Keramik Schweißschuhe aus Zirkonoxid

Für die Verarbeitung von hochschmelzenden Kunststoffen mit handelsüblichen Schweißextrudern hat BCE Special Ceramics Schweißschuhe aus Zirkonoxid entwickelt.

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Murtfeldt Kunststoffe GmbH & Co. KG

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Ruderer Klebetechnik GmbH

Dirk Syrbe Marketing. PR. Text.

BCE Special Ceramics GmbH

Aufgrund der maximalen Anwendungstemperatur von 260 °C ist eine Verarbeitung von Hochtemperatur-Kunststoffen mit Schweißschuhen aus Teflon nicht möglich – lediglich die Verarbeitung von niedrigschmelzenden Kunststoffen (HD-PE, PP) kann damit erfolgen. Sichere, hochqualitative Nähte mit wenigen Absetzpunkten und Wiederanfangspunkten sind jedoch schwer zu generieren. Diese Problematiken lassen sich durch den Einsatz von Keramik lösen.

Als Kooperationspartner des Forschungsinstituts für Anorganische Werkstoffe-Glas/Keramik (FGK) wurde die Mannheimer BCE Special Ceramics (BCE) von den Unternehmen Herz Kunststoff- und Wärmetechnologie und Dohle Ex-trusionstechnik beauftragt, einen universellen keramischen Schweißschuh zu entwickeln und zu realisieren.

Hohe Anforderungen an die thermischen Werkstoffeigenschaften

Der Schweißschuh soll bei Schweißaufgaben von niedrigschmelzenden Kunststoffen zum Einsatz kommen und darüber hinaus die Verarbeitung von hochschmelzenden Perfluor-alkoxy-Copolymeren (PFA) ermöglichen.

Die beim Schweißen von PFA freiwerdenden korrosiven Atmosphären stellen einerseits hohe Anforderungen an die chemische Beständigkeit der eingesetzten Werkstoffe. Zum anderen spielen thermische Eigenschaften, in diesem Fall eine niedrige Wärmeleitfähigkeit, die entscheidende Rolle für die Funktionalität des Bauteils. Die Schmelze darf beim Schweißvorgang im Extrusionskanal weder einfrieren noch darf die Mundstückoberfläche so heiß werden, dass die zu verschweißenden Bauteile im Kontaktbereich aufschmelzen und somit zu einer undefinierten Schweißnaht führen. Oder noch schlimmer: Es entstehen Sollbruchstellen. Zudem müssen die mechanischen Eigenschaften der Schweißschuhe den rauen Alltagsbedingungen der unterschiedlichen Anwendungsfelder entsprechen.

Zirkonoxidqualität Z-700 (Y-TZP) als idealer Werkstoff

Eine hochfunktionale Lösung wurde innerhalb von sechs Monaten realisiert. Nach zahlreichen Untersuchungen und Tests am FGK kristallisierte sich die BCE-Zirkonoxidqualität Z-700 (Y-TZP) als ein idealer Werkstoff für die keramischen Schweißschuhe heraus. Gerade der Oberflächenveredelung kommt hier bei den produktberührenden Flächen eine entscheidende Rolle zu. Mit dem keramischen Schweißschuh und den von den zwei Firmen Herz und Dohle speziell für hohe Schweißtemperaturen neu entwickelten Handschweißextrudern ist es erstmals gelungen, Schweißverbindungen von PFA-Kunststoffen mit einer vom Grundmaterial nicht zu unterscheidenden Materialqualität herzustellen.

In vielen Bereichen des Chemieanlagenbaus und der Deponietechnik kommt der Schweißnaht sogar eine sicherheitsrelevante Funktion zu. Die abschließende Qualitätsprüfung und Beurteilung ist sehr zeit- und kostenaufwändig. Problematisch wird es dann, wenn Anwender auf der Baustelle abgenutzte Schweißschuhe aus PTFE nicht rechtzeitig ersetzen oder noch schlimmer: wenn verschlissene Schweißschuhe eigenständig bearbeitet und erneut eingesetzt werden. Dies geschieht meist auf Kosten der Schweißnahtqualität.

Mit dem Einsatz von Keramikschweißschuhen wird aufgrund der Härte ein Verschleiß weitestgehend minimiert und eine Manipulation der Geometrie nahezu ausgeschlossen. (qui)

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