一種碳纖維防霧霾紗窗的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種碳纖維防霧霾紗窗，特別涉及一種有機纖維無紡布層與活性碳纖維吸附層疊合組成的吸附霧霾的紗窗，該紗窗包括室內外兩側表面有機纖維無紡布層、兩側金屬纖維網格布層和中間活性碳纖維氈過濾吸附層三部分。采用對稱疊合結構，利用熱壓合方式，通過有機纖維無紡布的熔融粘合，將無紡布層、金屬網格布層以及活性碳纖維氈吸附層形成整體，該整體結構表面兩側通過磁吸條與窗框架裝配成整體。該紗窗通過磁吸條與窗框架進行裝配，在保證對霧霾空氣最大吸附凈化的基礎上，同時具有靈活拆卸更換的優點。
【專利說明】
-種碳纖維防霧讚紗窗
技術領域
[0001] 本實用新型設及一種紗窗，尤其是設及一種碳纖維防霧靈紗窗。
【背景技術】
[0002] 隨著城市工業化的飛速發展，大中城市環境面臨著日趨嚴峻的考驗，特別是我國 霧靈天氣出現頻率明顯增多，已占到全年天數的30%-50%。霧靈是一種霧和靈的組合產 物，其中，霧是由大量懸浮近地面空氣中的微小水滴或冰晶組成的氣溶膠系統;靈是由空氣 中的灰塵、硫酸、硝酸、有機碳氨化合物等粒子組成。霧和靈的混合物共同存在嚴重降低了 空氣透明度，嚴重影響到人們正常生活和健康。
[0003] 霧靈天氣對人類健康造成了嚴重危害。第一，霧靈現象使得空氣中存在大量微小 顆粒或液滴等有害物質，一旦吸入體內就會刺激并破壞呼吸道黏膜，對鼻腔、口腔、肺部等 造成嚴重損傷。第二，霧靈導致室外能見度降低，交通堵塞及事故頻發。第Ξ，影響城市人群 的屯、理健康。霧靈氣候會造成人群的情緒悲觀，影響屯、態及生活質量。
[0004] 鑒于霧靈現象的危害，治理霧靈問題刻不容緩。尤其是城市人群活動的主要場所 為室內，而窗戶是實現室內外空氣交換的主要工具，也是隔絕室內外有害污染物的主要方 法，目前市場上現有的紗窗所采取的結構和所用的材質均可實現最大程度的透氣率，但是 卻無法有效阻擋空氣中的塵埃及有害顆粒物質，因此開發一種能夠防止有害液滴及粉塵顆 粒進入室內的紗窗，成為改善室內空氣質量的重要課題。中國專利201510266159.2公開了 一種納米防霧靈紗窗，但是其缺點是采用納米纖維，由于納米纖維具有雜亂無章的結構W 及較低的力學性能，所W作為防霧靈紗窗時的綜合效果并不理想。
[0005] 活性碳纖維是一種具有廣泛微孔結構的高吸附性碳素纖維長絲，利用活性碳纖維 制備各種吸附產品成為保證空氣環境的主流，但是目前并沒有活性碳纖維與其他材料相配 伍組成一種防霧靈效果好同時力學性能較好的紗窗。 【實用新型內容】
[0006] 本實用新型提供一種碳纖維防霧靈紗窗，該紗窗可最大程度實現對霧靈中液滴及 粉塵粒子的吸附過濾，有效保證室內空氣質量，同時又可W保證良好透氣性。
[0007] 本實用新型利用有機纖維無紡布、金屬纖維網格布和活性碳纖維拉組合，利用熱 壓合方式將有機纖維烙噴無紡布、金屬纖維網格布W及活性碳纖維拉形成疊合整體結構， 最終形成一種對霧靈液滴及粉塵顆粒具有較高吸附效率的透氣性紗窗，該紗窗通過磁吸式 結構與窗框架進行裝配，在保證對霧靈空氣最大吸附凈化的基礎上，同時具有靈活拆卸更 換的優點。
[000引本實用新型具體采用W下技術方案：
[0009] -種碳纖維防霧靈紗窗，該紗窗包括紗窗本體，沿紗窗本體邊緣設有磁吸條，磁吸 條外側設有紗窗框架;其中，所述紗窗本體包括活性碳纖維拉過濾吸附層，在活性碳纖維拉 過濾吸附層兩側依次對稱設有金屬纖維網格布層和有機纖維無紡布層。
