Г.Саран, ШУТИС-ийн Материал судлалын төвийн захирал, дэд профессор, доктор (Ph.D) 

С.Баяржаргал, ШУТИС, ХШУС-ийн химийн инженерчлэлийн салбарын сургалтын мастер, техникийн ухааны магистр

Уламжлалт барилгын материалтай харьцуулахад шинэ барилгын материал нь хөнгөн, уян хатан, тунгалаг болон байгаль орчинд ээлтэй зэрэг олон төрлийн давуу талуудтай аж. Тэгвэл ямар материалын тухай энд яригдаж байна вэ гэвэл ЭФТЕ буюу Этилен-тетрафторэтилен-сополимер мембран материал юм.

Гэхдээ мембран материал нь дэлхийн хамгийн эртний барилгын материал бөгөөд хүний амьдрах орчинг уур амьсгалын нөлөөллөөс хамгаалах арга байсан байна. Жишээлбэл, гэр, майхан болон урц гэх мэтэд даавуун мембран материалыг маш эрт дээр үеэс эхлэн ашиглаж байсан. Харин орчин үеийн барилгын даацын материал болохын хувьд өнгөрсөн зууны дунд үеэс алдарт архитектор Фрай Отто зэрэг мэргэжилтнүүд инженер техникийн талаас нь авч үзсэнээр хэрэглэгдэж эхэлжээ.

Зураг 1. Мембран материалан дээвэртэй Мюнхены олимпын цогцолбор (ХБНГУ) 

ЭФТЕ нь фторт суурилсан полимер бөгөөд химийн бүтэцдээ фторын атом агуулсан полимер материалын ангилалд багтана. 

Энэхүү материал нь цохилт, дулаан, хэт улаан туяанд болон химийн үйлчлэлд тэсвэртэй, уян налархай, суналтын бат бэх өндөртэй бөгөөд аливаа боловсруулалт хийх боломжтой материал юм. Иймээс түүнийг химийн үйлдвэрлэл, цахилгаан техник, электроникийн салбар болон автомашин үйлдвэрлэлд өргөнөөр хэрэглэдэг байна. Сүүлийн 25 жилд барилга, архитекторын чиглэлээр мөн хэрэглэх болжээ. 

ЭФТЕ-материалыг анх 1970 онд АНУ-ын ДуПонт химийн үйлдвэр бусад дуропластик материалуудын хамт хөгжүүлсэн байна. Өөрөөр хэлбэл энэхүү материалын хайлах температур нь 270ºС хүртэл байсан нь хайруулын таваг доторлодог материалын хэмжээнд бараг очжээ. 

Энэхүү полимерийн 2 төрөл байдаг. Үүнд:

Перфтортполимер- Энэ төрлийн полимерт ижил төстэй нүүрс устөрөгчийн полимер бүтэц дэх устөрөгчийн бүх атомыг фторын атомаар сольсон байдаг.

Хэсэгчлэн фторжуулсан полимер- ийм полимерүүдэд устөрөгч ба фторын атомууд полимер бүтцэд байдаг.

ЭФТЕ-г термопластик материалыг боловсруулдаг түгээмэл аргууд болох цутгах, хэвэнд шахаж хэвлэх, үлээж хэвлэх, экструдерт болон арматуртай бүрэх гэх мэт бүх стандарт аргуудаар хялбархан боловсруулж хэрэглэх боломжтой ажээ.

Ерөнхийдөө этилен ба тетрафторэтилен хийнүүдийн полимеризацийн урвалаар гарган авдаг бүтээгдэхүүн боловч эцсийн бүтээгдэхүүн нь гранулат хэлбэртэй учраас Монгол улсад түүхий эдийг нь оруулан ирж ЭФТЕ материалыг үйлдвэрлэх боломжтой юм.

Шилэн хүлэмжинд ашигладаг ЭФТЕ материалыг цагирган цорготой төхөөрөмжөөр битүү хальсан хоолой гарган аваад  3 м-ийн өргөнтэй тууз болгон хэрчдэг байна.

Харин барилгад ашиглах гэрэл нэвтрүүлэлт өндөртэй хальсан дэр гарган авахын тулд шингэн ЭФТЕ-г өргөн ховилт экструдерээр 1.5-1.6 м өргөнтэй филм хэвлэдэг аж.

