แม้ว่าวาล์วพลาสติกบางครั้งถือเป็นผลิตภัณฑ์พิเศษ ซึ่งเป็นตัวเลือกแรกสำหรับผู้ที่ผลิตหรือออกแบบผลิตภัณฑ์ท่อพลาสติกสำหรับระบบอุตสาหกรรม หรือผู้ที่ต้องมีอุปกรณ์ที่สะอาดเป็นพิเศษ สมมติว่าวาล์วเหล่านี้ไม่ได้ถูกใช้งานทั่วไปมากนัก ความจริงแล้ว วาล์วพลาสติกในปัจจุบันมีการใช้งานที่หลากหลาย เนื่องจากชนิดของวัสดุมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง และนักออกแบบที่ดีที่ต้องการวัสดุเหล่านี้หมายความว่ามีวิธีการใช้เครื่องมืออเนกประสงค์เหล่านี้มากขึ้นเรื่อยๆ

คุณสมบัติของพลาสติก

ข้อดีของวาล์วเทอร์โมพลาสติกมีมากมาย เช่น ทนต่อการกัดกร่อน สารเคมี และการเสียดสี ผนังด้านในเรียบ น้ำหนักเบา ติดตั้งง่าย อายุการใช้งานยาวนาน และต้นทุนตลอดอายุการใช้งานต่ำ ข้อดีเหล่านี้ทำให้วาล์วพลาสติกได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางในการใช้งานเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรม เช่น การจ่ายน้ำ การบำบัดน้ำเสีย การแปรรูปโลหะและสารเคมี อาหารและยา โรงไฟฟ้า โรงกลั่นน้ำมัน และอื่นๆ วาล์วพลาสติกสามารถผลิตได้จากวัสดุหลากหลายชนิดที่ใช้ในรูปแบบต่างๆ วาล์วเทอร์โมพลาสติกที่นิยมใช้กันมากที่สุด ได้แก่ โพลีไวนิลคลอไรด์ (PVC) โพลีไวนิลคลอไรด์คลอรีน (CPVC) โพลีโพรพิลีน (PP) และโพลีไวนิลิดีนฟลูออไรด์ (PVDF) โดยทั่วไปแล้ว วาล์ว PVC และ CPVC มักเชื่อมต่อกับระบบท่อด้วยปลายซ็อกเก็ตที่เชื่อมด้วยตัวทำละลาย หรือปลายเกลียวและหน้าแปลน ในขณะที่ PP และ PVDF จำเป็นต้องเชื่อมต่อส่วนประกอบของระบบท่อด้วยเทคโนโลยีความร้อน การเชื่อมด้วยไฟฟ้า หรือการเชื่อมด้วยความร้อน

วาล์วเทอร์โมพลาสติกมีประสิทธิภาพดีเยี่ยมในสภาพแวดล้อมที่กัดกร่อน แต่ก็มีประโยชน์ไม่แพ้กันในระบบน้ำทั่วไป เนื่องจากปราศจากสารตะกั่ว1 ทนทานต่อการกำจัดสังกะสี และไม่เป็นสนิม ระบบท่อและวาล์ว PVC และ CPVC ควรได้รับการทดสอบและรับรองตามมาตรฐาน NSF [National Sanitation Foundation] 61 ว่ามีผลกระทบต่อสุขภาพ รวมถึงข้อกำหนดปริมาณตะกั่วต่ำตามภาคผนวก G การเลือกวัสดุที่เหมาะสมสำหรับของเหลวที่กัดกร่อนสามารถทำได้โดยศึกษาคู่มือการทนทานต่อสารเคมีของผู้ผลิต และทำความเข้าใจถึงผลกระทบของอุณหภูมิที่มีต่อความแข็งแรงของวัสดุพลาสติก

