Roofs 2003-10-08 Koper biedt de architect keuzemogelijkheden

De keuze voor koper als dakbedekkingsmateriaal is dikwijls een keuze voor een opvallend dak. Naar aanleiding van het artikel over de koepel van de Friesland Bank in Leeuwarden (Roofs 8-2003), wordt in dit artikel nader ingegaan op het productieproces van de verschillende kopersoorten die op de markt verkrijgbaar zijn. Technisch adviseur Hans van Nieuwkoop van koperproducent KME licht toe hoe de verschillende kopersoorten worden verkregen: ‘Een breed aanbod vergroot de mogelijkheden van de architect.’

KME (KM Europa AG) is ’s werelds grootste fabrikant van koper voor de bouw. De fabrikant, met het hoofdkantoor in het Duitse Osnabrück, heeft fabrieken in Duitsland, Frankrijk, Spanje en Italië, en heeft in wereldwijd ruim 8000 werknemers in dienst (waarvan bijna 3000 in Duitsland). In Nederland wordt KME vertegenwoordigd door de heer Van Nieuwkoop, technisch adviseur bij het bedrijf. Hij onderhoudt namens de fabriek het contact met de ontwerper, opdrachtgever, leverancier en (onder)aannemer. ‘Wij voorzien alle bouwpartijen van technische informatie over koper. Wij hebben alle kennis in huis over de (on)mogelijkheden van het materiaal. De leverancier, die zelf eveneens over de nodige kennis beschikt en in veel gevallen de verwerker met raad bijstaat, wordt door ons extra ondersteund.’

Friesland Bank

Hoe deze samenwerking in de praktijk verloopt, leert de bouw van de Friesland Bank in Leeuwarden, waarover Roofs in het augustusnummer berichtte. De CAD-tekening van de details en aansluitingen van deze opvallende koepel zijn, in opdracht van de hoofdaannemer (Van Wijnen Gorredijk) en in samenwerking met KME, uitgewerkt door koperverwerker Ockeloen VOF uit Amsterdam. De benodigde felsbanen en platen zijn door Zinkunie te Boxtel geprofileerd en geleverd aan de uiteindelijke verwerker, Hankel’s uit Wommels. Tijdens de uitvoering heeft Van Nieuwkoop regelmatig contact gehouden met de hoofdaannemer over de opbouw van het dak en de reeds uitgevoerde werkzaamheden.

Het project Friesland Bank in het kort

‘Dit was voor elke partij een uitdagend project,’ vertelt Van Nieuwkoop. ‘Het bijzondere ontwerp vergde creatieve oplossingen. Tijdens de bouw is bijvoorbeeld besloten de ventilatie achterwege te laten. Een geventileerde constructie (zoals veel wordt toegepast bij metalen zoals koper en zink) zou, vanwege de relatief complexe vorm van het gebouw, niet goed functioneren. In horizontale zin zou water in de constructie terecht kunnen komen. De architect (Van Tilburg & Partners te Capelle a/d IJssel) wenste bovendien geen storende ontluchtingskappen op de constructie. In overleg met de verschillende partijen is daarom besloten onder de isolatie een dampdichte folie aan te brengen (met een mu.d-waarde van minimaal 100 meter). Daarmee wordt verhinderd dat er damp in de constructie zou komen. Hierdoor kon de ventilatiespouw van 5 centimeter komen te vervallen. Koper is een geschikt materiaal om op niet-geventileerde constructies toe te passen, omdat de kwaliteit van het materiaal niet wordt aangetast door condensatie. Het materiaal is goed te combineren met andere materialen, zoals glas, omdat dit ook niet wordt aangetast door het koper.’

KME levert het koper voor toepassing op het dak onder de merknaam Tecu: een samentrekking van de Latijnse woorden tectum (=dak) en cuprum (=koper). Op de Friesland Bank is gepatineerd koper toegepast, te herkennen aan de karakteristieke groene kleur: Tecu Patina. De patinagroene kleur wordt gevormd uit de natuurlijke beschermhuid, die het materiaal vormt als reactie op vocht, zuurstof en andere stoffen in de lucht, de patina. Omdat de patina het onderliggende koper waar het uit voortkomt volledig afsluit, wordt het koper beschermd tegen verdere inwerking. Onder normale omstandigheden krijgt het koper pas na ongeveer 20-30 jaar de groene kleur; de fabrikant versnelt het proces door het koper onder gecontroleerde omstandigheden met verschillende zouten te bewerken.

Basismateriaal

Koper wordt gewonnen uit erts, dat voor ongeveer 3% bestaat uit koper. Na raffinage ontstaat koper met ruim 99% zuiverheid, dat tot blokken wordt gegoten. Deze worden door de fabrikant ingekocht. Het materiaal is 100% recyclebaar: gerecycleerd koper krijgt dan ook een steeds groter aandeel in het totale proces, momenteel 40 tot 50%. Het basismateriaal wordt in een oven bij een temperatuur van ongeveer 1200 °C gesmolten. Daarna worden door het blazen van zuurstof in het koper de aanwezige verontreiniging verbrand. De overmaat aan zuurstof die dan is ontstaan, wordt aan de stof onttrokken door een boomstam in het vloeibare koper te steken: een oude methode, maar nog altijd de meest effectieve. Het materiaal dat na het verbranden van het hout overblijft, CU-DHP (CU staat voor koper, DHP voor de-oxidized high phospor), bestaat voor 99,9% uit zuiver koper. Dit wordt door middel van een continu gietproces tot blokken met een dikte van 20 cm gegoten.

