一种碳纤维防雾霾纱窗的制作方法

一种碳纤维防雾霾纱窗的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种碳纤维防雾霾纱窗，特别涉及一种有机纤维无纺布层与活性碳纤维吸附层叠合组成的吸附雾霾的纱窗，该纱窗包括室内外两侧表面有机纤维无纺布层、两侧金属纤维网格布层和中间活性碳纤维毡过滤吸附层三部分。采用对称叠合结构，利用热压合方式，通过有机纤维无纺布的熔融粘合，将无纺布层、金属网格布层以及活性碳纤维毡吸附层形成整体，该整体结构表面两侧通过磁吸条与窗框架装配成整体。该纱窗通过磁吸条与窗框架进行装配，在保证对雾霾空气最大吸附净化的基础上，同时具有灵活拆卸更换的优点。
【专利说明】
-种碳纤维防雾讚纱窗
技术领域
[0001] 本实用新型设及一种纱窗，尤其是设及一种碳纤维防雾靈纱窗。
【背景技术】
[0002] 随着城市工业化的飞速发展，大中城市环境面临着日趋严峻的考验，特别是我国 雾靈天气出现频率明显增多，已占到全年天数的30%-50%。雾靈是一种雾和靈的组合产 物，其中，雾是由大量悬浮近地面空气中的微小水滴或冰晶组成的气溶胶系统;靈是由空气 中的灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氨化合物等粒子组成。雾和靈的混合物共同存在严重降低了 空气透明度，严重影响到人们正常生活和健康。
[0003] 雾靈天气对人类健康造成了严重危害。第一，雾靈现象使得空气中存在大量微小 颗粒或液滴等有害物质，一旦吸入体内就会刺激并破坏呼吸道黏膜，对鼻腔、口腔、肺部等 造成严重损伤。第二，雾靈导致室外能见度降低，交通堵塞及事故频发。第Ξ，影响城市人群 的屯、理健康。雾靈气候会造成人群的情绪悲观，影响屯、态及生活质量。
[0004] 鉴于雾靈现象的危害，治理雾靈问题刻不容缓。尤其是城市人群活动的主要场所 为室内，而窗户是实现室内外空气交换的主要工具，也是隔绝室内外有害污染物的主要方 法，目前市场上现有的纱窗所采取的结构和所用的材质均可实现最大程度的透气率，但是 却无法有效阻挡空气中的尘埃及有害颗粒物质，因此开发一种能够防止有害液滴及粉尘颗 粒进入室内的纱窗，成为改善室内空气质量的重要课题。中国专利201510266159.2公开了 一种纳米防雾靈纱窗，但是其缺点是采用纳米纤维，由于纳米纤维具有杂乱无章的结构W 及较低的力学性能，所W作为防雾靈纱窗时的综合效果并不理想。
[0005] 活性碳纤维是一种具有广泛微孔结构的高吸附性碳素纤维长丝，利用活性碳纤维 制备各种吸附产品成为保证空气环境的主流，但是目前并没有活性碳纤维与其他材料相配 伍组成一种防雾靈效果好同时力学性能较好的纱窗。 【实用新型内容】
[0006] 本实用新型提供一种碳纤维防雾靈纱窗，该纱窗可最大程度实现对雾靈中液滴及 粉尘粒子的吸附过滤，有效保证室内空气质量，同时又可W保证良好透气性。
[0007] 本实用新型利用有机纤维无纺布、金属纤维网格布和活性碳纤维拉组合，利用热 压合方式将有机纤维烙喷无纺布、金属纤维网格布W及活性碳纤维拉形成叠合整体结构， 最终形成一种对雾靈液滴及粉尘颗粒具有较高吸附效率的透气性纱窗，该纱窗通过磁吸式 结构与窗框架进行装配，在保证对雾靈空气最大吸附净化的基础上，同时具有灵活拆卸更 换的优点。
[000引本实用新型具体采用W下技术方案：
[0009] -种碳纤维防雾靈纱窗，该纱窗包括纱窗本体，沿纱窗本体边缘设有磁吸条，磁吸 条外侧设有纱窗框架;其中，所述纱窗本体包括活性碳纤维拉过滤吸附层，在活性碳纤维拉 过滤吸附层两侧依次对称设有金属纤维网格布层和有机纤维无纺布层。
