Av Michael Kelly, Allied Photochemical, och David Hagood, Finishing Technology Solutions
Föreställ dig att du kan eliminera nästan alla VOC: er (flyktiga organiska föreningar) i rör- och rörtillverkningsprocessen, vilket motsvarar 10.000 -kilo VOC per år. Föreställ dig också att producera snabbare hastigheter med mer genomströmning och mindre kostnad per del / linjär fot.
Hållbara tillverkningsprocesser är nyckeln till att driva mot effektivare och optimerade tillverkning på den nordamerikanska marknaden. Hållbarhet kan mätas på olika sätt:
VOC-reduktion
Mindre energianvändning
Optimerad arbetskraft
Snabbare tillverkningsproduktion (mer med mindre)
Effektivare användning av kapital
Dessutom många kombinationer av ovanstående
Nyligen implementerade en ledande rörtillverkare en ny strategi för sin beläggningsverksamhet. Tillverkarens tidigare go-to-beläggningsplattformar var vattenbaserade, som innehåller mycket VOC och råkar också vara brandfarliga. Den hållbara beläggningsplattformen som implementerades var en 100% fasta ultraviolett (UV) beläggningsteknologi. I den här artikeln sammanfattas kundens initiala problem, UV -beläggningsprocessen, övergripande processförbättringar, kostnadsbesparingar och VOC -minskning.
Beläggningsverksamhet inom rörtillverkning
Tillverkaren använde en vattenbaserad beläggningsprocess som lämnade efter sig en röra, som visas på bilderna 1a och 1b. Processen resulterade inte bara i bortkastade beläggningsmaterial, det skapade också en risk för butiksgolv som ökade VOC -exponering och brandfara. Dessutom ville kunden en förbättrad beläggningsprestanda jämfört med den nuvarande vattenbaserade beläggningsoperationen.
Även om många branschexperter direkt kommer att jämföra vattenbaserade beläggningar med UV -beläggningar, är detta inte en realistisk jämförelse och kan vara vilseledande. Den faktiska UV -beläggningen är en delmängd av UV -beläggningsprocessen.
Figur 1. Projektengagemangsprocess
UV är en process
UV är en process som erbjuder betydande miljöfördelar, övergripande processförbättringar, förbättrad produktprestanda och, ja, per linjär fotbeläggningsbesparingar. För att framgångsrikt implementera ett UV -beläggningsprojekt måste UV ses som en process med tre huvudkomponenter - 1) kunden, 2) UV -applikations- och botningsutrustningens integrator och 3) Coatings Technology Partner.
Alla dessa är avgörande för framgångsrik planering och implementering av ett UV -beläggningssystem. Så låt oss ta en titt på den övergripande projektetgagemangsprocessen (figur 1). I de flesta fall leds denna ansträngning av UV -beläggningsteknikpartnern.
Nyckeln till alla framgångsrika projekt är att ha tydligt definierade engagemangssteg, med inbyggd flexibilitet och förmågan att anpassa sig till olika typer av kunder och deras applikationer. Dessa sju engagemangsstadier är grunden för ett framgångsrikt projektgagemang med kunden: 1) övergripande processdiskussion; 2) ROI -diskussion; 3) produktspecifikationer; 4) övergripande processspecifikation; 5) provförsök; 6) RFQ / övergripande projektspecifikation; och 7) fortsatt kommunikation.
Dessa engagemangssteg kan följas seriellt, vissa kan förekomma samtidigt eller så kan de bytas ut, men alla måste vara slutförda. Denna inbyggda flexibilitet ger den högsta chansen att lyckas för deltagarna. I vissa fall kan det vara bäst att engagera en UV -processekspert som en resurs med värdefull branschupplevelse i alla former av beläggningsteknik, men viktigast av allt, stark UV -processupplevelse. Denna expert kan navigera i alla frågor och fungera som en neutral resurs för att korrekt och rättvist utvärdera beläggningsteknologierna.
Steg 1. Övergripande processdiskussion
Det är här initial information utbyts angående kundens nuvarande process, med en tydlig definition av aktuell layout och positiva / negativa tydligt definierade. I många fall bör ett ömsesidigt avtal om icke-avslöjande (NDA) vara på plats. Sedan bör tydligt definierade processförbättringsmål identifieras. Dessa kan inkludera:
Hållbarhet - VOC -minskning
Arbetsminskning och optimering
Förbättrad kvalitet
Ökad linjehastighet
Reducering av golvyta
Genomgång av energikostnader
Underhållbarhet för beläggningssystemet - reservdelar etc.
Därefter definieras specifika mätvärden baserat på dessa identifierade processförbättringar.
Steg 2. Diskussion om avkastning på investeringar (ROI).
