自上世纪70年日本大阪万国博览会上的美国馆和富士馆均采用了膜结构建筑后,膜结构在建筑行业引起了不小的轰动。在随后的几十年,建筑膜结构得到了迅猛的发展。膜结构大部分由钢材和索构成,另外与结构相结合的膜材也逐渐走向功能化、智能化。膜材具有造型轻巧自由、美观;透光、节能、环保,优良的阻燃性能;防污自洁性能;安全、寿命长等优点。基于这些优点,建筑膜材脱颖而出,膜结构被称为“21世纪的建筑&rdquo应用于大型体育场馆、入口廊道、购物场、娱乐场、停车场、展览会场、植物观光园等建筑。
目前建筑膜材广泛认可的标准是日本JISA-93所规定的A、 B、C三类,是根据其防火性能的优劣来划分的。A.类最好,以玻璃纤维织物为基材涂聚四氟乙烯而成;B类次之,以玻璃纤维织物为基材涂聚氯乙烯而成;C类是三类中最次的,以聚酯(涤纶)织物为基材涂聚氯乙烯而成。按涂层材料分,有聚四氟乙烯(聚四氟乙烯)聚偏氟乙烯(聚偏氟乙烯)聚氟乙烯(PVF)聚氯乙烯(聚氯乙烯)聚氨酯(浦)橡胶等。
聚四氟乙烯膜材是在超细玻璃纤维织物上涂以聚四氟乙烯树脂而成的材料。这种膜材有较好的焊接性能,有优良的抗紫外线、抗老化性能和阻燃性能。另外,其防污自洁性是所有建筑膜材中最好的,但柔韧性差,施工相对较大。聚四氟乙烯膜材的加工方法是把玻纤织物多次快速放入特氟隆熔体中,使织物两面皆有均匀的特氟隆涂层,使永久性的聚四氟乙烯膜正式诞生。此后永久性膜结构正式在美国风行,许多学者对膜结构进行了深入的研究。20年后跟踪检测结果表明,这种膜材的力学性能与化学稳定性指标只下降了20%~30%,颜色也几乎没变,膜的表层光滑,具有弹性,
大气中的灰尘和化学颗粒很难粘附和穿透。经雨水清洗后的建筑膜能恢复其原有的清洁表面和透光率,足以显示PTFE膜材料的强大生命力和广阔的市场前景。
玻璃纤维PVC建筑膜材料。这种膜材料开发和应用较早。一般规定玻璃纤维织物经纬交叉处PVC涂层厚度不小于0.2mm。一般来说,涂层不会太厚,可以满足使用要求。为了提高PVC本身的耐老化性,
涂层时,通常会添加一些光稳定剂和热稳定剂。浅色透明产品应加入一定量的紫外线吸收剂,深色产品通常加入炭黑作为稳定剂。此外,PVC的表面处理方法很多。你可以在PVC的上层压上一层很薄的金属膜或喷上铝雾,并使用云母或石英来防止表面粘住和污染。
玻璃纤维硅树脂建筑薄膜材料。有机硅树脂具有优异的耐高低温、防水、抗氧化等特性。该薄膜具有较高的拉伸强度、弹性模量和良好的透光性。
美国欧文斯康宁公司开发的维斯塔膜是用这种树脂涂覆玻璃纤维布制成的。目前,这种膜的应用并不广泛,制造商也很少。
玻璃纤维合成橡胶建筑膜材料。合成橡胶(如丁腈橡胶和氯丁橡胶)具有良好的韧性,对阳光、臭氧和热老化稳定,具有优异的耐磨性、耐化学性和阻燃性,并能达到半透明状态。然而,它很容易变黄,所以通常用于深色涂层。
膨胀聚四氟乙烯建筑膜材料。
膨胀聚四氟乙烯建筑膜材料是通过在由膨胀聚四氟乙烯纤维织成的基布两侧粘贴氟树脂膜而获得的。由于成本高,考虑到成本和性能,这种膜材料很少在一般建筑中使用。目前,外国制造商很少。
ETFE建筑膜材料。它直接由ETFE(乙烯-四氟乙烯共聚物)的原料制成。ETFE不仅具有优异的抗冲击性、电气性能、热稳定性和耐化学腐蚀性,而且具有较高的机械强度和良好的加工性能。近年来,
埃特菲膜材的应用在很多方面可以取代其他产品而表现出强大的优势和市场前景。这种膜材透光性特别好,号称“软玻璃&rdquo质量轻,只有同等大小玻璃的1%;
韧性好、抗拉强度高、不易被撕裂,延展性大于400%;耐候性和耐化学腐蚀性强,熔融温度高达200℃;可有效的利用自然光,节约能源;良好的声学性能。自清洁功能使表面不易沾污,且雨水冲刷即可带走沾污的少量污物,清洁周期大约为5.年。另外,埃特菲膜可在现成预制成薄膜气泡,方便施工和维修。埃特菲也有不足,如外界环境容易损坏材料而造成漏气,维护费用高等,但是随着大型体育馆、游客场所、候机大厅等的建设,埃特菲更突显自己的优势,这种膜材的研发和应用在国外发达国家也不过十几年的历史。
北京奥运会场馆“鸟巢”和“水立方”膜结构采用埃特菲膜材,是目前国内最大的埃特菲膜材结构建筑,膜材采用进口产品。“鸟巢”采用双层膜结构,外层用埃特菲防雨雪防紫外线,内层用聚四氟乙烯达到保温、防结露、隔音和光效的目的。“水立方”采用双层埃特菲充气膜结构,共1437块气枕,每一块都好像一个“水泡泡&rdquo气枕可以通过控制充气量的多少,对遮光度和透光性进行调节,有效地利用自然光,节省能源,并且具有良好的保温隔热、消除回声,为运动员和观众提供温馨,安逸的环境。