[0010] 优选的，所述活性碳纤维拉过滤吸附层采用活性短切碳纤维拉制备，其中活性碳 纤维拉过滤吸附层的厚度在l-5mm之间（包括端点）灵活调整，面密度在60-400g/m2之间（包 括端点)灵活调整，优选60~250g/m2，吸附能力根据比表面积评价，其数值在1000-2000m2/g 之间（包括端点）可调。
[0011] 优选的，所述金属纤维网格布层所用的金属纤维选用不诱钢纤维、铜纤维、侣纤 维、儀铭合金纤维、钢纤维等任意一种或多种，金属网格布的目数在100-1000目之间（包括 端点）灵活调节。该金属纤维网格布层是由若干层金属纤维网格布单层构成，优选金属纤维 网格布单层的层数为1~3层。
[0012] 优选的，所述有机纤维无纺布为有机纤维烙喷无纺布。烙喷无纺布的物理性能优 异，特别适合作为防雾靈纱窗的原料之一。
[0013] 优选的，所述有机纤维无纺布层所用的有机纤维长丝选用聚乙締、聚丙締、聚氨醋 等热塑性纤维中的任意一种或多种，该无纺布面密度在30-60g/m2之间(包括端点）可调，优 选30~50g/m2。该无纺布层是由若干层无纺布单层构成，优选无纺布单层的层数为1~3层， 所述无纺布单层的厚度为0.2~0.5mm。
[0014] -种碳纤维防雾靈纱窗的制备方法，包括W下步骤：
[0015] (1)分别制备有机纤维无纺布单层、金属纤维网格布单层和活性碳纤维拉过滤吸 附层；
[0016] (2)对称叠合结构布置:将步骤（1)中的结构层按照有机纤维无纺布层、金属纤维 网格布层、活性碳纤维拉过滤吸附层、金属纤维网格布层和有机纤维无纺布层放置；
[0017] (3)有机纤维无纺布烙融热压合:通过有机纤维无纺布层的烙融热压合工艺，使得 步骤(2)中的对称叠合结构形成纱窗本体整体；
[0018] (4)纱窗框架磁吸装配:在步骤(3)中的纱窗本体整体的边缘设置磁吸条，磁吸条 通过磁性吸引与纱窗框架装配成为纱窗整体。
[0019] 步骤（1)中，所述有机纤维无纺布层所用的有机纤维长丝选用聚乙締、聚丙締、聚 氨醋等热塑性纤维中的任意一种或多种，该无纺布面密度在30-60g/m2之间（包括端点）可 调，所述有机纤维无纺布为有机纤维烙喷无纺布。
[0020] 所述金属纤维网格布层所用的金属纤维选用不诱钢纤维、铜纤维、侣纤维、儀铭合 金纤维、钢纤维等任意一种或多种，金属网格布的目数在100-1000目之间（包括端点）灵活 调节。
[0021] 所述活性碳纤维拉过滤吸附层采用活性短切碳纤维拉制备，其中活性碳纤维拉过 滤吸附层的面密度在60-400g/m2之间（包括端点）调整，吸附能力根据比表面积评价，其比 表面积数值在1000-2000mVg之间（包括端点）可调。
[0022] 步骤(2)中，各个层结构的层数根据使用要求灵活调整，优选的，所述有机纤维无 纺布层、金属纤维网格布层各选用1~3层单层，所述活性碳纤维拉过滤吸附层的厚度在1- 5mm之间（包括端点）灵活调整。
[0023] 步骤(3)中，烙融热压合的溫度在80~260°C之间（包括端点）灵活调节，热压合压 力在0.1~IMPa之间（包括端点）灵活调整。适宜的溫度和压力能够使有机纤维无纺布的烙 融粘合，将有机纤维无纺布层、金属网格布层W及活性碳纤维拉吸附层形成整体。
[0024] 本实用新型的防雾靈纱窗中间采用活性碳纤维拉过滤吸附层、两侧依次设有金属 纤维网格布层和有机纤维无纺布层的设计，使得该纱窗具有很好的防雾靈效果和力学性 能，同时具有良好的透气性能。本实用新型的活性碳纤维拉过滤吸附层和有机纤维无纺布 层的面密度是根据纱窗需具备的性能而特定选择的，是
【申请人】经过大量实验研究和分析所 得，
