ETFE on lühend etüleentetrafluoroetüleenist, poolläbipaistvast polümeerplekist, mida kasutatakse mõnes kaasaegses ehitises klaasi ja kõva plasti asemel. ETFE paigaldatakse tavaliselt metallkarkassi, kus iga seadet saab iseseisvalt valgustada ja sellega manipuleerida. Valgusallikad võivad asuda plastist väliskesta mõlemal küljel.
Võrreldes klaasiga, edastab ETFE rohkem valgust, isoleerib paremini ja selle paigaldamine maksab 24–70 protsenti vähem. ETFE on ainult 1/100 klaasi massist ja sellel on omadused, mis muudavad selle paindlikumaks kui ehitusmaterjal ja keskkond dünaamiliseks valgustuseks.
Peamised võtmed: ETFE
- ETFE (etüleentetrafluoroetüleen) on tööstusliku tugevusega konstruktsioonplast, mida kasutatakse välisvoodrimiseks alates 1980. aastatest.
- ETFE on tugev ja kerge. Seda rakendatakse sageli kihtides, mis on servade ümber kokku keevitatud ja metallkarkassi abil kinni hoitud.
- Kuna see on klaasist ohutum ja kohanemisvõimelisem, kasutatakse sageli mitterebitavat ETFE-d klaasi asendajana.
- ETFE äriliseks kasutuseks on paljud spordialad ja meelelahutuskohad. Selle plasti dünaamiline valgustus on olnud ETFE arhitektuuri edukas omadus.
ETFE kasutusalad
SSE Hydro Šotimaal, osa Briti arhitekti Norman Fosteri disainiportfelli, valmis 2013. aastal meelelahutuskohana. Päevavalguses ei pruugi ETFE-kattematerjalil põnevust tekkida, kuid see peab olema funktsionaalne, võimaldades siseruumides loomulikku valgust. Pärast pimedat võib hoone muutuda aga valgusetenduseks, sisevalgustus paistab välja või välja süttib raamide ümber, luues pinnavärvid, mida saab muuta arvutiprogrammi klappidega.
Muude esinemispaikade jaoks ümbritsevad tulede read plastpaneele. Allianzi areenil Saksamaal asuvad ETFE-klotsid on rombikujulised. Igat padja saab digitaalselt juhtida punase, sinise või valge tule kuvamiseks - sõltuvalt sellest, milline kodumeeskond mängib.
Seda materjali on nimetatud kangaks, kileks ja fooliumiks. Seda saab õmmelda, keevitada ja kokku liimida. Seda saab kasutada ühekordse ühekihilise lehena või mitmekihilise kihina. Kihtide vahelist ruumi saab survestada, et reguleerida nii isolatsiooniväärtusi kui ka valguse läbilaskvust. Valgust saab reguleerida ka kohaliku kliima jaoks, rakendades tootmisprotsessis mittekandvaid mustreid (nt punkte). Läbipaistvale plastikule trükitud tumedate punktidega suunatakse valguskiired kõrvale. Neid rakenduse mustreid saab kasutada koos kihilisusega - fotoandurite ja arvutiprogrammide abil saab "punktide" asukohta muuta strateegiliselt liikuda, juhtides kihtide vahelist õhku, "venitades või longides" materjali, mis paigutab punktid päikesest loojangusse paistab läbi.
Samuti saavad arvutisüsteemid reguleerida ETFE struktuuride dünaamilisi valgusefekte. Kui Allianz Arena välimine osa on punane, on FC Bayern Munich kodumeeskond, kes mängib staadionil - nende meeskonna värvid on punane ja valge. Kui TSV 1860 Müncheni jalgpallimeeskond mängib, muutuvad staadioni värvid siniseks ja valgeks - selle meeskonna värvid.
ETFE omadused
ETFE-d nimetatakse sageli imede ehitusmaterjaliks tõmbearhitektuur. ETFE on (1) piisavalt tugev, et kanda 400 korda oma raskust; (2) õhuke ja kerge; (3) venitatav pikkuse kolm korda, ilma elastsust kaotamata; (4) parandatud, keevitades pisarate kohale kleeplindid; (5) mustuse ja lindude suhtes vastupidava pinnaga mittevoldik; (6) eeldatakse, et see kestab kuni 50 aastat. Lisaks ei põle ETFE, kuigi see võib sulada enne, kui see iseenesest kustub.
