수도꼭지

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배경

수도꼭지는 배관 시스템에서 물을 공급하는 장치입니다. 주둥이, 손잡이, 리프트 로드, 카트리지, 에어레이터, 혼합 챔버 및 급수구와 같은 구성 요소로 구성될 수 있습니다. 핸들이 켜지면 밸브가 열리고 물 또는 온도 조건에서 물 흐름 조정을 제어합니다. 수도꼭지 본체는 일반적으로 황동 으로 만들어집니다. 다이캐스트 아연 및 크롬 도금 플라스틱도 사용됩니다.

주거용 수도꼭지의 대부분은 단일 또는 이중 제어 카트리지 수도꼭지입니다. 일부 단일 제어 유형은 수직으로 작동하는 금속 또는 플라스틱 코어를 사용합니다. 다른 제품은 수도꼭지 본체에 움푹 들어간 스프링이 장착된 고무 씰이 있는 금속 볼을 사용합니다. 더 저렴한 이중 제어 수도꼭지에는 고무 씰이 있는 나일론 카트리지가 포함되어 있습니다. 일부 수도꼭지에는 훨씬 더 내구성이 강한 세라믹 디스크 카트리지가 있습니다.

수도꼭지는 물 보존법을 준수해야 합니다. 미국에서 세면대 수도꼭지는 이제 분당 2갤런(7.6L)의 물로 제한되며, 욕조 및 샤워 수도꼭지는 2.5갤런(9.5L)으로 제한됩니다.

1,188개 주택에서 수집된 물 사용 데이터를 기반으로 1999년에 완료된 American Water Works Association Research Foundation의 연구에 따르면 수도꼭지는 하루 평균 8분(pcd)을 사용합니다. 일일 pcd 사용에서 실내 물 사용량은 69gal(261L)이었고 수도꼭지 사용량은 11gal(41.6L) pcd에서 세 번째로 높았습니다. 절수 설비가 있는 주택에서 수도꼭지는 11갤런(41.6L) pcd에서 두 번째로 이동했습니다. 수도꼭지 사용은 가구 규모와 밀접한 관련이 있습니다. 십대와 성인의 추가는 물 사용을 증가시킵니다. 수도꼭지 사용은 또한 집 밖에서 일하는 사람의 수와 음의 관련이 있으며 자동 식기세척기가 있는 사람들의 경우 더 낮습니다.

연혁

배관 시스템은 고대부터 존재했습니다. 기원전 1700년경 <소> , 크레타 섬에 있는 크노소스의 미노아 궁전에는 대리석, 금, 은으로 된 분수와 수도꼭지에 물을 공급하는 테라코타 배관이 있었습니다. 납 파이프 시스템과 개인 욕실도 기원전 1000년경부터 기원전 1000년경 로마 시대에 존재했습니다. 476. 로마의 대중목욕탕에는 은 수도꼭지가 있고, 대리석과 금으로 된 다른 비품도 있습니다. 서기 4세기까지 로마에는 11개의 공중목욕탕, 1,352개의 공중 분수와 저수조, 856개의 개인 목욕탕이 있었습니다.

그 이후로 수도꼭지를 포함한 배관 시스템이 크게 바뀌었습니다. 수년 동안 수도꼭지에는 두 개의 손잡이가 함께 제공되었습니다. 하나는 냉수용이고 다른 하나는 온수용입니다. 1937년이 되어서야 이 디자인이 변경되었습니다. 그해 워싱턴주 시애틀에 사는 대학생 알 모엔은 손을 씻기 위해 수도꼭지를 틀고 물이 너무 뜨거워 화상을 입었다. 그것은 단일 손잡이 수도꼭지에 대한 Al Moen의 마음에 아이디어가 떠올랐습니다.

