ท่อพีวีซีแข็งผลิตจากอะไร? ใช้พลาสติกชนิดใด? แล้วผลิตยังไง?

เวลาคนถามผมว่าท่อพีวีซีผลิตมาจากอะไร ผมก็มักจะตอบไปอย่างไม่คิดว่า ‘ก็ผลิตมาจากพีวีซีไง’

สิ่งที่ผมมักจะลืมก็คือ ไม่ใช่ทุกคนที่จะเข้าใจว่า 'พีวีซี' คืออะไร เป็นพลาสติกแบบไหน และวิธีการผลิตที่

ทำให้ออกมาเป็นท่อนั้นแตกต่างจากสินค้าอย่างอื่นยังไง วันนี้เรามาดูกันครับว่า ท่อพีวีซีแข็งที่ใช้กันทุกวันเนี่ยมันมีความเป็นมายังไง

ท่อพีวีซีแข็งเป็นวัสดุก่อสร้างที่ใช้ได้ในหลายงาน ไม่ว่าจะเป็นงานประปา งานเกษตร หรือแม้แต่งานร้อยสายไฟ

ข้อดีในการใช้ท่อพีวีซีแทนวัสดุอย่างอื่นมีอยู่หลายอย่างเลยครับ ไม่ว่าจะเป็นข้อดีเรื่องคุณภาพที่มีความทนทานเหมาะสำหรับการใช้งานเฉพาะทางอย่างมาก ข้อดีเรื่องราคาที่หากเทียบกับวัตถุดิบจำพวกเหล็กแล้วก็ถือว่าราคาถูกกว่ามาก หรือแม้แต่ข้อดีเรื่องน้ำหนักที่มีความเบาช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายในการขนส่งอีกด้วย ซึ่งเราก็สามารถยกความดีของข้อท่อพีวีซีแข็งให้กับวัตถุดิบที่ใช้และขั้นตอนการผลิตครับ

เพื่อจะไม่ทำให้บทความนี้มีความวิชาการณ์มากเกินไป ผมจะไม่เขียนอธิบายเรื่องสารเคมีและขั้นตอนการผลิตมากนะครับ เพราะนอกจากคนมีความรู้เฉพาะทางด้านเคมีและวิศวกรรมอุตสาหการแล้ว ผู้อ่านทั่วไปอาจจะไม่เข้าใจกันเท่าไร

เขียนคำนำไปเยอะแล้ว เรามาอ่านเกี่ยวกับวัสดุและขั้นตอนที่ใช้ในการผลิตท่อพีวีซีกันดีกว่า

ท่อพีวีซีแข็งผลิตจากอะไร

วัตถุดิบหลักที่ใช้ในการผลิตท่อพีวีซีก็คือ พีวีซีเรซิน หรือรู้จักกันในอีกชื่อก็คือพอลิไวนิลคลอไรด์ เป็นวัสดุที่ใช้หลอมเพื่อสร้างเนื้อส่วนมากของท่อพีวีซี นอกจากพีวีซีเรซินแล้ว การผลิตท่อพีวีซีต้องใช้สารเติมแต่ง (Additives) ด้วยเช่น สเตบิไลเซอร์ (Stabilizer) โปรเซสซิ่งเอด (Processing Aid) สี (Pigment) และ ฟิลเลอร์(Filler)

สารเคมีพวกนี้พอถูกผสมและผ่านขั้นตอนการผลิตต่างๆก็จะออกมาเป็นท่อพีวีซี ซึ่งท่อที่ถูกผลิตจากขั้นตอนพวกนี้จะมีความทนทานต่อแรงดันได้ดี มีราคาถูก ทำให้เหมาะกับการใช้งานเช่นการประปาหรือการร้อยสายไฟเป็นต้น

ผู้ผลิตท่อพีวีซีหลายโรงงานอาจจะใช้สูตรการผสมหรือสารเคมีเติมแต่งช่วยในการผลิตไม่เหมือนกัน บางคนอาจจะใช้ฟิลเลอร์ (Filler)เช่น CaCO3 เยอะเพื่อช่วยลดค่าใช้จ่ายแต่ก็จะแลกมาด้วยคุณภาพท่อที่มีความเปราะบางมากขึ้นเป็นต้น แต่ต่อให้ผู้ผลิตหลายคนใช้สารหรือสูตรในการผลิตต่างกันแค่ไหน สารเคมีหลักในการผสมและขึ้นรูปท่อพีวีซีแข็งก็ไม่ต่างกันมากครับ เรามาดูกันครับว่าพลาสติกและสารเคมีต่างๆที่โรงงานผู้ผลิตหลายคนใช้กันนั้นมีอะไรบ้าง

ท่อพีวีซีแข็งผลิตจากพลาสติกชนิดใด?

