April 2005
Schweissen von Polystyrol  -  welding of polystyrene
  
Vorwort

"Fast alle Lösungsmittel sind in der Lage, Polystyrol zu lösen und somit zu verschweissen. Doch das Geheimnis liegt darin, dass man das Lösungsmittel schnellstmöglich wieder loswerden möchte, bevor es das ganze Fahrzeug aufgelöst hat. Und trotzdem sollte man genug Zeit haben, das Lösungsmittel an die Schweiss-Stelle zu kriegen, bevor alles verdampft ist. Ausserdem sollte es von selbst den Weg an den richtigen Ort finden, und das Polystyrol sollte nur so stark wie nötig angelöst werden. Von unerwünschten Stellen soll es rückstandsfrei verschwinden. Ausserdem sollte der Bastler nach einem ganzen Bastelabend noch einen klaren Kopf haben, und die Ozonschicht soll ebenfalls nicht unter seiner Kreativität leiden."

Das waren die Anforderungen, mit welchen ich im Herbst 1995 einige Versuche im Labor startete. Was dabei rauskam ist vermutlich modellbau-revolutionär...

 

Die Mischung


Man mische:


       4 vol-%   Essigester (auch bekannt als: Essigsäure-Ethylester oder Ethylacetat)

     96 vol-%   Methyl-tert.-butylether (auch bekannt als: MTBE, TBME oder tert.-Butyl-methylether)


... und man schweisse Polystyrol wie die Profis - oder eher noch besser.

 

Was kann sie?

Nun, es handelt sich um keinen Leim, sondern um reines Lösungsmittel. Somit ist die Mischung extrem dünnflüssig, flüchtig und muss mit Hilfe eines Pinsels auf die Schweiss-Stelle aufgetragen werden. Der Trick ist aber, dass 96% der Mischung (dieser spezielle Ether nämlich) das Polystyrol eingentlich gar nicht löst, sondern nur als "Träger" dient, der dafür sorgt, dass die Mischung extrem gerne in alle Spalten eindringt und von offenen Flächen sofort rückstandsfrei verdampft.

 

So einfach geht's! Teile plazieren, richten und festhalten. Mit Pinsel etwas Schweissmittel an die Verbindungsstelle bringen. Einen Moment andrücken, fertig. 

 

Das Polystyrol wird dabei vom Essigester angelöst, aber nur dort, wo die Mischung mit Hilfe des Ethers nicht sofort verdampfen kann. Also zwischen den zu verschweissenden Teilen, oder unter den Fingern, wenn diese am falschen Ort sind. Solange die Flüssigkeit nicht zwischen Finger und Polystyrol gelangt, gibt es weder Spuren noch Rückstände. Alles geht supersauber.

Man kann problemlos schmalste Streifen (aus 0.13 mm Polystyrol) sauber aufschweissen, was einem die Möglichkeit gibt, gleich fein wie mit Ätztechnik zu arbeiten, und dabei beliebig komplizierte Strukturen zu schaffen. Auch kann man in 0.13mm Polystyrol mit einer stumpfen Stecknadel von der Rückseite her bemerkenswert feine Nietenköpfe einprägen, welche den Schweissvorgang unbeschadet überstehen.

 
Was kann sie nicht?

Ich habe mal gehört das jemand einen BEMO-Wagenkasten mit diesem Mittel verschweissen konnte, aber ich konnte dies bisher nicht reproduzieren. Vermutlich war jene Mischung stärker oder enthielt "falsche" Zutaten. Auch verwendet(e) BEMO ganz verschieden zusammengesetzte Polystyrolmischungen. Ich benutze ausschliesslich Polystyrol von Evergreen (sorry liebe Kokurrenz, ihr arbeitet nicht sauber genug!), und das Schweiss-Mittel ist genau darauf abgestimmt. Sind Zusätze wie Pigmente, Weichmacher etc. im Polystyrol enthalten, dann funktioniert das Mittel meist überhaupt nicht. Ebenso bleibt die Wirkung bei anderen Kunststoffen wie PVC, ABS, Delrin, usw aus. Für solche Fälle empfehle ich: ausprobieren! Wenns nicht schweisst, dann schadets auch nicht. Und sonst: dünnflüssigen Cyanoacrylatkleber verwenden - und die fertigen Klebestellen nachträglich verschleifen. Für schwierige Fälle (sehr kleine Klebefläche zwischen PS-Teilen) verwende zusätzlich zum Schweiss-Mittel auch den "Faller Expert" oder "Faller Super Expert", deren frische Rückstände sofort nach der Verklebung mit Pinsel und Schweiss-Mittel fast spurlos "weggeschwaschen" werden können. Oft wähle ich für solche Fälle von Beginn an Cyanoacrylatkleber, wenn man die Klebestelle später nicht gut sieht.

 
"Nebenwirkungen" und Warnungen

Wie schon erwähnt, versucht das Schweiss-Mittel auch, zwischen Finger und Polystyrol zu fliessen. Dort bewirkt es allerdings nicht dass der Finger geschweisst wird, sondern dass ein Fingerabdruck aufs Polystyrol eingeschweisst wird. Sobald Lösungsmittel unter den Finger gelangt (Kälte-Effekt), muss man das Polystyrol sofort loslassen, und den eventuell bereits entstandenen Fingerabdruck mit Schweiss-Mittel und Pinsel "wegwaschen".

