پوشش ای تی اف ای ETFE چیست؟ بررسی، مقایسه آن با شیشه و نحوه نصب

نام اختصاری ETFE برگرفته از اتیلن تترا فلوئورو اتیلن، یک پلاستیک با ساختاری مبتنی بر فلوئور است. این محصول به طور کلی به علت خاصیت عبور نور بالای آن جایگزینی برای شیشه است و به عنوان پوشش سقف و نما های شفاف به کار می رود و خیلی زود به یکی از هیجان انگیز ترین مواد در صنعت طراحی امروز تبدیل شده است و با توجه به پتانسیل هایی که در اختیار می گذارد دنیای ساخت و ساز را دگرگون کرده است.

این محصول با مقاومتی بسیار خوب در برابر خوردگی و توانایی تحمل دامنه گسترده ای از تغییرات دما طراحی شده است. ETFE یک پلیمر است که دمای ذوب نسبتا بالا، خواص شیمیایی عالی و خواص مقاومتی در برابر اشعه های پر انرژی دارد و وقتی که سوزانده شود اسید هیدرو فلوئویک آزاد می کند.

ETFE به صورت ابتدایی به عنوان یک مصالح عایق در صنعت هوانوردی توسط شرکتی به نام DuPont اختراع شده است. لذا به عنوان مصالح اصلی ساختمانی کاربرد نداشته است و استفاده ابتدایی از آن به عنوان ارتقای ورق های پلیتن (polythene) شروع شده است که به طور معمول برای پلی تونل(Polytunnel)  های گلخانه ها بوده است.

ساختار تشکیل دهنده:

ورق های  ETFE که برای سقف ها مورد استفاده قرار می گیرند، به دو صورت در بازار عرضه می شوند: یا به عنوان یک غشای تک لایه که با سیستم شبکه ای کابلی پشتیبانی می شوند، و یا به طور معمول به عنوان یک سری بالشتک های پنوماتیک ساخته شده از دو تا پنج لایه از یک کوپولیمر اصلاح شده تحت عنوان اتیلن تترا فلوئورو اتیلن (ٍETFE). کوپولیمر های ETFE تا مرحله ی رسیدن به غشا های نازک(Film or Foil)  امتداد می یابند که جهت فرم دادن به یک غشای تک لایه یا بالشتک چند لایه استفاده می شود.

با وزنی حدود 1% شیشه، هر دو بالشتک ETFE و غشای تک لایه ی آن بسیار سبک وزن هستند. این خصیصه به نوبه ی خود بار مرده ی قابل توجهی را از سازه بار بر کاهش می دهد. لذا حجم سازه فلزی کاهش یافته و در هزینه ها صرفه جویی می شود.

بالشتک های  ETFE به طور مداوم تحت فشار تنظیم شده ای توسط دستگاهای کوچک کنترل فشار(inflection unit) محافظت می شوند به طوری که فشار آنها به طور تقریبی بر روی 220 Pa ثابت نگه داشته شود که به این صورت به فویل یک ثبات سازه ای و به سقف خاصیت عایق بودن می بخشد.

خواص:

• احتراق این محصول به علت آزاد کردن اسید هیدرو فلوئوریک، همچون دیگر فلوئور پلیمر ها رخ می دهد که بسیارسمی و خورنده است.
• با توجه به اینکه سطح این محصول خاصیت ضد جذب دارد اصطلاحا (خود تمیز شونده )self-cleaning است بدین معنی که قابلیت تمیز کردن خود را دارد.
• از آنجا که می توان این محصول را با ابزار های تیز سوراخ کرد لذا بیشتر برای سقف ها مورد استفاده قرار می گیرد.
• به عنوان غشا برای سقف می توان این محصول را تحت کشش قرار داد تا به اندازه ی 3 برابر کشیده شود.
• در صورتی که بر اثر حرارت تغییراتی در ابعاد محصول ایجاد شود می تواند محکم و بدون شل شدگی و تغییر موقعیت بایستد.
• با به کار بردن جوش حرارتی پارگی ها را می توان با وصله کردن یک یا چندین تیکه ورق به پانل های بزرگ، تعمیر کرد.
• ETFE به طور تقریبی استحکام کششی 42 Mpa با نرخ دمای کار  -185 درجه ی سانتی گراد تا +150 درجه ی سانتی گراد را دارا می باشد.
• رزین های  ETFE در برابر نور ماورای بنفش مقاوم هستند.
• تست هایی در باره ی تسریع هوا زدگی این محصول نشان می دهد که پس از طی 30 سال هیچ زوالی در غشا ایجاد نمی شود.
• انواع بسیار زیادی از این محصول موجود است. مانند شفاف، مات، سفید و چاپ شده.

مشخصات فنی معمول:

جدول مقایسه ی شیشه و ETFE:

مزایا:

• عمر طولانی مقاومت فوق العاده در برابر پارگی
• این محصول وزنی بسیار کم حدود 1% وزن شیشه داشته، لذا نیاز به سازه ی فولادی کمتر جهت تحمل بار دارد.
• وزن کم و انعطاف پذیری بالا این امکان را فراهم می آورد طرح هایی فوق العاده با استفاده از این محصول در پروژه های معماری ایجاد شود.
• شفافیت بالا و عبور نور تا 95%، و لذا صرفه جویی در هزینه های روشنایی.
• هنگامی که سطح بالایی از روشنایی یا  UVمد نظر نباشد، می توان با استفاده از چاپ بر روی ETFE یا متخلل کردن سطح (fritted) آن در عین شفاف بودن میزان عبور نور را در این محصول کاهش داد و میزان انتقال نور به محیط مورد نظر را می توان کنترل کرد.

