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膜结构材料的性能分析
发布时间:2019-03-31
聚酯纤维织物经过PVC涂层后,也可采用加上聚氟乙烯(PVF)面层解决膜材易老化的问题,这种膜材在美国已流行多年。它是将聚酯纤维织物经过PVC涂层后,采用专用粘合剂,将PVF面层粘于表面,其商品名为Tedlar®,对提高自洁性能也有显著效果,但手感略硬。 
  聚酯纤维织物涂以含有二氧化钛(TiO2)的聚氯乙烯膜材,这种方法在韩国应用较早,韩国一些厂商曾来华作过宣传和推销,据称也可大大改善聚氯乙烯的自洁问题,目前在国际上已得到广泛应用。其原理是利用含有TiO2的面层在紫外线照射下可将有机污染物氧化分解,同时使膜面生成亲水基,使膜面具有优异的自洁去污能力,膜面始终保持美观整洁,这是最近几年开发出来的新技术,具有很大的优越性,因此使用面越来越广。 
  ② 主要生产商 
  生产这类产品的企业包括法国的法拉利技术织物公司、意大利NAIZIL(耐驰)公司、美国Seaman公司、德国的Verseidag公司、沙特阿拉伯Obeikan公司、德国米乐公司Mehler Texnologies等,我国有浙江锦达、北京佳泰、浙江星益达和上海申达科宝公司等。 
  其中,德国米乐公司在原有的基础上又开发出了新产品:纳米PVDF涂层(Valmex®),相较于传统的PVDF涂层,这种膜材具有更优越的自洁效果、抗腐蚀能力和抗菌效果;微孔吸音膜材(Silesco®)不仅能够控制噪音,改善空间的音响效果,同时还保持了膜材的各种物理性能,包括各种强度下的拉伸力、颜色、各种灯光效果的涂层等,为室内设计师在改善内部空间的声效和美观方面提供了更多想象空间和实现可能;高度自洁膜材(Vivax®)采用THV涂层和聚酯织物,具有极易处理和优越的耐用性能。(注:THV涂层是一种聚合物,混合有四氟乙烯、六氟丙烯、双氟亚乙烯,与其他氟塑涂层一样,具有卓越的抗污、自洁和易维护的特点。膜结构膜结构车棚
  国内的膜材厂家也逐渐成熟,大都引进了国外的先进织造和涂覆设备,产品也已应用到一些工程上,如北京人大附中体育场、中国空军实验室、土耳其安卡拉污水处理厂等设施与建筑的膜结构就应用了上海申达科宝新材料有限公司生产的膜材。 
  (3)其他 
  除了以上两种主要的膜材外,还有一种是由W.L.Gore公司推出的膨化聚四氟乙烯材料织成的织物(ePTFE织物),其商品名为TENARA®。这种产品是先制造ePTFE膜材,然后割裂成众多的扁丝,并加以捻度纺成纱,再织成布,然后再在布的双面贴上氟聚合物薄膜而成为高质量的膜材(全部由氟聚合物组成)。 
  这种膜材曾在国外一些展览会上展出,据介绍,它们已被应用于沙特阿拉伯麦迪那先知大教堂上。在教堂广场上有众多由这种膜材做成的伞,形成伞群,每个伞的面积为296 m2。这种膜材透光性能特别好,用于膜结构建筑白天可以不用照明,有利于节能。 
  (4)几种膜材的性能比较 
  表 2 是上述几种膜材透光率的比较。 
   
  从表 2 可以看出,Gore TENARA® 膜材透光率最高,可达 30% 以上,晴天白天可以不用照明,从而可以节约能源,而且色泽洁白,十分美观。但据了解,这种膜材全部采用氟聚合物为原料,制造工艺也较复杂,成本较高。因此目前主要考虑玻纤织物涂PTFE和聚酯织物涂PVC树脂这两种膜材。 
  总结以上分析,要使膜结构建筑经久耐用,除了对膜结构的支撑体系要有严格要求外,对膜材料也要有严格要求。传统的膜结构材料中,聚酯纤维织物+PVC涂层类膜材在机械物理性能上要比玻纤织物+PTFE涂层差一个档次,但在膜材的自洁性方面则明显有缺陷,耐火性能也与之存在差距。为了弥补这些缺陷,必须对膜材加以表面处理,方法包括聚酯织物+PVC涂层,再加以PVDF表面涂覆;另一种方法为聚酯纤维织物+PVC涂层再用PVF贴膜,当然也可在聚酯纤维织物表面涂以含有TiO2的PVC树脂,因为TiO2的光氧化作用可对有机物氧化分解,自洁性较高。涂覆后其自洁性能甚至可与玻纤织物+PTFE媲美。 
  在物理机械性能和自洁性能等方面几类膜材由于存在差距,导致其使用寿命等也有所不同。 
  一般认为:玻纤织物+PTFE膜材使用寿命可达 30 年以上,而聚酯织物+PVC+PVF或聚酯织物+PVC+PVDF这两类膜材使用寿命为 12 ~ 15 年(PVF的保质期比PVDF要稍长一些)。 
  在几种膜材的自洁性能方面,玻纤织物+PTFE为好;其次为聚酯织物+PVC涂层,包括聚酯织物+PVC涂层+PVDF涂层或聚酯织物+PVC涂层+PVF层压,聚酯织物+PVC涂层+PVDF浸涂则比PVF层压略差,但后者折叠性稍逊一筹。 
  在几种膜材的防火性能方面,玻纤织物+PTFE为佳,聚酯织物+PVF和聚酯织物+PVDF都要稍差一些。 
  总之,第 1 类膜材是永久性建筑的主要膜材,但各个厂家生产的产品不完全相同,要考察各项力学性能、自洁性能、透光率等,较细纤维制作的玻纤织物具有更好的力学性能和耐疲劳性(见文后附表 1);第 2 类膜材各企业生产的差距很大(见文后附表 2),主要是由聚酯纤维的差异引起的。另外,涂层质量特别是表层的质量问题更是关注的重点。 
  ePTFE织物+氟聚合物涂层,其织物基材及贴面材料均为氟化物,耐紫外线性能十分优越,且透光率高于其它膜材,但其抗拉强度较前几种膜材要差很多,另外,这种膜材是较晚才开发出来的,成本及价格很高。目前,国际上大型建筑很少采用,小型建筑有一些应用,但也不多。 
  涤纶长丝织物涂覆PVC后,必须再涂覆表面层以保持表层的美观性并赋予其更好的性能。目前国内主要以涂PVDF为主,过去采用的聚丙烯酸酯表面涂层耐久性较差,由于紫外线照射 2、3 年后涂层开始减薄,很快就失去光泽和作用,起不到保持自洁的作用。另外,涂PVDF性能虽好一些,但其与PVC不易粘结牢固,目前有多种工艺可改善其粘结性能。杜邦公司则认为PVF效果比PVDF更好一些,德国Verseidag公司也认同这一结论,因此国外有较多企业采用。但PVF不能涂层,要先做成薄膜,再用粘合剂贴到PVC的表面,这样又存在贴合技术问题,如不能产生气泡等,目前已有较多企业采用这种加PVF面层的工艺。但如PVC中含有TiO2则膜材的抗污性能可大幅提高,因此这类膜材的使用有增多的趋势。 

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