Coatings¶
Samenvatting¶
Een coating is een beschermende laag die wordt aangebracht op een materiaal om het te beschermen tegen invloeden van buitenaf. Afhankelijk van de toepassing kan een coating bescherming bieden tegen corrosie, chemicaliën, slijtage, UV-straling of hoge temperaturen. Daarnaast kunnen coatings worden gebruikt om een product een nette afwerking of een herkenbare kleur te geven.
Binnen de machinebouw worden coatings vooral toegepast op onderdelen van koolstofstaal. Roestvast staal (RVS) wordt meestal niet gecoat, omdat het zijn corrosiebestendigheid ontleent aan de natuurlijke chroomoxidelaag op het oppervlak. Er zijn echter uitzonderingen, bijvoorbeeld wanneer extra chemische bestendigheid nodig is of wanneer producteigenschappen daarom vragen.
Voor een engineer is de keuze van een coating net zo belangrijk als de keuze van het basismateriaal. Een verkeerde coating kan leiden tot vroegtijdige corrosie, beschadigingen of hoge onderhoudskosten.
Theorie¶
Wat is een coating?¶
Een coating is een laag materiaal die op een oppervlak wordt aangebracht om het te beschermen of bepaalde eigenschappen te verbeteren.
Afhankelijk van de toepassing kan een coating:
- corrosie voorkomen;
- chemische aantasting verminderen;
- slijtage beperken;
- reiniging vergemakkelijken;
- elektrische isolatie bieden;
- de levensduur van een product verlengen.
Een coating verandert meestal niets aan de sterkte van het basismateriaal. De mechanische eigenschappen blijven grotendeels bepaald door het onderliggende metaal.
Waarom worden coatings toegepast?¶
Metalen staan tijdens hun levensduur bloot aan verschillende invloeden.
Denk aan:
- vocht;
- zuurstof;
- zout;
- chemicaliën;
- temperatuurwisselingen;
- UV-straling;
- mechanische beschadigingen.
Zonder bescherming kan vooral koolstofstaal snel corroderen. Een goed coatingsysteem vormt een barrière tussen het metaal en de omgeving.
Opbouw van een coatingsysteem¶
Een coating bestaat vaak uit meerdere lagen, waarbij iedere laag een eigen functie heeft.
Een veelgebruikt systeem bestaat uit:
Primer¶
De primer zorgt voor een goede hechting aan het metaal en vormt de eerste bescherming tegen corrosie.
Tussenlaag¶
De tussenlaag vergroot de totale laagdikte en draagt bij aan de mechanische sterkte en corrosiebestendigheid.
Eindlaag (Topcoat)¶
De aflak beschermt tegen weersinvloeden, UV-straling en mechanische belasting. Daarnaast bepaalt deze laag vaak de uiteindelijke kleur en glans.
Niet elk coatingsysteem bestaat uit drie lagen. Voor lichtere toepassingen kan één of twee lagen voldoende zijn.
Veelgebruikte coatingtypen¶
Epoxycoating¶
Epoxy is één van de meest gebruikte industriële coatings.
Eigenschappen:
- uitstekende hechting;
- hoge mechanische sterkte;
- goede chemische bestendigheid;
- goede corrosiebescherming.
Een nadeel is dat epoxy onder invloed van UV-straling kan verkleuren of krijten. Daarom wordt epoxy buitenshuis vaak gecombineerd met een UV-bestendige aflak.
Polyurethaancoating (PU)¶
Polyurethaan wordt vaak gebruikt als afwerklaag.
Voordelen:
- zeer goede UV-bestendigheid;
- kleurvast;
- krasbestendig;
- nette esthetische afwerking.
Hierdoor wordt PU vaak toegepast als laatste laag boven op een epoxyprimer.
Zinkrijke coatings¶
Deze coatings bevatten een hoog percentage zink.
Het zink beschermt het staal door zogenaamde kathodische bescherming. Zelfs wanneer de coating licht beschadigd raakt, helpt het zink het onderliggende staal te beschermen.
Poedercoating¶
Bij poedercoaten wordt een elektrostatisch geladen poeder op het metaal aangebracht en vervolgens in een oven uitgehard.
