Materialien & Vorbereitung
Thermoplaste: Identifikation durch Brandprobe und Schweißtemperaturen
Über zwanzig Thermoplastarten, ihre Brandprobe und die Temperaturen und Verfahren, die funktionieren. Schlagen Sie das Material nach, bevor Sie erwärmen.
So verwenden Sie die Übersicht
Es gibt mehr als zwanzig Thermoplastarten, und sie verhalten sich unter Wärmeeinfluss völlig unterschiedlich. Diese Übersicht fasst Identifikation, Schweißtemperaturen und geeignete Verfahren je Material zusammen, sodass Sie Ihre Vorgehensweise vor Beginn festlegen können. Die Werte sind Richtwerte: Die geltende DVS-Norm oder die Vorgabe des Rohrherstellers hat stets Vorrang.
Bei den Temperaturen handelt es sich um Werkzeug- oder Massetemperaturen, nicht um den Schmelzpunkt. Unter dem Heizelement wird die Oberflächentemperatur des Spiegels verstanden, unter Warmluft die Lufttemperatur am Düsenausgang, und beim Extrusionsschweißen werden Masse- und Lufttemperatur separat angegeben.
Für Rohre aus PE und PP finden sich die konkreten Schweißparameter in den Schweißtabellen, Rohrklassen werden unter SDR, PN und Rohrklassen erklärt, und die herstellerspezifischen Tabellen liegen unter Stumpfschweißparameter von Rohrherstellern.
Brandprobe: Identifikation vor Ort
Eine Brandprobe ist die schnellste Methode, um Werkstoffe zu unterscheiden, wenn keine Kennzeichnung mehr vorhanden ist. Nehmen Sie einen kleinen Span mit einer Zange ab, halten Sie ihn für einige Sekunden in die Flamme und achten Sie auf Flammenbildung, Ruß, Tropfenbildung und Geruch. Arbeiten Sie im Freien oder mit Absaugung, da PVC und PTFE schädliche Gase freisetzen.
Die Brandprobe dient als Indikation, nicht als Analyse. Im Zweifelsfall und grundsätzlich beim Schweißen in druckbeaufschlagten Anlagen muss der Werkstoff anhand der Rohrkenndachung oder über den Lieferanten verifiziert werden.
| Werkstoff | Flamme und Ruß | Geruch | Bemerkung |
|---|---|---|---|
| ABS | Rußende, orangegelbe Flamme | Süßlicher Gummi | Nicht selbstverlöschend, kann flammhemmend ausgerüstet sein |
| PA (nylon) | Gelblich, blauer Grund, rußend, schmilzt in schäumenden Tropfen | Stechend, Ameisensäure oder verbranntes Haar | Selbstverlöschend |
| PC | Leicht rußend, gelblich, glühende Asche | Süßlich | Teilweise selbstverlöschend, spannungsempfindlich |
| PE | Klar, blauer Grund, gelbe Spitze, tropfend | Stearin | Nicht selbstverlöschend |
| PET / PBT | Rußend, orangegelb, tropfend | Süßlich | Schwer entflammbar |
| PMMA (Acryl) | Gelb, blauer Grund, knisternd | Aromatisch, Acrylmonomer | Extrudierte Qualität tropft, gegossene nicht |
| POM | Klare blaue Flamme, kein sichtbarer Rauch | Stechend, Formaldehyd | Warmluft erfordert Stickstoff |
| PP | Klar, blauer Grund, gelbe Spitze, geschmolzene Welle vor der Flamme | Öl oder Wachs | Nicht selbstverlöschend |
| PS | Rußende, orangegelbe Flamme | Süß, Styrol | Nicht selbstverlöschend, kann flammhemmend ausgerüstet sein |
| PSU / PPO | Selbstverlöschend, schwarze Asche | Schwach | Geringe Rauchentwicklung |
| PTFE | Brennt schlecht, verkohlt | Keine | Giftige Dämpfe über ca. 300 Grad |
| PVC | Stark rußend, gelb mit grünem Rand, weißer Rauch | Salzsäure | Selbstverlöschend, setzt Chlorgas frei |
| PVDF | Nicht brennbar, verkohlt | Keine | Giftige Dämpfe über ca. 300 Grad |
| PEEK / PEI / PES / PPSU | Schwer entflammbar, geringe Rauchentwicklung | Schwach | Hochtemperaturwerkstoffe |
Die Brandprobe zeigt lediglich die Materialfamilie. Sie ersetzt weder die Kennzeichnung noch das Datenblatt des Lieferanten.
