от Майкъл Кели, Allied PhotoChemical, и Дейвид Хагуд, Finishing Technology Solutions
Представете си, че можете да елиминирате почти всички ЛОС (летливи органични съединения) в процеса на производство на тръби, което се равнява на 10 000 паунда ЛОС на година. Също така си представете производство при по-високи скорости с повече производителност и по-малко разходи за част/линеен фут.
Устойчивите производствени процеси са ключови за постигането на по-ефективно и оптимизирано производство на пазара в Северна Америка. Устойчивостта може да се измери по различни начини:
Намаляване на VOC
По-малко потребление на енергия
Оптимизирана работна сила
По-бързо производство (повече с по-малко)
По-ефективно използване на капитала
Плюс много комбинации от горното
Наскоро водещ производител на тръби приложи нова стратегия за своите операции по нанасяне на покрития. Предишните платформи за покритие на производителя бяха на водна основа, които са с високо съдържание на летливи органични съединения и също са запалими. Платформата за устойчиво покритие, която беше внедрена, беше 100% ултравиолетова (UV) технология за покритие. В тази статия са обобщени първоначалният проблем на клиента, процесът на UV покритие, цялостните подобрения на процеса, спестяването на разходи и намаляването на VOC.
Операции по нанасяне на покрития в производството на тръби
Производителят е използвал процес на покритие на водна основа, който е оставил след себе си бъркотия, както е показано на изображения 1a и 1b. Процесът не само доведе до загуба на материали за покритие, но също така създаде опасност от цех, която увеличи експозицията на VOC и опасността от пожар. В допълнение, клиентът искаше подобрена производителност на покритие в сравнение с текущата операция на водно покритие.
Въпреки че много експерти в индустрията ще сравнят директно покритията на водна основа с UV покритията, това не е реалистично сравнение и може да бъде подвеждащо. Действителното UV покритие е част от процеса на UV покритие.
Фигура 1. Процес на ангажиране на проекта
UV е процес
UV е процес, който предлага значителни предимства за околната среда, цялостни подобрения на процеса, подобрена производителност на продукта и, да, спестявания на покритие за линеен крак. За да се реализира успешно проект за UV покрития, UV трябва да се разглежда като процес с три основни компонента – 1) клиент, 2) интегратор на оборудването за UV нанасяне и втвърдяване и 3) технологичен партньор за покрития.
И трите са от решаващо значение за успешното планиране и внедряване на система за UV покритие. И така, нека да разгледаме цялостния процес на ангажиране на проекта (Фигура 1). В повечето случаи това усилие се ръководи от партньора в технологията за UV покритие.
Ключът към всеки успешен проект е да има ясно дефинирани стъпки за ангажиране, с вградена гъвкавост и възможност за адаптиране към различни типове клиенти и техните приложения. Тези седем етапа на ангажираност са основата за успешна ангажираност на проекта с клиента: 1) цялостно обсъждане на процеса; 2) обсъждане на ROI; 3) спецификации на продукта; 4) обща спецификация на процеса; 5) пробни опити; 6) RFQ / цялостна спецификация на проекта; и 7) продължителна комуникация.
Тези етапи на ангажиране могат да се следват последователно, някои могат да се появят по едно и също време или могат да бъдат разменени, но всички те трябва да бъдат завършени. Тази вградена гъвкавост осигурява най-висок шанс за успех на участниците. В някои случаи може да е най-добре да ангажирате експерт по ултравиолетови лъчи като ресурс с ценен промишлен опит във всички форми на технологии за нанасяне на покрития, но най-важното, силен опит в ултравиолетовите процеси. Този експерт може да се ориентира във всички проблеми и да действа като неутрален ресурс за правилно и справедливо оценяване на технологиите за покритие.
Етап 1. Цялостно обсъждане на процеса
Това е мястото, където се обменя първоначална информация относно текущия процес на клиента, с ясна дефиниция на текущото оформление и ясно дефинирани положителни / отрицателни страни. В много случаи трябва да има взаимно споразумение за неразкриване (NDA). След това трябва да се идентифицират ясно дефинирани цели за подобряване на процеса. Те могат да включват:
Устойчивост – намаляване на VOC
Намаляване на труда и оптимизиране
Подобрено качество
Повишена скорост на линията
Намаляване на подовата площ
Преглед на разходите за енергия
Поддържаемост на системата за покритие – резервни части и др.
След това се определят конкретни показатели въз основа на тези идентифицирани подобрения на процеса.
Етап 2. Обсъждане на възвръщаемостта на инвестицията (ROI).
