Kunststoffschweißen: Ein Prinzip der stoffschlüssigen Verbindung von Kunststoffen

Das stoffschlüssige Verbinden von Thermoplasten durch Wärmezufuhr, ohne Verwendung eines zusätzlichen Haftmediums, wird als Kunststoffschweißen bezeichnet. Dabei werden zwei Bauteile aus Kunststoff bis zur Erweichung erhitzt. Es kommt zum Verschmelzen der Thermoplaste, nach dem Abkühlen führt dies zu einer dauerhaften Verbindung. Das Kunststoffschweißen kann mittels verschiedener Verfahren erfolgen. Das Infrarotschweißen (Heizelementschweißen) bezeichnet dabei einen Prozess, bei dem das Anschmelzen durch Infrarotstrahlung erfolgt, welche vom Kunststoff absorbiert und in Wärme umgewandelt wird. Dadurch schmilzt eine dünne Schicht auf der Oberfläche der Kunststoffe, welche danach durch Aufeinanderpressen dauerhaft verschweißt werden.

Infrarotstrahlung als Wärmequelle zum Schweißen von Kunststoffen – Heizelementschweißen

Zum Heizelementschweißen von Kunststoffen sind Infrarotstrahler sehr gut geeignet, da sie über eine hohe Leistungsdichte sowie eine gezielte Regelbarkeit verfügen. Dies gewährleistet einen systematischen Erwärmungsprozess. Die berührungslose Temperaturmessung mittels Pyrometer und die Regelung der Strahlerleistung nach der Solltemperatur sichern einen optimierten Prozessablauf. Aufgrund des direkten und ausgerichteten Wärmeeintrags beim Infrarotschweißen wirkt die Infrarotstrahlung gezielt dort, wo es notwendig ist. Die Art der eingesetzten Infrarotstrahler zum Kunststoffschweißen richtet sich nach dem Absorptionsverhalten der verwendeten Kunststoffe. Je kürzer die Wellenlänge, desto tiefer kann die Strahlung in die Kunststoffe eindringen.

Was ist beim Kunststoffschweißen zu beachten?

Die Auswahl des passenden Systems zum Schweißen von Kunststoffen richtet sich nach den Anforderungen der Anwendung, den beteiligten Werkstoffen und den gewünschten Prozessparametern. Durch Abstimmung der Emission der Infrarotstrahler auf die Absorption der IR-aktiven funktionellen Gruppen der verwendeten Kunststoffe kann man den Erwärmungsprozess optimal gestalten und dabei den Zeit- und Energieaufwand beim Infrarotschweißen deutlich reduzieren.

Die Vorteile vom Infrarotschweißen von Kunststoffen im Überblick

  • hohe Wärmestromdichten, schnelle Erwärmung
  • kontaktlose und direkte Wärmeübertragung
  • auf die Absorption der Kunststoffe abgestimmte Emission der Strahler
  • flexibler Einsatz: Erwärmung größerer Fügeflächen sowie kleinerer Bereiche und komplexer Teile möglich
  • geringer Energieverlust
  • hoher Wirkungsgrad
  • gezielte und reproduzierbare Erwärmung
  • partikelfreies Verfahren
  • einfache und sichere Bedienung durch definierte Temperaturregelung