Onverzadigde polyesterhars en epoxyhars zijn twee veelgebruikte thermohardende materialen bij de productie van composieten. Beide kunnen worden gecombineerd met glasvezel om lichtgewicht en duurzame producten te produceren, maar ze verschillen aanzienlijk wat betreft kosten, uithardingschemie, hechting, krimp en verwerkingsvereisten.
Over het algemeen wordt vaak de voorkeur gegeven aan onverzadigde polyesterhars voor kosteneffectieve FRP-productie in grote volumes. Epoxyhars wordt vaker gekozen wanneer sterke secundaire hechting, lage uithardingskrimp of veeleisende structurele prestaties vereist zijn.
Geen van beide harsen is echter de beste keuze voor elk project. Deze gids vergelijkt de belangrijkste kenmerken ervan en legt uit hoe u het juiste materiaal voor uw toepassing kiest.
Wat is onverzadigde polyesterhars?
Onverzadigde polyesterhars, ook bekend als UPR, is een thermohardende hars die gewoonlijk wordt geleverd met een reactief verdunningsmiddel zoals styreen. Nadat de aanbevolen initiator is toegevoegd, ondergaat de hars een verknopingsreactie en verandert van een vloeistof in een stijve vaste stof.
UPR wordt veel gebruikt met glasvezelversterking voor de vervaardiging van glasvezelversterkte kunststof, oftewel FRP. Afhankelijk van de formulering kan het worden verwerkt door middel van handmatig leggen, opspuiten, gieten, pultrusie, harsoverdrachtgieten, plaatvormmassa en bulkvormmassa.
Typische toepassingen zijn onder meer boten, autopanelen, koeltorens, sanitair, pijpen, tanks, bouwpanelen en composietmallen.
Het is belangrijk om te onthouden dat onverzadigde polyesterhars een brede materiaalcategorie is. Kwaliteiten voor algemeen gebruik, isoftaalzuur, DCPD, gereedschap, vlamvertrager en lage styreenemissie zijn ontworpen voor verschillende toepassingen.
Monster van onverzadigde polyesterhars weergegeven op de officiële HS-243PTF-productpagina van Huake Polymer.
Wat is epoxyhars?
Epoxyhars wordt normaal gesproken geleverd als een tweecomponentensysteem bestaande uit hars en een compatibele verharder. Wanneer de twee componenten in de gespecificeerde verhouding worden gemengd, reageren ze en vormen ze een sterk verknoopt vast materiaal.
Epoxysystemen worden vaak gebruikt voor structurele composieten, lijmen, beschermende coatings, koolstofvezelonderdelen, scheepsreparaties en precisiegereedschap. Ze zijn vooral nuttig wanneer een sterke hechting met een bestaand uitgehard oppervlak vereist is.
Epoxyhars moet niet worden verward met epoxyvinylesterhars. Hoewel vinylester kan worden vervaardigd uit een op epoxy gebaseerde structuur, hardt het normaal gesproken uit via een mechanisme dat vergelijkbaar is met onverzadigde polyesterhars. Conventionele epoxy maakt gebruik van een afzonderlijke hars-en-verharderreactie.
Onverzadigde polyesterhars versus epoxyharsfactor
| Onverzadigde |
polyesterhars |
Epoxyhars |
| Uithardingssysteem |
Meestal peroxide-geïnitieerd |
Hars gemengd met een gespecificeerde verharder |
| Materiaalkosten |
Over het algemeen lager |
Over het algemeen hoger |
| Secundaire hechting |
Beperkter op uitgeharde oppervlakken |
Meestal sterker |
| Verhelp krimp |
Over het algemeen hoger |
Over het algemeen lager |
| Geschiktheid voor productie |
Kosteneffectieve FRP-productie |
Structureel lamineren en verlijmen |
| Verwerkingssnelheid |
Vaak geschikt voor snelle productie |
Afhankelijk van formulering en verharder |
| Typische versterking |
Voornamelijk glasvezel |
Glasvezel en koolstofvezel |
| Belangrijkste voordeel |
Productie-economie |
Hechting en maatcontrole |
1. Uithardingsproces
UPR en epoxyhars harden uit door verschillende chemische reacties.
Onverzadigde polyesterhars vereist meestal een peroxide-initiator. Sommige producten worden geleverd als gepromote kwaliteiten, wat betekent dat het acceleratorsysteem al tijdens de productie is toegevoegd. De geltijd kan worden beïnvloed door de harstemperatuur, de werkplaatstemperatuur, het type initiator en de goedgekeurde dosering van de initiator.
Epoxyhars vereist een compatibele verharder in een nauwkeurige mengverhouding. Het toevoegen van extra verharder is geen betrouwbare manier om de uitharding te versnellen. Een onjuiste verhouding kan leiden tot onvolledige uitharding en slechte uiteindelijke prestaties.
