Af Michael Kelly, Allied Photochemical, og David Hagood, Finishing Technology Solutions
Forestil dig at være i stand til at eliminere næsten alle VOC'er (flygtige organiske forbindelser) i rør- og rørproduktionsprocessen, der svarer til 10.000 år af pund VOC'er om året. Forestil dig også at producere ved højere hastigheder med mere gennemløb og færre omkostninger pr. del / lineær fod.
Bæredygtige fremstillingsprocesser er nøglen til at drive mod mere effektiv og optimeret fremstilling på det nordamerikanske marked. Bæredygtighed kan måles på forskellige måder:
VOC -reduktion
Mindre energiforbrug
Optimeret arbejdskraft
Hurtigere produktionsoutput (mere med mindre)
Mere effektiv brug af kapital
Plus mange kombinationer af ovenstående
For nylig implementerede en førende rørproducent en ny strategi for sine belægningsoperationer. Producentens tidligere go-to-belægningsplatforme var vandbaserede, som er høje i VOC'er og tilfældigvis også er brandfarlige. Den bæredygtige coatingplatform, der blev implementeret, var et 100% faste stoffer ultraviolet (UV) belægningsteknologi. I denne artikel opsummeres kundens oprindelige problem, UV -belægningsprocessen, overordnede procesforbedringer, omkostningsbesparelser og VOC -reduktion.
Belægningsoperationer i rørproduktion
Producenten brugte en vandbaseret belægningsproces, der efterlod et rod, som vist på billeder 1a og 1b. Processen resulterede ikke kun i spildte belægningsmaterialer, den skabte også en fare på butiksgulvet, der øgede VOC-eksponering og brandfare. Derudover ønskede kunden en forbedret coatingydelse sammenlignet med den aktuelle vandbaserede belægningsoperation.
Mens mange industrieksperter direkte vil sammenligne vandbaserede belægninger med UV -belægninger, er dette ikke en realistisk sammenligning og kan være vildledende. Selve UV-belægningen er en delmængde af UV-belægningsprocessen.
Figur 1. Projektinddragelsesproces
UV er en proces
UV er en proces, der tilbyder betydelige miljømæssige fordele, samlede procesforbedringer, forbedret produktydelse og ja, pr. Lineær fodbelægningsbesparelser. For at med succes implementere et UV -belægningsprojekt skal UV ses på som en proces med tre hovedkomponenter - 1) kunden, 2) UV -applikationen og Cure Equipment Integrator og 3) The Coatings Technology Partner.
Alle tre af disse er kritiske for den vellykkede planlægning og implementering af et UV -belægningssystem. Så lad os se på den overordnede projektengagementproces (figur 1). I de fleste tilfælde ledes denne indsats af UV -belægningsteknologipartneren.
Nøglen til ethvert vellykket projekt er at have klart definerede engagementstrin med indbygget fleksibilitet og evnen til at tilpasse sig forskellige typer kunder og deres applikationer. Disse syv engagementsfaser er grundlaget for et vellykket projektengagement med kunden: 1) overordnet procesdiskussion; 2) ROI -diskussion; 3) produktspecifikationer; 4) overordnet processpecifikation; 5) prøveforsøg; 6) RFQ / overordnet projektspecifikation; og 7) fortsat kommunikation.
Disse forlovelsesstadier kan følges serielt, nogle kan forekomme på samme tid, eller de kan udskiftes, men alle af dem skal være afsluttet. Denne indbyggede fleksibilitet giver den største chance for succes for deltagerne. I nogle tilfælde kan det være bedst at engagere en UV -procesekspert som en ressource med værdifuld industrioplevelse i alle former for belægningsteknologi, men vigtigst af alt, stærk UV -processerfaring. Denne ekspert kan navigere i alle problemer og fungere som en neutral ressource til korrekt og ret evaluering af belægningsteknologierne.
Fase 1. Overordnet procesdiskussion
Det er her, indledende oplysninger udveksles med hensyn til kundens aktuelle proces, med en klar definition af aktuelt layout og positive / negativer klart defineret. I mange tilfælde bør en gensidig fortrolighedserklæring (NDA) være på plads. Derefter skal klart definerede procesforbedringsmål identificeres. Disse kan omfatte:
Bæredygtighed – VOC-reduktion
Arbejdsreduktion og optimering
Forbedret kvalitet
Øget linjehastighed
Gulvpladsreduktion
Gennemgang af energiomkostninger
Vedligeholdelighed af belægningssystemet - reservedele osv.
Dernæst defineres specifikke metrics baseret på disse identificerede procesforbedringer.
Fase 2. Diskussion om afkast på investering (ROI).
Det er vigtigt at forstå ROI for projektet på de indledende faser. Mens detaljeringsniveauet ikke behøver at være det niveau, der er nødvendigt for projektgodkendelse, skal kunden have en klar oversigt over de aktuelle omkostninger. Disse bør omfatte omkostninger pr. Produkt, pr. Lineær fod osv.; energiomkostninger; Omkostninger til intellektuel ejendom (IP); kvalitetsomkostninger; Operatør / vedligeholdelsesomkostninger; bæredygtighedsomkostninger; og kapitalomkostninger. (For adgang til ROI -regnemaskiner, se slutningen på denne artikel.)
