CHEMOLAK stavia na moderné riadiace systémy aj robotiku

Začiatky chemickej výroby pod Malými Karpatami siahajú do roku 1883. Gróf Jozef Pálffy vtedy začal v novopostavenom závode v Horných Orešanoch neďaleko Smoleníc spracúvať drevo suchou destiláciou. Vyrábali sa tu produkty ako kyselina octová, acetón, octan vápenatý, drevný lieh, decht a drevené uhlie. Chemická továreň Smolenice sa dostávala postupne do povedomia odberateľov aj v Rakúsku, Nemecku a Anglicku.
CHEMOLAK stavia na moderné riadiace systémy aj robotiku

Veľa z produktov chemickej továrne sa používalo ako surovina na výrobu farieb a lakov. To viedlo k postupnému budovaniu nových výrobných priestorov a prechodu na vlastnú výrobu farieb a lakov v roku 1929. Neustály dopyt po produktoch fabriky a tým narastajúce požiadavky na výrobné kapacity podnietili výstavbu nového závodu v Smoleniciach s kapacitou 40 000 t výrobkov ročne, ktorý bol odovzdaný do užívania v roku 1968. V osemdesiatych rokoch bol postavený komplex novej varne živíc s najmodernejšími technológiami, ktoré umožnili pripravovať syntetické živice na výrobu farieb a lakov s najvyššími kvalitatívnymi parametrami.

Výrobný sortiment

CHEMOLAK, a. s., vyrába produkty na použitie v domácnosti aj v priemysle. Od náterových látok pre interiér bytov a domov, fasády, drevené ploty či nábytok až po priemyselné konštrukcie, mosty, elektrické stožiare, ťažkú dopravnú techniku či železničné vagóny. „Pri výrobe náterových látok sa využíva široký sortiment syntetických živíc. Vychádza sa z vodou riediteľnej disperzie, prechádza sa cez akrylátové a alkydové živice, polyestery a v sortimente nechýbajú ani epoxidy a polyuretány. Sortiment sa postupne dopĺňal a rozširoval nielen podľa možností výrobných technológií, ale najmä podľa požiadaviek trhu,“ vysvetľuje na úvod nášho stretnutia Ing. Ľuboš Obert, riaditeľ výroby spojív. Druhý veľký sortiment vyrábaných produktov tvoria syntetické živice. V tomto prípade CHEMOLAK spolupracuje s americkým producentom AOC LLC, pre ktorého vyrába nenasýtené polyestery na výrobu konštrukcií, jácht a výrobkov do chemického priemyslu. Okrem produkcie pre AOC vyrába CHEMOLAK v tomto sortimente aj syntetické živice na výrobu náterových látok, medzi ktoré patria alkydové živice pre tzv. vzdušnú syntetiku zahŕňajúcu farby na kovy, drevo a lazúry a akrylátové živice používané na výrobu náterových látok na cestné značenie. Hlavná časť akrylátových živíc sa používa na výrobu dvojkomponentových polyuretánových farieb so širokým spektrom použitia.

Od živice po náterové látky

Vstupy na výrobu náterových látok a syntetických živíc sú rôzne. „Celá výroba by sa dala rozdeliť na dve oblasti – fyzikálno-chemickú a chemickú. Základom na výrobu farby je syntetická živica, ktorá dáva každej farbe chemickú individualitu. K živici sa následne pridávajú pigmenty, plnivá, aditíva a rozpúšťadlá, ktoré zabezpečujú požadovaný farebný odtieň, mechanické vlastnosti farby, odolnosť a spracovateľské vlastnosti.“ vysvetľuje výrobný proces Ľ. Obert.

