av Michael Kelly, Allied PhotoChemical, og David Hagood, Finishing Technology Solutions
Se for deg å kunne eliminere nesten alle VOC -er (flyktige organiske forbindelser) i rør- og rørproduksjonsprosessen, som tilsvarer 10.000 pund VOC per år. Tenk deg også å produsere raskere hastigheter med mer gjennomstrømning og mindre kostnad per del / lineær fot.
Bærekraftige produksjonsprosesser er nøkkelen til å drive mot mer effektiv og optimalisert produksjon på det nordamerikanske markedet. Bærekraft kan måles på en rekke måter:
VOC -reduksjon
Mindre energibruk
Optimalisert arbeidsstyrke
Raskere produksjonsutgang (mer med mindre)
Mer effektiv bruk av kapital
Pluss mange kombinasjoner av ovennevnte
Nylig implementerte en ledende rørprodusent en ny strategi for beleggoperasjonene. Produsentens tidligere gå-til-beleggplattformer var vannbaserte, som også er høye i VOC-er og tilfeldigvis er brennbar. Den bærekraftige beleggplattformen som ble implementert var en 100% faste stoffer ultrafiolett (UV) beleggsteknologi. I denne artikkelen er kundens opprinnelige problem, UV -beleggprosessen, generelle prosessforbedringer, kostnadsbesparelser og VOC -reduksjon oppsummert.
Beleggoperasjoner i rørproduksjon
Produsenten benyttet en vannbasert beleggprosess som etterlot seg et rot, som vist i bilder 1A og 1B. Ikke bare resulterte prosessen i bortkastet beleggmaterialer, den skapte også en fare for butikkgulvet som økt VOC -eksponering og brannfare. I tillegg ønsket kunden en forbedret beleggytelse sammenlignet med den nåværende vannbaserte beleggoperasjonen.
Mens mange bransjeeksperter direkte vil sammenligne vannbaserte belegg med UV -belegg, er dette ikke en realistisk sammenligning og kan være misvisende. Selve UV -belegget er en delmengde av UV -beleggsprosessen.
Figur 1. Prosjektengasjementsprosess
UV er en prosess
UV er en prosess som tilbyr betydelige miljømessige fordeler, generelle prosessforbedringer, forbedret produktytelse og, ja, per lineær fotbeleggbesparelse. For å kunne implementere et UV Coatings -prosjekt, må UV sees på som en prosess med tre hovedkomponenter - 1) Kunden, 2) UV Application and Cure Equipment Integrator og 3) Coatings Technology Partner.
Alle disse tre er avgjørende for vellykket planlegging og implementering av et UV-beleggsystem. Så la oss ta en titt på den overordnede prosjektengasjementsprosessen (figur 1). I de fleste tilfeller ledes denne innsatsen av UV Coating Technology -partneren.
Nøkkelen til ethvert vellykket prosjekt er å ha klart definerte engasjementstrinn, med innebygd fleksibilitet og muligheten til å tilpasse seg forskjellige typer kunder og deres applikasjoner. Disse syv engasjementstadiene er grunnlaget for et vellykket prosjektengasjement med kunden: 1) samlet prosessdiskusjon; 2) ROI -diskusjon; 3) produktspesifikasjoner; 4) generell prosessspesifikasjon; 5) prøveforsøk; 6) RFQ / overordnet prosjektspesifikasjon; og 7) fortsatt kommunikasjon.
Disse engasjementsstadiene kan følges serielt, noen kan oppstå samtidig, eller de kan byttes ut, men alle må være fullført. Denne innebygde fleksibiliteten gir den høyeste sjansen for suksess for deltakerne. I noen tilfeller kan det være best å engasjere en UV -prosessekspert som en ressurs med verdifull bransjeerfaring i alle former for beleggsteknologi, men viktigst av alt, sterk UV -prosessopplevelse. Denne eksperten kan navigere i alle problemene og fungere som en nøytral ressurs for å evaluere beleggsteknologiene på riktig måte.
Fase 1. total prosessdiskusjon
Det er her innledende informasjon utveksles angående kundens nåværende prosess, med en klar definisjon av gjeldende utforming og positive / negativer som er klart definert. I mange tilfeller bør en gjensidig ikke-avsløringsavtale (NDA) være på plass. Da bør klart definerte prosessforbedringsmål identifiseres. Disse kan inkludere:
Bærekraft - VOC -reduksjon
Arbeidsreduksjon og optimalisering
Forbedret kvalitet
Økt linjehastighet
Reduksjon av gulvplass
Gjennomgang av energikostnader
Vedlikeholdbarhet av beleggssystemet - reservedeler, etc.
Deretter er spesifikke beregninger definert basert på disse identifiserte prosessforbedringene.