Важно е да разберете ROI за проекта в началните етапи. Докато нивото на детайлност не е необходимо да бъде нивото, което ще е необходимо за одобрение на проекта, клиентът трябва да има ясна схема на текущите разходи. Те трябва да включват цена на продукт, на линеен фут и т.н.; разходи за енергия; разходи за интелектуална собственост (ИС); разходи за качество; разходи за оператор / поддръжка; разходи за устойчивост; и цена на капитала. (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 продуктови спецификации се определят в първоначалните дискусии по проекта. По отношение на приложенията за нанасяне на покритие, тези продуктови спецификации са се развили с течение на времето, за да отговорят на производствените нужди и обикновено не се изпълняват с текущия процес на нанасяне на покритие на клиента. Ние го наричаме „днес срещу утре“. Това е балансиращ акт между разбирането на текущите продуктови спецификации (които може да не са изпълнени с настоящото покритие) и дефинирането на бъдещи нужди, които са реалистични (което винаги е балансиращ акт).
Етап 4. Общи спецификации на процеса
Фигура 2. Налични подобрения на процеса при преминаване от процес на водно базирано покритие към процес на UV покритие
Клиентът трябва напълно да разбере и дефинира текущия процес, заедно с положителните и отрицателните страни на съществуващите практики. Това е важно да разбере интеграторът на UV системи, така че нещата, които вървят добре, и нещата, които не вървят, могат да бъдат взети предвид при проектирането на новата UV система. Това е мястото, където UV процесът предлага значителни предимства, които могат да включват увеличена скорост на нанасяне на покрития, намалени изисквания за подово пространство и намаляване на температурата и влажността (вижте Фигура 2). Съвместното посещение на производственото съоръжение на клиента е силно препоръчително и осигурява чудесна рамка за разбиране на нуждите и изискванията на клиента.
Етап 5. Демонстрация и пробни пускания
Съоръжението за доставчик на покрития също трябва да бъде посетено от клиента и UV системния интегратор, за да позволи на 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 се провеждат следните дейности:
Симулация, проби и тестване
Бенчмарк чрез тестване на конкурентни продукти за покритие
Прегледайте най-добрите практики
Прегледайте процедурите за сертифициране на качеството
Запознайте се с UV интегратори
Разработете подробен план за действие за напред
Етап 6. RFQ / Обща спецификация на проекта
Документът за RFQ на клиента трябва да включва цялата съответна информация и изисквания за новата операция за UV покритие, както е определено в обсъжданията на процеса. Документът трябва да включва най-добрите практики, идентифицирани от компанията за технологии за UV покритие, което може да включва нагряване на покритието чрез топлинна система с водна риза до върха на пистолета; нагряване и разбъркване на тоалетна; 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 критични и трябва да бъдат насърчавани. Технологията днес прави много удобно планирането и участието в редовни разговори от Zoom / конферентен тип. Не трябва да има изненади, когато UV оборудването или системата се инсталират.
Резултати, реализирани от производителя на тръби
Критична област за разглеждане във всеки проект за UV покритие е общото спестяване на разходи. В този случай производителят реализира икономии в няколко области, включително разходи за енергия, разходи за труд и консумативи за покрития.
Разходи за енергия – UV срещу индукционно нагряване с микровълнова фурна
В типичните системи за покрития на водна основа има нужда от предварително или слединдукционно нагряване на тръбата. Индукционните нагреватели са скъпи, високоенергийни потребители и могат да имат значителни проблеми с поддръжката. В допълнение, решението на водна основа изисква 200 kw потребление на енергия от индукционен нагревател срещу 90 kw, използвани от микровълнови UV лампи.
Таблица 1. Икономии на разходи над 100 kw/час чрез използване на микровълнова UV система с 10 лампи спрямо система за индукционно нагряване
Както се вижда в таблица 1, производителят на тръби реализира спестявания от повече от 100 kw на час след прилагане на технологията за UV покритие, като същевременно намали разходите за енергия с повече от $71 000 на година.
Фигура 3. Илюстрация на годишните икономии на електроенергия
Спестяванията на разходите за тази намалена консумация на енергия бяха оценени въз основа на прогнозна цена на електроенергия от 14,33 цента/kWh. Намаляването със 100 kw/час на потреблението на енергия, изчислено за две смени за 50 седмици годишно (пет дни в седмицата, 20 часа на смяна), води до икономии от $71 650, както е показано на фигура 3.