Schweißtemperaturen und -verfahren je Material
Die Tabelle zeigt die normalerweise verwendeten Temperaturen und welche Verfahren eine brauchbare Verbindung ergeben. Ein Feld mit Strichen bedeutet, dass das Verfahren für dieses Material selten genutzt wird, nicht jedoch, dass es unzulässig ist.
| Werkstoff | Heizelement | Heißluft | Extrusion | Weitere Verfahren |
|---|---|---|---|---|
| ABS | 200-220 °C | 220-240 °C | Ja, Draht ca. 100 °C für 2 Stunden trocknen | Ultraschall |
| PA (nylon) | 230-270 °C | - | Ja | Reibung 60-80 m/min |
| PC | 390-410 °C (IR) | 450-500 °C | - | Reibung, Ultraschall, Tempern 110-140 °C |
| PE 80 | 200-220 °C | 230-260 °C | Masse 220 °C, Luft 280 °C | Reibung 100-300 m/min |
| PE 100 | 220 °C | 230-260 °C | Masse 220 °C, Luft 280 °C | Reibung 100-300 m/min |
| PE 100 ProFuse | 240 °C, +5/-2 °C | - | - | Mantel verbleibt auf dem Rohr |
| PET / PBT | 250-270 °C | 280-320 °C | - | Ultraschall, Reibung |
| PMMA (Acryl) | - | 200-260 °C | - | Ultraschall, PMMA- oder PVC-Draht |
| POM | 210-230 °C | 240-260 °C mit Stickstoff | - | Reibung, Ultraschall |
| PP | 210 °C, +/- 10 °C | 230-280 °C | Masse 220 °C, Luft 280 °C | Reibung 100-300 m/min |
| PS | 200-220 °C | 230-260 °C | Ja | Ultraschall |
| PSU | Ja | Ja | - | Reibung, Ultraschall |
| PUR | Ja | - | - | - |
| PTFE | IR | - | - | Nicht wie die übrigen schmelzschweißbar |
| PVC-U | 220-250 °C | 240-325 °C | Ja | Reibung 100-500 m/min, Hochfrequenz, Ultraschall |
| PVC-C | 220-250 °C | 240-325 °C | - | Reibung 100-500 m/min, Hochfrequenz, Ultraschall |
| PVDF | 240 °C, +/- 8 °C beim Stumpfschweißen | Ca. 350 °C | Ja | Reibung, Ultraschall |
Die Temperaturen sind Richtwerte und beziehen sich auf Oberflächen- oder Massetemperaturen. Beachten Sie stets die DVS 2207-Serie sowie die Vorgaben des Herstellers für das jeweilige Produkt.
Die drei am häufigsten verwendeten Typen
PE (Polyethylen) ist der Standard für Wasser, Gas und Abwasser. PE100 ist heute die gebräuchlichste Rohrqualität. PE zeichnet sich durch Zähigkeit, Schlagzähigkeit und Frostbeständigkeit aus.
PP (Polypropylen) verträgt höhere Temperaturen und aggressivere Chemikalien als PE und wird häufig in der Industrie und Entwässerung eingesetzt.
PVDF ist unter den gängigen Typen chemisch am beständigsten und kommt in der Lebensmittelindustrie, Pharmazie sowie in der chemischen Prozesstechnik zum Einsatz. PVDF erfordert beim Schweißen eine strengere Reinigung und Temperaturüberwachung.
PE und PP: Die Werkstoffe, denen Sie am häufigsten begegnen
PE 80 wird typischerweise bei 200-220 °C stumpfgeschweißt, während PE 100 bei 220 °C mit kürzerer Umstellzeit verschweißt wird, da das Material steifer ist und weniger zum Fließen neigt. Mantelrohre wie ProFuse weichen mit 240 °C ab, da der Schutzmantel in den Prozess einbezogen wird. Lesen Sie mehr unter Stumpfschweißen von Mantelrohren.
PP wird bei 210 °C mit einer Toleranz von +/- 10 °C stumpfgeschweißt. Beim Extrudierschweißen wird für PE-HD und PP mit einer Massetemperatur von ca. 220 °C und einer Lufttemperatur von ca. 280 °C gearbeitet.
Beim Elektromuffenschweißen (Heizwendelschweißen) bestimmen die Parameter der Fittinge den Ablauf, nicht das Rohrmaterial. Dies wird unter Elektrofittingschweißen erläutert.