Moen의 첫 번째 디자인은 두 개의 밸브를 제어하는 ​​캠이 있는 이중 밸브 수도꼭지를 위한 것이었습니다. 수도꼭지가 작동하지 않아 주요 설비 제조업체에서 거부했고 Moen은 원통형 디자인으로 이동했습니다. 그 경험에서 그는 피스톤 동작으로 사용자에게 원하는 온도의 물을 공급하는 수도꼭지를 만들기로 결심했습니다. 1940년에서 1945년 사이에 그는 여러 수도꼭지를 디자인하여 마침내 최초의 단일 손잡이를 판매했습니다. 멀티 스핀들 기계는 6rass 스톡을 사용하여 자동으로 수도꼭지 부품을 형성합니다. 도금은 보호 코팅의 추가 층을 추가하여 내구성을 증가시킵니다. 1947년 후반 샌프란시스코에서 수도꼭지를 지역 배관 공급업체에 공급했습니다. 1959년까지 Moen 단일 손잡이 수도꼭지는 미국 수십만 가구에 설치되었으며 전 세계 약 55개국에서 판매되었습니다. 오늘날 단일 손잡이 수도꼭지는 미국 가정의 40% 이상에서 볼 수 있을 정도로 인기가 있습니다.

Moen은 교체 가능한 카트리지(수도꼭지에서 와셔 제거), 스크린 에어레이터, 푸시 버튼 샤워 밸브 전환기, 회전 스프레이, 압력 균형 샤워 밸브 및 흐름 제어 에어레이터를 포함하여 일생 동안 몇 가지 다른 발명품을 고안했습니다. 그러나 Moen만이 수도꼭지 개선에 관심을 가진 것은 아닙니다. 1945년 Landis H. Perry는 수도꼭지를 위한 최초의 볼 밸브를 설계했습니다. 그 목적은 밸브 요소를 밀봉하기 위한 간단하고 효과적인 수단을 가진 결합된 부피 및 혼합 제어를 제공하는 것이었습니다. 디자인도 쉽게 수리할 수 있습니다.

1952년에 Perry의 볼 밸브에 대한 특허가 발행되었습니다. 그 직후 Alex Manoogian은 특허에 대한 권리를 구입하여 1954년에 최초의 Delta 수도꼭지를 도입했습니다. Delta 단일 손잡이 수도꼭지는 볼 밸브 디자인을 사용한 최초의 제품으로 매우 성공적입니다. 제품이 공개된 지 불과 4년 후인 1958년까지 Delta의 매출은 100만 달러를 돌파했습니다.

약 20년 후, 세라믹 디스크는 Wolvering Brass에 의해 수질 조절을 위한 특허를 받았습니다. 수로에서 고무를 사용하는 카트리지와 달리 세라믹 디스크는 가벼운 밴드에서만 측정할 수 있는 평탄도까지 랩핑 및 광택 처리됩니다. 이러한 디스크는 높은 내마모성으로 인해 훨씬 ​​더 오래 지속되고 보다 정확한 제어를 제공합니다. 이 디스크 또는 밸브는 현재 널리 사용되고 있습니다.

최근의 다른 혁신에는 염소, 납 및 포낭을 줄이기 위한 내장 필터 카트리지가 포함됩니다. 빌트인 풀아웃 스프레이; 장애인을 위해 설계된 수도꼭지; 그리고 전자 수도꼭지. 후자는 보존 및 위생 목적으로 1980년대 초에 도입되었습니다. 이 수도꼭지에는 적외선 빔이 장착되어 있습니다. 사람이 수도꼭지 아래에 손을 넣으면 빔이 차단되어 물이 켜집니다. 최근에는 배터리로 작동되는 전자 수도꼭지가 출시되었습니다.

원자재

구리와 아연의 합금인 황동은 연수 부식 및 경수 석회화에 대한 내성으로 인해 수도꼭지에 가장 널리 사용되는 재료입니다. 일반적으로 비스무트와 같은 일부 합금 원소를 포함하여 쉽게 처리할 수 있습니다. 황동은 수도꼭지의 크기에 따라 직경이 0.13-2인치(0.33-5cm)인 스톡 막대로 받습니다. 수도꼭지를 구성하는 다른 구성 요소의 대부분은 다른 금속이나 세라믹으로 만들어지며 다른 제조업체에서 완성된 부품으로 받습니다.