Voor beide systemen zijn verwerkingstijd, geltijd, ontvormtijd en volledige uitharding verschillende fasen. Een onderdeel dat hard aanvoelt, heeft mogelijk nog extra uitharding nodig voordat het de beoogde eigenschappen bereikt.
Fabrikanten moeten altijd het technische gegevensblad volgen in plaats van het uithardingssysteem aan te passen zonder toestemming van de leverancier.
2. Kosten- en productie-efficiëntie
Onverzadigde polyesterhars is over het algemeen zuiniger dan epoxyhars. Dit is een reden waarom het op grote schaal wordt gebruikt voor de productie van FRP in middelgrote en grote volumes.
UPR kan een efficiënte productie ondersteunen wanneer het hars-, wapenings-, mal- en uithardingssysteem goed op elkaar zijn afgestemd. Het is vaak geschikt voor bedrijven die een consistente output nodig hebben en tegelijkertijd de grondstofkosten onder controle willen houden.
Epoxyhars kost meestal meer en vereist mogelijk een nauwkeurigere dosering of langere uithardingsperioden. Een hogere materiaalprijs kan echter gerechtvaardigd zijn als de hechtings- of dimensionele prestaties ervan storingen voorkomen en herbewerking verminderen.
De aankoopprijs alleen mag de keuze niet bepalen. Fabrikanten moeten de totale kosten van elk aanvaardbaar voltooid onderdeel berekenen, inclusief:
Een goedkopere hars is niet economisch als deze een onaanvaardbaar afkeurpercentage oplevert. Op dezelfde manier kan het gebruik van een dure epoxy weinig voordeel opleveren als een gekwalificeerde UPR al aan de productvereisten voldoet.
3. Hechtings- en reparatieprestaties
Vooral het verschil in secundaire hechting is belangrijk.
Secundaire hechting vindt plaats wanneer verse hars wordt aangebracht op een oppervlak dat al is uitgehard. Dit komt vaak voor bij reparaties, versterking en de montage van composietcomponenten.
UPR presteert goed tijdens de oorspronkelijke vervaardiging van een goed ontworpen laminaat. De hechting ervan op een oud, volledig uitgehard composiet kan echter beperkter zijn.
Epoxyhars is over het algemeen geschikter voor hechting op goed voorbereid glasvezel, hout, metaal en andere uitgeharde substraten. Daarom wordt er vaak voor structurele reparaties gekozen.
Oppervlaktevoorbereiding blijft van cruciaal belang. Vuil, vocht, olie, onvoldoende schuurwerk of slecht vakmanschap kunnen ervoor zorgen dat beide systemen defect raken.
Voor een nieuw gegoten FRP-onderdeel kan UPR de voordeligere keuze zijn. Voor het repareren of verlijmen van een bestaande uitgeharde structuur verdient epoxy vaak meer aandacht.
4. Mechanische prestaties
Het is misleidend om te zeggen dat epoxy altijd sterker is dan onverzadigde polyesterhars.
De prestaties van een composietcomponent zijn afhankelijk van het gehele laminaatsysteem, inclusief:
Een goed geproduceerd glasvezellaminaat dat een geschikte UPR gebruikt, kan beter presteren dan een slecht vervaardigd epoxylaminaat.
De betekenis van 'sterker' moet ook worden gedefinieerd. Treksterkte, buigsterkte, slagvastheid, vermoeidheidsweerstand, rek en interlaminaire sterkte vertegenwoordigen verschillende prestatiekenmerken.
Gebruik bij het vergelijken van producten gegevens die zijn gegenereerd door vergelijkbare testmethoden en uithardingsomstandigheden. Vergelijk de pure harssterkte van het ene materiaal niet rechtstreeks met de versterkte laminaatsterkte van een ander materiaal.
5. Genezing van krimp en maatstabiliteit
Conventionele UPR ervaart over het algemeen meer krimp tijdens het uitharden dan epoxy. Afhankelijk van het onderdeel en het proces kan dit bijdragen aan kromtrekken, interne spanning, maatvariatie of zichtbare vezelpatronen.
De over het algemeen lagere uithardingskrimp van Epoxy kan nuttig zijn voor precisiegereedschappen en componenten die nauwe toleranties vereisen.
Gespecialiseerde UPR-formuleringen kunnen echter de krimp onder controle houden. Huake Polymeer HS-243PTF Low Profile Controlled Tooling Onverzadigde polyesterhars is bijvoorbeeld ontworpen voor de productie van composietmatrijzen en krimpcontrole.
Dit toont aan waarom specifieke kwaliteiten moeten worden vergeleken in plaats van aan te nemen dat elk product in één harsfamilie zich op dezelfde manier gedraagt.
6. Verwerking en oppervlakteafwerking
Voordat u van harssysteem verandert, moeten de verwerkingsvereisten in overweging worden genomen.
Versterkingslijmen, matbindmiddelen met gehakte strengen, kernmaterialen, lossingsmiddelen, gelcoats en verven moeten compatibel zijn met de geselecteerde hars. Materialen die zijn ontworpen voor een styreenhoudend polyestersysteem werken mogelijk niet automatisch met epoxy.