Fase 2. Diskusjon av retur-på-investering (ROI)
Det er viktig å forstå avkastningen for prosjektet i de første stadiene. Selv om detaljnivået ikke trenger å være det nivået som vil være nødvendig for prosjektgodkjenning, bør kunden ha en klar oversikt over dagens kostnader. Disse bør omfatte kostnader per produkt, per lineær fot osv.; energikostnader; kostnader for intellektuell eiendom (IP); kvalitetskostnader; operatør / vedlikeholdskostnader; bærekraftskostnader; og kapitalkostnader. (For tilgang til ROI -kalkulatorer, se slutten på denne artikkelen.)
Fase 3. Produktspesifikasjonsdiskusjon
Som med hvert produkt produsert i dag, er grunnleggende produktspesifikasjoner definert i de første prosjektdiskusjonene. Når det gjelder beleggsapplikasjoner, har disse produktspesifikasjonene utviklet seg over tid for å imøtekomme produksjonsbehovene og blir vanligvis ikke møtt med kundens nåværende belegningsprosess. Vi kaller det "i dag mot i morgen." Det er en balanseringshandling mellom å forstå de nåværende produktspesifikasjonene (som kanskje ikke blir møtt med det nåværende belegget) og å definere fremtidige behov som er realistiske (som alltid er en balansegang).
Fase 4. Generelle prosessspesifikasjoner
Figur 2. Prosessforbedringer tilgjengelig når du går fra en vannbasert beleggsprosess til en UV-beleggsprosess
Kunden bør forstå og definere den nåværende prosessen, sammen med de positive og negative praksisene. Dette er viktig for UV Systems Integrator å forstå, så tingene som går bra og de tingene som ikke er, kan vurderes i utformingen av det nye UV -systemet. Det er her UV -prosessen gir betydelige fordeler som kan omfatte økt belegghastighet, reduserte gulvplassbehov og reduksjon i temperatur og fuktighet (se figur 2). Et felles besøk i kundens produksjonsanlegg anbefales på det sterkeste og gir et stort rammeverk for å forstå kundens behov og krav.
Fase 5. Demonstrasjon og prøvekjøringer
Coatings leverandøranlegg bør også besøkes av kunden og UV Systems Integrator for å la alle delta i en simulering av kundens UV -beleggingsprosess. I løpet av denne tiden vil mange nye ideer og forslag dukke opp ettersom følgende aktiviteter finner sted:
Simulering, prøver og testing
Benchmark ved å teste konkurrerende beleggprodukter
Gjennomgå beste praksis
Gjennomgå kvalitetssertifiseringsprosedyrer
Møt UV -integratorer
Utvikle detaljert handlingsplan fremover
Fase 6. RFQ / Overordnet prosjektspesifikasjon
Kundens RFQ -dokument skal inneholde all relevant informasjon og krav til den nye UV -beleggoperasjonen som definert i prosessdiskusjonene. Dokumentet skal innlemme de beste praksisene som er identifisert av UV-beleggsteknologiselskapet, som kan omfatte oppvarming av belegget via et vannjakke-varmesystem for å pistolspiss; tote oppvarming og agitasjon; og skalaer for måling av beleggforbruk.
Trinn 7. Kontinuerlig kommunikasjon
Kommunikasjonsmidlene mellom kunde, UV -integrator og UV Coatings Company er kritisk og bør oppmuntres. Teknologi i dag gjør det veldig praktisk å planlegge og delta i vanlige samtaler av Zoom / Conference-typen. Det skal ikke være noen overraskelser når UV -utstyr eller system blir installert.
Resultater realisert av rørprodusenten
Et kritisk område for vurdering i ethvert UV -beleggprosjekt er total kostnadsbesparelser. I dette tilfellet realiserte produsenten besparelser på flere områder, inkludert energikostnader, arbeidskostnader og belegg forbruksvarer.
Energikostnader-mikrobølgedrevet UV vs. induksjonsoppvarming
I typiske vannbaserte beleggssystemer er det behov for oppvarming før eller etter induksjon av røret. Induksjonsvarmere er dyre forbrukere med høy energi og kan ha betydelige vedlikeholdsproblemer. I tillegg krevde den vannbaserte løsningen 200 kW induksjonsvarmerens energibruk kontra 90 kW som ble brukt av mikrobølge -UV -lamper.
Tabell 1. Kostnadsbesparelser på mer enn 100 kW / time ved å bruke et 10-lampe-mikrobølgeovn UV-system kontra et induksjonsoppvarmingssystem
Som det fremgår av tabell 1, innså rørprodusenten besparelser på mer enn 100 kW per time etter implementering av UV -beleggsteknologi, samtidig som den reduserte energikostnadene med mer enn $ 71 000 per år.
Figur 3. Illustrasjon av årlige sparing av strømkostnader
Kostnadsbesparelser for dette reduserte energiforbruket ble estimert basert på en estimert kostnad for strøm til 14,33 cent/kWh. 100 kW / times reduksjon av energiforbruket, beregnet over to skift i 50 uker per år (fem dager per uke, 20 timer per skift), resulterer i en besparelse på $ 71.650 som illustrert i figur 3.
