Hvorfor ETFE er mirakelkonstruksjonsmaterialet

ETFE er en forkortelse for Ethylene Tetrafluoroethylene, en gjennomskinnelig polymerplate som brukes i stedet for glass og hardplast i noen moderne bygninger. ETFE er vanligvis installert innenfor en metallramme, der hver enhet kan tennes og manipuleres uavhengig. Lyskilder kan være på hver side av plastkledningen.

Sammenlignet med glass overfører ETFE mer lys, isolerer bedre og koster 24 til 70 prosent mindre å installere. ETFE er bare 1/100 vekten av glass, og det har egenskaper som gjør det mer fleksibelt som konstruksjonsmateriale og et medium for dynamisk belysning.

Viktige takeaways: ETFE

  • ETFE (Ethylene Tetrafluoroethylene) er en konstruksjonsplastikk med industriell styrke som ble brukt til utvendig kledning siden 1980-tallet.
  • ETFE er sterk og lett. Det påføres ofte i lag som er sveiset sammen rundt kantene og holdt av en metallramme.
  • Fordi det er tryggere og mer tilpasningsdyktig enn glass, brukes ofte ikke-rippe ETFE som erstatning for glass.
  • Kommersiell bruk av ETFE inkluderer mange sportsarenaer og underholdningssteder. Dynamisk belysning av denne plasten har vært en vellykket funksjon i ETFE-arkitekturen.
    instagram viewer

Bruk av ETFE

SSE Hydro i Skottland, en del av designporteføljen til den britiske arkitekten Norman Foster, ble fullført i 2013 som et underholdningssted. På dagslys kan ETFE-kledningen mangle spenning, men være funksjonell ved å la naturlig lys til interiøret. Etter mørkets frembrudd kan imidlertid bygningen bli et lysshow, med interiørbelysning som skinner ut eller utvendig lyser rundt rammene, og skaper overflatefarger som kan endres med flip av et dataprogram.

For andre arenaer omgir lysrader plastpanelene. ETFE-putene på Allianz Arena i Tyskland er diamantformet. Hver pute kan styres digitalt for å vise rødt, blått eller hvitt lys - avhengig av hvilket hjemmelag som spiller.

Nærbilde av små røde lys som omgir ETFE-plastpaneler
ETFE utvendige paneler på Allianz Arena.Lennart Preiss / Getty Images

Dette materialet har blitt kalt et stoff, en film og en folie. Den kan sys, sveises og limes sammen. Det kan brukes som et enkeltlags ark, eller det kan være lagvis med flere ark. Rommet mellom lagene kan settes under trykk for å regulere både isolasjonsverdier og lysoverføring. Lys kan også reguleres for lokale klima ved å bruke ikke-overførbare mønstre (f.eks. Prikker) under produksjonsprosessen. Med mørke prikker påtrykt den gjennomskinnelige plasten, blir lysstråler avbøyd. Disse applikasjonsmønstrene kan brukes i forbindelse med lagdeling - ved bruk av fotosensorer og dataprogrammer kan plasseringen av "prikkene" være strategisk beveget ved å kontrollere luften mellom lagene, ved å "strekke eller sagge" materialet, som plasserer prikkene for å blokkere der solen er skinner gjennom.

hvitt om dagen, skulpterte utsiden av Allianz Arena lyser rødt om natten
Allianz Arena dynamisk belysning.Lennart Preiss / Getty Images (beskåret)

Datasystemer kan også regulere dynamiske lyseffekter for ETFE-strukturer. Når utsiden av Allianz Arena er rød, er FC Bayern München hjemmelaget som spiller på stadion - lagfargene er røde og hvite. Når fotballaget TSV 1860 München spiller, endres stadionens farger til blått og hvitt - det lagets farger.

