پلیمر جانشین شیشه

معجزه پلیمر برای هزاره جدید






 
چند دهه قبل، معماران تنها میتوانستند تصوری از ایدههای خلاقانه و بناهای شگفت انگیز خود داشته باشند، درحالی که امکان ساختن چنین پروژههای جاه طلبانهای وجود نداشت. اما امروزه ساخت پهنهای شناور از حبابهای شیشهای یا استادیوم ورزشی بافته شده از تیرهای فولادی و یا حتی پوشش شفاف چادر مانندی بر روی هزاران متر مربع زمین - که صرفا می­توانست در تصور آدمی شکل بگیرد - جنبه عملی به خود گرفته است. هرچند عموم مردم، ساخت چنین بناهایی را حاصل ابتکار و خلاقیت معماران و مهندسان میدانند اما حقیقت اینست که برپایی چنین سازههایی بیش از هر چیز مدیون ویژگیهای منحصر به فرد متریالی است که بطور مخفف ETFE نامیده میشود. 
ETFE (Ethylene Tetrafluoroethylene) یک پلیمر پایه فلوئوروکربن بسیار بادوام و با قابلیتهای فوق العاده است که از آن به عنوان متریال ساختمانی آینده نام برده میشود. این پلیمر شگفت انگیز یک پلاستیک شفاف تفلونی است که جایگزین شیشه و پلاستیکهای معمولی در بسیاری از ساختمانها شده است. هر چند این متریال با کارهای معماری شگفت انگیز به جهانیان معرفی شده است اما در حقیقت تاریخچه اختراع آن به دهه 70 میلادی برمیگردد که نخستین بار در صنایع هوانوردی به کار برده شد. ETFEاز حدود 15 سال پیش مورد توجه معماران قرار گرفت و هم اکنون بناهای بسیاری در سرتاسر جهان با استفاده از آن ساخته میشوند. 
ETFE در مقایسه با شیشه، امتیازات فوقالعادهای دارد که از آن جمله میتوان به وزن بسیار کم آن اشاره کرد، به گونهای که با دارا بودن یک درصد وزن، هم نور بیشتری را از خود عبور میدهد و هم عایق بهتری محسوب میشود. از لحاظ هزینههای نصب، بین 24 تا 70 درصد صرفه اقتصادی دارد. از دیگر ویژگیهای آن میتوان به حالت ارتجاعی فوقالعاده آن اشاره کرد که میتواند تا 400 برابر وزن خودش را تحمل کند. این متریال به خاطر سطوح کربنی لغزنده خود، بصورت خودکار، گرد و غبار و چرک و لکه را پاک میکند، همچنین طول عمر زیاد داشته و از قابلیت بازیافت برخوردار است. 

نمونهای از کاربردهای ETFE در جهان معماری: 

پروژه Eden در انگلستان (2001): 
این پروژه عظیم ترین بنای ساخته شده با استفاده از ETFE میباشد. این بنا گلخانه بزرگی با گنبدهای ژئودزیک است که قابلیت پرورش انواع گونههای گیاهی بومی اقلیمهای مختلف سرتاسر جهان را داراست. از اقلیم مدیترانهای گرفته تا جنگلهای پرباران استوایی. اما نکته اینجاست که تمام این ویژگیها مدیون قابلیتهای فوقالعاده ETFE نظیر انعطاف پذیری، سبکی، دوام و ... است که معمار پروژه نیکولاس گریمشاو را در طراحی و اجرای آن یاری نموده است.


 

استادیوم Basel در سوئیس (2001): 
این پروژه توسط معماران هرزوگ و دمورن طراحی شده است. استادیوم شکل پف کرده خود را در نمای بیرونی از پانلهای بادکردهای به دست آورده است که از ورقهای ETFE ساخته شده­اند. برای ایجاد چنین پانلهایی، هوای خشک با فشار به داخل دو ورق ETFE که از تمام جهات به یکدیگر جوش داده شدهاند، دمیده میشود. در نمای این استادیوم نام شهر باسل توسط ورقهای ETFE که دارای رنگ قرمز ثابتی هستند حک شده است و در سایر قسمتها، نما بصورت نیمه شفاف همانند پرده سینما است که با جلوههایی از طریق پرژکتورها روشن می­شوند.