[0010] 優選的，所述活性碳纖維拉過濾吸附層采用活性短切碳纖維拉制備，其中活性碳 纖維拉過濾吸附層的厚度在l-5mm之間（包括端點）靈活調整，面密度在60-400g/m2之間（包 括端點)靈活調整，優選60~250g/m2，吸附能力根據比表面積評價，其數值在1000-2000m2/g 之間（包括端點）可調。
[0011] 優選的，所述金屬纖維網格布層所用的金屬纖維選用不誘鋼纖維、銅纖維、侶纖 維、儀銘合金纖維、鋼纖維等任意一種或多種，金屬網格布的目數在100-1000目之間（包括 端點）靈活調節。該金屬纖維網格布層是由若干層金屬纖維網格布單層構成，優選金屬纖維 網格布單層的層數為1~3層。
[0012] 優選的，所述有機纖維無紡布為有機纖維烙噴無紡布。烙噴無紡布的物理性能優 異，特別適合作為防霧靈紗窗的原料之一。
[0013] 優選的，所述有機纖維無紡布層所用的有機纖維長絲選用聚乙締、聚丙締、聚氨醋 等熱塑性纖維中的任意一種或多種，該無紡布面密度在30-60g/m2之間(包括端點）可調，優 選30~50g/m2。該無紡布層是由若干層無紡布單層構成，優選無紡布單層的層數為1~3層， 所述無紡布單層的厚度為0.2~0.5mm。
[0014] -種碳纖維防霧靈紗窗的制備方法，包括W下步驟：
[0015] (1)分別制備有機纖維無紡布單層、金屬纖維網格布單層和活性碳纖維拉過濾吸 附層；
[0016] (2)對稱疊合結構布置:將步驟（1)中的結構層按照有機纖維無紡布層、金屬纖維 網格布層、活性碳纖維拉過濾吸附層、金屬纖維網格布層和有機纖維無紡布層放置；
[0017] (3)有機纖維無紡布烙融熱壓合:通過有機纖維無紡布層的烙融熱壓合工藝，使得 步驟(2)中的對稱疊合結構形成紗窗本體整體；
[0018] (4)紗窗框架磁吸裝配:在步驟(3)中的紗窗本體整體的邊緣設置磁吸條，磁吸條 通過磁性吸引與紗窗框架裝配成為紗窗整體。
[0019] 步驟（1)中，所述有機纖維無紡布層所用的有機纖維長絲選用聚乙締、聚丙締、聚 氨醋等熱塑性纖維中的任意一種或多種，該無紡布面密度在30-60g/m2之間（包括端點）可 調，所述有機纖維無紡布為有機纖維烙噴無紡布。
[0020] 所述金屬纖維網格布層所用的金屬纖維選用不誘鋼纖維、銅纖維、侶纖維、儀銘合 金纖維、鋼纖維等任意一種或多種，金屬網格布的目數在100-1000目之間（包括端點）靈活 調節。
[0021] 所述活性碳纖維拉過濾吸附層采用活性短切碳纖維拉制備，其中活性碳纖維拉過 濾吸附層的面密度在60-400g/m2之間（包括端點）調整，吸附能力根據比表面積評價，其比 表面積數值在1000-2000mVg之間（包括端點）可調。
[0022] 步驟(2)中，各個層結構的層數根據使用要求靈活調整，優選的，所述有機纖維無 紡布層、金屬纖維網格布層各選用1~3層單層，所述活性碳纖維拉過濾吸附層的厚度在1- 5mm之間（包括端點）靈活調整。
[0023] 步驟(3)中，烙融熱壓合的溫度在80~260°C之間（包括端點）靈活調節，熱壓合壓 力在0.1~IMPa之間（包括端點）靈活調整。適宜的溫度和壓力能夠使有機纖維無紡布的烙 融粘合，將有機纖維無紡布層、金屬網格布層W及活性碳纖維拉吸附層形成整體。
[0024] 本實用新型的防霧靈紗窗中間采用活性碳纖維拉過濾吸附層、兩側依次設有金屬 纖維網格布層和有機纖維無紡布層的設計，使得該紗窗具有很好的防霧靈效果和力學性 能，同時具有良好的透氣性能。本實用新型的活性碳纖維拉過濾吸附層和有機纖維無紡布 層的面密度是根據紗窗需具備的性能而特定選擇的，是
【申請人】經過大量實驗研究和分析所 得，
