ETFE un jaunais plastmasas izskats

Ēka ar etilēnu Tetrafluoretilēnu

SSE Hydro Skotijas izstāžu un konferenču centrā, Glāzgovā, Skotijā. Kreigs Robertss/Getty Images (apgriezts)

ETFE ir saīsinājums no etilēna tetrafluoretilēna, caurspīdīga polimēra loksnes, ko dažās modernās ēkās izmanto stikla un cietās plastmasas vietā. ETFE parasti tiek uzstādīts metāla karkasā, kur katru bloku var apgaismot un manipulēt neatkarīgi. Gaismas avoti var atrasties abās plastmasas apšuvuma pusēs.

Salīdzinot ar stiklu, ETFE pārraida vairāk gaismas, labāk izolē, un tā uzstādīšana maksā par 24 līdz 70 procentiem mazāk. ETFE ir tikai 1/100 no stikla svara, un tam piemīt īpašības, kas padara to elastīgāku kā celtniecības materiālu un dinamiska apgaismojuma līdzekli.

Galvenās iespējas: ETFE

• ETFE (etilēna tetrafluoretilēns) ir rūpnieciski izturīga celtniecības plastmasa, ko izmanto āra apšuvumam kopš 1980. gadiem.
• ETFE ir spēcīgs un viegls. To bieži uzklāj slāņos, kas ir sametināti kopā ap malām un tiek turēti ar metāla karkasu.
• Tā kā tas ir drošāks un pielāgojamāks par stiklu, neplīstošs ETFE bieži tiek izmantots kā stikla aizstājējs.
• ETFE komerciālā izmantošana ietver daudzas sporta arēnas un izklaides vietas. Šīs plastmasas dinamiskais apgaismojums ir bijusi veiksmīga ETFE arhitektūras iezīme.

ETFE lietojumi

SSE Hydro Skotijā, daļa no britu arhitekta Normana Fostera dizaina portfelis, tika pabeigta 2013. gadā kā izklaides vieta. Dienasgaismā ETFE apšuvumam var trūkt uztraukuma, bet tas ir funkcionāls, ļaujot iekštelpām dabisku gaismu. Taču pēc tumsas iestāšanās ēka var kļūt par gaismas šovu, izgaismojoties iekšējam apgaismojumam vai ārējām gaismām ap rāmjiem, radot virsmas krāsas, kuras var mainīt ar datorprogrammas palīdzību.

Citās vietās plastmasas paneļus ieskauj gaismu rindas. ETFE spilventiņi Allianz arēnā Vācijā ir dimanta formas. Katru spilvenu var kontrolēt digitāli, lai parādītu sarkanu, zilu vai baltu gaismu — atkarībā no tā, kura mājas komanda spēlē.

ETFE ārējie paneļi Allianz arēnā. Lennarts Preiss/Getty Images

Šo materiālu sauc par audumu, plēvi un foliju. To var šūt, metināt un salīmēt kopā. To var izmantot kā vienu, viena slāņa loksni vai tā var būt slāņaina, ar vairākām loksnēm. Telpu starp slāņiem var paaugstināt, lai regulētu gan izolācijas vērtības, gan gaismas caurlaidību. Gaismu var regulēt arī vietējiem klimatiskajiem apstākļiem, ražošanas procesā izmantojot nepārraidāmus rakstus (piemēram, punktus). Ar tumšiem punktiem, kas uzdrukāti uz caurspīdīgās plastmasas, gaismas stari tiek novirzīti. Šos uzklāšanas modeļus var izmantot kopā ar slāņošanu — izmantojot fotosensorus un datorprogrammas, “punktu” atrašanās vietu var stratēģiski pārvietot, kontrolējot gaisu starp slāņiem, “izstiepjot vai nokarājot” materiālu, kas novieto punktus bloks, kur cauri spīd saule.

Allianz Arena dinamiskais apgaismojums. Lennarts Preiss/Getty Images (apgriezts)

Datorsistēmas var arī regulēt ETFE konstrukciju dinamiskos apgaismojuma efektus. Kad Allianz Arena ārpuse ir sarkana, FC Bayern Munich ir mājiniece, kas spēlē stadionā — viņu komandas krāsas ir sarkanā un baltā. Kad spēlē TSV 1860 München futbola komanda, stadiona krāsas mainās uz zilu un baltu — šīs komandas krāsas.