디자인

다양한 소비자의 요구를 충족시키기 위해 수도꼭지는 다양한 스타일, 색상 및 마감재로 제공됩니다. 인체 공학적 디자인에는 더 긴 주둥이 길이와 더 쉽게 조작할 수 있는 핸들이 포함될 수 있습니다. 수도꼭지의 모양과 마감은 제조 공정에 영향을 미칩니다. 일부 디자인은 다른 디자인보다 기계로 가공하거나 위조하기가 더 어렵습니다. 다른 마무리 프로세스를 사용하여 다른 모양을 얻을 수 있습니다.

집주인을 위해 브러시드 니켈, 광택 니켈, 새틴 블랙, 골드, 플래티넘 및 다양한 색상을 포함한 특수 마감재를 사용할 수 있습니다. 소비자는 이제 두 가지 이상의 마감 유형을 결합하여 수도꼭지의 모양을 사용자 정의할 수 있습니다. 보증 기간이 더 길어지고 더 많은 기능을 사용할 수 있습니다. 소비자 가격은 2000년 봄에 $40에서 $500까지 다양했습니다.

제조 공정

수도꼭지의 제조 공정은 컴퓨터가 대부분의 기계를 제어하면서 고도로 자동화되었습니다. 따라서 생산성과 효율성은 수년에 걸쳐 향상되었습니다. 기본 공정은 수도꼭지 본체(회전이 필요하지 않은 경우 스파우트 포함)를 형성하고 마감재를 적용한 다음 다양한 구성 요소를 조립한 후 검사 및 포장하는 것으로 구성됩니다. 수도꼭지 산업은 또한 환경 규정의 영향을 받아 특수 공정을 개발해야 했습니다.

형성

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1 수도꼭지 본체를 만드는 데 사용되는 두 가지 방법이 있습니다. 대부분의 제조업체는 필요한 크기와 치수로 본체를 성형하기 위해 기계 가공 공정을 사용합니다. 여기에는 먼저 바를 짧은 슬러그로 절단하고 이를 다중 스핀들 및 다중 축 설계의 컴퓨터로 제어되는 수치 제어 머시닝 센터에 자동으로 공급하는 작업이 포함됩니다. 이 기계는 튜밍, 밀링 및 드릴링 작업을 수행합니다. 일반적으로 부품을 만드는 데 약 1분이 걸립니다.

더 큰 수도꼭지는 수많은 가공 작업이 필요할 수 있습니다. 예를 들어, 회전식 머시닝 센터를 사용하는 일부 주방 수도꼭지 본체에는 32개 이상의 가공 작업이 필요합니다. 적절한 기계를 사용하면 부품을 만드는 데 14초밖에 걸리지 않습니다. 주방 수도꼭지용 주둥이와 같은 일부 부품도 조립 전에 별도의 작업으로 가공됩니다.

2 일부 수도꼭지 제조사는 기계가공 대신 열간단조를 사용하는데, 이 방법은 낭비가 거의 없이 약 3초 만에 그물에 가까운 형태를 생산할 수 있기 때문입니다. 단조는 금속을 어떤 방식으로 변형하여 성형하는 과정입니다. 열간 단조에서는 가열된 금속을 수도꼭지 본체와 거의 같은 모양의 금형에 강제로 넣습니다. 압력은 다이가 금속으로 완전히 채워지도록 몇 초에 걸쳐 천천히 증가합니다. 정확한 치수를 생산하기 위해 약간의 가공만 필요합니다.

