建筑膜材料在中国的开发及应用

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　　建筑膜材料在中国的开发及应用　　　　膜材网将建筑膜材料与篷盖材料进行蹿比，分析了国内外建笺膜材生产工艺的差异，　　　　指出了我国建筑膜材开发需解决的核心问题，井对应用情况做了简介。　　　　以高强纤维织物为骨架材辩、表面涂覆高性能涂层材料，并具有良好的阻燃．耐老化．抗风雪载　　　　及自洁性能，可广泛用作展览，体育，交通、休闲等建筑物的屋顶材料并承载应力的新一代复合材料，　　　　人们称之为现代建筑膜结构材料_以下简称建筑膜材_。常用的建筑膜材按基材可分为两类。一类是以　　　　聚酯织物为基材，表面进PVC涂层的产品，另一类是以玻璃纤维织物为基材、表面进行聚四氟乙烯　　　　_PTIm_涂层的产品．前者一般用于使用年限在15年以下的幅时性或半永久性建筑，后者婀用于永久性　　　　建筑。本文所论述的主要是以聚酯织物为基材的PVC类建筑膜材。　　　　1、建筑膜材在我国的开发与应用只是近几年的事，但发展速度很快。1995年我国建筑膜材的使用还　　　　不足1万平方米，但封200t年，仅当年完成的膜材投影面积在万平方米以上的大型膜结构体育馆就有　　　　六座，膜材用量在20多万平方米以上。随着我国2008年奥运会的申办成功，这两年膜结构的发展更是　　　　迅速，很多奥运会运动场所都有膜结构设计方案参与竞标．　　　　目前使用的高档膜材全部进口，年进口量已达几十万平方米，平方米售价在百元以上．国产膜材　　　　主要在品种开发，产品尺寸稳定性，抗蠕变性，自洁性等方面与进口产品存在很大差距，只能用于一　　　　些要求低的临时性建筑，膜材不能国产化，造成进口膜材价格偏高。这在很大程度上影响了它在我国　　　　的大量推广使用．因此加快膜材产品的开发对建筑膜结构在我国的大量推广使用及加快相关行业的发　　　　展有重大意义。　　　　2、建筑膜材与蓬盖材料的区别　　　　国内很多生产厂家与用户对建筑膜材与蓬盖材料的区剐还不是很清楚，一些蓬盖材料生产厂家以　　　　为提高产品力学强度、表面进行简单的防污处理生产的产品就可以作为建筑膜材用．其实，建筑膜材　　　　与蓬盖材料虽然都是以涤纶工业丝织物为基材、表面进行PVC涂层处理的产品，但两者在原料要求、　　　　织造工艺，涂屡工艺及产品性能等方面存在很大差异，只有正确了解两者的差异，才能真正把握好产　　　　品开发的方向．建筑膜材与蓬盖膜材有跌下区刚．　　　　2．1对纤维的要求　　　　蓬盏材料对化纤的要求是低收缩型涤纶丝就行，而建筑膜材基材所用涤纶丝要求是高强超低收缩　　　　型工业用丝．　　　　2．2涂层配方　　　　建筑膜材要选用迁移性小，分子量大的增塑剂，要掭加一些耐热分解性能高的PVC树脂期，并选　　　　择好抗氧化、抗_裳外线剂及热稳定剂与填科品种．　　　　2．3织遣工艺　　　　建筑膜材对基材织造中张力的控和要求很高。要求基材张力均匀，表面几乎无毛丝，尺寸稳定性　　　　高．不易变形。为提高强力及减薄同样重量基布厚度。织造结构多采mPanama结构_即方平组织_。而　　　　-106．蓬盖材料所用基材都是普通平纹组织。由于panama比普通平纹组织纱线具有更少的交叉点及更小的弯　　　　曲度，因此涂层后比普通平纹织物具有更小的断裂伸长率。　　　　2．4涂层工艺　　　　建筑膜材涂层过程中尽可能保证织物纱线经，纬向均受到较大张力，使经、纬线尽可能伸直，减　　　　小弯曲，提高产品尺寸稳定性与抗蠕变性能，蓬盖材料对抗蟠变性无特殊要求。　　　　2．5表面处理　　　　蓬盖材料表面基本上不进行防污处理，而建筑膜材盛须进行防污处理才能使用。　　　　2．6产品性能　　　　_I_建筑膜材要求具有比蓬盖材料更高的力学强度包括高的拉伸强度、撕裂强度及剥离强度_建筑　　　　膜材要求拉伸强度_经，纬向_>4000N／Scm，撕裂强力_经、纬向_>400N，剥离强度>100N／Scm_．　　　　_2_建筑膜材对撕裂强度要求不仅是绝对值要求高，而且要求在同样的纤维、同样的基材重量条　　　　件下，如何通过基材结构的改进尽可能地获得高的撕裂强度。因此膜材基材织造结构多用Pa蚰咖结构。　　　　_3_建筑膜材对双向拉伸下力学性能更为关注，而蓬盖材料只对单向下的力学性能有要求。建筑　　　　膜材要求材料双向拉伸下经，纬向应力、应变值尽可能均衡．差距越小越好。　　　　_4_建筑膜材要求具有更高的尺寸稳定性，在双向拉仲作用力下经、纬向断裂伸长率均小于单向　　　　拉仲值。单向拉伸断裂伸长率比蓬盖材料小，蓬盖材料断裂伸长率在20％以上，模量明显小于建筑膜　　　　材，因此，建筑膜材比蓬盖材料具有更高的尺寸稳定性。　　　　_5_做为长期户外使用的建筑膜材要抵御恶劣的气候变迁及经受uy、各种大气污物的侵袭，因此　　　　对防污自洁，耐老化性能要求很高，要求材料经久不变色．