Fase 3. Diskussion af produktspecifikation
Som med ethvert produkt, der fremstilles i dag, er de grundlæggende produktspecifikationer defineret i de indledende projektdiskussioner. Med hensyn til belægningsapplikationer har disse produktspecifikationer udviklet sig over tid for at imødekomme produktionsbehovet og bliver typisk ikke opfyldt med kundens nuværende belægningsproces. Vi kalder det "i dag mod i morgen." Det er en afbalancerende handling mellem at forstå de aktuelle produktspecifikationer (som muligvis ikke bliver opfyldt med den aktuelle belægning) og definere fremtidige behov, der er realistiske (som altid er en afbalancerende handling).
Fase 4. Overordnede processpecifikationer
Figur 2. Procesforbedringer tilgængelige, når du bevæger
Kunden bør fuldt ud forstå og definere den nuværende proces sammen med de positive og negative ved eksisterende praksis. Dette er vigtigt for UV -systemintegratoren at forstå, så de ting, der går godt, og de ting, der ikke er, kan overvejes i designet af det nye UV -system. Det er her UV -processen giver betydelige fordele, der kan omfatte øget belægningshastighed, reducerede gulvpladsbehov og temperatur- og fugtighedsreduktion (se figur 2). Et fælles besøg på kundens produktionsfacilitet anbefales stærkt og giver en stor ramme for at forstå kundens behov og krav.
Trin 5. Demonstration og prøvekørsler
Leverandørfaciliteten for overtræk skal også besøges af kunden og UV -systemintegratoren for at give alle mulighed for at deltage i en simulering af kundens UV -belægningsproces. I løbet af denne tid vil mange nye ideer og forslag overflade, når følgende aktiviteter finder sted:
Simulering, prøver og test
Benchmark ved at teste konkurrencedygtige belægningsprodukter
Gennemgå bedste praksis
Gennemgå kvalitetscertificeringsprocedurer
Mød UV -integratorer
Udvikle en detaljeret handlingsplan fremover
Fase 6. RFQ / samlet projektspecifikation
Kundes RFQ -dokument skal omfatte alle relevante oplysninger og krav til den nye UV -belægningsoperation som defineret i procesdiskussionerne. Dokumentet skal inkorporere den bedste praksis, der er identificeret af UV-belægningsteknologiselskabet, som kan omfatte opvarmning af belægningen via et vandjakket varmesystem til pistolspidsen; totalopvarmning og agitation; og skalaer til måling af belægningsforbrug.
Fase 7. Kontinuerlig kommunikation
Midlerne til kommunikation mellem kunde-, UV -integrator- og UV -belægningsfirma er kritisk og bør tilskyndes. Teknologi i dag gør det meget bekvemt at planlægge og deltage i almindelige Zoom/konference-opkald. Der bør ikke være nogen overraskelser, når UV-udstyret eller -systemet installeres.
Resultater realiseret af rørproducenten
Et kritisk område at overveje i ethvert UV-belægningsprojekt er samlede omkostningsbesparelser. I dette tilfælde realiserede producenten besparelser på flere områder, herunder energiomkostninger, forbrugsstoffer til arbejdskraft og belægninger.
Energiomkostninger-Mikrobølgeovn-drevet UV vs. induktionsopvarmning
I typiske vandbaserede belægningssystemer er der behov for for- eller postinduktionsopvarmning af røret. Induktionsvarmere er dyre forbrugere med høj energi og kan have betydelige vedligeholdelsesproblemer. Derudover krævede den vandbaserede opløsning 200 kW induktionsvarmer energiforbrug kontra de 90 kW anvendt af Microwave UV -lamper.
Tabel 1. Omkostningsbesparelser på mere end 100 kw / time ved at bruge et 10-lamps mikrobølge UV-system vs. et induktionsvarmesystem
Som det ses i tabel 1, realiserede rørproducenten besparelser på mere end 100 kW i timen efter implementering af UV -belægningsteknologi, samtidig med at de reducerede energiomkostningerne med mere end $ 71.000 om året.
Figur 3. Illustration af årlige besparelser
Omkostningsbesparelser for dette reducerede energiforbrug blev estimeret baseret på en estimeret omkostning for elektricitet ved 14,33 cent/kWh. Den 100 kW / times reduktion af energiforbruget, beregnet over to skift i 50 uger om året (fem dage om ugen, 20 timer pr. Skift), resulterer i en besparelse på $ 71.650 som illustreret i figur 3.
Reduktion af arbejdsomkostninger - operatører og vedligeholdelse
Da produktionsenheder fortsætter med at evaluere deres arbejdsomkostninger, tilbyder UV -processen unikke besparelser, der vedrører operatør- og vedligeholdelsesmændstider. Med vandbaserede belægninger kan den våde belægning størkne nedstrøms på materialehåndteringsudstyret, som til sidst skal fjernes.
