ДельтаГрин Концентрат

 

Упрощение процесса очистки деталей моющими средствами на водной основе.

Производственное предприятие "Фэирчайлд Фастенерз" (Fairchild Fasteners), в настоящее время предприятие принадлежит корпорации Алкоа (Alcoa Inc.), внедрила практический опыт и помощь своих поставщиков для того, чтобы заменить несколько сложных операций одним процессом...

Авторы: Эдвард О'Нил,
Ригоберто Ромо, Алекс Гузман,
"Фэирчайлд Фастенерз; Маша Шуб;
и Барбара Канегсберг, БФК Солюшнз

"Фэирчайлд Фастенерз" (Fairchild Fasteners) это развивающаяся компания, имеющая широкий спектр задач по очистке и подготовке поверхностей. В последнее время компания была мотивирована изменить существующие методы очистки. Как учреждение, попадающие под "Раздел V" (Title V), подразделение "Саус Бэй Оперэйшнс" (South Bay Operations) в Южной Калифорнии посчитало необходимым упразднить использование метилэтилкетона и уайт-спирита, внедрив технологические процессы, использующие чистящие средства на водной основе не смотря на то, что американское агенство по контролю за чистотой воздуха "Эс-Кью-Си-Эй-Эм-Ди" (SCAQMD) устанавливает содержание ЛОС (Летучих Органических Соединений) для процессов водной очистки не превышающее 50 гр/л, с запланированным ужесточением стандарта.

Подразделение "Саус Бэй Оперэйшнс" (South Bay Operations) добилось значительных результатов в увеличении как эффективности, так и практичности использования моющих средств на водной основе. Заслуживает внимание то, что компания использовала опыт и знания работников с максимальной пользой, сотрудничая с компанией-изготовителем моющего средства для сокращения процесса внедрения и достижения целей очистки без негативного воздействия на качество готовой продукции.

 

Loading Parts
Крепежные изделия сначала закружаются в корзины, а затем моечную установку, перемещаясь таким образом из одного танка в другой. Такой подход минимизирует трудоемкость и вероятность получиения травм.

Задачей компании "Фэирчайлд Фастенерз" (Fairchild Fasteners) стояла ликвидация накладных расходов, связанных с осуществлением контроля за заказом и обращения с различными типами моющих средств путем сокращиения числа используемых моющих средств с пяти до одного. В технологических процессах, использующих моющие средства на основе воды это достаточно сложная задача потому что в отличие от классического процесса, использующего моющие средства на основе растворителя, водные моющие средства зачастую специфичны по отношению к каждому относительно узкому диапазону загрязнителей. Каждый процесс должен быть оптимизирован к отдельно взятому металлу и загрязнителю. Требованием "Фэирчайлд Фастенерз" (Fairchild Fasteners), как быстрорастущей компании, было создание экономичного, эффективного, быстрого, устойчивого и надежного технологического процесса. Завершающим требованием стало создание безопасного, экологически чистого процесса, не подвергающего опасности здоровье работников компании.

Выбор моющего средства

При выборе данного продукта среди прочих, тестируемых средств, "Фэирчайлд Фастенерз" (Fairchild Fasteners) учитывал производительность, управление и контроль, а также техническую поддержку продукта. Также рассматривались эффективность очистки, стоимость и уровень сервиса. Моющее средство должно было показать высокие результаты в данных условиях производства. Часть моющих средств, подвергнутых тестировке, имела относительно низкую стоимость за галлон концентрата, но эти моющие средства не могли быть разведены в необходимой пропорции для исходного применения. Другая часть моющих средств не показала сравнимой эффективности в процессе проведения предварительных испытаний, имея при этом более низкий ресурс, что влекло за собой более частую замену рабочего раствора. Важным требованием к чистящему средству являлась легкая его адаптация к моющему оборудованию.