【申请人】通过对各个层面密度的恰当选择，能够使得本实用新型的纱窗的过滤效果更加 优异，并使得该纱窗具有良好的透气性和力学性能(抗拉强度较高）。经过大量实验验证和 分析，当无纺布层的面密度小于30g/m2时，活性碳纤维拉过滤吸附层的面密度小于60g/m2时，该纱窗的透气性较好，但是防雾靈效果和力学性能较差；当无纺布层的面密度达到60g/ m2时，活性碳纤维拉过滤吸附层的面密度达到400g/m2时，随着两者的面密度增加，防雾靈效 果基本一致，力学性能也达到一定要求，但是成本会增加。
[0025] 本实用新型一种碳纤维防雾靈纱窗具有如下有益效果：
[0026] 第一，碳纤维防雾靈纱窗采用表面有机纤维无纺布层、金属纤维网格布层和中间 活性碳纤维拉过滤吸附层的多层吸附叠合结构，通过无纺布层与活性碳纤维吸附层的组合 应用实现对雾靈空气中的有害液滴及粉尘的最大程度吸附与过滤，有效保证室内空气质 量，同时又可保证良好的透气性。金属纤维网格布层对中间活性碳纤维拉过滤吸附层起到 了有效的支撑固定和保护作用。
[0027] 第二，基于对材料W及材料面密度的特殊选择，本实用新型的防雾靈纱窗不仅可 W有效阻止PM2.5,还可W阻止二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳和臭氧等小分子物质，使用本 实用新型的纱窗可W明显净化室内空气，并且具有良好的力学性能和透气性。
[0028] 第Ξ，防雾靈纱窗叠合层的整体表面两侧配置磁吸条，磁吸条通过磁性吸引与窗 框架装配成整体，可在长期使用后实现对纱窗的随时更换。
【附图说明】
[0029] 图1是碳纤维防雾靈纱窗的总体结构示意图，包括中间的防雾靈叠合层整体和框 架边缘的磁吸条结构W及纱窗框架。
[0030] 图2是碳纤维防雾靈纱窗叠层内部结构示意图，包括室内外两侧表面有机纤维无 纺布层、两侧金属纤维网格布层和中屯、活性碳纤维拉吸附层Ξ部分。
[0031 ]其中，1、纱窗本体，2、磁吸条，3、纱窗框架，4、有机纤维无纺布层，5、金属纤维网格 布层、6、活性碳纤维拉吸附层。
【具体实施方式】
[0032] 实施例1
[0033] 如图1和2所示，一种有机纤维烙喷无纺布层与活性碳纤维吸附层叠合结构的雾靈 吸附纱窗，该纱窗包括纱窗本体1，沿纱窗本体边缘设有磁吸条2,磁吸条外侧设有纱窗框架 3;其中，所述纱窗本体包括活性碳纤维拉过滤吸附层6，在活性碳纤维拉过滤吸附层两侧依 次对称设有金属纤维网格布层5和有机纤维无纺布层4。
[0034] -种有机纤维烙喷无纺布层与活性碳纤维吸附层叠合结构的雾靈吸附纱窗的制 备包括如下步骤：
[0035] 第一，有机纤维烙喷无纺布层的制备。选用聚乙締纤维作为无纺布层的纤维原料， 该无纺布的面密度为30g/m2。
[0036] 第二，金属纤维网格布层的制备。选用不诱钢纤维作为金属纤维网格布层的纤维 原料，金属网格布的目数为500目。
[0037] 第Ξ，中间活性碳纤维吸附层的制备。选用活性碳纤维拉吸附层的厚度为1mm(面 密度:70g/m2)，吸附能力W比表面积判定，其比表面积为lOOOmVg。
[0038] 第四，对称叠合结构布置。采用"有机纤维无纺布层（1层，无纺布单层的厚度为 0.2mm)/金属纤维网格布层(1层)/活性碳纤维拉吸附层（1层)/金属纤维网格布层(1层)/有 机纤维无纺布层（1层r的对称叠合结构。其中有机纤维无纺布的单结构位置的叠合层数为 1层，金属纤维网格布层的单结构位置的叠合层数为1层，中屯、活性碳纤维拉吸附层为1层。
[0039] 第五，无纺布层烙融热压合及窗框磁吸装配。热压合的热烙溫度为150°C，压合压 力在0.7MPa。通过有机纤维无纺布的烙融粘合，将无纺布层、金属网格布层W及活性碳纤维 拉吸附层形成整体。防雾靈纱窗叠合层整体表面两侧配置磁吸条，磁吸条通过磁性吸引与 窗框架装配成整体，最终可将室内AP巧旨数(空气质量指数)有效控制在50W下。
