bởi Michael Kelly, Allied PhotoChemical và David Hagood, Finishing Technology Solutions
Hãy tưởng tượng khả năng loại bỏ gần như toàn bộ VOC (Hợp chất hữu cơ dễ bay hơi) trong quy trình sản xuất ống, tương đương với hàng chục tấn VOC mỗi năm. Hãy tưởng tượng việc sản xuất với tốc độ nhanh hơn, năng suất cao hơn và chi phí trên mỗi sản phẩm/foot tuyến tính thấp hơn.
Quy trình sản xuất bền vững là chìa khóa để hướng tới sản xuất hiệu quả và tối ưu hơn tại thị trường Bắc Mỹ. Tính bền vững có thể được đo lường theo nhiều cách:
Giảm VOC
Sử dụng ít năng lượng hơn
Lực lượng lao động được tối ưu hóa
Sản lượng sản xuất nhanh hơn (nhiều hơn với ít hơn)
Sử dụng vốn hiệu quả hơn
Thêm vào đó, nhiều sự kết hợp của những điều trên
Gần đây, một nhà sản xuất ống hàng đầu đã triển khai một chiến lược mới cho hoạt động phủ của mình. Các nền tảng phủ trước đây của nhà sản xuất này là nền nước, vốn có hàm lượng VOC cao và cũng dễ cháy. Nền tảng phủ bền vững được triển khai là công nghệ phủ tia cực tím (UV) 100% thể rắn. Bài viết này tóm tắt vấn đề ban đầu của khách hàng, quy trình phủ UV, các cải tiến quy trình tổng thể, tiết kiệm chi phí và giảm thiểu VOC.
Hoạt động phủ trong sản xuất ống
Nhà sản xuất đã sử dụng quy trình sơn phủ gốc nước, gây ra tình trạng lộn xộn, như thể hiện trong Hình 1a và 1b. Quy trình này không chỉ lãng phí vật liệu sơn phủ mà còn tạo ra mối nguy hiểm tại xưởng sản xuất, làm tăng nguy cơ phơi nhiễm VOC và cháy nổ. Ngoài ra, khách hàng muốn hiệu suất sơn phủ được cải thiện so với quy trình sơn phủ gốc nước hiện tại.
Mặc dù nhiều chuyên gia trong ngành sẽ so sánh trực tiếp lớp phủ gốc nước với lớp phủ UV, nhưng đây không phải là một so sánh thực tế và có thể gây hiểu lầm. Lớp phủ UV thực tế chỉ là một phần của quy trình phủ UV.
Hình 1. Quy trình tham gia dự án
UV là một quá trình
UV là một quy trình mang lại những lợi ích đáng kể về môi trường, cải thiện quy trình tổng thể, nâng cao hiệu suất sản phẩm và dĩ nhiên, tiết kiệm chi phí sơn phủ trên mỗi foot tuyến tính. Để triển khai thành công một dự án sơn phủ UV, UV phải được xem xét như một quy trình với ba thành phần chính – 1) khách hàng, 2) đơn vị tích hợp thiết bị ứng dụng và xử lý UV, và 3) đối tác công nghệ sơn phủ.
Cả ba yếu tố này đều rất quan trọng cho việc lập kế hoạch và triển khai thành công một hệ thống phủ UV. Vì vậy, hãy cùng xem xét quy trình tham gia dự án tổng thể (Hình 1). Trong hầu hết các trường hợp, nỗ lực này do đối tác công nghệ phủ UV dẫn dắt.
Chìa khóa cho bất kỳ dự án thành công nào là các bước tương tác được xác định rõ ràng, với tính linh hoạt tích hợp và khả năng thích ứng với các loại khách hàng và ứng dụng khác nhau. Bảy giai đoạn tương tác này là nền tảng cho sự tương tác thành công của dự án với khách hàng: 1) thảo luận quy trình tổng thể; 2) thảo luận về ROI; 3) thông số kỹ thuật sản phẩm; 4) thông số kỹ thuật quy trình tổng thể; 5) thử nghiệm mẫu; 6) Yêu cầu báo giá/thông số kỹ thuật tổng thể của dự án; và 7) liên tục trao đổi.
Các giai đoạn tham gia này có thể được thực hiện tuần tự, một số có thể diễn ra đồng thời hoặc có thể hoán đổi cho nhau, nhưng tất cả đều phải được hoàn thành. Tính linh hoạt tích hợp này mang lại cơ hội thành công cao nhất cho người tham gia. Trong một số trường hợp, tốt nhất nên thuê một chuyên gia về quy trình UV với kinh nghiệm quý báu trong ngành về mọi hình thức công nghệ phủ, nhưng quan trọng nhất là kinh nghiệm dày dặn về quy trình UV. Chuyên gia này có thể xử lý tất cả các vấn đề và đóng vai trò là nguồn lực trung lập để đánh giá đúng đắn và công bằng các công nghệ phủ.