Тем не менее наиважнейшим требованием к моющему средству была его безопазность для работников компании. Компания "Фэирчайлд Фастенерз" (Fairchild Fasteners) поставила своей задачей использовать в своей производственной среде наиболее безопасные, экологически чистые моющие средства. Отсутствие информативного паспорта безопасности незамедлительно исключало моющее средство из числа претендентов. В данном случае перечень ингредиентов не был конфиденциален и список добавок был предоставлен конечному пользователю, обеспечивая таким образом ещё один уровень гарантий.

 

Parts
В прошлом персонал компании "Фэирчайлд" работал с чистищями средствами, имеющими комнатную температуру поэтому была создана специальная секция для охлаждения деталей.

Внедрение нового процесса

Несмотря на то, что моющее средство может показать себя эффективным в условиях тестирования, а также иметь при этом низкую стоимость и благоприятный экологический профиль, персонал, занятый в производстве может признать продукт неприемлимым, тем самым сводя на нет все вышеперечисленное. Следовательно, первый шаг это получение признания моющего средства.

Любое изменение в технологическом процессе имеет тенденцию встречать сопротивление. Не смотря на уже существующие технологические процессы, использующие моющие средства на водной основе, некоторые операторы моющих машин негативно восприняли замену моющих средств на основе растворителя моющими средствами с водной основой. Руководство компании"Фэирчайлд Фастенерз" (Fairchild Fasteners) склонилось против силового внедрения предписанного решения. Было принято решение ступенчатого внедрения с прямым, честным подходом, используя активное вовлечение работниковна каждом отдельно взятом участке. Успех моющего средства в одном отделе приводил к устным рекомендациям в других отделах "Фэирчайлд Фастенерз" (Fairchild Fasteners).

Изменение технологического процесса, в частности переход от моющих средств на основе растворителей к моющем средствам имеющим водную основу требует разнообразных подходов в управлении производственной линией. В данном случае не смотря на то, что головной офис и основные производственные помещения завода-изготовителя моющих средств находятся в городе Гардена, штат Калифорния, локальное производство продукта и технические возможности компании обеспечили возможность снабжения и технической поддержки "Фэирчайлд Фастенерз" (Fairchild Fasteners). Эта поддержка была особенно полезной при запуске нового техпроцесса и его оптимизации.

Трудоёмкие процессы

Зачастую новые подходы работают хорошо в нескольких относительно несложных техпроцессах. Прямой, настойчивый подход, связывающий опытного производственного специалиста с поставщиком моющих средств позволил улучшить сложные техпроцессы.

 

 


 

ТАБЛИЦА 1 — Трёхступенчатая Очистка Погружением
_________________________
Номер танка, в который производится погружение ________________________-_________________________

ТАНК 1
ТАНК 2
ТАНК 3

Сушка Горячим Воздухом
Количество концентрированного моющего средства в танке (литры)*

150
115
75

Температура рабочего раствора в танке(°С)

80°C
85
°C
75
°C
80
°C
Время погружения корзины в танк (мин)

6-8
3
3
10

* вместимость каждого танка - 500 литров


В одном из цехов, ведущий специалист, отвечающий за процесс нанесения гальванического покрытия был поставлен перед набором особо трудных задач по очистке деталей, включавших в себя контроль и мониторинг процесса мойки. Выбранное чистящее средство позволило упростить процесс мойки, заменив несколько техпроцессов одним. Масла различной консистенции должны были быть удалены с болтов, пальцев, гаек и шайб. Другое моющее средство на водной основе с добавками, имеющими бутилцеллозольвную основу требовала процесса очистки, занимающего 30 минут. Имеющее солевую основу моющее средство не давало адэкватного качества мойки. В другом приложении, не содержащий ЛОС растворитель был использован для удаления нагара с деталей, изготовленных из нержавеющей стали. С учетом стоимости растворителя, несколько моющих средств, имеющих водную основу были взяты для тестирования и не прошли начальное испытание. Моющее средство, выбранное для замены ассортимента чистящих средств, используемых компанией "Фэирчайлд Фастенерз" (Fairchild Fasteners), успешно удалил загрязнители в течении 20 минут.

