av Michael Kelly, Allied PhotoChemical, og David Hagood, Finishing Technology Solutions
Tenk deg å være i stand til å eliminere nesten alle VOC (flyktige organiske forbindelser) i produksjonsprosessen for rør og rør, tilsvarende 10 000 pounds av VOC per år.Tenk deg også å produsere med høyere 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 energiforbruk
Optimalisert arbeidskraft
Raskere produksjon (mer med mindre)
Mer effektiv bruk av kapital
Pluss mange kombinasjoner av de ovennevnte
Nylig implementerte en ledende rørprodusent en ny strategi for sine belegningsoperasjoner.Produsentens tidligere bestrykningsplattformer var vannbaserte, som er høye i VOC og tilfeldigvis også er brannfarlige.Den bærekraftige beleggsplattformen som ble implementert var en 100 % faststoff ultrafiolett (UV) beleggteknologi.I denne artikkelen er kundens første problem, UV-beleggprosessen, generelle prosessforbedringer, kostnadsbesparelser og VOC-reduksjon oppsummert.
Coating Operations in Tube Manufacturing
Produsenten brukte en vannbasert belegningsprosess som etterlot et rot, som vist på bildene 1a og 1b.Ikke bare resulterte prosessen i bortkastede beleggsmaterialer, den skapte også en fare på butikkgulvet som økte VOC-eksponering og brannfare.I tillegg ønsket kunden en forbedret malingsytelse sammenlignet med dagens vannbaserte malingsoperasjon.
Mens mange bransjeeksperter vil direkte sammenligne vannbaserte belegg med UV-belegg, er dette ikke en realistisk sammenligning og kan være misvisende.Selve UV-belegget er en delmengde av UV-beleggprosessen.
Figur 1. Prosjektengasjementsprosess
UV er en prosess
UV er en prosess som gir betydelige miljøfordeler, generelle prosessforbedringer, forbedret produktytelse og, ja, besparelser per lineært fotbelegg.For å lykkes med å implementere et UV-beleggprosjekt, må UV ses på som en prosess med tre hovedkomponenter – 1) kunden, 2) integratoren for UV-påføring og herdeutstyr og 3) beleggteknologipartneren.
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-beleggteknologipartneren.
Nøkkelen til et vellykket prosjekt er å ha klart definerte engasjementstrinn, med innebygd fleksibilitet og evne til å tilpasse seg ulike typer kunder og deres applikasjoner.Disse sju engasjementstadiene er grunnlaget for et vellykket prosjektengasjement med kunden: 1) overordnet prosessdiskusjon;2) ROI diskusjon;3) produktspesifikasjoner;4) overordnet prosessspesifikasjon;5) prøveforsøk;6) RFQ / overordnet prosjektspesifikasjon;og 7) fortsatt kommunikasjon.
Disse engasjementstadiene kan følges serielt, noen kan skje samtidig eller de kan byttes ut, men alle må fullføres.Denne innebygde fleksibiliteten gir størst sjanse for suksess for deltakerne.I noen tilfeller kan det være best å engasjere en UV-prosessekspert som en ressurs med verdifull industrierfaring innen alle former for belegningsteknologi, men viktigst av alt, sterk UV-prosesserfaring.Denne eksperten kan navigere i alle problemene og fungere som en nøytral ressurs for riktig og rettferdig å evaluere beleggsteknologiene.
Trinn 1. Overordnet prosessdiskusjon
Det er her innledende informasjon utveksles om kundens nåværende prosess, med en klar definisjon av gjeldende layout og positive/negative klart definert.I mange tilfeller bør en gjensidig taushetserklæring (NDA) være på plass.Deretter bør klart definerte prosessforbedringsmål identifiseres.Disse kan omfatte:
Bærekraft – VOC-reduksjon
Arbeidsreduksjon og optimalisering
Forbedret kvalitet
Økt linjehastighet
Reduksjon av gulvplass
Gjennomgang av energikostnader
Vedlikehold av malingssystemet – reservedeler osv.
Deretter defineres spesifikke beregninger basert på disse identifiserte prosessforbedringene.
Trinn 2. Diskusjon om avkastning på investering (ROI).
