Epoxy, vinylester en fenolhars: de verschillen tussen coatinghars

Drie harsfamilies, drie manieren van uitharden

Epoxy, vinylester en fenolhars zijn de drie harsfamilies waaruit vrijwel alle zware industriële coatings worden opgebouwd. De hars is het bindmiddel: het deel van de coating dat na uitharding het netwerk vormt en bepaalt hoe bestendig de laag is tegen temperatuur, chemicaliën en water. Pigmenten, vulstoffen en additieven stemmen de eigenschappen verder af, maar de hars legt de basis.

De drie families verschillen niet alleen in chemie, maar ook in de manier van uitharden. Epoxy reageert met een verharder, vinylester hardt radicalair uit met een initiator, en fenolhars vernet onder invloed van warmte. Die uitharding bepaalt in hoge mate waar de coating kan worden aangebracht en hoe dicht het netwerk wordt. Het thema industriële coatings zet de systemen in breder verband.

Wat is een epoxy coating?

Een epoxy coating is een coating op basis van epoxyhars, een hars met reactieve epoxidegroepen die met een verharder tot een vast netwerk reageert. De meest gebruikte verharders zijn aminen en polyamiden; die laten de coating bij omgevingstemperatuur uitharden. Dat maakt epoxy de meest gebruikte hars in de industrie: vloeren, tanks, staalconstructies, leidingen en reparaties.

Epoxy hecht goed op metaal, is hard, slijtvast en goed bestand tegen water, basen, zouten en veel oliën. De zwakke plekken zijn sterke zuren, sommige oplosmiddelen, uv-licht (verkrijting) en temperatuur: een koudhardende epoxy verweekt bij een bedrijfstemperatuur die voor veel warmtewisselaars te laag ligt. Een epoxy die samen met fenolhars in de oven wordt uitgehard, heeft die beperkingen in veel mindere mate. Dat is de phenol-epoxy uit de volgende paragrafen.

Wat is een vinylester coating?

Vinylester is een hars met een epoxy-ruggengraat en reactieve methacrylaatgroepen aan de uiteinden. De uitharding verloopt radicalair, met een peroxide als initiator, meestal in een reactief verdunningsmiddel. Ook vinylester hardt uit bij omgevingstemperatuur en is dus een koudhardend systeem.

Door de epoxy-ruggengraat combineert vinylester de taaiheid en hechting van epoxy met een betere bestendigheid tegen zuren, oxiderende media en chloriden. Vinylester neemt bovendien weinig water op en wordt daarom veel gebruikt in zeewater, ontzilting, chemische opslag en als lining van tanks en leidingen. De laag is iets elastischer dan epoxy en verdraagt temperatuurwisselingen beter. Beperkingen zijn de geur en het gebruik van reactieve verdunners bij de applicatie, en een lagere bestendigheid tegen sterke basen dan epoxy.

Wat is een fenolhars coating?

Fenolhars (fenol-formaldehydehars) is de oudste synthetische hars en nog altijd de maatstaf voor chemische en thermische bestendigheid. De hars vernet onder invloed van warmte tot een zeer dicht, aromatisch netwerk. Zuiver fenolhars is hard en bros en kan alleen in dunne lagen worden toegepast. Daarom wordt het in coatings vrijwel altijd gecombineerd met epoxy. Zo ontstaat de phenol-epoxy inbrandcoating: de fenolhars levert bestendigheid tegen zuren, oplosmiddelen en hitte, de epoxy levert hechting, taaiheid en bestendigheid tegen basen.

Omdat fenolhars een oven nodig heeft, is het geen systeem voor op locatie. Het is wél het systeem voor het warmtewisselend oppervlak van koelers en condensors: dun, dicht, elektrisch isolerend en chemisch resistent van pH 3 t/m pH 14. Hoe het netwerk precies ontstaat, lees je in phenol-epoxy inbrandcoating uitgelegd.

Vergelijking: temperatuur, chemicaliën, waterdamp en mechanische eigenschappen

De tabel vat de verschillen in grote lijnen samen. De exacte waarden hangen af van de formulering en staan in de datasheet van het product.

Waterdampdiffusie: waarom de dichtheid van het netwerk telt

Waterdampdiffusie is het langzaam doordringen van watermoleculen door de coating naar het metaal. Geen enkele organische coating is volledig dicht; het gaat om de snelheid. Hoe dichter het netwerk en hoe minder polaire groepen, hoe trager de diffusie. Bij een koudhardende epoxy compenseer je dat met laagdikte. Vinylester heeft van nature een lage wateropname. Een thermisch vernette phenol-epoxy is zo dicht dat een dunne laag volstaat.

Dat verklaart waarom een inbrandcoating op een warmtewisselaar dun kan blijven en een koudhardende lining op een tank juist dik wordt aangebracht. Wat dat voor de keuze betekent, staat in heat-cured of cold-cured.

Waar elke hars wordt ingezet

• Epoxy coating: staalconstructies, vloeren, tanks met water of basische media, leidingen, en als koudhardende reparatiecoating op warmtewisselaars en koelers.
• Vinylester coating: tanks en leidingen met zuren of chloriden, zeewatersystemen, ontziltingsinstallaties, rookgasreiniging, en als koudhardend systeem waar waterdampdiffusie en slijtage de hoofdrol spelen.
• Phenol-epoxy inbrandcoating: binnenzijde van shell and tube warmtewisselaars en condensors, pijpenbundels, box coolers, lamellenkoelers en pipespools. Overal waar het oppervlak warmte overdraagt en het medium agressief is.

Novocoatings werkt met alle drie: koudhardende twee-componenten epoxy- en vinylestercoatings voor reparatie en applicatie op locatie, en Novotherm phenol-epoxy inbrandcoatings voor warmtewisselaars. Welk koudhardend product bij een aanvraag past, bepalen we per situatie.

Wat betekent dit voor jouw installatie?

Kijk eerst naar het medium en de temperatuur, dan naar de plek van applicatie. Een heet of chemisch zwaar belast warmtewisselend oppervlak vraagt om phenol-epoxy in de oven. Zeewater, zuren of chloriden op een onderdeel dat niet naar de werkplaats kan, wijzen naar vinylester. Vocht, basen en mechanische belasting bij matige temperatuur zijn het terrein van epoxy. In alle gevallen geldt: de hars bepaalt het plafond, de voorbehandeling bepaalt of je dat plafond haalt. Beschrijf je situatie via het contactformulier voor advies over de harskeuze voor jouw installatie; foto's mail je naar info@novocoatings.com.