ETFE og det nye utseendet til plast

Bygg med etylentetrafluoretylen

SSE Hydro ved Scottish Exhibition and Conference Centre, Glasgow, Skottland. Craig Roberts/Getty Images (beskåret)

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

Sammenlignet med glass sender ETFE mer lys, isolerer bedre og koster 24 til 70 prosent mindre å installere. ETFE veier kun 1/100 av glassets vekt, og det har egenskaper som gjør det mer fleksibelt som byggemateriale og medium for dynamisk belysning.

Viktige takeaways: ETFE

• ETFE (Ethylene Tetrafluoroethylene) er en industrifast konstruksjonsplast brukt til utvendig kledning siden 1980-tallet.
• ETFE er sterk og lett. Det påføres ofte i lag som er sveiset sammen rundt kantene og holdes av et metallrammeverk.
• Fordi det er sikrere og mer tilpasningsdyktig enn glass, brukes ikke-rip ETFE ofte som erstatning for glass.
• Kommersiell bruk av ETFE inkluderer mange sportsarenaer og underholdningssteder. Dynamisk belysning av denne plasten har vært et vellykket trekk ved ETFE-arkitekturen.

Bruk av ETFE

SSE Hydro i Skottland, en del av designporteføljen til den britiske arkitekten Norman Foster, sto ferdig i 2013 som et underholdningssted. I dagslys kan ETFE-kledningen mangle spenning, men være funksjonell ved å slippe naturlig lys inn i interiøret. Etter mørkets frembrudd kan bygningen imidlertid bli et lysshow, med innvendig belysning som skinner ut eller utvendige lys rundt rammene, og skaper overflatefarger som kan endres med et dataprogram.

For andre arenaer omgir rekker med lys 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.

ETFE utvendige paneler på Allianz Arena. Lennart Preiss/Getty Images

Dette materialet har blitt kalt et stoff, en film og en folie. Det kan sys, sveises og limes sammen. Det kan brukes som et enkelt, ettlags ark eller det kan være lagdelt, med flere ark. Rommet mellom lagene kan settes under trykk for å regulere både isolasjonsverdier og lysgjennomgang. Lys kan også reguleres for lokalt klima ved å bruke ikke-overførbare mønstre (f.eks. prikker) under produksjonsprosessen. Med mørke prikker påtrykt den gjennomskinnelige plasten, avledes lysstrålene. Disse påføringsmønstrene kan brukes i forbindelse med lagdeling — ved hjelp av fotosensorer og dataprogrammer kan plasseringen av 'prikkene' flyttes strategisk ved å kontrollere luften mellom lagene, ved å 'strekke eller henge' materialet, som plasserer prikkene til blokk der solen skinner gjennom.

Allianz Arena Dynamisk belysning. Lennart Preiss/Getty Images (beskjært)

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

Kjennetegn på ETFE

ETFE kalles ofte et mirakel byggemateriale for strekk-arkitektur . 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 flekker av tape over rifter; (5) nonstick med en overflate som motstår skitt og fugler; (6) forventet å vare så lenge som 50 år. I tillegg brenner ikke ETFE, selv om det kan smelte før det selvslukker.

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

Ulemper med ETFE

Alt om ETFE er ikke mirakuløst. For det første er det ikke et 'naturlig' byggemateriale - det er tross alt plast. Dessuten sender ETFE mer lyd enn glass, og kan være for mye støy noen steder. For et tak som er utsatt for regndråper, er løsningen å legge til enda et lag med film, og dermed redusere de øredøvende trommeslagene av regn, men øke byggeprisen. ETFE påføres vanligvis i flere lag som må blåses opp og krever jevnt 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 brukes ETFE i store kommersielle virksomheter - å jobbe med ETFE er for komplisert for små boligprosjekter foreløpig.

Byggematerialers fulle livssyklus

Hvordan har det seg at en syntetisk plastfilm har blitt kjent som byggematerialet for bærekraft ?

Når du velger byggeprodukter, må du vurdere livssyklusen til materialene. Vinylbekledning kan for eksempel resirkuleres etter bruken, men hvilken energi ble brukt og hvordan ble miljøet forurenset av den opprinnelige produksjonsprosessen? Betonggjenvinning feires også i den miljøvennlige byggeverdenen, men produksjonsprosessen er en av de viktigste bidragsyterne til klimagasser. En grunnleggende ingrediens i betong er sement, og U.S. Environmental Protection Agency (EPA) forteller oss at produksjon av sement er den tredje største industrielle forurensningskilden i verden.