[0040] 实施例2
[0041] -种有机纤维烙喷无纺布层与活性碳纤维吸附层叠合结构的雾靈吸附纱窗的制 备包括如下步骤：
[0042] 第一，有机纤维烙喷无纺布层的制备。选用聚丙締纤维作为无纺布层的纤维原料， 该无纺布的面密度为50g/m2。
[0043] 第二，金属纤维网格布层的制备。选用铜纤维作为金属纤维网格布层的纤维原料， 金属网格布的目数为900目。
[0044] 第Ξ，中间活性碳纤维吸附层的制备。选用活性碳纤维拉吸附层的厚度为2mm(面 密度：150g/m2)，吸附能力W比表面积判定，其比表面积为1200mVg。
[0045] 第四，对称叠合结构布置。采用"有机纤维无纺布层（2层，无纺布单层的厚度为 0.2mm)/金属纤维网格布层(1层)/活性碳纤维拉吸附层（1层)/金属纤维网格布层(1层)/有 机纤维无纺布层(2层r的对称叠合结构。
[0046] 第五，无纺布层烙融热压合及窗框磁吸装配。热压合的热烙溫度为230°C，压合压 力在0.9MPa。通过有机纤维无纺布的烙融粘合，将无纺布层、金属网格布层W及活性碳纤维 拉吸附层形成整体。防雾靈纱窗叠合层整体表面两侧配置磁吸条，磁吸条通过磁性吸引与 窗框架装配成整体，最终可将室内API指数巧气质量指数巧效控制在45W下。
[0047] 实施例3
[0048] -种有机纤维烙喷无纺布层与活性碳纤维吸附层叠合结构的雾靈吸附纱窗的制 备包括如下步骤：
[0049] 第一，有机纤维烙喷无纺布层的制备。选用聚乙締纤维作为无纺布层的纤维原料， 该无纺布的面密度为50g/m2。
[0050] 第二，金属纤维网格布层的制备。选用侣纤维作为金属纤维网格布层的纤维原料， 金属网格布的目数为200目。
[0051] 第Ξ，中间活性碳纤维吸附层的制备。选用活性碳纤维拉吸附层的厚度为3mm(面 密度:200g/m2)，吸附能力W比表面积判定，其比表面积为1400m2/g。
[0052] 第四，对称叠合结构布置。采用"有机纤维无纺布层（3层，无纺布单层的厚度为 0.2mm)/金属纤维网格布层(2层)/活性碳纤维拉吸附层（1层)/金属纤维网格布层(2层)/有 机纤维无纺布层(3层r的对称叠合结构。
[0053]第五，无纺布层烙融热压合及窗框磁吸装配。热压合的热烙溫度为180°C，压合压 力在0.9MPa。通过有机纤维无纺布的烙融粘合，将无纺布层、金属网格布层W及活性碳纤维 拉吸附层形成整体。防雾靈纱窗叠合层整体表面两侧配置磁吸条，磁吸条通过磁性吸引与 窗框架装配成整体，最终可将室内API指数巧气质量指数巧效控制在40W下。
[0054] 实施例4
[0055] -种有机纤维烙喷无纺布层与活性碳纤维吸附层叠合结构的雾靈吸附纱窗的制 备包括如下步骤：
[0056] 第一，有机纤维烙喷无纺布层的制备。选用聚丙締纤维作为无纺布层的纤维原料， 该无纺布的面密度为45g/m2。
[0057] 第二，金属纤维网格布层的制备。选用钢纤维作为金属纤维网格布层的纤维原料， 金属网格布的目数为900目。
[0058] 第Ξ，中间活性碳纤维吸附层的制备。选用活性碳纤维拉吸附层的厚度为4mm(面 密度:250g/m2)，吸附能力W比表面积判定，比表面积为1900m2/g。
[0059] 第四，对称叠合结构布置。采用"有机纤维无纺布层（1层，无纺布单层的厚度为 0.2mm)/金属纤维网格布层(1层)/活性碳纤维拉吸附层（1层)/金属纤维网格布层(1层)/有 机纤维无纺布层(1层r的对称叠合结构。