Tugevuse ja päikese käes leviva UV-kiirguse võime tõttu kasutatakse ETFE-d sageli spordialadel, kus soovitakse tervislikke, naturaalseid turbaväljakuid.
ETFE puudused
Kõik ETFE kohta pole imepärane. Esiteks ei ole see "looduslik" ehitusmaterjal - see on ju plastik. Samuti edastab ETFE rohkem heli kui klaas ja see võib mõnes kohas olla liiga mürarikas. Vihmapiiskadele mõeldud katuse korral tuleb ümbersõit lisada veel üks kiht kilet, vähendades sellega vihma kõrvulukustavaid trummeldamisi, kuid tõstes ehituse hinda. ETFE kantakse tavaliselt mitmesse kihti, mis peavad olema täis pumbatud ja nõudma ühtlast õhurõhku. Sõltuvalt sellest, kuidas arhitekt on selle projekteerinud, võib hoone "välimus" drastiliselt muutuda, kui rõhku andvad masinad ebaõnnestuvad. Suhteliselt uue tootena kasutatakse ETFE-d suurtes äriettevõtetes - ETFE-ga töötamine on praegu väikeste elamuprojektide jaoks liiga keeruline.
Ehitusmaterjalide täielik elutsükkel
Kuidas on nii, et sünteetilisest plastkilest on tulnud teada kui jätkusuutlikkuse ehitusmaterjal?
Ehitustoodete valimisel arvestage materjalide olelusringiga. Näiteks võib vinüülvooderduse pärast selle kasulikkust taaskasutada, kuid millist energiat see ära kasutas ja kuidas keskkond selle algse tootmisprotsessi tagajärjel reostati? Betooni ringlussevõttu tähistatakse ka keskkonnasõbralikus ehitusmaailmas, kuid tootmisprotsess on kasvuhoonegaaside üks peamisi panustajaid. Betooni põhikoostis on tsement ja USA keskkonnakaitseagentuur (EPA) ütleb meile, et tsemendi tootmine on suuruselt kolmas tööstuslik saasteallikas maailmas.
Klaasi tootmise elutsüklit silmas pidades, eriti võrreldes ETFE-ga, kaaluge selle loomiseks kasutatud energiat ja toote transportimiseks vajalikku pakendit.
Amy Wilson on peatoimetaja Architen Landrellile, kes on maailmas üks juhtivaid tõmbearhitektuuri ja kangasüsteemide juhte. Ta rääkis meile, et ETFE tootmine kahjustab osoonikihti vähe. "ETFE-ga seotud tooraine on Montreali lepingu alusel lubatud II klassi aine," kirjutab Wilson. "Erinevalt I klassi kolleegidest põhjustab see osoonikihile minimaalset kahju, nagu kõigi puhul tootmisprotsessis kasutatud materjalid. "Väidetavalt kulutab ETFE loomine vähem energiat kui tootmine klaas. Wilson selgitab:
"ETFE tootmine hõlmab monomeeri TFE muundamist polümerisatsiooni teel ETFE polümeeriks; selles veepõhises protseduuris ei kasutata lahusteid. Seejärel pressitakse materjal erineva paksusega, sõltuvalt rakendusest; protsess, mis kasutab minimaalselt energiat. Fooliumi valmistamine hõlmab ETFE suurte lehtede keevitamist; see on suhteliselt kiire ja jällegi madala energiatarbijaga. "
Kuna ka ETFE on ringlussevõetav, ei ole keskkonnasõbralikkus selles mitte polümeer, vaid alumiiniumraamides, mis hoiavad plastikihi kinni. "Alumiiniumraamid vajavad tootmiseks kõrgetasemelist energiat," kirjutab Wilson, "kuid neil on ka pikk kasutusiga ja eluea lõppedes on need ringlussevõetavad."
