ETFE und der neue Look von Kunststoff

Bauen mit Ethylen-Tetrafluorethylen

Die SSE Hydro im Scottish Exhibition and Conference Centre, Glasgow, Schottland. Craig Roberts/Getty Images (beschnitten)

ETFE ist eine Abkürzung für Ethylen-Tetrafluorethylen, eine lichtdurchlässige Polymerfolie, die in einigen modernen Gebäuden anstelle von Glas und Hartplastik verwendet wird. ETFE wird normalerweise in einem Metallrahmen installiert, in dem jede Einheit unabhängig beleuchtet und manipuliert werden kann. Lichtquellen können sich auf beiden Seiten der Kunststoffverkleidung befinden.

Im Vergleich zu Glas lässt ETFE mehr Licht durch, isoliert besser und kostet 24 bis 70 Prozent weniger in der Installation. ETFE wiegt nur 1/100 des Gewichts von Glas und hat Eigenschaften, die es als Konstruktionsmaterial und als Medium für dynamische Beleuchtung flexibler machen.

SCHLUSSELERKENNTNISSE: ETFE

• ETFE (Ethylen-Tetrafluorethylen) ist ein industrietauglicher Konstruktionskunststoff, der seit den 1980er Jahren für Außenverkleidungen verwendet wird.
• ETFE ist stark und leicht. Es wird oft in Schichten aufgetragen, die an den Rändern zusammengeschweißt und von einem Metallgerüst gehalten werden.
• Da es sicherer und anpassungsfähiger als Glas ist, wird reißfestes ETFE oft als Ersatz für Glas verwendet.
• Kommerzielle Anwendungen von ETFE umfassen viele Sportarenen und Unterhaltungsstätten. Die dynamische Beleuchtung dieses Kunststoffs war ein erfolgreiches Merkmal der ETFE-Architektur.

Verwendungen von ETFE

Die SSE Hydro in Schottland, Teil von das Designportfolio des britischen Architekten Norman Foster, wurde 2013 als Veranstaltungsort fertiggestellt. Bei Tageslicht kann es der ETFE-Verkleidung an Aufregung fehlen, sie ist jedoch funktional, indem sie natürliches Licht in die Innenräume lässt. Nach Einbruch der Dunkelheit kann das Gebäude jedoch zu einer Lichtshow werden, bei der Innenbeleuchtung oder Außenbeleuchtung um die Rahmen herum scheint und Oberflächenfarben erzeugt, die mit einem Computerprogramm geändert werden können.

Bei anderen Veranstaltungsorten umgeben Lichterketten die Kunststoffplatten. Die ETFE-Kissen auf der Allianz Arena in Deutschland sind rautenförmig. Jedes Kissen kann digital gesteuert werden, um rote, blaue oder weiße Lichter anzuzeigen – je nachdem, welche Heimmannschaft spielt.

ETFE-Außenplatten an der Allianz Arena. Lennart Preiss/Getty Images

Dieses Material wurde als Gewebe, Film und Folie bezeichnet. Es kann genäht, geschweißt und geklebt werden. Es kann als einzelnes, einlagiges Blatt verwendet oder mit mehreren Blättern geschichtet werden. Der Raum zwischen den Schichten kann unter Druck gesetzt werden, um sowohl die Isolierwerte als auch die Lichtdurchlässigkeit zu regulieren. Licht kann auch für das lokale Klima reguliert werden, indem während des Herstellungsprozesses nicht übertragbare Muster (z. B. Punkte) aufgebracht werden. Durch aufgedruckte dunkle Punkte auf dem durchscheinenden Kunststoff werden Lichtstrahlen abgelenkt. Diese Auftragsmuster können in Verbindung mit Schichten verwendet werden – mit Hilfe von Fotosensoren und Computerprogrammen kann die Position der „Punkte“ strategisch verschoben werden, indem die Luft zwischen den Schichten gesteuert wird, indem das Material „gedehnt oder durchhängt“, wodurch die Punkte positioniert werden Block, wo die Sonne durchscheint.

Dynamische Beleuchtung der Allianz Arena. Lennart Preiss/Getty Images (beschnitten)

Computersysteme können auch dynamische Beleuchtungseffekte für ETFE-Strukturen regulieren. Wenn das Äußere der Allianz Arena rot ist, spielt der FC Bayern München als Heimmannschaft im Stadion – die Vereinsfarben sind Rot und Weiß. Wenn die Fußballmannschaft des TSV 1860 München spielt, wechseln die Farben des Stadions zu Blau und Weiß – den Farben dieser Mannschaft.