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

Amy Wilson er 'sjefforklarer' for Architen Landrell, en av verdens ledere innen strekkarkitektur og stoffsystemer. Hun forteller oss at produksjon av ETFE forårsaker liten skade på ozonlaget. 'Råmaterialet assosiert med ETFE er et klasse II-stoff som er godkjent under Montreal-traktaten,' skriver Wilson. 'I motsetning til klasse I-kollegene forårsaker den minimal skade på ozonlaget, slik tilfellet er for alle materialer som brukes i produksjonsprosessen.' Det er rapportert at det å lage ETFE bruker mindre energi enn å lage glass. Wilson forklarer:

«Produksjonen av ETFE innebærer transformasjon av monomeren TFE til polymeren ETFE ved hjelp av polymerisasjon; ingen løsemidler brukes i denne vannbaserte prosedyren. Materialet blir deretter ekstrudert til varierende tykkelse avhengig av bruk; en prosess som bruker minimalt med energi. Fremstilling av folien innebærer sveising av store ark av ETFE; dette er relativt raskt og igjen en lavenergiforbruker.'

Fordi ETFE også er resirkulerbart, ligger ikke miljøskylden i polymeren, men i aluminiumsrammene som holder plastlagene. 'Aluminiumsrammene krever et høyt energinivå for produksjon,' skriver Wilson, 'men de har også lang levetid og resirkuleres lett når de når slutten av levetiden.'

Eksempler på ETFE-strukturer

En fotoreise av ETFE-arkitektur fjerner raskt forestillingen om at dette er et enkelt plastkledningsmateriale du kan legge over taket eller båten på en regnværsdag. Det sveitsiske arkitektteamet tilJacques Herzog og Pierre de Meuronskapte et skulpturert utseende for Allianz Arena (2005), en av de vakreste ETFE-strukturene i München-Fröttmaning, Tyskland. Mangrovehallen (1982) ved Royal Burgers' Zoo i Arnhem, Nederland, sies å være den første påføringen av ETFE-kledning. Water Cube-arenaen (2008) bygget for OL i Beijing, Kina, brakte materialet til verden. Biodomen Eden Project (2000) i Cornwall, England skapte et 'grønt' skjær til det syntetiske materialet.

Allianz Arena Designet av Herzog & de Meuron, 2005, München, Bayern, Tyskland. Chan Srithaweeporn/Getty Images (beskåret)

På grunn av sin fleksibilitet og portabilitet kan midlertidige strukturer som f.eks sommeren Serpentine Gallery Pavilions i London , England har i det siste blitt i det minste delvis opprettet med ETFE; Spesielt 2015-paviljongen så ut som en fargerik kolon. Takene på moderne idrettsstadioner, inkludert U.S. Bank Stadium (2016) i Minneapolis, Minnesota, er ofte ETFE – de ser ut som glassruter, men materialet er veldig trygt, ikke-ripeplast.

Midlertidig sommerpaviljong i Londons Hyde Park av de spanske arkitektene José Selgas og Lucia Scano, 2015. Lionel Derimais/Getty Images (beskåret)

Plast, den industrielle revolusjonen fortsetter

Du Pont-familien emigrerte til Amerika kort tid etter den franske revolusjonen, og brakte med seg ferdigheter fra 1800-tallet i å lage eksplosiver. Bruken av kjemi til å utvikle syntetiske produkter stoppet aldri i DuPont-selskapet, skaperne av nylon i 1935 og Tyvek i 1966. Da Roy Plunkett jobbet på DuPont på 1930-tallet, oppfant teamet hans ved et uhell PTFE (polytetrafluoretylen), som ble til Teflon.Selskapet, som anser seg selv som en 'pioner innen polymervitenskap med en arv av innovasjon', sies å ha laget ETFE på 1970-tallet som et isolasjonsbelegg for romfartsindustrien.

Strekkarkitekturen til Prizker-prisvinner Frei Otto på 1960- og 1970-tallet var en inspirasjon for ingeniører til å komme opp med det beste materialet å bruke til det byggherrer og arkitekter kaller 'kledning', eller materialet som vi kan kalle utvendig sidekledning for hjemmene våre. Ideen til ETFE som filmkledning kom på 1980-tallet. Ingeniør Stefan Lehnert og arkitekt Ben Morris var med å grunnlegge Vector Foiltec å skape og markedsføre TexlonETFE, et flerlagssystem av ETFE-plater og arkitektonisk kledning. De oppfant ikke materialet, men de oppfant prosessen for å sveise sammen plater av ETFE – og gi en bygning 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. Cement Manufacturing Enforcement Initiative. https://www.epa.gov/enforcement/cement-manufacturing-enforcement-initiative
• Wilson, Amy. ETFE Foil: A Guide to 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