від Майкла Келлі, Allied PhotoChemical, та Девіда Хагуда, Finishing Technology Solutions
Уявіть собі, що ви можете усунути майже всі ЛОС (леткі органічні сполуки) у процесі виробництва труб і трубопроводів, що дорівнює 10 000 фунтів ЛОС на рік. Також уявіть собі виробництво на вищих швидкостях з більшою продуктивністю та меншими витратами на деталь/погонний фут.
Сталий розвиток виробничих процесів є ключем до більш ефективного та оптимізованого виробництва на північноамериканському ринку. Сталий розвиток можна виміряти різними способами:
Зменшення вмісту летких органічних сполук
Менше споживання енергії
Оптимізована робоча сила
Швидше виробництво (більше з меншими витратами)
Більш ефективне використання капіталу
Плюс багато комбінацій вищезазначеного
Нещодавно провідний виробник труб запровадив нову стратегію для своїх операцій з нанесення покриттів. Попередніми основними платформами для покриття цього виробника були покриття на водній основі, які мають високий вміст летких органічних сполук і є легкозаймистими. Впроваджена екологічна платформа для покриття була технологією ультрафіолетового (УФ) покриття зі 100% твердих речовин. У цій статті підсумовано початкову проблему клієнта, процес УФ-покриття, загальні вдосконалення процесу, економію коштів та зменшення вмісту летких органічних сполук.
Операції з покриття у виробництві труб
Виробник використовував процес нанесення покриття на водній основі, який залишав після себе безлад, як показано на зображеннях 1a та 1b. Цей процес не лише призвів до втрати матеріалів покриття, але й створив небезпеку у виробничому цеху, що збільшило вплив летких органічних сполук та пожежну небезпеку. Крім того, клієнт хотів покращити характеристики покриття порівняно з поточним процесом нанесення покриття на водній основі.
Хоча багато галузевих експертів безпосередньо порівнюють водорозчинні покриття з УФ-покриттями, це нереалістичне порівняння і може вводити в оману. Фактичне УФ-покриття є частиною процесу УФ-покриття.
Рисунок 1. Процес участі в проекті
Ультрафіолетове випромінювання – це процес
Ультрафіолетове випромінювання – це процес, який пропонує значні екологічні переваги, загальне покращення процесу, покращення характеристик продукту та, так, економію на один лінійний фут покриття. Для успішної реалізації проекту з УФ-покриттями, УФ-випромінювання слід розглядати як процес з трьома основними компонентами: 1) замовник, 2) інтегратор обладнання для нанесення та затвердіння УФ-покриття та 3) партнер з технології покриттів.
Усі три ці фактори є критично важливими для успішного планування та впровадження системи УФ-покриття. Отже, давайте розглянемо загальний процес участі в проекті (Рисунок 1). У більшості випадків ці зусилля очолює партнер з технології УФ-покриття.
Ключем до успіху будь-якого проекту є чітко визначені етапи взаємодії з вбудованою гнучкістю та можливістю адаптації до різних типів клієнтів та їхніх застосувань. Ці сім етапів взаємодії є основою успішної взаємодії з клієнтом у рамках проекту: 1) загальне обговорення процесу; 2) обговорення рентабельності інвестицій; 3) специфікації продукту; 4) загальна специфікація процесу; 5) випробування зразків; 6) запит цінових пропозицій / загальна специфікація проекту; та 7) постійне спілкування.
Ці етапи взаємодії можуть виконуватися послідовно, деякі можуть відбуватися одночасно або їх можна чергувати, але всі вони мають бути завершені. Ця вбудована гнучкість забезпечує найвищі шанси на успіх для учасників. У деяких випадках може бути найкращим залучити експерта з УФ-процесів як ресурс з цінним галузевим досвідом у всіх видах технології покриттів, але найголовніше, з великим досвідом УФ-процесів. Цей експерт може зорієнтуватися в усіх питаннях і виступати нейтральним ресурсом для правильної та справедливої оцінки технологій покриттів.
Етап 1. Загальне обговорення процесу
Саме тут відбувається обмін початковою інформацією щодо поточного процесу клієнта, з чітким визначенням поточної структури та чітким визначенням позитивних/негативних сторін. У багатьох випадках має бути укладена угода про взаємне нерозголошення інформації (NDA). Потім слід чітко визначити цілі покращення процесу. Вони можуть включати:
Сталий розвиток – зменшення вмісту летких органічних сполук
Скорочення та оптимізація робочої сили
Покращена якість
Збільшена швидкість лінії
Зменшення площі підлоги
Огляд витрат на енергоносії
Ремонтопридатність системи покриття – запасні частини тощо.
Далі, на основі цих виявлених покращень процесу визначаються конкретні показники.
Етап 2. Обговорення рентабельності інвестицій (ROI)
Важливо розуміти рентабельність інвестицій (ROI) проекту на початкових етапах. Хоча рівень деталізації не обов'язково має бути таким, який буде потрібен для затвердження проекту, замовник повинен мати чітке уявлення про поточні витрати. Вони повинні включати вартість одного продукту, одного погонного фута тощо; витрати на енергоносії; витрати на інтелектуальну власність (ІВ); витрати на якість; витрати на оператора/технічне обслуговування; витрати на сталий розвиток; та вартість капіталу. (Доступ до калькуляторів ROI дивіться в кінці цієї статті.)