Eigenschaften von ETFE

ETFE wird oft als Wunderbaustoff bezeichnet gespannte Architektur . ETFE ist (1) stark genug, um das 400-fache seines Eigengewichts zu tragen; (2) dünn und leicht; (3) ohne Elastizitätsverlust auf das Dreifache seiner Länge dehnbar; (4) repariert durch Schweißen von Klebestreifen über Rissen; (5) Antihaftbeschichtung mit einer Oberfläche, die Schmutz und Vögeln widersteht; (6) wird voraussichtlich bis zu 50 Jahre dauern. Außerdem brennt ETFE nicht, obwohl es schmelzen kann, bevor es sich selbst verlöscht.

Aufgrund seiner Stärke und Fähigkeit, UV-Strahlen von der Sonne zu übertragen, wird ETFE häufig in Sportstätten verwendet, die gesunde Sportplätze mit Naturrasen wünschen.

Nachteile von ETFE

Alles an ETFE ist kein Wunder. Zum einen ist es kein „natürlicher“ Baustoff – schließlich ist es Kunststoff. Außerdem überträgt ETFE mehr Schall als Glas und kann an manchen Stellen zu laut sein. Bei einem Dach, das Regentropfen ausgesetzt ist, besteht die Problemumgehung darin, eine weitere Folienschicht hinzuzufügen, wodurch die ohrenbetäubenden Trommelschläge des Regens verringert, aber die Baukosten erhöht werden. ETFE wird normalerweise in mehreren Schichten aufgetragen, die aufgeblasen werden müssen und einen konstanten Luftdruck erfordern. Je nachdem, wie der Architekt es entworfen hat, könnte sich das „Aussehen“ eines Gebäudes drastisch ändern, wenn die Maschinen, die den Druck liefern, ausfallen. Als relativ neues Produkt wird ETFE in großen kommerziellen Unternehmen eingesetzt – die Arbeit mit ETFE ist für kleine Wohnprojekte derzeit zu komplex.

Der gesamte Lebenszyklus von Baustoffen

Wie kommt es, dass eine synthetische Kunststofffolie als bekannt geworden ist? der Baustoff der Nachhaltigkeit ?

Berücksichtigen Sie bei der Auswahl von Bauprodukten den Lebenszyklus der Materialien. Beispielsweise können Vinylseitenwände nach ihrer Verwendung recycelt werden, aber welche Energie wurde verbraucht und wie wurde die Umwelt durch ihren ursprünglichen Herstellungsprozess verschmutzt? Betonrecycling wird auch in der Welt des umweltfreundlichen Bauens gefeiert, aber der Herstellungsprozess ist einer der Hauptverursacher von Treibhausgasen. Ein Grundbestandteil von Beton ist Zement, und die US-Umweltschutzbehörde (EPA) teilt uns mit, dass die Herstellung von Zement die drittgrößte industrielle Verschmutzungsquelle der Welt ist.

Wenn Sie an den Lebenszyklus der Glasproduktion denken, insbesondere im Vergleich zu ETFE, berücksichtigen Sie die Energie, die für die Herstellung aufgewendet wird, und die notwendige Verpackung für den Transport des Produkts.

Amy Wilson ist „Explainer-in-Chief“ für Architen Landrell, einem der weltweit führenden Anbieter von dehnbarer Architektur und Stoffsystemen. Sie sagt uns, dass die Herstellung von ETFE der Ozonschicht wenig Schaden zufügt. „Das mit ETFE verbundene Rohmaterial ist eine Klasse-II-Substanz, die gemäß dem Montrealer Vertrag zugelassen ist“, schreibt Wilson. 'Im Gegensatz zu seinen Gegenstücken der Klasse I verursacht es nur minimale Schäden an der Ozonschicht, wie dies bei allen im Herstellungsprozess verwendeten Materialien der Fall ist.' Berichten zufolge verbraucht die Herstellung von ETFE weniger Energie als die Herstellung von Glas. Wilson erklärt:

„Die Herstellung von ETFE umfasst die Umwandlung des Monomers TFE in das Polymer ETFE durch Polymerisation; Bei diesem Verfahren auf Wasserbasis werden keine Lösungsmittel verwendet. Das Material wird dann je nach Anwendung auf unterschiedliche Dicken extrudiert; ein Prozess, der minimale Energie verbraucht. Die Herstellung der Folie umfasst das Schweißen großer ETFE-Platten; dies ist relativ schnell und wiederum ein geringer Energieverbrauch.'

