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膜材介绍


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PVDF膜材

材料特性
用于膜结构建筑中的膜材是一种具有强度,柔韧性好的薄膜材料,是由纤维编织成织物基材,在其基材两面以树脂为涂层材料所加工固定而成的材料,中心的织物基材分为聚酯纤维及玻璃纤维,在力学上织物基材及涂层材料分别具有下列的功能性质。
织物基材具有抗拉强度,抗撕裂强度,耐热性,耐久性,防火性。
涂层材料具有耐候性,防污性,耐水性,透光性。

膜材选定
用于建筑膜结构的膜材,依涂层材不同大致可分为PVDF膜与PTFE膜,膜材的正确选定应考虑其建筑的规模大小、用途、形式,使用年限及预算等综合因素后决定。

PVDF膜材
PVDF是二氟化树脂(Polyvinylidene Fluoride)的略称,在PVC膜材表面处理上加以PVDF树脂涂层的材料称为PVDF膜材。
PVDF膜材具有柔软度高不易发生破裂、性价比高、制作周期短、施工速度快的优点。近年来经过工艺及材料的不断改进其耐侯性及防污性得到进一步提高,自洁性高的PVDF膜材的耐用年限可达15年以上,该材料目前是国内使用量最大的膜材。

PTFE膜材(PTFE Coated Fiberglass)
PTFE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。PTFE膜材最大的特点就是耐久性、防火性与防污性能好。
耐久性:涂层材料PTFE抗酸、碱等化学物质。
防污性:因涂层材料为聚四氟乙烯树脂,表面摩擦系数低,所以不易被污染,耐用年限可达20年以上。与PVDF膜材比较造价高、制作安装周期相对长,目前应用于对价格不敏感的国家投资项目。

PVDF膜材料的特点:
第二代PVDF膜材的最新工艺和性能特点

1.摘要
膜结构作为现代建筑的重要组成部份,被广泛使用在各种不同的建筑类型中。随着膜结构建筑的日趋广泛,人们对膜材料的品质要求也越来越高。因此,各大膜材制造商都投入了大量的资源进行新产品的开发和研制,以求改变旧型膜材所存在的种种缺陷,制造出更加完美的新型膜材,以适应现代社会对膜材在实际应用上更高的要求。

2.膜材的构成
膜结构所用的PVC膜材是在聚酯纤维织物(PES)上涂敷或层压PVC(聚氯乙烯)而形成的复合材料。基布的材料及编织工艺主要决定膜材的抗拉强度,抗撕裂强度等力学性能。而涂敷层的PVC(聚氯乙烯)在一定程度上提高了膜材的各项性能指标;与此同时,外涂层的表面处理则进一步提供了膜材的耐污、耐火、耐热、耐用和抗紫外线辐射等物理性能,以及增加膜材的使用年限。

以往的PVC膜材,外涂层的表面处理通常是使用丙烯酸酯(Acrylic),由于丙烯酸酯(Acrylic)对紫外线辐射下自身化学的稳定性不够,在耐久性和自洁性方面存在不足,所以一般适用于临时性或者使用年限要求不高的膜工程项目。

在此基础上,膜材制造商在外涂层的表面处理上使用了聚二氟乙烯(PVDF)和聚氟乙烯(PVF),尤其是以聚二氟乙烯(PVDF)为主。PVDF的使用大大提高了PVC膜材在自洁性、紫外线辐射下的抗老化性、耐污性及耐久性,所以PVDF膜材迅速成为了PVC膜材的主导产品。

3.膜材的制作工艺
在制作工艺上,第一代PVDF膜材的制作工艺通常是把100%PVDF直接涂敷在PVC层上。
一般来说,PVDF(聚二氟乙烯)是硬度较高的物质,而PVC(聚氯乙烯)是属于硬度比较低的物质。偏硬的材料和偏软的材料两者是不容易结合好的,而因此引起的最大隐患就是两者易于剥离。一旦剥离,PVC层直接暴露在紫外线辐射下,由于PVC材料对紫外线的化学不稳定性,PVC涂层容易离析发粘,粘附灰尘,而且不易被雨水冲掉,自洁性大受影响。同时,剥离处由于材料的损伤而容易滋生微生物,产生霉变,从而导致材料性能的退化,并且影响其使用寿命。

为了解决此问题,一些膜材制造商通过对外涂层的PVDF中混入一定比例的丙烯酸酯(Acrylic),从而使最外层的PVDF涂层“软化”,以接近PVC层的硬度,从而使两者更易于结合。这种制作工艺我们称之为“混合型PVDF膜材”由于加入了一定比例的丙烯酸酯(Acrylic),从而严重影响了PVDF涂层在自洁性、耐污性和耐久性等各方面的性能。所以,尽管“混合型PVDF膜材”在抗剥离性能方面有了很大的提高,但是在其自洁性、紫外线辐射下的抗老化性、耐污性及耐久性方面的性能是相对下降了很多。