Kjennetegn på ETFE

ETFE kalles ofte et mirakelkonstruksjonsmateriale for strekkarkitektur. ETFE er (1) sterk nok til å bære 400 ganger sin egen vekt; (2) tynn og lett; (3) strekkbar til tre ganger lengden uten tap av elastisitet; (4) reparert ved å sveise lapper av tape over tårer; (5) nonstick med en overflate som motstår smuss og fugler; (6) forventet å vare så lenge som 50 år. I tillegg brenner ETFE ikke, selv om den kan smelte før den slukker.

På grunn av sin styrke og evne til å overføre UV-stråler fra solen, brukes ETFE ofte på idrettsplasser som ønsker sunne, naturlige idrettsbaner med gressbane.

Ulemper med ETFE

Alt om ETFE er ikke mirakuløst. For en ting er det ikke et "naturlig" byggemateriale - det er tross alt plast. ETFE overfører også mer lyd enn glass, og kan være for mye støy for noen steder. For et tak som er utsatt for regndråper, er løsningen å legge til et nytt lag med film, og dermed redusere de øredøvende trommeslagene for regn, men øke byggeprisen. ETFE brukes vanligvis i flere lag som må blåses opp og krever jevn lufttrykk. Avhengig av hvordan arkitekten har designet det, kan utseendet til en bygning endre seg drastisk hvis maskinene som leverer trykket svikter. Som et relativt nytt produkt blir ETFE brukt i store kommersielle satsinger - å jobbe med ETFE er for komplisert for små boligprosjekter, foreløpig.

Byggevarers livssyklus

Hvordan har det seg at en syntetisk plastfilm har blitt kjent som bærekraftig byggemateriale?

Når du velger byggevarer, bør du vurdere livssyklusen til materialene. For eksempel kan vinylbekledning resirkuleres etter nytteverdien, men hvilken energi ble brukt og hvordan ble miljøet forurenset av den opprinnelige produksjonsprosessen? Betonggjenvinning feires også i den miljøvennlige konstruksjonsverdenen, men produksjonsprosessen er en av de viktigste bidragsyterne til klimagasser. En grunnleggende ingrediens i betong er sement, og det amerikanske miljøvernbyrået (EPA) forteller oss at produksjonen av sement er den tredje største industrielle forurensningskilden i verden.

Når du tenker på livssyklusen til glassproduksjon, spesielt sammenlignet med ETFE, bør du tenke på energien som brukes til å lage den og den nødvendige emballasjen for å transportere produktet.

Amy Wilson er "hovedforklarer" for Architen Landrell, en av verdens ledere innen strekkarkitektur og stoffsystemer. Hun forteller oss at produksjon av ETFE forårsaker liten skade på ozonlaget. "Råvaren assosiert med ETFE er et stoff II-klasse innlagt under Montreal-traktaten," skriver Wilson. "I motsetning til kollegene i klasse I, forårsaker det minimale skader på ozonlaget, som tilfellet er for alle materialer brukt i produksjonsprosessen. "Det er angivelig å bruke ETFE å bruke mindre energi enn å lage glass. Wilson forklarer:

"Produksjonen av ETFE innebærer transformasjon av monomeren TFE til polymer ETFE ved bruk av polymerisasjon; ingen løsemidler brukes i denne vannbaserte prosedyren. Materialet blir deretter ekstrudert til varierende tykkelse avhengig av påføring; en prosess som bruker minimal energi. Produksjon av folien innebærer sveising av store ark av ETFE; dette er relativt raskt og igjen en lavenergiforbruker. "

Fordi ETFE også er resirkulerbar, er ikke miljøkravene i polymeren, men i aluminiumsrammer som holder plastlagene. "Aluminiumsrammer krever et høyt energinivå for produksjon," skriver Wilson, "men de har også lang levetid og resirkuleres lett når de kommer til enden av livet."

