ETFE-Folien. Ethylen-Tetrafluor-Ethylen. teilfluorierter. thermoplastischer Kunststoff. hoch transparente. UV-stabile.

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1 ETFE-Folien Ethylen-Tetrafluor-Ethylen teilfluorierter thermoplastischer Kunststoff hoch transparente UV-stabile selbstreinigende schwerentflammbare witterungsbeständige mechanisch belastbare

2 Chemie Polymerisation = Vervielfachung Aneinanderreihung von kleinen Molekülen (Monomeren) zu einem grossen Molekül. gleichen Monomeren = Polymer unterschiedlichen Monomeren = Copolymer ETFE ist ein Copolymer und besteht aus: - 25% Ethen Monomereinheiten - 75% Tetrafluorethen Monomereinheiten HERSTELLUNG Das Granulat wird im Extrusionsverfahren zu Flachfolien unterschiedlichen Stärken hergestellt. HANDELSNAMEN - Hostaflon ET (Hoechst) - Tefzel (DuPont). - Dyneon (3M) HERSTELLER (Deutschland) - NOWOFOL GmbH (Nowoflon ET) - TORAY GmbH (Toyoflon) ETFE-Molekülen PTFE-Molekülen H H F F -C-C-C-C- H H F F F F F F F -C-C-C-C-C- F F F F F

3 Mechanische Eigenschaften - lediglich auf Zug beansprucht - infolge der leicht Eigengewicht kann der Tragsystem auf das minimum reduziert werden Einheit PTFE ETFE Dichte g/cm³ 2,17 1,75 Wasseraufnahme % <0,01 < 0,1 Da die äussere Belastungen nur über Zugkräfte abgetragen werden, muss der Folie vorgespannt werden. Diese Vorspannung wird entweder als pneumatische oder mechanische realisiert Reissfestigkeit bei 23 C Reissfestigkeit bei 150 C Reissdehnung bei 23 C N/mm² N/mm² % Zug-E Modul bei 23 C N/mm² Grenzbiegespannung bei 23 C N/mm² Schmelztemperatur C

4 Physische Eigenschaften - Hohe Lichtdurchlässigkeit: 95% - Hohe UV-Durchlässigkeit : UV-A, UV-B, UV-C _ Leicht: 350g/m² bei 0,20mm Dicke - hauchdünn: zw. 0,05-0,25mm - Hohe chemische Beständigkeit gegenüber Säuren und Laugen - schwer entflammbare Baustoffe B1 - lange Nutzungsdauer: ca 20 bis 60 Jahre Vergleich PVC, PTFE, ETFE Material Lebenserwartung Standardfarben Flächengewicht (g/m2) PVC-Gewebe > 20 Jahre Weiß, weitere auf Anfrage PTFE-Gewebe > 25 Jahre Weiß, weitere auf Anfrage ETFE-Folie > 25 Jahre Transparent, weitere auf Anfrage UV-Beständigkeit Baustoffklasse nach DIN 4102 Lichtdurchlässigkeit gut B1 bis 15 % sehr gut A2 bis 13 % 87,5 437,5 sehr gut B1 bis 95 %

5 Licht

6 Vorteile - geringe Unterhaltskosten (Lotus-Effekt) - Gestaltungsmöglichkeiten durch Bedruckung, - verfahrbare Konstruktionen sind möglich - Kostenersparnis ca % gegenüber konventionellen transparenten Dachkonstruktionen - lange Nutzungsdauer von mindestens Jahren - nahezu vollständig recyclebar, ressourcenschonender Baustoff Nachteile - geringe Schalldämmung und Schallabsorption. - geringe Flexibilität - teuer: mind. 100 / m² - Bei Temperauren von über 260 C können gifitge Dämpfe entstehen. - die Perfluoroctansäure (benötigte für die Herstellung von Fluorpolymerstehen) stehen als persistenter und bioakkumulativer organischer Stoff im Verdacht (krebserregend)

