CN104153701A - 防雾霾通风透明窗纱及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防雾霾通风透明窗纱及其制作方法，本发明公开的防雾霾通风透明窗纱由5层结构复合而成，包括孔径和目数在一定范围内的金属丝网，在金属丝网上负载的纳米二氧化钛，作为初效过滤层和后置过滤层的微孔透明塑料软板以及作为中高效过滤层的核孔膜。金属丝网和其紧邻的初效过滤层用胶粘合，初效过滤层、中高效过滤层和后置过滤层可用高频热合、热压轧或粘合的方式制作。本发明具有高效防止室外雾霾污染空气进入室内，且具备高通风性和高透明性，不影响人们对窗户透明采光，对外开阔视野的正常需求。

Description

防雾霾通风透明窗纱及其制作方法

技术领域

本发明属于家装建材领域和环保领域，尤其涉及一种窗纱，具体是一种防雾霾通风透明窗纱及其制作方法。

背景技术

我国近年来雾霾污染严重，2013年全国大范围雾霾污染断断续续地几乎持续了一年，尤其以京津冀及周边和中东部城市更为严重；2014年2月据新华社报道称，我国灰霾影响的面积达到了143万平方公里，重霾面积超过了56%。

雾霾对其影响区域的大气环境、交通安全带来了严重影响，尤其对居民身体健康危害较大。有专家指出，严重雾霾天活动，等于处在不停吸烟状态。在严重雾霾天活动，等于处在不停吸烟的状态。2012年12月18日，环保组织“绿色和平”和北京大学公共卫生学院共同发布一份研究报告指出，如果2012年北京、上海、广州、西安四城市空气质量相对于2010年没有改善，因PM2.5污染造成的“早死”人数将达8572人，因“早死”而致的经济损失达68亿元人民币。

雾霾污染对人体健康的危害如此之大，因此专家建议在雾霾天气情况下尽量不要开窗。目前生活实际中人们也只能是关闭窗户防止雾霾进入室内，由于室外雾霾、灰尘、以及各种空气污染物的污染严重，人们开窗次数越来越少，以至于养成了常年不开窗的习惯。

但是为了避免雾霾污染，住宅或其它室内环境不开窗户，会造成新风量不足，二氧化碳（CO₂）浓度升高。根据中国国家标准《室内空气质量标准》GB/T18883-2002确定每人每小时新风量(从室外引入的新鲜空气）不应小于30m³。这是根据人体生理需求量设定的，如要保证二氧化碳（CO₂）的浓度不超过国家标准的 0.1%，则必须保证新风量30m³/h。新风量不足，给人身体健康带来的危害非常多。 一个人每天呼吸的空气约为1万升，长期处于新风量不足的室内易患“室内综合症”，因为在室内新风量不足时，会使二氧化碳（CO₂）浓度升高，过多吸入会造成二氧化碳中毒。表现为胸闷、头痛头晕、浑身无力、精神萎靡，睡眠不足，免疫力下降等。 

为了满足人们雾霾天气室内清洁空气新风量的要求，确保室内氧气充足，二氧化碳（CO₂）浓度不升高，迫切需要解决在雾霾天既能通风换气，又能避免带入室外雾霾污染的方法，同时不要影响人们对窗户透明采光，对外开阔视野的正常需求。

目前，关于防雾霾窗纱的资料中，尚未见到能同时具有：满足通风量；阻挡室外雾霾、灰尘，清洁空气；透明，不影响对外视线这三项功能的窗纱。 

发明内容

本发明的目的是提供一种防雾霾通风透明窗纱及其制作方法，能够实现窗纱的透光、通风和防雾霾，满足人们在雾霾污染或其他室外粉尘污染时开窗安全通风。

本发明为了实现上述目的所采用的技术方案是：

一种防雾霾通风透明窗纱，其特征在于：包括前置过滤层、初效过滤层、中高效过滤层以及后置过滤层，所述中高效过滤层压制在初效过滤层和后置过滤层之间，所述前置过滤层上负载有纳米二氧化钛，所述初效过滤层和所述前置过滤层粘合。

