Michael Kelly、Allied PhotoChemical、David Hagood、仕上げ技術ソリューション
パイプやチューブの製造プロセスで、年間数万ポンドの VOC (揮発性有機化合物) に相当するほぼすべての VOC (揮発性有機化合物) を除去できることを想像してみてください。また、部品/リニア フィートあたりのスループットを向上させ、コストを削減して、より高速に生産できることを想像してください。
持続可能な製造プロセスは、北米市場でより効率的で最適化された製造を推進するための鍵となります。持続可能性はさまざまな方法で測定できます。
VOCの削減
エネルギー使用量の削減
最適化された労働力
製造生産の高速化 (より少ない量でより多く)
資本のより効率的な使用
さらに、上記の多くの組み合わせ
最近、大手チューブメーカーはコーティング作業に新しい戦略を導入しました。メーカーの以前の主力コーティング プラットフォームは水ベースで、VOC が多く、可燃性でもありました。導入された持続可能なコーティング プラットフォームは、100% 固体の紫外線 (UV) コーティング技術でした。この記事では、お客様の当初の課題、UVコーティングプロセス、プロセス全体の改善、コスト削減、VOC削減についてまとめました。
管製造におけるコーティング作業
このメーカーは、画像 1a および 1b に示すように、汚れを残した水性コーティング プロセスを利用していました。このプロセスではコーティング材料が無駄になるだけでなく、VOC への曝露と火災の危険性を高める作業現場の危険も生じました。さらに、顧客は、現在の水性塗装作業と比較して、塗装性能の向上を望んでいました。
多くの業界専門家は水性コーティングと UV コーティングを直接比較しますが、これは現実的な比較ではなく、誤解を招く可能性があります。実際の UV コーティングは、UV コーティング プロセスのサブセットです。
図 1. プロジェクトの関与プロセス
UV はプロセスです
UV は、環境に大きな利点をもたらし、全体的なプロセスの改善、製品の性能の向上、そしてもちろん、リニア フィートあたりのコーティングの節約を提供するプロセスです。UV コーティング プロジェクトを成功裏に実施するには、UV を 3 つの主要な構成要素からなるプロセスとして考える必要があります。1) 顧客、2) UV 塗布および硬化装置のインテグレータ、3) コーティング技術パートナーです。
これら 3 つはすべて、UV コーティング システムの計画と実装を成功させるために重要です。それでは、プロジェクト参加プロセス全体を見てみましょう (図 1)。ほとんどの場合、この取り組みは UV コーティング技術パートナーによって主導されます。
プロジェクトを成功させる鍵は、明確に定義された関与ステップと、組み込みの柔軟性と、さまざまなタイプの顧客とそのアプリケーションに適応する能力を備えていることです。これら 7 つのエンゲージメント ステージは、顧客とのプロジェクト エンゲージメントを成功させるための基礎となります。1) 全体的なプロセスについてのディスカッション。2) ROI の議論。3）製品仕様。4) 全体的なプロセス仕様。5）サンプルトライアル。6) RFQ / プロジェクト全体の仕様。7) 継続的なコミュニケーション。
これらのエンゲージメント段階は連続して実行することも、一部を同時に実行することも、交互に実行することもできますが、すべてを完了する必要があります。この組み込みの柔軟性により、参加者は成功する可能性が最も高くなります。場合によっては、あらゆる形態のコーティング技術における貴重な業界経験を持つリソースとして UV プロセスの専門家に依頼することが最善の場合がありますが、最も重要なのは強力な UV プロセスの経験です。この専門家はすべての問題を解決し、コーティング技術を適切かつ公正に評価するための中立的なリソースとして機能します。
ステージ 1. 全体的なプロセスのディスカッション
ここでは、現在のレイアウトの明確な定義とポジティブ/ネガティブが明確に定義された、顧客の現在のプロセスに関する初期情報が交換されます。多くの場合、相互秘密保持契約 (NDA) を締結する必要があります。次に、明確に定義されたプロセス改善目標を特定する必要があります。これらには次のものが含まれます。
持続可能性 – VOCの削減
労働力の削減と最適化
品質の向上
回線速度の向上
床面積の削減
エネルギーコストの見直し
コーティングシステムのメンテナンス性 – スペアパーツなど
次に、特定されたプロセスの改善に基づいて特定の指標が定義されます。
ステージ 2. 投資収益率 (ROI) の議論