Uvedené komponenty sú už pri preberaní od externého dodávateľa presne odmerané. Systém merania skladových nádrží realizovala spoločnosť Klimasoft. Meranie prebieha sledovaním výšky hladiny radarovými snímačmi vo vyhotovení Ex od fy Krohne. Prenos dát na vizualizáciu prebieha cez riadiaci systém Delta Controls. Proces výroby sa začína presným navážením prachových komponentov uskladnených vo vreciach podľa vopred predpísanej receptúry pre každý vyrábaný typ výrobku. Na dávkovanie tixotropných aditív do nenasýtených polyesterov sa používa nový systém od firmy Evonik, pri ktorom sa využíva technológia fluidizácie fúkania. Na presné váženie sa využívajú moderné váhové systémy od spoločnosti Mettler Toledo a Tenzona. Navážené komponenty sa v stanovenom poradí a čase dopravujú modernými membránovými čerpadlami typu ARO do výrobných zariadení. Po navážení surovín a preddispergácii dostaneme tzv. cesto, ktoré sa následne melie v horizontálnych mlynoch, pri čom sa zmenšujú častice pigmentov a plnív na predpísanú veľkosť. V rámci tohto procesu sa presne meria a riadi tlak a teplota. Mletie zvyšuje opacitu a jemnosť výsledného produktu. Pred finalizáciou farby sa ešte pridávajú živice, aditíva, ktoré zabraňujú peneniu farby a zabezpečujú požadovaný rozlev; nakoniec sa pridajú rozpúšťadlá. Vzorky z každej vyrobenej farby sa posielajú do kontrolného laboratória, kde sa presne merajú predpísané vlastnosti, ako je viskozita, farebnosť podľa noriem RAL a pod.

Priemyselný mix – prevádzka miešania farieb

Výrobné zariadenie farieb, ktoré sa nachádza v konvenčnej výrobe, má svoje obmedzenia, čo sa týka rýchlosti reakcie na požiadavky zákazníka ohľadom konkrétneho odtieňa či konkrétneho typu výrobkov. Preto sa CHEMOLAK rozhodol inštalovať priemyselné kolorovacie systémy v rámci výroby a zabezpečiť ich priamo na predajných miestach farieb. „Vo veľkej časti výrobného sortimentu sa snažíme prechádzať na tzv. systém báz a kolorantov,“ vysvetľuje Ľ. Obert. „Na priemyselnom mixe máme tri druhy polyuretánov, dva druhy alkyduretánov, dva druhy alkydov, akrylát a epoxid. Takáto skladba vstupov nám umožňuje pružnejšie reagovať na požiadavky zákazníka. K tomu vyrábame vlastné pigmentové koncentráty, ktoré nám umožňujú vyrábať odtiene požadované zákazníkmi.“

Na výrobu finálnych výrobkov využíva CHEMOLAK vlastné know-how. Pracovníčky oddelenia vývoja sú autorkami originálnych receptov na výrobu bázických farieb a vyvinuli aj originálne receptúry kolorovania. Ak by sa podarilo prejsť spoločnosti na spomínaný systém výroby náterových látok v celom ponúkanom sortimente, znamenalo by to zrýchlenie výrobného procesu aj na konvenčnej časti výroby a skrátenie času pri plnení požiadaviek trhu a zákazníkov.

V rámci priemyselného mixu sa finálny produkt vyrába z bázových farieb a pigmentových pást. Nákup modernej technológie bol realizovaný v roku 2011 v rámci už spomínaného projektu podporeného Európskou úniou. Ide o dávkovací systém pre rozpúšťadlové náterové látky nemeckej spoločnosti FÜLL Systembau GmbH. Dávkovanie jednotlivých komponentov sa opäť uskutočňuje podľa predpísaných receptúr vyvinutých na oddelení vývoja. Bázy, extendre aj pigmentové pasty sú neustále v pravidelných intervaloch premiešavané, aby boli tieto komponenty homogénne a pripravené okamžite na váženie a dávkovanie. „Týmto spôsobom dokážeme pripraviť stovky až tisícky odtieňov rôznych farieb podľa požiadaviek zákazníka. Toto je budúcnosť výroby farieb a my sme sa touto cestou vydali už dnes,“ hovorí s hrdosťou Ľ. Obert.

