작성자: Allied PhotoChemical의 Michael Kelly, 마감 기술 솔루션의 David Hagood
파이프 및 튜브 제조 공정에서 연간 10,000파운드의 VOC에 해당하는 거의 모든 VOC(휘발성 유기 화합물)를 제거할 수 있다고 상상해 보십시오. 또한 더 많은 처리량과 더 적은 부품/선형 피트당 비용으로 더 빠른 속도로 생산하는 것을 상상해 보십시오.
지속 가능한 제조 프로세스는 북미 시장에서 보다 효율적이고 최적화된 제조를 향한 핵심입니다. 지속가능성은 다양한 방법으로 측정할 수 있습니다.
VOC 감소
에너지 사용량 감소
최적화된 노동력
더 빠른 제조 출력(더 적은 비용으로 더 많은 결과)
자본의 보다 효율적인 사용
게다가 위의 조합은 다양합니다.
최근 한 선도적인 튜브 제조업체는 코팅 작업에 대한 새로운 전략을 구현했습니다. 제조업체가 이전에 사용했던 코팅 플랫폼은 VOC 함량이 높고 가연성도 있는 수성 기반이었습니다. 구현된 지속 가능한 코팅 플랫폼은 100% 고체 자외선(UV) 코팅 기술이었습니다. 본 글에서는 고객의 초기 문제점, UV 코팅 공정, 전반적인 공정 개선, 비용 절감 및 VOC 감소에 대해 요약하였습니다.
튜브 제조의 코팅 작업
제조업체는 이미지 1a 및 1b에서 볼 수 있듯이 혼란스러운 수성 코팅 공정을 활용하고 있었습니다. 이 공정으로 인해 코팅 재료가 낭비될 뿐만 아니라 VOC 노출과 화재 위험이 증가하는 작업 현장 위험도 발생했습니다. 또한 고객은 현재의 수성 코팅 작업과 비교하여 향상된 코팅 성능을 원했습니다.
많은 업계 전문가들이 수성 코팅과 UV 코팅을 직접 비교하지만 이는 현실적인 비교가 아니며 오해의 소지가 있을 수 있습니다. 실제 UV 코팅은 UV 코팅 공정의 하위 집합입니다.
그림 1. 프로젝트 참여 프로세스
UV는 과정이다
UV는 상당한 환경적 이점, 전반적인 공정 개선, 향상된 제품 성능, 그리고 선형 풋 코팅당 절감 효과를 제공하는 공정입니다. UV 코팅 프로젝트를 성공적으로 구현하려면 UV를 세 가지 주요 구성 요소, 즉 1) 고객, 2) UV 도포 및 경화 장비 통합업체, 3) 코팅 기술 파트너로 구성된 프로세스로 보아야 합니다.
이 세 가지 모두 UV 코팅 시스템을 성공적으로 계획하고 구현하는 데 중요합니다. 그럼 전반적인 프로젝트 참여 프로세스를 살펴보겠습니다(그림 1). 대부분의 경우 이러한 노력은 UV 코팅 기술 파트너가 주도합니다.
성공적인 프로젝트의 핵심은 내장된 유연성과 다양한 유형의 고객 및 해당 애플리케이션에 적응할 수 있는 능력을 통해 명확하게 정의된 참여 단계를 갖는 것입니다. 이러한 7가지 참여 단계는 고객과의 성공적인 프로젝트 참여를 위한 기초입니다. 1) 전체 프로세스 논의; 2) ROI 논의; 3) 제품 사양; 4) 전체 공정 사양; 5) 샘플 시험; 6) RFQ/전체 프로젝트 사양; 7) 지속적인 의사소통.
