แม้ว่าวาล์วพลาสติกบางครั้งวาล์วพลาสติกถูกมองว่าเป็นผลิตภัณฑ์พิเศษ เป็นตัวเลือกแรกสำหรับผู้ผลิตหรือออกแบบท่อพลาสติกสำหรับระบบอุตสาหกรรม หรือผู้ที่ต้องการอุปกรณ์ที่สะอาดเป็นพิเศษ เป็นการมองโลกในแง่ร้ายเกินไปหากคิดว่าวาล์วเหล่านี้ไม่มีประโยชน์ใช้สอยทั่วไปมากมาย ในความเป็นจริง วาล์วพลาสติกในปัจจุบันมีประโยชน์ใช้สอยหลากหลาย เนื่องจากชนิดของวัสดุมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง และนักออกแบบที่ดีที่ต้องการวัสดุเหล่านี้ ทำให้มีวิธีการใช้งานเครื่องมืออเนกประสงค์เหล่านี้มากขึ้นเรื่อยๆ

คุณสมบัติของพลาสติก

ข้อดีของวาล์วเทอร์โมพลาสติกมีมากมาย ได้แก่ ความทนทานต่อการกัดกร่อน สารเคมี และการสึกหรอ ผนังด้านในเรียบ น้ำหนักเบา ติดตั้งง่าย อายุการใช้งานยาวนาน และต้นทุนตลอดอายุการใช้งานต่ำ ข้อดีเหล่านี้ทำให้วาล์วพลาสติกได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางในงานเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรม เช่น การจ่ายน้ำ การบำบัดน้ำเสีย การแปรรูปโลหะและสารเคมี อาหารและยา โรงไฟฟ้า โรงกลั่นน้ำมัน และอื่นๆ วาล์วพลาสติกสามารถผลิตจากวัสดุที่แตกต่างกันหลายชนิดและใช้ในรูปแบบต่างๆ ได้ วาล์วเทอร์โมพลาสติกที่พบมากที่สุดทำจากโพลีไวนิลคลอไรด์ (PVC) โพลีไวนิลคลอไรด์คลอริเนต (CPVC) โพลีโพรพีลีน (PP) และโพลีไวนิลิดีนฟลูออไรด์ (PVDF) วาล์ว PVC และ CPVC มักเชื่อมต่อกับระบบท่อโดยใช้การเชื่อมประสานด้วยตัวทำละลายที่ปลายซ็อกเก็ต หรือปลายแบบเกลียวและหน้าแปลน ในขณะที่ PP และ PVDF ต้องเชื่อมต่อส่วนประกอบของระบบท่อด้วยเทคโนโลยีการเชื่อมด้วยความร้อน การเชื่อมแบบชน หรือการเชื่อมด้วยไฟฟ้า

วาล์วเทอร์โมพลาสติกมีประสิทธิภาพดีเยี่ยมในสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน แต่ก็มีประโยชน์ไม่แพ้กันในการใช้งานกับน้ำทั่วไป เนื่องจากปราศจากตะกั่ว¹ ทนต่อการกัดกร่อนจากสังกะสี และไม่เป็นสนิม ระบบท่อและวาล์ว PVC และ CPVC ควรได้รับการทดสอบและรับรองตามมาตรฐาน NSF [National Sanitation Foundation] มาตรฐาน 61 สำหรับผลกระทบต่อสุขภาพ รวมถึงข้อกำหนดเกี่ยวกับตะกั่วต่ำสำหรับภาคผนวก G การเลือกวัสดุที่เหมาะสมสำหรับของเหลวที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสามารถทำได้โดยการศึกษาคู่มือความต้านทานต่อสารเคมีของผู้ผลิต และทำความเข้าใจผลกระทบของอุณหภูมิที่มีต่อความแข็งแรงของวัสดุพลาสติก