Fremstillingsfacilitetens operatører forbrugte i alt 28 timer om ugen fjernelse / rengøring af den vandbaserede belægning fra dets nedstrøms materialehåndteringsudstyr.
Ud over omkostningsbesparelserne (anslået 28 arbejdstid x $ 36 [belastet omkostninger] pr. Time = $ 1.008,00 pr. Uge eller $ 50.400 pr. År), kan de fysiske arbejdskrav for operatørerne være frustrerende, tidskrævende og udstråler farlige.
Kunden målrettede belægningsoprydning for hvert kvartal med arbejdsomkostninger på $ 1.900 pr. Kvartal plus omkostninger til fjernelse af belægning, der blev afholdt, for i alt $ 2.500. Den samlede besparelse om året svarede til $10.000.
Belægningsbesparelser - Vandbaseret vs. UV
Rørproduktionen på kundesiden var 12.000 ton om måneden på 9.625-tommer-diameter rør. På et resumé svarer dette til ca. 570.000 lineære fødder / ~ 12.700 stykker. Ansøgningsprocessen for den nye UV-belægningsteknologi omfattede spraypistoler med høj volumen/lavtryk med en typisk måltykkelse på 1,5 mils. Hærdning blev opnået ved anvendelse af Heraeus UV -mikrobølgelamper. Besparelser i belægningsomkostninger og transport/interne håndteringsomkostninger opsummeres i tabel 2 og 3.
Tabel 2. Belægningsomkostningssammenligning - UV vs. vandbaserede belægninger pr. Lineær fod
Tabel 3. Yderligere besparelser fra lavere indkommende transportomkostninger og reduceret materialehåndtering på stedet
Derudover kan der realiseres yderligere materiale- og arbejdsomkostningsbesparelser og produktionseffektivitet.
UV-belægninger kan genanvendes (vandbaserede belægninger er ikke), hvilket giver mulighed for mindst 96 % effektivitet.
Operatører bruger mindre tid på rengøring og vedligeholdelse af applikationsudstyr, fordi UV-belægningen ikke tørrer, medmindre det udsættes for UV-energi med høj intensitet.
Produktionshastighederne er hurtigere, og kunden har potentialet til at øge produktionshastighederne fra 100 fod pr. Minut til 150 fod pr. Minut - en stigning på 50%.
UV-procesudstyret har typisk en indbygget skyllecyklus, der spores og planlægges af timers produktionsløb. Dette kan justeres i henhold til kundens behov, hvilket resulterer i mindre arbejdskraft, der er nødvendig til systemoprydning.
I dette eksempel realiserede kunden en omkostningsbesparelse på 1.277.400 USD om året.
VOC -reduktion
Implementeringen af UV -belægningsteknologi reducerede også VOC'er, som det ses i figur 4.
Figur 4. VOC -reduktion som et resultat af UV -belægningsimplementering
Konklusion
UV -belægningsteknologi giver rørproducenten mulighed for praktisk talt at eliminere VOC'er i deres belægningsoperationer, samtidig med at de leverer en bæredygtig produktionsproces, der forbedrer produktiviteten og den samlede produktydelse. UV -belægningssystemer driver også betydelige omkostningsbesparelser. Som beskrevet i denne artikel oversteg kundens samlede besparelser $ 1.200.000 årligt plus elimineret over 154.000 lbs VOC -emissioner.
For mere information og for at få adgang til ROI-regnemaskiner, kan du besøge www.alliedphotochemical.com/roi-calculators/. For yderligere procesforbedringer og et ROI -lommeregnereksempel, se www.uveBtechnology.com.
Sidebjælke
UV -belægningsproces Bæredygtighed / miljømæssige fordele:
Ingen flygtige organiske forbindelser (VOC'er)
Ingen farlige luftforurenende stoffer (HAP'er)
Ikke-brandfarlig
Ingen opløsningsmidler, farvande eller fyldstoffer
Ingen fugtigheds- eller temperaturproduktionsproblemer
Overordnede procesforbedringer, der tilbydes af UV-belægninger:
Hurtige produktionshastigheder på op til 800 til 900 fod i minuttet, afhængigt af produktstørrelse
Lille fysisk fodaftryk på mindre end 35 fod (lineær længde)
Minimalt igangværende arbejde
Øjeblikkelig tørring uden krav til efterhærdning
Ingen problemer med nedstrøms våd belægning
Ingen belægningsjustering for temperatur- eller fugtproblemer
Ingen særlig håndtering/opbevaring under skift, vedligeholdelse eller weekendstop
Reduktion af personaleomkostninger forbundet med operatører og vedligeholdelse
Evne til at genvinde overspray, genfiltrere og genindføre i belægningssystemet
Forbedret produktydelse med UV-belægninger:
Forbedrede fugttestresultater
Store salttågetestresultater
Mulighed for at justere belægningsegenskaber og farve
Klare lak, metallic og farver tilgængelige
Lavere omkostninger pr. lineær fodbelægning som vist af ROI-beregneren:
Indlægstid: 14. december 2023
