솔레노이드 밸브 성능에 있어 중요한 선택: 밀봉재 선택 가이드

소개

산업 자동화 분야에서 솔레노이드 밸브는 제조, 화학 공정, 에너지, 의료 등 다양한 응용 분야에서 유체 흐름을 제어하는 ​​데 필수적인 구성 요소입니다. 밸브 설계와 전자기 효율이 중요한 고려 사항이지만, 밀봉 재료의 선택은 장기적인 성능을 결정하는 중요한 요소입니다. 밀봉재는 내부 및 외부 누출을 방지하고, 압력 무결성을 유지하며, 매체, 온도 및 작동 주기에 따른 열화에 저항합니다. 작동 조건과의 적합성을 잘못 판단하면 조기 고장, 안전 위험 및 비용이 많이 드는 계획되지 않은 가동 중단으로 이어질 수 있습니다. 이 글에서는 널리 사용되는 세 가지 밀봉 폴리머를 살펴봅니다.NBR, FKM 및 EPDM—또한 재료 특성을 응용 분야 요구 사항에 맞추기 위한 구조화된 프레임워크를 제공합니다.

1. 솔레노이드 밸브 신뢰성에서 씰의 역할

솔레노이드 밸브의 씰은 여러 가지 중요한 기능을 수행합니다.

누출 방지: 씰은 움직이는 부품과 밸브 본체 사이에 견고한 장벽을 형성하여 정적 및 동적 작동 환경 모두에서 누출이 전혀 발생하지 않도록 합니다.

화학적 저항성: 오일, 산, 용제 또는 증기를 포함한 부식성 매체에 노출되어도 팽창, 균열 또는 열화 없이 견뎌야 합니다.

온도 적응성: 씰은 극저온 조건부터 고온 증기 환경에 이르기까지 극한의 온도 범위에서도 탄성을 유지합니다.

기계적 내구성: 밸브 작동으로 인한 반복적인 압축 및 마찰을 견뎌내며, 수백만 회의 작동 주기 동안 마모 및 압출에 대한 저항력을 유지합니다.

재질을 잘못 선택하면 씰 경화, 압출 또는 화학적 부식이 발생할 수 있으며, 이는 밸브 고장의 일반적인 원인입니다.

2. 주요 밀봉 재료: 특성 및 적용 분야

2.1 NBR (니트릴 부타디엔 고무)

핵심 강점: 광물성 오일, 연료 및 그리스에 대한 내성이 뛰어나 유압 및 공압 시스템에 비용 효율적인 솔루션을 제공합니다. 또한 우수한 내마모성과 인장 강도를 제공합니다.

제한 사항: 오존, 자외선 노출 및 케톤/에스테르계 용매에 취약하며, 작동 온도 범위가 첨단 고분자보다 좁습니다.

온도 범위: -30°C ~ +100°C (단기)

압축 공기 시스템, 엔진 연료 라인, 윤활유 제어 및 광물유를 사용하는 산업용 유압 시스템에 적합합니다.

2.2 FKM (불소탄소 고무)

핵심 강점: 고온, 화학 물질 및 산화에 대한 탁월한 내성. FKM 씰은 산, 합성 오일 및 방향족 탄화수소를 포함한 가혹한 환경에서도 안정적으로 작동합니다.

제한 사항: 비용이 높음; 저온에서의 유연성이 제한적임; 케톤, 에스테르 및 암모니아와 호환되지 않음.

온도 범위: -20°C ~ +200°C (단기 최고 온도는 230°C까지)

화학 공정, 제약 장비, 고온 증기 라인 및 자동차 터보 시스템에 적합합니다.

2.3 EPDM (에틸렌 프로필렌 디엔 모노머)

핵심 강점: 고온수, 증기, 오존 및 풍화 작용에 대한 탁월한 내성을 자랑합니다. 또한 인산 에스테르계 유체(예: 스카이드롤) 및 묽은 산/알칼리에도 강합니다.