初期段階でプロジェクトの ROI を理解することが重要です。詳細レベルはプロジェクトの承認に必要なレベルである必要はありませんが、顧客は現在のコストの明確な概要を把握している必要があります。これらには、製品ごと、リニアフィートごとなどのコストが含まれる必要があります。エネルギーコスト。知的財産 (IP) コスト。品質コスト。オペレーター/メンテナンス費用。持続可能性コスト。そして資本コスト。(ROI 計算ツールへのアクセスについては、この記事の最後を参照してください。)
ステージ 3. 製品仕様の議論
現在製造されているすべての製品と同様に、基本的な製品仕様はプロジェクトの最初の話し合いで定義されます。コーティング用途に関しては、これらの製品仕様は生産ニーズを満たすために時間の経過とともに進化しており、通常、顧客の現在のコーティングプロセスには対応していません。私たちはそれを「今日と明日」と呼んでいます。これは、現在の製品仕様 (現在のコーティングでは満たされていない可能性があります) を理解することと、現実的な将来のニーズを定義すること (常にバランスをとる作業です) の間のバランスを取る作業です。
ステージ 4. 全体的なプロセス仕様
図 2. 水性コーティング プロセスから UV コーティング プロセスに移行する際に利用できるプロセスの改善
お客様は、既存の慣行のプラス面とマイナス面とともに、現在のプロセスを完全に理解し、定義する必要があります。これは、UV システム インテグレーターにとって理解することが重要であるため、新しい UV システムの設計において、うまくいっている部分とうまくいっていない部分を考慮することができます。ここで、UV プロセスには、コーティング速度の向上、床面積要件の削減、温度と湿度の削減などの大きな利点があります (図 2 を参照)。顧客の製造施設を共同訪問することを強くお勧めします。これは、顧客のニーズと要件を理解するための優れた枠組みを提供します。
ステージ 5. デモと試運転
顧客と UV システム インテグレーターもコーティング サプライヤーの施設を訪問し、全員が顧客の UV コーティング プロセスのシミュレーションに参加できるようにする必要があります。この期間中に、次のような活動が行われるため、多くの新しいアイデアや提案が浮上します。
シミュレーション、サンプル、テスト
競合するコーティング製品をテストすることによるベンチマーク
ベストプラクティスを確認する
品質認証手順を確認する
UV インテグレーターの紹介
今後の詳細な行動計画を策定する
ステージ 6. RFQ / 全体的なプロジェクト仕様
顧客の RFQ 文書には、プロセスの議論で定義された新しい UV コーティング操作のすべての関連情報と要件が含まれている必要があります。この文書には、UV コーティング技術会社が特定したベスト プラクティスを組み込む必要があります。これには、ウォーター ジャケット加熱システムを介してガン先端までコーティングを加熱することが含まれる可能性があります。トートの加熱と撹拌。およびコーティングの消耗を測定するためのスケール。
ステージ 7. 継続的なコミュニケーション
顧客、UV インテグレーター、UV コーティング会社の間のコミュニケーション手段は重要であり、奨励されるべきです。今日のテクノロジーにより、定期的な Zoom や会議タイプの通話をスケジュールして参加することが非常に便利になりました。UV 機器またはシステムの設置には驚くべきことはありません。
パイプメーカーが実現した成果
UV コーティング プロジェクトで考慮すべき重要な領域は、全体的なコストの削減です。この場合、メーカーはエネルギーコスト、人件費、コーティング消耗品など、いくつかの分野で節約を実現しました。
エネルギーコスト – マイクロ波による UV と誘導加熱の比較
一般的な水性コーティングシステムでは、チューブを誘導加熱する前または誘導加熱する必要があります。誘導ヒーターは高価で高エネルギーを消費するため、メンテナンスに重大な問題が発生する可能性があります。さらに、水ベースのソリューションでは、誘導ヒーターのエネルギー使用量が 200 kw であったのに対し、マイクロ波 UV ランプでは 90 kw が必要でした。
表 1. 10 ランプのマイクロ波 UV システムと誘導加熱システムの使用による 100 kw/時を超えるコスト削減
表 1 に見られるように、パイプ メーカーは UV コーティング技術の導入後、1 時間あたり 100 kw 以上の節約を実現し、同時に年間 71,000 ドル以上のエネルギーコストも削減しました。
図 3. 年間の電気代節約のイメージ
このエネルギー消費量の削減によるコスト削減は、推定電力コスト 14.33 セント/kWh に基づいて見積もられました。図 3 に示すように、年間 50 週間の 2 シフト (週 5 日、1 シフトあたり 20 時間) で計算した 100 kw/時間のエネルギー消費量の削減は、71,650 ドルの節約になります。