ETFE raksturojums

ETFE bieži sauc par brīnumainu celtniecības materiālu stiepes arhitektūra . ETFE ir (1) pietiekami stiprs, lai izturētu 400 reižu lielāku par savu svaru; (2) plāns un viegls; (3) stiepjas līdz trīskāršam garumam, nezaudējot elastību; (4) salaboti, metinot lentes plankumus pār plīsumiem; (5) nepiedegoša ar virsmu, kas ir izturīga pret netīrumiem un putniem; (6) paredzams, ka kalpos līdz 50 gadiem. Turklāt ETFE nedeg, lai gan tas var izkust, pirms pats izzūd.

Pateicoties tā izturībai un spējai pārraidīt UV starus no saules, ETFE bieži izmanto sporta vietās, kur vēlas veselīgi, dabīgi zāliena sporta laukumi.

ETFE trūkumi

Viss par ETFE nav brīnumains. Pirmkārt, tas nav “dabisks” būvmateriāls — galu galā tā ir plastmasa. Turklāt ETFE pārraida vairāk skaņas nekā stikls, un dažās vietās tas var būt pārāk trokšņains. Jumtam, kas pakļauts lietus lāsēm, risinājums ir pievienot vēl vienu plēves slāni, tādējādi samazinot apdullinošos lietus bungu sitienus, bet palielinot būvniecības cenu. ETFE parasti tiek uzklāts vairākos slāņos, kuriem jābūt uzpūstiem un kuriem nepieciešams vienmērīgs gaisa spiediens. Atkarībā no tā, kā arhitekts to ir projektējis, ēkas 'izskats' var krasi mainīties, ja sabojājas mašīnas, kas nodrošina spiedienu. Kā salīdzinoši jauns produkts ETFE tiek izmantots lielos komerciālos uzņēmumos — pagaidām darbs ar ETFE ir pārāk sarežģīts maziem dzīvojamo māju projektiem.

Pilns būvmateriālu dzīves cikls

Kā tas nākas, ka sintētiskā plastmasas plēve ir kļuvusi pazīstama kā ilgtspējības būvmateriāls ?

Izvēloties būvizstrādājumus, ņemiet vērā materiālu dzīves ciklu. Piemēram, vinila apšuvumu var pārstrādāt pēc tā lietderības, bet kāda enerģija tika izmantota un kā vide tika piesārņota tās sākotnējā ražošanas procesā? Betona pārstrāde tiek svinēta arī videi draudzīgā būvniecības pasaulē, taču ražošanas process ir viens no galvenajiem siltumnīcefekta gāzu izraisītājiem. Betona pamatsastāvdaļa ir cements, un ASV Vides aizsardzības aģentūra (EPA) norāda, ka cementa ražošana ir trešais lielākais rūpnieciskais piesārņojuma avots pasaulē.

Domājot par stikla ražošanas dzīves ciklu, īpaši salīdzinot ar ETFE, ņemiet vērā tā radīšanai patērēto enerģiju un produkta transportēšanai nepieciešamo iepakojumu.

Eimija Vilsone ir “galvenā skaidrotāja” uzņēmumam Architen Landrell, kas ir viens no pasaules līderiem stiepes arhitektūras un audumu sistēmu jomā. Viņa stāsta, ka ETFE ražošana rada nelielu kaitējumu ozona slānim. 'Ar ETFE saistītā izejviela ir II klases viela, kas atļauta saskaņā ar Monreālas līgumu,' raksta Vilsons. 'Atšķirībā no I klases līdziniekiem, tas rada minimālu kaitējumu ozona slānim, tāpat kā visiem materiāliem, ko izmanto ražošanas procesā.' Tiek ziņots, ka ETFE izveide patērē mazāk enerģijas nekā stikla ražošana. Vilsons skaidro:

“ETFE ražošana ietver monomēra TFE pārveidošanu par polimēru ETFE, izmantojot polimerizāciju; šajā ūdens bāzes procedūrā netiek izmantoti šķīdinātāji. Pēc tam materiāls tiek izspiests dažādos biezumos atkarībā no pielietojuma; process, kas patērē minimālu enerģiju. Folijas izgatavošana ietver lielu ETFE lokšņu metināšanu; tas ir salīdzinoši ātrs un atkal patērē zemu enerģijas patēriņu.

Tā kā ETFE ir arī pārstrādājams, vides vaina nav polimērā, bet gan alumīnija rāmjos, kas notur plastmasas slāņus. 'Alumīnija rāmju ražošanai ir nepieciešams augsts enerģijas līmenis,' raksta Vilsons, 'taču tiem ir arī ilgs kalpošanas laiks un tie ir viegli pārstrādājami, kad tie sasniedz mūža beigas.'

