Michael Kelly, Allied PhotoChemical ja David Hagood, Finishing Technology Solutions
Kujutage ette, et suudate torude tootmisprotsessis kõrvaldada peaaegu kõik lenduvad orgaanilised ühendid (LOÜ-d), mis võrdub 10 000 naela lenduvate orgaaniliste ühendite tootmisega aastas. Kujutage ette ka seda, et toodate kiiremini, suurema läbilaskevõimega ja väiksemate kuludega detaili/lineaarjala kohta.
Jätkusuutlikud tootmisprotsessid on Põhja-Ameerika turul tõhusama ja optimeerituma tootmise poole liikumise võtmeks. Jätkusuutlikkust saab mõõta mitmel viisil:
VOC-de vähendamine
Vähem energiatarbimist
Optimeeritud tööjõud
Kiirem tootmismaht (rohkem vähemaga)
Kapitali tõhusam kasutamine
Lisaks paljud ülaltoodud kombinatsioonid
Hiljuti rakendas üks juhtiv torutootja oma katmistegevuses uue strateegia. Tootja eelmised eelistatud katmisplatvormid olid veepõhised, mis sisaldavad palju lenduvaid orgaanilisi ühendeid ja on ka tuleohtlikud. Rakendatud jätkusuutlik katmisplatvorm oli 100% tahkete ainete ultraviolettkiirgusega (UV) katmistehnoloogia. Selles artiklis võetakse kokku kliendi esialgne probleem, UV-katmisprotsess, üldised protsessi täiustused, kulude kokkuhoid ja lenduvate orgaaniliste ühendite vähendamine.
Katteprotsessid torude tootmisel
Tootja kasutas veepõhist katmisprotsessi, mis tekitas segadust, nagu on näha piltidel 1a ja 1b. Protsess ei toonud kaasa mitte ainult kattematerjalide raiskamist, vaid tekitas ka tootmispõrandale ohu, mis suurendas lenduvate orgaaniliste ühendite kokkupuudet ja tuleohtu. Lisaks soovis klient paremat katte toimivust võrreldes praeguse veepõhise katmisprotsessiga.
Kuigi paljud valdkonna eksperdid võrdlevad veepõhiseid katteid otse UV-kattekihtidega, pole see realistlik võrdlus ja võib olla eksitav. Tegelik UV-kate on UV-kattekihi protsessi alamhulk.
Joonis 1. Projekti kaasamise protsess
UV on protsess
UV-kiht on protsess, mis pakub märkimisväärseid keskkonnaeeliseid, üldiseid protsessi täiustusi, paremaid tooteomadusi ja jah, ka lineaarjala katmiskulude kokkuhoidu. UV-kihtide projekti edukaks elluviimiseks tuleb UV-kihti vaadelda protsessina, millel on kolm peamist komponenti – 1) klient, 2) UV-kihtide pealekandmise ja kõvenemise seadmete integraator ja 3) kihtide tehnoloogiapartner.
Kõik need kolm on UV-kattesüsteemi eduka planeerimise ja rakendamise seisukohalt kriitilise tähtsusega. Seega vaatame projekti kaasamise üldist protsessi (joonis 1). Enamasti juhib seda tööd UV-kattetehnoloogia partner.
Iga eduka projekti võti peitub selgelt määratletud kaasamisetappides, mis on sisseehitatud paindlikkuse ja võimega kohaneda erinevat tüüpi klientide ja nende rakendustega. Need seitse kaasamisetappi on eduka projekti kliendiga kaasamise aluseks: 1) protsessi üldine arutelu; 2) investeeringutasuvuse arutelu; 3) tootespetsifikatsioonid; 4) protsessi üldine spetsifikatsioon; 5) näidiskatsed; 6) hinnapäring / projekti üldine spetsifikatsioon; ja 7) pidev suhtlus.
Neid kaasamisetappe saab järgida järjestikku, mõned võivad toimuda samaaegselt või neid saab omavahel vahetada, kuid kõik need tuleb läbida. See sisseehitatud paindlikkus annab osalejatele suurima eduvõimaluse. Mõnel juhul võib olla kõige parem kaasata UV-protsesside ekspert ressursina, kellel on väärtuslik kogemus igasuguse katmistehnoloogia valdkonnas, kuid mis kõige tähtsam, tugev UV-protsesside kogemus. See ekspert suudab lahendada kõik probleemid ja tegutseda neutraalse ressursina, et katmistehnoloogiaid õigesti ja õiglaselt hinnata.