所述前置过滤层优选金属丝网。

所述中高效过滤层优选透明的核孔膜滤网。

所述初效过滤层和后置过滤层优选微孔塑料软板。

一种防雾霾通风透明窗纱的制作方法，其特征在于：包括如下步骤： 

首先，制作前置过滤层，选择加工金属丝网，并在金属丝网上负载纳米二氧化钛。

其次，制作初效过滤层和后置过滤层，选择光学透明好的塑料软板，运用激光微孔加工技术加工出微孔塑料软板。

然后，用光学透明材料制成薄膜，所述薄膜经过核反应堆中的热中子裂变产生碎片穿透成孔，再进行适当的化学蚀刻，制成核孔膜滤网。

之后，将核孔膜滤网高频热合、热压轧或粘合在初效过滤层和后置过滤层之间。

最后，将初效过滤层和前置过滤层粘合在一起。

所述金属丝网孔径为0. 3mm~2mm，丝径为0.10mm~0.65mm，目数为30×30目~4×4目，开孔率为60~75。

所述初效过滤层的滤网孔径为5um~20μm，网孔目数为1000~3000个，滤网厚度为0.01~0.3mm；所述后置过滤层滤网孔径为10um~30μm，网孔目数为1000~2000个，滤网厚度为0.1~0.3mm。

所述核孔膜选用的光学透明材料优选聚碳酸脂或者光学级高透明聚对苯二甲酸类塑料。

所述核孔膜的微孔直径在0.8~5μm，孔密度为3×10⁷~4×10⁵，膜厚度为10~15μm。

本发明的有益效果是：

1.空气流通阻力<25Pa，初阻力<15Pa，理论空气通风量为200m³/m²·min~500m³/m²·min，满足室内新风量需求； 

2.阻挡最小粉尘颗粒的平均粒径在0.8μm，有效阻挡室外雾霾等污染物质进入室内。

3.窗纱透光率在60~90%，不影响室内采光和人员对外清晰视野的要求。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中1、前置过滤层负载的纳米二氧化钛；2、前置过滤层；3、初效过滤层；4、中高效过滤层；5、后置过滤层。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步阐释：

防雾霾通风透明窗纱，如图1所示，包括前置过滤层2、初效过滤层3、中高效过滤层4以及后置过滤层5，中高效过滤层4压制在初效过滤层3和后置过滤层5之间，前置过滤层2上负载有纳米二氧化钛1，初效过滤层3和前置过滤层2粘合在一起。

这种防雾霾通风透明窗纱的制作方法，包括如下步骤： 

首先，制作前置过滤层，选择加工金属丝网，金属丝网可以为不锈钢材质、铜质或其他金属材质；优选不锈钢材质，可选用304、316、316L、321、310S等材质；金属丝网可以是平织或斜织的金属丝网，也可以是激光打孔加工的微孔不锈钢板；金属丝网孔径为0. 3mm~2mm，丝径为目数为0.10mm~0.65mm，目数为30×30目~4×4目，开孔率为60~75%。如果孔径过小、目数过小，会使金属丝网严密而影响透光透明性，如果孔径过大、目数过大，会使其支撑作用减弱；前置过滤层可以阻挡1mm以上的大颗粒，同时起支撑本窗纱的作用，维持其一定的强度和韧性； 

同时，在金属丝网上负载纳米二氧化钛薄膜，纳米二氧化钛膜层在光照下具有超亲水性和超永久性，因此金属丝网负载纳米二氧化钛后具有防雾和自清洁功能。纳米二氧化钛膜层在光线中紫外线的作用下具有长久杀菌性能。在日光或紫外线的作用下使TiO₂激活并生成具有高催化活性的游离基，能产生很强的光氧化及还原能力，可催化、光解附着于其表面的各种有机物及部分无机物，能够对穿过该层进入室内的空气起到净化的功能，同时对沉积在其表面的污染物起到催化降解净化作用。纳米二氧化钛既能反射、散射紫外线，还能透过可见光，是性能优越、极有发展前途的物理屏蔽型的紫外线防护剂，因此窗纱在金属丝网负载纳米二氧化钛后能起到一定的防紫外线的功能。

