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什么是ETFE膜?

2018-07-03


膜结构中的ETFE膜:

  ETFE的中文名为乙烯-四氟乙烯共聚物。ETFE膜材的厚度通常小于0.20mm,是一种透明膜材。 2008年北京奥运会国家体育馆及国家游泳中心等场馆中将采用这种膜材料。

  ETFE膜材常做成气垫应用于膜结构中。*早的ETFE工程已有20余年的历史,而***的要数英国的伊甸园了。

  ETFE膜是透明建筑结构中品质优越的替代材料,多年来在许多工程中以其众多优点被证明为可信赖且经济实用的屋顶材料。该膜是由人工高强度氟聚合物(ETFE)制成,其特有抗粘着表面使其具有高抗污,易清洗的特点。通常雨水即可清除主要污垢。

  ETFE膜使用寿命至少为25-35年,是用于永久性多层可移动屋顶结构的理想材料。该膜材料多用于跨距为4米的两层或三层充气支撑结构,也可根据特殊工程的几何和气候条件,增大膜跨距。膜长度以易安装为标准,一般为15-30米。小跨度的单层结构也可用较小规格。

  ETFE膜达到B1、DIN4102防火等级标准,燃烧时也不会滴落。且该膜质量很轻,每平方米只有0.15-0.35公斤。这种特点使其即使在由于烟、火引起的膜融化情况下也具有相当的优势。

  根据位置和表面印刷的情况,ETFE膜的透光率可高达95%。该材料不阻挡紫外线等光的透射,以保证建筑内部自然光线。通过表面印刷,该材料的半透明度可进一步降低到50%。根据几何条件及膜的层数,其K值可高达2.0W/m2K。耗能指数以一个三层印刷的膜为例可达到0.77。

  由于其优秀品质,ETFE膜几乎不需日常保养。可对其由于机械损坏的屋顶进行简单检查(一年一次为宜),并根据需要就地维修。同时也可检查通风系统,更换过滤装置。

  ETFE膜完全为可再循环利用材料,可再次利用生产新的膜材料,或者分离杂质后生产其它ETFE产品。ETFE与PVC,PTFE完全不同,就像大家了解的汽车一样,欧1到欧2比较容易,而欧2到欧3就完全不同了。

  初步分析,鸟巢改用PTFE有以下几点原因:

  1,其膜面积至少比水立方还要大一半,这么大的面积应用,在世界上是没有的,膜结构与钢结构的衔接有很大难度;

  2,其大面积开启式屋顶更增加了设计与施工难度,恐怕也是目前世界上****的;

  3,规避风险,两个奥运主场馆,既然水立方用ETFE,鸟巢改用PTFE也在情理之中;

  4,ETFE确实有优点,但也确实有缺点,而鸟巢更需要PTFE的优点,换句话讲,PTFE更适合鸟巢,包括从结构等各个角度;

    ETFE膜的出现为现代建筑提供了一个创新解决方案。由这种膜材料制成的屋面和墙体质量轻,只有同等大小的玻璃质量的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℃,并且不会自燃。

  作为大型比赛场馆的建筑材料用ETFE膜,更大的优势还在于它们可以加工成任何尺寸和形状,满足大跨度的需求,节省了中间支承结构。作为一种充气后使用的材料,它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,同时起到保温隔热作用。

  不仅如此,这种膜还具有自清洁功能,使灰尘不易附在其表面,清洁周期大约为5年。这种材料另一大优点就是可在现场预制成薄膜气泡,方便施工和维修。另外成本合理也是其**竞争力的另一优势,覆盖层加上结构的费用只有玻璃的一半,而使用寿命却长达25年。

  ETFE膜材在世界上的应用已有二十几年的历史,但国内ETFE膜材的研究与工程应用至今仍属空白。

  目前国内对ETFE这种新型薄膜材料的了解仅限于国外生产商提供的有关资料以及来自国外典型工程的直观感觉。

  

正视ETFE的缺点

    对于它的各式各样的配套装置来说,ETFE并不是一种**无缺的材料。ETFE材料的典型用法是,将它们两层或三层“焊接”在一起,平放着运送到工地。然后使它们膨胀成面板或“垫子”。这些“部件”需要“半连续”(semi-continuous)的空气压力,以保持它们稳定和提供给它们加热的装置,*多的是插入它们边缘的细软管。

    这些空气供应线与一个计算机系统连接,对“垫子”内部的压力进行监控。这个系数还能“喂入”空气,或从里面排出空气,使其进入更多的光线,或使其更阴暗。这意味ETFE“垫子”成了建筑物的一件有活力的“充气夹克”。在某些装置中,这些控制程序是利用光传感器进行的。当然,许多工程不要求这样复杂。

    维克多福伊特克公司的北美分部总经理爱德华?佩克说:“你必须就具体项目进行评估,弄清使用ETFE的目的。是为了建筑物的形象,为了透明度,为了结构,或是为了节能?”对于小规模的项目或住宅工程,他建议不要使用ETFE材料。

    从声学的角度来看,ETFE材料有一定的缺陷。ETFE“垫子”系统被用于屋顶时,可能增大雨声。因为这些“垫子”拉紧像一面鼓。制造商开发了几种消声技术,包括在ETFE“垫子”内安放聚碳酸脂片,但使用还不广泛。

    ETFE材料在室内应用,例如作为办公室的墙面,表现出另外的声学问题。ETFE材料比玻璃和木头传送更多的声音。这使它不宜用于机场附近的会议中心或会议室。相反,ETFE材料对“自含的”(self-contained)的噪声区——例如水上公园有益的。从墙壁和地面反射声音,并且通过屋顶散发出去。

    但是,消除的这些问题的研究正在进行之中,并且,使用ETFE材料的建筑已经在更多的地方出现。维克多福伊特克公司明年在美国将建设8项工程(在世界上预定的工程超过100个)。目前正在为一幢美国联邦大楼完成一个中庭屋顶。佩克希望,以后的工程将证明是ETFE材料在美国的一个转折点。ETFE材料已被用于北京国家水上运动中心,2012年伦敦奥运会也可能有几项工程使用。

ETFE膜结构




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