하지만플라스틱 밸브플라스틱 밸브는 때때로 특수 제품으로 간주되며, 산업 시스템용 플라스틱 배관 제품을 제조 또는 설계하거나 초청정 장비를 갖춰야 하는 사람들에게 가장 먼저 선택되는 제품입니다. 이러한 밸브가 일반적인 용도로 많이 사용되지 않는다고 가정하는 것은 간략한 설명입니다. 실제로 오늘날 플라스틱 밸브는 다양한 용도로 사용됩니다. 소재의 종류가 계속 확장되고, 이러한 소재를 필요로 하는 유능한 설계자들이 늘어나면서 이러한 다기능 도구를 활용할 수 있는 방법이 점점 더 다양해지고 있기 때문입니다.

플라스틱의 특성

열가소성 밸브의 장점은 다양합니다. 내식성, 내화학성, 내마모성, 매끄러운 내벽, 가벼운 무게, 설치 용이성, 긴 수명, 낮은 수명 주기 비용 등이 있습니다. 이러한 장점 덕분에 상수도, 폐수 처리, 금속 및 화학 가공, 식품 및 제약, 발전소, 정유 공장 등 상업 및 산업 분야에서 플라스틱 밸브가 널리 사용되고 있습니다. 플라스틱 밸브는 다양한 재질로 제작되어 다양한 구성으로 사용할 수 있습니다. 가장 일반적인 열가소성 밸브는 폴리염화비닐(PVC), 염소화 폴리염화비닐(CPVC), 폴리프로필렌(PP), 폴리불화비닐리덴(PVDF)으로 만들어집니다. PVC 및 CPVC 밸브는 일반적으로 소켓 끝단을 용제 접합하거나 나사산 및 플랜지 끝단을 사용하여 배관 시스템에 연결됩니다. 반면 PP 및 PVDF는 열, 맞대기 또는 전기 융착 기술을 사용하여 배관 시스템 구성 요소를 연결해야 합니다.

열가소성 밸브는 부식성 환경에서 탁월한 성능을 발휘하지만, 납이 없고1 탈아연화에 강하며 녹슬지 않기 때문에 일반 상수도 서비스에서도 마찬가지로 유용합니다. PVC 및 CPVC 배관 시스템과 밸브는 NSF[미국 국립위생재단] 표준 61에 따라 건강에 미치는 영향을 시험하고 인증받아야 하며, 여기에는 부속서 G의 저납 요건도 포함됩니다. 부식성 유체에 적합한 재질을 선택하려면 제조업체의 내화학성 가이드를 참조하고 온도가 플라스틱 재질의 강도에 미치는 영향을 이해해야 합니다.

폴리프로필렌은 PVC와 CPVC의 절반 정도의 강도를 가지고 있지만, 알려진 용매가 없기 때문에 내화학성이 가장 뛰어납니다. PP는 진한 아세트산과 수산화물에서 우수한 성능을 보이며, 대부분의 산, 알칼리, 염 및 여러 유기 화학물질의 약한 용액에도 적합합니다.

PP는 색소가 있거나 없는(천연) 소재로 제공됩니다. 천연 PP는 자외선(UV)에 의해 심하게 분해되지만, 카본 블랙 색소가 2.5% 이상 함유된 화합물은 자외선에 충분히 안정적입니다.

PVDF 배관 시스템은 PVDF의 강도, 작동 온도, 그리고 염분, 강산, 묽은 염기 및 여러 유기 용매에 대한 내화학성 덕분에 제약부터 광업까지 다양한 산업 분야에 사용됩니다. PP와 달리 PVDF는 햇빛에 의해 분해되지 않습니다. 하지만 이 플라스틱은 햇빛에 투명하여 유체를 자외선에 노출시킬 수 있습니다. 천연 무색소 PVDF는 고순도 실내 적용에 적합하지만, 식품 등급 적색과 같은 색소를 첨가하면 유체에 악영향을 미치지 않고 햇빛에 노출될 수 있습니다.

플라스틱 시스템은 온도 민감도, 열 팽창 및 수축 등 설계상의 어려움이 있지만, 엔지니어들은 일반 환경 및 부식성 환경에 적합하도록 오래 지속되고 비용 효율적인 배관 시스템을 설계할 수 있으며, 실제로 설계해 왔습니다. 주요 설계 고려 사항은 플라스틱의 열팽창 계수가 금속보다 크다는 것입니다. 예를 들어 열가소성 수지는 강철의 5~6배입니다.

