Gids voor afwerkingen in roestvast staal

Euro Inox (ed.)

Gids voor afwerkingen in roestvast staal

Inleiding

Roestvast staal vormt een familie van materialen met een unieke combinatie van eigenschappen. Beschermd door een chroom- oxidelaag aan het oppervlak, die wordt gevormd door de verbinding van chroom in het staal en zuurstof in de atmosfeer, vereist roestvast staal geen verdere oppervlaktebescherming tegen corrosie. Dankzij de aanwezigheid van zuurstof zal, bij beschadiging van het oppervlak, de beschermlaag zichzelf onmiddellijk herstellen. In deze brochure wordt geïllustreerd hoe wijzigingen in deze beschermingslaag het staal een permanente kleur kunnen geven.

Roestvast staal is uiterst geschikt voor bouwtoepassingen. Het staal laat zich makkelijk
vervormen en lassen. Gedetailleerde informatie over de fysische eigenschappen is
weergegeven in de Europese Norm EN 10088 deel 1.
De standaard oppervlakte-afwerkingen van warm- en koudgewalst roestvast staal worden weergegeven in EN 10088 deel 2. De benamingen voor oppervlakte-afwerkingen worden aangeduid met een cijfer – zoals 1 voor warmgewalst, 2 voor koudgewalst – en verder
ingedeeld met een combinatie van cijfers en letters, zoals 2J. Deze methode geeft fundamentele informatie over de productiewijze, maar niet over de praktische toepassingen.

Het doel van deze handleiding is daarom:
• aan architecten en ontwerpers een overzicht te bieden van de brede waaier van
oppervlakte-afwerkingen,
• detailinformatie te verstrekken over de productieprocessen,
• technisch advies te geven over de toepassingen.

Standaardafwerkingen

Vlakke roestvast stalen producten worden standaard in warm- of koudgewalste toestand aangeleverd. Deze afwerkingen worden universeel gebruikt voor standaard bouwcomponenten, maar zijn meteen ook het basismateriaal voor verdere oppervlakte-
bewerkingen. Via nabewerkingen wordt het oppervlak vervolgens aangepast om te voldoen aan hogere architecturale eisen.
Vier specifieke oppervlaktebenamingen zijn relevant voor architectuur en bouwtoepassingen: 1D, 2D, 2B en 2R.
Om optimaal corrosieweerstand te bieden bij een normale leveringstoestand, worden standaardafwerkingen gebeitst. De walshuid, die na het warmwalsen en het gloeien ontstaat, wordt zo verwijderd.


1D
Warmgewalst, warmtebehandeld en ontdaan van de walshuid, wordt deze oppervlaktetoestand gedefinieerd als 1D-afwerking. Dit oppervlakt, dat vooral kan teruggevonden worden op dikkere platen, is vrij ruw met een zeer lage glans. De afwerking wordt vooral gebruikt bij niet-decoratieve toepassingen waar de visuele aantrekkelijkheid minder belangrijk is, bvb. in niet-zichtbare bevestigingselementen en strukturele toepassingen.

2D
Dit is een gladder oppervlak dan 1D en wordt bereikt door koudwalsen, gloeien en beitsen. Het nauwelijks weerkaatsende oppervlak is geschikt voor industriële en architecturale toepassingen. Architecturaal is het geschikt voor esthetisch minder veeleisende
toepassingen.

2B
Het productieproces is identiek als 2D, maar een extra walsstap met hooggepolijste walscylinders geeft het oppervlak een hogere glans dan 2D, met een grijze schijn. Dit is momenteel de meest gebruikte oppervlakte-afwerking en vormt de basis voor de meeste gepolijste en geborstelde afwerkingen.


2R
Via gloeibehandeling in een zuurstofvrije atmosfeer, gevolgd door een koudwalspas met gepolijste walsrollen, krijgt men een sterk weerkaatsende afwerking. Bij dit zeer gladde oppervlak is de kans voor afzetting van vocht of vervuiling uit de atmosfeer het kleinst. Het oppervlak laat zich makkelijk reinigen.


