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Hochwertige und qualitätsgerechte Arbeit verlangt qualifiziertes Personal und geeignetes Werkzeug.Zur eigenen Sicherheit und als Qualitätsnachweis gegenüber dem Auftraggeber ist eine Probeschweißung vor Beginn der Arbeiten mehr als hilfreich.Einige Kunststoffe wie FPO verlangen u. U. eine besondere Vorbereitung der Nähte. Zur zerstörungsfreien Prüfung der Schweißnähte wird ein Nahtprüfer oder abgerundeter Schraubenzieher eingesetzt.Die Feststellung der tatsächlichen Nahtbreite ist nicht zerstörungsfrei möglich. Die Nahtbreite kann im Bedarfsfall nur stichprobenartig durch Probenahme und Schälversuch festgestellt werden.

Sicher verbunden

13.01.2015

Eine fachgerechte und sichere Nahtverbindung in der Fläche wie im Detail ist das Hauptkriterium für funktionsfähige und dauerhafte Flachdachabdichtungen mit Kunststoffdachbahnen. Das Heißluftschweißen spielt dabei stets eine dominierende Rolle. Welche Arbeitsschritte entscheiden über Top oder Flop einer Abdichtung?

Text: Peter Balogh

Das Verfahren

Das Warmgasschweißen – wie die normtechnisch korrekte Bezeichnung für das Heißluftschweißverfahren lautet – ist die gebräuchlichste Technologie für homogene Nahtverbindungen von thermoplastischen Kunststoffdachbahnen. Durch Eintrag von Temperatur in die Bahnenoberfläche gelangt der Kunststoff in den thermoplastischen Zustand. Mittels Druck werden die Kunststoffmoleküle in den Grenzbereichen, also an Unter- und Oberseite der überdeckten Bahnen, ineinander verschlauft. Nach Abkühlung ist eine homogene Verbindung entstanden.
Aus dieser physikalischen Beschreibung leiten sich die wesentlichen Kenngrößen für eine funktionsfähige Nahtverbindung ab: Temperatur, Einwirkzeit und Druck. In der Praxis am Dach lauten diese Parameter Einstellwert der Temperatur, Vorschubgeschwindigkeit und Anpressdruck der Rolle bzw. Gewicht des Automaten.

Einige Kunststoffe, vor allem PVC und PVC-haltige Werkstoffe lassen sich ebenfalls mittels Quellschweißverfahren fügen. Die freie Beweglichkeit der Kunststoffmoleküle wird dabei nicht durch Wärme, sondern durch Quellung mit einem Lösemittel erzielt. Der physikalische Vorgang ist der gleiche wie beim Heißluftschweißen. Die Nahtfestigkeit stellt sich nach Verdunstung des Lösemittels ein. Quellschweißen hängt stärker von Witterungseinflüssen ab als Heißluftschweißen. Es bedarf einiger Erfahrung in der Anwendung dieses Verfahrens. Die Marktrelevanz des Quellschweißens ist deutlich geringer als Heißluftschweißen und wird als rückläufig eingeschätzt. Auf Polyolefin basierende Kunststoffdachbahnen lassen sich nur im Heißluftverfahren verarbeiten.

Werkzeuge 

Hochwertige und qualitätsgerechte Arbeit verlangt qualifiziertes Personal und geeignetes Werkzeug (Bild 1). Zur Herstellung einer homogenen Heißluftschweißnaht ist eine Mindestausrüstung erforderlich, die nicht bei Handfön und Andruckrolle enden darf. Neben dem stufenlos regelbaren Handschweißgerät mit mindestens 1.400 W Leistung gehören dazu ein Düsenset, Andrückhilfsmittel und Schneidwerkzeuge. Das Düsenset sollte aus 40-Millimeter-Düse für Flächennähte, 20-Millimeter-Düse für Details, Winkeldüse, gegebenenfalls Runddüse mit Schnellschweißaufsatz für Rundschnur bestehen. 