이러한 참여 단계는 순차적으로 진행될 수 있으며, 일부는 동시에 발생할 수도 있고, 서로 바뀔 수도 있지만 모두 완료해야 합니다. 이러한 내장된 유연성은 참가자에게 가장 높은 성공 가능성을 제공합니다. 어떤 경우에는 모든 형태의 코팅 기술에 대한 귀중한 산업 경험을 갖춘 자원으로 UV 공정 전문가를 참여시키는 것이 가장 좋을 수 있지만 가장 중요한 것은 강력한 UV 공정 경험입니다. 이 전문가는 모든 문제를 탐색하고 코팅 기술을 적절하고 공정하게 평가할 수 있는 중립적인 자원 역할을 할 수 있습니다.
1단계. 전반적인 프로세스 논의
여기에서는 현재 레이아웃에 대한 명확한 정의와 긍정적인/부정적인 요소가 명확하게 정의되어 고객의 현재 프로세스에 관한 초기 정보가 교환됩니다. 대부분의 경우 상호 비밀유지 협약(NDA)을 체결해야 합니다. 그런 다음 명확하게 정의된 프로세스 개선 목표를 식별해야 합니다. 여기에는 다음이 포함될 수 있습니다.
지속 가능성 – VOC 감소
노동력 절감 및 최적화
품질 향상
라인 속도 증가
건평 감소
에너지 비용 검토
코팅 시스템의 유지 관리 – 예비 부품 등
다음으로, 식별된 프로세스 개선 사항을 기반으로 특정 측정 기준이 정의됩니다.
2단계. 투자수익률(ROI) 논의
초기 단계에서 프로젝트의 ROI를 이해하는 것이 중요합니다. 세부 수준이 프로젝트 승인에 필요한 수준일 필요는 없지만 고객은 현재 비용에 대한 명확한 개요를 갖고 있어야 합니다. 여기에는 제품당 비용, 선형 피트당 비용 등이 포함되어야 합니다. 에너지 비용; 지적재산권(IP) 비용; 품질 비용; 운영자/유지보수 비용; 지속가능성 비용; 그리고 자본비용. (ROI 계산기에 액세스하려면 이 기사의 끝 부분을 참조하십시오.)
3단계. 제품 사양 논의
오늘날 제조되는 모든 제품과 마찬가지로 기본 제품 사양은 초기 프로젝트 논의에서 정의됩니다. 코팅 적용과 관련하여 이러한 제품 사양은 생산 요구 사항을 충족하기 위해 시간이 지남에 따라 발전해 왔으며 일반적으로 고객의 현재 코팅 프로세스를 충족하지 못합니다. 우리는 이를 “오늘 vs. 내일”이라고 부릅니다. 이는 현재 제품 사양(현재 코팅이 충족되지 않을 수 있음)을 이해하는 것과 현실적인 미래 요구 사항을 정의하는 것(항상 균형을 맞추는 행위) 사이의 균형을 맞추는 행위입니다.
4단계. 전체 프로세스 사양
그림 2. 수성 코팅 공정에서 UV 코팅 공정으로 전환할 때 사용할 수 있는 공정 개선
고객은 기존 관행의 긍정적인 측면과 부정적인 측면과 함께 현재 프로세스를 완전히 이해하고 정의해야 합니다. 이는 UV 시스템 통합업체가 이해하는 것이 중요하므로 새 UV 시스템 설계 시 잘 진행되는 것과 그렇지 않은 것을 고려할 수 있습니다. UV 공정은 코팅 속도 증가, 바닥 공간 요구 사항 감소, 온도 및 습도 감소 등 상당한 이점을 제공합니다(그림 2 참조). 고객의 제조 시설을 공동 방문하는 것이 좋습니다. 이는 고객의 요구 사항과 요구 사항을 이해할 수 있는 훌륭한 프레임워크를 제공합니다.
5단계. 시연 및 시운전
또한 고객과 UV 시스템 통합업체가 코팅 공급업체 시설을 방문하여 모든 사람이 고객의 UV 코팅 프로세스 시뮬레이션에 참여할 수 있도록 해야 합니다. 이 기간 동안 다음과 같은 활동이 진행되면서 많은 새로운 아이디어와 제안이 표면화될 것입니다.
