聚四氟乙烯薄膜和ETFE薄膜的對(duì)比
ETFE 化學(xué)名稱乙烯-四氟乙烯共聚物,是一種含氟高分子熱塑型材料,是人工高強(qiáng)度氟聚合物,ETFE 膜材直接由材料成膜。ETFE膜材具有良好的耐久性、易潔性和穩(wěn)定性,是一種典型的非織物類膜材,為目前國(guó)際上 先進(jìn)的薄膜材料。國(guó)家體育場(chǎng)選用的是0.25毫米厚、無(wú)色透明帶印刷點(diǎn)的ETFE 膜材。PTFE化學(xué)名稱聚四氟乙烯,是種化學(xué)惰性材料,是以玻璃纖維為基材形成聚四氟乙烯薄膜材。PTFE也具有優(yōu)良的耐久性、易潔性和穩(wěn)定性。國(guó)家體育場(chǎng)選用的聚四氟乙烯薄膜材根據(jù)位置的不同,為吊頂區(qū)域的吸聲膜材和內(nèi)環(huán)立面的防水膜材。經(jīng)測(cè)試,ETFE膜材和聚四氟乙烯薄膜材的防火性能均可達(dá)到B1級(jí),為難燃材料。 1.聚四氟乙烯薄膜材的特點(diǎn) (1)聚四氟乙烯薄膜材的 大特點(diǎn)是強(qiáng)度高,中等強(qiáng)度的聚四氟乙烯薄膜厚度僅0.8mm,但它的拉伸強(qiáng)度已達(dá)到鋼材的水平;而且彈性模量較低,有利于膜材形成復(fù)雜的曲面造型; (2)使用溫度范圍廣,能夠在-70℃~230℃的溫度范圍內(nèi)使用; (3)具有獨(dú)特的光學(xué)性能,白天入射光線成為自然溫射光,防止眩目,無(wú)陰影,光線均勻分布;幾乎沒(méi)有紫外線透過(guò),防止了內(nèi)部裝飾材料和設(shè)備的褪色;夜間高反射性能使得房間具有卓越的照明效果,減少電能消耗,而且可襯托出夜 空中建筑物的輝煌; (4)自潔性好,雨水可沖刷掉表面的附著物; (5)具有高透光率,透光率為13%,對(duì)熱能反射率73%,熱吸收量很少; (6)使用壽命在25年以上。 2.ETFE 膜材的特點(diǎn) “ETFE”是英文Ethylene Tetra Fluoro Ethylene的縮寫,中文名稱為乙烯-四氟乙烯共聚物。ETFE膜材具有較高的抗拉強(qiáng)度、抗沖擊強(qiáng)度及抗撕裂能力。ETFE膜材的厚度通常在0.05~0.25mm。隨著厚度的增加,膜材的硬度將增加,同時(shí)也更脆,增大了加工難度。ETFE材料的典型用法是,將兩層或三層膜材“焊接”在一起,運(yùn)送到工地。然后充氣使它們膨脹成氣枕。 (1)由氟塑料制造的,它也可和織物膜材一樣施加預(yù)拉力; (2)抗溫度變化,能直接暴露于-200℃—150℃的溫度中; (3)ETFE 膜的透光率可高達(dá)95%。該材料不阻擋紫外線等光的透射,以保證建筑內(nèi)部自然光線。通過(guò)表面印刷,該材料的半透明度可進(jìn)一步降低到50%; (4)特有抗粘著表面使其具有高抗污,易清洗的特點(diǎn),通常雨水即可清除主要污垢; (5)ETFE膜達(dá)到B1、DIN4102防火等級(jí)標(biāo)準(zhǔn),燃燒時(shí)也不會(huì)滴落。厚度通常為0.05mm~0.25mm,且該膜質(zhì)量很輕,每平方米只有0.15kg~0.35kg。這種特點(diǎn)使其即使在由于煙、火引起的膜融化情況下也具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì); (6)ETFE膜完全為可再循環(huán)利用材料,可再次利用生產(chǎn)新的膜材料,或者分離雜質(zhì)后生產(chǎn)其它ETFE產(chǎn)品; (7)耐腐蝕特性,同時(shí)又有對(duì)金屬特有的較強(qiáng)粘著特性,克服了聚四氟乙烯對(duì)金屬的不粘合性缺陷,加之其平均線膨脹系數(shù)接近碳鋼的線膨脹系數(shù),使ETFE(F-40)成為和金屬的理想復(fù)合材料,具有極優(yōu)良的耐負(fù)壓特性; (8)ETFE膜使用壽命至少為25~35年,是用于永久性多層可移動(dòng)屋頂結(jié)構(gòu)的理想材料; (9)通常以氣墊的形式應(yīng)用于建筑中,氣墊的經(jīng)濟(jì)跨度一般在3~5 m。