พลาสติกที่ใช้ในการผลิตท่อพีวีซีแข็งก็คือพีวีซี หรือพอลิไวนิลคลอไรด์ วัสดุนี้เป็นที่นิยมในอุตสาหกรรมพลาสติกมากโดยเฉพาะอุตสาหกรรมการผลิตพลาสติกเพื่อการก่อสร้าง

สาเหตุหลักในการใช้พลาสติกพีวีซีตัวนี้ก็คือความคุ้มค่าของราคาต่อคุณภาพของการใช้งานที่เหมาะสม พลาสติกพีวีซีสามารถขึ้นรูปได้ง่าย และมีเหนียวทนทานสูง นอกจากการใช้งานกับท่อพีวีซีเพื่อการประปากและร้อยสายไฟแล้ววัสดุพีวีซียังเหมาะกับการใช้งานเช่นขอบกันกระแทกและประตูเป็นต้น

พอลิไวนิลคลอไรด์แต่เดิมมีลักษณะเป็นผงสีขาว และถูกสร้างด้วยกระบวนการทางเคมีที่เรียกว่า พอลิเมอไรเซชัน บนสารเคมีที่เรียกว่า ไวนิลคลอไรด์ สารเคมีไวนิลคลอไรด์ประกอบไปด้วยธาตุคาร์บอน ไฮโดรเจน และคลอรีน คอร์บอนและไฮโรเจนสามารถรวมกันเป็นเอทีลีน (Ethylene) ซึ่งถ้าเรานำเอทีลีนมารวมกับครอรีนเราก็ได้จะไวนิลคลอไรด์ หากเรานำไวริลคลอไรด์หลายตัวมาทำพันธะเคมี (chemical bonding) เราก็จะได้พอลีไวนิลคลอไรด์

การที่เราใช้พอลีไวนิลคลอไรด์เป็นสารเคมีหลักในการทำท่อพีวีซี เพราะคุณสมบัติของพีวีซีจะทำให้ท่อมีความทนทานต่อแรงสั่นสะเทือน และไม่แตกง่ายๆ หากเรานำต่อมาฝังดินหรือฝังกำแพงแล้ว เวลามีการกระแทกจากภายนอก หรือมีแผ่นดินไหว ท่อพีวีซีก็จะมีความทนทานมากกว่าท่อเหล็กบางชนิดเสียอีก

อย่างไรก็ตาม นอกจากสารพอลีไวนิลคลอไรด์หรือพีวีซีเรา เราต้องนำสารเคมีตัวนี้ไปผสมกับสารเคมีเติมแต่งตัวอื่น (Additives) เพื่อช่วยขึ้นรูปวัสดุอย่างท่อพีวีซี เรามาลองดูสารเคมีตัวอื่นที่ใช้ช่วยขึ้นรูปท่อพีวีซีกันครับ

สารเติมแต่งสำหรับท่อพีวีซีแข็ง (Additives)

ท่อพีวีซีแข็งไม่ได้ขึ้นรูปได้ด้วยพีวีซีเรซินอย่างเดียว เรามาดูกันว่ามีวัสดุอื่นและสารเคมีอะไรบ้างที่ช่วยในการผลิตท่อกันครับ

สเตบิไลเซอร์ (Stabilizer) - สเตบิไลเซอร์ โดยเฉพาะสเตบิไลเซอร์ความร้อน (Heat Stabilizer) เป็นสารเคมีที่ใช้ลดการเสื่อมสภาพของวัตถุดิบที่่จะเกิดขึ้นกับพีวีซีเมื่อถูกหลอมด้วยความร้อน พีวีซีเป็นสารเคมีที่มีความอ่อนไหวต่อความร้อนมากหากไม่ได้ใช้สเตบิไลเซอร์ในปริมาณที่เหมาะสม ท่อพีวีซีก็อาจจะมีการสีตก หรือผุกร่อนได้ง่ายขึ้น

พลาสติไซเซอร์ (Plasticizer) - พลาสติไซเซอร์ใช้ช่วยในการขึ้นรูปสินค้าเพื่อทำให้ท่อมีความยืนหยุ่นมากกว่าเดิม ความยืนหยุ่นจะทำให้ท่อสามารถโค้งหรืองอได้มากขึ้น