배관 시스템을 설계하고 밸브 배치 및 밸브 지지대에 미치는 영향을 고려할 때, 열가소성 플라스틱의 중요한 고려 사항은 열 신장입니다. 열 팽창 및 수축으로 인한 응력과 힘은 배관 시스템의 방향을 자주 변경하거나 팽창 루프를 도입하여 유연성을 제공함으로써 감소시키거나 제거할 수 있습니다. 배관 시스템을 따라 이러한 유연성을 제공함으로써 플라스틱 밸브는 응력을 많이 흡수할 필요가 없습니다(그림 1).

열가소성 플라스틱은 온도에 민감하기 때문에 밸브의 압력 등급은 온도가 상승함에 따라 감소합니다. 플라스틱 소재에 따라 온도 상승에 따라 압력 등급이 감소합니다. 유체 온도가 플라스틱 밸브의 압력 등급에 영향을 미치는 유일한 열원은 아닐 수 있습니다. 최대 외부 온도 또한 설계 시 고려해야 할 사항입니다. 경우에 따라 배관 외부 온도에 맞춰 설계하지 않으면 배관 지지대 부족으로 인해 과도한 처짐이 발생할 수 있습니다. PVC의 최대 사용 온도는 64°C(140°F), CPVC의 최대 사용 온도는 104°C(220°F), PP의 최대 사용 온도는 74°C(180°F), PVDF 밸브는 최대 124°C(280°F)까지 압력을 유지할 수 있습니다(그림 2).

온도 범위의 반대편에 있는 대부분의 플라스틱 배관 시스템은 영하 온도에서도 매우 잘 작동합니다. 실제로 열가소성 배관의 인장 강도는 온도가 낮아짐에 따라 증가합니다. 그러나 대부분의 플라스틱은 온도가 낮아짐에 따라 내충격성이 감소하고, 영향을 받은 배관 재료는 취성을 나타냅니다. 밸브와 인접한 배관 시스템이 손상되지 않고, 물체에 부딪히거나 충격을 받지 않으며, 취급 중 배관이 떨어지지 않는 한, 플라스틱 배관에 대한 악영향은 최소화됩니다.

열가소성 밸브의 종류

볼 밸브,체크 밸브,버터플라이 밸브다이어프램 밸브는 스케줄 80 압력 배관 시스템에 사용되는 다양한 열가소성 재질로 제공되며, 다양한 트림 옵션과 액세서리도 갖추고 있습니다. 표준 볼 밸브는 연결 배관을 손상시키지 않고 유지보수를 위해 밸브 본체를 쉽게 분리할 수 있도록 설계된 진정한 유니온(union) 설계로 가장 널리 사용됩니다. 열가소성 체크 밸브는 볼 체크, 스윙 체크, Y 체크, 콘 체크로 제공됩니다. 버터플라이 밸브는 ANSI 클래스 150의 볼트 구멍, 볼트 원 및 전체 치수를 준수하므로 금속 플랜지와 쉽게 결합됩니다. 열가소성 부품의 매끄러운 내경은 다이어프램 밸브의 정밀한 제어를 더욱 향상시킵니다.

PVC 및 CPVC 재질의 볼 밸브는 여러 미국 및 해외 회사에서 1/2인치에서 6인치 크기의 소켓, 나사산 또는 플랜지 연결 방식으로 제조됩니다. 현대 볼 밸브의 진정한 유니온 설계는 본체에 나사로 고정되는 두 개의 너트로, 본체와 엔드 커넥터 사이에 탄성 씰을 압축합니다. 일부 제조업체는 수십 년 동안 동일한 볼 밸브의 설치 길이와 너트 나사산을 유지하여 인접 배관을 변경하지 않고도 기존 밸브를 쉽게 교체할 수 있도록 했습니다.

에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(EPDM) 엘라스토머 씰이 있는 볼 밸브는 음용수에 사용하기 위해 NSF-61G 인증을 받아야 합니다. 불소탄소(FKM) 엘라스토머 씰은 화학적 호환성이 우려되는 시스템의 대안으로 사용될 수 있습니다. FKM은 염화수소, 염용액, 염소화 탄화수소 및 석유를 제외한 대부분의 무기산 관련 용도에도 사용할 수 있습니다.