แม้ว่าโพลีโพรพีลีนจะมีกำลังรับแรงเพียงครึ่งหนึ่งของพีวีซีและซีพีวีซี แต่ก็มีความทนทานต่อสารเคมีได้หลากหลายที่สุด เนื่องจากไม่มีตัวทำละลายที่เป็นที่รู้จัก โพลีโพรพีลีนมีประสิทธิภาพดีในกรดอะซิติกและไฮดรอกไซด์เข้มข้น และยังเหมาะสำหรับสารละลายกรด ด่าง เกลือ และสารเคมีอินทรีย์หลายชนิดที่มีความเข้มข้นต่ำกว่าด้วย

PP มีจำหน่ายทั้งแบบมีสีและไม่มีสี (แบบธรรมชาติ) PP แบบธรรมชาติจะเสื่อมสภาพอย่างรุนแรงจากรังสีอัลตราไวโอเลต (UV) แต่สารประกอบที่มีเม็ดสีคาร์บอนแบล็กมากกว่า 2.5% จะทนต่อรังสี UV ได้ดีพอสมควร

ระบบท่อ PVDF ถูกนำไปใช้ในงานอุตสาหกรรมหลากหลายประเภท ตั้งแต่เภสัชกรรมไปจนถึงเหมืองแร่ เนื่องจาก PVDF มีความแข็งแรง อุณหภูมิใช้งาน และทนต่อสารเคมี เช่น เกลือ กรดแก่ ด่างเจือจาง และตัวทำละลายอินทรีย์หลายชนิด ต่างจาก PP ที่ไม่เสื่อมสภาพจากแสงแดด แต่พลาสติกชนิดนี้โปร่งใสต่อแสงแดดและอาจทำให้ของเหลวสัมผัสกับรังสี UV ได้ แม้ว่า PVDF สูตรธรรมชาติที่ไม่มีสีจะเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานภายในอาคารที่มีความบริสุทธิ์สูง แต่การเติมสี เช่น สีแดงที่ใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร จะช่วยให้สามารถสัมผัสกับแสงแดดได้โดยไม่ส่งผลเสียต่อของเหลวภายใน

ระบบท่อพลาสติกมีข้อท้าทายในการออกแบบ เช่น ความไวต่ออุณหภูมิ และการขยายตัวและการหดตัวจากความร้อน แต่วิศวกรสามารถและได้ออกแบบระบบท่อที่มีอายุการใช้งานยาวนานและคุ้มค่าสำหรับสภาพแวดล้อมทั่วไปและสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อน ข้อพิจารณาหลักในการออกแบบคือ ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวจากความร้อนของพลาสติกนั้นมากกว่าโลหะ เช่น เทอร์โมพลาสติกมีค่ามากกว่าเหล็กถึงห้าถึงหกเท่า

ในการออกแบบระบบท่อและพิจารณาผลกระทบต่อตำแหน่งการติดตั้งวาล์วและการรองรับวาล์ว สิ่งสำคัญที่ต้องพิจารณาในวัสดุเทอร์โมพลาสติกคือการยืดตัวเนื่องจากความร้อน ความเครียดและแรงที่เกิดจากการขยายตัวและการหดตัวเนื่องจากความร้อนสามารถลดหรือขจัดได้โดยการเพิ่มความยืดหยุ่นในระบบท่อผ่านการเปลี่ยนทิศทางบ่อยครั้งหรือการเพิ่มห่วงขยายตัว การเพิ่มความยืดหยุ่นนี้ตลอดระบบท่อจะทำให้วาล์วพลาสติกไม่จำเป็นต้องรับความเครียดมากนัก (รูปที่ 1)

