Минимизация себестоимости полимерного покрытия

На автоматизированной линии, с хорошо поставленным технологическим процессом, себестоимость полимерного покрытия составляет 0,5 - 0,7 EUR / 1 м². Достичь такого результата возможно за счёт оптимизации потребления ресурсов и энергии. Рассмотрим все важные характеристики покрасочного оборудования, напрямую влияющие на повышение эффективности технологии порошковой покраски.

 

Долевое распределение затрат в себестоимости порошковой покраски

В технологии порошковой покраски используются: химические реагенты, вода, порошковая краска, трудовые ресурсы, электроэнергия и энергоноситель для стадий нагрева. Затраты этих ресурсов и составляют общую себестоимость покрытия:

Это среднестатистическое процентное распределение структуры затрат в себестоимости окраски при использовании бережливой линии порошковой покраски.

 

Процентное распределение долей в диаграмме зависит от стоимости используемых материалов, от формы и массы окрашиваемых деталей, и самое главное — от эффективности покрасочного оборудования.

При проектировании линий порошковой покраски мы внедряем инновационные ресурсосберегающие решения и используем все конструкционно-технические возможности для минимизации себестоимости полимерного покрытия.

 

Повышение эффективности использования химических реагентов

Эффективность использования ресурсов на стадии подготовки поверхности зависит от правильного проектирования каскадного туннеля и от комплектации дополнительными опциями.

Каскадная система промывки. Туннели подготовки поверхности оснащаются автоматической системой каскадного пополнения ванн. Наглядно каскадную систему иллюстрирует классический 5-ти стадийный цикл железофосфатирования:

Уровень растворов в рабочих «горячих» ваннах пополняется за счёт последующих промывочных ванн, в которых со временем повышается концентрация реагентов. А последняя промывочная ванна пополняется за счёт контура свежей воды.

 

Экономия реагентов и воды. Благодаря замкнутому циклу без стоков в канализацию достигается высокая степень использования реагентов. Чем больше число последовательных промывок, тем выше экономия реагентов и чище промывочные воды, а значит выше качество подготовки поверхности.

Достаточные длины зон скапывания. Кроме длин активных зон, в которых происходит распыление, обязательно следует предусмотреть предпалаты (тамбуры) и зоны скапывания. Данные технологические зоны препятствуют прямому переносу растворов в соседние ванны.

Правильная завеска деталей на конвейер. Детали необходимо размещать под углом, чтобы в их углублениях не скапливалась жидкость, а стекала назад в ванну при прохождении зоны скапывания.

Воздушный струйный обдув. На выходе из туннеля целесообразно установить модуль интенсивного воздушного обдува. Такое решение сбережёт промывочную воду и сэкономит энергию на её испарение в сушке.

Конденсация паров. Все «горячие» ванны оснащаются вытяжками паров с фильтрами-конденсаторами, которые препятствуют выходу паров за пределы туннеля и возвращают конденсированные растворы в ванны.

Дополнительное оборудование для туннеля. Для оптимизации расхода химических реагентов и снижения потерь в туннеле целесообразно применить дополнительные опции — автоматические дозаторы реагентов, маслосепараторы, фильтры и регенераторы для продления ресурса химических растворов и сокращения частоты замены воды.

 

Повышение эффективности использования порошковой краски

Порошковая краска занимает наибольшую долю в себестоимости — около 70 - 90 %. Эта величина, прежде всего, зависит от цены краски и от её расхода на единицу поверхности. Расход порошка зависит от толщины слоя покрытия, от степени использования порошка и от сложности формы окрашиваемых деталей.

Толщина полимерного покрытия. Для снижения расходных норм потребления краски, первое, что необходимо определить — это минимально приемлемая толщина полимерной плёнки, которая даст требуемое качество покраски конечного изделия.

Эксплуатационные характеристики покрытия. При определении оптимальной толщины плёнки — «больше», далеко не всегда «лучше». Так как тонкоплёночные покрытия прочнее и эластичнее по сравнению с толстыми слоями, в которых снижена гибкость.

Характеристики порошковой краски. На расходные нормы, в первую очередь, влияет качество порошковой краски и её физические характеристики:

• Удельный вес порошка — чем удельный вес краски меньше, тем экономичнее она наносится за счёт более тонкого слоя;
• Фракционный / гранулометрический состав — минимальная толщина слоя покрытия определяется размером основной фракции;
• Укрывистость / растекаемость краски при оплавлении — способность образовывать однородный слой расплава при полимеризации.

Расход порошковой краски. В зависимости от требуемых функциональных свойств допустимая толщина покрытия лежит в широких пределах — от 40 до 150 мкм. В большинстве случаев, для защитно-декоративных покрытий, оптимальной толщиной плёнки является 60 - 80 мкм. При этом средний расход порошка составляет около 100 - 130 г / м². Чем сложнее форма изделий — тем выше расход краски.

Бережливое покрасочное оборудование. Для достижения максимального коэффициента использования порошковой краски необходимо использовать профессиональное покрасочное оборудование, в состав которого входит:

• Пластиковая кабина с циклонной или фильтровой системой рекуперации, позволяющая использовать до 95 - 98 % порошка;
• Автоматическая группа нанесения краски с высокой степенью переноса порошка и равномерным осаждением на поверхности;
• Порошковые центры с пропорциональным смешиванием свежего и рекуперированного порошка.

Правильная настройка параметров распыления порошка. В первоочередную задачу технолога входит оптимальная настройка распылительных пистолетов для всей номенклатуры окрашиваемых деталей. Основные регулируемые параметры — соотношение порошка и воздуха, сила тока, форма факела и расстояния от распылителей до деталей.

