Neue Kunststofffügung Vibrationsschweißen soll vernetztes Polyethylen besser fügen

Redakteur: Peter Königsreuther

Laut SKZ führt Deutschland in Sachen Füge-Know-how. Das gilt auch für Kunststoffe. Doch vernetztes Polyethylen prozesssicher zu fügen, ist nicht so leicht. Vibrationsschweißen könnte die Lösung sein.

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Neue Fügemethode im Forscherfokus: Schnitt durch ein vibrationsgeschweißtes PE-Xa-Rohr (vernetztes Polyethylen) mit 110 Millimeter Durchmesser. Sein Vernetzungsgrad liegt bei 85 Prozent. Der Prozess soll die fügetechnische Vorreiterrolle Deutschlands stärken.
Neue Fügemethode im Forscherfokus: Schnitt durch ein vibrationsgeschweißtes PE-Xa-Rohr (vernetztes Polyethylen) mit 110 Millimeter Durchmesser. Sein Vernetzungsgrad liegt bei 85 Prozent. Der Prozess soll die fügetechnische Vorreiterrolle Deutschlands stärken.
(Bild: FSKZ e. V.)

Die Palette der Materialien, die miteinander oder mit anderen Werkstoffen verbunden werden müssen wird von Jahr zu Jahr breiter, sagen die SKZ-Experten. Damit steigen auch die Anforderungen an die Fügemethoden. Ein Material aus der Klasse der Thermoplaste, das Fügepraktiker Probleme bereitet ist vernetztes Polyethylen (PE-X), das für Trinkwasser- und Heizungsrohre sowie für die Betonkernaktivierung genutzt werden kann. Die Vernetzung der Makromoleküle der Werkstoffstruktur erreicht man durch drei Möglichkeiten: peroxidische Vernetzung (Engel-Verfahren), Silanvernetzung – beide vernetzen chemisch – und durch physikalische Vernetzung, per Elektronenstrahl. PE-X kann so Vernetzungsgrade bis 85 Prozent haben, was das Material besonders robust, zäh und relativ schwer schmelzend macht.

Heizelementeschweißen genügt bei PE-X oft nicht

Das klassische Schweißen mit dem Heizelement reicht aufgrund der Erfahrungen des SKZ meist nicht aus, um Verbindungen zu schaffen, die Jahrzehnte halten. Doch das ist ein Muss im Rohrbereich. Prozesssicherer und dauerhafter könnte das Vibrationsschweißen die Verbindungsaufgabe übernehmen, so die Meinung der Experten. Dieses Schweißverfahren kann durch unterschiedliche Bewegungsführungen des Schweißelements (etwa linear, biaxial oder rotierend) auch viele Bauteilgeometrien und Materialien fügen. Erste Vorversuche hätten bewiesen, dass damit sehr vielversprechende Ergebnisse bezüglich der Schweißnahteigenschaften von vernetzten Polyethylenrohren erreicht werden könnten.

Näherer Blick auf die Schweißnaht des vibrationsgeschweißten PE-Xa-Rohrs. Ihre Ausprägung lässt auf gute Gebrauchseigenschaften des Rohres schließen.
Näherer Blick auf die Schweißnaht des vibrationsgeschweißten PE-Xa-Rohrs. Ihre Ausprägung lässt auf gute Gebrauchseigenschaften des Rohres schließen.
(Bild: FSKZ e. V.)

Deshalb gibt es ein entsprechendes Forschungsprojekt mit der Bezeichnung „Untersuchung des Anwendungspotenzials des Vibrationsschweißens von vernetztem Polyethylen und dessen Langzeitverhalten“ (VIB-PEX). Das SKZ in Würzburg forscht dazu rund zwei Jahre lang mit Spezialisten des Lehrstuhls für Kunststofftechnik LKT der Universität Erlangen-Nürnberg.

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