Минимальная себестоимость полимерного покрытия от 0,5 €/кв.м

После того, как определено конкурентоспособное качество финишного покрытия и по индивидуальному ТЗ спроектирована покрасочная линия с идеальным технологическим циклом, наступает этап внедрения оборудования и достижения минимальной себестоимости окраски.

Снизить себестоимость порошковой окраски возможно, во-первых: за счёт оптимизации расходных норм потребления ресурсов на единицу поверхности и, во-вторых: благодаря повышению степени использования ресурсов в технологическом цикле (энергии, химических реагентов, воды и порошковой краски).

Долевое распределение потребления ресурсов в диаграмме себестоимости порошковой покраски

Это среднестатистическое процентное распределение структуры затрат в себестоимости окраски единицы поверхности при покраске на автоматической линии порошковой покраски.

В зависимости от стоимости используемых материалов, а так же от формы и массы окрашиваемых деталей, диаграмма и распределение долей будут отличаться.

В любом случае — будь то окраска простых плоских панелей, каркасных деталей сложной формы либо тяжёлых толстостенных металлоконструкций, — для минимизации себестоимости необходимо комплексно использовать все возможности повышения ресурсо- и энергоэффективности технологии.

Оптимизация и повышение ресурсоэффективности покрасочного оборудования

В технологии порошковой покраски используются химические реагенты, вода, порошковая краска и трудовые ресурсы. Рассмотрим основные пути оптимизации и повышения эффективности использования применяемых ресурсов.

 

1. Повышение степени использования химических реагентов и воды

Эффективность использования ресурсов на стадии подготовки поверхности предопределяют инженерно-конструкторские решения при проектировании и комплектации туннеля дополнительными опциями.

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

Благодаря каскадной системе достигается высокая степень использования реагентов в замкнутых циклах без стоков в канализацию. Чем больше число последовательных промывок, тем выше степень использования реагентов и чище промывочные воды, а значит выше качество промывки.

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

Детали на конвейере необходимо размещать под углом, чтобы в их углублениях не скапливалась жидкость, а стекала в ванну при прохождении зоны скапывания. В некоторых случаях на выходе из туннеля целесообразно установить модуль интенсивного воздушного обдува. Такое решение сбережёт промывочную воду и сэкономит энергию на её испарение в сушке.

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

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 смены жидкости ванн.

 

2. Оптимизация расхода порошковой краски

Порошковая краска занимает наибольшую долю в себестоимости — около 70 - 90%. Эта величина зависит от цены краски и от её расхода на единицу поверхности.

Для снижения расходных норм краски, первое, что необходимо определить — это минимально приемлемая толщина полимерной плёнки лакокрасочного покрытия, которая даст требуемые качественные характеристики для конечного изделия.

Толщина пленки не только определяет расход краски, а так же влияет на эксплуатационные качества покрытия. При определении оптимальной толщины — «больше», далеко не всегда «лучше». Так как тонкослойные покрытия прочнее и эластичнее по сравнению с толстыми слоями, в которых снижена гибкость.

В зависимости от типа структуры поверхности и от необходимых функциональных характеристик покрытия допустимая толщина покрытия лежит в широких пределах — от 40 до 150 мкм. В защитно-декоративных покрытиях, оптимальной толщиной плёнки является 60 - 80 мкм. При этом средний расход порошка составляет около 100 - 120 г/м².

Снизить расход порошковой краски, в первую очередь, поможет профессиональное покрасочное оборудование (кабина + система рекуперации и распылительные пистолеты) с высокоэффективными эксплуатационными характеристиками, важнейшие из которых:

• Степень осаждения / переноса порошка;
• Равномерное распределение порошка на поверхности;
• Эффективность системы рекуперации краски, не менее 95 - 98% (заслуга «бережных» циклонов и блоков фильтров).

Первоочередная задача технолога — подобрать оптимальные настройки распылительных пистолетов для всей номенклатуры окрашиваемых деталей. Основные регулируемые параметры — соотношение порошка и воздуха, сила тока, форма факела и расстояния от распылителей до деталей.

Так же, на расходные нормы влияет качество самой краски и её физические характеристики, такие как:

• Удельный вес порошка (чем краска «легче», тем экономичнее наносится);
• Фракционный / гранулометрический состав (толщина слоя покрытия определяется размером основной фракции порошка);
• Укрывистость / растекаемость краски при оплавлении.

Для сокращения потерь краски необходимо соблюдать идеальные технологические условия напыления и программировать оптимальные настройки распылительных пистолетов для каждого типа деталей.

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 так же негативно сказывается на качестве покрытия и может приводить к браку (кратеры, «апельсиновая корка» и прочее).

 

3. Трудовые ресурсы

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

Некомпетентность маляров обходится очень дорого в ежегодном исчислении. При производственной программе окраски от 10.000 м²/мес, целесообразней использовать автоматическую группу нанесения краски (автоматические распылительные пистолеты с роботами-манипуляторами).

