ETFE是乙烯四氟乙烯的缩写,是一种半透明的聚合物薄膜,在一些现代建筑中用来代替玻璃和硬塑料。ETFE通常安装在金属框架内,每个单元都可以独立照明和操作。光源可以位于塑料包层的任一侧。
与玻璃相比,ETFE透光率更高,绝缘性更好,安装成本降低24%至70%。ETFE仅为玻璃重量的1/100,其特性使其作为建筑材料和动态照明介质更具灵活性。
苏格兰SSE水电站是英国建筑师诺曼·福斯特(Norman Foster)设计组合的一部分,作为娱乐场所于2013年完工。在日光下,ETFE包层可能缺乏刺激性,但通过允许自然光照射到内部而发挥作用。然而,天黑后,建筑可以变成灯光秀,室内灯光或框架周围的外部灯光闪烁,创造出可以通过计算机程序翻转改变的表面颜色。
对于其他场馆,一排排的灯环绕着塑料板。德国安联竞技场上的ETFE cusions是菱形的。每个垫子都可以通过数字控制显示红光、蓝光或白光,具体取决于主队。
这种材料被称为织物、薄膜和箔材。它可以缝合、焊接和粘合在一起。它可以用作单层薄板,也可以是多层薄板。各层之间的空间可以加压,以调节绝缘值和透光率。也可以通过在制造过程中应用不可传递的图案(例如点)来调节当地气候的光线。半透明塑料上印着黑点,光线会发生偏转。这些应用模式可以与分层结合使用——使用光电传感器和计算机程序,通过控制层间空气,通过“拉伸或下垂”材料,可以战略性地移动“点”的位置,从而将点定位在遮挡阳光的位置。
计算机系统还可以调节ETFE结构的动态照明效果。当安联体育场的外部为红色时,拜仁慕尼黑是主场球队,他们的球队颜色为红色和白色。当TSV 1860慕尼黑足球队比赛时,体育场的颜色变为蓝色和白色——这是该队的颜色。
ETFE通常被称为拉伸建筑的奇迹建筑材料。ETFE(1)强度足以承受其自身重量的400倍;(2) 轻薄;(3) 可拉伸至其长度的三倍而不丧失弹性;(4) 通过在撕裂处焊接胶带修补;(5) 不粘,表面能抵抗灰尘和鸟类;(6) 预计将持续50年之久。此外,ETFE不会燃烧,尽管它可以在自我灭绝之前熔化。
由于ETFE的强度和传输太阳紫外线的能力,ETFE经常被用于渴望健康、天然草坪运动场的体育场馆。
ETFE的一切都不是奇迹。首先,它不是一种“天然”建筑材料——毕竟是塑料。此外,ETFE比玻璃能传递更多的声音,并且在某些地方噪音太大。对于易受雨滴影响的屋顶,解决办法是再加一层薄膜,这样可以减少震耳欲聋的雨声,但会增加建筑价格。ETFE通常分为几层,必须充气且需要稳定的气压。根据建筑师的设计,如果提供压力的机器出现故障,建筑物的“外观”可能会发生巨大变化。作为一种相对较新的产品,ETFE被用于大型商业企业——目前,与ETFE合作对于小型住宅项目来说过于复杂。
合成塑料薄膜是如何被称为可持续发展的建筑材料的?
在选择建筑产品时,考虑材料的生命周期。例如,乙烯基壁板在使用后可以回收利用,但使用了什么能源,其原始制造工艺对环境造成了怎样的污染?混凝土回收在环保建筑界也很受欢迎,但制造过程是造成温室气体的主要因素之一。混凝土的基本成分是水泥,美国环境保护署(EPA)告诉我们,水泥制造业是世界第三大工业污染源。
当考虑玻璃生产的生命周期时,特别是与ETFE相比,考虑用于制造它的能量和必要的包装来运输产品。
艾米·威尔逊(Amy Wilson)是阿奇顿·兰德雷尔(Architen Landrell)的“首席解说员”,他是拉伸建筑和织物系统领域的世界领导者之一。她告诉我们,生产ETFE对臭氧层的破坏很小。威尔逊写道:“与ETFE相关的原材料是《蒙特利尔条约》承认的第二类物质。”。“与第一类产品不同,它对臭氧层的破坏最小,制造过程中使用的所有材料都是如此。”据报道,制造ETFE比制造玻璃消耗更少的能源。威尔逊解释说:
"The production of ETFE involves the transformation of the monomer TFE in to the polymer ETFE using polymerisation; no solvents are used in this water based procedure. The material is then extruded to varying thicknesses depending on application; a process which uses minimal energy. Fabrication of the foil involves welding large sheets of the ETFE; this is relatively quick and again a low energy consumer."由于ETFE也是可回收的,环境罪魁祸首不在于聚合物,而在于容纳塑料层的铝框架。“铝框的生产确实需要高水平的能量,”威尔逊写道,“但它们也有很长的使用寿命,并且在使用寿命结束时很容易回收。”
ETFE建筑的摄影之旅很快打消了一种观念,即这是一种简单的塑料覆层材料,你可以在雨天将其覆盖在屋顶或船上。雅克·赫尔佐格(Jacques Herzog)和皮埃尔·德·梅隆(Pierre de Meuron)的瑞士建筑团队为安联竞技场(2005年)打造了一个雕塑造型,这是德国慕尼黑弗雷特曼宁(München Fröttmaning)最美丽的ETFE建筑之一。荷兰阿纳姆皇家汉堡动物园的红树林大厅(1982年)据说是ETFE覆层的首次应用。为中国北京奥运会建造的水立方场馆(2008年)吸引了全世界的目光。英国康沃尔郡的biodome Eden项目(2000年)为合成材料创造了一种“绿色”色调。
由于其灵活性和便携性,最近,英国伦敦夏季蛇形画廊展馆等临时建筑至少部分采用ETFE建造;2015年的展馆看起来特别像一个彩色的冒号。现代体育场的屋顶,包括明尼苏达州明尼阿波利斯的美国银行体育场(2016年)的屋顶,通常是ETFE——它们看起来像玻璃窗,但材料确实是安全的,非撕裂塑料。
法国大革命后不久,杜邦一家移民到美国,带来了19世纪制造炸药的技能。杜邦公司(DuPont company)在1935年和1966年分别是尼龙和泰维克(Tyvek)的创造者,该公司从未停止过用化学方法开发合成产品。当Roy Plunkett于20世纪30年代在杜邦工作时,他的团队意外地发明了PTFE(聚四氟乙烯),并将其命名为特氟龙。该公司自认为是“具有创新遗产的聚合物科学先驱”,据说在20世纪70年代创建了ETFE,作为航空航天行业的绝缘涂层。
20世纪60年代和70年代,普利茨克·劳雷特·弗雷·奥托(Prizker laureate Frei Otto)的张力式建筑启发了工程师们,他们提出了最好的材料,用于建筑商和建筑师所谓的“覆层”,或者我们可能称之为住宅外墙的材料。ETFE作为薄膜包层的想法出现在20世纪80年代。工程师Stefan Lehnert和建筑师Ben Morris共同创建了Vector Foiltec,以创建和销售Texlon®ETFE,一种ETFE板材和建筑覆层的多层系统。他们并没有发明这种材料,但他们发明了将ETFE板焊接在一起的工艺,使建筑具有分层的外观。
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