เนื่องจากเทอร์โมพลาสติกมีความไวต่ออุณหภูมิ ความสามารถในการรับแรงดันของวาล์วจะลดลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น วัสดุพลาสติกแต่ละชนิดจะมีคุณสมบัติที่ลดลงตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น อุณหภูมิของของเหลวอาจไม่ใช่แหล่งความร้อนเพียงอย่างเดียวที่ส่งผลต่อความสามารถในการรับแรงดันของวาล์วพลาสติก อุณหภูมิภายนอกสูงสุดก็ควรเป็นส่วนหนึ่งของการพิจารณาในการออกแบบด้วย ในบางกรณี การไม่ออกแบบให้คำนึงถึงอุณหภูมิภายนอกของท่ออาจทำให้เกิดการหย่อนตัวมากเกินไปเนื่องจากขาดการรองรับท่อ วาล์ว PVC มีอุณหภูมิใช้งานสูงสุด 140°F; CPVC มีอุณหภูมิสูงสุด 220°F; PP มีอุณหภูมิสูงสุด 180°F; และวาล์ว PVDF สามารถทนแรงดันได้ถึง 280°F (รูปที่ 2)

ในทางตรงกันข้าม ระบบท่อพลาสติกส่วนใหญ่ทำงานได้ดีในอุณหภูมิที่ต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง อันที่จริง ความแข็งแรงดึงของท่อพลาสติกจะเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิลดลง อย่างไรก็ตาม ความต้านทานต่อแรงกระแทกของพลาสติกส่วนใหญ่จะลดลงเมื่ออุณหภูมิลดลง และวัสดุท่อที่ได้รับผลกระทบจะเปราะมากขึ้น ตราบใดที่วาล์วและระบบท่อที่อยู่ติดกันไม่ถูกรบกวน ไม่ได้รับความเสียหายจากการกระแทกหรือชนกับวัตถุ และท่อไม่ตกหล่นระหว่างการขนส่ง ผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์ต่อท่อพลาสติกจะลดลงเหลือน้อยที่สุด

ประเภทของลิ้นหัวใจเทอร์โมพลาสติก

วาล์วลูกบอลวาล์วกันกลับ,วาล์วผีเสื้อวาล์วไดอะแฟรมมีให้เลือกใช้ในวัสดุเทอร์โมพลาสติกที่แตกต่างกันสำหรับระบบท่อแรงดัน Schedule 80 ซึ่งมีตัวเลือกการตกแต่งและอุปกรณ์เสริมมากมาย วาล์วบอลมาตรฐานส่วนใหญ่มักเป็นแบบ True Union เพื่อความสะดวกในการถอดตัววาล์วเพื่อการบำรุงรักษาโดยไม่ต้องรบกวนท่อที่เชื่อมต่อ วาล์วกันกลับเทอร์โมพลาสติกมีให้เลือกใช้แบบบอลเช็ค สวิงเช็ค วายเช็ค และโคนเช็ค วาล์วผีเสื้อสามารถเชื่อมต่อกับหน้าแปลนโลหะได้ง่าย เนื่องจากสอดคล้องกับรูสลัก วงกลมสลัก และขนาดโดยรวมของ ANSI Class 150 เส้นผ่านศูนย์กลางภายในที่เรียบของชิ้นส่วนเทอร์โมพลาสติกช่วยเพิ่มความแม่นยำในการควบคุมวาล์วไดอะแฟรม

วาล์วลูกบอลที่ทำจาก PVC และ CPVC ผลิตโดยบริษัทหลายแห่งทั้งในสหรัฐอเมริกาและต่างประเทศ มีขนาดตั้งแต่ 1/2 นิ้ว ถึง 6 นิ้ว โดยมีทั้งแบบต่อแบบซ็อกเก็ต แบบเกลียว หรือแบบหน้าแปลน วาล์วลูกบอลแบบ True Union ในปัจจุบันมีการออกแบบโดยใช้แหวนน็อตสองตัวที่ขันเข้ากับตัววาล์ว เพื่อบีบอัดซีลยางระหว่างตัววาล์วและข้อต่อปลาย ผู้ผลิตบางรายยังคงใช้ความยาวและเกลียวน็อตของวาล์วลูกบอลแบบเดิมมานานหลายทศวรรษ เพื่อให้สามารถเปลี่ยนวาล์วรุ่นเก่าได้ง่ายโดยไม่ต้องดัดแปลงท่อที่อยู่ติดกัน

