Roofs 2004-06-14 De vele toepassingsmogelijkheden van Aluminium

Het productieproces van aluminium

 De vele toepassingsmogelijkheden van Aluminium

Eén van de meest voorkomende bouwmetalen is aluminium. In de dakenbranche wordt het materiaal in allerlei uiteenlopende producten gebruikt: dakbedekking, daktrimmen, dakgoten, dakdoorvoeren, etc. In dit vierde deel van de artikelenreeks over het productieproces van (bouw)metalen wordt in een gesprek met ing. Paul Bruinsma, directeur van het Aluminium Centrum, nader ingegaan op het productieproces en de eigenschappen van dit metaal. Han Stadt van Hafkon B.V. gaat nader in op het gebruik van aluminium in de dakenbranche. 

De kenmerkende eigenschappen van aluminium zijn naast het lage gewicht o.a. een grote chemische bestendigheid en een goede vervormbaarheid. Dit zijn eigenschappen die het materiaal geschikt maken voor gebruik op het dak. Er zijn verschillende dakbedekkingssystemen op de markt, die architectonisch fraaie effecten bereiken. Daarnaast zijn er in de dakenmarkt een groot aantal andere toepassingen verkrijgbaar, zoals dakgoten, dakdoorvoeren, dakrandbeveiliging, etc. Aluminium is duurzaam, in zijn toepassing en als materiaal, omdat het met relatief weinig energie en met behoud van kwaliteit keer op keer wordt gerecycled. Momenteel wordt meer dan 95 % van het aluminium uit bouwschroot gerecycled.  

Het Aluminium Centrum is de koepelorganisatie voor de aluminium producerende, verwerkende en toepassende industrie en fungeert in de praktijk als kenniscentrum. Door middel van kennisoverdracht, promotie en onderzoek beoogt het Aluminium Centrum een toename van het aluminiumgebruik te bewerkstelligen; niet alleen in de bouw, maar ook in de sectoren transport, verpakkingen en andere (industriële) toepassingen. Het centrum huist sinds 2001 in een opvallend en innovatief  ‘aluminium’ gebouw in Houten, alwaar het eveneens fungeert als ontmoetingscentrum voor haar achterban en derden. Door dit nauwe contact met de markt kan het Aluminium Centrum haar activiteiten afstemmen op de laatste marktontwikkelingen. 

Gewonnen uit bauxiet
Na zuurstof en silicium (zand) is aluminium het meest voorkomende element op aarde. Altijd hebben we echter te maken met aluminium in een zuurstofverbinding (aluminiumoxide, veelal aluinaarde genoemd). De hoogste concentraties van deze verbinding wordt gevonden in het erts bauxiet, dat voor 45 tot 60% uit aluinaarde bestaat. Aluinaarde wordt middels het zogenaamde Bayer proces aan het bauxiet onttrokken en met behulp van elektriciteit wordt dit omgezet in zuiver aluminium. 

Bauxiet, genoemd naar het Zuidfranse plaatsje Les Baux, waar het in 1821 voor het eerst werd aangetroffen, komt voor in (sub)tropische gebieden. De winning vindt voornamelijk plaats in Australië, Latijns-Amerika en Afrika, omdat het bauxiet daar de hoogste concentratie aluinaarde bevat. Bauxiet is, in vergelijking met andere grondstoffen, zeer ruim beschikbaar.  

Het bauxiet wordt gescheiden in aluinaarde en een reststof. Dit vindt plaats door bauxiet op te lossen in natronloog. Na kristallisatie en calcinatie blijft de aluinaarde in poedervorm over. De reststof bestaat uit niet-opgeloste materialen, zoals zand en metaaloxiden; het krijgt de rode kleur door de aanwezigheid van ijzeroxide, en wordt daarom ook wel ‘red mud’ genoemd. ‘Red mud’ wordt (op kleine schaal) gebruikt voor het kleuren van dakpannen, en o.a. waterzuivering en kunstmest. Het merendeel is echter niet economisch bruikbaar en wordt opgeslagen in bekkens met ondoordringbare kleibodem. Na 5 tot 10 jaar is de stof onder inwerking van lucht weer geneutraliseerd. 

Elektrolyse
Het aldus gewonnen aluinaarde wordt verscheept naar de zogenaamde primaire smelters, waarvan er ook twee in Nederland staan. In deze aluminiumfabrieken wordt het aluinaarde in een bad met het fluoridenzout kryoliet op een temperatuur van 950°C gebracht. Met behulp van elektriciteit wordt het aluinaarde vervolgens omgezet in vloeibaar aluminium. Uit 1,9 ton aluinaarde wordt 1 ton nieuw aluminium gewonnen. Vanuit het elektrolysebad wordt het aluminium in broodjes, walsblokken en palen gegoten; de walsblokken worden door de walserijen verwerkt tot plaat, band en folie, de palen door extrusiebedrijven tot  profielen.  

Het productieproces van primair aluminium kost veel energie en vindt daarom plaats in landen met lage stroomkosten. Echter, het recyclen van aluminium kost slechts 5% van die energie en de kwaliteit van gerecycled aluminium is gelijk aan die van primair aluminium. Op het moment voorziet op wereldschaal beschouwd gerecycled aluminium in ongeveer een derde  van de behoefte; verwacht wordt dat dit aandeel alleen maar zal stijgen. 