마무리

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3 가공 후 부품은 마무리 공정을 위해 준비됩니다. 물과 접촉하는 구성 요소는 먼저 남아 있는 납을 제거하기 위해 특별한 표면 처리가 필요할 수 있습니다. 여기에는 황동 표면에서 납 분자를 제거하는 침출 과정이 포함됩니다. 기존 마감재는 크롬이 가장 부식에 강하기 때문에 크롬입니다. 먼저 전기도금된 니켈의 기본 코팅을 적용한 다음 전기도금된 크롬의 얇은 코팅을 적용합니다. 크롬 층은 내식성을 향상시키는 특정 첨가제가 포함된 도금욕에서 증착됩니다.

4 황동 도금을 사용하는 경우 투명 폴리머 코팅을 적용하여 내구성을 향상시킵니다. 흰색 및 기타 색상 마감재의 경우 유사한 폴리머 또는 색상이 추가된 에폭시 플라스틱을 전기적으로 충전된 환경에서 수도꼭지에 분무합니다. 두 코팅 모두 열 경화됩니다.

5 광택 있는 황동 모양을 구현하기 위해 물리적 기상 증착이 사용됩니다. 부품이 조립되면 압력 테스트를 거칩니다. 진공 챔버의 금속 코팅. 이 챔버에는 4가지 구성 요소가 있습니다. 오염 물질이 없는 제어된 환경을 제공하는 진공 펌프; 여러 유형의 가스를 방출하는 탱크; 타겟 로드는 금속 소스 역할을 합니다. 수도꼭지 부품을 고정하는 랙. 타겟은 지르코늄과 같은 내부식성 재료로 만들어집니다.

6 전기 아크가 타겟을 가열하여 재료를 기화시킨 다음 고속으로 수도꼭지 표면을 치고 가스 혼합물과 반응합니다. 한 가스는 색상을 제공하고 다른 가스는 내식성을 제공합니다. 대상 물질이 이러한 가스와 결합함에 따라 수도꼭지 부분에 달라붙어 사실상 파괴할 수 없는 결합을 형성합니다. 일부 제조업체는 코팅의 균일한 분포를 제공하기 위해 타겟 주위에 나선형 코일을 사용합니다.

조립

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7 도금 후 부품은 조립될 때까지 상자에 보관됩니다. 조립에는 수동 및 자동 프로세스가 모두 포함될 수 있습니다. 일부 수도꼭지의 경우 미리 윤활 처리된 고무 씰 또는 O-링이 손으로 설치됩니다.

8 마지막으로 수도꼭지 및 기타 구성 요소가 최종 조립을 위해 보내집니다. 이 프로세스는 정밀하게 제어되는 회전식 조립 기계 또는 로봇에서 발생합니다. 분리된 경우 새싹이 먼저 설치된 다음 세라믹 카트리지가 설치됩니다. 이 카트리지는 공압 건을 사용하여 황동으로 제자리에 나사로 조인 다음 손으로 손잡이를 부착합니다. 때로는 구리 튜브가 조립 전에 설치됩니다. 조립 후 수도꼭지는 최종 설치에 필요한 다른 구성 요소와 함께 상자에 포장됩니다.

품질 관리

첫 번째 부품이 가공된 후 모든 치수와 일치하는지 확인하기 위해 청사진과 대조됩니다. 고노고 게이지는 내부 및 외부 나사산이 서로 맞는지 확인하는 데 사용됩니다. 기계 가공이 자동화되기 때문에 무작위 샘플에서 더 중요한 치수를 확인합니다. 도금 전에 부품에 표면 결함이 있는지 육안으로 확인하고 샌딩으로 제거합니다. 최종 조립 후 모든 수도꼭지는 공기로 압력 테스트를 거쳐 누출 여부와 내구성 테스트를 거쳤습니다.