Det är viktigt att förstå ROI för projektet i de första stadierna. Även om detaljnivån inte behöver vara den nivå som kommer att behövas för projektgodkännande, bör kunden ha en tydlig översikt över nuvarande kostnader. Dessa bör inkludera kostnad per produkt per linjär fot osv.; energikostnader; IP -kostnader (immateriella rättigheter (IP); Kvalitetskostnader; operatör / underhållskostnader; Hållbarhetskostnader; och kapitalkostnad. (För åtkomst till ROI -kalkylatorer, se slutet på denna artikel.)
Steg 3. Produktspecifikationsdiskussion
Som med varje produkt som tillverkas idag definieras grundläggande produktspecifikationer i de första projektdiskussionerna. När det gäller beläggningsapplikationer har dessa produktspecifikationer utvecklats över tid för att tillgodose produktionsbehovet och uppfylls vanligtvis inte med kundens nuvarande beläggningsprocess. Vi kallar det "idag mot imorgon." Det är en balansåtgärd mellan att förstå de nuvarande produktspecifikationerna (som kanske inte uppfylls med den nuvarande beläggningen) och att definiera framtida behov som är realistiska (som alltid är en balansåtgärd).
Steg 4. Övergripande processpecifikationer
Bild 2. Processförbättringar tillgängliga när du flyttar från en vattenbaserad beläggningsprocess till en UV-Coatings-process
Kunden bör fullt ut förstå och definiera den aktuella processen, tillsammans med de positiva och negativa av befintliga metoder. Detta är viktigt för UV Systems -integratorn att förstå, så de saker som går bra och de saker som inte kan övervägas i utformningen av det nya UV -systemet. Det är här UV -processen erbjuder betydande fördelar som kan inkludera ökad beläggningshastighet, minskade golvutrymme och temperatur- och fuktighetsminskningar (se figur 2). Ett gemensamt besök på kundens tillverkningsanläggning rekommenderas starkt och ger en bra ram för att förstå kundens behov och krav.
Steg 5. Demonstration och provkörningar
Leverantörsanläggningen bör också besökas av kunden och UV Systems -integratorn så att alla kan delta i en simulering av kundens UV -beläggningsprocess. Under denna tid kommer många nya idéer och förslag att dyka upp när följande aktiviteter äger rum:
Simulering, prover och testning
Riktmärke genom att testa konkurrensbeläggningsprodukter
Granska bästa praxis
Granska kvalitetscertifieringsförfaranden
Möt UV -integratorer
Utveckla detaljerad handlingsplan framåt
Steg 6. RFQ / övergripande projektspecifikation
Kundens RFQ -dokument bör innehålla all relevant information och krav för den nya UV -beläggningsoperationen enligt definitionen i processdiskussionerna. Dokumentet bör innehålla de bästa metoderna som identifierats av UV Coating Technology Company, som kan inkludera uppvärmning av beläggningen via ett vattendraget värmesystem till pistolspets; uppvärmning och agitation; och skalor för att mäta beläggningsförbrukningen.
Steg 7. Kontinuerlig kommunikation
Medel för kommunikation mellan kund-, UV -integrator- och UV -beläggningsföretag är kritiskt och bör uppmuntras. Teknik idag gör det mycket bekvämt att schemalägga och delta i regelbundna samtal med zoom / konferens. Det bör inte finnas några överraskningar när UV -utrustningen eller systemet installeras.
Resultat som realiserats av rörtillverkaren
Ett kritiskt område för övervägande i alla UV -beläggningsprojekt är övergripande kostnadsbesparingar. I detta fall insåg tillverkaren besparingar inom flera områden, inklusive energikostnader, arbetskraftskostnader och förbrukningsvaror.
Energikostnader-Mikrovågsdriven UV kontra induktionsuppvärmning
I typiska vattenbaserade beläggningssystem finns det ett behov av uppvärmning av röret före eller efter induktion. Induktionsvärmare är dyra konsumenter med hög energi och kan ha betydande underhållsproblem. Dessutom krävde den vattenbaserade lösningen 200 kW induktionsvärmare energianvändning kontra 90 kW som användes av Microwave UV -lampor.
Tabell 1. Kostnadsbesparingar på mer än 100 kW / timme genom att använda ett 10-lampmikrovågs-UV-system kontra ett induktionsvärmesystem
Som framgår av tabell 1 insåg rörtillverkaren besparingar på mer än 100 kW per timme efter implementering av UV -beläggningsteknik, samtidigt som de minskade energikostnaderna med mer än 71 000 dollar per år.
Bild 3. Illustration av årliga elkostnadsbesparingar
Kostnadsbesparingar för denna minskade energiförbrukning uppskattades baserat på en uppskattad kostnad för el till 14,33 cent/kWh. Den 100 kW / timmes minskning av energiförbrukningen, beräknad över två skift under 50 veckor per år (fem dagar per vecka, 20 timmar per skift), resulterar i en besparing på 71 650 $ såsom illustreras i figur 3.
Arbetskostnadsminskning - operatörer och underhåll
När tillverkningsenheterna fortsätter att utvärdera sina arbetskraftskostnader erbjuder UV -processen unika besparingar som rör operatör och underhållstimmar. Med vattenbaserade beläggningar kan den våta beläggningen stelna nedströms på materialhanteringsutrustningen, som så småningom måste tas bort.
