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1、全球膜结构建筑与膜结构材料膜结构建筑的发展和纺织工业的发展息息相关。20世纪由于化纤工业和玻纤工业的发展，大大拓展了纺织工业的应用领域。由于玻纤和一些合成纤维具有强度高、疏水性好、耐腐蚀、防霉等特性，用其织成的织物再经适当的聚合物涂层和后处理后，可进一步提高其性能和功能，可以广泛地应用于一些大型建筑的屋顶。这种经过特殊处理的纺织材料，一般称之为膜结构纺织材料或膜材料。图1为世界上最大的膜结构建筑沙特吉大机场候机厅，其建筑面积达42万平方米。建筑物采用膜结构纺织材料做屋顶有很多优点。涂层织物与砖、瓦、水泥、钢材等传统建筑材料相比，重量要轻得多。用膜结构材料制作的屋顶，重量仅及传统建筑材料制作的1
2、/30。因此，膜结构建筑可大大节约支撑结构和加强材料，降低造价。另外，可以适用于建造大跨度建筑，世界上最大膜结构建筑的跨度可以达到200米，这是砖瓦、水泥等传统建筑无法达到的。因此，膜结构建筑对于建造大型公共场所、设备库房、材料仓库、展览厅、体育场、机场候车室等特别适用，已成为这些建筑的首选目标之一。除此以外，膜结构建筑可以利用膜材料所具有的透明度，在白天节约照明用电；膜结构材料的建筑物还能较好地承受地震等破坏力。与常规结构材料相比，织物建造的屋顶比较轻巧，很容易取下移置别处；当织物有磨损、损坏时，修复也很方便。采用膜结构材料制作屋顶，可以为建筑师们实现奇思妙想提供条件，达到美化城市的目的。国
3、际上大约在20世纪60年代后期70年代初期开始出现膜结构建筑群，至今已使用30多年，目前仍保持完好。这说明织物膜结构建筑的使用寿命，可以超过三十年，即可以达到永久性建筑的要求。对于那些要求较低的建筑，可以使用质量稍差的膜结构材料，其使用寿命也可以达到15年20年，即附合半永久性建筑的要求。目前世界上膜结构建筑已成为时尚，特别是历届奥运会场、世博会展馆等大型建筑，都大量采用膜结构建筑，其实用性、经济性、美观性都得到了充分的体现。这些年来，其应用领域越来越广泛，发展的速度也越来越快。中国的膜结构建筑发展相对较晚，1997年前国内只有少量小型和中型的膜结构建筑。1997年上海举办第八届全运会，其主体
4、育场的看台挑篷采用膜结构，挑篷面积达到36100平方米可同时容纳8万名观众。这是我国第一次在大型体育场馆采用膜结构建筑的屋顶，为我国采用膜结构建筑掀开了新的一页，对我国膜结构建筑的发展具有重大的影响。上海采用的膜材料为玻纤织物，外表进行聚四氟乙烯树脂涂层（PTFE），全部系进口产品。我国第二个大型膜结构建筑是青岛颐中体育场，总面积为3万m2，采用的膜材料为以涤纶工业丝织造的织物，以PVC进行涂层，其顶面层再覆以聚偏 氟乙烯层（PVDF），可容纳6万观众。从此以后，膜结构建筑在我国得到了迅速发展，例如浙江义乌体育场、上海虹口足球场，武汉、郑州、广州以及中小城市（如烟台、威海、秦皇岛等），亦相继建
5、造了运动场馆。除了体育场馆外，如水上乐园、剧场、展览馆、会展中心、加油站、飞机场等亦纷纷出现膜结构建筑。由于2008年北京将举办奥运会，已有一批运动馆计划采用膜结构建筑。而2010上海举办世博会，将有100多个国家来参展，也需要建设一批永久性、半永久性建筑。2010年广州将举办亚运会，同样需要建设一定规模的运动场馆。可以预见：中国将面临建设膜结构建筑的高峰期，这将为我国膜结构纺织材料的发展提供极好的机遇。膜结构纺织材料的质量要求：以玻璃纤维织物为基材，表面涂以聚四氟乙烯树脂或硅树脂；以聚酯纤维织物为基材进行PVC涂层，顶层再涂以PVDF（聚 偏氟乙烯）或贴PVF膜（聚氟乙烯膜）。在涂层之前，织
