Michael Kelly, Allied PhotoChemical, a David Hagood, Finishing Technology Solutions
Představte si, že byste byli schopni eliminovat téměř všechny VOC (těkavé organické sloučeniny) v procesu výroby trubek a trubek, což se rovná 10 000 librám VOC ročně.Představte si také výrobu při vyšších rychlostech s větší propustností a nižšími náklady na díl / lineární stopu.
Udržitelné výrobní procesy jsou klíčem k cestě k efektivnější a optimalizované výrobě na severoamerickém trhu.Udržitelnost lze měřit různými způsoby:
Snížení VOC
Menší spotřeba energie
Optimalizovaná pracovní síla
Rychlejší výrobní výstup (více za méně)
Efektivnější využití kapitálu
Navíc mnoho kombinací výše uvedeného
Nedávno zavedl přední výrobce trubek novou strategii pro své lakovací operace.Předchozí nátěrové platformy výrobce byly na vodní bázi, které mají vysoký obsah VOC a jsou také hořlavé.Udržitelnou platformou povlakování, která byla implementována, byla technologie 100% ultrafialového (UV) povlakování pevných látek.V tomto článku je shrnut počáteční problém zákazníka, proces UV lakování, celková zlepšení procesu, úspora nákladů a snížení VOC.
Operace povlakování ve výrobě trubek
Výrobce použil proces lakování na vodní bázi, který za sebou zanechal nepořádek, jak je znázorněno na obrázcích 1a a 1b.Nejenže tento proces vedl k plýtvání nátěrovými materiály, ale také vytvořil nebezpečí v dílně, které zvýšilo expozici VOC a nebezpečí požáru.Kromě toho zákazník požadoval zlepšený výkon nátěru ve srovnání se současným provozem nátěru na vodní bázi.
Zatímco mnoho průmyslových odborníků bude přímo porovnávat vodou ředitelné nátěry s UV nátěry, není to realistické srovnání a může být zavádějící.Vlastní UV lakování je podmnožinou procesu UV lakování.
Obrázek 1. Proces zapojení do projektu
UV je proces
UV je proces, který nabízí významné ekologické výhody, celková zlepšení procesu, zlepšený výkon produktu a, ano, úspory na lineární povrchovou úpravu nohou.Pro úspěšnou realizaci projektu UV nátěrů je třeba na UV pohlížet jako na proces se třemi hlavními složkami – 1) zákazník, 2) integrátor UV aplikačního a vytvrzovacího zařízení a 3) partner technologie nátěrů.
Všechny tři jsou rozhodující pro úspěšné plánování a implementaci systému UV lakování.Pojďme se tedy podívat na celkový proces zapojení do projektu (obrázek 1).Ve většině případů je toto úsilí vedeno partnerem technologie UV lakování.
Klíčem k úspěchu každého projektu je mít jasně definované kroky zapojení, s vestavěnou flexibilitou a schopností přizpůsobit se různým typům zákazníků a jejich aplikacím.Těchto sedm fází zapojení je základem pro úspěšné zapojení do projektu se zákazníkem: 1) celková diskuse o procesu;2) diskuse o návratnosti investic;3) specifikace produktu;4) celková specifikace procesu;5) ukázkové pokusy;6) RFQ / celková specifikace projektu;a 7) pokračující komunikace.
Tyto fáze zapojení mohou být sledovány sériově, některé mohou nastat současně nebo mohou být zaměněny, ale musí být dokončeny všechny.Tato vestavěná flexibilita poskytuje účastníkům nejvyšší šanci na úspěch.V některých případech může být nejlepší zapojit odborníka na UV proces jako zdroj s cennými průmyslovými zkušenostmi ve všech formách technologie povrchové úpravy, ale především se silnými zkušenostmi s UV procesem.Tento odborník se dokáže orientovat ve všech problémech a působí jako neutrální zdroj pro správné a spravedlivé hodnocení technologií nátěrů.
Fáze 1. Celková diskuse o procesu
Zde dochází k výměně prvotních informací o aktuálním procesu zákazníka s jasnou definicí aktuálního uspořádání a jasně definovanými pozitivy / negativy.V mnoha případech by měla být uzavřena dohoda o vzájemné mlčenlivosti (NDA).Poté by měly být identifikovány jasně definované cíle zlepšování procesů.Mohou zahrnovat:
Udržitelnost – snížení VOC
Snížení a optimalizace práce
Zlepšená kvalita
Zvýšená rychlost linky
Zmenšení podlahové plochy
Přehled nákladů na energie
Udržitelnost nátěrového systému – náhradní díly atd.
Dále jsou na základě těchto identifikovaných zlepšení procesů definovány specifické metriky.
Fáze 2. Diskuze o návratnosti investic (ROI).
Je důležité porozumět ROI pro projekt v počátečních fázích.Zatímco úroveň detailů nemusí odpovídat úrovni, která bude potřebná pro schválení projektu, zákazník by měl mít jasný přehled aktuálních nákladů.Ty by měly zahrnovat náklady na produkt, na lineární stopu atd.;náklady na energii;náklady na duševní vlastnictví (IP);náklady na kvalitu;náklady na obsluhu / údržbu;náklady na udržitelnost;a náklady na kapitál.(Přístup ke kalkulačkám návratnosti investic naleznete na konci tohoto článku.)