【申請人】通過對各個層面密度的恰當選擇，能夠使得本實用新型的紗窗的過濾效果更加 優異，并使得該紗窗具有良好的透氣性和力學性能(抗拉強度較高）。經過大量實驗驗證和 分析，當無紡布層的面密度小于30g/m2時，活性碳纖維拉過濾吸附層的面密度小于60g/m2時，該紗窗的透氣性較好，但是防霧靈效果和力學性能較差；當無紡布層的面密度達到60g/ m2時，活性碳纖維拉過濾吸附層的面密度達到400g/m2時，隨著兩者的面密度增加，防霧靈效 果基本一致，力學性能也達到一定要求，但是成本會增加。
[0025] 本實用新型一種碳纖維防霧靈紗窗具有如下有益效果：
[0026] 第一，碳纖維防霧靈紗窗采用表面有機纖維無紡布層、金屬纖維網格布層和中間 活性碳纖維拉過濾吸附層的多層吸附疊合結構，通過無紡布層與活性碳纖維吸附層的組合 應用實現對霧靈空氣中的有害液滴及粉塵的最大程度吸附與過濾，有效保證室內空氣質 量，同時又可保證良好的透氣性。金屬纖維網格布層對中間活性碳纖維拉過濾吸附層起到 了有效的支撐固定和保護作用。
[0027] 第二，基于對材料W及材料面密度的特殊選擇，本實用新型的防霧靈紗窗不僅可 W有效阻止PM2.5,還可W阻止二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳和臭氧等小分子物質，使用本 實用新型的紗窗可W明顯凈化室內空氣，并且具有良好的力學性能和透氣性。
[0028] 第Ξ，防霧靈紗窗疊合層的整體表面兩側配置磁吸條，磁吸條通過磁性吸引與窗 框架裝配成整體，可在長期使用后實現對紗窗的隨時更換。
【附圖說明】
[0029] 圖1是碳纖維防霧靈紗窗的總體結構示意圖，包括中間的防霧靈疊合層整體和框 架邊緣的磁吸條結構W及紗窗框架。
[0030] 圖2是碳纖維防霧靈紗窗疊層內部結構示意圖，包括室內外兩側表面有機纖維無 紡布層、兩側金屬纖維網格布層和中屯、活性碳纖維拉吸附層Ξ部分。
[0031 ]其中，1、紗窗本體，2、磁吸條，3、紗窗框架，4、有機纖維無紡布層，5、金屬纖維網格 布層、6、活性碳纖維拉吸附層。
【具體實施方式】
[0032] 實施例1
[0033] 如圖1和2所示，一種有機纖維烙噴無紡布層與活性碳纖維吸附層疊合結構的霧靈 吸附紗窗，該紗窗包括紗窗本體1，沿紗窗本體邊緣設有磁吸條2,磁吸條外側設有紗窗框架 3;其中，所述紗窗本體包括活性碳纖維拉過濾吸附層6，在活性碳纖維拉過濾吸附層兩側依 次對稱設有金屬纖維網格布層5和有機纖維無紡布層4。
[0034] -種有機纖維烙噴無紡布層與活性碳纖維吸附層疊合結構的霧靈吸附紗窗的制 備包括如下步驟：
[0035] 第一，有機纖維烙噴無紡布層的制備。選用聚乙締纖維作為無紡布層的纖維原料， 該無紡布的面密度為30g/m2。
[0036] 第二，金屬纖維網格布層的制備。選用不誘鋼纖維作為金屬纖維網格布層的纖維 原料，金屬網格布的目數為500目。
[0037] 第Ξ，中間活性碳纖維吸附層的制備。選用活性碳纖維拉吸附層的厚度為1mm(面 密度:70g/m2)，吸附能力W比表面積判定，其比表面積為lOOOmVg。
[0038] 第四，對稱疊合結構布置。采用"有機纖維無紡布層（1層，無紡布單層的厚度為 0.2mm)/金屬纖維網格布層(1層)/活性碳纖維拉吸附層（1層)/金屬纖維網格布層(1層)/有 機纖維無紡布層（1層r的對稱疊合結構。其中有機纖維無紡布的單結構位置的疊合層數為 1層，金屬纖維網格布層的單結構位置的疊合層數為1層，中屯、活性碳纖維拉吸附層為1層。
[0039] 第五，無紡布層烙融熱壓合及窗框磁吸裝配。熱壓合的熱烙溫度為150°C，壓合壓 力在0.7MPa。通過有機纖維無紡布的烙融粘合，將無紡布層、金屬網格布層W及活性碳纖維 拉吸附層形成整體。防霧靈紗窗疊合層整體表面兩側配置磁吸條，磁吸條通過磁性吸引與 窗框架裝配成整體，最終可將室內AP巧旨數(空氣質量指數)有效控制在50W下。
