ETFE är en förkortning för etylen Tetrafluoroetylen, ett genomskinligt polymerark som används istället för glas och hårdplast i vissa moderna byggnader. ETFE installeras vanligtvis inom en metallram, där varje enhet kan tändas och manipuleras oberoende. Ljuskällor kan finnas på vardera sidan av plastbeklädnaden.
Jämfört med glas överför ETFE mer ljus, isolerar bättre och kostar 24 till 70 procent mindre att installera. ETFE är bara 1/100 av glasets vikt och har egenskaper som gör det mer flexibelt som byggnadsmaterial och ett medium för dynamisk belysning.
Key Takeaways: ETFE
- ETFE (Ethylene Tetrafluoroethylene) är en konstruktionsplast av industriell hållfasthet som används för ytterbeklädnad sedan 1980-talet.
- ETFE är stark och lätt. Det appliceras ofta i lager som är svetsade ihop runt kanterna och hålls av en metallram.
- Eftersom det är säkrare och mer anpassningsbart än glas, används ofta ETFE som en ersättning för glas.
- Kommersiell användning av ETFE inkluderar många idrottsarenor och nöjesplatser. Dynamisk belysning av denna plast har varit ett framgångsrikt drag i ETFE-arkitekturen.
Användningar av ETFE
SSE Hydro i Skottland, en del av designportföljen för den brittiska arkitekten Norman Foster, slutfördes 2013 som en nöjesplats. I dagsljus kan ETFE-beklädnaden sakna spänning men vara funktionell genom att låta naturligt ljus till interiörerna. Efter mörker kan byggnaden emellertid bli en ljus show, med inre belysning som lyser ut eller exteriör tänds runt ramarna och skapar ytfärger som kan ändras med hjälp av ett datorprogram.
På andra platser omger rader med ljus plastpanelerna. ETFE-cussionerna på Allianz Arena i Tyskland är diamantformade. Varje kudde kan styras digitalt för att visa röda, blå eller vita ljus - beroende på vilket hemmalag som spelar.
Detta material har kallats ett tyg, en film och en folie. Det kan sys, svetsas och limmas ihop. Det kan användas som ett enskilt ark, eller det kan vara lager i lager med flera ark. Utrymmet mellan skikten kan trycksättas för att reglera både isoleringsvärden och ljusöverföring. Ljus kan också regleras för lokala klimat genom att applicera icke-överförbara mönster (t.ex. prickar) under tillverkningsprocessen. Med mörka prickar intryckta på den genomskinliga plasten avböjs ljusstrålarna. Dessa applikationsmönster kan användas i samband med skiktning - med fotosensorer och datorprogram kan platsen för "prickarna" vara strategiskt förflyttat genom att kontrollera luften mellan lagren, genom att "sträcka eller sänka" materialet, som placerar prickarna för att blockera där solen är lyser igenom.
Datorsystem kan också reglera dynamiska ljuseffekter för ETFE-strukturer. När utsidan av Allianz Arena är röd är FC Bayern München hemmalaget som spelar på stadion - deras lagfärger är röda och vita. När fotbollslaget TSV 1860 München spelar förändras stadionens färger till blått och vitt - det lagets färger.
Egenskaper hos ETFE
ETFE kallas ofta ett mirakelkonstruktionsmaterial för dragstruktur. ETFE är (1) tillräckligt stark för att bära 400 gånger sin egen vikt; (2) tunn och lätt; (3) töjbar till tre gånger sin längd utan förlust av elasticitet; (4) repareras genom att svetsa fläckar av tejp över tårar; (5) nonstick med en yta som motstår smuts och fåglar; (6) förväntas hålla så länge som 50 år. Dessutom brinner ETFE inte, även om den kan smälta innan den själv släcker.
På grund av dess styrka och förmåga att överföra UV-strålar från solen, används ETFE ofta på idrottsplatser som önskar friska, naturliga gräsmattor.
Nackdelar med ETFE
Allt om ETFE är inte underligt. För en sak är det inte ett "naturligt" byggnadsmaterial - det är ju plast. ETFE sänder också mer ljud än glas och kan vara för bullriga för vissa platser. För ett tak som är utsatt för regndroppar är lösningen att lägga till ytterligare ett lager av film, och därmed minska de öronhjälpande drummen av regn men öka byggpriset. ETFE appliceras vanligtvis i flera lager som måste blåses upp och kräver ett stabilt lufttryck. Beroende på hur arkitekten har designat det, kan "byggnadens" utseende drastiskt förändras om maskinerna som tillhandahåller trycket misslyckas. Som en relativt ny produkt används ETFE i stora kommersiella företag - att arbeta med ETFE är för komplicerat för små bostadsprojekt, för tillfället.
Byggnadsmaterialets hela livscykel
Hur är det som en syntetisk plastfilm har blivit känd som hållbarhetens byggnadsmaterial?
När du väljer byggprodukter bör du tänka på materialens livscykel. Till exempel kan vinylsidor återvinnas efter dess användbarhet, men vilken energi användes och hur förorenades miljön av dess ursprungliga tillverkningsprocess? Betongåtervinning firas också i den miljövänliga byggvärlden, men tillverkningsprocessen är en av de främsta bidragarna till växthusgaser. En basingrediens i betong är cement, och den amerikanska miljöskyddsbyrån (EPA) berättar för oss att tillverkningen av cement är den tredje största industriella föroreningskällan i världen.
