Német építési magazin
A "textil" kifejezés általában szorosan kapcsolódik a ruhaiparhoz. A textilszálakat évtizedek óta használják az építőiparban. Intenzív kutatással olyan fejlesztéseket lehetne kezdeményezni, amelyek kiegészítik a "nehéz" építőanyagokat, a betont, az acélt és a kerámiát a "könnyű" anyagokkal, az épületfizikai, statikai és energetikai követelmények jobb teljesítése érdekében. A műszaki textilszálakkal megerősített alkatrészek alacsonyabb súlyuk miatt helyet hagynak az elegáns épületkialakításoknak is.
Ma a műszaki textilszálakat nem csak vékony, könnyű betonhéjakban dolgozzák fel, hanem védő megerősítésként fóliákban (biztonság, nedvességvédelem, hangszigetelés, tető/homlokzat stb.), Műanyag vakolatban és ablakokban, biztonsági üvegben, szigetelőanyagokban, napelemekben és számtalan más termékben is. Építkezés.
Az erőforrás-megtakarító és fenntartható építőanyagok kombinációinak keresése korábban elképzelhetetlen alkalmazásokhoz vezetett. Németországban az 1950-es évek óta intenzív kutatást végeztek ilyen szerkezetekről - mindenekelőtt olyan kompozit anyagokról, amelyek gazdaságosan felhasználhatók az épületépítésben. Eredmény: a szálas kompozit anyagokat manapság az építőmérnöki munkákban geotextíliákként és magas minőségű homlokzati épületek, vékony betonhéjak vagy mennyezetek építésénél, valamint tetőszerkezeteknél vagy belső szerelvényeknél használják.
Szerkezeti tulajdonságok
Az ötvenes és hatvanas évek nyilvános építészeti vitájában a szálkompozitok összekapcsolódtak a „műanyagok” negatív képével, így műszaki előnyeik ellenére az 1970-es évek végére szinte teljesen eltűntek az építkezésből. Az akkori fejlesztésből megtudták, hogy új anyagok bevezetése hosszú távon csak akkor lehet sikeres, ha azokra az alkalmazásokra korlátozódik, amelyekben előnyöket hozhat a hagyományos építőanyagokkal szemben. A rost kompozit anyagok alábbi tulajdonságai különösen érdekesek az építőipar számára:
- nagy mechanikai szilárdság kis súly mellett,
- Ellenáll a korróziónak, a környezeti hatásoknak és a fáradtságnak,
- a polimer műanyag mátrix alacsony hővezető képessége,
- Fizikai biztonság és nedvességgel szembeni ellenálló képesség kiépítése,
- változatos építészeti tervezési lehetőségek az átlátszóság, az alak és a szín tekintetében, valamint az egyes anyagelemek sokféle kombinációs lehetősége.
Példa a betonszerkezetre
Az acélerősítésű alkatrészek, például a hidak vagy az épületek előre gyártott alkatrészeinek jelenlegi gyakorisága miatt egyre sürgetőbb az építészek és az építészmérnökök iránti igény, hogy az acélvasalást hosszú élettartamú szálerősítésű kompozitokra cseréljék. A kutatás és az ipar termeléssel kapcsolatos kihívásai kevésbé vonatkoznak egy adott objektum alkalmazás-specifikus egyedi eseteire, mint az építési gyakorlatban felhasználható szabványosított épületszerkezetekre. Ezeknek nemcsak a statikus követelményeknek kell megfelelniük, hanem a fenntarthatóság, az energiahatékonyság, a könnyű kivitelezés és az építészeti tervezés szabadságának magas követelményeinek is.
Egy másik alkalmazási terület a zsaluzat membránja. Ez lehetővé teszi, hogy problémamentesen sima felületeket vagy alakú alkatrészeket, például alakú falfelületeket, kerek oszlopokat, szögtartókat, sima felületeket stb. Ezenkívül, szemben a fából vagy fémből készült zsaluzattal, nincs szükség zsaluolajra, ami javítja a környezetvédelmet.