 Зураг 2. ЭФТЕ-материалыг үлээх аргаар хэвлэх ерөнхий бүдүүвч

Ихэвчлэн фильмийг 0.012-0.3 мм зузаантай үйлдвэрлэдэг бол 0.1 мм хүртэлх зузаантай даацын бус эдлэлд, 0.2-0.25 мм зузаантайг даацын эдлэлд ашигладаг байна. Бүтээгдэхүүний чанар нь түүхий эдийн гранулат, будаг зэрэг нэмэлтүүд, хайлуулах температур болон хөргөх хурднаас хамаардаг. ЭФТЕ материалын 30 хүртэлх хувийг талст фаз эзэлдэг учраас шил шиг тунгалаг биш харин гэрлийг шилнээс илүү хугалдаг. Гэхдээ бүтээгдхүүний төрлөөсөө хамаарч үзэгдэх гэрэл (380-780 нм), хэт улаан туяа (780-3000 нм) болон хэт ягаан туяа (315-280 нм) зэргийг нэвтрүүлэх чадвартай. Шил гэхэд хэт ягаан туяаг шингээдэг байна.

Өөрөөр хэлбэл тус материалын хамгийн гол давуу тал нь 95% хүртэл гэрэл нэвтрүүлдэг учраас “Зөөлөн шил” хэмээгддэг бөгөөд байгалийн гэрлийг өндөр үр ашигтай ашигласнаар эрчим хүч хэмнэх боломжтой гэсэн үг юм. 

Зураг 3. ЭФТЕ хальсан дэр

ЭФТЕ хальсан дэр гэдэг нь тухайн фильмийг дэр маягаар завсар нь агаар эсвэл янз бүрийн хийгээр дүүргэх, сүвэрхэг хөнгөн шингээгч материалаар дүүргэх эсвэл сүвэрхэг фильмэн үе давхарлах зэргээр дуу шингээх, гэрэл нэвтрүүлэх, дулаан дамжуулалтын шинж чанарыг сайжруулсныг хэлдэг ажээ. Жишээлбэл, ХБНГУ-ын Фрауэнхофын институтын эрдэмтэд ЭФТЕ дэрний суурь хэсгийг вольфрамын гуравч оксидоор бүрээд устөрөгчөөр дүүргэхэд хөх өнгөтэй болсон бөгөөд  хүчилтөрөгчөөр дүүргэхэл буцаад өнгөгүй болох жишээтэй байна. Өөрөөр хэлбэл барилгын фассадыг ийм дэрээр өнгөлөхөд нарын тусгалаас хамаарч нэвтрүүлэх гэрлийг тохируулах боломжтой болох юм байна.

Үүнээс гадна тухайн хальсан дэр нь дулаан тусгаарлах шинж чанар муутай нэг дутагдалтай талтай байсныг мөн шийдвэрлэжээ. Эрдэмтэд дэрний гадна талыг маш нимгэн хөнгөнцагаан болон лакны үеэр бүрсэн байна. Хамгийн гол нь ЭФТЕ материал дээр тухайн үеийг тогтоох нь хамгийн гол хүндрэл байсан байна. Ийм үе тавьсанаар дулаан тусгаарлах чадвар сайтай материал гарган аваад зогсохгүй бактерийн эсрэг үйлчилгээтэй болгожээ.

Зураг 4.ХБНГУ-ын Мюнхен хотын хөл бөмбөгийн “Alianz стадион

ЭФТЕ материалын өөрийгөө цэвэрлэх чанар нь энэхүү мембраныг өргөн хүрээтэй хэрэглээнд ашиглах боломжийг олгодог байна. Өөрөө цэвэрлэх функцийг бадамлянхуа эффектээр хангадаг: Гадаргуугийн тусгай бүтэц нь салхи, бороо нь ЭФТЕ гадаргуу дээр шороо, бохирдол бага тогтдог. Үүнээс гадна сополимер нь бүрэн дахин боловсруулагдах боломжтой бөгөөд 40 гаруй өнгөний сонголттой байдаг. Мөн гэрэл нэвтрүүлэлтийг бууруулья гэвэл төрөл бүрийн гэрэл ойлгогч хээг ашиглахад хангалттай байна. Тухайн барилгын онцлогт тохируулан янз бүрийн өнгөтэй ямар ч хээг ЭФТЕ материал дээр хэвлэх нь хязгааргүй боломжийг олгодог ажээ.