시뮬레이션, 샘플 및 테스트
경쟁 코팅 제품 테스트를 통한 벤치마킹
모범 사례 검토
품질 인증 절차 검토
UV 통합업체를 만나보세요
앞으로의 구체적인 실행 계획을 수립하세요.
6단계. RFQ / 전체 프로젝트 사양
고객의 RFQ 문서에는 프로세스 논의에서 정의된 새로운 UV 코팅 작업에 대한 모든 관련 정보와 요구 사항이 포함되어야 합니다. 문서에는 UV 코팅 기술 회사에서 식별한 모범 사례가 포함되어야 합니다. 여기에는 워터 재킷 열 시스템을 통해 건 팁까지 코팅을 가열하는 작업이 포함될 수 있습니다. 토트 가열 및 교반; 코팅 소비량을 측정하기 위한 저울.
7단계. 지속적인 소통
고객, UV 통합업체, UV 코팅 회사 간의 의사소통 수단은 매우 중요하며 권장되어야 합니다. 오늘날의 기술 덕분에 정기적인 Zoom/회의형 통화를 예약하고 참여하는 것이 매우 편리해졌습니다. UV 장비나 시스템을 설치할 때 놀랄 일이 있어서는 안 됩니다.
파이프 제조업체가 실현한 결과
모든 UV 코팅 프로젝트에서 고려해야 할 중요한 영역은 전반적인 비용 절감입니다. 이 경우 제조업체는 에너지 비용, 인건비, 코팅 소모품 등 여러 영역에서 비용 절감을 실현했습니다.
에너지 비용 - 마이크로파 구동 UV 대 유도 가열
일반적인 수성 코팅 시스템에서는 튜브의 유도 전 또는 유도 후 가열이 필요합니다. 인덕션 히터는 값비싸고 에너지 소비가 높으며 유지 관리 문제가 심각할 수 있습니다. 또한 수성 솔루션에는 유도 히터 에너지 사용량이 200kw인 데 비해 마이크로파 UV 램프에서는 90kw가 필요했습니다.
표 1. 10램프 마이크로웨이브 UV 시스템과 유도 가열 시스템을 사용하여 시간당 100kw 이상의 비용 절감
표 1에서 볼 수 있듯이 파이프 제조업체는 UV 코팅 기술을 구현한 후 시간당 100kw 이상의 절감 효과를 실현하는 동시에 에너지 비용도 연간 $71,000 이상 절감했습니다.
그림 3. 연간 전기요금 절감 예시
이러한 감소된 에너지 소비에 대한 비용 절감은 14.33센트/kWh의 예상 전기 비용을 기준으로 추산되었습니다. 연간 50주(주당 5일, 교대당 20시간) 동안 2교대를 통해 계산한 시간당 100kw의 에너지 소비 감소는 그림 3에 표시된 대로 $71,650의 절감 효과를 가져옵니다.
인건비 절감 – 운영자 및 유지보수
제조 기업이 인건비를 지속적으로 평가함에 따라 UV 프로세스는 운영자 및 유지 관리 인력 시간과 관련된 고유한 절감 효과를 제공합니다. 수성 코팅을 사용하면 젖은 코팅이 자재 취급 장비 하류에서 굳어 결국 제거되어야 합니다.
제조 시설의 작업자는 다운스트림 자재 취급 장비에서 수성 코팅을 제거/청소하는 데 주당 총 28시간을 소비했습니다.
비용 절감(약 28 노동 시간 x 시간당 $36 [부담 비용] = 주당 $1,008.00 또는 연간 $50,400) 외에도 운영자의 육체 노동 요구 사항은 실망스럽고 시간 소모적이며 완전히 위험할 수 있습니다.
고객은 분기당 인건비 $1,900에 코팅 제거 비용을 더해 총 $2,500를 목표로 분기별로 코팅 청소를 실시했습니다. 연간 총 절감액은 $10,000였습니다.