Arbeidskostnadsreduksjon - Operatører og vedlikehold
Når produksjonsenheter fortsetter å evaluere arbeidskraftskostnadene, tilbyr UV -prosessen unike besparelser knyttet til operatør- og vedlikeholdstidstimer. Med vannbaserte belegg kan det våte belegget stivne nedstrøms på materialhåndteringsutstyret, som til slutt må fjernes.
Produksjonsanleggets operatører konsumerte totalt 28 timer per uke og fjernet / rengjør det vannbaserte belegget fra det nedstrøms materialhåndteringsutstyr.
I tillegg til kostnadsbesparelsen (anslagsvis 28 arbeidstid x $ 36 [belastet kostnad] per time = $ 1 008,00 per uke eller $ 50.400 per år), kan de fysiske arbeidskravene til operatørene være frustrerende, tidkrevende og rett til høyre farlig.
Kunden målrettet opprydding av belegg for hvert kvartal, med arbeidskraftskostnader på $ 1.900 per kvartal, pluss fjerningskostnader for belegg som ble pådratt, for totalt $ 2500. Totale besparelser per år var 10 000 dollar.
Beleggsbesparelser – Vannbasert vs. UV
Rørproduksjonen på kundeplassen var 12 000 tonn per måned på 9,625-tommers rør. På et sammendrag tilsvarer dette omtrent 570 000 lineære fot / ~ 12 700 stykker. Søknadsprosessen for den nye UV-beleggsteknologien inkluderte spraypistoler med høyt volum/lavtrykk med en typisk måltykkelse på 1,5 mil. Herding ble oppnådd ved bruk av Heraeus UV -mikrobølgelamper. Besparelser i beleggskostnader og transport/interne håndteringskostnader er oppsummert i tabell 2 og 3.
Tabell 2.
Tabell 3. Ytterligere besparelser fra lavere innkommende transportkostnader og redusert materialhåndtering på stedet
I tillegg kan ytterligere sparing av materiale og arbeidskraft og produksjonseffektivitet realiseres.
UV -belegg kan gjenvinnes (vannbaserte belegg er ikke), noe som gir minst 96% effektivitet.
Operatører bruker mindre tid på å rengjøre og vedlikeholde applikasjonsutstyr fordi UV-belegget ikke tørker med mindre utsatt for UV-energi med høy intensitet.
Produksjonshastigheten er raskere, og kunden har potensial til å øke produksjonshastigheten fra 100 fot per minutt til 150 fot per minutt - en økning på 50%.
UV-prosessutstyret har vanligvis en innebygd spylingssyklus, som spores og planlagt av timer med produksjonsløp. Dette kan justeres i henhold til kundens behov, noe som resulterer i mindre arbeidskraft som er nødvendig for systemopprydding.
I dette eksemplet innså kunden en kostnadsbesparelse på $ 1.277.400 per år.
VOC -reduksjon
Implementeringen av UV -beleggsteknologi reduserte også VOC, som vist i figur 4.
Figur 4. VOC -reduksjon som et resultat av implementering av UV -belegg
Konklusjon
UV -beleggsteknologi lar rørprodusenten praktisk talt eliminere VOC i beleggoperasjonene sine, samtidig som den leverer en bærekraftig produksjonsprosess som forbedrer produktiviteten og den generelle produktytelsen. UV -beleggssystemer driver også betydelige kostnadsbesparelser. Som skissert i denne artikkelen, oversteg kundens totale besparelse $ 1200 000 årlig, pluss eliminert over 154 000 kg VOC -utslipp.
For mer informasjon og for å få tilgang til ROI-kalkulatorer, besøk www.alliedphotochemical.com/roi-calculators/. For ytterligere prosessforbedringer og et ROI -kalkulatoreksempel, besøk www.uvebtechnology.com.
Sidefelt
UV -beleggingsprosess Bærekraft / miljømessige fordeler:
Ingen flyktige organiske forbindelser (VOC)
Ingen farlige luftforurensninger (HAP)
Ikke-brennbar
Ingen løsemidler, vann eller fyllstoffer
Ingen problemer med produksjon av fuktighet eller temperatur
Generelle prosessforbedringer som tilbys av UV -belegg:
Rask produksjonshastigheter på oppover fra 800 til 900 fot per minutt, avhengig av produktstørrelse
Lite fysisk fotavtrykk på mindre enn 35 fot (lineær lengde)
Minimal arbeid-i-prosess
Øyeblikkelig tørr uten krav
Ingen nedstrøms våte beleggproblemer
Ingen beleggsjustering for temperatur- eller fuktighetsproblemer
Ingen spesiell håndtering/lagring under skiftendringer, vedlikehold eller avslutning av helgen
Reduksjon i arbeidskraftskostnader forbundet med operatører og vedlikehold
Evne til å gjenvinne overspray, omfiltrere og gjeninnføre i beleggsystemet
Forbedret produktytelse med UV -belegg:
Forbedret resultat av fuktighetstesting
Flotte salt tåke testing resultater
Evne til å justere beleggattributter og farge
Klare strøk, metall og farger tilgjengelig
Lavere kostnader per lineær fotbelegg som vist av ROI-kalkulator:
Post Time: Des-14-2023