แม้ว่าพอลิโพรพิลีนจะมีความแข็งแรงเพียงครึ่งหนึ่งของ PVC และ CPVC แต่ก็มีความทนทานต่อสารเคมีที่หลากหลายที่สุด เนื่องจากไม่มีตัวทำละลายที่เป็นที่รู้จัก PP มีประสิทธิภาพดีในกรดอะซิติกและไฮดรอกไซด์เข้มข้น และยังเหมาะสำหรับสารละลายอ่อนๆ ของกรด ด่าง เกลือ และสารเคมีอินทรีย์หลายชนิด

PP มีจำหน่ายทั้งแบบมีเม็ดสีและไม่มีเม็ดสี (วัสดุธรรมชาติ) PP จากธรรมชาติจะเสื่อมสภาพอย่างรุนแรงเมื่อถูกรังสีอัลตราไวโอเลต (UV) แต่สารประกอบที่มีเม็ดสีคาร์บอนแบล็กมากกว่า 2.5% ก็สามารถทนต่อรังสี UV ได้อย่างเพียงพอ

ระบบท่อ PVDF ถูกนำมาใช้ในงานอุตสาหกรรมหลากหลายประเภท ตั้งแต่อุตสาหกรรมยาไปจนถึงอุตสาหกรรมเหมืองแร่ เนื่องจาก PVDF มีความแข็งแรง อุณหภูมิใช้งาน และทนต่อสารเคมี เช่น เกลือ กรดแก่ ด่างเจือจาง และตัวทำละลายอินทรีย์หลายชนิด PVDF ไม่สลายตัวเมื่อถูกแสงแดด ต่างจาก PP ตรงที่พลาสติกชนิดนี้ไม่เสื่อมสภาพเมื่อถูกแสงแดด อย่างไรก็ตาม พลาสติกชนิดนี้มีความโปร่งใสเมื่อถูกแสงแดดและอาจทำให้ของเหลวได้รับรังสี UV ถึงแม้ว่า PVDF ที่มีสูตรธรรมชาติและไม่มีเม็ดสีจะเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานภายในอาคารที่มีความบริสุทธิ์สูง แต่การเติมเม็ดสี เช่น สีแดงเกรดอาหาร จะทำให้ของเหลวสัมผัสกับแสงแดดได้โดยไม่ส่งผลเสียต่อตัวกลางของเหลว

ระบบพลาสติกมีความท้าทายในการออกแบบ เช่น ความไวต่ออุณหภูมิ การขยายตัวและการหดตัวเนื่องจากความร้อน แต่วิศวกรสามารถและได้ออกแบบระบบท่อที่ทนทานและคุ้มค่าสำหรับสภาพแวดล้อมทั่วไปและสภาพแวดล้อมที่กัดกร่อน สิ่งสำคัญที่ต้องพิจารณาในการออกแบบคือค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนของพลาสติกมีค่ามากกว่าโลหะ ยกตัวอย่างเช่น เทอร์โมพลาสติกมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนสูงกว่าเหล็กถึงห้าถึงหกเท่า

เมื่อออกแบบระบบท่อและพิจารณาผลกระทบต่อตำแหน่งของวาล์วและตัวรองรับวาล์ว สิ่งสำคัญที่ต้องพิจารณาในเทอร์โมพลาสติกคือการยืดตัวเนื่องจากความร้อน แรงเค้นและแรงที่เกิดจากการขยายตัวและหดตัวเนื่องจากความร้อนสามารถลดหรือขจัดได้โดยการเพิ่มความยืดหยุ่นให้กับระบบท่อผ่านการเปลี่ยนทิศทางบ่อยครั้งหรือการติดตั้งห่วงขยาย การเพิ่มความยืดหยุ่นนี้ให้กับระบบท่อจะทำให้วาล์วพลาสติกไม่จำเป็นต้องดูดซับแรงเค้นมากเท่าเดิม (รูปที่ 1)

