Thermoplaste: Identifikation durch Brandprobe und Schweißtemperaturen

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.

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.

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.