Példa homlokzatra
A ROC Leiden by RAU Architecten (Amszterdam) teljes komplexuma építészetileg rendkívüli homlokzati kialakítást mutat. A nagy ablakterületek biztosítják, hogy a nappali fény mélyen behatoljon az épületbe. A teljes, csaknem 10 000 m²-es homlokzati területet igényesen kidolgozott, részben lekerekített, textil-vasbetonból készült függönyelemek keretezik, amelyeket alumíniumhoz vagy részben rozsdamentes acél aljzathoz rögzítettek. A homlokzat egyes részein a stabilabb rozsdamentes acélszerkezet használatára volt szükség az épületgeometriából fakadó nagy szélterhelés miatt. A rögzítés helyes méretezésének meghatározása érdekében előzetesen intenzív modellteszteket hajtottak végre a szélcsatornában.
Az építészeti tervezés szabadsága mellett az alacsony súly volt a fő érv a textilbeton felhasználása mellett a leideni ROC homlokzatán. A textilerősítésű elemek viszonylag kicsi beton átfedéseket tesznek lehetővé a vasalástól, mivel a felhasznált textíliák, például üvegszálas és szénszövetek ellenállnak a korróziónak. Az 1780 x 624 mm-es elemeket (Hering betoShell ® BIG) csak 30 mm vastagságban gyártották. Az alacsony szerkezeti vastagság és az ebből adódó súlycsökkenés lehetővé tette a gyártási és összeszerelési folyamat egyszerűsítését is. A szín és a felület kialakítása tekintetében a textilbeton elérhette az ügyfél és a RAU Architecten által kívánt megjelenést. Zöld színű, nagy teljesítményű betont választottak, amelynek fényes természetes kő adalékanyagát a födém felületének további savasodása mutatja.
Más betongyárak az építészeknek is lehetőséget kínálnak textilszálerősítésű előre gyártott betonelemek egyedi építészeti tervek szerinti gyártására. Eddig különösen a nemzetközi építészeti cégek használták ezt a technológiát. Az úgynevezett 3D homlokzati technológiával például látványos épületek jönnek létre. Ezeket a formájú homlokzatokat csak textil-vasbeton részekkel lehet kialakítani.
Példa előtetők
Például a membránszerkezetek hővédelmét új bevonatok és többrétegű membránhéjak javították annak érdekében, hogy megfeleljenek az EnEV 2014 megnövekedett követelményeinek. A napenergia felhasználása - az EnEV 2014 részleges követelménye - az ilyen épületekben úgy érhető el, hogy szilícium alapú fotovoltaikus modulokat vagy nyomtatott szerves napelemeket integrál a homlokzatra vagy a tetőre. Ezenkívül technikai textilszálakkal rendelkező fejlesztési termék, és egy szinten vannak a közös tető- és homlokzatszerkezetek szigetelőanyagokkal. A denkendorfi Textil- és Folyamatmérnöki Intézet (ITV) területén az „Eisbärhaus” projekt részeként kutatást folytatnak arról, hogy miként lehet a membránszerkezeteket intenzíven használni az építés és a tervezés szempontjából. Az ITV megkapta a Techtextil Innovation Award 2013 díjat ezért a projektért.
Példa az épületfizikára
Annak érdekében, hogy megfeleljenek az EnEV 2014 és a DIN 4108 követelményeinek az épületek nedvességvédelme és légmentessége tekintetében, évtizedek óta speciális szálas kompozit anyagokból készült fóliákat használnak. A textilszálakból vagy szervetlen műszaki szálakból készült tömítőfóliák egyrétegű vágott vagy többrétegű szálakként kaphatók. A specifikációtól függően épületfizikai értelemben páraelzáróként, nedvességvédelemként és az épületépítés légmentességének biztosítására használják. Ezenkívül az ilyen technikai fóliák nem vezetnek elektromosan - hacsak nincsenek megfelelően felszerelve. Az ilyen elektromosan vezető speciális filmeket például betörésvédelem, tűzvédelem vagy menekülési útvonalak jelölésére használják.