Det er viktig å forstå ROI for prosjektet i de innledende stadiene.Selv om detaljnivået ikke trenger å være det nivået som vil være nødvendig for prosjektgodkjenning, bør kunden ha en klar oversikt over gjeldende kostnader.Disse bør inkludere kostnad per produkt, per lineær fot osv.;energikostnader;kostnader for intellektuell eiendom (IP);kvalitetskostnader;operatør / vedlikeholdskostnader;bærekraftskostnader;og kapitalkostnad.(For tilgang til ROI-kalkulatorer, se slutten av denne artikkelen.)
Trinn 3. Produktspesifikasjonsdiskusjon
Som med alle produkter som produseres i dag, er grunnleggende produktspesifikasjoner definert i de innledende prosjektdiskusjonene.Når det gjelder beleggapplikasjoner, har disse produktspesifikasjonene utviklet seg over tid for å møte produksjonsbehovene og blir vanligvis ikke møtt med kundens nåværende belegningsprosess.Vi kaller det "i dag mot i morgen."Det er en balansegang mellom å forstå gjeldende produktspesifikasjoner (som kanskje ikke blir møtt med det nåværende belegget) og å definere fremtidige behov som er realistiske (som alltid er en balansegang).
Trinn 4. Overordnede prosessspesifikasjoner
Figur 2. Prosessforbedringer tilgjengelig ved overgang fra en vannbasert belegningsprosess til en UV-beleggingsprosess
Kunden bør fullt ut forstå og definere den nåværende prosessen, sammen med det positive og negative ved eksisterende praksis.Dette er viktig for UV-systemintegratoren å forstå, så det som går bra og det som ikke er det kan vurderes i utformingen av det nye UV-systemet.Det er her UV-prosessen gir betydelige fordeler som kan inkludere økt belegningshastighet, redusert gulvplassbehov og temperatur- og fuktighetsreduksjoner (se figur 2).Et felles besøk på kundens produksjonsanlegg anbefales sterkt og gir gode rammer for å forstå kundens behov og krav.
Trinn 5. Demonstrasjon og prøvekjøringer
Beleggleverandørens anlegg bør også besøkes av kunden og UV-systemintegratoren 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 beleggsprodukter
Gjennomgå beste fremgangsmåter
Gjennomgå kvalitetssertifiseringsprosedyrer
Møt UV-integratorer
Utvikle en detaljert handlingsplan fremover
Trinn 6. RFQ / Overordnet prosjektspesifikasjon
Kundens RFQ-dokument bør inneholde all relevant informasjon og krav for den nye UV-beleggoperasjonen som definert i prosessdiskusjonene.Dokumentet bør inkludere de beste praksisene identifisert av UV-beleggteknologiselskapet, som kan inkludere oppvarming av belegget via et vannkappet varmesystem til pistolspissen;tote oppvarming og agitasjon;og skalaer for måling av beleggsforbruk.
Trinn 7. Kontinuerlig kommunikasjon
Kommunikasjonsmidlene mellom kunde, UV-integrator og UV-beleggselskap er kritisk og bør oppmuntres.Teknologi i dag gjør det veldig praktisk å planlegge og delta i vanlige Zoom / konferanse-type samtaler.Det skal ikke være noen overraskelser når UV-utstyret eller systemet skal installeres.
Resultater realisert av rørprodusenten
Et kritisk område for vurdering i ethvert UV-beleggprosjekt er totale kostnadsbesparelser.I dette tilfellet realiserte produsenten besparelser på flere områder, inkludert energikostnader, arbeidskostnader og forbruksvarer for belegg.
Energikostnader – Mikrobølgedrevet UV vs. induksjonsoppvarming
I typiske vannbaserte malingssystemer er det behov for pre- eller postinduksjonsoppvarming av røret.Induksjonsvarmer er dyre, høyenergiforbrukere og kan ha betydelige vedlikeholdsproblemer.I tillegg krevde den vannbaserte løsningen et energiforbruk på 200 kw induksjonsvarmer kontra de 90 kw som brukes av mikrobølge-UV-lamper.
Tabell 1. Kostnadsbesparelser på mer enn 100 kw / time ved å bruke et 10-lamps mikrobølge UV-system kontra et induksjonsvarmesystem
Som det fremgår av tabell 1, realiserte rørprodusenten besparelser på mer enn 100 kw per time etter implementering av UV-beleggsteknologi, samtidig som de reduserte energikostnadene med mer enn $71 000 per år.