Po nadávkovaní jednotlivých komponentov sa naplnený obal pôvodne umiestňoval do miešacieho zariadenia, tzv. šejkra. Následne sa prešlo na moderné gyroskopické miešadlá od firmy Accord Praha, ktorá je dodávateľom výrobkov Fast & Fluid. Ich výhodou je, že sú programovateľné, pričom v definovanom čase premiešavajú farbu vo viacerých osiach. Tým dochádza k účinnejšiemu premiešaniu farby, ktorá je dokonale zhomogenizovaná. „Okrem gyroskopov dodávajú do našej obchodnej siete automatické tónovacie zariadenia, ktoré umožňujú pripraviť farbu požadovaného odtieňa na viac ako 100 miestach v Čechách a na Slovensku.“ dodáva Ľ. Obert.

Plnenie a distribúcia

Na konci výrobného procesu v konvenčnej časti výroby sa nachádza moderná plniaca technológia od firmy DeVree, systém polepovania a orientácie produktov, ako aj systém etiketovania od firmy Albertina. Obsluha zadáva cez operátorský panel kód výrobku a linka sa automaticky prestaví podľa obalu, do ktorého sa bude plniť, rýchlosti linky, spolupráce so systémom kartónovania a pod. Naplnené obaly sa v súčasnosti ukladajú ručne na palety. Jednotlivé obaly aj palety sú označené čiarovými kódmi, pričom pracovníci distribúcie a kontroly sú vybavení mobilnými snímačmi čiarových kódov. Nasnímané údaje sa ukladajú do počítačového systému, z ktorého sa generujú podklady pre expedíciu či vyhľadanie konkrétnej položky v skladovacom priestore.

Prechod na moderné riadiace systémy

Spolupráca s americkým odberateľom AOC bola jedným z dôvodov modernizácie riadiacich systémov na úseku výroby živíc. Pôvodný systém už bol morálne zastaraný a americký odberateľ ho dopĺňal komponentmi Honeywell. To bolo nekonzistentné, takže sa pristúpilo k jeho náhrade. V roku 2010 získala spoločnosť CHEMOLAK prostriedky v rámci operačného programu Konkurencieschopnosť a hospodársky rast na realizáciu projektu s názvom Zvýšenie konkurencieschopnosti spoločnosti CHEMOLAK, a. s., zavedením nových inovatívnych technológií. V rámci projektu sa okrem iného podarilo zrealizovať dodávku automatizovaného systému riadenia a regulácie výroby syntetických živíc. Išlo o dodávku riadiaceho systému na výrobu syntetických živíc, dodávku riadeného vypúšťania emisií výroby vrátane záložného zdroja elektrickej energie, ako aj dodávku plničky sudov a kontajnerov. Všetky tieto čiastkové projekty sa podarilo zrealizovať v prvej polovici roku 2011.

Samotnou rekonštrukciou, naprogramovaním a uvedením nového riadiaceho systému Siemens Simatic S7 400 do prevádzky vo varni bola poverená spoločnosť ATP, spol. s r. o. V rámci výberového konania splnilo riešenie tejto spoločnosti nastavené požiadavky spoločnosti CHEMOLAK, a. s., nielen po technickej, ale aj cenovej stránke. „Oslovila nás aj možnosť výrazne lepšej schopnosti rozširovania nového systému a jeho priebežnej modernizácie v porovnaní s pôvodným systémom, ktorý sme používali. V minulosti sme na ovládanie riadiaceho systému potrebovali veľmi skúsených operátorov, ktorí boli ťažko zastupiteľní, nový systém nás posunul v tejto oblasti výrazne vpred. Zaškolenie obsluhy trvá výrazne kratšie a väčšinu postupov a rozhodnutí už vykonáva nový systém automaticky,“ vysvetľuje dôvody voľby Ľ. Obert. „Navyše veľkým pozitívom je aj profesionálne spracovanie sprievodnej technickej dokumentácie, čím sa v porovnaní s predchádzajúcim systémom výrazne zjednodušila údržba a správa riadiaceho systému.“