เนื่องจากเทอร์โมพลาสติกมีความไวต่ออุณหภูมิ แรงดันของวาล์วจึงลดลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น วัสดุพลาสติกแต่ละชนิดจะมีค่าความคลาดเคลื่อน (deration) ที่สอดคล้องกันเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น อุณหภูมิของไหลอาจไม่ใช่แหล่งความร้อนเพียงอย่างเดียวที่ส่งผลต่อแรงดันของวาล์วพลาสติก อุณหภูมิภายนอกสูงสุดจำเป็นต้องเป็นส่วนหนึ่งของการพิจารณาการออกแบบ ในบางกรณี การไม่ออกแบบให้เหมาะกับอุณหภูมิภายนอกของท่ออาจทำให้เกิดการหย่อนตัวมากเกินไปเนื่องจากไม่มีตัวรองรับท่อ PVC มีอุณหภูมิใช้งานสูงสุดที่ 140°F; CPVC มีอุณหภูมิสูงสุดที่ 220°F; PP มีอุณหภูมิสูงสุดที่ 180°F; และวาล์ว PVDF สามารถรักษาแรงดันได้สูงสุดที่ 280°F (รูปที่ 2)

ในอีกด้านหนึ่งของมาตรวัดอุณหภูมิ ระบบท่อพลาสติกส่วนใหญ่ทำงานได้ดีในอุณหภูมิต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง อันที่จริง ความแข็งแรงแรงดึงของท่อเทอร์โมพลาสติกจะเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิลดลง อย่างไรก็ตาม ความต้านทานแรงกระแทกของพลาสติกส่วนใหญ่จะลดลงเมื่ออุณหภูมิลดลง และจะเกิดความเปราะบางในวัสดุท่อที่ได้รับผลกระทบ ตราบใดที่วาล์วและระบบท่อที่อยู่ติดกันไม่ถูกรบกวน ไม่ได้รับผลกระทบจากแรงกระแทกหรือการกระแทกของวัตถุ และท่อไม่ตกหล่นระหว่างการขนย้าย ผลกระทบเชิงลบต่อท่อพลาสติกก็จะลดลง

ประเภทของวาล์วเทอร์โมพลาสติก

บอลวาล์ว,เช็ควาล์ว,วาล์วผีเสื้อและวาล์วไดอะแฟรมมีให้เลือกใช้วัสดุเทอร์โมพลาสติกที่แตกต่างกันสำหรับระบบท่อแรงดันตามตารางที่ 80 ซึ่งมีตัวเลือกและอุปกรณ์เสริมมากมาย โดยทั่วไปแล้ววาล์วบอลมาตรฐานมักเป็นแบบยูเนียน (True Union) เพื่อให้ง่ายต่อการถอดตัววาล์วเพื่อการบำรุงรักษาโดยไม่รบกวนการเชื่อมต่อท่อ วาล์วเช็คเทอร์โมพลาสติกมีให้เลือกใช้ในรูปแบบบอลเช็ค (Ball Check) สวิงเช็ค (Swing Check) วายเช็ค (Y Check) และโคนเช็ค (Cone Check) วาล์วผีเสื้อสามารถใช้ร่วมกับหน้าแปลนโลหะได้ง่าย เนื่องจากสอดคล้องกับรูโบลต์ วงกลมโบลต์ และขนาดโดยรวมของมาตรฐาน ANSI Class 150 เส้นผ่านศูนย์กลางภายในที่เรียบของชิ้นส่วนเทอร์โมพลาสติกช่วยเพิ่มความแม่นยำในการควบคุมวาล์วไดอะแฟรม

บอลวาล์ว PVC และ CPVC ผลิตโดยบริษัทหลายแห่งทั้งในสหรัฐอเมริกาและต่างประเทศ มีขนาดตั้งแต่ 1/2 นิ้ว ถึง 6 นิ้ว พร้อมข้อต่อแบบซ็อกเก็ต เกลียว หรือหน้าแปลน การออกแบบข้อต่อแบบ True Union ของบอลวาล์วสมัยใหม่ประกอบด้วยน็อตสองตัวที่ขันเข้ากับตัววาล์ว เพื่อบีบอัดซีลยางระหว่างตัววาล์วและข้อต่อปลายวาล์ว ผู้ผลิตบางรายยังคงรักษาความยาวและเกลียวของบอลวาล์วให้เท่าเดิมมาหลายทศวรรษ เพื่อให้สามารถเปลี่ยนวาล์วเก่าได้อย่างง่ายดายโดยไม่ต้องดัดแปลงท่อข้างเคียง