Als Andrückhilfsmittel werden benötigt: leichtgängige Silikonandrückrolle oder Teflonrolle, Messingrolle wiederum für Details und Hilfsmittel zur Anarbeitung an Kehlen. Eine Andrückrolle muss dauerhaft leichtgängig funktionieren, anderenfalls ist der notwendige Druck auf einer längeren Schweißnaht nicht zu gewährleisten. Die Handschweißung ist für Nahtverbindungen im Detail notwendig, auch kleinere Dachflächen können aber mit diesem Verfahren hergestellt werden. Sobald die abzudichtende Fläche eine gewisse Größe überschreitet, ist der Einsatz eines Schweißautomaten unersetzlich. Die Anwendung von Schweißautomaten ist nicht nur eine Frage der Wettbewerbsfähigkeit eines Verarbeiters, sondern auch Voraussetzung für eine konstante Nahtqualität. Nur ein Automat kann – korrekte Parametereinstellung und -kontrolle vorausgesetzt – über größere Strecken eine gleichbleibende Schweißnaht erzeugen. Über die Mindestgröße für den Geräteeinsatz lässt sich streiten, dringend zu empfehlen ist ein Automat ab 200 bis 300 Quadratmeter Fläche. Geräte und Werkzeuge bedürfen einer regelmäßigen Pflege und Wartung. Insbesondere die Schweißgeräte sollten jährlich einer Überprüfung unterzogen werden, um ihre Funktionsfähigkeit sicherstellen zu können.

Probeschweißung 

Die konkreten Bedingungen auf der Baustelle bestimmen werkstoffbezogen die Einstellparameter der Schweißgeräte. Je nach Außentemperatur, Windverhältnissen, Luftfeuchte, aber auch Spannungsversorgung sind Geschwindigkeit und Temperatur der Geräte mindestens täglich anzupassen. Zur eigenen Sicherheit und als Qualitätsnachweis gegenüber dem Auftraggeber ist eine Probeschweißung vor Beginn der Arbeiten mehr als hilfreich. An vielen Bauvorhaben wird ein tägliches Schweißmuster mit Datum, Signum und Parameterangabe als Rücklagestück bereits verlangt. Diese wenigen Minuten an Vorausinvestition können entscheidend sein für die Gesamtfunktion der Abdichtung. 

Die Probeschweißung (Bild 2) gilt nicht nur für die Handschweißung, sondern insbesondere auch für den Schweißautomaten. Das Ergebnis der Probeschweißung muss am Ende eindeutig sein: mindestens 
zwei Zentimeter homogene Nahtbreite. Zuvor ist das Material ausreichend abzukühlen. Besonders bei verstärkten Dachbahnen wird sonst das Ergebnis verfälscht und suggeriert falsche Sicherheit. Die ÖNorm B 3691 schreibt für Dächer mit Abdichtungen für heißluftschweißbare Kunststoffe generell eine Mindestbreite von zwei Zentimetern vor. Dabei wird nicht in Hand- oder Automatennaht unterschieden. In der Regel erzeugen Automaten breitere Nähte und erhöhen somit die Sicherheit. Aber auch in diesem Fall ist mit zwei Zentimeter die Fachregel erfüllt und die Naht funktionstüchtig. 

Schweißvorgang

Vor Beginn des Schweißvorgangs sind die Nahtbereiche zu beurteilen (Bild 3).  Für alle Kunststoffe gilt: Nahtbereiche müssen sauber und trocken sein. Einige Kunststoffe wie FPO verlangen unter Umständen eine besondere Vorbereitung der Nähte. Die Überlappung von Kunststoffbahnen hängt von der Verlegeart ab. Für Automatenschweißnähte sind mindestens fünf Zentimeter Nahtüberdeckung erforderlich. Besonderen Augenmerks bedarf der Start der Automatennaht. In der Regel setzt die Maschine einige Zentimeter vor aufgehenden Bauteilen oder Dachrändern ein. Mit dem Start des Antriebs liegt nicht sofort die notwendige Temperatur im Schweißbereich an. Die Folge ist ein langsames Erreichen der tatsächlichen Schweißparameter. Einige Werkstoffe, insbesondere PVC-P, weisen bis zu zehn Zentimeter unzureichend verschweißte Nahtzonen auf. Diese Bereiche sind häufige Ursache für spätere Undichtigkeiten, wenn ohne weitere Maßnahmen die Handverschweißung zum Bauteilanschluss erfolgt. Abhilfe schafft das Zurückreißen bis zur festen Nahtverbindung. Professioneller ist das Einlegen eines Trennblechs mit zirka 25 Zentimetern Länge. 