Figur 3. Illustrasjon av årlige strømkostnadsbesparelser
Kostnadsbesparelser for dette reduserte energiforbruket ble estimert basert på en estimert strømkostnad på 14,33 cent/kWh.Reduksjonen på 100 kw/time 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
Ettersom produksjonsenheter fortsetter å evaluere arbeidskostnadene sine, gir UV-prosessen unike besparelser knyttet til arbeidstimer for operatør og vedlikehold.Med vannbaserte belegg kan det våte belegget størkne nedstrøms på materialhåndteringsutstyret, som til slutt må fjernes.
Produksjonsanleggets operatører brukte totalt 28 timer per uke på å fjerne/rengjøre det vannbaserte belegget fra nedstrøms materialhåndteringsutstyr.
I tillegg til kostnadsbesparelsene (anslagsvis 28 arbeidstimer x $36 [belastet kostnad] per time = $1 008,00 per uke eller $50 400 per år), kan de fysiske arbeidskravene for operatørene være frustrerende, tidkrevende og direkte farlige.
Kunden målrettet opprydding av belegg for hvert kvartal, med lønnskostnader på $1 900 per kvartal, pluss kostnader for fjerning av belegg som ble påløpt, for totalt $2 500.Totale besparelser per år var 10 000 dollar.
Beleggsbesparelser – Vannbasert vs. UV
Rørproduksjonen på kundestedet var 12 000 tonn per måned av rør med en diameter på 9,625 tommer.På en oppsummerende basis tilsvarer dette omtrent 570 000 lineære fot / ~ 12 700 stykker.Påføringsprosessen for den nye UV-beleggsteknologien inkluderte høyvolum/lavtrykksprøytepistoler med en typisk måltykkelse på 1,5 mils.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. Sammenligning av beleggskostnader – UV vs. vannbaserte belegg per lineær fot
Tabell 3. Ytterligere besparelser fra lavere innkommende transportkostnader og redusert materialhåndtering på stedet
I tillegg kan ytterligere material- og arbeidskostnadsbesparelser 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 påføringsutstyr fordi UV-belegget ikke tørker med mindre det utsettes for UV-energi med høy intensitet.
Produksjonshastighetene 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 spylesyklus, som spores og planlegges etter timer med produksjon.Dette kan justeres etter kundens behov, noe som resulterer i mindre arbeidskraft som trengs for systemopprydding.
I dette eksemplet realiserte 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 følge av implementering av UV-belegg
Konklusjon
UV-beleggsteknologi lar rørprodusenten praktisk talt eliminere VOC i deres belegningsoperasjoner, samtidig som de leverer en bærekraftig produksjonsprosess som forbedrer produktiviteten og den generelle produktytelsen.UV-beleggsystemer gir også betydelige kostnadsbesparelser.Som skissert i denne artikkelen, oversteg kundens totale besparelser $1 200 000 årlig, pluss eliminert over 154 000 pund VOC-utslipp.
For mer informasjon og tilgang til ROI-kalkulatorer, besøk www.alliedphotochemical.com/roi-calculators/.For ytterligere prosessforbedringer og et eksempel på en ROI-kalkulator, besøk www.uvebtechnology.com.
SIDEBAR
UV-beleggprosess Bærekraftighet / 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:
Raske produksjonshastigheter på oppover 800 til 900 fot per minutt, avhengig av produktstørrelse
Lite fysisk fotavtrykk på mindre enn 35 fot (lineær lengde)
Minimalt arbeid i prosess
Øyeblikkelig tørr uten krav til etterherding
Ingen problemer med nedstrøms vått belegg
Ingen beleggsjustering for temperatur- eller fuktighetsproblemer
Ingen spesiell håndtering/lagring ved skiftskift, vedlikehold eller helgestans
Reduksjon i arbeidskraftkostnader knyttet til operatører og vedlikehold
Evne til å gjenvinne overspray, omfiltrere og gjeninnføre i beleggsystemet
Forbedret produktytelse med UV-belegg:
Forbedrede resultater fra fuktighetstesting
Flotte testresultater for salttåke
Evne til å justere beleggsegenskaper og farge
Klare strøk, metallic og farger tilgjengelig
Lavere kostnader per lineær fotbelegg som vist av ROI-kalkulator:
Innleggstid: 14. desember 2023