В случае нового техпроцесса очистки, предприятие, производящее детали, подвергаемые мойке, и завод-изготовитель моющего средства работали вместе для оптимизации концентрации, температуры, времени техпроцесса и объема агента по борьбе с коррозией для достижения требуемого качества очистки и экономии концентрата моющего средства. Во время мойки пробных партий в импровизированных контейнерах (бочки с подогревом) переменные техпроцесса были установлены в расчете на беспрерывное производство.

Результатом стал простой трехэтапный процесс мойки путем погружения, использующий моющее средство, прогрессивно разводимое водопроводной водой. Результаты приведены в Таблице I. Чистота была оценена как визуально, так и следующим в техпроцессе отделом - отделом гальванизации. Процесс безостановочный, 24 часа в сутки, 7 дней в неделю с постепенным добавлением воды для сохранения уровня в танках. Дважды в неделю 10 галлонов концентрированного моющего средства добавляются в первый танк, пять галлонов - во второй и третий танки. Моющее средство обновляется полностью раз в месяц и может пропускать через себя увеличенную в два раза нагрузку. Используемое ранее моющее средство требовало полного обновления каждые 7-10 дней.

Говоря о всех водных процессах, важно предоставить адэкватное качество очистки. В компании "Фэирчайлд Фастенерз" (Fairchild Fasteners) процесс мойки был улучшен за счет:

Вращения моющихся деталей (приблизетельная скорость вращения - 10 об/мин); Находящихся ниже поверхности форсунок-распылителей; Шлифовочно-очищающей ветоши, проходящей цикл очистки вместе с деталями.

Процесс автоматизирован и использует подъемник, перемещающий корзины с деталями во время мойки и сушки. Подобная организация процесса является более устойчивой, нежели ручная мойка, и позволяет сократить время, затрачиваемое оператором.

 

Hot Cleaning Bath
Подразделение компании "Фэирчайлд" - "Саус Бэй Оперэйшнс" использует ванну горячей мойки для удаления масла, смазочных материалов и других загрязнителей используя моющиее средство на водной основе разработанное специально для этих деталей.

Практический Совет

Главный специалист компании сделал бесценный вклад, дав практический советы, которые были адапрированы ко многим производственным линиям на предприятии для достижения успешного техпроцесса. Например, конструкция крепежного устройства должна подходить к детали и требованиям процесса мойки. Для больших деталей наиболее оптимально изпользование корзины с наибольшими зазароми в сетке для успешного удаления металлической стружки. Корзины с мелкой сеткой должны быть использованы для мелких деталей. Таким образом, для оптимизации процесса мойки необходимо иметь ассортимент корзин с сетками разного размера. В дополнение, пробные загрузки в каждой корзине должны быть изменены таким образом, чтобы позволить беспрепятственное вращение в течении процесса мойки. Корзины, как правило, загружаются на одну четверть объема. Загрузка большего количества деталей в корзину может привести к неадекватному качеству мойки.

Время, выделенное для удаления масла должно быть адэкватным. Для техпроцессов компании "Фэирчайлд Фастенерз" (Fairchild Fasteners) типичное время мойки и сушки составляет 25 минут, 28 минут для сильнозагрязненных деталей. Часть процесса обучения новых оператов включает в себя гарантию того, что оператор понимает важность уделения адэкватного времени для процесса мойки. Не смотря на относительную мягкость моющего средства необходимо учитывать высокий температурный режим и используемое тяжелое оборудование требующее рутинного использования перчаток. Наконец, при планировании загрузки эксплуатационный персонал, привыкший к процессу мойки, проводимого при комнатной температуре, должен помнить, что детали поступающие из моечной машины имеют высокую температу и требуют охлаждения; следовательно должна быть создана зона промежуточного хранения.