ETFE struktūru piemēri

Foto ceļojums ETFE arhitektūrā ātri kliedē priekšstatu, ka šis ir vienkāršs plastmasas apšuvuma materiāls, ko lietainā dienā varētu likt virs jumta vai laivas. Šveices arhitektūras komandaŽaks Hercogs un Pjērs de Meronsradīja skulptūru izskatu Allianz arēnai (2005), vienai no skaistākajām ETFE celtnēm Minhenē-Fröttmaningā, Vācijā. Mangrovju zāle (1982) Royal Burgers' Zoo Arnhemā, Nīderlandē, ir pirmais ETFE apšuvuma pielietojums. Ūdens kuba norises vieta (2008), kas celta Pekinas, Ķīnas Olimpiskajām spēlēm, pievērsa materiālam pasaules uzmanību. Biodoma Eden Project (2000) Kornvolā, Anglijā, radīja “zaļu” sintētiskā materiāla nokrāsu.

Allianz Arena Designed by Herzog & de Meuron, 2005, Minhene, Bavārija, Vācija. Chan Srithaweeporn/Getty Images (apgriezts)

Pateicoties tās elastībai un pārnesamībai, pagaidu struktūras, piemēram, vasaras Serpentine Gallery paviljoni Londonā , Anglija pēdējā laikā vismaz daļēji ir izveidota ar ETFE; īpaši 2015. gada paviljons izskatījās kā krāsains kols. Mūsdienu sporta stadionu jumti, tostarp ASV Bankas stadiona (2016) Mineapolisā, Minesotas štatā, jumti bieži ir ETFE — tie izskatās kā stikla rūtis, taču materiāls ir patiešām drošs, neplīstošs plastmasa.

Spāņu arhitektu Hosē Selgasa un Lūcijas Skano pagaidu vasaras paviljons Londonas Haidparkā, 2015. Lionels Derimaiss/Getty Images (apgriezts)

Plastmasa, rūpnieciskā revolūcija turpinās

Du Pont ģimene emigrēja uz Ameriku neilgi pēc Francijas revolūcijas, atnesot sev līdzi 19. gadsimta prasmes sprāgstvielu izgatavošanā. Ķīmijas izmantošana sintētisko produktu izstrādē nekad neapstājās DuPont uzņēmumā, neilona radītājiem 1935. gadā un Tyvek 1966. gadā. Rojs Plunkets 30. gados strādāja DuPont, viņa komanda nejauši izgudroja PTFE (politetrafluoretilēnu), kas kļuva par teflonu.Uzņēmums, kurš sevi uzskata par 'polimēru zinātnes pionieri ar inovāciju mantojumu', ir teikts, ka 1970. gados radīja ETFE kā izolācijas pārklājumu kosmosa industrijai.

Stiepes arhitektūra Prizker laureāts Frei Otto 1960. un 1970. gados bija iedvesma inženieriem izdomāt labāko materiālu, ko izmantot celtnieku un arhitektu apšuvumam, vai materiālu, ko mēs varētu saukt par mūsu māju ārējo apšuvumu. Ideja par ETFE kā plēves apšuvumu radās 1980. gados. Inženieris Stefans Lēnerts un arhitekts Bens Moriss bija līdzdibinātāji Vector Foiltec lai izveidotu un tirgotu TexlonETFE, daudzslāņu ETFE lokšņu un arhitektūras apšuvuma sistēma. Viņi neizgudroja materiālu, bet gan izgudroja ETFE lokšņu metināšanas procesu un piešķirot ēkai slāņainu izskatu.

Avoti

• Birdair. Stiepes membrānas konstrukciju veidi. http://www.birdair.com/tensile-architecture/membrane
• Birdair. Kas ir ETFE plēve? http://www.birdair.com/tensile-architecture/membrane/etfe
• Dupont. Vēsture. http://www.dupont.com/corporate-functions/our-company/dupont-history.html
• Dupont. Plastmasa, polimēri un sveķi. http://www.dupont.com/products-and-services/plastics-polymers-resins.html
• EPA. Cementa ražošanas izpildes iniciatīva. https://www.epa.gov/enforcement/cement-manufacturing-enforcement-initiative
• Vilsons, Eimija. ETFE folija: dizaina ceļvedis. Architen Landrell, 2013. gada 11. februāris, http://www.architen.com/articles/etfe-foil-a-guide-to-design/, http://www.architen.com/wp-content/uploads/architen_files /ce4167dc2c21182254245aba4c6e2759.pdf