När du tänker på livscykeln för glasproduktion, särskilt jämfört med ETFE, bör du tänka på energin som används för att skapa den och den nödvändiga förpackningen för att transportera produkten.
Amy Wilson är "huvudförklarare" för Architen Landrell, en av världens ledare inom dragstruktur och tygsystem. Hon berättar att tillverkning av ETFE orsakar liten skada på ozonskiktet. "Råvaran förknippad med ETFE är ett klass II-ämne som antas enligt Montrealfördraget," skriver Wilson. "Till skillnad från motsvarigheterna i klass I orsakar det minimala skador på ozonskiktet, vilket är fallet för alla material som används i tillverkningsprocessen. "Enligt uppgift skapar ETFE mindre energi än att göra glas. Wilson förklarar:
"Produktionen av ETFE involverar omvandlingen av monomeren TFE till polymeren ETFE med användning av polymerisation; inga lösningsmedel används i detta vattenbaserade förfarande. Materialet strängsprutas sedan till olika tjocklekar beroende på applicering; en process som använder minimal energi. Tillverkning av folien innefattar svetsning av stora ark av ETFE; detta är relativt snabbt och återigen en låg energikonsument. "
Eftersom ETFE också är återvinningsbart är miljöskulden inte i polymeren utan i aluminiumramarna som håller plastlagren. "Aluminiumramarna kräver en hög energinivå för produktion", skriver Wilson, "men de har också en lång livslängd och återvinns lätt när de når sitt slut."
Exempel på ETFE-strukturer
En fotoresa av ETFE-arkitektur tar snabbt bort tanken att det här är ett enkelt plastmaterial som du kan lägga över ditt tak eller båt på en regnig dag. Det schweiziska arkitekturteamet av Jacques Herzog och Pierre de Meuron skapade en skulpterad look för Allianz Arena (2005), en av de vackraste ETFE-strukturerna i München-Fröttmaning, Tyskland. Mangrove Hall (1982) på Royal Burgers 'Zoo i Arnhem, Nederländerna, sägs vara den första tillämpningen av ETFE-beklädnad. Water Cube-mötesplatsen (2008) som byggdes för OS i Peking och Kina gav materialet uppmärksamhet i världen. Biodomen Eden Project (2000) i Cornwall, England skapade en "grön" färg till det syntetiska materialet.
På grund av dess flexibilitet och portabilitet, tillfälliga strukturer som sommaren Serpentine Gallery Pavilions i London, England har åtminstone delvis skapats med ETFE; särskilt paviljongen 2015 såg ut som en färgstark kolon. Taken på moderna idrottsstadier, inklusive U.S. Bank Stadium (2016) i Minneapolis, Minnesota, är ofta ETFE - de ser ut som glasrutor, men materialet är riktigt säkert, icke-ripad plast.
Plast fortsätter den industriella revolutionen
Familjen du Pont emigrerade till Amerika kort efter den franska revolutionen och förde med sig 1800-talskunskaper i att göra sprängämnen. Att använda kemi för att utveckla syntetiska produkter slutade aldrig inom DuPont-företaget, skapare av nylon 1935 och Tyvek 1966. När Roy Plunkett arbetade på DuPont på 1930-talet, hans team uppfann av misstag PTFE (polytetrafluoroetylen), som blev Teflon.® Företaget, som anser sig vara en "pionjär inom polymervetenskap med ett arv av innovation", sägs ha skapat ETFE på 1970-talet som en isoleringsbeläggning för flygindustrin.
Dragstrukturen i Prizkerpristagare Frei Otto på 1960- och 1970-talet var en inspiration för ingenjörer att komma med det bästa materialet att använda för vad byggare och arkitekter kallar "beklädnad", eller materialet som vi kan kalla yttre sidospår för vårt hem. Idén till ETFE som filmbeklädnad kom på 1980-talet. Ingenjör Stefan Lehnert och arkitekten Ben Morris grundade Vector Foiltec att skapa och marknadsföra Texlon® ETFE, ett flerskiktssystem med ETFE-ark och arkitektonisk beklädnad. De uppfann inte materialet, men de uppfann processen för att svetsa ihop ark med ETFE - och ge en byggnad det skiktade utseendet.
källor
- Birdair. Typer av dragmembranstrukturer. http://www.birdair.com/tensile-architecture/membrane
- Birdair. Vad är ETFE-film? http://www.birdair.com/tensile-architecture/membrane/etfe
- Dupont. Historia. http://www.dupont.com/corporate-functions/our-company/dupont-history.html
- Dupont. Plast, polymerer och hartser. http://www.dupont.com/products-and-services/plastics-polymers-resins.html
- EPA. Cement Manufacturing Enforcement Initiative. https://www.epa.gov/enforcement/cement-manufacturing-enforcement-initiative
- Wilson, Amy. ETFE Foil: En guide till design. Architen Landrell, 11 februari 2013, http://www.architen.com/articles/etfe-foil-a-guide-to-design/, http://www.architen.com/wp-content/uploads/architen_files/ce4167dc2c21182254245aba4c6e2759.pdf