Mechanisch gepolijste en geborstelde afwerkingen

Het aantal bijkomende bewerkingen kan geminimaliseerd worden door een standaardafwerking te kiezen die nauw aansluit bij het gewenste eindresultaat.
Aangebrachte afwerkingen hebben een direkte invloed op het uitzicht en de prestaties van
het materiaal. De afwerking moet daarom zorgvuldig uitgekozen worden. Bij mechanisch gepolijste en geborstelde afwerkingen worden slijpbanden ingezet die het materiaal in zekere mate bekrassen.
Een brede waaier van unidirectionele afwerkingen is beschikbaar, afhankelijk van het oorspronkelijke roestvast stalen oppervlak, type en structuur van de schuurbanden of borstels en het toegepaste polijstproces.
Om een consistente oppervlakte-kwaliteit te verkrijgen, is het aan te bevelen om vooraf met de leverancier de precieze polijstspecificaties overeen te komen, zoals oppervlakte-ruwheid Ra en inspectiecriteria. Aanbevolen wordt om representatieve stalen te maken die de overeengekomen standaard vastleggen.
Mechanisch aangebrachte afwerkingen kunnen nat (met olie doortrokken fijn schuurpapier) of droog (met schuurkorrels beklede banden of textielvezels) gebeuren met respectievelijk een hoge glans, een lage ruwheid of een zijdeglans-afwerking als resultaat.
Natte afwerkingen zijn gladder en kunnen, in vergelijking met de droge variant, consistenter zijn van batch tot batch. De kostprijs kan relatief hoger zijn en mogelijk zijn minimumhoeveelheden vereist. Producenten stellen monsters ter beschikking die de beschikbare afwerkingen demonstreren.

2G
Een uniforme afwerking in lengterichtung met een nauwelijks reflecterend oppervlak. De ruwere oppervlakteafwerking beperkt het gebruik tot binnentoepassingen.

2J
Deze afwerking wordt bereikt via polijstbanden of borstels. Het oppervlak weerkaatst niet en is geschikt voor architecturale binnentoepassingen.

2K
Het gladde en weerkaatsend oppervlak is uiterst geschikt voor de meeste architecturale toepassingen, vooral voor buitentoepassingen die een reëel gevaar voor atmosferische vuilafzetting inhouden. De afwerking wordt verkregen door het gebruik van fijnere schuurbanden of borstels, die fijne slijplijnen produceren met een maximale ruwheid van
Ra = 0.5 micron.

2P
Een felweerkaatsende, gladde spiegelafwerking die bereikt wordt via hoogglanspolijsten met zachte doeken en speciale polijstmiddelen. Dit oppervlak benadert een spiegelglans.


Patroonafwerkingen

Gepatenteerde patroonafwerkingen worden verkregen door het persen of walsen met getextureerde walsrollen, die meteen een stijvere struktuur aan de plaat geven. Hierdoor wordt het mogelijk om voor bekledingselementen platen met een geringere dikte te gebruiken, waardoor zowel de materiaalkosten als het gewicht gereduceerd worden. Zij zijn vooral geschikt voor grote en vlakke plaatsen zoals gevelbekledingen, waar het storende effect van materiaalverkleuringen sterk verminderd kan worden.
Er zijn twee soorten walspatronen:
éénzijdige patronen – waarvan de achterzijde vlak is en die geclassificeerd worden als
2M – en tweezijdige patronen – waarvan het patroon ingedrukt is doorheen de achterzijde, geclassificeerd als 2W.
In openbare gebouwen en plaatsen met veel passanten, zoals inkomhallen, liften en luchthavens, staan wandpanelen vaak bloot aan deuken en krassen. In het geval van patroonafwerkingen is er aanzienlijk minder kans dat dergelijke schade ook effectief zichtbaar zal zijn.

2F
Deze afwerking, geclassificeerd als 2F, heeft aan beide zijden van de plaat een niet-reflecterend en mat oppervlak. Het materiaal is gegloeid, gebeitst en vervolgens licht nagewalst met geparelstraalde walscilinders.