7 Wärme- und Schalldämmung - Schattierungssysteme können z.b. durch im Pneu angeordnete Lamellen eingebrachte werden. - durch Hubelemente kann die Warmluft abgeführt werden. - Die Idee, die zwischen mehreren Lagen eines transparenten Pneus anfallende Wärmeenergie zu gewinnen und beispielsweise in Erdwärmespeichern temporär zu speichern, ist nicht neu. Ihre Umsetzung ist bislang jedoch nicht wirtschaftlich. - die massearmen ETFE-Folien zeigen sich gegenüber Glas nachhallreduzierend und somit auf die Raumakustik günstig auswirken. Zum Vergleich Schalldämmmaß: Einfachglascheibe = 30 db Isolierglasscheibe = 42 db PVC-Gewebe einlagig = db PVC-Gewebe zweilagig = 30 db ETFE-Folie 2 Folienlagen (1 Luftkammer) 3 Folienlagen (2 Luftkammer) 4 Folienlagen (3 Luftkammer) U-Wert: W/m²K 2,95 2 db 1,96 4 db 1,47 6 db Schalldämmmass

8 Entwicklung - Das erste ETFE-Folie wurde 1970 von Dupont unter der Handelsname Tefzel entwickelt. - In die 80er wurde es bereits für Gewächshäuser eingesetzt. - Heute sind es 200 Gebäude, hauptsächlich in Europa. - Zur Zeit entstehen ca. 20 Gebäude / Jahr Anwendungen - Schwimm- und Freizeitbäder - Einkaufspassagen und Atrien - Zooanlagen und Regenwaldhäuser - Messe- und Veranstaltungshallen - Dachkonstruktionnen

9 Schattierung (pneumatische) PNEUMATISCHE KISSEN MIT SCHALTBAREN BEDRUCKTEN FOLIEN Atrien des Festo-Technologiezentrums, Esslingen: - 3-lagiges Folienkissendach aus Einzelkissen 2,4 x 26 m - mittlere und äußere Folie sind gegenläufig schachbrettartig bedruckt und werden durch Veränderung der Kammerdrücke zur Deckung oder auf maximale Entfernung gebracht. - Varianz der Lichtdurchlässigkeit zwischen 10% und 50%. CycleBowl, der Expostand des Dualen Systems, Hannover: - Das gleich Prinzip, mit amorphen Pflanzenmuster Winter Sommer Bedruckte Folie unbedruckte Folie

10 Mechanische Bauweise Prinzip Die einlagigen Membranen werden zu ihren Rändern gezogen und dort befestigt Aufgrund der begrenzte Belastbarkeit der Folien, beschänken sich die Anwendungen auf kleine Elemente oder grosse Flächen mit kleinteiliger Stützung (bis ca. 1,5 m)

11 Fußballstadion AWD-Arena, Hannover, 2004 Arch. Schulitz und Partner Ausführung Membrane: covertex GmbH, Obing Membrankonstruktion: ETFE-Folie, einlagig, seilunterstützt Primärtragwerk: Stahl Montagedauer: 2 Monate Dachfläche: ca m² Foliendicken: 0,25 mm Flächengewicht: 0,350g/m²

12 Pneumatische Bauweise Prinzip Pneumatische Konstruktionen bestehen aus mindestens 2 Folienlagen, in deren Zwischenraum mittels Gebläse ein geringer Überdruck aufgebaut wird - erforderliche Überdruck (allgemein): 200 bis 1000 Pa -Flächenlast = 0,2-1,0 kn/m² - Max. Abweichung der Nulllinie: 10-15% der Spannweite - Max. Pneuspannweite: bei langgestreckten Pneu: 4,5 m bei runden od. quadratischen Pneu: 7,5 m für grössere Spannweiten ist eine zusätzliche Stützung durch Seile od. Seilnetz erforderlich.

13 Pneumatische Bauweise Prinzip

14 Alianz Arena, München, 2005 Arch. Herzog & de Meuron Architekten AG, Basel Pneuhülle: covertex GmbH, Obing Zweilagige Pneus für Dach und Fassade Primärtragwerk: Radial angeordnete Kragträger aus Stahlfachwerk Dachfläche = ca m² Fassadenfläche = ca m² Foliendicken: Dach = 0,2 mm Fassade = 0,20 mm Flächengewicht (2 Lagen) = 700 g/m² (4mm Verglasung=10kg/m2) rautenförmigen Pneus - größte Spannweite: 2 m bis ca. 4,25 m - Kantenlängen: ca. 4 bis 8 m

15 Tankstelle Allguth F2, München, 2001 Arch. Haack & Höpfner, München Ausführung: covertex GmbH, Obing Transparente Tankstellenüberdachung bestehend aus 6 luftgestützten ETFE-Folienpneus (dreilagig), davon ein Lüftungshubelement (ca. 4,5 m x 8,0 m) Primärtragwerk: Stahlrahmenkonstruktion Bauzeit: 5 Monate Dachfläche: 220 m² Foliendicke: Außenlage = 0,2 mm, Mittellage = 0,1 mm bedruckt, Innenlage = 0,2 mm Flächengewicht: ca. 840 g/m² Lichttransmission: ca. 50% K-Wert: 2,0 K/W m² G-Wert: 0,25 K/W m²