Этот технологический процесс, включающий в себя мойку в трех танках, показал себя успешным в удалении разнообразных масел и смазочных материалов с поверхности деталей изготовленных из нержавеющей стали, углеродистой стали и титана. Тем не менее знание пределов возможности системы было критичным для успеха. Например, детали из алюминия чернели при высокотемпературной мойке. Проблема была решена путем установки дополнительной ванны для мойки с температурой рабочего раствора сниженной до 60°С. В дополнение к сказанному, некоторые тяжелые детали, имеющие резьбу, посредством столкновения с друг другом были повреждены во время вращения корзины. Подобные детали должны были проходить через моющую установку, использующую центрифугу или через моющую машину использующую процесс погружения деталей в рабочий раствор с последующим встряхиванием.

Казалось, что каждая производственная линия имела по крайней мере хотя бы незначительное количество деталей, которые были вечной головной болью в отношении прохождения процесса мойки.

Наисложнейшая задача очистки

Технологический процесс водной мойки использующий систему трех танков показал себя успешным в том, что считалось наисложнейшей задачей удаления грязи на предприятии, отчасти, благодаря настойчивости и изобретательности. Детали, имеющие штампованный фланец были выполнены из совокупности нержавеющей стали "303" и алюминия "А286" и были покрыты толстым слоем смазки. После прохождения процесса мойки детали были обработаны кислотой, с последующим прохождением процесса гальванизации. Неадэкватно вымытые детали не проходили успешно процесс гальванизации.

Предыдущий процесс мойки включал в себя ручную мойку каждой детали уайт-спиритом при помощи щетки в закрепленной на бочке моечной установке. Процесс мойки был медленным, трудоемким и неэффективным в удалении налета. Другие моющие средства на водной основе не удаляли полностью налет для полного удовлетворения технических требований следующего техпроцесса.

Не смотря на то, что выбранное моющее средство изначально успешно удалило налет с деталей, время процесса мойки было экстремально долгим. Оператор моечного цеха был в состоянии сократить время мойки до 10 минут благодаря вложению полировочно-чистящей ветоши в корзины с деталями для интенсификации процесса мойки.

Несколько преимуществ было открыто посредством адаптации водной мойки:

Количество установок для ручной мойки было сокращено с четырех до нуля.

Количество операторов моечного оборудования было сокращено с двух до одного.

Компания Фэирчайлд была в состоянии ввести в технологические процессы эти изменения не смотря на сложности, связанные с процедурой перехода и жесткими экологическими стандартами.

Цели и результат, приведшие к успеху, резюмированы в ТАБЛИЦЕ II

 

ТАБЛИЦА II

Основные Цели - Результаты Перехода на Водные Моющие Средства и Консолидации Моющих Средств

 

ЦЕЛЬ
РЕЗУЛЬТАТ
Заменить растворители водными моющими средствами для устранения ЛОС (Летучих Органических Соединений) Технологический процесс полностью соответствует требованиям Агенства по защите окружающей среды USEPA
Внедрить моющие средства на водной основе Созданы условия повышенной безопасности для работников и улучшены экологические показатели
Сократить количество используемых моющих средств Улучшены возможности контроля техпроцесса; упрощены процедуры заказа моющих средств; упрощена утилизация отработавшего раствора
Сравнить характеристики моющих средств на водной основе Сокращен расход моющих средств; улучшены условия труда для работников предприятия
Сравнить расход и время работоспособности моющих средств на водной основе Сокращены затраты на моющие средства; минимизированы затраты на удаление использованного раствора
Обмен опытом с заводом-изготовителем моющего средства Налажено техническое обеспечение процесса очистки
Обучение операторов моечных машин Улучшены показатели качества мойки моющими средствами на водной основе

 

Не существует универсального растворителя, нет и совершенного метода очистки. Каждый метод очистки, каждый техпроцесс имеет ненужный багаж в плане экологических требований и/или в вопросах безопасности и здоровья работников. Компания "Фэирчайлд Фастенерз" (Fairchild Fasteners) выбрала метод наиболее подходящий для производственных нужд и регулятивных нормативов. В дополнение компания затратила значительно время на проведение сравнительного анализа поставщиков моющих средств, настаивая на их соответствующем экологическом профиле и технике безопасности.