Fáze 3. Diskuse o specifikaci produktu
Jako u každého dnes vyráběného produktu jsou základní specifikace produktu definovány v úvodních diskusích o projektu.Pokud jde o aplikace povlaků, tyto specifikace produktu se postupem času vyvíjely, aby vyhovovaly potřebám výroby, a obvykle nejsou splněny se současným procesem povlakování zákazníka.Říkáme tomu „dnes vs. zítra“.Jde o rovnováhu mezi pochopením současných specifikací produktu (které nemusí být splněny se současným nátěrem) a definováním budoucích potřeb, které jsou realistické (což je vždy vyvážení).
Fáze 4. Celkové specifikace procesu
Obrázek 2. Zlepšení procesu dostupná při přechodu z procesu nátěrů na bázi vody k procesu nátěrů UV zářením
Zákazník by měl plně porozumět a definovat současný proces spolu s pozitivy a negativy stávajících postupů.To je důležité pro integrátora UV systémů pochopit, takže věci, které jdou dobře a věci, které ne, mohou být brány v úvahu při návrhu nového UV systému.Zde nabízí UV proces významné výhody, které mohou zahrnovat zvýšení rychlosti nátěru, snížení požadavků na podlahovou plochu a snížení teploty a vlhkosti (viz obrázek 2).Společná návštěva výrobního závodu zákazníka je vysoce doporučena a poskytuje skvělý rámec pro pochopení potřeb a požadavků zákazníka.
Fáze 5. Demonstrační a zkušební provoz
Zákazník a integrátor UV systémů by také měli navštívit zařízení dodavatele nátěrů, aby se každý mohl zúčastnit simulace procesu UV nátěru zákazníka.Během této doby se objeví mnoho nových nápadů a návrhů, protože se budou konat následující aktivity:
Simulace, vzorky a testování
Srovnávací testování konkurenčních nátěrových produktů
Přečtěte si osvědčené postupy
Zkontrolujte postupy certifikace kvality
Seznamte se s UV integrátory
Vypracujte podrobný akční plán vpřed
Fáze 6. RFQ / Celková specifikace projektu
Zákazníkův dokument RFQ by měl obsahovat všechny relevantní informace a požadavky pro novou operaci UV lakování, jak je definováno v diskuzích o procesu.Dokument by měl zahrnovat osvědčené postupy identifikované společností zabývající se technologií UV lakování, které by mohly zahrnovat zahřívání povlaku prostřednictvím tepelného systému s vodním pláštěm ke špičce pistole;zahřívání a míchání tašek;a váhy pro měření spotřeby nátěru.
Fáze 7. Nepřetržitá komunikace
Komunikační prostředky mezi zákazníkem, UV integrátorem a společností zabývající se UV nátěry jsou zásadní a měly by být podporovány.Díky dnešní technologii je velmi pohodlné plánovat a účastnit se pravidelných hovorů typu Zoom / konference.Při instalaci UV zařízení nebo systému by nemělo dojít k žádnému překvapení.
Výsledky realizované výrobcem potrubí
Kritickou oblastí, kterou je třeba zvážit při jakémkoli projektu UV lakování, je celková úspora nákladů.V tomto případě výrobce realizoval úspory v několika oblastech, včetně nákladů na energii, mzdových nákladů a spotřebního materiálu pro nátěry.
Náklady na energii – mikrovlnný UV vs. indukční ohřev
V typických nátěrových systémech na vodní bázi existuje potřeba před-indukčního nebo postindukčního ohřevu trubky.Indukční ohřívače jsou drahé, vysoce energetické spotřebiče a mohou mít značné problémy s údržbou.Kromě toho řešení na vodní bázi vyžadovalo spotřebu energie indukčního ohřívače 200 kw oproti 90 kw používaným mikrovlnnými UV lampami.
Tabulka 1. Úspora nákladů vyšší než 100 kw/hod při použití mikrovlnného UV systému s 10 lampami oproti systému indukčního ohřevu
Jak je vidět v tabulce 1, výrobce trubek dosáhl po implementaci technologie UV lakování úspory větší než 100 kw za hodinu a zároveň snížil náklady na energii o více než 71 000 USD ročně.
Obrázek 3. Ilustrace ročních úspor nákladů na elektřinu
Úspory nákladů na tuto sníženou spotřebu energie byly odhadnuty na základě odhadovaných nákladů na elektřinu na 14,33 centů/kWh.Snížení spotřeby energie o 100 kw/h, počítané na dvě směny po dobu 50 týdnů v roce (5 dní v týdnu, 20 hodin na směnu), vede k úspoře 71 650 USD, jak je znázorněno na obrázku 3.
Snížení mzdových nákladů – operátoři a údržba
Vzhledem k tomu, že výrobní subjekty pokračují ve vyhodnocování svých mzdových nákladů, proces UV nabízí jedinečné úspory týkající se hodin obsluhy a údržby.U nátěrů na vodní bázi může mokrý nátěr ztuhnout po proudu na zařízení pro manipulaci s materiálem, který musí být případně odstraněn.