Giai đoạn 1. Thảo luận về quy trình tổng thể
Đây là nơi trao đổi thông tin ban đầu về quy trình hiện tại của khách hàng, với định nghĩa rõ ràng về bố cục hiện tại và những điểm tích cực/tiêu cực được xác định rõ ràng. Trong nhiều trường hợp, cần có thỏa thuận bảo mật thông tin (NDA) giữa hai bên. Sau đó, cần xác định rõ các mục tiêu cải tiến quy trình. Các mục tiêu này có thể bao gồm:
Tính bền vững – Giảm VOC
Giảm thiểu và tối ưu hóa lao động
Chất lượng được cải thiện
Tăng tốc độ đường truyền
Giảm diện tích sàn
Đánh giá chi phí năng lượng
Khả năng bảo trì hệ thống sơn phủ – phụ tùng thay thế, v.v.
Tiếp theo, các số liệu cụ thể sẽ được xác định dựa trên những cải tiến quy trình đã xác định này.
Giai đoạn 2. Thảo luận về Lợi tức đầu tư (ROI)
Điều quan trọng là phải hiểu rõ ROI của dự án ngay từ giai đoạn đầu. Mặc dù mức độ chi tiết không nhất thiết phải đạt đến mức cần thiết để phê duyệt dự án, khách hàng nên có một bản phác thảo rõ ràng về chi phí hiện tại. Những chi phí này bao gồm chi phí cho mỗi sản phẩm, mỗi foot tuyến tính, v.v.; chi phí năng lượng; chi phí sở hữu trí tuệ (IP); chi phí chất lượng; chi phí vận hành/bảo trì; chi phí bền vững; và chi phí vốn. (Để truy cập công cụ tính toán ROI, vui lòng xem cuối bài viết này.)
Giai đoạn 3. Thảo luận về thông số kỹ thuật sản phẩm
Giống như mọi sản phẩm được sản xuất ngày nay, các thông số kỹ thuật cơ bản của sản phẩm được xác định trong các cuộc thảo luận ban đầu của dự án. Về ứng dụng sơn phủ, các thông số kỹ thuật sản phẩm này đã phát triển theo thời gian để đáp ứng nhu cầu sản xuất và thường không được đáp ứng với quy trình sơn phủ hiện tại của khách hàng. Chúng tôi gọi đó là "hôm nay so với ngày mai". Đó là một hành động cân bằng giữa việc hiểu các thông số kỹ thuật sản phẩm hiện tại (có thể không được đáp ứng với lớp sơn phủ hiện tại) và xác định các nhu cầu thực tế trong tương lai (luôn là một hành động cân bằng).
Giai đoạn 4. Thông số kỹ thuật quy trình tổng thể
Hình 2. Các cải tiến quy trình có sẵn khi chuyển từ quy trình phủ gốc nước sang quy trình phủ UV
Khách hàng nên hiểu rõ và định nghĩa quy trình hiện tại, cùng với những ưu và nhược điểm của các quy trình hiện có. Điều này rất quan trọng đối với đơn vị tích hợp hệ thống UV, để những điểm đang diễn ra tốt đẹp và những điểm chưa tốt có thể được xem xét trong quá trình thiết kế hệ thống UV mới. Đây chính là lúc quy trình UV mang lại những lợi thế đáng kể, bao gồm tăng tốc độ phủ, giảm yêu cầu về diện tích sàn, và giảm nhiệt độ và độ ẩm (xem Hình 2). Việc cùng khách hàng đến thăm cơ sở sản xuất của khách hàng là rất khuyến khích, vì nó sẽ cung cấp một nền tảng tuyệt vời để hiểu rõ nhu cầu và yêu cầu của khách hàng.
Giai đoạn 5. Chạy thử và trình diễn
Khách hàng và đơn vị tích hợp hệ thống UV cũng nên đến thăm cơ sở cung cấp lớp phủ để mọi người có thể tham gia mô phỏng quy trình phủ UV của khách hàng. Trong thời gian này, nhiều ý tưởng và đề xuất mới sẽ xuất hiện khi các hoạt động sau diễn ra:
Mô phỏng, mẫu và thử nghiệm
Đánh giá chuẩn bằng cách thử nghiệm các sản phẩm sơn phủ cạnh tranh
Xem lại các phương pháp hay nhất
Xem xét các thủ tục chứng nhận chất lượng
Gặp gỡ các nhà tích hợp UV
Xây dựng kế hoạch hành động chi tiết để tiến về phía trước
Giai đoạn 6. Yêu cầu báo giá / Đặc điểm kỹ thuật tổng thể của dự án
Tài liệu Yêu cầu Báo giá (RFQ) của khách hàng phải bao gồm tất cả thông tin và yêu cầu liên quan cho quy trình phủ UV mới như đã được xác định trong các cuộc thảo luận về quy trình. Tài liệu này phải kết hợp các phương pháp tối ưu được công ty công nghệ phủ UV xác định, bao gồm gia nhiệt lớp phủ bằng hệ thống gia nhiệt có áo nước đến đầu súng; gia nhiệt và khuấy trộn; và cân để đo mức tiêu thụ lớp phủ.