• سازگاری با محیط زیست.
• هنگامی که از ETFE با دو یا سه لایه استفاده شود می تواند یک عایق فوق العاده برای فضای درونیباشد.
• این محصول استانداردهای جهانی جهت مقاومت در برابر آتش را دارا می باشد.
• قابلیت بازیافت 100% این محصول و همچنین نیاز به حداقل انرژی جهت حمل و نقل و نصب، نشان از سهم قابل توجه این محصول در حرکت به سمت ساختمان سبز و پایدار دارد.
• به دلیل خاصیت ارتجاعی (الاستیک) در بلایای طبیعی مانند زلزله به خوبی عمل می کند و خاصیت خود خاموش شوندگی در هنگام آتش سوزی دارد.

معایب:

• این محصول نسبت به شیشه صدای بیشتری را منتقل می کند. بنا بر این برای فضاهایی که به سکون و آرامش بیشتری در فضا نیاز است این محصول مناسب نمی باشد. در مورد سقف هایی که از پوشش ETFE بوده و در معرض بارش باران قرار دارند، یک راه حل جهت کاهش آلودگی صوتی ناشی از بارش، ایجاد یک لایه غشای اضافه روی پوشش اصلی می باشد و در نتیجه صدای تولید شده کاهش یافته اما هزینه ی ساغت افزایش می یابد.
• از آنجا که این محصول درر چندن لایه اجرا می شود لذا بایستی درون آن هوا دمیده شود و فشار هوای آن ثابت نگاه داشته شود.
• کار کردن با این محصول به خصوص در پروژه های مسکونی کوچک بسیار پیچیده است.

موارد استفاده:

• غشای بیرونی سقف های پوسته ای شفاف، نما و نور گیرهای سقفی،
• برای کاربری هایی که انتقال نور زیاد و UV بالا به فضا مد نظر باشد،

• پوشش سیم کشی برق و فیبر نوری مورد استفاده در شرایطی که تنش بالا، ایجاد گازهای سمی کم و قابلیت اطمینان بالا را ایجاب می کند، همچون سیم کشی هواپیما و فضا پیما که نمونه های ابتدایی استفاده از این محصول است.
• به عنوان لمینت یا روکش با  (فیبر های پلیمری تقویت شده)FRP پیوند خورده و به عنوان یک پوشش قابل ارتجاع در لوله ها، مخازن و ظروفی که می خواهیم در برابر خوردگی محافظت کنیم استفاده می شود.
• کاربرد هایی چون پوشش دیوار در مناطق پر رفت و آمد و شلوغ به عنوان یک لایه ی محافظ ممانعت کننده از تصاویر و نوشته های دیواری.
• یک انتخاب طبیعی در کاربری پنل های خورشیدی می باشد چرا که دارا چگالی کم و خاصیت ارتجاعی بالایی می باشد.

روش نصب و اجرا:

جهت پوشش سازه به طور غالب از ETFE که متشکل از هر تعداد پنل باشد، ترکیبی حداقل از یکی از عناصر زیر ضروری می باشد:

• فویل تک لایه
• بالشتک دولایه
• بالشتک سه لایه
• بالشتک چاپی هوشمند از بالشتک متحرک سه لایه

این ورق های ETFE  توسط (Aluminum extrusion) اکستروژن آلومینیوم نگاه داشته می شوند که آنها نیز به نوبه ی خود با قاب های سازه پشتیبانی می شوند. علاوه بر قاب های پشتیبانی کننده ی ثانویه، سازه ی پشتیبانی کننده ی اصلی ساختار نیز که از جنس فلزی، چوبی یا ترکیبی از هر دو است، به قاب های پشتیبانی کننده ی ثانویه متصل می باشند.

به عبارت دیگر سیستم های سازه ای اولیه به طور معمول از سازه ی ثانویه پشتیبانی می کنند و شامل گاتر(Gutter) و سیستم فلاشینگ آب و هوا است. سازه ی ثانویه یک نقطه ی اتصال را برای آلومینیوم اگزاست به وجود می آورد که مانند یک انبرک بالشتک های ETFE را به قاب پشتیبانی کننده متصل می کند.

بالشتک های ETFE در هر سایزی ساخته شده و در هر شکلی قابل اجرا هستند. با توجه به بار مجاز توسط باد و برف که در طراحی در نظر گرفته می شود، و نیز افقی و عمودی اجرا شدن بالشتک ها، ابعاد بالشتک ها محدود می شوند. به عنوان یک راهنمای طراحی کلی بالشتک های مستطیل شکل می توانند تا دهان ی 3.5 متر از یک جهت و تا هر اندازه ی دلخواه از جهت دیگر را پوشش دهند و برای اشکال مثلثی ابعاد بزرگتر نیز قابل اجرا می باشد. در صورتی که در طرح بالشتک های بزرگتر مد نظر باشد این کار با اجرای لایه های بالشتک داخلی و خارجی با استفاده از نگه دارنده های کابلی قابل اجراست.

نمونه اجرا شده:

پنل های پنوماتیک برای پوشش بیرونی استادیوم فوتبال آلیانز آرنا یا مرکز ملی ورزش های آبی پکن که به عنوان بزگ ترین سازه ی جهان که از غشای Etfe ساخته شده است، استفاده شده است. این مجموعه در مونیخ آلمان با ظرفیت 75000 صندلی اجرا شده است.