Operátoři výrobního závodu spotřebovali celkem 28 hodin týdně odstraňování/čištění nátěru na vodní bázi z navazujícího zařízení pro manipulaci s materiálem.
Kromě úspor nákladů (odhadem 28 pracovních hodin x 36 USD [zatížené náklady] za hodinu = 1 008,00 USD za týden nebo 50 400 USD za rok) mohou být požadavky na fyzickou práci operátorů frustrující, časově náročné a přímo nebezpečné.
Zákazník se zaměřoval na čištění nátěru na každé čtvrtletí s náklady na pracovní sílu 1 900 USD za čtvrtletí plus vzniklé náklady na odstranění nátěru v celkové výši 2 500 USD.Celková úspora za rok se rovnala 10 000 USD.
Úspora nátěru – na vodní bázi vs. UV
Výroba trubek u zákazníka byla 12 000 tun za měsíc trubek o průměru 9,625 palce.V souhrnu to odpovídá přibližně 570 000 lineárním stopám / ~ 12 700 kusů.Proces nanášení nové technologie UV lakování zahrnoval vysokoobjemové/nízkotlaké stříkací pistole s typickou cílovou tloušťkou 1,5 mil.Vytvrzování bylo provedeno pomocí UV mikrovlnných lamp Heraeus.Úspory nákladů na nátěry a náklady na dopravu/interní manipulaci jsou shrnuty v tabulkách 2 a 3.
Tabulka 2. Porovnání nákladů na nátěry – UV vs. nátěry na vodní bázi na lineární stopu
Tabulka 3. Další úspory díky nižším nákladům na příchozí dopravu a snížené manipulaci s materiálem na místě
Kromě toho lze realizovat další úspory nákladů na materiál a práci a zvýšení efektivity výroby.
UV nátěry jsou regenerovatelné (nátěry na vodní bázi nikoli), což umožňuje minimálně 96% účinnost.
Operátoři tráví méně času čištěním a údržbou aplikačního zařízení, protože UV nátěr nezasychá, pokud není vystaven vysoce intenzivní UV energii.
Výrobní rychlosti jsou vyšší a zákazník má potenciál zvýšit rychlost výroby z 100 stop za minutu na 150 stop za minutu – nárůst o 50 %.
UV procesní zařízení má obvykle vestavěný proplachovací cyklus, který je sledován a plánován podle hodin výrobního provozu.To lze upravit podle potřeb zákazníka, což má za následek méně pracovní síly potřebné pro čištění systému.
V tomto příkladu zákazník dosáhl úspory nákladů ve výši 1 277 400 USD ročně.
Snížení VOC
Implementace technologie UV lakování také snížila VOC, jak je vidět na obrázku 4.
Obrázek 4. Snížení VOC jako výsledek implementace UV povlaku
Závěr
Technologie UV nátěrů umožňuje výrobcům trubek prakticky eliminovat VOC v jejich nátěrových operacích a zároveň zajistit udržitelný výrobní proces, který zlepšuje produktivitu a celkový výkon produktu.UV lakovací systémy také přinášejí značné úspory nákladů.Jak je uvedeno v tomto článku, celkové úspory zákazníka přesáhly 1 200 000 USD ročně a navíc eliminovaly více než 154 000 liber emisí VOC.
Další informace a přístup ke kalkulátorům návratnosti investic naleznete na adrese www.alliedphotochemical.com/roi-calculators/.Další vylepšení procesu a příklad kalkulátoru návratnosti investic naleznete na www.uvebtechnology.com.
SIDEBAR
Udržitelnost procesu UV lakování / Ekologické výhody:
Žádné těkavé organické sloučeniny (VOC)
Žádné nebezpečné látky znečišťující ovzduší (HAP)
Nehořlavé
Žádná rozpouštědla, vody nebo plniva
Žádné problémy s vlhkostí nebo teplotou výroby
Celková vylepšení procesu nabízená UV nátěry:
Vysoká rychlost výroby až 800 až 900 stop za minutu, v závislosti na velikosti produktu
Malá fyzická stopa menší než 35 stop (lineární délka)
Minimální rozpracovanost
Okamžitě schne bez požadavků na následné vytvrzení
Žádné následné problémy s mokrým nátěrem
Žádná úprava povlaku pro problémy s teplotou nebo vlhkostí
Žádná speciální manipulace/skladování během změn směn, údržby nebo víkendových odstávek
Snížení nákladů na pracovní sílu spojených s obsluhou a údržbou
Schopnost regenerovat přestřik, přefiltrovat a znovu zavést do nátěrového systému
Zlepšený výkon produktu díky UV nátěrům:
Vylepšené výsledky testování vlhkosti
Skvělé výsledky testování solné mlhy
Schopnost upravit vlastnosti povlaku a barvu
K dispozici jsou průhledné laky, metalíza a barvy
Nižší náklady na lineární nátěr chodidel, jak ukazuje kalkulačka návratnosti investic:
Čas odeslání: 14. prosince 2023