[0040] 實施例2
[0041] -種有機纖維烙噴無紡布層與活性碳纖維吸附層疊合結構的霧靈吸附紗窗的制 備包括如下步驟：
[0042] 第一，有機纖維烙噴無紡布層的制備。選用聚丙締纖維作為無紡布層的纖維原料， 該無紡布的面密度為50g/m2。
[0043] 第二，金屬纖維網格布層的制備。選用銅纖維作為金屬纖維網格布層的纖維原料， 金屬網格布的目數為900目。
[0044] 第Ξ，中間活性碳纖維吸附層的制備。選用活性碳纖維拉吸附層的厚度為2mm(面 密度：150g/m2)，吸附能力W比表面積判定，其比表面積為1200mVg。
[0045] 第四，對稱疊合結構布置。采用"有機纖維無紡布層（2層，無紡布單層的厚度為 0.2mm)/金屬纖維網格布層(1層)/活性碳纖維拉吸附層（1層)/金屬纖維網格布層(1層)/有 機纖維無紡布層(2層r的對稱疊合結構。
[0046] 第五，無紡布層烙融熱壓合及窗框磁吸裝配。熱壓合的熱烙溫度為230°C，壓合壓 力在0.9MPa。通過有機纖維無紡布的烙融粘合，將無紡布層、金屬網格布層W及活性碳纖維 拉吸附層形成整體。防霧靈紗窗疊合層整體表面兩側配置磁吸條，磁吸條通過磁性吸引與 窗框架裝配成整體，最終可將室內API指數巧氣質量指數巧效控制在45W下。
[0047] 實施例3
[0048] -種有機纖維烙噴無紡布層與活性碳纖維吸附層疊合結構的霧靈吸附紗窗的制 備包括如下步驟：
[0049] 第一，有機纖維烙噴無紡布層的制備。選用聚乙締纖維作為無紡布層的纖維原料， 該無紡布的面密度為50g/m2。
[0050] 第二，金屬纖維網格布層的制備。選用侶纖維作為金屬纖維網格布層的纖維原料， 金屬網格布的目數為200目。
[0051] 第Ξ，中間活性碳纖維吸附層的制備。選用活性碳纖維拉吸附層的厚度為3mm(面 密度:200g/m2)，吸附能力W比表面積判定，其比表面積為1400m2/g。
[0052] 第四，對稱疊合結構布置。采用"有機纖維無紡布層（3層，無紡布單層的厚度為 0.2mm)/金屬纖維網格布層(2層)/活性碳纖維拉吸附層（1層)/金屬纖維網格布層(2層)/有 機纖維無紡布層(3層r的對稱疊合結構。
[0053]第五，無紡布層烙融熱壓合及窗框磁吸裝配。熱壓合的熱烙溫度為180°C，壓合壓 力在0.9MPa。通過有機纖維無紡布的烙融粘合，將無紡布層、金屬網格布層W及活性碳纖維 拉吸附層形成整體。防霧靈紗窗疊合層整體表面兩側配置磁吸條，磁吸條通過磁性吸引與 窗框架裝配成整體，最終可將室內API指數巧氣質量指數巧效控制在40W下。
[0054] 實施例4
[0055] -種有機纖維烙噴無紡布層與活性碳纖維吸附層疊合結構的霧靈吸附紗窗的制 備包括如下步驟：
[0056] 第一，有機纖維烙噴無紡布層的制備。選用聚丙締纖維作為無紡布層的纖維原料， 該無紡布的面密度為45g/m2。
[0057] 第二，金屬纖維網格布層的制備。選用鋼纖維作為金屬纖維網格布層的纖維原料， 金屬網格布的目數為900目。
[0058] 第Ξ，中間活性碳纖維吸附層的制備。選用活性碳纖維拉吸附層的厚度為4mm(面 密度:250g/m2)，吸附能力W比表面積判定，比表面積為1900m2/g。
[0059] 第四，對稱疊合結構布置。采用"有機纖維無紡布層（1層，無紡布單層的厚度為 0.2mm)/金屬纖維網格布層(1層)/活性碳纖維拉吸附層（1層)/金屬纖維網格布層(1層)/有 機纖維無紡布層(1層r的對稱疊合結構。