Da ETFE auch recycelbar ist, liegt die Umweltschuld nicht im Polymer, sondern in den Aluminiumrahmen, die die Kunststoffschichten halten. „Die Aluminiumrahmen benötigen zwar ein hohes Maß an Energie für die Herstellung“, schreibt Wilson, „aber sie haben auch eine lange Lebensdauer und können am Ende ihrer Lebensdauer problemlos recycelt werden.“

Beispiele für ETFE-Strukturen

Eine Fotoreise der ETFE-Architektur zerstreut schnell die Vorstellung, dass dies ein einfaches Plastikverkleidungsmaterial ist, das Sie an einem regnerischen Tag über Ihr Dach oder Boot legen könnten. Das Schweizer Architekturteam vonJacques Herzog und Pierre de Meuronschuf eine skulpturale Optik für die Allianz Arena (2005), eine der schönsten ETFE-Strukturen in München-Fröttmaning, Deutschland. Mangrovenhalle (1982) im Royal Burgers' Zoo in Arnheim, Niederlande, soll die erste Anwendung einer ETFE-Verkleidung sein. Der Water Cube-Veranstaltungsort (2008), der für die Olympischen Spiele in Peking, China, gebaut wurde, machte das Material auf die Welt aufmerksam. Das Biodome Eden Project (2000) in Cornwall, England, hat dem synthetischen Material einen „grünen“ Farbton verliehen.

Allianz Arena entworfen von Herzog & de Meuron, 2005, München, Bayern, Deutschland. Chan Srithaweeporn/Getty Images (beschnitten)

Aufgrund seiner Flexibilität und Tragbarkeit sind temporäre Bauten wie z die Sommerpavillons der Serpentine Gallery in London , England wurden in letzter Zeit zumindest teilweise mit ETFE erstellt; Besonders der Pavillon von 2015 sah aus wie ein bunter Doppelpunkt. Die Dächer moderner Sportstadien, einschließlich des U.S. Bank Stadium (2016) in Minneapolis, Minnesota, bestehen oft aus ETFE – sie sehen aus wie Glasscheiben, aber das Material ist wirklich sicher, reißfester Kunststoff.

Temporärer Sommerpavillon im Londoner Hyde Park von den spanischen Architekten José Selgas und Lucia Scano, 2015. Lionel Derimais/Getty Images (beschnitten)

Kunststoffe, die industrielle Revolution geht weiter

Die Familie du Pont wanderte kurz nach der Französischen Revolution nach Amerika aus und brachte ihre Fähigkeiten in der Herstellung von Sprengstoff aus dem 19. Jahrhundert mit. Die Verwendung von Chemie zur Entwicklung synthetischer Produkte hat bei DuPont, den Herstellern von Nylon im Jahr 1935 und Tyvek im Jahr 1966, nie aufgehört. Wann Roy Plunkett arbeitete in den 1930er Jahren bei DuPont, sein Team erfand versehentlich PTFE (Polytetrafluorethylen), das zu Teflon wurde.Das Unternehmen, das sich selbst als 'Pionier der Polymerwissenschaft mit einem Vermächtnis der Innovation' betrachtet, soll ETFE in den 1970er Jahren als Isolierbeschichtung für die Luft- und Raumfahrtindustrie entwickelt haben.

Die Zugarchitektur von Prizker laureate Frei Otto in den 1960er und 1970er Jahren war eine Inspiration für Ingenieure, das beste Material für das zu finden, was Bauherren und Architekten als „Verkleidung“ bezeichnen, oder das Material, das wir als Außenverkleidung für unsere Häuser bezeichnen könnten. Die Idee für ETFE als Folienverkleidung entstand in den 1980er Jahren. Ingenieur Stefan Lehnert und Architekt Ben Morris haben gemeinsam gegründet Vektor Foiltec um Texlon zu erstellen und zu vermarktenETFE, ein mehrschichtiges System aus ETFE-Platten und architektonischer Verkleidung. Sie haben nicht das Material erfunden, aber sie haben das Verfahren erfunden, um ETFE-Platten zusammenzuschweißen – und einem Gebäude das geschichtete Aussehen zu verleihen.

Quellen

• Vogelluft. Arten von Zugmembranstrukturen. http://www.birdair.com/tensile-architecture/membrane
• Vogelluft. Was ist ETFE-Folie? http://www.birdair.com/tensile-architecture/membrane/etfe
• Dupont. Geschichte. http://www.dupont.com/corporate-functions/our-company/dupont-history.html
• Dupont. Kunststoffe, Polymere und Harze. http://www.dupont.com/products-and-services/plastics-polymers-resins.html
• EPA. Initiative zur Durchsetzung der Zementherstellung. https://www.epa.gov/enforcement/cement-manufacturing-enforcement-initiative
• Wilson, Amy. ETFE-Folie: Ein Leitfaden zum 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