1. etapp. Protsessi üldine arutelu
Siin vahetatakse kliendi praeguse protsessi kohta esialgset teavet, kus on selgelt määratletud praegune paigutus ning positiivsed ja negatiivsed küljed. Paljudel juhtudel peaks olema sõlmitud vastastikune konfidentsiaalsusleping (NDA). Seejärel tuleks kindlaks määrata selgelt määratletud protsessi täiustamise eesmärgid. Nende hulka võivad kuuluda:
Jätkusuutlikkus – lenduvate orgaaniliste ühendite vähendamine
Tööjõu vähendamine ja optimeerimine
Parem kvaliteet
Suurem liini kiirus
Põrandapinna vähendamine
Energiakulude ülevaade
Kattekihi hooldatavus – varuosad jne.
Järgmisena määratletakse nende tuvastatud protsesside täiustuste põhjal konkreetsed mõõdikud.
2. etapp. Investeeringutasuvuse (ROI) arutelu
Projekti investeeringutasuvuse (ROI) mõistmine on oluline juba algstaadiumis. Kuigi detailsuse tase ei pea olema projekti kinnitamiseks vajalik, peaks kliendil olema selge ülevaade praegustest kuludest. Need peaksid hõlmama toote või lineaarjala maksumust jne; energiakulusid; intellektuaalomandi (IP) kulusid; kvaliteedikulusid; operaatori/hoolduskulusid; jätkusuutlikkuse kulusid; ja kapitalikulusid. (ROI-kalkulaatoritele juurdepääsu saamiseks vaadake selle artikli lõppu.)
3. etapp. Toote spetsifikatsiooni arutelu
Nagu iga tänapäeval toodetava toote puhul, määratletakse toote põhispetsifikatsioonid esialgsete projektiarutelude käigus. Katterakenduste puhul on need tootespetsifikatsioonid aja jooksul arenenud, et rahuldada tootmisvajadusi, ja kliendi praegune katmisprotsess neid tavaliselt ei täida. Me nimetame seda „täna vs homme“. See on tasakaalustamine praeguste tootespetsifikatsioonide (mida praegune kate ei pruugi täita) mõistmise ja realistlike tulevaste vajaduste määratlemise vahel (mis on alati tasakaalustamine).
4. etapp. Protsessi üldised spetsifikatsioonid
Joonis 2. Veepõhistelt katmisprotsessidelt UV-katmisprotsessidele üleminekul saadaolevad protsessi täiustused
Klient peaks täielikult mõistma ja defineerima praeguse protsessi koos olemasolevate tavade positiivsete ja negatiivsete külgedega. See on oluline, et UV-süsteemide integraator mõistaks, et uue UV-süsteemi kavandamisel saaks arvesse võtta nii hästi kui ka halvasti minevaid asju. Siin pakub UV-protsess olulisi eeliseid, mille hulka võivad kuuluda katmiskiiruse suurenemine, väiksemad põrandapinna nõuded ning temperatuuri ja niiskuse vähenemine (vt joonis 2). Ühine külastus kliendi tootmisüksusesse on väga soovitatav ja annab suurepärase raamistiku kliendi vajaduste ja nõuete mõistmiseks.
5. etapp. Demonstratsioon ja proovisõidud
Klient ja UV-süsteemide integraator peaksid külastama ka kattekihtide tarnija rajatist, et kõik saaksid osaleda kliendi UV-katmisprotsessi simulatsioonis. Selle aja jooksul tekib palju uusi ideid ja ettepanekuid, kuna toimuvad järgmised tegevused:
Simulatsioon, proovid ja testimine
Võrdluspunkt konkureerivate kattematerjalide testimise teel
Vaadake üle parimad tavad
Vaadake üle kvaliteedisertifitseerimise protseduurid
Tutvuge UV-integraatoritega
Töötage välja üksikasjalik tegevuskava edasiseks tegutsemiseks
6. etapp. RFQ / projekti üldine spetsifikatsioon
Kliendi pakkumistaotluse dokument peaks sisaldama kogu asjakohast teavet ja nõudeid uue UV-katte pealekandmise toimingu kohta, nagu on määratletud protsessi aruteludes. Dokument peaks hõlmama UV-katte tehnoloogiaettevõtte poolt kindlaks tehtud parimaid tavasid, mis võivad hõlmata katte kuumutamist veesärgiga kuumutussüsteemi abil püstoli otsani; kandekotti kuumutamist ja segamist; ning kaalusid katte tarbimise mõõtmiseks.
