ETFE in nov videz plastike

Gradnja z etilen tetrafluoretilenom

SSE Hydro v škotskem razstavišču in konferenčnem centru v Glasgowu na Škotskem. Craig Roberts/Getty Images (obrezano)

ETFE je okrajšava za Ethylene Tetrafluoroethylene, prosojno polimerno folijo, ki se v nekaterih sodobnih stavbah uporablja namesto stekla in trde plastike. ETFE je običajno nameščen znotraj kovinskega ogrodja, kjer je mogoče vsako enoto osvetliti in manipulirati neodvisno. Viri svetlobe so lahko na obeh straneh plastične obloge.

V primerjavi s steklom ETFE prepušča več svetlobe, bolje izolira in stane od 24 do 70 odstotkov manj za vgradnjo. ETFE je le 1/100 teže stekla in ima lastnosti, zaradi katerih je bolj prilagodljiv kot gradbeni material in medij za dinamično razsvetljavo.

Ključni zaključki: ETFE

• ETFE (etilen tetrafluoretilen) je konstrukcijska plastika industrijske trdnosti, ki se uporablja za zunanje obloge od osemdesetih let prejšnjega stoletja.
• ETFE je močan in lahek. Pogosto se nanaša v plasteh, ki so zvarjeni skupaj okoli robov in jih drži kovinsko ogrodje.
• Ker je varnejši in bolj prilagodljiv kot steklo, se ETFE, ki ne trga, pogosto uporablja kot zamenjava za steklo.
• Komercialna uporaba ETFE vključuje številne športne arene in prizorišča za zabavo. Dinamična osvetlitev te plastike je bila uspešna lastnost arhitekture ETFE.

Uporaba ETFE

SSE Hydro na Škotskem, del oblikovalski portfelj britanskega arhitekta Normana Fosterja, je bil dokončan leta 2013 kot zabavišče. Pri dnevni svetlobi oblogi iz ETFE morda manjka razburljivosti, vendar je funkcionalna, saj omogoča naravno svetlobo v notranjost. Ko se zmrači, pa lahko stavba postane svetlobna predstava, z notranjo osvetlitvijo ali zunanjimi lučmi okoli okvirjev, ki ustvarjajo površinske barve, ki jih je mogoče spremeniti s premikom računalniškega programa.

Za druga prizorišča plastične plošče obdajajo vrste luči. Blazine iz ETFE na Allianz Areni v Nemčiji so v obliki diamanta. Vsako blazino je mogoče upravljati digitalno, da prikaže rdeče, modre ali bele luči - odvisno od tega, katera domača ekipa igra.

Zunanje plošče ETFE na Allianz Areni. Lennart Preiss/Getty Images

Ta material se imenuje tkanina, film in folija. Lahko se šiva, vari in lepi skupaj. Uporablja se lahko kot ena, enoslojna ponjava ali večplastna. Prostor med plastmi je lahko pod tlakom, da se uravnavajo izolacijske vrednosti in prepustnost svetlobe. Svetlobo je mogoče regulirati tudi glede na lokalno podnebje z uporabo neprenosljivih vzorcev (npr. pik) med proizvodnim procesom. S temnimi pikami, vtisnjenimi na prosojni plastiki, se svetlobni žarki odbijajo. Te vzorce nanašanja je mogoče uporabiti v povezavi s plastenjem – z uporabo foto senzorjev in računalniških programov je mogoče lokacijo 'pik' strateško premikati z nadzorovanjem zraka med plastmi, z 'raztezanjem ali povešanjem' materiala, ki postavi pike na blok, skozi katerega sije sonce.

Dinamična razsvetljava Allianz Arena. Lennart Preiss/Getty Images (obrezano)

Računalniški sistemi lahko regulirajo tudi dinamične svetlobne učinke za strukture ETFE. Ko je zunanjost Allianz Arene rdeča, je FC Bayern München domača ekipa, ki igra na stadionu – barvi njihove ekipe sta rdeča in bela. Ko igra nogometna ekipa TSV 1860 München, se barve stadiona spremenijo v modro in belo – barvi te ekipe.