人件費の削減 - オペレーターとメンテナンス
製造事業体が人件費の評価を続ける中、UV プロセスはオペレーターとメンテナンスの工数に関する独自の節約をもたらします。水性コーティングの場合、濡れたコーティングがマテリアルハンドリング装置の下流で固化する可能性があり、最終的には除去する必要があります。
製造施設のオペレーターは、下流のマテリアルハンドリング装置から水性コーティングを除去/洗浄するのに、週に合計 28 時間を費やしました。
コスト削減 (推定 28 労働時間 x 1 時間あたり 36 ドル [負担コスト] = 1 週間あたり 1,008.00 ドルまたは年間 50,400 ドル) に加えて、オペレーターの肉体労働の要件はイライラし、時間がかかり、まったく危険な場合があります。
顧客は、四半期ごとにコーティングのクリーンアップを目標としており、人件費は四半期あたり 1,900 ドル、コーティング除去費用が発生し、合計 2,500 ドルかかりました。年間の合計節約額は 10,000 ドルに相当しました。
コーティングの節約 – 水性と UV の比較
顧客サイトでのパイプ生産は、直径 9.625 インチのパイプで月あたり 12,000 トンでした。要約すると、これは約 570,000 リニア フィート / ～ 12,700 個に相当します。新しい UV コーティング技術の塗布プロセスには、一般的なターゲット厚さ 1.5 ミルの大量/低圧スプレーガンが含まれていました。硬化は、Heraeus UV マイクロ波ランプを使用して行われました。コーティングコストと輸送/社内処理コストの節約を表 2 と表 3 にまとめます。
表 2. コーティングコストの比較 – リニアフィート当たりの UV コーティングと水性コーティング
表 3. 搬入輸送コストの削減と現場での資材取り扱いの削減によるさらなる節約
さらに、材料費と人件費のさらなる節約と生産効率の向上を実現できます。
UV コーティングは再生可能であり (水性コーティングは不可能)、少なくとも 96% の効率が可能です。
高強度の UV エネルギーにさらされない限り UV コーティングは乾燥しないため、オペレータは塗布装置の清掃やメンテナンスに費やす時間が短縮されます。
生産速度が向上し、お客様は生産速度を毎分 100 フィートから毎分 150 フィート (50% 増加) に高める可能性があります。
UV プロセス装置には通常、フラッシング サイクルが組み込まれており、生産稼働時間ごとに追跡およびスケジュールされます。これは顧客のニーズに応じて調整できるため、システムのクリーンアップに必要な人員が削減されます。
この例では、顧客は年間 1,277,400 ドルのコスト削減を実現しました。
VOCの削減
図 4 に示すように、UV コーティング技術の導入により VOC も削減されました。
図4. UVコーティング導入によるVOC削減効果
結論
UV コーティング技術により、パイプメーカーはコーティング作業で VOC を事実上排除できると同時に、生産性と全体的な製品性能を向上させる持続可能な製造プロセスを実現できます。UV コーティング システムは大幅なコスト削減にも貢献します。この記事で概説したように、お客様の総節約額は年間 1,200,000 ドルを超え、さらに 154,000 ポンドを超える VOC 排出量が削減されました。
詳細および ROI 計算ツールにアクセスするには、www.alliedphotochemical.com/roi-calculators/ をご覧ください。さらなるプロセスの改善と ROI 計算の例については、www.uvebtechnology.com をご覧ください。
サイドバー
UV コーティングプロセスの持続可能性 / 環境上の利点:
揮発性有機化合物 (VOC) 不使用
有害大気汚染物質 (HAP) の不使用
不燃性
溶剤、水、充填剤は不使用
湿度や温度の生産上の問題はありません
UV コーティングによる全体的なプロセスの改善:
製品サイズに応じて、毎分 800 ～ 900 フィートを超える高速生産速度
物理的な設置面積が 35 フィート (直線の長さ) 未満と小さい
最小限の仕掛品
後硬化の必要がない即時乾燥
下流のウェットコーティングの問題なし
温度や湿度の問題によるコーティング調整が不要
シフト変更、メンテナンス、週末の休業中に特別な取り扱い/保管は不要
オペレーターやメンテナンスにかかる人件費の削減
オーバースプレーを回収し、再濾過し、コーティングシステムに再導入する能力
UV コーティングによる製品性能の向上:
湿度テストの結果が改善されました
素晴らしい塩霧試験結果
コーティングの属性と色を調整する機能
クリアコート、メタリック、カラーをご用意
ROI 計算ツールで示される、リニア フィートあたりのコーティング コストの削減:
投稿日時: 2023 年 12 月 14 日
