ETFE膜

ETFE膜

ETFE的中文名為乙烯-四氟乙烯共聚物。ETFE膜材的厚度通常小于0.20mm,是一種透明膜材。 2008年北京奧運會國家體育館及國家遊泳中心等場館中將採用水立方的外牆是用ETFE膜製成的這種膜材料。

套用

ETFE膜材常做成氣墊套用于膜結構中。最早的ETFE工程已有20餘年的歷史,而最著名的要數英國的伊甸園了。

ETFE膜是透明建築結構中品質優越的替代材料,多年來在許多工程中以其眾多優點被證明為可信賴且經濟實用的屋頂材料。該膜是由人工高強度氟聚合物(ETFE)製成,其特有抗粘著表面使其具有高抗污,易清洗的特點。通常雨水即可清除主要污垢。

水立方的外牆是用ETFE膜製成的水立方的外牆是用ETFE膜製成的

工作原理

過濾原理有三種:篩分、濾餅層過濾、深層過濾。一般認為MF的分離機理為篩分機理,膜的物理結構起決定作用。此外,吸附和電性能等因素對截留率也有影響。其有效分離範圍為0.1-10μm的粒子,操作靜壓差為0.01-0.2MPa。

聚四氟乙烯濾膜能截留0.1~1微米之間的顆粒,膜允許大分子有機物和溶解性固體(無機鹽)等通過,但能阻擋住懸浮物、細菌、部分病毒及大尺度的膠體的透過,膜兩側的運行壓差(有效推動力)一般為0.7bar。

工業套用

1) 除去水中的細菌和其它微粒;

2) 除去組織液、抗菌素、血清、血漿蛋白質等多種溶液中的菌體;

3) 除去飲料、酒類、醬油、醋等食品中的懸濁物、微生物和異味雜質。

技術特點

膜的材質分為有機和無機兩大類,有機聚合物有醋酸纖維素、聚丙烯、聚碳酸酯、聚碸、聚酰胺等。無機膜材料有陶瓷和金屬等膜的孔徑大約 0.1~10μm,其操作壓力在0.01-0.2MPa左右。過程操作分死端過濾和錯流過濾兩種方式。在死端過濾時,溶劑和小于膜孔的溶質粒子在壓力的推動下透過膜,大于膜孔的溶質粒子被截留,通常堆積在膜面上。隨著時間的增加,膜面上堆積的顆粒越來越多,膜的滲透性將下降,這時必須停下來清洗膜表面或更換膜。錯流過濾是在壓力推動下料液平行于膜面流動,把膜面上的滯留物帶走,從而使膜污染保持一個較低的水準。

套用領域

(1)水處理行業:水中懸浮物,微小粒子和細菌的去除;

(2)電子工業:半導體工業超純水、積體電路清洗用水終端處理;

(3)製葯行業:醫用純水除菌、除熱原,葯物除菌;

(4)食品工業:酒、飲料中酵母和酶菌的去除,果汁的澄清過濾;

(5)化學工業:各種化學品的過濾澄清。

ETFE膜使用壽命至少為25-35年,是用于永久性多層可移動屋頂結構的理想材料。該膜材料多用于跨距為4米的兩層或三層充氣支撐結構,也可根據特殊工程的幾何和氣候條件,增大膜跨距。膜長度以易安裝為標準,一般為15-30米。小跨度的單層結構也可用較小規格。

ETFE膜達到B1、DIN4102防火等級標準,燃燒時也不會滴落。且該膜質量很輕,每平方米隻有0.15-0.35公斤。這種特點使其即使在由于煙、火引起的膜融化情況下也具有相當的優勢。

根據位置和表面印刷的情況,ETFE膜的透光率可高達95%。該材料不阻擋紫外線等光的透射,以保證建築內部自然光線。通過表面印刷,該材料的半透明度可進一步降低到50%。根據幾何條件及膜的層數,其K值可高達2.0W/m2K。耗能指數以一個三層印刷的膜為例可達到0.77。

由于其優秀品質,ETFE膜幾乎不需日常保養。可對其由于機械損壞的屋頂進行簡單檢查(一年一次為宜),並根據需要就地維修。同時也可檢查通風系統,更換過濾裝置。

ETFE膜完全為可再迴圈利用材料,可再次利用生產新的膜材料,或者分離雜質後生產其它ETFE產品。ETFE與PVC,PTFE完全不同,就像大家了解的汽車一樣,歐1到歐2比較容易,而歐2到歐3就完全不同了。

鳥巢改用PTFE有以下幾點原因

1,其膜面積至少比水立方還要大一半,這麽大的面積套用,在世界上是沒有的,膜結構與鋼結構的銜接有很大難度;

2,其大面積開啓式屋頂更增加了設計與施工難度,恐怕也是目前世界上獨一無二的;

3,規避風險,兩個奧運主場館,既然水立方用ETFE,鳥巢改用PTFE也在情理之中;

4,ETFE確實有優點,但也確實有缺點,而鳥巢更需要PTFE的優點,換句話講,PTFE更適合鳥巢,包括從結構等各個角度;

5,……

ETFE膜的出現為現代建築提供了一個創新解決方案。由這種膜材料製成的屋面和牆體質量輕,隻有同等大小的玻璃質量的1%;韌性好、抗拉強度高、不易被撕裂,延展性大于400%;耐候性和耐化學腐蝕性強,熔融溫度高達200℃,並且不會自燃。

作為大型比賽場館的建築材料用ETFE膜,更大的優勢還在于它們可以加工成任何尺寸和形狀,滿足大跨度的需求,節省了中間支承結構。作為一種充氣後使用的材料,它可以通過控製充氣量的多少,對遮光度和透光性進行調節,有效地利用自然光,節省能源,同時起到保溫隔熱作用。

不僅如此,這種膜還具有自清潔功能,使灰塵不易附在其表面,清潔周期大約為5年。這種材料另一大優點就是可在現場預製成薄膜氣泡,方便施工和維修。另外成本合理也是其極具競爭力的另一優勢,覆蓋層加上結構的費用隻有玻璃的一半,而使用壽命卻長達25年。

ETFE膜材在世界上的套用已有二十幾年的歷史,但國內ETFE膜材的研究與工程套用至今仍屬空白。

目前國內對ETFE這種新型薄膜材料的了解僅限于國外生產商提供的有關資料以及來自國外典型工程的直觀感覺。

深入研究

ETFE薄膜的基本性能、ETFE充氣枕在內壓、風、雪等分布荷載(包括雪荷載非均勻分布)及人員檢修集中荷載等作用下的受力性能、充氣枕的熱傳導特徵、水密性、氣密性、充氣枕與邊緣構件的連線、邊緣構件的設計及ETFE施工標準控製等。通過系統的理論分析、試驗研究與套用研究,建立具有自主智慧產權的ETFE薄膜材料成套套用技術,推動ETFE薄膜在國內的套用與發展。

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