Етап 3. Обговорення специфікації продукту
Як і для кожного продукту, що виробляється сьогодні, основні специфікації продукту визначаються під час початкових обговорень проекту. Що стосується застосування покриттів, ці специфікації продукту з часом розвивалися, щоб відповідати виробничим потребам, і зазвичай не відповідають поточному процесу покриття замовника. Ми називаємо це «сьогодні проти завтра». Це балансування між розумінням поточних специфікацій продукту (які можуть не відповідати поточному покриттю) та визначенням реалістичних майбутніх потреб (що завжди є балансуванням).
Етап 4. Загальні специфікації процесу
Рисунок 2. Удосконалення процесу, доступні при переході від процесу нанесення покриттів на водній основі до процесу нанесення УФ-покриттів
Клієнт повинен повністю розуміти та визначати поточний процес, а також позитивні та негативні сторони існуючих практик. Це важливо для розуміння інтегратором УФ-систем, щоб під час проектування нової УФ-системи можна було врахувати те, що йде добре, а що ні. Саме тут УФ-процес пропонує значні переваги, які можуть включати збільшення швидкості нанесення покриттів, зменшення потреб у площі приміщення та зниження температури та вологості (див. Рисунок 2). Настійно рекомендується спільне відвідування виробничого об'єкта клієнта, яке забезпечує чудову основу для розуміння потреб та вимог клієнта.
Етап 5. Демонстрація та пробні запуски
Замовник та інтегратор УФ-систем також повинні відвідати об'єкт постачальника покриттів, щоб усі могли взяти участь у симуляції процесу УФ-покриття замовника. Протягом цього часу з'явиться багато нових ідей та пропозицій, оскільки будуть проведені такі заходи:
Моделювання, зразки та тестування
Порівнюйте, тестуючи конкурентні покриття
Огляд найкращих практик
Перегляд процедур сертифікації якості
Знайомтесь з інтеграторами ультрафіолету
Розробіть детальний план дій на майбутнє
Етап 6. Запит цінових пропозицій / Загальна специфікація проекту
Документ замовника з пропозицією цінових пропозицій повинен містити всю відповідну інформацію та вимоги до нової операції з УФ-покриття, як визначено в обговоренні процесу. Документ повинен включати найкращі практики, визначені компанією-розробником технології УФ-покриття, які можуть включати нагрівання покриття за допомогою системи нагрівання з водяною сорочкою до наконечника пістолета; нагрівання та перемішування контейнера; а також ваги для вимірювання витрати покриття.
Етап 7. Безперервне спілкування
Засоби зв'язку між замовником, інтегратором УФ-випромінювання та компанією, що займається УФ-покриттями, є критично важливими та їх слід заохочувати. Сучасні технології роблять дуже зручним планування та участь у регулярних дзвінках у форматі Zoom/конференціях. Під час встановлення УФ-обладнання чи системи не повинно бути жодних несподіванок.
Результати, досягнуті виробником труб
Критично важливим аспектом для будь-якого проекту з УФ-покриття є загальна економія витрат. У цьому випадку виробник досяг економії в кількох сферах, включаючи витрати на енергію, робочу силу та витратні матеріали для покриттів.
Витрати на енергію – УФ-нагрів з використанням мікрохвильової печі та індукційний нагрів
У типових системах покриттів на водній основі існує потреба в попередньому або постіндукційному нагріванні трубки. Індукційні нагрівачі є дорогими, споживають багато енергії та можуть мати значні проблеми з обслуговуванням. Крім того, розчин на водній основі вимагав споживання енергії індукційного нагрівача 200 кВт порівняно з 90 кВт, що використовуються мікрохвильовими УФ-лампами.
Таблиця 1. Економія коштів понад 100 кВт/год завдяки використанню 10-лампової мікрохвильової УФ-системи порівняно з індукційною системою нагріву
Як видно з таблиці 1, виробник труб досяг економії понад 100 кВт на годину після впровадження технології УФ-покриття, а також знизив витрати на енергію більш ніж на 71 000 доларів США на рік.
Рисунок 3. Ілюстрація річної економії витрат на електроенергію
Економію коштів завдяки цьому зниженому споживанню енергії було оцінено на основі орієнтовної вартості електроенергії в 14,33 цента/кВт·год. Зниження споживання енергії на 100 кВт/год, розраховане за дві зміни протягом 50 тижнів на рік (п'ять днів на тиждень, 20 годин на зміну), призводить до економії в розмірі 71 650 доларів США, як показано на рисунку 3.
Зниження витрат на оплату праці – оператори та технічне обслуговування
Оскільки виробничі підприємства продовжують оцінювати свої витрати на оплату праці, УФ-процес пропонує унікальну економію, пов'язану з роботою оператора та обслуговуючого персоналу. У випадку з покриттями на водній основі вологе покриття може затвердіти на вантажно-розвантажувальному обладнанні, яке зрештою необхідно видалити.