6、物需经过预拉伸；将膨化聚四氟乙烯膜（ePTFE）割裂成众多的扁丝，将扁丝加以捻度纺成纱，并织成布，然后再双面贴上氟聚合物薄膜。还有将乙烯四氟乙烯共聚物（ETFE）作为膜材料。这两种膜对比前两种相对较少，属于后发展起来的。要有很好的物理机械性能：包括抗拉强度、模量、抗撕裂强度、耐屈曲性能、基布和涂层之间的剥离强度等，都要求达到很高的要求，以保证膜材料有很好的力学性能，坚牢、耐用。要有好的耐老化性能：因膜结构材料长期暴露在空气中，受到紫外线幅射的照射。膜材料必须具有抗紫外幅射、抗老化的性能，并且不能因紫外线照射而迅速降解。这就要求不但纤维材料要耐老化，涂层材料也要耐老化。这方面，玻纤织物+聚四氟乙
7、烯涂层的产品有极佳的耐老化性能，目前使用三十年以上而仍能保持较多的剩余强力的，就属于这类产品；而涤纶织物+PVC涂层的产品就要稍差一些。要有好的自洁性能：膜面材料整年暴露在空气中，极易被沾灰和受到其它污染，影响建筑物的美观。玻纤织物经PTFE涂层、或ePTFE扁丝加捻后织成的织物，两面再贴上氟聚合物膜，这两种织物都具有极佳的自洁性，表面沾上灰尘或其它污染后可以依靠雨水冲刷而自我清洁。即使有些污染不能完全冲刷干净，也可利用一般清洁剂很容易地去除。而聚酯织物+PVC涂层则很容易沾污，由于PVC涂层中含有的增塑剂极易向表层迁移，可以把灰尘及其它污染物粘在一起，很难用一般清洁剂除去。因此，聚酯织物+P
8、VC涂层的膜材料，其表层（在PVC的外层）一般都需再涂上聚偏氟乙烯（或其它涂层材料）层即PVDF层，或贴上聚氟乙烯（PVF）膜以达到自洁的要求。正是在聚酯织物的表层涂层上，各公司各有自己的专利，以显示其特有的自洁性能。要有一定的透光性能：膜结构材料在阳光照射下，将大量的热和光反射出去，但也希望将一部分光透过膜，直射到室内。在这方面，以膨化聚四氟乙烯（ePTFE）扁丝织成的布外涂氟聚合物的膜材料，透光率很高，见表1。据了解ETFE（乙烯四氟乙烯共聚物）膜，其透光率还要高于ePTFE膜。从表中可以看出，由Gore公司独家开发的ePTFE/氟聚合物膜材料和同样新近出现的ETFE膜具有很高的透光率，室
9、内白天可以不开灯，可大大节约用电。综合以上，国外对应用最为广泛的PTFE/玻纤织物及PVC/PET织物两种膜结构作综合对比。生产这种膜材料厂家很多，如美国的chemfab公司，这是最早进入我国的膜材料市场的厂商，除此之外，德国Verseidag公司,沙特阿拉伯的OBeiKaN公司。日本中兴化成工业株式会社亦生产这种高品质膜材料。前面已经述及玻纤织物涂聚四氟乙烯膜材料，不但强度高，而且由于玻纤和聚四氟乙烯耐候性都十分优良。抗紫外线性能好，使用寿命长，而且它还具有很高的自洁性，这种膜面受空气中灰尘沾污后，可以依赖雨水的冲刷去除，即使一些积圬雨水冲不掉，也可以用普通的清洁剂很容易地清除。因此这种膜材