Näited ETFE struktuuridest
Fotoreis ETFE arhitektuurist hajutab kiiresti arvamuse, et tegemist on lihtsa plastist kattematerjaliga, mille võite vihmasel päeval katuse või paadi kohale panna. Šveitsi arhitektuurimeeskond Jacques Herzog ja Pierre de Meuron lõi skulpturaalse ilme Allianzi areenile (2005), mis on üks ilusamaid ETFE ehitisi München-Fröttmaningis, Saksamaal. Mangroovisaal (1982) Hollandi Arnhemis Royal Burgersi loomaaias väidetavalt on see esimene ETFE-katte kasutamine. Hiinas Pekingi, Hiina olümpiamängudeks ehitatud veekraani saal (2008) juhtis materjali kogu maailmale. Inglismaal Cornwallis asuv biodome Eden Project (2000) lõi sünteetilisele materjalile rohelise varjundi.
Paindlikkuse ja teisaldatavuse tõttu võivad sellised ajutised struktuurid nagu suvised Serpentine galerii paviljonid Londonis, On Inglismaa hilinenud vähemalt osaliselt ETFE-ga; eriti 2015. aasta paviljon nägi välja nagu värvikas koolon. Minnesotas Minneapolises asuvate kaasaegsete spordistaadionide, sealhulgas USA pangastaadioni (2016) katused on sageli ETFE - need näevad välja nagu klaaspinnad, kuid materjal on tõesti ohutu, mitterebistav plastik.
Plastid, tööstusrevolutsioon jätkub
Du Ponti perekond emigreerus Ameerikasse vahetult pärast Prantsuse revolutsiooni, tuues endaga kaasa 19. sajandi oskused lõhkeainete valmistamiseks. Keemia kasutamine sünteetiliste toodete väljatöötamiseks ei peatunud kunagi DuPonti ettevõttes, nailoni loojad 1935. aastal ja Tyvek 1966. aastal. Millal Roy Plunkett töötas DuPontis 1930ndatel, tema meeskond leiutas kogemata PTFE (polütetrafluoroetüleen), millest sai Teflon.® Väidetavalt on ettevõte, kes peab end "uuendustegevuse pärandiga polümeeriteaduse pioneeriks", loonud ETFE 1970. aastatel kosmosetööstuse isolatsioonikihina.
Eesti tõmbearhitektuur Prizkeri laureaat Frei Otto 1960. ja 1970. aastatel olid insenerid inspiratsiooniks parima materjali leidmiseks mida ehitajad ja arhitektid nimetavad "fassaadiks" või materjali, mida võime nimetada meie välisuksteks kodud. ETFE kui filmikatte idee tekkis 1980ndatel. Insener Stefan Lehnert ja arhitekt Ben Morris olid kaasasutajad Vektor Foiltec Texloni loomiseks ja turustamiseks® ETFE, mitmekihiline ETFE-lehtede ja arhitektuurkatte süsteem. Nad ei leiutanud materjali, vaid leiutasid protsessi ETFE-lehtede kokkukeevitamiseks ja hoonele kihilise ilme andmiseks.
Allikad
- Birdair. Tõmbemembraankonstruktsioonide tüübid. http://www.birdair.com/tensile-architecture/membrane
- Birdair. Mis on ETFE film? http://www.birdair.com/tensile-architecture/membrane/etfe
- Dupont. Ajalugu. http://www.dupont.com/corporate-functions/our-company/dupont-history.html
- Dupont. Plastid, polümeerid ja vaigud. http://www.dupont.com/products-and-services/plastics-polymers-resins.html
- EPA. Tsemendi tootmise jõustamise algatus. https://www.epa.gov/enforcement/cement-manufacturing-enforcement-initiative
- Wilson, Amy. ETFE foolium: juhend kujundusele. Architen Landrell, 11. veebruar 2013, http://www.architen.com/articles/etfe-foil-a-guide-to-design/, http://www.architen.com/wp-content/uploads/architen_files/ce4167dc2c21182254245aba4c6e2759.pdf