2M
Visueel aantrekkelijke oppervlakken, met een
éénzijdige patroonafwerking, worden ontworpen voor diverse architecturale toepassingen.

2W
De tweezijdige patroonafwerkingen worden
geproduceerd via positieve en negatieve walsrollen.


Geparelstraalde afwerkingen

Glasparelen zorgt voor een uniform, nauwelijks reflecterend oppervlak zonder richting dat een mooi visueel contrast vormt met hoogglans gepolijste afwerkingen. Materialen voor het parelstralen kunnen bestaan uit roestvast stalen parels, aluminium oxide en glasparels, keramische parels of gebroken notenschalen die elk bijdragen tot de waaier van beschikbare oppervlakte-afwerkingen. Onder geen enkel beding mag echter conventioneel koolstofstaal gebruikt worden. Dit zou het roestvast stalen oppervlak ernstig verontreinigen. Ook zand kan ijzerdeeltjes bevatten en wordt dus afgeraden voor gebruik op roestvast staal.
Het oppervlak van austenitische roestvast staaltypes zal worden opgehard tijdens het glasparelen. Dit proces kan echter spanningen in het materiaal doen toe- of afnemen. Om deze spanningen te neutraliseren is het in bepaalde gevallen noodzakelijk om beide zijden van het materiaal te parelen. Advies en bijkomende informatie is verkrijgbaar bij de gespecialiseerde afwerkingsbedrijven.


Elektropolijsten als afwerking

Het elektrochemisch proces is zowel geschikt voor platen als voor gevormde elementen. Het proces verwijdert de ‘pieken en dalen’ van het onregelmatige oppervlak, met als
resultaat een gladder oppervlak en een betere lichtweerkaatsing. De mate van gladheid en weerkaatsing hangt af van de ruwheid van het basismateriaal. Dit proces zal echter niet dezelfde spiegelglans geven die met mechanisch hoogglanspolijsten kan bereikt worden.
Het gladdere oppervlak zorgt voor een verbeterde corrosieweerstand, en is eveneens minder gevoelig voor atmosferische vervuiling. Bovendien laat het zich makkelijker reinigen en onderhouden.

Gekleurde afwerkingen

Elektrolytisch gekleurde afwerkingen

De chroomoxidelaag aan het oppervlak van roestvast staal zorgt voor de goede corrosieweerstand van het materiaal. Bij beschadiging is deze beschermlaag in aanwezigheid van zuurstof zelfherstellend. Via een chemisch proces kan de laag gekleurd worden, waarna een elektrolytisch proces de laag kan fixeren. Austenitische roestvast staaltypes zijn bijzonder geschikt voor deze bewerking. Door onderdompeling van het materiaal in een zure oplossing zal, afhankelijk van de tijd, een oppervlaktefilm opgebouwd worden. Via het fysische effect van lichtinterferentie (superpositie van invallend en gereflecteerd licht) worden intense kleureffecten geproduceerd. De specifieke waaier van kleuren die de film vertoont, verloopt van brons over goud, rood en purper naar groen, afhankelijk van de dikte van de filmlaag (variërend van 0.02 tot 0.36 micron).
De oorspronkelijk kleurloze chroomoxidelaag is niet vatbaar voor verkleuring door ultra-violet licht. Omdat het kleurproces zonder pigmenten gebeurt, kan het materiaal na de kleurbehandeling vervormd worden zonder gevaar voor het breken van de film. Bij het plooien van het staal, zal bijvoorbeeld de film in de plooi lichtjes gestrekt worden; hierdoor wordt de filmlaag dunner en zal de kleurintensiteit op die plaats weliswaar iets minder zijn. Omdat de oppervlaktefilm transparant is, zal het onderliggende staal een invloed hebben op het eindresultaat: een matte afwerking geeft een matte kleur, een hoogglans-afwerking zal een zeer reflecterend kleureffect opleveren.
Dit procédé zorgt voor een permanente kleur, die in tegenstelling tot geverfde oppervlakken, geen verder onderhoud vereist. Omdat herstellingen achteraf niet vanzelfsprekend zijn, is het belangrijk om te zorgen dat het oppervlak niet beschadigd wordt. Lassen van deze oppervlakken is niet mogelijk zonder het gekleurde oppervlak te beschadigen.
Het is eveneens mogelijk om, met behulp van een natriumbichromaatoplossing, roestvast staal zwart te kleuren. Het reinigen van gekleurd roestvast staal moet met bijzondere zorg gebeuren. Staalwol en andere abrasieven kunnen het oppervlak permanent beschadigen. Ook chloridehoudende reinigingsmiddelen moeten vermeden worden.