其次，制作初效过滤层和后置过滤层，选用透明性较好的光学透明材料，可以是高透明EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物）薄片，透明PVC（聚氯乙烯）软板、透明TPU膜（聚氨酯薄膜）、光学级高透明PET（聚对苯二甲酸类塑料）片材，用先进的激光微孔加工技术将上述材料加工成微孔滤网；初效过滤层的滤网孔径为5um~20μm，网孔目数为1000~3000个，滤网厚度为0.01~0.3mm；后置过滤层滤网孔径为10um~30μm，网孔目数为1000~2000个，滤网厚度为0.1~0.3mm。优先选择使用透明PVC（聚氯乙烯）软板，该材料是一种阻燃，化学稳定性好，只产生低张裂内力的材料，同时其材料特性还包括高强度和高刚度，工作温度范围从零下15度到60度，可粘接，可焊接。

然后，制作中高效过滤层，用光学透明材料PC（聚碳酸脂）或者光学级高透明PET（聚对苯二甲酸类塑料）的薄膜经过核反应堆中的热中子裂变产生碎片穿透成孔再进行适当的化学蚀刻，加工成的核孔膜，微孔直径在0.8~5μm，孔密度为3×107~4×105，膜厚度为10~15μm。该滤膜理论空气流量为200m³/m²·min~500m³/m²·min。

之后，将中高效过滤层即核孔膜滤网高频热合、热压轧或者粘合在初效过滤层和后置过滤层之间；初效过滤层和中高效过滤层是雾霾和其它污染物微粒的主要过滤层，后置过滤层起保护中高效过滤层核孔膜和进一步强化过滤效果的作用。

最后，将初效过滤层未热合中高效过滤层核孔膜的一侧和前置过滤层一侧粘合在一起。

本发明在实际实施中，还可以根据室外污染情况，对本工艺步骤进行简化，即：省去金属丝网负载二氧化钛；或者金属丝网换成尼龙丝网或塑料网；或者省去2、3、4、5过滤层中的一层或几层。 

下面是本发明的两个实施例： 

实施例1

前置过滤层2选择的金属丝网为304不锈钢材质平织，孔径为1.0mm，金属丝网上负载纳米二氧化钛1；初效过滤层3选透明PVC软板，厚度0.2mm，用激光加工微孔，网孔目数为1500~2000，滤网孔径为8μm；中效过滤层4选用光学透明材料PC核孔膜，微孔平均直径在2μm，孔密度为5×10⁶~5×10⁵，膜厚度为15μm；后置过滤层5选透明PVC软板，厚度0.3mm，用激光加工微孔，网孔目数为1500~1800，滤网孔径平均为10μm。前置过滤层2和初效过滤层3用胶粘合，初效过滤层3、中高效过滤层4和后置过滤层5选用高频热合。

将按上述方法制成的窗纱制成纱窗，置于室内环境模拟系统中进行各项检测。纱窗面积长30cm宽30cm，单面通风。检测室内通风量为33m³/ min，可以阻挡粉尘颗粒最小颗粒平均粒径为2μm，窗纱透光率为82%。模拟系统外环境PM2.5浓度680 μg/m³，模拟系统的封闭室内环境初始PM2.5浓度初值为48 μg/m³，采用本实施例制作的窗纱封口，通风30分钟后封闭室内环境PM2.5浓度平均值维持在56μg/m³。去掉本发明纱窗通风2分钟后封闭室内环境PM2.5浓度升至470μg/m³，5分钟后升至678μg/m³。

将按上述方法制成的窗纱制成纱窗，安装在住宅楼房间的窗户上。纱窗面积长98cm宽45cm，室内单面通风，室内面积15m²，紧紧关闭其他门窗。

在雾霾天做下述检测：检测室外PM2.5浓度425μg/m³，室内开窗通风前PM2.5浓度初值为118μg/m³，开窗半小时后室内PM2.5浓度为126μg/m³。相同条件，去掉本发明纱窗通风2分钟后室内PM2.5浓度升至390μg/m³，3分钟后升至412μg/m³。检测室内通风量为78m³/ min，纱窗透明性较好，对外视视野清楚。