Het gestolde materiaal wordt vervolgens tijdens en na het gietproces tot platen van 3 meter verzaagd, en daarna tot een dikte van 2 tot 3 cm gewalst. De plak van 3 meter is nu ruim 100 meter lang geworden. Door het afkoelen en het walsen heeft het koper een zogenaamde walshuid gekregen, een harde bovenlaag: deze wordt middels frezen verwijderd. Het blanke materiaal wordt tenslotte tot de standaard dikte (0,7 mm) gewalst. Door het koper tussendoor zacht te gloeien en opnieuw te walsen wordt de gewenste halfharde kwaliteit bereikt.

Gepatineerd koper

We hebben nu een blank materiaal, dat bewerkt kan worden. Om voor gepatineerd koper de groene kleur te verkrijgen, moet het kunstmatig worden verouderd. Het wordt hiertoe eerst grondig gereinigd en vervolgens ruw gemaakt. Daarna wordt het materiaal ingespoten met een speciale pasta die uit verschillende zoutverbindingen bestaat (slechts weinigen kennen de precieze samenstelling), die ieder op hun eigen wijze met koper reageren. Zodra het koper hier dun mee ingesmeerd is, wordt het in speciale klimaatkamers gelegd. Daar wordt het materiaal onder nauwkeurig gecontroleerde omstandigheden, en onder invloed van de pasta, verouderd. De temperatuur en de luchtvochtigheid zijn in de klimaatkamers hoger dan normaal. Na een maand of twee hebben zich uit het koper kristallen gevormd, die de bekende groene kleur hebben. De kleurkwaliteit wordt uitvoerig gecontroleerd; dit is nodig, omdat het patineren van koper een zeer complex proces is, waar gemakkelijk iets mis mee kan gaan. Het totale proces neemt ongeveer drie maanden in beslag; het is daarom van belang bij speciale afmetingen rekening te houden met de levertijd van ongeveer drie maanden. Een aantal veel gebruikte afmetingen worden continu geproduceerd en kunnen binnen enkele weken geleverd worden.

Geoxideerd koper

Een ander product dat op de markt verkrijgbaar is, is geoxideerd koper (Tecu Oxid). Koper verkleurt namelijk eerst matbruin; geleidelijk treedt daarna een kleurverdieping op van diep donkerbruin tot antracietgrijs. In het algemeen is dit de eindkleur op verticale of afgeschermde delen; koper op bijvoorbeeld hellende daken staat echter onder grotere invloed van weersinvloeden en verkleurt verder naar patinagroen. Dit eerdere stadium van het verouderingsproces, met het karakteristieke kleureffect, wordt door de fabrikant eveneens kunstmatig verkregen, namelijk door het materiaal te oxideren. Dit proces duurt minder lang dan het patineren: het koper wordt door een bad met een chemische vloeistof gevoerd, vervolgens wordt het in een gloeioven verhit, waarna het kleureffect is bereikt.

Het verouderingsproces zal zich daarna nog wel voortzetten, vooral op plekken die sterk blootstaan aan weersinvloeden; de snelheid van dit proces is afhankelijk van de ligging en de vorm van het gebouw. In de praktijk zullen de meer of minder opvallende kleurverschillen, die door de productie kunnen zijn ontstaan, door de weersinvloeden verminderen.

Vertind koper

Tegenwoordig wordt steeds meer grijs koper toegepast. Het productieproces van dit product (Tecu Zinn) heeft op zichzelf niet zoveel met het verouderingsproces van koper te maken. Het basismateriaal wordt (vergelijkbaar met het geoxideerde koper) door een bad met vloeibaar tin getransporteerd. Dit materiaal wordt echter niet verhit, maar gedroogd middels een blaasinstallatie. Het oppervlak van vertind koper ontwikkelt zich, onder invloed van atmosferische invloeden, geleidelijk naar een matgrijze kleurnuance. Tin is zeer bestendig tegen deze invloeden en veroudert nauwelijks. Het heeft verder alle eigenschappen van de andere koperproducten, wat betekent dat het gemakkelijk te verwerken is: het materiaal heeft een goede vervormbaarheid en een hoge rek bij breuk.

Legeringen

Sinds kort levert KME een tweetal legeringen: Tecu Brass (koper met 15% zink) en Tecu Bronze (koper met 4% tin). Deze stoffen worden al aan het begin van het productieproces (tijdens het smelten) samengevoegd. Hierdoor ontstaat een roodgoud (legering met zink) of roodbruin (legering met tin) materiaal, dat zich onder invloed van de weersinvloeden naar een steeds donkerdere tint ontwikkelt. De fabrikant blijft daarnaast bezig met het ontwikkelen van nieuwe legeringen en kleuren om te kunnen inspelen op eisen en wensen van de architecten en opdrachtgevers.

‘De bijzondere eigenschappen maken koper goed geschikt voor verwerking in de bouw,’ aldus Van Nieuwkoop. ‘Het is corrosiebestendig, duurzaam, goed te verwerken en met vrijwel alle bouwmaterialen te combineren. Het zorgt bij veel projecten voor een luxe uitstraling. Het is dan ook wat kostbaarder dan de meeste bouwmaterialen. Opdrachtgevers die voor koper kiezen, kiezen dan ook niet primair op basis van de prijs. KME biedt de architect met deze verschillende soorten koper meer mogelijkheden in het ontwerp.’