Eksempler på ETFE-strukturer

En fotereise av ETFE-arkitektur fordriver raskt forestillingen om at dette er et enkelt plastkledningsmateriale du kan legge over taket eller båten din på en regnfull dag. Det sveitsiske arkitekturlaget av Jacques Herzog og Pierre de Meuron skapte et skulpturelt utseende for Allianz Arena (2005), en av de vakreste ETFE-strukturer i München-Fröttmaning, Tyskland. Mangrove Hall (1982) ved Royal Burgers 'Zoo i Arnhem, Nederland, sies å være den første bruken av ETFE-kledning. The Water Cube arena (2008) bygget for OL i Beijing, bragte materialet verdens oppmerksomhet. Biodomen Eden Project (2000) i Cornwall, England skapte et "grønt" skjær til det syntetiske materialet.

sideriss av buet sportsstadion, skulpturert utvendig av oppblåste ETFE-plastpaneler, ser ut som et hvitt slitebånd på sin side
Allianz Arena Designet av Herzog & de Meuron, 2005, München, Bayern, Tyskland.Chan Srithaweeporn / Getty Images (beskjæres)

På grunn av dens fleksibilitet og portabilitet, midlertidige strukturer som sommeren Serpentine Gallery Pavilions i London, England har i det minste delvis blitt opprettet med ETFE; spesielt paviljongen i 2015 så ut som en fargerik tykktarm. Takene til moderne sportsstadier, inkludert U.S. Bank Stadium (2016) i Minneapolis, Minnesota, er ofte ETFE - de ser ut som glassruter, men materialet er virkelig trygt, ikke-rip-plast.

Fargerik ETFE-plast danner veggene og taket i en liten kafé
Midlertidig sommerpaviljong i Londons Hyde Park av spanske arkitekter José Selgas og Lucia Scano, 2015.Lionel Derimais / Getty Images (beskåret)

Plast fortsetter den industrielle revolusjonen

Familien du Pont emigrerte til Amerika kort tid etter den franske revolusjonen, og tok med seg ferdigheter fra 1800-tallet til å lage eksplosiver. Bruk av kjemi for å utvikle syntetiske produkter stoppet aldri innen DuPont-selskapet, skapere av nylon i 1935 og Tyvek i 1966. Når Roy Plunkett jobbet på DuPont på 1930-tallet, teamet hans oppfant tilfeldigvis PTFE (polytetrafluoroethylene), som ble Teflon.® Selskapet, som anser seg som en "pioner innen polymervitenskap med en arv fra innovasjon", sies å ha skapt ETFE på 1970-tallet som et isolasjonsbelegg for luftfartsindustrien.

Strekkarkitekturen til Prizker-prisvinneren Frei Otto på 1960- og 1970-tallet var en inspirasjon for ingeniører å komme med det beste materialet å bruke til hva utbyggere og arkitekter kaller "kledning", eller materialet som vi kan kalle utvendig sidespor for vårt hjem. Ideen til ETFE som filmkledning kom på 1980-tallet. Ingeniør Stefan Lehnert og arkitekt Ben Morris var medstiftet Vector Foiltec å lage og markedsføre Texlon® ETFE, et flerlags system av ETFE-ark og arkitektonisk kledning. De fant ikke opp materialet, men de fant opp prosessen for å sveise sammen ark med ETFE - og gi bygningen det lagdelte utseendet.

kilder

  • Birdair. Typer strekkmembranstrukturer. http://www.birdair.com/tensile-architecture/membrane
  • Birdair. Hva er ETFE-film? http://www.birdair.com/tensile-architecture/membrane/etfe
  • Dupont. Historie. http://www.dupont.com/corporate-functions/our-company/dupont-history.html
  • Dupont. Plast, polymerer og harpikser. http://www.dupont.com/products-and-services/plastics-polymers-resins.html
  • EPA. Sement Manufacturing Enforcement Initiative. https://www.epa.gov/enforcement/cement-manufacturing-enforcement-initiative
  • Wilson, Amy. ETFE Foil: En guide til design. 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