Electrolytisch gekleurde patroonafwerkingen
Door getextureerd roestvast staal vooraf chemisch te kleuren, kunnen aantrekkelijke effecten verkregen worden. Deze ontwerpen kunnen verder uitgewerkt worden via het wegslijpen van de hogerliggende getextureerde delen, waardoor de oorspronkelijke roestvast staalkleur weer zichtbaar wordt. Bovendien bevindt het gekleurde oppervlak zich in de diepergelegen delen die dan beter beschermd zijn tegen schade.

Organische deklagen

Organische deklagen op vlak roestvast staal zijn beschikbaar als primer, of als primer met een toplaag in PVF2 en acrylaat. Gespecialiseerde voorbehandeling en coatingprocédés vormen de basis voor een maximale hechting en een langere levensduur van de deklaag. Alhoewel oorspronkelijk ontwikkeld voor dakbedekking en wandbekleding, is roestvast staal met organische deklagen nu beschikbaar in een brede waaier van kleuren, overeenkomstig internationale normen.
Het aanbrengen van een organische grondlaag op de achterzijde van gepolijste of patroonafwerkingen in roestvast stalen platen, kan de hechting met andere materialen vergemakkelijken voor bvb. sandwichpanelen.

Gespecialiseerde decoratieve afwerkingen

Moderne technieken laten toe om aantrekkelijke en dynamische grafische ontwerpen te produceren. Deze processen omvatten: etsen, zandstralen of glasparelen, kleuren, textureren, slijpen, polijsten. Deze technieken worden, afzonderlijk of in combinatie, uitgevoerd door gespecialiseerde ondernemingen. Hierdoor kunnen een oneindig aantal verschillende oppervlaktepatronen en effecten verkregen worden. Tijdens bv. slijpen of zandstralen worden vaak sjablonen gebruikt om bepaalde delen van het oppervlak af te dekken. Ter illustratie zijn op daze bladzij enkele patronen opgenomen om de vaardigheden van deze oppervlaktespecialisten te demonstreren.

Met zeefdruk en fotografische technieken kan om het even welk patroon overgebracht worden op roestvast staal. Hierna wordt het op-pervlak met een zuur geëtst om het patroon te zichtbar te maken. Zuur-etsing is een proces waarbij een kleine laag van het oppervlak verwijderd wordt. Geëtste oppervlakken vertonen een mat en lichtjes ruw uitzicht, wat een mooi contrast vormt met gepolijste of gesatineerde oppervlakken. Voor of na de etsbewerking kan het oppervlak bovendien nog elektrochemisch gekleurd worden.

Bijlage A. Technische en praktische aspecten

Roestvast staal is een bouwmateriaal met een lange levensduur, een minimaal onderhoud en een hoge corrosieweerstand. Voorwaarde is evenwel dat het juiste staaltype en de geschikte oppervlakte-afwerking wordt toegepast, samen met een geschikt ontwerp en een aangepast onderhoudsprogramma. Gedetailleerd advies over belangrijke aspecten als materiaalkeuze, verwerking, lassen en onderhoud zijn beschikbaar bij de producenten van roestvast staal en bij aanverwante vakorganisaties. In dit deel worden nuttige aanwijzingen gegeven die architecten kunnen leiden in praktijkgevallen.

