поддръжка. При покритията на водна основа, мокрото покритие може да се втвърди надолу по течението върху оборудването за обработка на материали, което в крайна сметка трябва да бъде отстранено.
Операторите на производственото съоръжение са изразходвали общо 28 часа седмично за премахване/почистване на покритието на водна основа от оборудването за обработка на материали надолу по веригата.
В допълнение към икономиите на разходи (приблизително 28 работни часа x $36 [обременени разходи] на час = $1 008,00 на седмица или $50 400 годишно), изискванията за физически труд за операторите могат да бъдат разочароващи, отнемащи време и направо опасни.
Клиентът е планирал почистване на покритието за всяко тримесечие, с разходи за труд от 1900 долара на тримесечие, плюс направени разходи за отстраняване на покритието, за общо 2500 долара. Общите спестявания годишно се равняват на 10 000 долара.
Спестявания от покрития – на водна основа спрямо UV
Производството на тръби на обекта на клиента е било 12 000 тона на месец тръби с диаметър 9,625 инча. В обобщен вид това се равнява на приблизително 570 000 линейни фута / ~ 12 700 броя. Процесът на нанасяне на новата технология за UV покритие включва пистолети за пръскане с висок обем/ниско налягане с типична дебелина на целта от 1,5 мила. Втвърдяването е постигнато чрез използването на UV микровълнови лампи Heraeus. Спестяванията от разходи за покрития и транспортни/вътрешни разходи за обработка са обобщени в Таблици 2 и 3.
Таблица 2. Сравнение на разходите за покрития – UV и водно-базирани покрития на линеен фут
Таблица 3. Допълнителни икономии от по-ниски разходи за входящ транспорт и намалено обработване на материали на място
Освен това могат да се реализират допълнителни икономии на разходи за материали и труд и ефективност на производството.
UV покритията са рециклируеми (покритията на водна основа не са), което позволява поне 96% ефективност.
Операторите прекарват по-малко време в почистване и поддръжка на оборудването за нанасяне, тъй като UV покритието не изсъхва, освен ако не е изложено на UV енергия с висок интензитет.
Производствените скорости са по-бързи и клиентът има потенциал да увеличи производствените скорости от 30 метра в минута до 45 метра в минута – увеличение с 50%.
UV технологичното оборудване обикновено има вграден цикъл на промиване, който се проследява и планира по часове производствен процес. Това може да се регулира според нуждите на клиента, което води до по-малко работна ръка, необходима за почистване на системата.
В този пример клиентът е реализирал икономии от разходи от 1 277 400 долара годишно.
Намаляване на ЛОС
Внедряването на технологията за UV покритие също намали ЛОС, както се вижда на Фигура 4.
Фигура 4. Намаляване на ЛОС в резултат на прилагането на UV покритие
Заключение
Технологията за UV покрития позволява на производителите на тръби на практика да елиминират летливите органични съединения (ЛОС) в своите операции по нанасяне на покрития, като същевременно осигуряват устойчив производствен процес, който подобрява производителността и цялостната производителност на продукта. Системите за UV покрития също така водят до значителни икономии на разходи. Както е посочено в тази статия, общите спестявания на клиента надхвърлят 1 200 000 долара годишно, плюс елиминират над 154 000 паунда емисии на ЛОС.
За повече информация и достъп до калкулатори за възвръщаемост на инвестициите, посетете www.alliedphotochemical.com/roi-calculators/. За допълнителни подобрения в процеса и примерен калкулатор за възвръщаемост на инвестициите, посетете www.uvebtechnology.com.
СТРАНИЧНА ЛЕНТА
Процес на UV покритие Устойчивост / Екологични предимства:
Без летливи органични съединения (ЛОС)
Няма опасни замърсители на въздуха (ОЗВ)
Незапалим
Без разтворители, вода или пълнители
Няма проблеми с производството на влажност или температура
Общи подобрения в процеса, предлагани от UV покритията:
Бързи производствени скорости от 800 до 900 фута в минута, в зависимост от размера на продукта
Малък физически отпечатък от по-малко от 35 фута (линейна дължина)
Минимален незавършен процес на производство
Моментално съхнене без изисквания за последващо втвърдяване
Няма проблеми с мокрото покритие след края на процеса
Няма корекция на покритието поради проблеми с температурата или влажността
Без специално боравене/съхранение по време на смени, поддръжка или прекъсвания през уикенда
Намаляване на разходите за работна ръка, свързани с операторите и поддръжката
Възможност за регенериране на излишния спрей, повторно филтриране и повторно влагане в системата за покритие
Подобрена производителност на продукта с UV покрития:
Подобрени резултати от тестовете за влажност
Отлични резултати от тестовете за солена мъгла
Възможност за регулиране на атрибутите и цвета на покритието
Предлагат се прозрачни покрития, металици и цветове
По-ниски разходи за покритие на линеен метър, както е показано от калкулатора за възвръщаемост на инвестициите:
Време на публикуване: 14 декември 2023 г.