วาล์วลูกบอลที่มีซีลยางยืดเอทิลีนโพรพิลีนไดอีนโมโนเมอร์ (EPDM) ควรได้รับการรับรองตามมาตรฐาน NSF-61G สำหรับการใช้งานในน้ำดื่ม ซีลยางยืดฟลูออโรคาร์บอน (FKM) สามารถใช้เป็นทางเลือกสำหรับระบบที่ความเข้ากันได้ทางเคมีเป็นสิ่งสำคัญ FKM ยังสามารถใช้ได้ในงานส่วนใหญ่ที่เกี่ยวข้องกับกรดแร่ ยกเว้นไฮโดรเจนคลอไรด์ สารละลายเกลือ สารไฮโดรคาร์บอนคลอริเนต และน้ำมันปิโตรเลียม

รูปที่ 3 วาล์วบอลแบบมีหน้าแปลนที่ติดอยู่กับถัง รูปที่ 4 วาล์วบอลแบบตรวจสอบที่ติดตั้งในแนวตั้ง วาล์วบอล PVC และ CPVC ขนาด 1/2 นิ้ว ถึง 2 นิ้ว เป็นตัวเลือกที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานกับน้ำร้อนและน้ำเย็น โดยสามารถรับแรงดันน้ำได้สูงสุดโดยไม่เกิดการกระแทกอย่างรุนแรงได้ถึง 250 psi ที่อุณหภูมิ 73°F วาล์วบอลขนาดใหญ่กว่า ตั้งแต่ 2-1/2 นิ้ว ถึง 6 นิ้ว จะมีพิกัดแรงดันต่ำกว่าที่ 150 psi ที่อุณหภูมิ 73°F วาล์วบอล PP และ PVDF (รูปที่ 3 และ 4) ซึ่งนิยมใช้ในการลำเลียงสารเคมี มีให้เลือกหลายขนาดตั้งแต่ 1/2 นิ้ว ถึง 4 นิ้ว พร้อมการเชื่อมต่อแบบซ็อกเก็ต แบบเกลียว หรือแบบหน้าแปลน โดยทั่วไปมีพิกัดรับแรงดันน้ำสูงสุดโดยไม่เกิดการกระแทกอย่างรุนแรงที่ 150 psi ที่อุณหภูมิห้อง

วาล์วกันกลับแบบลูกบอลเทอร์โมพลาสติกใช้ลูกบอลที่มีความหนาแน่นจำเพาะน้อยกว่าน้ำ ดังนั้นหากความดันด้านต้นน้ำลดลง ลูกบอลจะจมลงไปติดกับพื้นผิวซีล วาล์วเหล่านี้สามารถใช้งานในระบบเดียวกับวาล์วลูกบอลพลาสติกชนิดอื่นๆ ได้ เนื่องจากไม่มีการนำวัสดุใหม่เข้ามาในระบบ วาล์วกันกลับชนิดอื่นๆ อาจมีสปริงโลหะซึ่งอาจไม่ทนทานในสภาพแวดล้อมที่กัดกร่อน

รูปที่ 5 วาล์วผีเสื้อพร้อมซับในอีลาสโตเมอร์ วาล์วผีเสื้อพลาสติกขนาด 2 นิ้วถึง 24 นิ้วเป็นที่นิยมสำหรับระบบท่อขนาดใหญ่ ผู้ผลิตวาล์วผีเสื้อพลาสติกมีวิธีการสร้างและพื้นผิวการปิดผนึกที่แตกต่างกัน บางรายใช้ซับในอีลาสโตเมอร์ (รูปที่ 5) หรือโอริง ในขณะที่บางรายใช้แผ่นดิสก์เคลือบอีลาสโตเมอร์ บางรายทำตัววาล์วจากวัสดุเดียว แต่ส่วนประกอบภายในที่สัมผัสกับของเหลวทำหน้าที่เป็นวัสดุของระบบ นั่นหมายความว่าตัววาล์วผีเสื้อโพลีโพรพีลีนอาจมีซับใน EPDM และแผ่นดิสก์ PVC หรือการกำหนดค่าอื่นๆ อีกหลายแบบด้วยเทอร์โมพลาสติกและซีลอีลาสโตเมอร์ที่พบได้ทั่วไป

