Membran

Als Membran bezeichnet man generell eine dünne Materialschicht, die zwei Bereiche oder Räume voneinander abgrenzt und somit den Stofftransport zwischen diesen Bereichen beeinflusst.

Im Bauwesen handelt sich bei einem Membran um ein dünnes, flächiges Bauteil das überwiegend als Gebäudehülle eingesetzt wird. zum Einsatz kommen meist textile Materialien, sogenannten Gewebemembrane, und Kunststofffolien. Durch das geringe Eigengewicht ist die Verwendung von Membranen vor allem bei großen, freitragenden und stützenfreien Konstruktionen von Vorteil. Zudem handelt es sich bei der Membranbauweise um meist lichtdurchlässige Konstruktionen, die vergleichsweise schnell aufgebaut und wieder abgebaut bzw. umgebaut werden können, was sie hinsichtlich des Einsatzzweckes sehr flexibel macht.

Gewebemembrane kommen vorwiegend als beschichtete Systeme zum Einsatz und nur in Sonderfällen auch in unbeschichteter Ausführung. Bei der Herstellung werden hochfeste Glasfasern oder Kunststofffasern, in paralleler oder miteinander verdrehter Ausrichtung, zu Fäden versponnen. Diese Fäden werden wiederrum orthogonal, d. h. rechtwinkelig, zueinander zu einem flächigen Gewebe verwoben. Die mechanischen Eigenschaften werden dabei hauptsächlich vom Material und der Webart, also dem Aufbau, beeinflusst. Trotz ihres strukturierten Aufbaues, zeigen Gewebemembrane ein anisotropes, d. h. richtungsabhängiges, Werkstoffverhalten. Kohlenstofffasern oder Metallfasern sind wegen ihres hohen Elastizitätsmoduls für den Membranbau nicht geeignet.

zum Schutz vor mechanischen, chemischen und biologischen Schädigungen werden diese Gewebe noch beschichtet und mit weiteren Zusatzstoffen verbessert. zum Einsatz kommen überwiegend Polyestergewebe mit einer Polyvinylchlorid-Beschichtung (PVC) und Glasfaser-Gewebe mit Polytetrafluorethylen-Beschichtung (PTFE). Zur Verbesserung des Wärmeschutzes wurde ein sogenanntes Low-e beschichtetes Gewebe entwickelt, mit der Membrane überzogen werden können. Diese Beschichtung reduziert im Sommer die eintretende Wärme ins Gebäude und reflektiert im Winter die Wärme im Gebäudeinneren, so dass diese nicht mehr nach außen gestrahlt wird.

Kunststofffolien werden aus sogenannten themoplastische Kunststoffen hergestellt, die sich in einem bestimmten Temperaturbereich sehr einfach plastisch verformen lassen. Im Vergleich zu den Gewebemembranen besitzen diese Kunststofffolien ein recht isotropes, d. h. richtungsunabhängiges, Materialverhalten. Das derzeit am häufigsten eingesetzte Material ist Ethylen-Tetrafluorethylen (ETFE), welches eine hohe chemische Beständigkeit, ein geringes Gewicht, hohe Lichtdurchlässigkeit und eine gute Wiederverwertung aufweist. Aufgrund seiner ausreichenden Gasdichtheit ist es auch für den Einsatz in der pneumatischen Membranbauweise, d. h. für Konstruktionen deren Membranflächen mittels Luftdruck gespannt werden, geeignet. Allerdings neigen Kunststoffe bei höheren Einsatztemperaturen zum Kriechen, was besonders bei einem Einsatz in warmen oder heißen Klimazonen berücksichtigt werden muss.

Dank neuen technologischen Entwicklungen haben Membranen als Werkstoffe in den letzten Jahrzehnten zunehmend an Bedeutung gewonnen. Insbesondere Innovationen in Bezug auf Lebensdauer, Optimierung der mechanischen Eigenschaften oder schmutzabweisende Oberflächen trugen hierzu bei.

Englische Übersetzung(en):

membrane