Пленки из фторопласта-40 (ETFE)

Пленка из фторопласта-40 по своему составу относится к эквимольным сополимерам тетрафторэтилена с этиленом (ETFE). Сырьем для производства отечественных пленок служат специальные марки фторопластов: Ф-40АМ, Ф-40ВЭМ, Ф-40БМ, а также новая марка, разработанная в ОАО "Галоген" - "Haleon".

Зарубежные торговые марки ETFE пленок: Tefzel® DuPont, Fluon®Asahi Glass Company, и Neoflon® ETFE Daikin

Особенные свойства пленок ETFE:

• Радиационностойкая.
• Рабочий интервал температур от -100 до +200 ºС.
• Высокое пропускание света в видимом и ультрафиолетовом диапазоне.
• Стойкая к действию кислот, щелочей и органических растворителей.
• Стойкая к дестабилизирующим факторам по группе жесткости 3у.
• Отличные прочностные и диэлектрические свойства.

Применение пленок из Ф-40 (ETFE)

Весьма значительное место в объемах продаж ETFE пленок объясняется широким спектром назначений и целым рядом технических преимуществ перед обычными пленками, стеклом и поликарбонатными листами. Производители пленок предлагают различные марки ETFE, различающиеся толщиной, поверхностной обработкой и введенными добавками для следующих применений:

• Архитектура;
• Агрокультурное и оранжерейное применение;
• Защита солнечных батарей;
• Электроника: печатные платы и полупроводники;
• Строительство: внутренняя отделка помещений;
• Индустрия: кабельная ленточная изоляция;
• Медицинская промышленность.

Инновации в городской архитектуре

Наиболее обширное применение ETFE пленок основано как на возможности реализации практически любых идей дизайнеров и архитекторов в оформлении фасадов и крыш всевозможных сооружений, так и на специфических особенностях данного фторполимера. В строительных технологиях используются толстые пленки ETFE толщиною 250 – 300 мкм, часто собранные в так называемые двух- или трехслойные пневматические «подушки». Раскрой и форма таких подушек, как правило, индивидуальны для каждого архитектурного проекта, а системы крепежа обеспечивают долгий срок службы, регулируемую ситуационную подачу сухого воздуха и ремонтопригодность секций. Кроме этого, ETFE, как и другие фторполимеры используется в архитектуре в форме текстильных покрывных материалов.

Характерными особенностями ETFE пленок, определяющими в архитектуре конкурентные преимущества являются:

Высокие физико-механические характеристики

Предел прочности при разрыве пленок ETFE разных производителей составляет от 40 до 65,2 МПа, что существенно превосходит полиолефиновые пленки. Отличные физико-механические свойства позволяют противостоять экстремальным нагрузкам, в том числе связанных с техногенными катастрофами. ETFE разрешен в зарубежье к использованию в районах с высокой вероятностью возникновения мощных ураганов, что обусловлено также эластичностью и стойкостью к повреждениям полотна пленки.

Малый вес

Плотность марок ETFE находится в пределах 1650-1760 кг/м³. Таким образом, пленки из ETFE, часто именуемые производителями «жидким стеклом», легче обычного стекла в 100 раз и, соответственно, не требуют массивных поддерживающих конструкций и могут быть легко перемещены по ситуации.

Возможность перекрытия больших пролетов

Ширина полотен может составлять от 2 до 5 метров, а длина превышать 50 метров. Возможности термоконтактной сварки термопластичного фторполимера ETFE способствуют изготовлению весьма крупных архитектурных элементов, что особенно наглядно видно в инновационных проектах павильонов стран мира на предстоящей выставке EXPO 2020 в Дубае.

Безопасность конструкций при пожаре

ETFE не горит, по DIN EN 13 501-1 продукт относится к самозатухающим материалам. В России мембранные конструкции обладают классом пожарной опасности материалов КМ1, токсичностью продуктов горения Т1 (малоопасные), дымообразующей способностью Д1 (малой дымообразующей способностью), группой горючести по ГОСТ 30244 – Г1 (слабогорючие материалы), группой распространения пламени по ГОСТ Р 51032 – РП1 (не распространяющие). Кислородный индекс фторсополимера, во многом определяемый условиями синтеза и строением концевых групп инициатора, составляет примерно 31-32%. Разрушение пленочного покрытия не является травмоопасным событием, как это может произойти со стеклом или листом поликарбоната.