7. etapp. Pidev suhtlemine
Kliendi, UV-integraatori ja UV-katteettevõtte vahelise suhtluse vahendid on kriitilise tähtsusega ja neid tuleks soodustada. Tänapäeva tehnoloogia muudab regulaarsete Zoomi/konverentsitüüpi kõnede ajastamise ja osalemise väga mugavaks. UV-seadmete või -süsteemide paigaldamisel ei tohiks tekkida üllatusi.
Torutootja saavutatud tulemused
Iga UV-katteprojekti puhul on kriitilise tähtsusega kaalutlus üldkulude kokkuhoid. Antud juhul saavutas tootja kokkuhoidu mitmes valdkonnas, sealhulgas energiakuludes, tööjõukuludes ja kattematerjalide kulumaterjalides.
Energiakulud – mikrolaineahjuga UV-küte vs induktsioonkuumutus
Tüüpilistes veepõhistes kattesüsteemides on vaja toru eel- või järelinduktsiooni kuumutamist. Induktsioonkütteseadmed on kallid, energiatarbijad ja neil võib olla märkimisväärseid hooldusprobleeme. Lisaks nõudis veepõhine lahus 200 kW induktsioonkütteseadme energiatarbimist võrreldes mikrolaine-UV-lampide 90 kW-ga.
Tabel 1. Kulude kokkuhoid üle 100 kW/h 10-lambilise mikrolaine-UV-süsteemi kasutamisel võrreldes induktsioonkuumutussüsteemiga
Nagu tabelist 1 näha, saavutas torutootja pärast UV-katte tehnoloogia rakendamist üle 100 kW tunnis kokkuhoiu, vähendades samal ajal energiakulusid enam kui 71 000 dollari võrra aastas.
Joonis 3. Elektrienergia aastase kokkuhoiu illustratsioon
Selle energiatarbimise vähenemise kulude kokkuhoidu hinnati elektrienergia eeldatava maksumuse 14,33 senti/kWh põhjal. Energiatarbimise vähenemine 100 kWh võrra, arvutatuna kahe vahetuse kohta 50 nädala jooksul aastas (viis päeva nädalas, 20 tundi vahetuse kohta), annab 71 650 dollari suuruse kokkuhoiu, nagu on näidatud joonisel 3.
Tööjõukulude vähendamine – operaatorid ja hooldus
Kuna tootmisüksused hindavad jätkuvalt oma tööjõukulusid, pakub UV-protsess ainulaadset kokkuhoidu operaatori ja hooldustöötundide osas. Veepõhiste katete puhul võib märg kate materjalikäitlusseadmetes allavoolu tahkuda, mis tuleb lõpuks eemaldada.
Tootmisüksuse operaatorid kulutasid veepõhise katte eemaldamisele/puhastamisele materjalikäitlusseadmetelt kokku 28 tundi nädalas.
Lisaks kulude kokkuhoiule (hinnanguline 28 töötundi x 36 dollarit [lisakulu] tunnis = 1008,00 dollarit nädalas ehk 50 400 dollarit aastas) võivad operaatorite füüsilised tööjõunõuded olla frustreerivad, aeganõudvad ja lausa ohtlikud.
Klient seadis iga kvartali kohta eesmärgiks katte puhastamise, tööjõukuludega 1900 dollarit kvartali kohta, millele lisandusid katte eemaldamise kulud, kokku 2500 dollarit. Aastane kokkuhoid oli 10 000 dollarit.
Kattekihi kokkuhoid – veepõhine vs UV-põhine
Kliendi asukohas toodeti 12 000 tonni 9,625-tollise läbimõõduga torusid kuus. Kokkuvõttes võrdub see ligikaudu 570 000 lineaarjala / ~12 700 tükiga. Uue UV-kattetehnoloogia pealekandmisprotsess hõlmas suuremahuliste/madalrõhu pihustuspüstolite kasutamist tüüpilise sihtpaksusega 1,5 millimeetrit. Kõvenemine viidi läbi Heraeuse UV-mikrolainelampide abil. Kattekulude ja transpordi/sisemiste käitlemiskulude kokkuhoid on kokku võetud tabelites 2 ja 3.