为了解决这一矛盾,经过近十年的研究试验,推出了其专利的Primer涂层技术,很好地解决了这一难题。

Primer涂层是它介于PVDF涂层和PVC涂层之间,即是在PVC涂层上先涂敷Primer层,然后在Primer层上涂敷100%PVDF。Primer的硬度介于PVDF和PVC之间,这种过渡既能很好的解决剥离的问题,同时并不需要“稀释”PVDF的含量。100%PVDF涂敷的外表层仍然能发挥其应有的作用,保证其各项性能指标不会被降低。

另一方面,由于Primer涂层的存在,以及它与高效改性助剂的共同作用,使得100% PVDF膜材能够直接焊接。由于其优越的性能,因此而被称为 第二代PVDF膜材。

第二代PVDF建筑膜材分层图:


丙烯酸酯(Acrylic)/混合型PVDF/第二代PVDF

附图二:三种涂层的膜材的抗紫外线实验对照图:
丙烯酸酯(Acrylic)/混合型PVDF/第二代PVDF


第二代PVDF膜材性能的主要特点

1)直接焊接
“直接焊接”是第二代PVDF膜材的重要特性之一。在成品膜的制作过程中,如果不可以直接焊接,则只能使用背贴条或者打磨方式,从而产生如下问题:
“黑沟”现象:如果使用背贴条方式焊接,由于裁剪误差,或者焊缝处受力后对接的膜材会向两侧分离而产生一条宽窄不一的“沟”(缝隙)。污染物、雨水会在此外聚积,形成一条黑色的小沟,严重影响膜结构整体的美观。更严重的是,污染物和雨水聚积后,沿着基材织物向膜材内部渗透,从而造成焊缝处发霉、脱落。
焊缝强度不足:由于某些膜结构的设计要求无法使用背贴条的方式焊接,则可采用对膜材焊接处进行打磨的焊接方式,从而引起焊接强度不稳定的工程隐患:打磨深了,会破坏膜材整体结构,进而使得强度下降;打磨浅了,会残留不可直接焊接的PVDF使焊缝强度减弱;打磨宽了,会造成部分膜材失去PVDF涂层的保护直接暴露于外环境中,这部分膜材会迅速老化变质、变色,最终使焊缝强度下降;打磨窄了,部分PVDF会含在焊缝中,使实际焊缝宽度小于合理焊缝宽度,造成焊接强度的下降。
直接焊接彻底清除了第一代PVDF膜材因为单面PVDF而存在的背贴条和打磨问题,而且大大减少了膜材加工的工作量。
第二代双面PVDF膜材的可焊接性主要源于Primer 涂层。Primer涂层是独特的高科技发明。
2)独特的双面PVDF自洁涂层,双重保护
第一代PVDF膜材多为顶面涂敷100% PVDF,底面涂敷ACRYLIC(丙烯酸酯)的单面PVDF涂层的结构方式。此膜材侧重于膜材顶面的保护,但对膜材底面缺乏妥善的保护。从而使各种污染物、水蒸气等会首先侵蚀性能较差的内表层,使其老化,变质甚至脱落。这种弱点在海洋馆、游泳馆、加油站、收费站等膜建筑中表现得尤为突出。所以,对于对内、外表面综合性能均有较高要求的膜结构建筑,仅有一面PVDF自洁涂层的膜材是难以胜任的。
双面PVDF膜材,不仅对膜材顶面有极好的保护作用,而且对底面也有优良的保护作用。它消除了第一代PVDF膜材底面为ACRYLIC涂层,而不能对膜材底面进行妥善保护而带来的工程隐患,而且很好地解决了膜材底面对灰尘的吸附问题。同时,对膜材的自洁性、抗老化性以及保温隔热性等都有较大的提高。
3) 优秀的防霉、防渗性能
选用了目前全球最高质量的低纱高密度聚酯丝(HT PES LOW WICK)。此材料在防霉、防毛细、防侧渗等性能方面都有了很大提高。与此同时,粘合层中含有优良的助剂,使膜材的防霉、防菌、防侧渗等性能得到了进一步的加强。完全消除了膜材因侧渗而产生的发霉、脱落等危险。


4)卓越的自洁性能
由于膜材的外涂层(PVDF涂层)加入了高效改性助剂,它不但使膜材直接焊接成为可能,而且还大大提高了它的自洁性能。












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