제한사항: 광물유 또는 연료 용도에는 적합하지 않으며, 노출 시 급격한 팽창 및 파손이 발생합니다.

온도 범위: -40°C ~ +150°C (단기)

인산에스테르를 사용하는 수처리 시스템, 냉각 회로, 식품 및 음료 가공, 항공 유압 시스템에 적합합니다.

3. 비교 분석: 적합한 재료 선택

아래 표는 주요 성능 속성을 요약한 것입니다.

4. 체계적인 선정 방법론

1단계: 유체 매질 정의

물, 증기 또는 알코올: EPDM은 수분 안정성이 뛰어나기 때문에 일반적으로 최적의 소재입니다.

오일, 연료 또는 탄화수소: NBR 또는 FKM이 적합하며, 고온 또는 합성 유체에는 FKM이 선호됩니다.

화학적으로 부식성이 강한 매체: 내화학성 차트를 사용하여 호환성을 확인하십시오. FKM은 일반적으로 가장 광범위한 내성을 제공합니다.

2단계: 온도 및 압력 측정

고온 환경(>150°C): 급속한 노화를 방지하려면 FKM 또는 특수 폴리머(예: FFKM)가 필요합니다.

극저온 응용 분야: EPDM 또는 PTFE 기반 소재는 저온에서도 탄성을 유지합니다.

극한 압력 조건: 씰의 기계적 강도와 압출 방지 설계가 시스템 압력에 부합하는지 확인하십시오.

3단계: 수명 및 비용 제약 조건 평가

수명이 짧고 중요도가 낮은 시스템의 경우, NBR은 성능과 경제성의 균형을 제공합니다.

수명이 길고, 가혹한 환경 또는 안전이 중요한 애플리케이션: 가동 중지 시간을 줄이고 신뢰성을 높이려면 FKM에 투자하십시오.

5. 흔히 발생하는 함정과 그 결과

NBR을 스팀이나 오존과 함께 사용하면 몇 주 안에 경화, 균열 및 누수가 발생합니다.

송유관에 EPDM을 적용하면 밀봉재가 빠르게 팽창하고 밸브가 고착되어 시스템이 고장납니다.

저온 가스에 FKM을 선택할 경우, 저온 등급이 없으면 -20°C 이하에서 취성 파괴가 발생할 수 있습니다.

6. 씰 기술의 미래 동향

고성능 블렌드: PTFE가 함유된 엘라스토머는 내화학성 및 내열성을 향상시키면서 마찰을 줄입니다.

스마트 씰: 내장 센서가 마모, 압력 및 온도를 모니터링하여 예측 유지보수를 가능하게 합니다.

지속 가능한 소재: 바이오 기반 고분자와 재활용 가능한 화합물은 환경을 중시하는 산업 분야에서 주목받고 있습니다.

결론

밀봉재 선택은 일률적인 방식이 아니라 재료의 특성과 작동 요구 사항을 체계적으로 조율하는 과정입니다. NBR은 오일 기반 시스템에 탁월하고, FKM은 부식성 화학 물질과 고온을 견디며, EPDM은 물과 증기 환경에서 최고의 성능을 발휘합니다. 이러한 차이점을 이해하고 공급업체의 기술 데이터를 활용하면 밸브 성능을 최적화하고 수명 주기 비용을 절감하며 운영 위험을 최소화할 수 있습니다.

본 문서는 정보 제공 목적으로 작성되었습니다. 특정 용도에 대해서는 항상 기술 데이터시트를 참조하고 호환성 테스트를 수행하십시오.

참고자료

밀러 밸브 - 솔레노이드 밸브 씰(2023)

바이두 백과사전 – 솔레노이드 밸브 밀봉재 (2025)

화학기기 네트워크 – 저온 밀봉 재료(2023)

Ybzhan – 부식성 유체 밸브 재질 선정 (2022)

ROTEX – 씰 온도 범위(2023)

FESTO – 씰 재질 선정 기준(2022)