Оператори виробничого об'єкта витрачали загалом 28 годин на тиждень на видалення/очищення водорозчинного покриття з обладнання для обробки матеріалів, що знаходиться на наступній стадії виробництва.
Окрім економії коштів (орієнтовно 28 годин праці x 36 доларів США [обтяжені витрати] за годину = 1008,00 доларів США на тиждень або 50 400 доларів США на рік), вимоги до фізичної праці операторів можуть бути виснажливими, трудомісткими та відверто небезпечними.
Замовник планував очищення покриття щокварталу, витрати на оплату праці становили 1900 доларів США за квартал плюс понесені витрати на видалення покриття, що загалом становило 2500 доларів США. Загальна економія на рік становила 10 000 доларів США.
Економія на покритті – на водній основі проти УФ-лакування
Виробництво труб на об'єкті замовника становило 12 000 тонн на місяць труб діаметром 9,625 дюйма. Загалом це дорівнює приблизно 570 000 погонних футів / ~ 12 700 штук. Процес нанесення нової технології УФ-покриття включав використання розпилювачів високого об'єму/низького тиску з типовою товщиною мішені 1,5 міл. Затвердіння здійснювалося за допомогою УФ-мікрохвильових ламп Heraeus. Економія витрат на покриття та транспортування/внутрішнє оброблення наведена в таблицях 2 та 3.
Таблиця 2. Порівняння вартості покриття – УФ- та водно-емісійні покриття на погонний фут
Таблиця 3. Додаткова економія завдяки зниженню витрат на вхідне транспортування та зменшенню обсягів обробки матеріалів на місці
Крім того, можна досягти додаткової економії на матеріалах та робочій силі, а також підвищення ефективності виробництва.
УФ-покриття можна регенерувати (на відміну від покриттів на водній основі, їх не можна використовувати), що забезпечує ефективність щонайменше 96%.
Оператори витрачають менше часу на очищення та обслуговування обладнання для нанесення, оскільки УФ-покриття не висихає, якщо не піддається впливу високоінтенсивної УФ-енергії.
Швидкість виробництва вища, і клієнт має потенціал збільшити її з 100 футів на хвилину до 150 футів на хвилину – збільшення на 50%.
Ультрафіолетове технологічне обладнання зазвичай має вбудований цикл промивання, який відстежується та планується за годинами виробничого процесу. Його можна налаштувати відповідно до потреб замовника, що призводить до зменшення кількості робочої сили, необхідної для очищення системи.
У цьому прикладі клієнт заощадив 1 277 400 доларів США на рік.
Зменшення вмісту летких органічних сполук
Впровадження технології УФ-покриття також зменшило вміст летких органічних сполук, як видно на рисунку 4.
Рисунок 4. Зменшення вмісту летких органічних сполук в результаті застосування УФ-покриття
Висновок
Технологія УФ-покриттів дозволяє виробникам труб практично виключити леткі органічні сполуки (ЛОС) з процесів нанесення покриттів, водночас забезпечуючи сталий виробничий процес, який підвищує продуктивність та загальні характеристики продукції. Системи УФ-покриттів також призводять до значної економії коштів. Як зазначено в цій статті, загальна економія клієнта перевищила 1 200 000 доларів США на рік, а також усунула понад 154 000 фунтів викидів ЛОС.
Щоб отримати додаткову інформацію та доступ до калькуляторів ROI, відвідайте www.alliedphotochemical.com/roi-calculators/. Щоб переглянути додаткові вдосконалення процесу та приклад калькулятора ROI, відвідайте www.uvebtechnology.com.
БІЧНА ПАНЕЛЬ
Переваги для екологічності / УФ-покриття процесу:
Без летких органічних сполук (ЛОС)
Відсутність небезпечних забруднювачів повітря (НЗП)
Негорючий
Без розчинників, води та наповнювачів
Відсутність проблем з вологістю чи температурою виробництва
Загальні покращення процесу, що пропонуються за допомогою УФ-покриттів:
Висока швидкість виробництва від 800 до 900 футів на хвилину, залежно від розміру виробу
Невелика фізична площа менше 35 футів (лінійна довжина)
Мінімальний обсяг незавершеного виробництва
Миттєве висихання без вимог до пост-затвердіння
Відсутність проблем з мокрим покриттям після обробки
Немає можливості коригувати покриття через проблеми з температурою або вологістю
Відсутність спеціального поводження/зберігання під час зміни змін, технічного обслуговування або простоїв у вихідні дні
Зменшення витрат на робочу силу, пов'язаних з операторами та технічним обслуговуванням
Можливість рекуперації надлишкового розпилення, повторної фільтрації та повторного введення в систему покриття
Покращена продуктивність продукту з УФ-покриттями:
Покращені результати випробувань вологості
Чудові результати випробувань сольового туману
Можливість налаштування властивостей та кольору покриття
Доступні прозорі покриття, металіки та кольори
Нижчі витрати на покриття на погонний фут, як показано калькулятором рентабельності інвестицій:
Час публікації: 14 грудня 2023 р.