Pri realizácii a návrhu systému sa vychádzalo z existujúcich štandardných programových blokov, pričom celé riešenie bolo prispôsobené potrebám spoločnosti CHEMOLAK, a. s. Či už z dôvodu zmeny vyrábaného sortimentu, rozširovania technológie, alebo získavania nových skúseností operátorov, spoločnosť ATP sa stará o priebežné dopĺňanie a úpravu nasadeného systému. Jedna z týchto úprav sa udiala práve pri zmene celého systému filtrácie, keď bolo potrebné inštalovať väčšie množstvo nových snímačov a programovo ošetriť aj snímanie a spracovanie zaznamenaných údajov. Nový riadiaci systém zabezpečuje aj sledovanie a riadenie väčšiny regulačných ventilov.

Systém SCADA/HMI – vizualizácia a ovládanie technologických procesov

Operátor v riadiacej miestnosti varne má k dispozícii systém SCADA od firmy ATP, ktorý poskytuje podrobný prehľad v reálnom čase o stave jednotlivých technologických zariadení. V rámci varne sleduje teplotu a tlak na štyroch chemických reaktoroch, stav miešania, vypúšťacieho ventilu, zásoby bázických živíc a pod. Okrem všetkých výrobných a skladovacích technologických uzlov samotnej varne má k dispozícii prehľad o systéme chladenia, kotolne, kde sa zohrieva teplonosné médium, sledujú sa čerpadlá, aký tlak generujú do ohrievacieho systému a pod. Pod dohľadom sú aj všetky suroviny, ktoré sa dajú čerpať ako vstup pre jednotlivé vyrábané produkty. V centrálnom sklade sa sleduje teplota styrénu, ktorá musí byť pod 20 °C. V prípade jej prekročenia sa automaticky zapína systém ochladzovania. K dispozícii je aj ovládanie dávkovacieho systému katalyzátora pre dva chemické reaktory.

V rámci výroby syntetických živíc ide o čisto chemické procesy. Z chemických komponentov sa v štyroch reaktoroch prostredníctvom chemických reakcií – radikálová polymerizácia, polyadícia a polykondenzácia – vytvárajú syntetické živice. Komponenty sa do reaktorov dávkujú potrubnými systémami, kde riadiaci systém diaľkovo ovláda otváranie a zatváranie ventilov podľa zvolenej receptúry. Reaktory sú nastavené na tenzometrických snímačoch, ktoré snímajú hmotnosť nadávkovaného komponentu. Po dosiahnutí predpísaného množstva sa údaj z tenzometrov prenáša do riadiaceho systému, ktorý následne odstavuje chod čerpadla v centrálnom sklade tekutých surovín.

Priebeh jednotlivých technologických veličín – tlaku, teploty, hmotnosti a pod. – možno zobrazovať aj vo forme grafov vytvorených nielen z aktuálne meraných, ale aj z historických hodnôt. Ak sa niektorá z veličín dostane mimo definovaný rozsah, alebo ak na niektorom zariadení dôjde k poruchovému stavu, systém upozorní operátora alarmovým hlásením. Operátor je povinný potvrdiť jeho zaregistrovanie a následne vykonať príslušné akcie – buď situáciu vyriešiť diaľkovo priamo z miestnosti riadenia, alebo delegovať riešenie na pracovníkov údržby.

„Systém SCADA umožňuje nielen sledovať teplotu vyrábaného produktu, teplotu teplonosného média – oleja, ale aj riadiť teplotu zadávaním kriviek priebehu ohrevu, riadiť teplotu na hlave kolóny, vypúšťanie do rozpúšťacích kotlov, voliť, z ktorých surovín sa bude požadovaný produkt vyrábať, a pod. V stanovených intervaloch sa automatizovaným spôsobom z reaktorov odoberajú vzorky produktu, ktoré sa posielajú na kontrolu do medzioperačného laboratória. Na základe týchto výsledkov dokáže operátor cez systém SCADA upraviť prebiehajúci proces tak, aby sa dosiahla požadovaná kvalita. Takýmto spôsobom máme pod kontrolou celý priebeh procesu od vstupu až po výstup,“ hovorí Ľ. Obert.