그림 3. 탱크에 부착된 플랜지 볼 밸브 그림 4. 수직으로 설치된 볼 체크 밸브 1/2인치에서 2인치까지의 PVC 및 CPVC 볼 밸브는 최대 비충격 수압이 73°F(23°C)에서 최대 250psi(100psi)까지 가능한 냉온수 어플리케이션에 적합한 옵션입니다. 2.5인치에서 6인치까지의 더 큰 볼 밸브는 73°F(23°C)에서 150psi(100psi)의 낮은 압력 등급을 가집니다. 화학 물질 이송에 일반적으로 사용되는 PP 및 PVDF 볼 밸브(그림 3 및 4)는 1/2인치에서 4인치(100psi) 크기로 제공되며 소켓, 나사산 또는 플랜지 연결 방식을 사용하며, 일반적으로 상온에서 최대 비충격 수압이 150psi(100psi)입니다.

열가소성 볼 체크 밸브는 물보다 비중이 작은 볼을 사용하므로, 상류 측에서 압력이 손실되면 볼이 밀봉 표면에 다시 가라앉습니다. 이 밸브는 시스템에 새로운 재료를 사용하지 않으므로 유사한 플라스틱 볼 밸브와 동일한 용도로 사용할 수 있습니다. 다른 유형의 체크 밸브에는 부식성 환경에서 내구성이 떨어지는 금속 스프링이 포함될 수 있습니다.

그림 5. 엘라스토머 라이너가 있는 버터플라이 밸브. 2인치에서 24인치까지의 플라스틱 버터플라이 밸브는 대구경 배관 시스템에 널리 사용됩니다. 플라스틱 버터플라이 밸브 제조업체들은 밸브 구조 및 밀봉 표면에 대해 서로 다른 접근 방식을 취하고 있습니다. 일부는 엘라스토머 라이너(그림 5) 또는 O-링을 사용하는 반면, 다른 제조업체들은 엘라스토머 코팅 디스크를 사용합니다. 어떤 제조업체들은 본체를 단일 재질로 제작하지만, 내부의 유체 접촉 부품이 시스템 재질로 사용됩니다. 즉, 폴리프로필렌 버터플라이 밸브 본체는 EPDM 라이너와 PVC 디스크를 포함하거나, 일반적으로 사용되는 열가소성 수지와 엘라스토머 씰을 사용한 여러 가지 다른 구성으로 제작될 수 있습니다.

플라스틱 버터플라이 밸브는 웨이퍼 형태로 제작되고 본체에 엘라스토머 씰이 설계되어 있어 설치가 간편합니다. 개스킷을 추가할 필요가 없습니다. 두 개의 결합 플랜지 사이에 플라스틱 버터플라이 밸브를 설치할 때는 권장 볼트 토크까지 3단계로 조이는 방식으로 조심스럽게 작업해야 합니다. 이는 밸브 표면에 균일한 씰링이 유지되고 밸브에 고르지 않은 기계적 응력이 가해지지 않도록 하기 위한 것입니다.

그림 6. 다이어프램 밸브. 금속 밸브 전문가라면 휠과 위치 표시기가 있는 플라스틱 다이어프램 밸브의 상단 부분이 익숙할 것입니다(그림 6). 하지만 플라스틱 다이어프램 밸브는 열가소성 본체의 매끄러운 내벽을 포함하여 몇 가지 뚜렷한 장점을 가지고 있습니다. 플라스틱 볼 밸브와 마찬가지로, 이 밸브 사용자는 트루 유니언 디자인을 설치할 수 있으며, 이는 밸브 유지보수 작업에 특히 유용합니다. 또는 플랜지 연결 방식을 선택할 수도 있습니다. 다양한 본체 및 다이어프램 재질 옵션 덕분에 이 밸브는 다양한 화학 분야에 사용할 수 있습니다.

다른 밸브와 마찬가지로 플라스틱 밸브를 작동시키는 핵심은 공압식 대 전기식, 직류식 대 교류식과 같은 작동 요구 사항을 결정하는 것입니다. 하지만 플라스틱 밸브의 경우, 설계자와 사용자는 액추에이터 주변 환경의 종류도 이해해야 합니다. 앞서 언급했듯이 플라스틱 밸브는 외부 부식 환경을 포함한 부식성 환경에 매우 적합한 옵션입니다. 따라서 플라스틱 밸브 액추에이터의 하우징 소재는 중요한 고려 사항입니다. 플라스틱 밸브 제조업체는 플라스틱으로 코팅된 액추에이터 또는 에폭시 코팅된 금속 케이스를 통해 이러한 부식성 환경의 요구 사항을 충족할 수 있는 다양한 옵션을 제공합니다.

이 기사에서 보여주듯이, 오늘날 플라스틱 밸브는 새로운 응용 분야와 상황에 맞는 다양한 옵션을 제공합니다.