[0060] 第五，无纺布层烙融热压合及窗框磁吸装配。热压合的热烙溫度为210°C，压合压 力在IMPa。通过有机纤维无纺布的烙融粘合，将无纺布层、金属网格布层W及活性碳纤维拉 吸附层形成整体。防雾靈纱窗叠合层整体表面两侧配置磁吸条，磁吸条通过磁性吸引与窗 框架装配成整体，最终可将室内AP巧旨数(空气质量指数)有效控制在20W下。
[0061] 对比例1:如实施例1所述的纱窗，其不同之处在于:所述有机纤维烙喷无纺布层的 面密度为20g/m2，中间活性碳纤维拉吸附层的面密度为50g/m2。
[0062] 对比例2:如实施例1所述的纱窗，其不同之处在于:所述有机纤维烙喷无纺布层的 面密度为25g/m2，中间活性碳纤维拉吸附层的面密度为55g/m2。
[0063] 对比例3:如实施例4所述的纱窗，其不同之处在于:所述有机纤维烙喷无纺布层的 面密度为410g/m2，中间活性碳纤维拉吸附层的面密度为410g/m2。
[0064] 对比例4:如实施例4所述的纱窗，其不同之处在于:所述有机纤维烙喷无纺布层的 面密度为420g/m2，中间活性碳纤维拉吸附层的面密度为420g/m2。
[0065] 实验例
[0066] 在冬季严重雾靈天气时，在当天6:00启用防雾靈模式，对室外(R0)、安装了本实用 新型实施例1~4中的纱窗的居室(R1~R4)和安装了本实用新型对比例1~4的纱窗的居室 (R5~R8)进行了对比测试，测试方法:在当天的20:00进行检测。实验结果如下表1:
[0067]
[006引
[0071]结论:通过表1和表2的数据可W看出，本实用新型纱窗的有机纤维烙喷无纺布层 的面密度和中间活性碳纤维拉吸附层的面密度对防雾靈效果和纱窗的力学性能影响非常 大，随着有机纤维烙喷无纺布层和中间活性碳纤维拉吸附层的面密度的增大，纱窗的防护 效果和力学性能逐渐提高，通气性逐渐减低;醉着有机纤维烙喷无纺布层和中间活性碳纤 维拉吸附层的面密度的减小，虽然纱窗的通气量增大，但是其防护效果和力学性能明显降 低。基于此，在选择合适材料的同时，本实用新型优化了有机纤维烙喷无纺布层和中间活性 碳纤维拉吸附层的面密度，使得本实用新型的纱窗的综合性能较突出，否则本实用新型的 纱窗综合性能不理想。
【主权项】
1. 一种碳纤维防雾霾纱窗，其特征是:该纱窗包括纱窗本体，沿纱窗本体边缘设有磁吸 条，磁吸条外侧设有纱窗框架;其中，所述纱窗本体包括活性碳纤维毡过滤吸附层，在活性 碳纤维毡过滤吸附层两侧依次对称设有金属纤维网格布层和有机纤维无纺布层。2. 如权利要求1所述的纱窗，其特征是：所述活性碳纤维毡过滤吸附层的厚度为1~ 5mm，面密度为60~400g/m2,比表面积为1000~2000m 2/g。3. 如权利要求1所述的纱窗，其特征是:所述金属纤维网格布层是由若干层金属纤维网 格布单层构成。4. 如权利要求1所述的纱窗，其特征是:所述金属纤维网格布层所用的金属纤维选用不 锈钢纤维、铜纤维、铝纤维、镍铬合金纤维、钼纤维中的任意一种，金属网格布的目数为100 ~1000目。5. 如权利要求1所述的纱窗，其特征是:所述有机纤维无纺布为有机纤维熔喷无纺布。6. 如权利要求1所述的纱窗，其特征是:所述有机纤维无纺布层是由若干层无纺布单层 构成。7. 如权利要求1所述的纱窗，其特征是:所述有机纤维无纺布层所用的有机纤维长丝选 用聚乙稀、聚丙稀、聚氨酯中的任意一种，该无纺布面密度为30~60g/m 2。
【文档编号】B32B37/10GK205605067SQ201620448792
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月17日
【发明人】朱波, 曹伟伟, 乔琨, 虞军伟, 袁晓敏, 王永伟
【申请人】山东大学, 北京勤达远致新材料科技股份有限公司