Značilnosti ETFE

ETFE se pogosto imenuje čudežni gradbeni material za natezna arhitektura . ETFE je (1) dovolj močan, da prenese 400-kratno lastno težo; (2) tanek in lahek; (3) raztegljiva na trikratno dolžino brez izgube elastičnosti; (4) popravljeno z varjenjem zaplat traku čez raztrganine; (5) nelepljivo s površino, ki je odporna na umazanijo in ptice; (6) naj bi trajalo kar 50 let. Poleg tega ETFE ne gori, čeprav se lahko stopi, preden se sam ugasne.

Zaradi svoje moči in zmožnosti prepuščanja UV žarkov sonca se ETFE pogosto uporablja na športnih prizoriščih, ki si želijo zdravih, naravnih atletskih igrišč.

Slabosti ETFE

Vse o ETFE ni čudežno. Prvič, to ni 'naravni' gradbeni material - navsezadnje je plastika. Poleg tega ETFE prepušča več zvoka kot steklo in je lahko na nekaterih mestih preveč hrupen. Za streho, ki je izpostavljena dežnim kapljam, je rešitev dodajanje še enega sloja folije, s čimer se zmanjša oglušujoče bobnenje dežja, vendar se poveča cena gradnje. ETFE se običajno nanaša v več plasteh, ki morajo biti napihnjeni in zahtevajo stalen zračni pritisk. Odvisno od tega, kako jo je arhitekt zasnoval, se lahko 'videz' stavbe drastično spremeni, če stroji, ki zagotavljajo tlak, odpovejo. Kot razmeroma nov izdelek se ETFE uporablja v velikih komercialnih podvigih - delo z ETFE je za zdaj preveč zapleteno za majhne stanovanjske projekte.

Celoten življenjski cikel gradbenih materialov

Kako to, da je sintetična plastična folija postala znana kot gradbeni material trajnosti ?

Pri izbiri gradbenih izdelkov upoštevajte življenjski cikel materialov. Na primer, vinilni tir se lahko reciklira, ko postane uporaben, toda kakšna energija je bila uporabljena in kako je bilo okolje onesnaženo s prvotnim proizvodnim postopkom? Recikliranje betona se slavi tudi v okolju prijaznem gradbenem svetu, vendar je proizvodni proces eden glavnih povzročiteljev toplogrednih plinov. Osnovna sestavina betona je cement, ameriška Agencija za varstvo okolja (EPA) pa pravi, da je proizvodnja cementa tretji največji industrijski vir onesnaževanja na svetu.

Ko razmišljate o življenjskem ciklu proizvodnje stekla, zlasti v primerjavi z ETFE, upoštevajte energijo, porabljeno za izdelavo, in potrebno embalažo za transport izdelka.

Amy Wilson je 'glavna razlagalka' za Architen Landrell, enega vodilnih svetovnih proizvajalcev natezne arhitekture in tkaninskih sistemov. Pove nam, da proizvodnja ETFE malo poškoduje ozonski plašč. 'Surovina, povezana z ETFE, je snov razreda II, sprejeta v skladu z Montrealsko pogodbo,' piše Wilson. 'V nasprotju s primerki razreda I povzroča minimalno škodo ozonskemu plašču, tako kot velja za vse materiale, uporabljene v proizvodnem procesu.' Za izdelavo ETFE naj bi porabili manj energije kot za izdelavo stekla. Wilson pojasnjuje:

„Proizvodnja ETFE vključuje pretvorbo monomera TFE v polimer ETFE z uporabo polimerizacije; pri tem postopku na vodni osnovi se ne uporabljajo topila. Material se nato ekstrudira do različnih debelin, odvisno od uporabe; proces, ki porabi minimalno energije. Izdelava folije vključuje varjenje velikih listov ETFE; to je razmeroma hitro in spet porabi malo energije.'

Ker je ETFE mogoče tudi reciklirati, okoljska krivda ni v polimeru, ampak v aluminijastih okvirjih, ki držijo plasti plastike. 'Aluminijasti okvirji sicer zahtevajo visoko raven energije za proizvodnjo,' piše Wilson, 'vendar imajo tudi dolgo življenjsko dobo in se zlahka reciklirajo, ko dosežejo konec življenjske dobe.'