Tillverkningsanläggningens operatörer konsumerade totalt 28 timmar per vecka avlägsnande / rengöring av den vattenbaserade beläggningen från dess nedströmsutrustning för materialhantering.
Förutom kostnadsbesparingarna (uppskattningsvis 28 arbetstimmar x $ 36 [belastade kostnader] per timme = 1 008 $ per vecka eller $ 50 400 per år), kan de fysiska arbetskraftskraven för operatörerna vara frustrerande, tidskrävande och farliga.
Kundens riktade beläggningsrensning för varje kvartal, med arbetskraftskostnader på 1 900 dollar per kvartal, plus borttagningskostnader för beläggning som uppstod för totalt $ 2500. Totala besparingar per år motsvarade $ 10.000.
Beläggningsbesparingar - Vattenbaserad mot UV
Rörproduktionen på kundplatsen var 12 000 ton per månad 9,625-tums diameter rör. Sammanfattningsvis motsvarar detta cirka 570 000 linjära fot / ~ 12 700 stycken. Ansökningsprocessen för den nya UV-beläggningstekniken inkluderade högvolym/lågtryckssprutpistoler med en typisk måltjocklek på 1,5 mil. Härdning åstadkoms genom användning av HERAEUS UV -mikrovågslampor. Besparingar i beläggningar Kostnader och transport-/interna hanteringskostnader sammanfattas i tabellerna 2 och 3.
Tabell 2. Beläggningskostnadsjämförelse - UV kontra vattenbaserade beläggningar per linjär fot
Tabell 3. Ytterligare besparingar från lägre inkommande transportkostnader och minskat materialhantering på plats
Dessutom kan ytterligare sparande av material och arbetskostnader och produktionseffektivitet realiseras.
UV -beläggningar är återvunna (vattenbaserade beläggningar är inte), vilket möjliggör minst 96% effektivitet.
Operatörer lägger mindre tid på att rengöra och underhålla applikationsutrustning eftersom UV-beläggningen inte torkar om de inte utsätts för högintensiv UV-energi.
Produktionshastigheterna är snabbare och kunden har potential att öka produktionshastigheterna från 100 fot per minut till 150 fot per minut - en ökning med 50%.
UV-processutrustningen har vanligtvis en inbyggd spolningscykel, som spåras och planeras med timmar med produktionskörning. Detta kan justeras efter kundens behov, vilket resulterar i mindre arbetskraft som behövs för systemrensning.
I det här exemplet insåg kunden en kostnadsbesparing på 1 277 400 dollar per år.
VOC-reduktion
Implementeringen av UV -beläggningsteknik minskade också VOC, såsom ses i figur 4.
Figur 4. VOC -reduktion som ett resultat av UV -beläggningsimplementering
Slutsats
UV -beläggningsteknologi gör det möjligt för rörtillverkare att praktiskt taget eliminera VOC i sin beläggningsverksamhet, samtidigt som de levererar en hållbar tillverkningsprocess som förbättrar produktiviteten och den totala produktprestanda. UV -beläggningssystem driver också betydande kostnadsbesparingar. Som beskrivs i denna artikel överskred kundens totala besparingar 1 200 000 dollar per år, plus eliminerade över 154 000 kg VOC -utsläpp.
För mer information och för att få tillgång till ROI-kalkylatorer, besök www.alliedphotochemical.com/roi-calculators/. För ytterligare processförbättringar och ett ROI -kalkylatorexempel, besök www.uvebtechnology.com.
SIDEBAR
UV -beläggningsprocess hållbarhet / miljöfördelar:
Inga flyktiga organiska föreningar (VOC)
Inga farliga luftföroreningar (HAPS)
Icke-brandfarlig
Inga lösningsmedel, vatten eller fyllmedel
Inga fuktighets- eller temperaturproduktionsproblem
Övergripande processförbättringar som erbjuds av UV -beläggningar:
Snabb produktionshastigheter uppåt 800 till 900 fot per minut, beroende på produktstorlek
Litet fysiskt fotavtryck på mindre än 35 fot (linjär längd)
Minimal arbetsarbete
Omedelbar torkning utan krav efter härdning
Inga nedströms våta beläggningsproblem
Ingen beläggningsjustering för temperatur- eller fuktproblem
Ingen speciell hantering/lagring under skiftändringar, underhåll eller avstängning av helgerna
Minskning av arbetskraftskostnader i samband med operatörer och underhåll
Möjlighet att återta överspray, återfyllas och återinföra i beläggningssystemet
Förbättrad produktprestanda med UV -beläggningar:
Förbättrade fuktighetstestresultat
Resultat av stora salt dimma test
Möjlighet att justera beläggningsegenskaper och färg
Klarlack, metallic och färger tillgängliga
Lägre per linjära fotbeläggningskostnader som visas av ROI -kalkylator:
Posttid: 14-12-2023