Tabel 2. Kattekulude võrdlus – UV- ja veepõhised katted lineaarjala kohta
Tabel 3. Täiendav kokkuhoid madalamatest sissetuleva transpordi kuludest ja materjalide käitlemise vähenemisest kohapeal
Lisaks on võimalik saavutada täiendav materjali- ja tööjõukulude kokkuhoid ning tootmise efektiivsuse tõus.
UV-katted on taaskasutatavad (veepõhised katted mitte), mis võimaldab vähemalt 96% efektiivsust.
Operaatorid kulutavad pealekandmisseadmete puhastamisele ja hooldamisele vähem aega, kuna UV-kate ei kuiva ilma intensiivse UV-energiata.
Tootmiskiirused on kiiremad ja kliendil on potentsiaal suurendada tootmiskiirust 100 jalalt minutis 150 jalale minutis – see on 50% suurenemine.
UV-protsessiseadmetel on tavaliselt sisseehitatud loputustsükkel, mida jälgitakse ja ajastatakse tootmistundide järgi. Seda saab vastavalt kliendi vajadustele kohandada, mis vähendab süsteemi puhastamiseks vajalikku tööjõudu.
Selles näites saavutas klient kulude kokkuhoiu 1 277 400 dollarit aastas.
VOC-de vähendamine
UV-kattetehnoloogia rakendamine vähendas ka lenduvate orgaaniliste ühendite hulka, nagu on näha joonisel 4.
Joonis 4. UV-katte rakendamise tulemusel lenduvate orgaaniliste ühendite (LOÜ) vähenemine
Kokkuvõte
UV-kattetehnoloogia võimaldab torutootjatel praktiliselt kõrvaldada lenduvate orgaaniliste ühendite (LOÜ) kasutamise oma katmisprotsessides, pakkudes samal ajal jätkusuutlikku tootmisprotsessi, mis parandab tootlikkust ja toote üldist jõudlust. UV-kattesüsteemid aitavad kaasa ka märkimisväärsele kulude kokkuhoiule. Nagu selles artiklis kirjeldatud, ületas kliendi kogusääst 1 200 000 dollarit aastas ning lisaks kõrvaldati üle 154 000 naela lenduvate orgaaniliste ühendite heitkoguseid.
Lisateabe saamiseks ja investeeringutasuvuse kalkulaatorite kasutamiseks külastage veebilehte www.alliedphotochemical.com/roi-calculators/. Lisateabe saamiseks protsesside täiustamise ja investeeringutasuvuse kalkulaatori näite saamiseks külastage veebilehte www.uvebtechnology.com.
KÜLGRIB
UV-katmisprotsessi jätkusuutlikkus / keskkonnaalased eelised:
Ei sisalda lenduvaid orgaanilisi ühendeid (VOC-sid)
Ohtlikke õhusaasteaineid (HAP) ei ole
Mittesüttiv
Ei sisalda lahusteid, vett ega täiteaineid
Niiskuse või temperatuuri tootmisel pole probleeme
UV-katete pakutavad üldised protsessitäiustused:
Kiire tootmiskiirus kuni 800–900 jalga minutis, olenevalt toote suurusest
Väike füüsiline jalajälg, alla 35 jala (lineaarne pikkus)
Minimaalne pooleliolev töö
Kohese kuivamisega ilma järelkõvendamist vajamata
Märgkattega allavoolu probleeme ei ole
Kattekihi temperatuuri või niiskuse probleemide korral ei ole vaja reguleerida
Vahetuse vahetuse, hoolduse või nädalavahetuse seisakute ajal ei ole vaja spetsiaalset käitlemist/ladustamist
Operaatorite ja hooldusega seotud tööjõukulude vähenemine
Võimalus ülepihustatud ainet taaskasutada, uuesti filtreerida ja katmissüsteemi tagasi juhtida
UV-katetega toote täiustatud toimivus:
Paremad niiskustesti tulemused
Suurepärased soolaudu testimise tulemused
Võimalus reguleerida katte omadusi ja värvi
Saadaval on läbipaistvad lakid, metallikvärvid ja värvid
Madalamad lineaarjala katmiskulud vastavalt investeeringutasuvuse kalkulaatorile:
Postituse aeg: 14. detsember 2023