16 Verbindungen Beim Verschweissen unterscheidet man zwischen : Teilflächenverbindungen: - An den Schweißnähten werden die Folien übereinandergelegt und auf thermischem Weg miteinander verschweisst. - Es entsteht eine etwa 10mm breite, ebenfalls lichtdurchlässige Naht, die zwar dicker als das Grundmaterial, aber nur aus der Nähe sichtbar ist. Randverbindungen: - bestehen aus Randtaschen (Kedertaschen) - ein so genannter Keder wird eingezogen: flexible PVC-Rundschnur, auch Aluminiumrundstäbe. Beispiele:

17 Eingangsüberdachung, E.ON Infozentrum, Walchensee Arch. Hauschild + Boesel, München Planung und Ausführung: covertex GmbH - Stützweite: 1,25 m - über Rohren gespannt - Dicke von 0,2 mm für eine Schneelast von 165 kg/m² ausgelegt. - Die Ränder der Membrane sind girlandenförmig mit Edelstahlklemmplatten ausgebildet (4) - Membranoberfläche nicht durch die Schrauben von Klemmplatten perforiert. Das gewährleistet große Dauerhaftigkeit bei geringem Wartungsaufwand.

18 Tankstelle Allguth F2, München, Unterkonstruktion Pneuhalteprofil Stahl, Rh 150 x 60 mit Stahlblech 10 x 100 mm RAL 23 Pneuhalteprofil Aluminium Strangpressprofil 100 x 60 mm 24 Pneu, dreilagige, ETFE, Überdruck max. 500 pa 25 Oberlichtfeld, Wärmeschutz Isolierglas, Float, 1,1 W/m2k,

19 Alianz Arena, München, ETFE-Pneu Luftgefüllt 2 EPDM-Keder Ø 6 mm 3 EPDM Dichtprofil schwarz, in Werk vormontiert 4 Abdichtung Rinne, thermoplastisches Polyolefin 5 Klemmprofil Aluminium eloxiert 6 Flachstahl 60/5 mm, in stumpfen Ecken Federblech zur Bewegungsaufnahme im Knoten 7 Sekundärkonstruktion

20 Eden Project, St Austell Arch. Nicholas Grimshaw & Partners, London 6 ETFE-Kissen dreilagig 11 Rahmen Öffnungsluke Aluminiumstrangpressprofile 12 Rinne aus Folienverbundblech, Wärmedämmung, Stahlprofil 13 Öffnungszylinder pneumatisch betrieben 14 Druckschlauch für Lukenantrieb 15 Randanschluss PVC-Folie mit Flanschbefestigung

21 Eden Project, St Austell, UK Arch. Nicholas Grimshaw & Partners, London 3 Stahlblech gekantet 6 mm 6 ETFE-Kissen dreilagig 7 Klemmprofil Aluminium 8 Absturzsicherung Stahlstab 70 mm 9 Verbindungsknoten Gusseisen 10 Diagonalstab Ø 89 mm

22 Raumfahrtmuseum, Leicester, UK Arch. Nicholas Grimshaw & Partners, London 1 Membrankissen ETFE-Folie dreilagig luftgefüllt 2 Klemmschiene 4 Abdeckung Stahlblech 5 Kunststoffschlauch zur Luftversorgung mit Edelstahlmuffen an Stahlkonstruktion befestigt 6 Primärkonstruktion Stahlrohr räumlich gekrümmt Ø660 mm 7 Anschlussflansch Stahlrohr mit Aussteifungsstegen 8 Sekundärkonstruktion Stahlrohr gekrümmt Ø324 mm 9 Stahlprofil T 140/10mm zur Befestigung der Klemmschiene

23 Raumfahrtmuseum, Leicester, UK 1 Membrankissen ETFE-Folie dreilagig luftgefüllt 2 Klemmschiene 3 EPDM-Membran 4 Abdeckung Stahlblech 5 Kunststoffschlauch zur Luftversorgung mit Edelstahlmuffen an Stahlkonstruktion befestigt 6 Primärkonstruktion Stahlrohr räumlich gekrümmt Ø660 mm 7 Anschlussflansch Stahlrohr mit Aussteifungsstegen