วาล์วบอลที่มีซีลยางอีลาสโตเมอร์เอทิลีนโพรพิลีนไดอีนโมโนเมอร์ (EPDM) ควรได้รับการรับรองมาตรฐาน NSF-61G สำหรับใช้ในน้ำดื่ม ซีลยางอีลาสโตเมอร์ฟลูออโรคาร์บอน (FKM) สามารถใช้แทนระบบที่มีปัญหาเรื่องความเข้ากันได้ทางเคมี นอกจากนี้ FKM ยังสามารถใช้งานได้กับกรดแร่ส่วนใหญ่ ยกเว้นไฮโดรเจนคลอไรด์ สารละลายเกลือ ไฮโดรคาร์บอนคลอรีน และน้ำมันปิโตรเลียม

รูปที่ 3 วาล์วบอลแบบหน้าแปลนที่ติดกับถัง รูปที่ 4 วาล์วเช็คบอลที่ติดตั้งในแนวตั้ง วาล์วบอล PVC และ CPVC ขนาด 1/2 นิ้ว ถึง 2 นิ้ว เป็นตัวเลือกที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานกับน้ำร้อนและน้ำเย็น โดยสามารถจ่ายน้ำได้สูงสุด 250 psi ที่อุณหภูมิ 73°F วาล์วบอลขนาดใหญ่กว่า ขนาด 2-1/2 นิ้ว ถึง 6 นิ้ว จะมีแรงดันต่ำกว่าที่ 150 psi ที่อุณหภูมิ 73°F วาล์วบอล PP และ PVDF (รูปที่ 3 และ 4) มักใช้ในการลำเลียงสารเคมี โดยมีขนาด 1/2 นิ้ว ถึง 4 นิ้ว พร้อมข้อต่อแบบซ็อกเก็ต เกลียว หรือแบบหน้าแปลน โดยทั่วไปจะมีแรงดันน้ำสูงสุด 150 psi ที่อุณหภูมิห้อง

วาล์วตรวจสอบแบบลูกบอลเทอร์โมพลาสติกใช้ลูกบอลที่มีความถ่วงจำเพาะน้อยกว่าน้ำ ดังนั้นหากแรงดันด้านต้นน้ำลดลง ลูกบอลจะจมกลับลงสู่พื้นผิวซีล วาล์วเหล่านี้สามารถใช้งานได้เช่นเดียวกับวาล์วตรวจสอบแบบลูกบอลพลาสติก เนื่องจากไม่มีการนำวัสดุใหม่เข้าสู่ระบบ วาล์วตรวจสอบแบบอื่นๆ อาจใช้สปริงโลหะซึ่งอาจไม่ทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่กัดกร่อน

รูปที่ 5 วาล์วผีเสื้อที่มีซับในยางอีลาสโตเมอร์ วาล์วผีเสื้อพลาสติกขนาด 2 นิ้วถึง 24 นิ้ว เป็นที่นิยมสำหรับระบบท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ ผู้ผลิตวาล์วผีเสื้อพลาสติกมีแนวทางที่แตกต่างกันในการสร้างและปิดผนึกพื้นผิว บางรายใช้ซับในยางอีลาสโตเมอร์ (รูปที่ 5) หรือโอริง ขณะที่บางรายใช้แผ่นเคลือบยางอีลาสโตเมอร์ บางรายทำจากวัสดุชนิดเดียวกัน แต่ส่วนประกอบภายในที่เปียกน้ำทำหน้าที่เป็นวัสดุของระบบ ซึ่งหมายความว่าตัววาล์วผีเสื้อโพลีโพรพิลีนอาจประกอบด้วยซับในยางอีพีดีเอ็มและแผ่นพีวีซี หรือโครงสร้างอื่นๆ อีกหลายแบบที่มีเทอร์โมพลาสติกและซีลยางอีลาสโตเมอร์ที่พบได้ทั่วไป