Ook de viscositeit moet passen bij de productiemethode. Een hars bedoeld voor handoplegging heeft mogelijk niet de vloei-eigenschappen die nodig zijn voor harsinfusie. Een infusiehars met een lage viscositeit kan moeilijk te controleren zijn op een verticaal oppervlak.
UPR wordt veel gebruikt met gevestigde polyester gelcoatsystemen om aantrekkelijke gevormde oppervlakken te produceren. Epoxy kan ook een hoogwaardige afwerking bieden, maar de compatibiliteit van primers, verven en gelcoats moet worden bevestigd.
Bij de overstap van de ene harsfamilie naar de andere moeten fabrikanten het gehele productiesysteem herzien in plaats van alleen de vloeibare hars te vervangen.
Composietcatamaran weergegeven op de officiële harspagina van Huake Polymer, die een typische maritieme FRP-toepassing vertegenwoordigt.
7. Water-, chemicaliën- en hittebestendigheid
Beide harsfamilies kunnen nuttige milieubestendigheid bieden, maar de prestaties zijn afhankelijk van de formulering.
Een product dat af en toe aan regen wordt blootgesteld, stelt niet dezelfde eisen als een tank die voortdurend in warm water is ondergedompeld. De chemische prestaties zijn ook afhankelijk van het chemische type, de concentratie, de temperatuur en de blootstellingstijd.
Hittebestendigheid moet zorgvuldig worden geëvalueerd. De warmtedoorbuigingstemperatuur of glasovergangstemperatuur op een technisch gegevensblad mag niet automatisch worden behandeld als een continue bedrijfslimiet.
Voor veeleisende omgevingen moeten kopers leveranciers voorzien van volledige servicevoorwaarden. Kwalificatietests kunnen nodig zijn wanneer falen op de lange termijn ernstige technische of financiële gevolgen zou hebben.
Welke hars moet je kiezen?
Kies voor onverzadigde polyesterhars wanneer:
U vervaardigt nieuwe gegoten FRP-producten
Materiaalkosten zijn een belangrijke overweging
Er zijn middelgrote of grote volumes nodig
Er wordt gebruik gemaakt van handoplegging, opspuiten, vormen of gieten
De versteviging en gelcoat zijn polyester-compatibel
Een geschikte UPR-kwaliteit voldoet aan de vereiste prestaties
UPR wordt algemeen overwogen voor boten, autopanelen, sanitair, koeltorens, leidingen, tanks en algemene glasvezelcomponenten.
Kies epoxyhars wanneer:
Sterke secundaire binding is essentieel
Een bestaand uitgehard laminaat moet worden gerepareerd
Er wordt gebruik gemaakt van koolstofvezelversterking
Lage uithardingskrimp is bijzonder belangrijk
Het onderdeel stelt hoge structurele eisen
Hogere materiaalkosten kunnen worden gerechtvaardigd door verbeterde prestaties
Typische toepassingen zijn onder meer structurele reparaties, gelijmde assemblages, hoogwaardige composietcomponenten en precisiestructuren.
Veelgestelde vragen
Is epoxy altijd beter dan onverzadigde polyesterhars?
Nee. Epoxy biedt mogelijk een betere secundaire hechting en een lagere krimp, terwijl UPR mogelijk een economischere en efficiëntere productie mogelijk maakt. Het betere materiaal is afhankelijk van de toepassing.
Kan epoxy over uitgehard polyester worden aangebracht?
Een geschikte epoxy kan vaak hechten aan goed gereinigde, gedroogde en mechanisch voorbereide polyesterlaminaten. De reparatieprocedure van de leverancier moet worden gevolgd.
Kunnen UPR en epoxy gemengd worden?
Ze mogen niet worden gemengd, tenzij het gecombineerde systeem specifiek is geformuleerd en gevalideerd. Hun uithardingsmechanismen zijn verschillend.
Welke hars is beter voor boten?
UPR wordt veel gebruikt om op economische wijze nieuwe glasvezelbootonderdelen te vervaardigen. Epoxy wordt vaak gekozen voor structurele verlijming, hoogwaardige laminaten en reparaties.
Conclusie
De keuze tussen onverzadigde polyesterhars en epoxyhars hangt af van het project en niet van de simpele bewering dat één materiaal beter is.
UPR is vaak de praktische keuze voor de economische productie van nieuwe gegoten glasvezelcomponenten. Epoxy is meestal geschikter wanneer secundaire hechting, lage uithardingskrimp of veeleisende structurele prestaties prioriteit hebben.
Voordat u een product selecteert, vergelijkt u specifieke harskwaliteiten, uithardingsvereisten, compatibiliteit met versterkingen, serviceomstandigheden en de totale productiekosten. Door deze informatie aan de harsleverancier te verstrekken, wordt het ook gemakkelijker om een geschikte formulering te identificeren.