Selectie van het staaltype

Chroom geeft aan roestvast staal haar intrinsieke corrosieweerstand, nikkel verbetert de ductiliteit, de corrosieweerstand en de vervormbaarheid. Toevoeging van molybdeen verhoogt de weerstand tegen putcorrosie in agressieve omgevingen. Het austenitische roestvast staaltype 1.4401 (316) bevat al deze elementen, waardoor het uitermate geschikt is voor buitentoepassingen met een lange levensduur. Het is geschikt voor kustgebieden of industriële omgevingen, terwijl het niet-molybdeenhoudende type 1.4301 (304) geschikt is voor minder veeleisende buitentoepassingen. Ferrietische roestvaste stalen, die enkel chroom bevatten, zijn beter geschikt voor binnen of voor esthetische toepassingen. Onder bepaalde omstandigheden voldoen een aantal ferrietische types eveneens voor buitentoepassingen. Duplex roestvast staaltypes combineren de sterkte van ferrieten met de corrosieweerstand en vervormbaarheid van austenieten. Zij worden steeds vaker voorgeschreven voor structurele elementen.

Vervormbaarheid

Roestvast staal is gemakkelijk verwerkbaar met de gangbare technieken zoals profileren, zetten, snijden, boren, ponsen en lassen. Een typische eigenschap van austenitische staal soorten is een hoge mate van versteviging bij vervorming. Bij het buigen is ongeveer 50% meer kracht vereist in vergelijking met koolstofstaal van een zelfde dikte. Austenitische staalsoorten zijn ook onderhevig aan terugvering. Om oppervlakteverontreiniging met koolstofstalen deeltjes te vermijden, dienen de werktuigen uitsluitend gebruikt te worden voor de verwerking van roestvast staal.
Om verkleuring en versteviging van het materiaal te voorkomen moeten scherpe boren gebruikt worden met de juiste snelheid en aanvoer.

Verbindingen

Roestvast staal kan worden verbonden met andere materialen door gebruik te maken van technieken als lassen, brazeren, mechanische verbindingstechnieken en lijmen. De keuze van de meest geschikte techniek is afhankelijk van de toepassing, de omstandigheden bij verwerking, de gewenste sterkte van de verbinding en de afwerking van het roestvast staal.

Mechanische verbindingen
Voor toepassingen waarbij mechanische verbindingen de voorkeur krijgen, is er een uitgebreide keuze aan roestvast stalen bevestigingsmiddelen. Spijkers, schroeven, bouten, pakkingsringen en klinknagels zijn beschikbaar in verschillende staalsoorten. Indien de verbinding blootgesteld wordt aan een vochtige omgeving, is het aan te raden om minstens een gelijkwaardige staaltype voor de bevestigingsmaterialen te kiezen als deze van de te verbinden elementen. Bij het gebruik van andere bevestigingsmaterialen dan roestvast staal, moeten de materialen gescheiden worden door niet-metallische tussenplaatjes en naven. Stiften, gelast op de achterzijde van de plaat, worden vaak gebruikt voor het vasthechten van roestvast stalen panelen aan een onderliggende struktuur. Deze verbindingswijze kan gebruikt worden wanneer de plaat minimum 1 mm dik is. Gelaste stiften vereisen geen verdere bewerking na het lassen en zullen aan de voorzijde van de plaat niet zichtbaar zijn. Bij dunne platen moet er op gelet worden dat de stiftverbindingen niet te vast worden aangedraaid omdat dit de plaat kan vervormen.

Lijmverbindingen
Het is perfect mogelijk om roestvast staal te lijmen aan andere materialen met lijmen zoals epoxyhars, acryl en polyuretaanhars. De selectie van een geschikte lijmsoort hangt af van een aantal factoren, zoals de te verbinden materialen, het gebruiksmilieu en de te dragen last. Alhoewel de lijmproducent steeds geconsulteerd moet worden, is het belangrijk om eveneens af te stemmen met de producent van het roestvast staal. Op die manier kan de meest geschikte afwerking aangeleverd worden. Een ruwere afwerking zal over het algemeen een goede basis vormen voor de lijm, in sommige gevallen kan een voorbehandeling noodzakelijk zijn. Deze voorbehandeling van roestvast staal kan bestaan uit ontvetten, het gebruik van schuurmiddelen of van een chemische basislaag.