10、料可以保持膜面长期的光亮、清洁。除此以外，玻纤织物+PTFE涂层材料作为首选材料，国际上最早选用的这类膜建筑，经历的时间已有超过三十年的，但据称目前仍很完好，为韩国釜山穹顶建筑采用玻纤织物涂PTFE材料的情况。另外,日本中兴化成工业株式会社亦生产玻纤织物涂PTFE建筑膜材。日本中兴化成工业株式会社采用的玻纤织物，其玻纤的细度是目前最细的，即称之为玻璃纤维B丝；而有的企业采用的为6的DE丝。日本中兴化工指出：采用细的玻纤丝，其单位面积的抗拉强度高，耐屈曲牢度好，在受反复应力时不易疲劳，因此用这种纤维加工成的膜结构材料更经久耐用，图15为纤维直径与单位面积抗拉强度之间的关系，为采用3及6直径玻纤纱
11、对膜材料各项质量指标的影响情况。当然其着重说明的：该种产品的质量比一般玻纤涂层产品更为优越。涤纶工业丝织物,涂以PVC,表层再涂上自洁层。涤纶长丝织物涂以PVC后,可以大大提高强度,但如果PVC直接暴露在紫外线辐射下,其中的增塑剂容易向表层迁移,容易粘附灰尘,而且不易被一般的清洁剂除去,根本谈不上自洁性,因此仅使用很短时间后,外观就十分难看。表面再涂以PVDF就是为了把PVC层覆盖住,由于PVDF具有较好的抗紫外线性能,可以改善自洁性,增加使用寿命。生产这类产品的企业众多，如法国的Ferrari公司,美国的Seaman公司，德国的Verseidag公司，沙特阿拉伯的OBEIKEN公司，德国的
12、Mehler HAKU公司，我国北京的佳泰蓬盖材料公司等诸多公司。德国Mehler Haku公司的涤纶建筑膜材料有其特色。采用聚酯织物PVC涂层的膜材，一般表层都要再涂上PVDF或聚丙烯酸酯，以防止PVC涂层的增塑剂迁移至表层，造成膜材的表面沾污。但聚丙烯酸酯在紫外线照射下很快就会销蚀。而PVDF的涂层有的是将100%PVDF直接涂敷在PVC上，因PVDF硬度较高，与PVC之间的粘合不牢固（PVC硬度较低），容易剥离。一旦剥离，则PVC直接暴露在紫外线辐射下，增塑剂迁移必然会产生，造成表层粘附灰尘，自洁性大大下降，同时剥离处容易滋生微生物，产生霉变，影响使用寿命。为了解决这一问题，有些制造商在
13、外层涂层的PVDF中加入一定量的聚丙烯酸酯，从而使与PVC接触的外层PVDF涂层软化，这种制作方法实际上表层是混有聚丙烯酸酯的PVDF膜材。这样做虽然解决了剥离的问题，但混合型表层在耐污性和耐久性方面却比100%的PVDF下降了许多。为此，德国Mehler公司的聚酯织物涂PVC膜材采用了新的表层涂敷工艺即所谓MEHATOP F-primer 涂敷工艺。与其它膜材涂敷工艺不同，它是在PVC涂层上先采用聚丙烯酸酯涂敷作为过渡层（Primer），这样就解决了容易剥离的问题。因表层仍是100% 的PVDF，自洁性能仍十分优越。Mehler公司称之为第二代PVDF涂层。Mehler公司是在膜材的双面都采
14、用PVDF的表层保护。 W.L GoreTMTenara & Associates 生产的以高强膨化聚四氟乙烯（ePTFE）纱为骨架，表层再覆以氟聚合物做成的膜，形成100%的氟聚合物膜结构材料，因此具有世界上最好的耐紫外线幅射的性能，以及十分优异的自洁性能，可以耐严酷的温度条件，使用寿命长。其骨架材料的制作是将ePTFE膜先切割成条，再加捻成纱，然后织成布，双面再层合氟聚合膜材。这样的工艺过程，保证了这种膜材可以达到一定的拉伸强度，特别是撕裂强度可以大大超过玻纤或涤纶为骨架的材料。这种材料的另一个特点是色泽永远可以保持洁白，容易清洁，透光率好。照明可以少用电源，白天主要采用日光透射的光亮便已足够。以上由上海蓬婉（膜结构）装饰工程有限公司为各位网友整理：http:/www.sh-欢迎下载。