ฟิลเลอร์ (Filler) - ฟิลเลอร์คือวัสดุที่ใช้เพื่อช่วยในการลดค่าใช้จ่ายในการผลิตท่อและช่วยทำให้ท่อพีวีซีสามารถขึ้นรูปได้ง่ายขึ้นโดยใช้พีวีซีเรซินน้อยลง การใช้ฟิลเลอร์เยอะจำทำให้ท่อมีราคาถูกลงแต่ก็จะแลกด้วยความเปราะบางของท่อมากขึ้นซึ่งสำหรับท่อพีวีซีแล้วก็แปลว่าท่อจะทนแรงดันน้ำได้น้อยลง ฟิลเลอร์ท่อที่โรงงานนิยมใช้กันก็คือ CaCO3 หรือ แคลเซียมคาร์บอเนต

สี (Pigment) - เนื่องจากว่าพีวีซีเรซินมีสีธรรมชาติเป็นสีขาว หากเราต้องการผลิตท่อพีวีซีให้เหมาะกับมาตรฐานประปาหรือร้อยสายไฟ (สีฟ้าและสีเหลือง) เราก็ต้องใช้สีผสมเข้าไปในระบบการผลิตด้วย

ผู้ผลิตท่อพีวีซีแต่ละโรงงานก็อาจจะใช้วัตถุดิบไม่เหมือนกันหรือคนละสูตร ขึ้นอยู่กับค่าใช้จ่าย เครื่องมือในการผลิต และ คุณภาพท่อที่อยากได้ โดยรวมแล้วท่อพีวีซีที่ขายในราคาถูกมาก เช่นท่อเกษตร อาจจะใช้วิธีผลิตเดียวกันกับท่อพีวีซีเกรดดีในการก่อสร้าง แต่คุณภาพของวัตถุดิบที่ใช้นั้นคนละระดับกันเลยครับ

หลายคนอาจจะสงสัยว่าสารเคมีเหมือนกัน แค่คนละเกรดหรือคนละผู้ผลิตมันทำให้คุณภาพต่างกันขนาดนั้นเลยเหรอ คำตอบก็คือมันต่างเพราะ ‘ความเข้มข้น’ ของสารเคมีไม่เท่ากันครับ สารเคมีบางอย่างอาจจะมีส่วนผสม 95% บางอย่างอาจจะมีแค่ 90% ซึ่งสาเหตุที่ผู้ผลิตแต่ละเจ้าทำมาไม่เหมือนกันก็เพราะเรื่องต้นทุนอีกเหมือนกันนั่นเอง

หากเราเข้าใจเรื่องวัตถุดิบที่ใช้ในการผลิตท่อแล้ว เรามาดูขั้นตอนที่ใช้ในการผลิตท่อพีวีซีกันบ้างครับ

ขั้นตอนการผลิตท่อพีวีซีแข็ง

ไม่ว่าจะเป็นการร้อยสายไฟหรือการประปา เราก็ใช้การฉีดแบบรีดขึ้นรูป (Extrusion) ในการผลิตท่อพีวีซีทั้งหมด

หลักการเบื้องต้นในการผลิตท่อพีวีซีก็คือการหลอมพีวีซีเรซินและผสมสารเติมแต่งทั้งหมดเข้าด้วยกันในอุณหภูมิที่เหมาะสม หลักจากนั้นสารผสมทั้งหมดก็จะถูกฉีดผ่าน ‘แม่พิมพ์’ ตัวแม่พิมพ์อาจจะมีหลายขนาดซึ่งขนาดพวกนี้จะทำให้ท่อออกมาได้ในไซส์ต่างๆ เช่นสี่หุน หกหุน หนือ สี่นิ้วเป็นต้น ในขณะที่กำลังแข็งตัวขึ้นรูปใหม่จนออกมาเป็นวัสดุทรงกระบอกยาวแบบท่อพีวีซี และท่อก็จะถูกตัดในความยาว 4 เมตรเพื่อให้เหมาะกับมาตรฐานการใช้งานทั่วไปอีกครั้ง

การฉีดแบบรีดขึ้นรูปพลาสติกพีวีซีนั้นต้องใช้เครื่องจักรพิเศษในการทำ และมีการใช้ทั้งความร้อน แรงเฉือน กับความดัน เพื่อช่วยหลอมพลาสติกในขณะที่พลาสติกถูกดันออกจากแม่พิมพ์ เครื่องฉีดพลาสติกจะมีเกลียวที่จะช่วยตัดพลาสติกเหลวและขับเคลื่อนพลาสติกจากต้นทางไปสู่ปลายทางซึ่งก็คือหัวแม่พิมพ์ ผลิตภัณฑ์ที่เราสามารถผลิตได้จากขั้นตอนนี้ได้แก่ท่อพีวีซี ถุงพลาสติก แผ่นฟิล์มบาง และเสื่อน้ำมันเป็นต้น