Lasbaarheid
Terwijl de keuze van lasproces afhangt van een aantal factoren, kan roestvast staal gemakkelijk gelast worden
aan roestvast staal of koolstofstaal. Er moet rekening gehouden worden met een hogere thermische uitzetting en
een slechtere warmtegeleidbaarheid in vergelijking
met koolstofstaal om zo vervormingen na het lassen te
beperken. Professionele aannemers zijn vertrouwd met deze fenomenen. In het bijzonder TIG, plasma, MIG en weerstandlassen zijn geschikt voor het lassen van roestvast staal. Stiftlassen met een condensatorontlading is een populaire techniek om een paneel te bevestigen. Deze techniek vermijdt lasmarkeringen en maakt reiniging
overbodig. Om beschadiging van mechanische afwerkingen te voorkomen, moet bij zowel de selectie van het fabricageproces als bij de lasnabehandeling rekening gehouden worden met de keuze van oppervlakte-afwerking. In het geval van gelaste verbindingsstukken moet de herstelling van geslepen afwerkingen overwogen worden.

Reinigen

Regenwater is gunstig voor de reiniging van roestvast staal. Om het afvloeien van het water te bevorderen moeten patroonafwerkingen en geslepen afwerkingen bij buitentoepassingen dan ook vertikaal geplaatst worden. Spleten en horizontale strepen, waar zich atmosferische vuildeeltjes kunnen opstapelen, moeten waar mogelijk vermeden worden. Om het esthetisch uitzicht van roestvast staal te behouden, volstaat een eenvoudige reiniging met water en zeep, afspoelen met zuiver water en afdrogen met een droge doek. De frekwentie van het reinigen is afhankelijk van de locatie, de omstandigheden waarin het materiaal wordt blootgesteld en de specifieke esthetische vereisten van het gebouw. In geen enkel geval mogen koolstofstalen schuurmiddelen, zoals staalwol of chloridehoudende materialen, gebruikt worden om roestvast staal te reinigen. Indien reiniging door schuren noodzakelijk is, moeten ofwel geschikte vloeibare reinigingsmiddelen gebruikt worden of gespecialiseerde reinigingsfirma’s
ingeschakeld worden. Het is aan te bevelen om de geschikte reinigingsprocedures te specifiëren in de ontwerpspecificaties.

Vermijden van galvanische corrosie

Indien voor buitentoepassingen andere materialen gebruikt worden in combinatie met roestvast staal moeten, om galvanische corrosie te vermijden, deze materialen geïsoleerd worden met niet-metallische elementen, bvb. neopreen of nylon. Roestvast staal is een edeler metaal dan verzinkt of blank koolstofstaal, zink en aluminium. Indien de materialen met elkaar in contact komen zal het roestvast staal het minder edele metaal doen roesten. Wanneer het oppervlak van het roestvast staal groter is dan het minder edele metaal, zoals bij de combinatie van bekledingselementen en bevestigingsmaterialen, dan zal
dit het corrosieproces bij de niet-roestvast stalen delen versnellen. Dit kan leiden tot vorming van roestvlekken. Voor roestvast stalen gevelpanelen moeten roestvast stalen bevestigingsmiddelen gebruikt worden.

Uniformiteit van de afwerking

Indien grote plaatoppervlakten gebruikt worden voor bekledingswanden of installaties, moet er op gelet worden dat de gewalste rollen van eenzelfde productiepartij afstammen. Op die manier is het makkelijker om de kleurconsistentie, die kan variëren van partij tot partij,
onder controle te houden. Indien nodig moet tijdens de montage rekening gehouden worden met de richting
waarin de afwerking is geproduceerd. Een willekeurige montage van deze afwerkingsrichtingen zou bij bepaalde lichtinvallen contrasten kunnen weergeven. Met de leverancier worden best afspraken gemaakt om de afwerkingsrichting aan te duiden op de achterzijde van de platen of op de verpakking.

Bijlage B. EN 10088/2




 PDF: Gids voor afwerkingen in roestvast staal