Primeri ETFE struktur

Foto popotovanje po arhitekturi ETFE hitro razblini predstavo, da gre za preprosto plastično oblogo, ki jo lahko na deževen dan položite na svojo streho ali čoln. Švicarska arhitekturna ekipa izJacques Herzog in Pierre de Meuronustvaril izklesan videz za Allianz Areno (2005), eno najlepših ETFE struktur v München-Fröttmaningu v Nemčiji. Mangrove Hall (1982) v Royal Burgers' Zoo v Arnhemu na Nizozemskem, naj bi bila prva uporaba obloge iz ETFE. Prizorišče Water Cube (2008), zgrajeno za olimpijske igre v Pekingu na Kitajskem, je na material opozorilo svet. Biodome Eden Project (2000) v Cornwallu v Angliji je sintetičnemu materialu ustvaril 'zelen' odtenek.

Allianz Arena Designed by Herzog & de Meuron, 2005, München, Bavarska, Nemčija. Chan Srithaweeporn/Getty Images (obrezano)

Zaradi svoje fleksibilnosti in prenosljivosti so začasni objekti kot npr poletnih paviljonih galerije Serpentine v Londonu , Anglija je bila v zadnjem času vsaj delno ustvarjena z ETFE; zlasti paviljon 2015 je bil videti kot pisano dvopičje. Strehe sodobnih športnih stadionov, vključno s stadionom U.S. Bank Stadium (2016) v Minneapolisu v Minnesoti, so pogosto iz ETFE - videti so kot steklene plošče, vendar je material res varna plastika, ki se ne trga.

Začasni poletni paviljon v londonskem Hyde Parku španskih arhitektov Joséja Selgasa in Lucie Scano, 2015. Lionel Derimais/Getty Images (obrezano)

Plastika, industrijska revolucija se nadaljuje

Družina du Pont se je kmalu po francoski revoluciji izselila v Ameriko in s seboj prinesla veščine izdelovanja razstreliva iz 19. stoletja. Uporaba kemije za razvoj sintetičnih izdelkov se v podjetju DuPont, ustvarjalcu najlona leta 1935 in Tyveka leta 1966, nikoli ni ustavila. Roy Plunkett delal pri DuPontu v tridesetih letih 20. stoletja, je njegova ekipa po naključju izumila PTFE (politetrafluoroetilen), ki je postal teflon.Podjetje, ki se ima za 'pionirja znanosti o polimerih z zapuščino inovacij', naj bi v sedemdesetih letih prejšnjega stoletja ustvarilo ETFE kot izolacijski premaz za vesoljsko industrijo.

Natezna arhitektura Prizkerjev nagrajenec Frei Otto v šestdesetih in sedemdesetih letih 20. stoletja je bil navdih za inženirje, da so našli najboljši material za uporabo za tisto, kar gradbeniki in arhitekti imenujejo 'obloga', ali material, ki bi ga lahko imenovali zunanja stranska obloga za naše domove. Ideja za ETFE kot filmsko oblogo je prišla v osemdesetih letih prejšnjega stoletja. Inženir Stefan Lehnert in arhitekt Ben Morris sta soustanovila Vector Foiltec za ustvarjanje in trženje TexlonaETFE, večslojni sistem ETFE plošč in arhitekturnih oblog. Niso izumili materiala, so pa izumili postopek za varjenje plošč ETFE — in dajanje zgradbi večplastnega videza.

Viri

• Birdair. Vrste nateznih membranskih struktur. http://www.birdair.com/tensile-architecture/membrane
• Birdair. Kaj je ETFE film? http://www.birdair.com/tensile-architecture/membrane/etfe
• Dupont. Zgodovina. http://www.dupont.com/corporate-functions/our-company/dupont-history.html
• Dupont. Plastika, polimeri in smole. http://www.dupont.com/products-and-services/plastics-polymers-resins.html
• EPA. Pobuda za uveljavljanje proizvodnje cementa. https://www.epa.gov/enforcement/cement-manufacturing-enforcement-initiative
• Wilson, Amy. ETFE folija: vodnik za oblikovanje. Architen Landrell, 11. februar 2013, http://www.architen.com/articles/etfe-foil-a-guide-to-design/, http://www.architen.com/wp-content/uploads/architen_files /ce4167dc2c21182254245aba4c6e2759.pdf