Eigenschappen
Het resultaat is een licht, sterk en duurzaam materiaal (met een dichtheid van 2,7.10_ kg/m heeft het ongeveer een derde van het gewicht van staal) dat goed vervormbaar en verwerkbaar is. Door middel van extrusie en walsen van profielen en platen, en door middel van gieten, kan het materiaal elke gewenste vorm worden gegeven. Daarnaast is het goed bewerkbaar. Aluminium is namelijk gemakkelijk en snel te verspanen en de meeste aluminiumlegeringen zijn goed lasbaar. 

Paul Bruinsma van het Aluminium Centrum  memoreert dat aluminium in nagenoeg alle industriële sectoren een groei in het aantal toepassingen laat zien. Dit is naast de technologische eigenschappen van het materiaal gebaseerd op de esthetische uitstraling en de duurzaamheid. Met name duurzaamheid wint aan relevantie, gezien het maatschappelijke streven naar een meer duurzame samenleving. In de transport- en auto-industrie bijvoorbeeld reduceert een lager gewicht het brandstofgebruik en dit is naast het streven naar  toepassing van duurzame en recyclebare materialen de reden voor de doorbraak van aluminium in deze sector.  

Allerlei industriële-  en consumentenproducten kunnen met aluminium productinnovaties en -optimalisaties worden gerealiseerd, wat veelal resulteert in kostprijsverlaging. Het wordt verder veel als verpakkingsmateriaal toegepast, omdat het geen (giftige) stoffen afgeeft en volledig dampdicht is. Voor de bouw- en dakenbranche is het eveneens een goed bruikbaar materiaal, o.a. omdat het  weerbestendig is. Aluminium is een onedel metaal, maar vormt uit zichzelf een beschermende oxidelaag, waardoor het bestand blijft tegen weersinvloeden. Het materiaal loogt bovendien niet uit. 

Veelal wordt aluminium gelegeerd om bepaalde eigenschappen van het materiaal te versterken. Men onderscheidt twee typen legeringen: de gietlegeringen en de kneedlegeringen. Bij gietlegeringen wordt het vloeibare aluminium in gietvormen van zand of in matrijzen gegoten; ook wordt onder druk gegoten. Kneedlegeringen worden toegepast bij het extruderen van profielen, warm- en koudwalsen van plaat, of trekken van draad.  

Aluminium en aluminiumlegeringen bezitten een hoge corrosieweerstand. Om deze eigenschap nog extra te verbeteren en om het product te verfraaien kan het materiaal worden geanodiseerd. Dit is een elektrochemisch proces, waarbij de oxidelaag van het materiaal kunstmatig wordt verdikt. Het materiaal kan ook worden gecoat. De meest toegepaste methode is het moffelen: hierbij wordt op het materiaal een extra beschermlaag aangebracht door middel van moffellakken.  

De duurzaamheid van aluminium, in combinatie met de bewerkbaarheid en de mogelijkheid tot hergebruik, maakt het materiaal geschikt voor IFD- en DuBo bouwen. Een mooi voorbeeld van duurzaamheid en IFD is het aluminium koepeldak van het Aviodome. Dit gebouw wordt gesloopt maar het dak is na 40 jaar nog in perfecte staat en wordt daarom gedemonteerd en elders weer opgebouwd. Een ander voorbeeld van DuBo is het aluminium koepeldak van de San Gioacchino kerk te Rome uit 1897: het oorspronkelijke dak verkeert nog in perfecte staat.

Toepassing
De vermelde eigenschappen maken van aluminium een bruikbaar  materiaal voor een groot aantal toepassingen op het dak. Allereerst is het metaal zeer geschikt als dakbedekking. Er zijn in Nederland diverse systemen op de markt. Het Kalzip® systeem, in Nederland geleverd door Hafkon B.V. uit Maassluis, is een bekende toepassing. Han Stadt van het bedrijf legt uit: ‘Het systeem bestaat uit aluminium dakbanen die middels ingefelste clips worden bevestigd op de dakconstructie. Op deze manier kunnen driedimensionale vormen worden gerealiseerd. De grens tussen gevel en dak wordt steeds minder strikt; met de mogelijkheid gebogen vormen te creëren, komt dit systeem tegemoet aan deze ontwikkeling. Doordat het licht en sterk is, kan het materiaal grote overspanningen overbruggen (de banen kunnen worden geleverd in lengten tot ca 40 meter).’ Naast dit systeem zijn diverse andere daksystemen leverbaar. Al deze systemen hebben de overeenkomst dat er een grote vrijheid van vormgeven wordt gerealiseerd, dat het aluminium zelf de waterdichte laag vormt (er is dus geen aanvullende dakbedekking nodig) en dat er geen emissie plaatsvindt naar bodem en/of oppervlaktewater.

Aluminium wordt ook op grote schaal verwerkt tot andere dakproducten: dakgoten, dakranden, kiezelbakken, waterslagen, lekdorpels, hoekbeschermers, etc. 

Bruinsma: ‘Door de hoge bewerkbaarheid is aluminium zeer flexibel in te zetten en gemakkelijk op maat te maken. Deze kwaliteiten vindt men in alle aluminium producten terug. Ook deze producten zijn in esthetisch fraaie vormen uitvoerbaar en in een groot aantal kleuren te verkrijgen.’ In Nederland zijn een groot aantal leveranciers actief, die een compleet programma voor het dak in het assortiment hebben.

  Wilt u deze tekst in opgemaakte vorm lezen met foto's, klik dan deze link aan, dan ontvangt u de tekst in een PDF bestand.



Deze website wordt mede mogelijk gemaakt door:

Leveranciernaam