Определение стоимости моющего процесса является трудноразрешимой задачей. Достижение эффективной очистки детали, не наносящей повреждений - другая задача. Определение совместимости материалов конструкции может быть приблизительно произведено при помощи пробных образцов в лабораторных условиях, но в конечном счете совместимость должна быть подтверждена в производственной практике. Дополнение: если моющее средство применимо к широкому диапазону загрязнителей, на предприятии упрощается система контроля моющих средств, также упрощается процесс разработки новых техпроцессов.

С осени 1998 года, компания "Фэирчайлд Фастенерз" (Fairchild Fasteners) перевела удивительно большое количество моющих процессов на использование одного моющего средства. Благодяря эффективному действию, удобному практическому применению и отсутствию неприятных запахов моющее средство приобрело поддержку работников компании. Новое моющее средство успешно заменило чистящее средство на основе бутилцеллозольва, чистящее средство на основе бикарбоната, а также минеральные спирты. Компания "Фэирчайлд Фастенерз" (Fairchild Fasteners) стремится увеличить использование нового моющего средства в других областях применения. При упразднении предварительной обработки кислотой деталей, поступающих в цех гальванизации, и в других техпроцессах, где необходима очистка с повышенной точностью, как правило, необходимо внедрение контролируемого процесса промывки.

Критически оценивая возможные варианты очистки, используя метод коллективного подхода, задействуя работников производства и поставщиков моющих средств, определяя эффективность и общую стоимость, оптимизируя техпроцесс и опираясь на производственные нужды, компания "Фэирчайлд Фастенерз" (Fairchild Fasteners) была в состоянии внедрить предпочтительный с точки зрения экологии процесс, использующий моющие средства на водной основе, и сделала значительные шаги в процессе оптимизации с существенным сокращением затрат.

 


БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

 

  1. Agopovich, J.W. “Evaluation of Non-Ozone Depleting Cleaning Solvents in Inertial Instrument Production,” Joint Services Data Exchange for Guidance, Navigation and Control, Palm Springs, CA, October 26-29, 1992.
  2. Kanegsberg, B. “Aqueous Cleaning in Perspective: Where You Should Use Water-Based Cleaning, Where You Should Use Something Else,” Third Annual Pollution Prevention Conference, Jacksonville, FL, June 10, 1999.
  3. Kanegsberg, B. and C. LeBlanc, TURI, “The Cost of Process Conversion,” CleanTech ’99, Rosemont, IL, May 1999.
  4. Kanegsberg, B., “How to Get Vendors to Work with You,” Precision Cleaning ’97, Cincinnati, OH, April 15 - 17, 1997.
  5. Kanegsberg, B., “Resolving Compatibility Issues with Aqueous Cleaning of Ferrous Metals, Specialty Alloys, and Complex Composites,” 1995 International CFC and Halon Alternatives Conference and Exhibition, Washington, D.C, October 26, 1995.
  6. Maluso, P. and B. Kanegsberg, “Hydrostatic Pump Rebuild: Implementing Aqueous, Steam and Solvent Free Processes,” Tenth Annual International Workshop on Solvent Substitution and the Elimination of Toxic Substances & Emissions, Scottsdale, AZ, September 13 – 16, 1999.
  7. O’Neill et al., “Four Steps to Process Conversion,” Parts Cleaning Magazine, Vol. IV, March 2000.

ВЕРХ СТРАНИЦЫ

 

 

 

 

 

 


 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Russian