Giai đoạn 7. Giao tiếp liên tục
Việc giao tiếp giữa khách hàng, đơn vị tích hợp UV và công ty sơn phủ UV là rất quan trọng và cần được khuyến khích. Công nghệ ngày nay giúp việc lên lịch và tham gia các cuộc gọi Zoom/hội nghị trực tuyến trở nên rất thuận tiện. Việc lắp đặt thiết bị hoặc hệ thống UV sẽ không gặp bất kỳ sự cố nào.
Kết quả đạt được của nhà sản xuất ống
Một khía cạnh quan trọng cần cân nhắc trong bất kỳ dự án phủ UV nào là tiết kiệm chi phí tổng thể. Trong trường hợp này, nhà sản xuất đã tiết kiệm được một số chi phí, bao gồm chi phí năng lượng, chi phí nhân công và vật tư tiêu hao cho lớp phủ.
Chi phí năng lượng – Lò vi sóng sử dụng tia UV so với lò cảm ứng
Trong các hệ thống sơn phủ gốc nước thông thường, cần phải gia nhiệt ống trước hoặc sau khi nung. Máy gia nhiệt cảm ứng đắt tiền, tiêu thụ nhiều năng lượng và có thể gặp phải các vấn đề bảo trì đáng kể. Ngoài ra, giải pháp gốc nước yêu cầu mức tiêu thụ điện năng của máy gia nhiệt cảm ứng là 200 kW, so với 90 kW của đèn UV vi sóng.
Bảng 1. Tiết kiệm chi phí lớn hơn 100 kw/giờ khi sử dụng hệ thống UV vi sóng 10 bóng đèn so với hệ thống gia nhiệt cảm ứng
Như có thể thấy trong Bảng 1, nhà sản xuất ống đã tiết kiệm được hơn 100 kw mỗi giờ sau khi triển khai công nghệ phủ UV, đồng thời cũng giảm chi phí năng lượng hơn 71.000 đô la mỗi năm.
Hình 3. Minh họa về chi phí tiết kiệm điện hàng năm
Chi phí tiết kiệm được từ việc giảm mức tiêu thụ năng lượng này được ước tính dựa trên chi phí điện ước tính là 14,33 xu/kWh. Mức giảm 100 kWh điện năng tiêu thụ, được tính toán trong hai ca làm việc, kéo dài 50 tuần mỗi năm (năm ngày mỗi tuần, 20 giờ mỗi ca), sẽ tiết kiệm được 71.650 đô la như minh họa trong Hình 3.
Giảm chi phí lao động – Người vận hành và bảo trì
Khi các đơn vị sản xuất tiếp tục đánh giá chi phí nhân công, quy trình UV mang lại khoản tiết kiệm đặc biệt liên quan đến giờ làm việc của người vận hành và nhân viên bảo trì. Với lớp phủ gốc nước, lớp phủ ướt có thể đông cứng ở hạ lưu thiết bị xử lý vật liệu, và cuối cùng phải được loại bỏ.
Các công nhân vận hành cơ sở sản xuất đã dành tổng cộng 28 giờ mỗi tuần để loại bỏ/vệ sinh lớp phủ gốc nước khỏi thiết bị xử lý vật liệu hạ nguồn.
Ngoài việc tiết kiệm chi phí (ước tính 28 giờ lao động x 36 đô la [chi phí gánh nặng] mỗi giờ = 1.008,00 đô la mỗi tuần hoặc 50.400 đô la mỗi năm), yêu cầu về lao động chân tay đối với người vận hành có thể gây khó chịu, tốn thời gian và nguy hiểm.
Khách hàng đặt mục tiêu vệ sinh lớp phủ cho mỗi quý, với chi phí nhân công là 1.900 đô la mỗi quý, cộng với chi phí loại bỏ lớp phủ phát sinh, tổng cộng là 2.500 đô la. Tổng số tiền tiết kiệm được mỗi năm là 10.000 đô la.