Werkstoffe, die besondere Bedingungen erfordern
POM: Das Warmluftschweißen erfordert Stickstoff als Schutzgas, da das Material bei Erwärmung Formaldehyd freisetzt. Arbeiten Sie mit Absaugung und vermeiden Sie das Einatmen der Dämpfe.
PVC-U und PVC-C: Beim Schweißen wird Salzsäure freigesetzt, die Werkzeuge angreift und beim Einatmen schädlich ist. Verwenden Sie eine Absaugung am Arbeitsplatz und reinigen Sie die Werkzeuge nach dem Gebrauch. PVC erfordert zudem besondere Aufmerksamkeit hinsichtlich des Temperaturbereichs, da sich das Material oberhalb von ca. 200 Grad schnell zersetzt.
PTFE: Kann nicht wie andere Thermoplaste schmelzgeschweißt werden. PTFE-Bauteile werden mechanisch oder mittels IR gefügt; bei Erwärmung über ca. 300 Grad werden giftige fluorhaltige Dämpfe freigesetzt.
PA und PC: Beide nehmen Feuchtigkeit auf, was zu Poren und verminderter Nahtfestigkeit führt. Trocknen Sie Draht und Bauteile vor dem Schweißen gemäß den Anweisungen des Herstellers. PC ist zudem spannungsempfindlich: Lange Nähte und schnelle Abkühlung führen zu Rissen; ein Tempern nach dem Schweißen kann erforderlich sein.
PP: Die Oberfläche muss unmittelbar vor dem Schweißen abgezogen und mit Spiritus gereinigt werden. Ohne diese Vorbereitung entsteht eine optisch unauffällige, aber unzureichend haftende Verbindung.
Material und Bedingungen aufeinander abstimmen
Grundsätzlich werden stets gleiche Materialien miteinander verschweißt: PE mit PE, PP mit PP. Werden Werkstoffe vermischt, wird die Verbindung geschwächt oder reißt im Laufe der Zeit.
Wenn Sie wissen möchten, welche Werkstoffe miteinander verschweißt werden können – und wo eine Verbindung nur mit begrenzter Festigkeit möglich ist –, nutzen Sie das Werkzeug Was kann verschweißt werden, bei dem Sie zwei Materialien auswählen und eine Bewertung erhalten. Dort findet sich auch eine Erläuterung des Unterschieds zwischen PE 100 und PE 300.
Beim Schweißen bei Kälte muss das Material wärmebehandelt und getrocknet sowie die Schweißparameter angepasst werden. Die Schweißprogramme der Hersteller berücksichtigen den jeweiligen Werkstofftyp.
Temperatur und Chemikalienbeständigkeit
PE ist im Dauerbetrieb typischerweise bis ca. 40 Grad Celsius einsetzbar, PP bis ca. 80, PVDF bis ca. 120. Für aggressive Medien oder Lebensmittel gilt: Prüfen Sie stets eine Beständigkeitsliste (Chemical Resistance List) des Herstellers oder konsultieren Sie den Fachberater.
Die übrigen Thermoplastarten, deren Brandprobe und Schweißtemperaturen sind unter Thermoplaste: Identifikation durch Brandprobe und Schweißtemperaturen zusammengefasst. Rohrdaten mit Wanddicken und Gewichten nach SDR finden sich unter Rohrdaten: Wandstärke und Gewicht.
Von der Materialauswahl zu den Parametern
Müssen zwei unterschiedliche Werkstoffe miteinander verschweißt werden, können Sie die Kombination im Werkzeug Was kann verschweißt werden überprüfen. Ist das Material bekannt und zugelassen, gehen Sie zu Rohrdurchmesser, SDR und der werkstoffspezifischen Tabelle über.
Für Rohre aus PE und PP finden Sie Zeiten, Drücke und Temperaturen in den Schweißtabellen. Für Mantelrohre und Sonderwerkstoffe verweisen wir auf die herstellereigene Tabelle; die wichtigsten davon sind unter Stumpfschweißparameter von Rohrherstellern zusammengefasst.
Kann ein Bauteil aus PE, PP, PTFE oder POM nicht schmelzgeschweißt werden, stellt das Kleben eine Alternative dar, allerdings erfordern diese Werkstoffe eine Oberflächenvorbehandlung. Lesen Sie dazu Kleben von PE und PP.