实施例2

前置过滤层2选择的金属丝网为304不锈钢材质平织，孔径为0.8mm，金属丝网未负载纳米二氧化钛层，初效过滤层3、中高效过滤层4和后置过滤层5中只选用中高效过滤层4，与前置过滤层2用胶粘合。中高效过滤层4选用光学透明材料PET膜，微孔平均直径在3μm，孔密度为6×10⁶，膜厚度为15μm。

将上述方法制成的窗纱制成纱窗，安装在住宅楼房间的窗户上，纱窗长98cm宽45cm，室内单面通风，室内面积15m²，紧紧关闭其他门窗。

在雾霾天做下述检测：检测室外PM2.5浓度343μg/m³，室内开窗通风前PM2.5浓度初值为88μg/m³，开窗半小时后室内PM2.5浓度为127μg/m³。相同条件，去掉本发明窗纱通风2分钟后室内PM2.5浓度升至314μg/m³，3分钟后升至338μg/m³。检测室内通风量为92m³/ min，纱窗透明性较好，对外视视野清楚。

Claims (10)

1.一种防雾霾通风透明窗纱，其特征在于：包括前置过滤层、初效过滤层、中高效过滤层以及后置过滤层，所述中高效过滤层热合或粘合在初效过滤层和后置过滤层之间，所述前置过滤层上负载有纳米二氧化钛，所述初效过滤层和所述前置过滤层粘合。

2.根据权利要求1所述的一种防雾霾通风透明窗纱，其特征在于：所述前置过滤层为金属丝网。

3.根据权利要求1所述的一种防雾霾通风透明窗纱，其特征在于：所述中高效过滤层为透明的核孔膜滤网。

4.根据权利要求1所述的一种防雾霾通风透明窗纱，其特征在于：所述初效过滤层和后置过滤层为微孔塑料软板。

5.一种防雾霾通风透明窗纱的制作方法，其特征在于：包括如下步骤：  

（1）制作前置过滤层，选择加工金属丝网，并在金属丝网上负载纳米二氧化钛； 

（2）制作初效过滤层和后置过滤层，选择透光性好的塑料软板，运用激光微孔加工技术加工出微孔塑料软板； 

（3）用光学透明材料制成薄膜，所述薄膜经过核反应堆中的热中子裂变产生碎片穿透成孔，再进行化学蚀刻，制成核孔膜滤网； 

（4）将核孔膜滤网高频热合、热压轧或粘合在初效过滤层和后置过滤层之间； 

（5）将初效过滤层和前置过滤层粘合在一起。

6.根据权利要求5所述的一种防雾霾通风透明窗纱的制作方法，其特征在于：所述金属丝网孔径为0. 3mm~2mm，丝径为0.10mm~0.65mm，目数为30×30目~4×4目，开孔率为60~75%。

7.根据权利要求5所述的一种防雾霾通风透明窗纱的制作方法，其特征在于：所述初效过滤层的滤网孔径为5um~20μm，网孔目数为1000~3000个，滤网厚度为0.01~0.3mm；所述后置过滤层滤网孔径为10um~30μm，网孔目数为1000~2000个，滤网厚度为0.1~0.3mm。

8.根据权利要求5所述的一种防雾霾通风透明窗纱的制作方法，其特征在于：所述核孔膜选用的光学透明材料，优选聚碳酸脂或者光学级高透明聚对苯二甲酸类塑料。

9.根据权利要求5所述的一种防雾霾通风透明窗纱的制作方法，其特征在于：所述核孔膜的微孔直径在0.8~5μm，孔密度为3×10⁷~4×10⁵，膜厚度为10~15μm。

10.根据权利要求5所述的一种防雾霾通风透明窗纱的制作方法，在实际实施中，还可以根据室外污染情况，对本工艺步骤进行简化，即：省去金属丝网负载二氧化钛；或者金属丝网换成尼龙丝网或塑料网；或者省去2、3、4、5过滤层中的一层或几层。