 

استادیوم Alianz-Arena در آلمان (2005): 
این استادیوم فوتبال در مونیخ، ابتکار دیگری از هرزوگ و دمورن است. لقب (قایق بادی) این استادیوم، ریشه در شکل منحصر به فرد و نیز 2800 پانل پف کرده ETFE دارد که نمای خارجی آن را پوشاندهاند. همانند استادیوم باسل، پوسته استادیوم آلیانز هم، شب هنگام روشن میشود و بسته به تیمی که در آن میزبان است به رنگهای قرمز، آبی یا سفید درمیآید. 


 

مرکز بازیهای آبی پکن (2007): 
این ساختمان ملقب به مکعب آبی است و میزبان بازیهای آبی المپیک 2008 پکن خواهد بود. در طراحی و ساخت این بنا، بر اساس ایده خاص آن، از 4000 پانل ETFE در جدارهها و سقف استفاده شده است تا جلوهای حباب مانند در داخل و خارج آن ایجاد شود. مکعب آبی دارای 5 استخر برای شنا، شیرجه و واترپلو و 17000 سکو برای تماشاگران است. همچنین این ساختمان جزء معدود بناهایی در جهان است که بیشترین بهره وری انرژی را داراست. لایههای حبابی آبی رنگ در نما، این قابلیت را بوجود آورده تا ساختمان همانند یک گلخانه، تا 90 درصد انرژی تابشی خورشید را در خود حبس کرده و از آن برای گرمایش داخلی و گرمایش استخرها استفاده شود. 


 

استادیوم ملی پکن (2007): 
به فاصله نیم کیلومتر از مکعب آبی، محل استقرار آشیانه پرنده "Bird’s Nest" یعنی استادیوم ملی پکن است که کاری دیگر از معماران، هرزوگ و دمورن میباشد. این پروژه تضادی است از یک اسکلت فولادی به هم تنیده صلب و لایه های نرمETFE که با یکدیگر ترکیب شدهاند و در واقع از لایههای ETFE برای پوشش فضاهای میان استراکچر فولادی استفاده شده است. 


 

مرکز تفریحی Khan Shatyry در قزاقستان (2008): 
این پروژه که توسط دفتر معماری نورمن فاستر طراحی شده یک مرکز بزرگ تفریحی و فرهنگی است که در آستانه، پایتخت کشور قزاقستان واقع شده است. این مرکز که در حال ساخت میباشد، شامل گسترهای از فروشگاهها، کافهها، تئاترهای نمایش و ... مییاشد. سازه این بنا به یک چادر غول پیکر برفراز یک کوهستان شباهت دارد. در حقیقت ETFE نقش یک ستاره را در ساخت این بنا بازی میکند و غشاء عظیم خارجی آن را تشکیل میدهد. در نتیجه این امکان فراهم میشود که در عین عبور نور به فضاهای داخلی، مردم در مقابل اثرات نامطلوب آب و هوای ناملایم، محافظت شوند و کل مجموعه در سرتاسر سال قابل استفاده گردد.

 

 

خصوصیات  ETFE

 عایق بندی

این بالشتک ها می توانند با فشاری معادل 220 پاسکال متورم شوند که در این حالت بیشترین توان و مقاومت کششی و نیز عایق پذیری در آنها ایجاد می شود.
میزان عایق بندی در این مصالح به مراتب از مصالح مشابه آن یعنی شیشه بهتر است. به گونه ای که صفحاتی که تنها از 3 لایه تشکیل شده اند به مراتب از شیشه عایق بهتری محسوب می شود. علاوه بر آن با افزایش این لایه ها ، به وضعیت مناسب تری از لحاظ عایق بندی در بنا دست می یابیم.



