Stuksveising av PVC: det smale temperaturvinduet og hvorfor t2 avgjør alt

PVC er ikke bare en hvilken som helst plasttype

PVC-U er amorft. Det betyr at materialet ikke har en krystallinsk smeltezone slik som PE og PP, men mykgjøres gradvis når temperaturen stiger. Smelten er tynn og litt klebefølsom, og man har ikke det brede området der materialet oppfører seg "behagelig", slik en PE-sveiser kjenner til det.

Samtidig er PVC termisk følsomt. Hvis overflaten kommer over det området der materialet mykgjøres uten å brytes ned, spaltes polymeren, og det frigis hydrogenklorid (HCl). Dette viser seg som en gul til brun og til slutt svart misfarging i sveisesømmen, en skarp lukt og et etsende miljø rundt verktøyet. Nedbrytningen kan ikke gjøres om, og skjøten må kasseres.

PVC leder varme dårlig. Overflaten kan derfor være overopphetet og nedbrutt mens kjernen i godstykkelsen fremdeles er kald. Nettopp derfor er både temperatur og tid kritiske, og derfor er stuksveising av PVC en oppgave hvor maskinen skal styre forløpet, ikke operatørens magefølelse.

Det smale temperaturvinduet

DVS 2207-12, som dekker varmetangsveising (speilsveising) av PVC-U, arbeider med en varmeelementtemperatur rundt 190 grader Celsius. Til sammenligning ligger PE typisk på 200-220 grader i henhold til DVS 2207-1. Forskjellen ser liten ut på et display, men den er avgjørende: PVC har både lavere mykgjøringstemperatur og lavere nedbrytningstemperatur, slik at vinduet mellom "for kaldt" og "nedbrutt" er vesentlig smalere.

Vinduet er også smalt i tid. Oppvarmingen må være lang nok til å mykgjøre hele sonen som skal skjøtes, og kort nok til at overflaten ikke brytes ned. For lenge ved riktig temperatur gir samme resultat som for høy temperatur: en død, misfarget overflate som ikke binder.

Derfor gjelder det at man aldri kompenserer for en treg maskin eller dårlig forberedelse ved å skru opp temperaturen. På PE kan et par ekstra grader av og til redde en skjøt. På PVC ødelegger det den.

Forløpet ligner PE, men med lavere trykk og kortere tid

Arbeidsprosessen har de samme fire fasene som for PE: forberedelse, oppvarming mot varmeelementet, omstilling og sammensveising med etterfølgende avkjøling. Det er nivåene som er forskjellige. Trykket er lavere, oppvarmingen er kortere, og det skal ikke bygges opp en stor vulst slik som på PE, fordi den tynne smelten lett presses ut av fugen.

Forberedelsen er avgjørende. Endene må være kuttet vinkelrett og planhøvlet i maskinen, slik at flatene er parallelle og fri for oksider og smuss. PVC støver når det bearbeides, og støv i sveiseflaten gir svake soner. Rengjør flater og verktøy, og skift hansker hvis de er blitt skitne eller fettete.

Kjøletiden må overholdes selv om PVC føles stivt tidlig. Materialet er stivt lenge før skjøten har oppnådd sin styrke, og en skjøt som flyttes for tidlig, vil åpne seg i kanten uten at man kan se det samme tydelige vulstmønsteret som på PE.

Omstillingstid t2: parameteren det syndes mot mest

Omstillingstiden t2 er tiden fra varmeelementet trekkes ut av banen til emnene møtes under trykk. På PVC er dette den mest kritiske enkeltparameteren i hele prosessen.

Årsaken er at den mykgjorte sonen er tynn, og at varmen raskt forsvinner til omgivelsene og til den kolde kjernen i godstykkelsen. Hvis t2 blir for lang, stivner overflaten før trykket påføres, og skjøten blir kald. Hvis t2 blir for lang og man forsøker å kompensere med høyere temperatur, brytes overflaten ned i stedet, og skjøten blir ødelagt. Det finnes ingen tredje utvei, og derfor må t2 være kort, ensartet og målbar.

DVS 2207-12 angir en maksimalverdi for t2 avhengig av godstykkelsen, og tabellen for halvfabrikatet kan være strengere. Maksimumsverdien er en øvre grense, ikke et mål: En maskin som kan levere en kortere t2 enn denne grensen, gir større sikkerhetsmargin, fordi hele forløpet blir mindre følsomt for temperatur, trekk og kalde omgivelser.