Spoluprácu so spoločnosťou ATP, spol. s r. o., hodnotí Ľ. Obert ako nadštandardnú a prozákaznícku. „Snažíme sa ich odporučiť aj iným spoločnostiam, nakoľko profesionalita a prístup z ich strany sú naozaj na špičkovej úrovni. U pracovníkov tejto firmy sme ocenili nielen veľmi dobrý prehľad z hľadiska hardvérových produktov, ale najmä schopnosť pochopiť nás ako zákazníka a stotožniť sa s našimi potrebami, z čoho vyplynulo riešenie na vysokej technickej úrovni. Každý zo štyroch reaktorov bol naprogramovaný osobitne a špecificky, pričom boli zohľadnené špecifiká vyrábaného sortimentu aj veľkosť samotného reaktora. Nie je to ako v prípade iných dodávateľov, pri ktorých sa musí zákazník prispôsobiť dodanému systému.“

Výhľady do budúcnosti

Cieľom spoločnosti do najbližšej budúcnosti je prejsť na systém, ktorý už majú zabehnutý v prevádzke priemyselného mixu. Tým by sa podarilo zautomatizovať celý proces výroby báz, bieleho extendra aj pigmentových báz. Zrýchlenie dodávok požadovaných produktov by si síce vyžiadalo mierne zvýšenie ceny, ale podľa Ľ. Oberta sú zákazníci pripravení takúto zmenu akceptovať. „Reakčný čas vybavovania požiadavky zákazníka v konvenčnej výrobe je aktuálne do desať dní. Systém, ktorý už máme zabehnutý na priemyselnom rozpúšťadlovom mixe, nám umožňuje reagovať približne do 24 hodín,“ konštatuj Ľ. Obert.

V pláne je modernizácia a nasadenie riadiacich systémov pre kotolňu a technológie chladiacej vody. Pristúpiť by sa malo aj k náhrade viacerých mechanických komponentov za riaditeľné prvky a doprogramovaniu ďalších technologických prevádzok do nového riadiaceho systému. Snahou bude aj inštalácia meracích zariadení do reaktorov, ako je napr. meranie viskozity produktov, ktoré sa v súčasnosti realizuje rôznymi bajpasovými systémami náročnými na čistenie.

Budúci rok by na úseku centrálneho balenia produktov malo pribudnúť jedno robotické pracovisko. „Robot by mal byť schopný premiestniť prázdnu paletu na požadovanú pozíciu, ukladať veľké obaly aj nakartónované obaly na paletu, zakladať kartónové preložky a pod. Pracovisko by malo byť vybavené aj kamerovým systémom, nakoľko sa budú ukladať rôzne druhy obalov,“ poodhaľuje zámery CHEMOLAK-u Ľ. Obert.

Vzhľadom na nedostatok kvalifikovaného stredoškolského personálu je zrejmé, že v krátkodobom horizonte bude spoločnosť CHEMOLAK klásť čoraz väčší dôraz na využívanie automatizácie a meracích systémov. „Zároveň bude potrebné preniesť skúsenosti dlhoročných odborníkov, ktorí nám odídu do dôchodku, tiež do elektronickej podoby v takej forme, aby ich nástupcovia dokázali rovnako efektívne a bezpečne vykonávať potrebné rozhodnutia doslova stlačením jedného tlačidla. Snahou je udržať nahromadené skúsenosti a do budúcnosti prenášať nové skúsenosti do automatizovaných systémov riadenia,“ konštatuje Ľ. Obert.

Spoločnosť CHEMOLAK, a. s., sa dnes pýši vyše 150 výrobkami s originálnym receptom, ktorých obľuba neustále rastie. Zavádzaním progresívnych foriem výroby, modernizáciou technologických postupov a rastom profesionality pracovníkov sa spoločnosť radí medzi špičkové podniky v Európe.

Ďakujeme spoločnosti CHEMOLAK, a. s., za možnosť realizácie reportáže a Ľubošovi Obertovi za poskytnuté technické informácie.