Применение программируемых роботизированных систем с распознаванием формы деталей сильно упрощает эту задачу и позволяет добиться стабильной повторяемости процесса покраски на всех типах изделий.

 

Оптимизация трудовых ресурсов

Рабочий персонал. На полностью автоматизированной линии себестоимость окраски практически не зависит от уровня зарплат рабочего персонала. Так как для работы требуется технолог для настройки оптимальных параметров автоматического процесса и рабочая сила для загрузки / разгрузки конвейера.

Если краска наносится вручную, то расходные нормы во многом зависят от квалификации маляров. Многие из них излишне перестраховываются и наносят избыточное количество краски, чтобы избежать непрокрашенных участков. Даже неправильно выбранное расстояние от распылителя до окрашиваемой детали может приводить к браку — образованию кратеров и «апельсиновой корки» на поверхности.

Некомпетентность маляров может обходится довольно дорого. Поэтому при производственной программе окраски от 7.000 - 10.000 м² / мес. целесообразно использовать автоматические распылительные пистолеты с роботами-манипуляторами. Подробнее об автоматическом способе покраски.

 

Оптимизация электропотребления

Потребление электроэнергии. Электропотребление двигателей (насосы и вентиляторы) — важный показатель, на который следует обратить внимание при сравнении конкурентных предложений. Хоть эта цифра в себестоимости относительно невелика, тем не менее, пренебрегать ею не стоит.

Мощность системы рекуперации. Самым большим потребителем электроэнергии в линиях являются вентиляторы систем рекуперации кабины. Инженеры уделяют особое внимание оптимизации мощности вентилятора и компромиссному решению технических противоречий между аэродинамикой воздушных потоков, геометрией циклонов и площадью фильтрации.

Мощность вентиляторов в печах. Для равномерного распределения тепла внутри печей применяется усиленная циркуляция горячего воздуха. В печах EUROIMPIANTI используются вентиляторы малой мощности, распределённые по всей длине теплообменника, что обеспечивает равномерность температуры при минимальных энерго-затратах.

EUROIMPIANTI — мировой рекордсмен низкого потребления электроэнергии. Благодаря использованию экономичных электромоторов в системах рекуперации и большого числа вентиляторов низкой мощности в печах.

В зависимости от применяемых инженерных решений и мощности электродвигателей, показатель потребления электрической энергии различных производителей линий может отличаться в разы. Что влечёт значительные затраты электроэнергии, весьма ощутимые в годовом измерении.

 

Повышение эффективности использования тепловой энергии

Основной энергоноситель. В качестве энергоносителя могут применяться электроэнергия или любые виды горючего топлива (природный / сжиженный газ, мазут и дизель). В технологии порошковой покраски энергоноситель используется для получения тепла на «горячих» стадиях обработки:

• Нагрев химических растворов до 40 - 60 °С в туннеле подготовки поверхности на стадиях обезжиривания и нанесения конверсионного слоя;
• Нагрев деталей в сушильной печи до 110 - 130 °С для испарения влаги после подготовки поверхности;
• Нагрев деталей в печи полимеризации до 160 - 200 °С для формирования и закрепления финишного покрытия.

Потребление энергии зависит от металлоёмкости окрашиваемых деталей. Чем тяжелее и массивнее детали, тем больше энергии требуется на их нагрев, и тем большая доля в себестоимости будет приходиться на энергоноситель. По этой же причине, важно минимизировать массу подвесок и крючков для снижения энергопотерь.

Энергоэффективность EUROIMPIANTI. Расход энергоносителей и теплопотери напрямую зависит от технических характеристик и конструкционных особенностей оборудования. Инженеры уделяют особое внимание энергосбережению, изыскивая все возможности использования производимого тепла и сведению энерго-потерь к минимуму:

• Эффективные теплогенераторы с высокой степенью сжигания топлива (газовые горелки WEISHAUPT);
• Массивные теплообменники с высокой термической инерционностью и максимальным КПД передачи тепла;
• Высокоэффективная теплоизоляция туннеля и печей (температура внешней поверхности печи не превышает 35 °C);
• Совмещение сушки с печью полимеризации для экономии энергоносителя и занимаемой площади;
• Использование тепла нагретых деталей. Рационально применяется при окраске толстостенных массивных деталей.

Уникальное ноу-хау EUROIMPIANTI — рациональное использование энергии нагретых деталей на выходе из печи полимеризации. Когда тепло горячих деталей (нагретых до 180 - 190 °С) не просто рассеивается в помещении цеха, а с пользой утилизируется в сушильной печи.

 

Непрерывный процесс минимизации себестоимости порошковой покраски

Достижение минимальной себестоимости порошковой покраски — это непрерывный процесс снижения потерь при сохранении заданного качества полимерного покрытия. Это комплексная задача, в решение которой входит:

1. Бережливая ресурсоэффективная линия порошковой покраски;
2. Использование низкотемпературных и тонкоплёночных материалов;
3. Системный анализ эффективности процесса с отслеживанием прогресса.

 

Совершенствование технологического процесса подразумевает непрерывную работу с поставщиками порошковых красок и химических реагентов. Необходимо снижать диапазон рабочих температур и расходные нормы потребления материалов, с оценкой KPI-показателей и отслеживанием достигнутого прогресса.

Наилучшие результаты себестоимости 0,5 - 0,7 EUR / м2 достижимы при использовании полностью автоматизированной линии порошковой покраски, с надёжной экспертной поддержкой опытных специалистов в области современных полимерных покрытий.

Мы гарантируем достижение минимальной себестоимости полимерного покрытия — это ключевая ценность линий порошковой покраски EUROIMPIANTI, обеспечивающая нашим клиентам долгосрочный экономический эффект.