通過(guò)鋼結(jié)構(gòu)、鋁合金結(jié)構(gòu)或索網(wǎng)可以將多個(gè)氣墊連接在一起組成大覆蓋空間。就每一個(gè)氣墊而言,都是一個(gè)充氣結(jié)構(gòu);而就整個(gè)結(jié)構(gòu)而言,每一個(gè)氣墊單元又相當(dāng)于圍護(hù)結(jié)構(gòu)。需要不斷的監(jiān)控和補(bǔ)充氣壓。 相比來(lái)說(shuō),ETFE膜比聚四氟乙烯薄膜具有更高的透光度和更好的抗化學(xué)能力,能抵抗多數(shù)的酸和堿;ETFE膜抗自然老化能力強(qiáng)并較好的加工性及機(jī)械性,由于ETFE膜是直接由塑料成膜,沒(méi)有基材,所以其抗拉強(qiáng)度、抗撕裂強(qiáng)度不如聚四氟乙烯薄膜,而且一次性投資高,使用過(guò)程中維護(hù)費(fèi)用高,對(duì)銳利的物體抵抗能力差。 3.膜材應(yīng)用情況目前世界上有能力生產(chǎn)與加工ETFE膜材的廠家較少,僅德國(guó)、美國(guó)、日本等國(guó)少數(shù)幾個(gè)公司可生產(chǎn)ETFE膜材,而具有ETFE膜材加工制作、安裝能力的公司更少。ETFE膜材在國(guó)外已有20多年的 應(yīng)用歷史。由于其極好的透光性能,特別適合建造需人工模擬自然環(huán)境的建筑如植物園以及運(yùn)動(dòng)場(chǎng)館等。如荷蘭Arnhiem動(dòng)物園、英國(guó)的Hampshire網(wǎng)球與健身俱樂(lè)部、英國(guó)的伊甸園、德國(guó)的“Moby Dick”游泳池、瑞士蘇黎世的Masoala雨林等建筑均采用ETFE膜。 纖織物涂層PTFE建筑膜材是在20世紀(jì)70年代初期以美國(guó)杜邦、康寧玻纖公司為主的幾家公司和設(shè)計(jì)單位聯(lián)合開(kāi)發(fā)研制的。1973年首次將這種建筑膜材應(yīng)用于美國(guó)加利福尼亞大學(xué)拉維恩學(xué)院的學(xué)生活動(dòng)中心的屋頂上。該建筑在使用了20多年后。經(jīng)跟蹤檢測(cè)其PTFE建筑膜材質(zhì)基本如初。 目前,聚四氟乙烯薄膜材應(yīng)用范圍已比較廣泛,包括各類體育建筑、展覽建筑、機(jī)場(chǎng)建筑及設(shè)施、海濱娛樂(lè)休閑建筑及設(shè)施等。國(guó)際頂級(jí)場(chǎng)館有日本的東京穹頂、亞特蘭大的佐治亞穹頂、英國(guó)的千年穹頂、韓國(guó)的漢城體育場(chǎng)等等。國(guó)內(nèi)也在大量興起:如上海八萬(wàn)人體育館、上海F1賽車館等。生產(chǎn)這種建筑膜材的國(guó)外廠家很多,如德國(guó)Mehler公司日本TaiyoKogyo公司、中興化成工業(yè)株式會(huì)社、美國(guó)Chemfab公司,他們都有比較成熟的制備技術(shù)。目前國(guó)內(nèi)公司也投入研制生產(chǎn),但目前國(guó)內(nèi)膜結(jié)構(gòu)公司大多數(shù)都是高價(jià)從國(guó)外購(gòu)買此種建筑膜材進(jìn)行膜結(jié)構(gòu)的建設(shè)。 在我國(guó),1997年之前,只建造了少量的小型與中型的膜結(jié)構(gòu),同年在上海舉行的第七屆全國(guó)運(yùn)動(dòng)會(huì),聚四氟乙烯薄膜結(jié)構(gòu)被用在主體育場(chǎng)的看臺(tái)挑篷,總面積達(dá)36100m2。這是********次將膜材制成的屋頂用在大面積的永久性建筑上,具有深遠(yuǎn)的影響。自此以后,聚四氟乙烯薄膜材在我國(guó)陸續(xù)有應(yīng)用,如上海新國(guó)際展覽中心、廣州花都新國(guó)際機(jī)場(chǎng)候機(jī)廳,以及各地方大量新建的中小建筑中也在廣泛的應(yīng)用。