Gyakorlati megoldások keresése
Rostok szerkezeti mérnöki alkalmazásokhoz
A műszaki területen a szálak textilszálak esetében 3: 1 és 1000: 1 közötti átmérő arányú szálas anyagból készült szerkezetnek minősülnek. Nem tudják elnyelni a nyomóerőket hosszirányban, csak a húzóerőket. A szálakat természetes és mesterséges szálakra osztják. A fonott szálak korlátozott hosszúságúak, a szálak pedig korlátlan hosszúságúak.
A „természetes rost” kifejezés minden textilszálat és rostanyagot jelent, amelyet növényi és állati nyersanyagokból nyernek kémiai módosítás nélkül. Ezzel szemben a "műszálakat" - amelyeket gyakran szintetikus szálaknak neveznek - szintetikus úton állítják elő. A természetes szálak lehetnek szerves (növényi, állati) vagy szervetlen (ásványi) alapúak.
Különböző szálcsoportokat használnak az építkezéshez. Az egyik kutatási terület, amely a természetes hatások alkatrésztervezésben való felhasználásával foglalkozik, az építési bionika. Például az önhordó tetőszerkezetek műszaki szálakból készült termékkombinációkkal a természet elvén alapulnak.
Természetes szálak
A növényi rostokat olyan szálak leírására használják, amelyek alapanyaga növényi eredetű. Az építőiparban elsősorban hő- és hangszigetelésre használják őket. A földépítésben például szalmát és füvet használnak, amelyeket hozzáadnak a földtömeghez. Az úgynevezett természetazonos szigetelőanyagok pamutszálakat, kapok-, kender-, len- vagy kókuszrostokat használnak, amelyeket általában szigetelőlemezek formájában dolgoznak fel.
Az állatoknál a szőrtüszők rostokat képeznek, amelyek felhasználhatók textíliákhoz. Különösen a juhok gyapját (új gyapjú) használják hőszigetelő anyagok előállítására. Az új gyapjú technikailag összenyomva van (nemezelve), amíg szilárd gyapotestet nem képez. Ezt kémiai anyagokkal impregnálják. Erre a tűz- és nedvességvédelmi követelmények teljesítéséhez és a ragadozók (pl. Lepkék) távol tartásához van szükség.
A természetes szálakból készült technikai textíliákat geotextíliákként használják a vízépítésben, gyapjúszőnyegként és zöldtető szőnyegként, vagy úgynevezett "természetazonossággal megegyező szerkezetben", mint tető- és falszőnyegként, valamint hő- vagy hangszigetelésként.
Mesterséges szálak
Az iparilag előállított szervetlen szálak, amelyeket az épületépítés során használnak, magukban foglalják az üvegszálakat, ezek kissé rugalmasak és törékenyek. A műszaki textíliákban műanyagok megerősítésére vagy hő- és zajvédelemként, valamint hőszigetelő anyagként használják őket. Egy másik alkalmazási terület az üvegszálak optikai hullámvezetőként való használata az optikai adatátvitelhez telefon-, TV- és EDP-hálózatokban (kulcsszó: üvegszálas kábelek). A hasonló tulajdonságú üveg- és bazaltszálakat főleg hő- és hangszigetelésként, valamint tűzvédelemként használják. Laza szigetelőrostként vagy szigetelőlemezként szállítják őket.
A szénszálak a szervetlen műszaki textilszálak érdekes csoportját alkotják az épületépítéshez. Nagyon könnyűek, nagy szilárdságúak, ezért kiválóan alkalmasak betonszerkezetek megerősítésének pótlására. Használatuk repülőgép- és gépjárműgyártásban a műanyag alkatrészek megerősítésére manapság általános, és textilerősítésként is megjelennek a kompozit kerámiákban. Rostfilcként bizonyították magukat a magas hőmérsékletű védőgáz vagy vákuumkemencék hőszigetelésében. Az általános épületépítés területén a kutatás és a szerkezeti alkalmazás még mindig gyerekcipőben jár. Ezen technikai textilszálak továbbra is magas ára miatt eddig csak tétován használták őket az építkezésben.