ЭФТЕ материалын түүхий эд хямд мөн хөнгөн жинтэй тул үйлдвэрлэлийн өртөг багатай. Хөнгөн тул бүтээцийг хэмнэх боломжтой мөн тулгуур бүтээц хооронд зайтай барьж зардал хэмнэх боломжтой байна. ЭФТЕ материалыг 100% дахин боловсруулан ашиглах боломжтой нь түүний бас нэг давуу тал юм. Өнөөгийн байдлаар энэхүү материалыг барилгын салбарт ашиглахад зориулан үйлдвэрлэж байгаа компаниуд нь түүний ашиглалтын хугацаанд 30-с дээш  жилийн баталгаа өгч байна.

Зураг 5. Казахстан улсын нийслэл Астана хотод байрлах “Ханшатыр” үйлчилгээний төв

Жишээлбэл, Казахстан улсын нийлэл Астана хотод байрлах “Ханшатыр” үйлчилгээний төвийг нэрлэж болох юм. 140,000 хавтгай дөрвөлжин метр талбай бүхий 150 метрийн өндөртэй энэхүү барилга нь дэлхийн хамгийн өндөр майхан бөгөөд Их Британийн архитектор Норман Фостер зохион бүтээсэн юм. Неофутурист хэв маягаар бүтээгдсэн Хан Шатыр зугаа цэнгээний төв нь 2006 онд Астанагийн өдрийг тохиолдуулан нээгдсэн байна. Энэ төв нь Астана хотын иргэдийн хувьд иргэний, соёл, нийгмийн чухал газар ажээ. Үүнд хотын цэцэрлэгт хүрээлэн, жижиглэн худалдааны дэлгүүр, кафе, ресторан, кино театр, 450 м гүйлтийн зам, төрөл бүрийн арга хэмжээ, үзэсгэлэнд зориулсан янз бүрээр зохион байгуулах орон зай гэх мэт олон төрлийн амралт, үйлчилгээний байгууламжууд багтсан болно. Янз бүрийн түвшин нь долгионлог хэлбэрийн терассыг үүсгэх бөгөөд хамгийн дээд талын терасс дээр усан парк байрладаг байна.

Харин бүтээцийн хувьд 100 000 м^2 талбай бүхий ЭФТЕ-хавтангуудаас бүрдсэн бөмбөлөг хэлбэрийн 150 м өндөр байгууламж ажээ. Астана хотод өвөл -35ºС хүртэл хүйтэрдэг бол зундаа +35ºС хүртэл халдаг. Тэгвэл 3 давхар ЭФТЕ материал нь дотоод байгууламжийг цаг уурын эрс тэс нөхцөлөөс хамгаалахын зэрэгцээ өдрийн гэрэл чөлөөтэй нэвтэрч байхаар төлөвлөгджээ. Хамгийн хүндрэлтэй хэсэг нь өвлийн цагт мөсөн бүрхүүл үүсэх явдал бол температурыг тохируулахын зэрэгцээ мембран материалын дотор талаас халуун агаараар үлээж өгсөнөөр энэ асуудлыг шийдвэрлэсэн байна. Зарим хэсгүүдийг битүү орон зай эзлэх бөгөөд эдгээр нь агааржуулалтын системтэй байна. Зуны улиралд доод хэсгээр нь бага зэргийн хүйтэн агаар өгч үзүүр хэсгийн агааржуулалтыг нээж өгсөнөөр зуухны яндангийн адилаар агаарын урсгал үүсэж задгай талбайнуудыг сэрүүцүүлдэг аж. Ерөнхийдөө энэхүү төвийн температур нь өвлын улиралд +14ºС байдаг бол зуны улиралд +29ºС хүртэл дулаахан байдаг байна.

Ханшатыр төвийг барихад ашигласан ЭФТЕ-материалын зузаан нь 0.05-0.82 мм байдаг бол нэг квадрат метр талбайн жин нь 70-1100 г буюу маш хөнгөн материал юм. Гэхдээ суналтын бат бэх нь 2500-5000 Н бөгөөд галын аюулгүй байдлын хувьд DIN4102 В1 галд тэсвэртэй ангилалд багтдаг байна. Мөн 120 км/ц-ийн салхины ачаалалд тэсвэртэй аж. Иймээс энэхүү материалыг архитектурын ирээдүйн төгс материал хэмээн үзэж байна.