Tiết kiệm sơn phủ – Sơn gốc nước so với sơn UV
Sản lượng ống tại cơ sở của khách hàng đạt 12.000 tấn mỗi tháng, đường kính 9.625 inch (khoảng 23.5 cm). Tóm lại, con số này tương đương với khoảng 570.000 feet tuyến tính / ~ 12.700 chiếc. Quy trình ứng dụng công nghệ phủ UV mới bao gồm súng phun áp suất thấp/thể tích lớn với độ dày mục tiêu điển hình là 1,5 mils. Quá trình đóng rắn được thực hiện thông qua đèn vi sóng UV Heraeus. Chi phí tiết kiệm được trong quá trình phủ và chi phí vận chuyển/xử lý nội bộ được tóm tắt trong Bảng 2 và 3.
Bảng 2. So sánh chi phí sơn phủ – Sơn phủ UV so với sơn phủ gốc nước trên mỗi foot tuyến tính
Bảng 3. Tiết kiệm thêm từ chi phí vận chuyển đầu vào thấp hơn và giảm xử lý vật liệu tại chỗ
Ngoài ra, có thể tiết kiệm thêm chi phí vật liệu và nhân công cũng như nâng cao hiệu quả sản xuất.
Lớp phủ UV có thể tái chế (lớp phủ gốc nước thì không), cho hiệu quả ít nhất là 96%.
Người vận hành tốn ít thời gian hơn để vệ sinh và bảo trì thiết bị ứng dụng vì lớp phủ UV không khô trừ khi tiếp xúc với năng lượng UV cường độ cao.
Tốc độ sản xuất nhanh hơn và khách hàng có khả năng tăng tốc độ sản xuất từ 100 feet/phút lên 150 feet/phút – tăng 50%.
Thiết bị xử lý UV thường có chu trình xả tích hợp, được theo dõi và lên lịch theo giờ sản xuất. Chu trình này có thể được điều chỉnh theo nhu cầu của khách hàng, giúp giảm thiểu nhân lực cần thiết cho việc vệ sinh hệ thống.
Trong ví dụ này, khách hàng đã tiết kiệm được chi phí là 1.277.400 đô la mỗi năm.
Giảm VOC
Việc triển khai công nghệ phủ UV cũng làm giảm VOC, như thể hiện trong Hình 4.
Hình 4. Giảm VOC nhờ áp dụng lớp phủ UV
Phần kết luận
Công nghệ phủ UV cho phép nhà sản xuất ống loại bỏ gần như hoàn toàn VOC trong quy trình phủ, đồng thời mang lại quy trình sản xuất bền vững, giúp cải thiện năng suất và hiệu suất tổng thể của sản phẩm. Hệ thống phủ UV cũng mang lại khoản tiết kiệm chi phí đáng kể. Như đã nêu trong bài viết này, tổng số tiền khách hàng tiết kiệm được hàng năm vượt quá 1.200.000 đô la, cộng với việc loại bỏ hơn 154.000 pound khí thải VOC.
Để biết thêm thông tin và sử dụng công cụ tính toán ROI, vui lòng truy cập www.alliedphotochemical.com/roi-calculators/. Để biết thêm thông tin về các cải tiến quy trình và ví dụ về công cụ tính toán ROI, vui lòng truy cập www.uvebtechnology.com.
THANH BÊN
Quy trình phủ UV mang lại lợi ích về tính bền vững/môi trường:
Không có hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC)
Không có chất gây ô nhiễm không khí nguy hiểm (HAP)
Không cháy
Không có dung môi, nước hoặc chất độn
Không có vấn đề về độ ẩm hoặc nhiệt độ sản xuất
Cải tiến quy trình tổng thể được cung cấp bởi lớp phủ UV:
Tốc độ sản xuất nhanh từ 800 đến 900 feet mỗi phút, tùy thuộc vào kích thước sản phẩm
Dấu chân vật lý nhỏ dưới 35 feet (chiều dài tuyến tính)
Công việc đang thực hiện tối thiểu
Khô ngay lập tức mà không cần xử lý sau khi khô
Không có vấn đề về lớp phủ ướt ở hạ lưu
Không điều chỉnh lớp phủ cho các vấn đề về nhiệt độ hoặc độ ẩm
Không cần xử lý/lưu trữ đặc biệt trong quá trình thay ca, bảo trì hoặc ngừng hoạt động vào cuối tuần
Giảm chi phí nhân công liên quan đến vận hành và bảo trì
Khả năng thu hồi sơn phun thừa, lọc lại và đưa trở lại hệ thống sơn phủ
Cải thiện hiệu suất sản phẩm với lớp phủ UV:
Kết quả kiểm tra độ ẩm được cải thiện
Kết quả thử nghiệm sương muối tuyệt vời
Khả năng điều chỉnh các thuộc tính và màu sắc của lớp phủ
Có sẵn lớp phủ trong suốt, kim loại và màu sắc
Chi phí sơn phủ thấp hơn cho mỗi foot tuyến tính như được hiển thị bằng máy tính ROI:
Thời gian đăng: 14-12-2023