수도꼭지는 또한 여러 환경 규정을 통과해야 합니다. 식수의 오염 물질을 제한하는 National Sanitation Foundation 61 규정(납은 끝점 장치의 물에서 lIppb[parts per billion]임)은 주방 수도꼭지, 화장실 수도꼭지 및 음용수 디스펜서에 적용됩니다. 다른 법률은 더 엄격합니다. 캘리포니아의 발의안 65는 소비자 수도꼭지에 대한 허용 납을 5ppb로 제한합니다. 처리해야 할 배관 코드도 있으며 도시마다 다를 수 있습니다. 많은 사람들이 이제 열탕 방지 욕조와 샤워 꼭지를 필요로 합니다.

수도꼭지에 대한 NSF 인증을 받기 위해 제조업체는 먼저 제품에 사용된 공식을 포함한 모든 재료 목록을 제출합니다. 그런 다음 NSF 독성학자는 재료 공식을 검토하여 수도꼭지에서 식수로 추출할 수 있는 잠재적인 오염 물질을 결정합니다. 그런 다음 NSF는 재료 배합, 재료 공급업체, 품질 관리 절차 및 작업을 확인하기 위해 제조 시설을 검사합니다. 제품 샘플은 NSF 실험실에서 테스트를 위해 무작위로 선택됩니다.

수도꼭지는 표준에 명시된 추출수로 채워지는 엄격한 3주 테스트 과정을 거칩니다. 선택된 물 샘플은 오염 물질에 대해 분석됩니다. NSF 독성학자는 오염 수준을 ANSI/NSF 표준 61에 설정된 최대 허용 수준과 비교합니다. 제품의 모든 오염 수준이 표준의 요구 사항을 충족하는 경우 제품이 인증될 수 있습니다. 그래야만 제조업체는 NSF 인증을 나타내는 제품에 NSF 마크를 표시할 수 있습니다. 인증을 받기 위해 일부 제조업체는 더 순수한 황동 소재로 전환하거나 마무리 린스 공정을 추가하는 등 제조 공정을 완전히 수정해야 했습니다.

부산물/폐기물

가공 또는 단조 공정에서 나오는 고철은 재활용됩니다. 마감 공정은 폐기하거나 재활용을 통해 최소화해야 하는 폐기물을 생성할 수 있습니다. 대부분의 공정이 자동화되어 폐기물이 최소화됩니다.

미래

수도꼭지 제조업체는 소비자의 증가하는 요구를 충족시키기 위해 계속해서 가치와 품질을 추가할 것입니다. 스타일의 수와 가격 범위가 확장되고 리모델링이 강화되면서 고급 제품의 인기가 높아집니다. 유럽은 더 현대적인 스타일과 색상을 제공하면서 디자인 부문에서 계속 미국을 앞서 나갈 것입니다. 전체 제조 프로세스는 거의 동일하게 유지되지만 더 많은 자동화가 사용됩니다.

PVD 기술을 사용하여 생산된 새로운 마감재는 소비자가 이러한 마감재가 스타일과 내구성을 모두 제공할 수 있다는 것을 인식함에 따라 더욱 널리 보급될 것입니다. 이것은 크롬 도금보다 비싸기 때문에 제조업체가 공정의 경제성을 개선해야 할 수도 있습니다. 소비자가 내장형 필터의 이점을 인식함에 따라 여과의 인기는 수도꼭지로 확대될 것입니다. 결국 이러한 유형의 수도꼭지가 표준이 될 것입니다.

배터리로 작동되는 전자 수도꼭지에 대한 추세는 계속될 것으로 예상되며 전반적인 가격 하락으로 상업 시장이 확대될 것입니다. 기술은 계속 향상되어 이러한 수도꼭지를 수리하기 쉽게 만들고 광섬유로 인해 작동을 개선할 것입니다. 이러한 기술과 가격의 향상으로 전자수전은 머지않아 주거용 시장에도 진출하게 될 것입니다.

전반적으로 배관 산업은 계속 통합될 것이며 따라서 제조업체는 유연성을 유지해야 합니다. 인터넷은 시장에서 계속 역할을 할 것이며 언젠가는 수도꼭지 제조업체가 제품을 온라인으로 소비자에게 직접 판매할 수도 있습니다.