鳥(niǎo)巢工程采用了53000m2的聚四氟乙烯薄膜結(jié)構(gòu)。由于受到技術(shù)水平的限制,ETFE膜材在我國(guó)的應(yīng)用相對(duì)滯后很多,國(guó)家游泳中心“水立方”和國(guó)家體育場(chǎng)“鳥(niǎo)巢”使用ETFE膜結(jié)構(gòu)建筑材料還是ETFE膜材在我國(guó)的首次大面積應(yīng)用。 總的來(lái)講,膜結(jié)構(gòu)及材料具有強(qiáng)大的生命力和市場(chǎng),它將成為21世紀(jì)新型建筑工程材料、紡織服裝面料和環(huán)保材料等新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。目前,我國(guó)膜材的生產(chǎn)和應(yīng)用還處于初級(jí)階段。由于受到化工技術(shù)和機(jī)械、電子制造水平的限制,我們生產(chǎn)的品種還很少,產(chǎn)量也不大。國(guó)外許多國(guó)家生產(chǎn)的膜材品種多、技術(shù)含量高。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的膜結(jié)構(gòu)建筑用膜材絕大多數(shù)依賴進(jìn)口。“水立方”所使用的建筑膜材料和技術(shù)則全部是引進(jìn)國(guó)外的產(chǎn)品和施工設(shè)計(jì)。 概括起來(lái),我國(guó)與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家在新型膜材料的應(yīng)用上的差距體現(xiàn)在: 1)缺少性能優(yōu)異的膜材的生產(chǎn)技術(shù) 膜結(jié)構(gòu)只有在材料問(wèn)題得到解決之后才得以大量推廣應(yīng)用,因此關(guān)鍵問(wèn)題是要提供滿足功能要求、耐久性好與經(jīng)濟(jì)的膜材。目前,我國(guó)只有少數(shù)廠家可以生產(chǎn)建筑用PTFE和ETFE膜材,而且其性能較國(guó)外產(chǎn)品還有較大差距。隨著PTFE和ETFE膜材在鳥(niǎo)巢和“水立方”工程中的應(yīng)用,我國(guó)的膜材市場(chǎng)需求會(huì)不斷擴(kuò)大,這會(huì)激勵(lì)我國(guó)的膜材生產(chǎn)企業(yè)加大投入,革新技術(shù),促進(jìn)膜材生產(chǎn)技術(shù)的快速發(fā)展。 2)缺少膜材加工及施工技術(shù) 膜材加工及施工技術(shù)是制約我國(guó)膜材應(yīng)用的又一瓶頸,F(xiàn)在,大面積應(yīng)用膜材的工程中,基本都是采用國(guó)外的技術(shù),我國(guó)還缺乏獨(dú)立完成膜材設(shè)計(jì)和施工的經(jīng)驗(yàn)。 不過(guò),ETFE膜材在“水立方”、和“鳥(niǎo)巢”工程中的應(yīng)用促進(jìn)了《國(guó)家游泳中心膜結(jié)構(gòu)技術(shù)及施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》、《國(guó)家體育場(chǎng)ETFE膜結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》和《國(guó)家體育場(chǎng)聚四氟乙烯薄膜結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》有關(guān)ETFE膜技術(shù)及施工的項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái),為今后我國(guó)提高膜材加工及施工技術(shù)打下了很好的基礎(chǔ)。
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