Повышение энергоэффективности покрасочной линии

Потребление энергии можно разделить на электропотребление двигателей, входящих в состав агрегатов линий (насосы, вентиляторы) и потребление энергии для получения тепла в «горячих» стадиях обработки.

 

1. Электроэнергия потребляемая насосами и вентиляторами

Важный показатель, на который следует обратить внимание при сравнении конкурентных предложений. Хоть эта цифра в себестоимости относительно невелика, тем не менее, пренебрегать ей не стоит. Затраты энергии в годовом измерении могут быть весьма значительными.

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

В зависимости от применяемых технических решений и качества комплектующих двигателей, показатель электропотребления покрасочных линий различных производителей может отличаться в разы.

По потреблению электроэнергии оборудование EUROIMPIANTI — заслуженный мировой рекордсмен!

 

2. Основной энергоноситель для стадий нагрева

В качестве энергоносителя на большинстве установленных покрасочных линий применяется природный газ. Это удобный и технологичный источник тепловой энергии. Хорошей альтернативой использованию природного газа является генераторный синтез-газ из твёрдого топлива. Наиболее выгодно газифицировать отходы деревообрабатывающих производств (щепа и опилки). Синтез-газ ничуть не уступает в удобстве и технологичности, а полученное из него тепло в несколько раз дешевле, чем тепло от природного газа.

В технологии порошковой покраски энергоноситель используется для нижеследующих стадий:

• Нагрев химических растворов «горячих» ванн в туннеле подготовки поверхности. Растворы на стадиях обезжиривания и фосфатирования нагреваются до 40 - 60°С;
• Нагрев деталей в сушильной печи до 100 - 120°С для испарения влаги после подготовки поверхности;
• Нагрев деталей в печи полимеризации до 170 - 190°С.

Потребление энергии физически зависит от металлоёмкости окрашиваемых изделий. Чем тяжелее и массивнее детали, тем больше энергии требуется на их нагрев, и тем большая доля в себестоимости будет приходиться на энергоноситель. Это относится так же к подвесам и крючкам, масса которых должна быть минимальной для снижения неполезных энергозатрат в печах.

Кроме законов физики и термодинамики, потребление энергии напрямую зависит от технических характеристик и конструкционных особенностей оборудования:

• Эффективные теплогенераторы;
• Массивные теплообменники с высокой термической инерционностью и максимальным КПД передачи тепла;
• Минимизация теплопотерь с выхлопными газами (применение рекуператоров тепла выхлопных газов);
• Высокоэффективная теплоизоляция туннеля и печей (средняя температура внешней поверхности печи не должна превышать 35°C);

Инженеры EUROIMPIANTI уделяют особое внимание энергосбережению, изыскивая все возможности использования производимого тепла и сведению энерго-потерь к минимуму. Одним из таких решений является совмещение сушки с печью полимеризации, что позволяет экономить не только энергоноситель, а и занимаемую площадь для размещения оборудования.

Важным ноу-хау EUROIMPIANTI является рациональное использование энергии нагретых деталей на выходе из печи полимеризации. Когда тепло горячих деталей (нагретых до 170 - 190°С) не просто рассеивается в помещении цеха, а с пользой утилизируется в сушильной печи.

 

Комплексные методы снижения себестоимости порошковой покраски

Достижение минимальной себестоимости — это комплексная задача, в решение которой входит:

1. Высокотехнологичная энерго- и ресурсоэффективная линия порошковой покраски;
2. Оптимальный энергоноситель и тип систем теплогенерации;
3. Использование низкотемпературных порошковых красок и химических реагентов;
4. Применение материалов с минимальным расходом на единицу площади, образующие тонкоплёночные покрытия (как химический конверсионный слой, так и тонкослойное полимерное покрытие);
5. Системный анализ эффективности участка порошковой покраски, отслеживание результатов изменений для определения целесообразности предпринятых шагов.

Для комплексного снижения себестоимости покраски полезно применить принципы бережливого производства Toyota — цикл «планируй - делай - проверяй - воздействуй». С оценкой количественных показателей эффективности, которые позволят отслеживать прогресс в достижении поставленных целей.

Совершенствование  технологического процесса подразумевает непрерывную работу с поставщиками порошковых красок и химических реагентов. Для снижения температуры, времени обработки и расходных норм на единицу поверхности. Затраты уменьшаются с ростом безотходности технологии порошковой покраски.

 

Достижение минимальной себестоимости окраски — это непрерывный процесс снижения потерь, улучшения качества и повышения производительности.

 

Наилучшие результаты себестоимости 0,5 - 0,7 euro / м² достижимы только при серийном производстве продукции и применении автоматизированной конвейерной линии порошковой покраски.

Минимальная себестоимость окраски — это ключевой показатель, определяющий ценность покрасочного оборудования и экономический эффект в долгосрочной перспективе.