I praksis må t2 måles, ikke vurderes. Bruk maskinens logg, eller mål med stoppeklokke ved prøvesveisinger, og kontroller at speilet faktisk kjører helt ut av banen slik at emnene ikke treffer det på vei inn. t2 skal være den samme hele arbeidsdagen, enten det er den første eller den førtiførste skjøten.

Hvorfor servo og CNC er ideelle for PVC

En servomotor flytter varmeelementet raskt, ensartet og med kjent hastighet. Dette gir en kort og repeterbar t2, fordi bevegelsen ikke avhenger av hvor raskt operatøren reagerer, eller hvor kaldt håndtaket er. Samtidig kan trykket bygges opp i samme tempo hver gang, noe som er akkurat det PVC krever.

CNC-styringen tilføyer dokumentasjonen: temperatur, tider, trykk og t2 lagres per skjøt og kan skrives ut eller eksporteres som PDF til byggherre, uavhengig kontrollør eller egen loggbok. På et materiale der en skjøt ikke kan reddes i etterkant, er det svært verdifullt å kunne dokumentere at prosessen var innenfor standarden.

Sammenlignet med en mekanisk eller manuell hydraulisk maskin er forskjellen ikke komfort, men feilrate. Ved manuell betjening må operatøren trekke speilet, snu seg og føre emnene sammen i løpet av et par sekunder, ofte i kulde, regn eller en trang grøft. Det lykkes av og til. Med PVC må det lykkes hver gang, fordi feilen først viser seg som en kald sveisesøm eller en misfarget kant.

Hvis du skal velge maskin til PVC, bør du spørre etter tre ting: hvor raskt speilet kjører ut, om t2 kan innstilles og logges, og om trykket kan holdes konstant gjennom hele sammensveisingen. Se også maskintyper og styringsnivåer og valg av stuksveisemaskin.

Retningslinjer i henhold til DVS 2207-12 og Hürner-praksis

Velg en maskin med dokumentert t2 og trykkstyring, og kontroller varmeelementets temperatur med et eksternt måleapparat før dagens første skjøt. Displayet viser en innstilling, ikke en faktisk måling.

Still inn temperaturen i henhold til DVS 2207-12 og halvfabrikatets tabell, typisk rundt 190 grader for PVC-U. Bruk tidene og trykkene som hører til den aktuelle godstykkelsen, og hold dem gjennom hele oppgaven.

Planhøvle og rengjør flatene i maskinen, ikke utenfor. Skjær vinkelrett, fjern grader, og sørg for at emnene sitter fast og er sentrert slik at de ikke forskyver seg under omstillingen.

Mål t2 ved oppstart og ved materialskifte, og noter verdien. Hvis omgivelsene endrer seg markant, f.eks. ved arbeid i frost eller gjennomtrekk, må det utføres en ny prøvesveising før produksjonen fortsetter.

Sug bort damp ved søm og verktøy. HCl er etsende og irriterende for luftveier og øyne, og det angriper maskinens metalldeler hvis det får ligge. Rengjør verktøy og varmeelement etter bruk når materialet er avkjølt.

Kontroll og dokumentasjon

Kontrollen følger de samme metodene som for PE: visuell kontroll av søm og vulst, en børiprøve eller strekkprøve i henhold til DVS 2203, og dokumentasjon av prosessen per skjøt. Ved PVC er misfarging i sømmen et eget faresignal, selv om prøven for øvrig ser akseptabel ut.

Les mer om prøving i DVS 2203: prøving av sveisinger, om loggen i sveisejournal og dokumentasjon og om materialets egenskaper i termoplasttyper.

Skjerpede parametere og forholdsregler

PVC-U krever ikke en annen maskin, men en strengere styring av de samme parametrene. Tabellen nedenfor er en huskeliste for arbeidet. De presise verdiene hentes alltid i DVS 2207-12 og i halvfabrikatets tabell for den aktuelle dimensjonen og godstykkelsen.

Før arbeidet må varmeelementets temperatur kontrolleres med en ekstern måler, flater og verktøy må være rene, og avsuget må være tilkoblet ved sømmen. Under arbeidet må du ikke kompensere for kulde, trekk eller en langsom maskin med høyere temperatur. Etter arbeidet må sømmen kontrolleres, forløpet dokumenteres og verktøyet rengjøres når materialet er kjølt ned.