Намаляване на разходите за труд – оператори и поддръжка
Тъй като производствените единици продължават да оценяват своите разходи за труд, UV процесът предлага уникални спестявания, свързани с човекочасовете на оператора и поддръжката. При покритията на водна основа мокрото покритие може да се втвърди надолу по веригата на оборудването за обработка на материали, което в крайна сметка трябва да бъде отстранено.
Операторите на производственото съоръжение са изразходвали общо 28 часа седмично за отстраняване/почистване на покритието на водна основа от оборудването за обработка на материали надолу по веригата.
В допълнение към спестяванията (приблизително 28 работни часа x 36 $ [натоварени разходи] на час = 1008,00 $ на седмица или 50 400 $ на година), изискванията за физически труд за операторите могат да бъдат разочароващи, отнемащи време и направо опасни.
Клиентът целево почистване на покритието за всяко тримесечие, с разходи за труд от $1900 на тримесечие, плюс разходи за отстраняване на покритието, които са направени, за общо $2500. Общите спестявания на година се равняват на $10 000.
Икономия на покритие – на водна основа срещу UV
Производството на тръби на мястото на клиента беше 12 000 тона на месец от тръби с диаметър 9,625 инча. На обобщена основа това се равнява на приблизително 570 000 линейни фута / ~ 12 700 парчета. Процесът на нанасяне на новата технология за UV покритие включва пистолети за пръскане с голям обем/ниско налягане с типична дебелина на целта от 1,5 мили. Втвърдяването беше постигнато чрез използването на UV микровълнови лампи Heraeus. Икономиите в разходите за покрития и разходите за транспорт/вътрешна обработка са обобщени в таблици 2 и 3.
Таблица 2. Сравнение на разходите за покритие – UV спрямо покрития на водна основа на линеен фут
Таблица 3. Допълнителни спестявания от по-ниски входящи транспортни разходи и намалена обработка на материали на място
Освен това могат да се реализират допълнителни икономии на разходи за материали и труд и ефективност на производството.
UV покритията могат да се регенерират (покритията на водна основа не са), което позволява най-малко 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 потенциала да увеличи производствените скорости от 100 фута в минута до 150 фута в минута – увеличение от 50%.
UV технологичното оборудване обикновено има вграден цикъл на промиване, който се проследява и планира по часове производствен цикъл. 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 реализира спестяване на разходи от $1 277 400 на година.
Намаляване на VOC
Прилагането на технологията за UV покритие също намали ЛОС, както се вижда на фигура 4.
Фигура 4. Намаляване на VOC в резултат на прилагане на UV покритие
Заключение
Технологията за UV покрития позволява на производителите на тръби практически да елиминират летливите органични съединения в своите операции по нанасяне на покрития, като същевременно осигуряват устойчив производствен процес, който подобрява производителността и цялостната производителност на продукта. Системите за UV покритие също водят до значителни икономии на разходи. Както е посочено в тази статия, общите спестявания на клиента надхвърлят $1 200 000 годишно, плюс елиминираните над 154 000 lbs емисии на VOC.
За повече информация и достъп до калкулаторите за ROI посетете www.alliedphotochemical.com/roi-calculators/. За допълнителни подобрения на процесите и пример за калкулатор за ROI посетете www.uvebtechnology.com.
СТРАНИЧНА ЛЕНТА
Устойчивост на процеса на UV покритие / Предимства за околната среда:
Без летливи органични съединения (ЛОС)
Няма опасни замърсители на въздуха (HAPs)
Незапалим
Без разтворители, вода или пълнители
Няма проблеми с производството на влажност или температура
Цялостни подобрения на процеса, предлагани от UV покритията:
Бързи производствени скорости от над 800 до 900 фута в минута, в зависимост от размера на продукта
Малък физически отпечатък от по-малко от 35 фута (линейна дължина)
Минимално незавършено производство
Моментално изсъхване без изисквания за последващо втвърдяване
Няма проблеми с мокрото покритие надолу по веригата
Без настройка на покритието за проблеми с температурата или влажността
Без специално боравене/съхранение по време на смяна на смени, поддръжка или спиране през уикенда
Намаляване на разходите за работна сила, свързани с операторите и поддръжката
Възможност за възстановяване на излишното пръскане, повторно филтриране и повторно въвеждане в системата за покритие
Подобрена производителност на продукта с UV покрития:
Подобрени резултати от тестовете за влажност
Страхотни резултати от тестовете за солена мъгла
Възможност за регулиране на атрибутите и цвета на покритието
Налични прозрачни лакове, металици и цветове
По-ниски разходи за покритие на линеен крак, както е показано от калкулатора за ROI:
Време на публикуване: 14 декември 2023 г
