| April 2005 |
| Schweissen von Polystyrol
- welding of polystyrene |
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| Vorwort |
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"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...
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Die Mischung
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Man mische:
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4
vol-% Essigester (auch bekannt als:
Essigsäure-Ethylester oder Ethylacetat)
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96
vol-% Methyl-tert.-butylether (auch bekannt als: MTBE, TBME
oder tert.-Butyl-methylether)
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... und man schweisse Polystyrol wie die
Profis - oder eher noch besser.
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Was kann sie?
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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.
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So einfach geht's! Teile
plazieren, richten und festhalten. Mit Pinsel etwas Schweissmittel an
die Verbindungsstelle bringen. Einen Moment andrücken, fertig.
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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.
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| Was kann sie nicht? |
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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.
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| "Nebenwirkungen" und Warnungen |
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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.
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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.
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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)?
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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).
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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:
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Etikette für die Flasche (23 KB) |
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| Der Preis |
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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.
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| Haftung |
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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.
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© 2005 Ernst Furrer, letzte Änderung
27.06.2005
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