อย่างไรก็ตามเวลาพูดถึงท่อพีวีซีแล้ว หลายคนก็จะนึกถึงอุปกรณ์พีวีซีที่ไว้ใช้กับท่อด้วย ซึ่งก็จะหน้าตาประมาณข้างล่างนี่ครับ อุปกรณ์พวกนี้มีหลายรูปแบบขึ้นอยู่กับการใช้งานชนิดต่างๆ แต่โดยรวมแล้วใช้ขั้นตอนในการผลิตเหมือนกัน เป็นการฉีดขึ้นรูปที่เรียกว่า Injection Molding

การผลิตอุปกรณ์สำหรับท่อพีวีซี

อุปกรณ์สำหรับท่อพีวีซี ไม่ว่าจะเป็นข้อต่อตรง ข้องอ หรือข้อต่อมีเกลียว ก็ล้วนผลิตจากวิธีการขึ้นรูปแบบฉีด (injection molding) ทั้งนั้น ขั้นตอนเบื้องต้นเหมือนกับการฉีดท่อเลยครับ ใช้เม็ดพลาสติกผสมกับสารเติมแต่งนำมาหลอมใส่เข้าไปในเครื่องฉีดพลาสติก แต่สิ่งที่ต่างกันก็คือการใช้แม่พิมพ์นั้นเอง

เวลาอุปกรณ์สำหรับท่อพีวีซีถูกฉีด (Injection) เข้าไปในแม่พิมพ์ ตัวแม่พิมพ์จะมีการหนีบ (Clamping) พลาสติกเพื่อให้เข้าเป็นรูป 3 มิติด้วย ซึ่งขั้นตอนการหนีบนี้จะไม่มีในเวลาเราฉีดท่อพีวีซีครับผลิตภัณฑ์ที่มาจากการฉีดขึ้นรูป ได้แก่อุปกรณ์ต่างๆ ชิ้นส่วนรถยนต์และเครื่องใช้ไฟฟ้า ของใช้ในครัวเรือน และของเล่นเด็กเป็นต้น

ปัญหาเวลาผลิตท่อพีวีซี

ปัญหาเวลาผลิตท่อพีวีซี ส่วนมากจะอยู่ที่ 2 อย่างก็คือ ส่วนผสมวัตถุดิบมีปัญหา และการหล่อขึ้นรูปของพลาสติกมีปัญหา

วัตถุดิบมีสารเคมีต่างๆมีจุดหลอมเหลว (Melting Temperature) ไม่เท่ากัน เพราะฉะนั้นเวลาเราใช้ความร้อนในการละลายสารต่างๆตอนฉีดท่อเราต้องควบคุมอุณหภูมิ ความร้อน ความเร็วของเกลียวสกรูเวลาฉีด และอุณหภูมิเวลาขึ้นรูปให้ดี

ผลิตภัณฑ์ที่ฉีดออกมาไม่ได้มาตรฐานจะมีอยู่ 3 ประเภท ประเภทแรกก็คือรูปลักษณ์ภายนอกที่ดูผิดพลาด ยกตัวอย่างเช่น มีสีดำหรือสีจางกว่าปกติ พลาสติกชีทออกมามีรู หรือพลาสติกฉีดออกมามีรอยขูดขีด ประเภทที่ 2 คือขนาดของผลิตภัณฑ์ ซึ่งอาจจะออกมาเล็กไปหรือใหญ่ไปกว่ามาตรฐาน หรือออกมาติดกันหรือไม่สม่ำเสมอก็ได้ ประเภทสุดท้ายก็คือปัญหาด้านมิติ เช่นผลิตภัณฑ์อาจจะออกมาเบี้ยวเป็นต้น

หวังว่าทุกคนจะเข้าใจวิธีการผลิตท่อพีวีซีกันมากขึ้นนะครับ ผมเข้าใจว่าบทความนี้มีคำศัพท์เทคนิกเฉพาะทางเยอะเลยอาจจะทำให้อ่านยากนิดหน่อย เพราะฉะนั้นหากใครมีคำถามเพิ่มเติมสามารถพิมพ์ได้ที่คอมเม้นด้านล่างนะครับ หรือถ้าใครคิดว่าอยากจะอ่านบทความที่ลงลึกหรือเจาะข้อมูลการผลิตด้วยรายละเอียดที่มากกว่านี้ก็บอกได้นะครับ ผมจะพยายามเรียบเรียงออกมาให้อ่านง่ายที่สุดเท่าที่จะทำได้เลย