Voordelen:
- sterke en gelijkmatige laag;
- oplosmiddelvrij;
- hoge krasvastheid;
- nette afwerking.
Poedercoating wordt veel toegepast op machineframes, behuizingen en beschermkappen.
Speciale coatings¶
Sommige toepassingen vragen om coatings met bijzondere eigenschappen.
Voorbeelden zijn:
- chemisch resistente coatings;
- slijtvaste coatings;
- hittebestendige coatings;
- antiaanbakcoatings;
- voedselveilige coatings.
Binnen de procestechniek kunnen ook kunststofcoatings worden toegepast, zoals PTFE of Halar. Deze worden in afzonderlijke hoofdstukken behandeld.
Voorbehandeling van het oppervlak¶
Een coating is alleen zo goed als de voorbereiding van het oppervlak.
Voordat een coating wordt aangebracht, moet het metaal meestal worden:
- ontvet;
- gereinigd;
- gestraald;
- geschuurd;
- stofvrij gemaakt.
Bij onvoldoende voorbereiding kan de coating loslaten of plaatselijk corroderen.
Laagdikte¶
Niet alleen het type coating is belangrijk, maar ook de dikte van de aangebrachte laag.
Een te dunne laag biedt onvoldoende bescherming, terwijl een te dikke laag kan scheuren of slecht uitharden.
De droge laagdikte wordt daarom gecontroleerd met speciale meetinstrumenten.
Coatings en corrosieklassen¶
De keuze van een coatingsysteem hangt sterk samen met de corrosieklasse van de omgeving.
Veel voorkomende classificaties zijn:
- C3 – gemiddelde corrosiebelasting;
- C4 – hoge corrosiebelasting;
- C5 – zeer hoge corrosiebelasting;
- C5-M – maritieme omgeving.
Deze classificaties worden uitgebreid behandeld in het hoofdstuk C3, C4 en C5.
Wanneer wordt geen coating gebruikt?¶
Niet ieder onderdeel wordt gecoat.
Roestvast staal wordt vaak ongecoat toegepast omdat het van nature corrosiebestendig is. In hygiënische toepassingen kan een coating zelfs ongewenst zijn, omdat beschadigingen moeilijk te reinigen zijn en de coating kan loslaten.
In plaats daarvan wordt RVS vaak:
- gebeitst;
- gepassiveerd;
- gepolijst;
- elektropolijst.
Praktijk bij Jongia¶
Binnen Jongia worden veel producten vervaardigd uit roestvast staal. Bij deze onderdelen is een coating meestal niet nodig, omdat RVS zelf een uitstekende corrosiebestendigheid heeft.
Toch worden coatings regelmatig toegepast op onderdelen die geen direct contact hebben met het product, zoals:
- machineframes;
- motorsteunen;
- ondersteuningsconstructies;
- beschermkappen;
- fundaties.
Afhankelijk van de omgeving waarin de installatie wordt geplaatst, wordt een coatingsysteem gekozen dat past bij de verwachte corrosiebelasting. Voor buitenopstellingen of installaties in kustgebieden kunnen hogere eisen gelden dan voor een installatie die permanent in een droge fabriekshal staat.
Bij projecten wordt daarom niet alleen gekeken naar het materiaal, maar ook naar de omgeving waarin de installatie jarenlang moet functioneren.
Veelgemaakte fouten¶
- Denken dat iedere coating hetzelfde doet. Verschillende coatings zijn ontwikkeld voor verschillende toepassingen en belastingen.
- Vergeten dat de ondergrond bepalend is. Een slecht voorbereid oppervlak kan ervoor zorgen dat zelfs een hoogwaardige coating vroegtijdig loslaat.
- Aannemen dat RVS altijd gecoat moet worden. In veel gevallen is juist de natuurlijke corrosiebestendigheid van RVS de beste bescherming.
- Corrosieklasse verwarren met coatingtype. De corrosieklasse beschrijft de omgeving; het coatingsysteem wordt daarop afgestemd.
- Beschadigingen aan een coating negeren. Een kleine beschadiging kan het begin zijn van onderroestvorming, waardoor de coating uiteindelijk op grotere schaal loslaat.