코팅 비용 절감 – 수성 vs. UV
고객 현장의 파이프 생산량은 직경 9.625인치 파이프로 월 12,000톤이었습니다. 요약하면 이는 약 570,000 선형 피트/~12,700개 조각에 해당합니다. 새로운 UV 코팅 기술의 적용 프로세스에는 일반적인 목표 두께가 1.5mil인 대용량/저압 스프레이 건이 포함되었습니다. 경화는 Heraeus UV 마이크로파 램프를 사용하여 수행되었습니다. 코팅 비용과 운송/내부 처리 비용 절감은 표 2와 3에 요약되어 있습니다.
표 2. 코팅 비용 비교 - 선형 피트당 UV 및 수성 코팅
표 3. 수입 운송 비용 절감 및 현장 자재 취급 감소로 인한 추가 비용 절감
또한 추가 자재 및 인건비 절감과 생산 효율성을 실현할 수 있습니다.
UV 코팅은 재활용이 가능하며(수성 코팅은 그렇지 않음) 최소 96%의 효율성을 제공합니다.
UV 코팅은 고강도 UV 에너지에 노출되지 않는 한 건조되지 않으므로 작업자는 도포 장비를 청소하고 유지 관리하는 데 소요되는 시간을 줄일 수 있습니다.
생산 속도가 더 빨라지고 고객은 생산 속도를 분당 100피트에서 분당 150피트로 50% 증가시킬 수 있습니다.
UV 공정 장비에는 일반적으로 생산 실행 시간별로 추적 및 예약되는 세척 주기가 내장되어 있습니다. 이는 고객의 요구에 따라 조정될 수 있으므로 시스템 정리에 필요한 인력이 줄어듭니다.
이 예에서 고객은 연간 $1,277,400의 비용 절감을 실현했습니다.
VOC 감소
그림 4에서 볼 수 있듯이 UV 코팅 기술을 구현하면 VOC도 감소했습니다.
그림 4. UV 코팅 적용에 따른 VOC 감소
결론
UV 코팅 기술을 사용하면 파이프 제조업체는 코팅 작업에서 VOC를 사실상 제거하는 동시에 생산성과 전반적인 제품 성능을 향상시키는 지속 가능한 제조 프로세스를 제공할 수 있습니다. UV 코팅 시스템은 또한 상당한 비용 절감 효과를 가져옵니다. 이 기사에 설명된 대로 고객의 총 절감액은 연간 $1,200,000를 초과했으며 154,000lbs 이상의 VOC 배출량을 제거했습니다.
자세한 내용을 확인하고 ROI 계산기에 액세스하려면 www.alliedphotochemical.com/roi-calculators/를 방문하세요. 추가 프로세스 개선 사항과 ROI 계산기 예시를 보려면 www.uvebtechnology.com을 방문하세요.
사이드바
UV 코팅 공정 지속 가능성/환경적 이점:
휘발성 유기 화합물(VOC) 없음
유해 대기 오염물질(HAP) 없음
불연성
용제, 물 또는 충전제 없음
습도나 온도 생산 문제 없음
UV 코팅이 제공하는 전반적인 공정 개선:
제품 크기에 따라 분당 800~900피트의 빠른 생산 속도
35피트(선형 길이) 미만의 작은 물리적 설치 공간
최소한의 작업 진행 중
후경화 요구사항 없이 즉시 건조
다운스트림 습식 코팅 문제 없음
온도나 습도 문제에 대한 코팅 조정이 필요하지 않습니다.
교대근무, 유지보수 또는 주말 가동 중단 시 특별한 취급/보관 없음
운영자 및 유지 관리와 관련된 인력 비용 절감
오버스프레이를 회수하고, 재여과하고, 코팅 시스템에 재도입하는 능력
UV 코팅으로 제품 성능 향상:
향상된 습도 테스트 결과
훌륭한 염무 테스트 결과
코팅 속성 및 색상 조정 기능
투명 코팅, 금속성 및 색상 사용 가능
ROI 계산기에 표시된 대로 선형 피트당 코팅 비용이 낮아집니다.
게시 시간: 2023년 12월 14일