การติดตั้งวาล์วผีเสื้อพลาสติกนั้นทำได้ง่าย เพราะวาล์วเหล่านี้ผลิตขึ้นเป็นแผ่นเวเฟอร์พร้อมซีลยางที่ออกแบบให้เข้ากับตัววาล์ว ไม่จำเป็นต้องติดตั้งปะเก็นเพิ่มเติม เมื่อติดตั้งวาล์วผีเสื้อพลาสติกไว้ระหว่างหน้าแปลนสองอัน การขันสกรูยึดวาล์วผีเสื้อพลาสติกต้องดำเนินการอย่างระมัดระวัง โดยเพิ่มแรงบิดของสกรูยึดตามที่แนะนำในสามขั้นตอน เพื่อให้แน่ใจว่าซีลจะเรียบเสมอกันทั่วพื้นผิว และไม่มีแรงกดเชิงกลที่ไม่สม่ำเสมอเกิดขึ้นกับวาล์ว

รูปที่ 6 วาล์วไดอะแฟรม ผู้เชี่ยวชาญด้านวาล์วโลหะจะคุ้นเคยกับงานชั้นนำของวาล์วไดอะแฟรมพลาสติกที่มีตัวบอกตำแหน่งและล้อ (รูปที่ 6) อย่างไรก็ตาม วาล์วไดอะแฟรมพลาสติกมีข้อดีที่โดดเด่นหลายประการ เช่น ผนังด้านในที่เรียบของตัววาล์วเทอร์โมพลาสติก เช่นเดียวกับวาล์วลูกบอลพลาสติก ผู้ใช้วาล์วเหล่านี้สามารถติดตั้งแบบข้อต่อจริงได้ ซึ่งมีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับงานบำรุงรักษาวาล์ว หรือผู้ใช้สามารถเลือกการเชื่อมต่อแบบหน้าแปลนได้ เนื่องจากมีตัวเลือกวัสดุของตัววาล์วและไดอะแฟรมมากมาย วาล์วนี้จึงสามารถนำไปใช้ในงานเคมีได้หลากหลาย

เช่นเดียวกับวาล์วทั่วไป กุญแจสำคัญในการควบคุมวาล์วพลาสติกคือการกำหนดข้อกำหนดการทำงาน เช่น แรงดันลม แรงดันไฟฟ้า และแรงดันกระแสตรง แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ อย่างไรก็ตาม สำหรับวาล์วพลาสติก ผู้ออกแบบและผู้ใช้ต้องเข้าใจสภาพแวดล้อมโดยรอบของตัวกระตุ้นด้วย ดังที่ได้กล่าวไปแล้ว วาล์วพลาสติกเป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมสำหรับสถานการณ์ที่มีการกัดกร่อน ซึ่งรวมถึงสภาพแวดล้อมภายนอกที่กัดกร่อน ด้วยเหตุนี้ วัสดุที่ใช้ทำตัวกระตุ้นวาล์วพลาสติกจึงเป็นปัจจัยสำคัญที่ต้องพิจารณา ผู้ผลิตวาล์วพลาสติกมีตัวเลือกต่างๆ เพื่อตอบสนองความต้องการในสภาพแวดล้อมที่กัดกร่อนเหล่านี้ ทั้งตัวกระตุ้นที่หุ้มด้วยพลาสติกหรือตัวเรือนโลหะเคลือบอีพ็อกซี่

ดังที่บทความนี้แสดงให้เห็น วาล์วพลาสติกในปัจจุบันมีตัวเลือกมากมายสำหรับการใช้งานและสถานการณ์ใหม่ๆ