การติดตั้งวาล์วผีเสื้อพลาสติกนั้นทำได้ง่าย เนื่องจากวาล์วเหล่านี้ผลิตมาให้เป็นแบบแผ่นบางและมีซีลยางยืดหยุ่นในตัว จึงไม่จำเป็นต้องใช้ปะเก็นเพิ่มเติม เมื่อติดตั้งวาล์วผีเสื้อพลาสติกไว้ระหว่างหน้าแปลนสองด้าน การขันน็อตยึดต้องทำอย่างระมัดระวัง โดยค่อยๆ ขันให้ได้แรงบิดตามที่แนะนำทีละน้อยในสามขั้นตอน เพื่อให้แน่ใจว่ามีการปิดผนึกที่สม่ำเสมอทั่วทั้งพื้นผิวและไม่มีแรงเค้นทางกลที่ไม่สม่ำเสมอเกิดขึ้นกับวาล์ว

รูปที่ 6 วาล์วไดอะแฟรม ผู้เชี่ยวชาญด้านวาล์วโลหะจะคุ้นเคยกับวาล์วไดอะแฟรมพลาสติกที่มีล้อและตัวบ่งชี้ตำแหน่ง (รูปที่ 6) อย่างไรก็ตาม วาล์วไดอะแฟรมพลาสติกมีข้อดีที่โดดเด่นบางประการ รวมถึงผนังด้านในที่เรียบของตัววาล์วที่ทำจากเทอร์โมพลาสติก เช่นเดียวกับวาล์วบอลพลาสติก ผู้ใช้สามารถเลือกติดตั้งแบบยูเนียนแท้ ซึ่งมีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับงานบำรุงรักษาวาล์ว หรือผู้ใช้สามารถเลือกการเชื่อมต่อแบบหน้าแปลนได้ เนื่องจากมีตัวเลือกวัสดุตัววาล์วและไดอะแฟรมมากมาย วาล์วนี้จึงสามารถใช้ในงานทางเคมีได้หลากหลาย

เช่นเดียวกับวาล์วชนิดอื่นๆ หัวใจสำคัญของการควบคุมวาล์วพลาสติกคือการกำหนดข้อกำหนดในการทำงาน เช่น ระบบลมหรือระบบไฟฟ้า และไฟกระแสตรงหรือไฟกระแสสลับ แต่สำหรับพลาสติก ผู้ออกแบบและผู้ใช้ต้องเข้าใจสภาพแวดล้อมโดยรอบตัวขับเคลื่อนด้วย ดังที่กล่าวมาแล้ว วาล์วพลาสติกเป็นตัวเลือกที่ดีเยี่ยมสำหรับสถานการณ์ที่มีการกัดกร่อน ซึ่งรวมถึงสภาพแวดล้อมภายนอกที่กัดกร่อน ด้วยเหตุนี้ วัสดุที่ใช้ทำตัวเรือนของตัวขับเคลื่อนสำหรับวาล์วพลาสติกจึงเป็นสิ่งสำคัญที่ต้องพิจารณา ผู้ผลิตวาล์วพลาสติกมีตัวเลือกมากมายเพื่อตอบสนองความต้องการของสภาพแวดล้อมที่กัดกร่อนเหล่านี้ ไม่ว่าจะเป็นตัวขับเคลื่อนที่หุ้มด้วยพลาสติกหรือตัวเรือนโลหะเคลือบอีพ็อกซี

ดังที่บทความนี้แสดงให้เห็น วาล์วพลาสติกในปัจจุบันมีตัวเลือกมากมายสำหรับการใช้งานและสถานการณ์ใหม่ๆ