Klar ist hoffentlich auch, dass man beim Schweissen auf einer Karton-Unterlage arbeiten sollte. Die teuren Schneidmatten lösen sich zwar nicht auf, aber sie stellen eine unerwünschte Falle fürs Lösungsmittel dar, wenn die zu bearbeitenden Teile direkt darauf liegen. Karton lässt das Lösungsmittel schnell in sich eindringen, wo es sich verteilt und verdampft, bevor es unerwünschte Stellen angreifen könnte.

Selbstverständlich besteht die Gefahr des Verziehens, wie bei allen Verbindungen auf Lösungsmittelbasis. Die Gefahr ist allerdings minim und tritt nur dann auf, wenn man einen Hohlraum komplett zuschweisst, bzw. eine Lösungsmittelblase irgendwo einschliesst. Wenn man dünne, später gut sichtbare Platten grossflächig aufeinanderschweisst (z.B. Seitenwände mit Verstärkungsschicht hintendran) dann sollte man nach Möglichkeit die Verstärkungsschicht mit einer ausreichenden Anzahl kleiner Löcher versehen, wenn die Gefahr einer eingeschlossenen Luftblase besteht. So verfahre ich z.B. bei den im unteren Drittel leicht gewölbten Seitenwänden von Oldtimerwagen. Da wird die 0.38mm dünne Wand zuerst gebogen, und die Verstärkungsschicht hintendran (0.5mm) ist durchwegs mit 0.5mm Bohrungen versehen, da hinter dem Knick in der Wand ein kleiner Luftspalt bestehen bleibt. Somit wird die Wand in einem Schritt verstärkt und die Biegung fixiert.

 

Abgeschlossene Hohlräume: links wurde eine Deckplatte mit Abstandsleisten über eine Wand geschweisst, wobei ein luftdicht abgeschlossener Hohlraum entstand. Folge: Das Lösungsmittel wird gefangen und bahnt sich früher oder später einen Weg durch das Material. Rechts: dieselbe Konstruktion, aber diesmal mit ein paar kleinen Luftlöchern auf der unsichtbaren Rückseite. Es findet kein Verziehen statt.

 

Ein noch ungelöstes Problem taucht in folgender Situation auf: eine dünne PS-Platte (0.13mm) wird auf eine Rillenplatte aufgeschweisst. Man kann sehr sorgfältig und mit wenig Schweissmittel arbeiten, dennoch legt sich die dünne PS-Folie teilweise in die Rillen hinein. Eventuell hilft eine schwächere Variante des Schweissmittels (nur 1-2% des Ethers in der Mischung)?



 
   
 

Die gewölbte Wand (PS 0.38; oben links) wird verstärkt und fixiert: zur Vermeidung geschlossener Hohlräume wird die Verstärkungsschicht in regelmässigen Abständen mit 0.5mm-Bohrungen versehen (PS 0.5; oben rechts). Sie ist effektiv nur am unteren und oberen Ende festgeschweisst. Über die ganze Wandlänge verbleibt ein offener Hohlraum (links).

 

Grössere Mengen als etwa 1/4 Liter würde ich nicht abfüllen, wegen der Feuergefahr und der zusätzlichen Gefahr bei eventuellem Verschütten, etc. Eine dicht schliessende Flasche mit 1/4 l reicht basteltechnisch sehr lange. Für fünf Dreiachser und den BOB-Einheitswagen verbrauchte ich weniger als 0.5 dl Lösungsmittel fürs Schweissen - der grösste Teil davon verdampfte unweigerlich auf dem Weg zum Modell - doch dies ist beabsichtigt.

Hier sind die Gefahrenhinweise (R-Sätze) und Sicherheitsratschläge (S-Sätze) nach EU-Norm:

R: 11 - 36/37/38          S: 9 - 16 - 23 - 26 - 29 - 33 - 36

Hier ist deren Übertragung in verständlichere Sprache: "Leichtentzündlich. Reizt die Augen, Atmungsorgane und die Haut. Behälter an einem gut gelüfteten Ort aufbewahren. Von Zündquellen fernhalten - nicht rauchen. Gas / Rauch / Dampf / Aerosol nicht einatmen. Bei Berühreng mit den Augen gründlich mit Wasser abspülen und Arzt konsultieren; wenn möglich dieses Etikett vorweisen. Nicht in die Kanalisation gelangen lassen. Massnahmen gegen elektrostatische Aufladungen treffen. Bei der Arbeit geeignete Schutzkleidung tragen."

Was immer wieder vergessen wird, aber selbstverständlich ist: für Kinderhand unerreichbar aufbewahren!

Man sollte am besten eine dicht schliessende Chemikalienflasche aus Glas verwenden und diese korrekt beschriften:  

 

Etikette für die Flasche (23 KB)
 
Der Preis

Der Laborpreis dieser Lösungsmittel liegt übrigens bei ca. 32 Fr. pro Liter HPLC-Qualität. Die Preisdifferenz ist die Marge des Drogisten! Hast Du irgendwelche Kollegen die in einem Chemielabor arbeiten? Das wäre der billigste Weg zum PS-Schweissen. Die erforderlichen Lösungsmittel werden dort im Kilotonnenmassstab verbraucht.

 
Haftung

Selbstverständlich hafte ich in keinerlei Weise für jegliche Fehler in dieser Beschreibung, Misserfolge beim Arbeiten mit dieser Mischung, Sicherheits- und Gesundheitsrisiken und alle anderen Folgen, die aus der Befolgung dieser Anleitung entstehen könnten.

 

© 2005 Ernst Furrer, letzte Änderung 27.06.2005