Das Trennblech wird am Anfang unter das Andrückrad Richtung Naht gelegt. Wenn der Automat das Blech verlässt, gibt es eine klare Linie, an der die homogene Naht einsetzt. Moderne Geräte beinhalten dieses Blech bereits. Die Handverschweißung sollte immer in den Schritten „Heften – Vorschweißen – Fertigschweißen“ ausgeführt werden. Mit dem Vorschweißen wird eine Tasche erzeugt, welche die Temperatur beim Fertigschweißen in der Naht hält. Der scheinbar größere Zeitaufwand für das Vorschweißen kann beim Fertigschweißen durch eine höhere Geschwindigkeit weitgehend kompensiert werden. In jedem Fall erhöht sich die Sicherheit für die vorgegebene Mindestnahtbreite. Für eine effektive Verarbeitung in der Fläche empfiehlt sich der Aufsatz der 40 Millimeter breiten Düse. Bei Arbeiten zur Detailausbildung kann der Wechsel auf andere Düsen vorteilhaft sein. 

Nahtkontrolle

Die Kontrolle der Schweißnähte gilt als wesentlicher Bestandteil der Abdichtungsarbeiten und muss an jedem Dach durchgeführt werden. Zur zerstörungsfreien Prüfung wird ein Nahtprüfer oder abgerundeter Schraubendreher eingesetzt. Nahtprüfer haben keine Nadelspitze, sondern sind abgeplattet. Die Kunststoffbahnen sollen nicht zerschnitten, sondern geprüft werden. Eine Reißnadel stellt keine fachgerechte Prüfung an Kunststoffbahnen dar. 

Der Nahtprüfer wird mit Druck gegen die Naht gefahren. Damit lassen sich als 100-Prozent-Prüfung unverschweißte Nahtbereiche und Kapillaren feststellen. 
Aus Objektivitätsgründen wird empfohlen, die Schweißnaht nicht vom Schweißer selbst, sondern von einem anderen Mitarbeiter ausführen zu lassen. Dadurch erhöht sich die Erfolgsquote zur Fehlererkennung. Die Nahtkontrolle ist eine Qualitätssicherungsmaßnahme, die wie die Probeschweißung dokumentiert werden sollte. Die Dokumentation muss den Prüfer, den Zeitpunkt und das Ergebnis enthalten. Dabei sollte sich kein Verarbeiter scheuen, Fehlerstellen aufzuzeichnen. Die Feststellung der tatsächlichen Nahtbreite ist nicht zerstörungsfrei möglich. Die Nahtbreite kann im Bedarfsfall nur stichprobenartig durch Probenahme und Schälversuch festgestellt werden.

Üblicherweise werden je 1.000 Quadratmeter drei Proben entnommen. Soll die Prüfung nach ÖNormen erfolgen, ist auf eine Prüfkörperbreite von fünf Zentimeter und einer Länge mindestens zehn Zentimeter hinter der Naht in der Überlappung zu achten. Eine vollständige Kontrolle der Nahtbreite ist technisch nicht möglich. Andere Prüfverfahren wie Flutung, Tracergasverfahren, kapazitive Messungen oder Glockenprüfung können als Dichtigkeitsnachweis angewandt werden. Die Nahtbreite liefert keines dieser Verfahren, jedoch je nach Dachkonstruktion, Material und Verfahren ist eine Dichtigkeitsprobe vollständig durchführbar. 

Fazit

Das Heißluftschweißen ist für thermoplastische Kunststoffdachbahnen wie PVC-P, FPO, EVA, ECB oder CPE das gebräuchlichste und am meisten angewandte Verfahren zur Herstellung von homogenen Schweißnähten. Fachgerechtes Werkzeug, Sachkenntnis des Verarbeiters und ständige Kontrolle der Schweißparameter sind die Grundvoraussetzungen für dauerhaft dichte und funktionierende Schweißnähte. Besondere Aufmerksamkeit und Sorgfalt gebührt der Nahtkontrolle nach Abkühlung der Nähte. Zur eigenen Sicherheit sollte jeder Verarbeiter die Schritte von der Vorbereitung bis zur Abnahme dokumentieren. 


Zum Autor

Ing. Peter Balogh ist ­Anwendungstechniker bei der Bauder GesmbH, Ansfelden.

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