[0060] 第五，無紡布層烙融熱壓合及窗框磁吸裝配。熱壓合的熱烙溫度為210°C，壓合壓 力在IMPa。通過有機纖維無紡布的烙融粘合，將無紡布層、金屬網格布層W及活性碳纖維拉 吸附層形成整體。防霧靈紗窗疊合層整體表面兩側配置磁吸條，磁吸條通過磁性吸引與窗 框架裝配成整體，最終可將室內AP巧旨數(空氣質量指數)有效控制在20W下。
[0061] 對比例1:如實施例1所述的紗窗，其不同之處在于:所述有機纖維烙噴無紡布層的 面密度為20g/m2，中間活性碳纖維拉吸附層的面密度為50g/m2。
[0062] 對比例2:如實施例1所述的紗窗，其不同之處在于:所述有機纖維烙噴無紡布層的 面密度為25g/m2，中間活性碳纖維拉吸附層的面密度為55g/m2。
[0063] 對比例3:如實施例4所述的紗窗，其不同之處在于:所述有機纖維烙噴無紡布層的 面密度為410g/m2，中間活性碳纖維拉吸附層的面密度為410g/m2。
[0064] 對比例4:如實施例4所述的紗窗，其不同之處在于:所述有機纖維烙噴無紡布層的 面密度為420g/m2，中間活性碳纖維拉吸附層的面密度為420g/m2。
[0065] 實驗例
[0066] 在冬季嚴重霧靈天氣時，在當天6:00啟用防霧靈模式，對室外(R0)、安裝了本實用 新型實施例1~4中的紗窗的居室(R1~R4)和安裝了本實用新型對比例1~4的紗窗的居室 (R5~R8)進行了對比測試，測試方法:在當天的20:00進行檢測。實驗結果如下表1:
[0067]
[006引
[0071]結論:通過表1和表2的數據可W看出，本實用新型紗窗的有機纖維烙噴無紡布層 的面密度和中間活性碳纖維拉吸附層的面密度對防霧靈效果和紗窗的力學性能影響非常 大，隨著有機纖維烙噴無紡布層和中間活性碳纖維拉吸附層的面密度的增大，紗窗的防護 效果和力學性能逐漸提高，通氣性逐漸減低;醉著有機纖維烙噴無紡布層和中間活性碳纖 維拉吸附層的面密度的減小，雖然紗窗的通氣量增大，但是其防護效果和力學性能明顯降 低。基于此，在選擇合適材料的同時，本實用新型優化了有機纖維烙噴無紡布層和中間活性 碳纖維拉吸附層的面密度，使得本實用新型的紗窗的綜合性能較突出，否則本實用新型的 紗窗綜合性能不理想。
【主權項】
1. 一種碳纖維防霧霾紗窗，其特征是:該紗窗包括紗窗本體，沿紗窗本體邊緣設有磁吸 條，磁吸條外側設有紗窗框架;其中，所述紗窗本體包括活性碳纖維氈過濾吸附層，在活性 碳纖維氈過濾吸附層兩側依次對稱設有金屬纖維網格布層和有機纖維無紡布層。2. 如權利要求1所述的紗窗，其特征是：所述活性碳纖維氈過濾吸附層的厚度為1~ 5mm，面密度為60~400g/m2,比表面積為1000~2000m 2/g。3. 如權利要求1所述的紗窗，其特征是:所述金屬纖維網格布層是由若干層金屬纖維網 格布單層構成。4. 如權利要求1所述的紗窗，其特征是:所述金屬纖維網格布層所用的金屬纖維選用不 銹鋼纖維、銅纖維、鋁纖維、鎳鉻合金纖維、鉬纖維中的任意一種，金屬網格布的目數為100 ~1000目。5. 如權利要求1所述的紗窗，其特征是:所述有機纖維無紡布為有機纖維熔噴無紡布。6. 如權利要求1所述的紗窗，其特征是:所述有機纖維無紡布層是由若干層無紡布單層 構成。7. 如權利要求1所述的紗窗，其特征是:所述有機纖維無紡布層所用的有機纖維長絲選 用聚乙稀、聚丙稀、聚氨酯中的任意一種，該無紡布面密度為30~60g/m 2。
【文檔編號】B32B37/10GK205605067SQ201620448792
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月17日
【發明人】朱波, 曹偉偉, 喬琨, 虞軍偉, 袁曉敏, 王永偉
【申請人】山東大學, 北京勤達遠致新材料科技股份有限公司