A kerámia szálak szálas kerámiaszerkezetből állnak. Oxidáns (alumínium-oxid, mullit) és nem oxidikus (SiC, SiCN, SiBCN) rosttípusként fordulnak elő. Műszaki textilként az alumínium-szilikát gyapot magas hőmérsékleten hőszigetelésként is ismert.
A legismertebb technikai textilszálak a szintetikus polimerekből készültek. 3 csoportra oszthatók:
Polikondenzációs szálak
Ide tartozik a poliészter, többnyire polietilén-tereftalát (PET) néven, kiváló minőségű anyagok, például diolok, Trevira stb. Gyártásához. A poliészter szálak nagyon szakadás- és kopásállóak, és alig szívnak fel nedvességet. A poliamid szálak (PA) nagyon rugalmasak, és hő által tartósan deformálódhatnak. Műszaki textíliákban a Polimid-et (PI) például szűrőközegben használják, mivel ez magas hőmérsékletű szintetikus szál. A polifenilén-szulfid (PPS) kémiai és hőmérsékletálló, és szűrőközegekben is alkalmazzák.
Polimerizációs szálak
A polimerizációs szálak közé tartozik a jó fény- és kémiai ellenálló képességű poliakrilnitril (PAN). Fontos alapanyag a szénszálak készítéséhez. A polipropilént (PP) viszont a legkönnyebb textilszálnak tekintik. Gyakorlatilag nem szívja fel a nedvességet, rugalmas és kopásálló. Geotextíliákban, padlóburkolatokban és az autóiparban használják. A polivinil-klorid (PVC) melegen tart. Az építőiparban különösen padlóburkolatokban használják.
Polyaddition szálak
A poliaddíciós szál poliuretánt (EL) elasztomerként dolgozzák fel, mivel a ruhaipar más szálaihoz kapcsolódóan nagy rugalmassági megnyúlása van. Az építkezés során a poliuretánt elsősorban habosított hőszigetelő anyagként ismerik.
Tervezés és alkalmazás
Amint látható, nemcsak a szálak széles választéka áll rendelkezésre alapanyagként, hanem a szerkezeti felhasználások széles skálája is. Nem csak ezért tanácsos a tervezőnek egy korai szakaszban egy mérnök mérnökkel tisztázni, hogy a technikai textilszálak használata megfelelő-e és milyen módon. Érdemes konzultálni az egyik intézettel vagy a megfelelő egyetemekkel abban a témában, ahol a speciális mérnökök gyakorlati építési alkalmazásokat hoznak - gyakran az iparral együtt - a termelés érettségére.
Fontos, hogy az ajánlattételre benyújtott termékek mindegyike CE-jelöléssel rendelkezzen, megfeleljen az európai szabványoknak és érvényes jóváhagyással rendelkezzen Németországban az alkalmazási területre vonatkozóan. A tervezők és a gyártók ezt a bizonyítékot az adott termék gyártótól kapják meg. A legtöbb gyártó segítséget nyújt az általánosan kötelező érvényű műszaki dokumentumokhoz, hogy a műszaki leírás az alkalmazási területeken megfelelő legyen a speciális alkalmazási területeken.
Következtetés
A műszaki textíliák termékpalettája széles. Ez a rövid részlet azt mutatja, hogy az építkezésben részt vevő valamennyi szakember - tervezők, szakmérnökök, feldolgozók - számára a folyamatos képzés elengedhetetlen ahhoz, hogy lépést tudjon tartani a gyors műszaki fejlődéssel. A Techtextil szakkiállítás áttekintést nyújt a textil megoldások épületépítésben történő alkalmazásáról. Itt az építészeknek és mérnököknek, valamint a kutatás és fejlesztés szakértőinek lehetőségük van megoldást találni a függőben lévő konstruktív kérdésekre.