Гарантийный срок эксплуатации

Срок эксплуатации пленочных покрытий из ETFE оценивается в 30-50 лет. После его окончания пленка пригодна к повторной переработке в гранулы и дальнейшему использованию в иных проектах.

Самоочищаемость поверхности пленки

Поверхность фторопластовой пленки антиадгезионна, поэтому на ней не скапливается ни пыль, ни грязь. По этой же причине на её поверхности не закрепляются простейшие микроорганизмы и водоросли. Для очистки достаточно ливневого дождя для смывания пыльцы или любых природных/техногенных загрязнений.

Энергосбережение

Использование «подушечной» технологии позволяет уменьшить теплопередачу за счет изолированных слоев воздуха в конструкциях. Поэтому затраты на охлаждение/отопление покрываемых помещений уменьшаются. Данные по изоляционным свойствам подушек из ETFE в таблице справа:

Отсутствие внутреннего шума

Пленка ETFE не задерживает прохождение звуковых волн и не является шумоизолирующей. Наоборот, звук дождя может усиливаться, как при ударах о барабанную поверхность. В то же время, в крытых ETFE помещениях, полностью устраняется эффект эха и гулкость звуков. Это может быть полезно в акустике, или концертно-филармонической деятельности.

Пригодность к технологиям «умного дома»

Современные тенденции градостроительства во многом основываются на энергоэффективном использовании солнечной энергии. Пленка ETFE отлично инкапсулирует внутри себя солнечные элементы, датчики освещенности, температуры, другую электронику, включая широкие панели LED экранов. Путем модификации угла отражения высокоэнергетической части солнечного спектра многослойными ETFE пленками, можно добиться того, что в помещениях, не будет жарко в солнечные дни. Такие пленки известны под аббревиатурой ETFE MOF.

Инертность пленки

Фторполимерная природа материала делает пленку нечувствительной к действию агрессивных веществ, кислотным дождям, ультрафиолету и проникающей радиации. Это дает возможность использовать пленку в качестве моющихся обоев коммерческих помещений и жилых зданий.

Экологичность пленки

Применение пленки ETFE снижает уровень выбросов СО₂ в окружающую среду. И вместе с этим реализуются различные биофермные проекты, направленные на создание в городской среде более комфортных условий пребывания путем очистки окружающего воздуха, регулирования освещенности, генерации биомассы для топлива, пищевых добавок или биологических удобрений.

Оранжерейное и тепличное строительство

Самым распространенным покрытием теплиц в мире являются полимерные пленки: Южная Европа, Арабские страны. Тепличные комплексы Израиля и Сев. Африки занимают 190 000 га; из них 168 000 га покрываются полимерными пленками; другая часть стеклом или полимерными листами. В азиатских странах площадь теплиц ~ 380 000 га – Китай, 60 000 га – Япония и 2 200 га Корея. Покрытие этих теплиц почти 100% - полимерные пленки. Россия сегодня на ~ 60% зависит от импорта тепличных овощей (Китай, Турция). Сейчас в стране около 1900 га теплиц и темпы их строительства невелики. Использованию в тепличном и оранжерейном деле современному материалу ETFE препятствует высокая стоимость квадратного метра, доходящая до 1080 рублей при оптимальной толщине 100 мкм. Тем не менее, ЗАО "Тандер", располагающее собственной системой реализации - сетью продовольственных магазинов "Магнит", построило самый современный тепличный комбинат ООО "Тепличный комплекс "Зеленая линия" площадью 90 гектар с применением японской ETFE пленки F-Clean! Выбору покрывного материала способствовало существенное повышение урожайности овощных культур и экономия средств на металлоконструкциях.

Широкий диапазон климатических условий

Теплицы с использованием ETFE уже отлично зарекомендовали себя в условиях Крайнего Севера. С другой стороны материал с успехом используется при возведении построек в жарких условиях пустынь и влажного тропического климата.