کنترل انرژی خورشیدی

با وجود اینکه اساس و پایه مواد تشکیل دهنده ETFE از پلیمر شفاف تشکیل شده ، اما راه های بسیاری وجود دارد که با تغییر این خاصیت بتوان میزان انعکاس و یا میزان دریافت اشعه های تابیده شده بر روی آن را تغییر داد.
در واقع می توان صفحات ETFE را به شکل های مختلفی تولید کرد به گونه ای که در عین شفافیت ، بافت روی آن بتواند میزان دریافت انرژی خورشید را کاهش دهد.
روش دیگر ، تولید این صفحات به صورت نیمه شفاف با ته رنگ زمینه سفید است . از سوی دیگردرجه شفافیت را نیز می توان با افزایش و یا کاهش تعداد صفحات تنظیم نمود. از روش های دیگر تنظیم میزان انعکاس و سایه اندازی این نوع از پوشش ، تغییر در میزان فشار هوای دمیده شده در بین محفظه بالشتک ها می باشد. این امر موجب کدر شدن لایه های میانی و در نتیجه تغییر میزان انعکاس درکل سطح می گردد.



دوام و طول عمر

ورقه های ETFE تحت تاثیر اشعه UV ، آلودگی هوا و یا سایر عوامل فرسایشی محیطی قرار نمی گیرند. در آزمایشهای انجام گرفته در آزمایشگاه و یا آزمون های میدانی هیچگونه فساد ، تحلیل رفتگی ، تجزیه و یا کاهش میزان کشش مشاهده نشده است پیش بینی می شود این مصالح بدون هیچگونه شکنندگی و یا تغییر رنگ تا 40 سال عمر مفید داشته باشد.


میزان شفافیت و انعکاس

لایه های ETFEدر مقابل نورهای قابل رویت بسیار شفاف هستند . میزان انتقال اشعه ماوراء بنفش نیز در آنها در حد استاندارد است. علاوه بر آن این نکته نباید ناگفته بماند که این صفحات به میزان بالایی اشعه مادون قرمز را جذب می کنند که این خاصیت می تواند در کاهش میزان مصرف انرژی در ساختمان ها مورد استفاده قرار گیرد.


پاک سازی

ETFE از موادی فشرده و بدون بافت تشکیل شده است که سطح نهایی آن بسیار صاف و هموار است. این خاصیت به همراه عدم وجود چسبندگی در ورق های ETFEموجب شده است که سطح خارجی این مصالح هیچگونه آلودگی به خود جذب ننماید و هرگونه آلودگی مانند فضولات پرندگان نیز به هنگام بارندگی از سطح نما شسته شود به همین دلیل نمای خارجی ساختمان هایی که از ETFE استفاده می نمایند هیچگاه نیاز به پاک سازی ندارند و فضای داخلی نیز هر 5 تا 10 سال بسته به میزان آلودگی فضای داخلی می بایست تمیز گردند. به همین دلیل نیز به تجهیزات گرانقیمت و پیشرفته جهت نگهداری و نظافت پوسته داخلی و خارجی نیاز نمی باشد. 


از دیگر مشخصات و مزیت های فنی ETFE می توان به موارد زیر اشاره نمود:

- کاهش 24 تا 70 درصدی هزینه های نصب 

- دارا بودن 1 درصد وزن شیشه

- توانایی باربری تا 400 برابر وزن خود

- قابلیت کشسانی تا 3 برابر

- قابلیت ترمیم قسمت های آسیب دیده با استفاده از وصله هایی از جنس ETFE



اما در مقابل این مزیت ها می توان به معایب ETFEنیز به شرح زیر اشاره نمود:

- ETFE نسبت به شیشه صدای بیشتری را از خود عبور می دهد . به همین دلیل نیز جهت استفاده از آن در بناهایی که به صدابندی بیشتری احتیاج دارند ، محدودیت هایی وجود دارد.

- میبایست به طور منظم و مداومی در بازه های زمانی چند ساله ، هوا با فشار به داخل محفظه های موجود در بین لایه های مختلف آن دمیده شود تا میزان ایستایی و مقاومت آن حفظ شود.

- جمع شدن ETFE به هنگام آتش سوزی و احتراق پذیر بودن آن از جمله دیگر معایب این نوع از مصالح است.

 

مسیر سایت