使用寿命在5年以上。而莲盖材料的使用　　　　寿命在5年以下．　　　　3、建筑膜材的开发和生产工艺　　　　国外对建筑膜材的开发是始于二十世纪初，中期正式应用，现在产品巳形成系歹口化，多样化，高　　　　性能亿。我国对建筑膜材的开发起步很晚，近几年才开始，一些原来生产蓬盖材料的厂家试生产过一　　　　些用于临时性建筑的膜材。所用的生产工艺基本沿用一般蓬盖材料的生产工艺： 基布退卷一底涂层寸烘干_轧光_÷面涂层呻塑化哼轧光_冷却__表面防污处理．收卷　　　　沿用蓬盖材料的生产工艺生产建筑膜材，在整个生产工艺中基布只有在经向受到张力作用。纬向　　　　只有在塑化时才受到张力作用。而国外专业膜材生产厂家，如法国Ferrsri公司，生产建筑膜材采用其　　　　专利技术。印Preconta／ntd预应力技术进行生产，该技术核心内容是：基布从退卷到表面防污处理前整　　　　个涂层过程中经向与纬向始终持续地受到张力拉伸作用．　　　　在Pr∞阻taint技术中，基布在整个生产过程双向均受到张力作用，这种纤维双向始终受到张力作　　　　用的工艺对产品所带来的优点是：　　　　_1_具有更高的足寸稳定性殛挽蟠变性能。　　　　由于№tain啦术中经纬向纤维都已被预拉伸，处于伸直状态。且控制纤维保持平行，经纬向 两个方向的延伸率差别大大下降。因此涂层后产品在经受荷载时抗蠕变性大大提高，而常规涂层工艺　　　　只有经向纤维处于伸直状态，纬向仍处于弯曲状态，因此经、纬向延伸率差别较大，涂层后尺寸稳定　　　　性较差，在荷载作用下蠕变值较大．制作的膜结构易松弛变形。 _2_更好的耐老化性能。　　　　对同等涂布量、不同涂布工艺纤维顶端涂层厚度进行对比，从中可以看出，PrecontaintI艺由于　　　　基布在双向均受到张力作用，因此同样平方米克重的基布厚度降低，在同样涂布量时纤维硬端可获得　　　　更多的保护层．保护层越厚。翩品耐老化性越好，使用寿命更长久． _3_更优异的表现质置．　　　　由于整个涂层过程纬向一直受到拉伸作用。避免了由于纤维收缩而导致的纬斜，表面褶皱、兜边　　　　等质量缺陷，获得更好的表现效果．　　　　更适合膜结构设计，裁剪，使实物造型于图纸完美吻合，作成的膜结构不需进行二次张拉．　　　　4、建筑膜材在我国的应用　　　　纺织建筑膜结构在我国的出现是始于1995年，真正形成规模是在1998年．比国外要晚30多年．膜　　　　结构在我国的应用形式主要有充气式膜结构、张拉式膜结构_Tension／Suspension membrane structure_、　　　　骨架式膜结构_Frame membranestrcture，Cable dome membrane structure_，组合式膜结构_Compound　　　　membrane structure_，大多是用于一些娱乐．休闲、体育场所及一些商业标识性建筑。如体育馆看台，　　　　游泳馆、海边造型，游乐甚及露天剧场等。　　　　近几年我国完成的建筑膜材投影面积在万平方米以上的大型体育馆有： 上海八万人体育馆 、上海虹日俸育馆　　　　广州黄埔体育馆 、 浙江义鸟体育馆、青岛最中体育馆 、 武秘体育中心、威海体育中心、烟台体育馆 、 郑州航海体育馆 。　　　　尽管膜材在我国 应用的绝对数量不是很大。但增长速度还是很快的，1998年膜材进口量为lO万平方米左右．1999年为　　　　15万平方米左右，2001年为20多万平方米。可见其速率增长很快。　　　　5、问题与展望　　　　我国在建筑膜材开发中需解决的核心问题有：　　　　_1_建筑膜材基布的织造．国内生产的基布都是平纹组织结构。还没有厂家开发出可用于建筑膜　　　　材的Paaama结构的基布I　　　　_2_涂层工艺．采用的都是常规的单向张拉工艺，双向拉伸工艺未能开发·　　　　_3_表面防污自洁处理工艺。目前国内厂家都是直接买国外的表面处理桶．品种以丙烯酸树脂为　　　　主，但防污自洁效果好的PVDF_聚偏氟乙烯_与PVF_聚氟乙烯_处理荆未能开发。 目前还没有机构　　　　对建筑膜材的开发进行深人系统的研究，上述问题未能顺利解决在很大程度上钶　　　　约了建筑膜材在我国的大量使用。　　　　膜结构由于造型新颖轻巧。具有强烈的时尚感及艺术美感、施工期短，综合造价低，将成为未来　　　　建筑结构发展的主流。据国外资料报道，垒世界建筑织物的销售量在1990年为21亿美元，2000年达　　　　34亿美元，10年内以6％的增长速率在增长。进入2l世纪，膜结构会以略高于此速度持续发展。随着　　　　我国2008年申奥的成功，膜结构在我国的发展肯定要远高于6％的增长速度。甚至将以倍数速度发展。　　　　因此若能尽快对建筑膜材进行开发．使其尽快国产亿，在举办奥运的良好契机下，建筑膜材在我　　　　中的推广应用也一定会迎来一个生机盎然的春天。