Прозрачность в видимом и УФ спектрах

Стекло и полиэтилен пропускают только 5% необходимого растению солнечного спектра. Максимальная прозрачность ETFE составляет 95%, а в ультрафиолетовом диапазоне – более 90%. Полный спектр света, особенно УФ-А играет большую роль в обеспечении здоровья растений. В естественной среде под влиянием ультрафиолета растение производит большее количество защитных биологически активных соединений – бета-каротина, антоцианов и гликозидов. Они обеспечивают цвет, вкус и питательную ценность растений. Кроме того, ультрафиолет подавляет развитие многих микроорганизмов, включая грибы и бактерии, вызывающие болезни растений в теплицах. Главным же следствием более высокой прозрачности ETFE пленок теплиц безусловно является вкус овощей и фруктов открытого грунта!

Долговечность

В традиционных пленочных теплицах пленку приходится заменять каждые 3-5 лет, поскольку снижается ее светопропускающая способность и прочностные характеристики в результате старения. Результаты испытаний показывают, что светопропускающая способность пленки ETFE снижается всего на 5% после 20 лет эксплуатации при гарантийном сроке эксплуатации, превышающем 30 лет. В ходе проведенных испытаний фирмой Dyneon на старение, после 10 тыс. часов воздействия УФ-излучения (тест Xenontest 150) не было выявлено признаков оптического повреждения ETFE. Японская фирма AGC в этой связи оценивает начало разрушения углеродной цепи величиной свыше сотни лет.

Ремонтопригодность

В случае механического повреждения пленки острым предметом или клювом птицы, её можно легко починить специальным скотчем, сделанным на основе такой же пленки.

Эффект антикапли

Заключается в отсутствии образования на поверхности специально обработанной пленки капель конденсата, способных к падению на растения (одна из причин заболевания рассады мучнистой росой).

Самоочищаемость теплиц

Высокая прочность материала в сочетании с оптимальным углом наклона крыши и поверхностным антиадгезионным эффектом не дает возможности накапливаться осадкам. Материал также не повреждается градом. Грязь, листва, пыльца и пыль скатываются с поверхности фторопласта ETFE лучше, чем с поверхностей других пластиков. Грязеотталкивающие свойства зависят от величины поверхностного натяжения материала, чем оно меньше, тем более антиадгезионна поверхность. Ряд уменьшения поверхностного натяжения имеет следующий вид: полиамид (PA) полиэтилентерефталат (PET), полиэфирэфиркетон (PEEK), полиэтилен (PE), поливинилиденфторид (PVDF), фторопласт-40 (ETFE), фторопласт-4 (PTFE).

Защита солнечных батарей

Возобновляемая солнечная энергетика – одна из быстро развивающихся индустрий в настоящее время. Специфика эксплуатации солнечных батарей предусматривает постоянное, максимально возможное воздействие на них всего спектра солнечного света. При этом наиболее выигрышным расположением модулей являются малооблачные песчаные пустыни с абразивным характером воздействия ветров и бурь. Для защиты модулей солнечных элементов как с фронтальной, так и с обратной поверхности применяют ETFE пленки толщиной от 25 мкм. По сравнению со стеклом ETFE пленки более прозрачны и несравненно более легки, что уменьшает расходы на монтаж и логистику, а также способствует безопасному выполнению покрывных работ. Защитные барьерные пленки из ETFE весьма достойно конкурируют в этом назначении с широким кругом применяемых пластиков: поливинилфторидом (PVF), PVDF, PET и другими. В последнее время ETFE пленки часто применяются в комбинации с другими полимерными слоями, например, PET и/или этиленвинилацетата (EVA), что улучшает стойкость к электрическому пробою и межслойную адгезию и приводит в сумме к созданию высококонкурентного продукта. Поверхностная микро-линзовидная модификация ETFE способна придать антибликовость пленке, что дополнительно увеличивает сбор солнечной энергии фотомодулями зданий. В ряде случаев ETFE пленка инкапсулирует наряду с солнечными элементами обратные преобразователи – LED и OLED элементы, используемые в концепции строительства умных домов и автономных фасадов.

Гибкость ETFE защиты способствует созданию переносных фотопреобразователей, способных снабжать энергией различные гаджеты или специализированную портативную электронику.

Больше информации по свойствам, применению и сравнению пленок из фторопласта-40/ETFE можно прочитать в статье "Пленки из инновационного фторопласта-40 или ETFE" из нашей библиотеки.

Другие фторполимерные пленки:

Пленка из фторопласта-2М (PVDF) Пленка из фторопласта-3М (PCTFE) Пленка из фторопласта-4МБ (FEP) Пленка из фторопласта-50 (PFA)