CN109404333A - 用于无动力通风球的涡轮片的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于建筑通风设备技术领域，具体涉及一种用于无动力通风球的涡轮片的制备方法，包括：(1)对不锈钢片进行打磨处理，然后在不锈钢片上冲压出贯穿的通孔，再对不锈钢片进行热压塑形，得到初步成型的涡轮片；(2)按配方量称取涂层原料，搅拌混合均匀，加水，搅拌形成涂料，利用喷涂机在初步成型的涡轮片的内侧均匀喷涂一层涂层；晾干；转入高温炉中，煅烧处理，自然冷却，得到所述的涡轮片；本发明将纳米二氧化钛和双季铵盐与蛭石粉和硅藻土进行共混，使其填充吸附在蛭石粉和硅藻土的孔隙结构中，再通过高温煅烧处理，使其固定；形成的涂料涂覆到涡轮片的表面，实现对流经涡轮片的空气中的污染物进行吸附、降解，达到净化空气的目的。

Description

用于无动力通风球的涡轮片的制备方法
技术领域
本发明属于建筑通风设备技术领域，具体涉及一种用于无动力通风球的涡轮片的制备方法。
背景技术
无动力通风球是利用自然界空气对流的原理，结合自身独特的结构设计，将任何平行方向的空气流动，加速并转变为由下而上垂直的空气流动，以提高室内通风换气效果的一种装置，它不需要用电，无噪音，可长期运转，排出室内的热气、烟气、异味、水蒸气等；同时，无动力通风球也可以将室外新鲜的空气引入到室内，改善室内的空气环境，尤其是对于彩钢板建筑来说，散热条件过差，夏季闷热异常，工人长时间在这种环境下工作，健康必定受到伤害，导致工作效率低下，影响生产效率。
无论是将室内的污浊空气或湿热空气辗转排出，或将室外的新鲜空气引入到室内，无动力通风球都可以达到自然通风，无需额外的动力输入；但是，近年来，随着空气污染的加剧，室外空气中也存在在诸多影响人们身体健康的污染物，而室内在加工生产过程中也会产生一些污染物，在引入或排出空气的过程中，对空气进行处理，对其中的污染物进行吸附、降解，从而真正引入新鲜的空气，或避免对室外空气的进一步污染，成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于无动力通风球的涡轮片的制备方法，制备得到的涡轮片对引入到室内的空气，或经涡轮片排放到室外的屋内气体进行简单的处理，最终达到改善空气质量的目的。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种用于无动力通风球的涡轮片的制备方法，包括以下步骤：
(1)对不锈钢片进行打磨处理，然后在不锈钢片上冲压出贯穿的通孔，再对不锈钢片进行热压塑形，得到初步成型的涡轮片；
(2)按配方量称取涂层原料，搅拌混合均匀，加水，搅拌形成涂料，利用喷涂机在步骤(1)中初步成型的涡轮片的内侧均匀喷涂一层涂层；晾干；再将其转入高温炉中，在350～500℃的高温下煅烧2～4h，自然冷却，得到所述的涡轮片。
优选的，步骤(1)中，所述通孔的孔径为0.3～0.8mm，相邻通孔的间距为1～3cm。
优选的，步骤(2)中，所述涂层包括以下重量份的原料组成：蛭石粉35～48份、硅藻土15～35份、纳米二氧化钛3～9份、双季铵盐5～10份、其他助剂0.5～2份。
优选的，所述的其他助剂选自分散剂、增稠剂、消泡剂、防霉剂，或其组合。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
本发明中，通过将具有光催化活性的纳米二氧化钛粒子和具有杀菌抑菌效果的双季铵盐与蛭石粉和硅藻土进行共混，使其填充吸附在蛭石粉和硅藻土的孔隙结构中，再通过高温煅烧处理，使其固定；形成的涂料涂覆到涡轮片的表面，从而实现对流经涡轮片的空气中的污染物进行吸附、降解，达到净化空气的目的。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式中予以详细说明。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐明本发明。
本发明中所有的原料，对其来源没有特别限定，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。
本发明中所有的原料，对其纯度没有特别限定，本发明优选采用分析纯或复合材料领域使用的常规纯度。
本发明提供了一种用于无动力通风球的涡轮片的制备方法，包括以下步骤：
(1)对不锈钢片进行打磨处理，然后在不锈钢片上冲压出贯穿的通孔，再对不锈钢片进行热压塑形，得到初步成型的涡轮片；
(2)按配方量称取涂层原料，搅拌混合均匀，加水，搅拌形成涂料，利用喷涂机在步骤(1)中初步成型的涡轮片的内侧均匀喷涂一层涂层；晾干；再将其转入高温炉中，在350～500℃的高温下煅烧2～4h，自然冷却，得到所述的涡轮片。
步骤(2)中，所述涂层包括以下重量份的原料组成：蛭石粉35～48份、硅藻土15～35份、纳米二氧化钛3～9份、双季铵盐5～10份、其他助剂0.5～2份。
本发明中，所述的蛭石粉是由生蛭石原矿经高温焙烧，筛选，研磨加成而成的粉状粒子，由于蛭石粉的层间水分子经高温灼烧后流失，形成丰富且庞大的孔隙结构，具有优异的吸附效果；所述的硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩，它主要由古代硅藻的遗骸所组成，其化学成分以SiO2为主，硅藻土也具有细腻、松散、质轻、多孔，强吸附效果的优点。本发明将具有光催化活性的纳米二氧化钛粒子和具有杀菌抑菌效果的双季铵盐与蛭石粉和硅藻土进行共混，使其填充吸附在蛭石粉和硅藻土的孔隙结构中，再通过高温煅烧处理，使其固定；形成的涂料涂覆到涡轮片的表面，从而实现对流经涡轮片的空气中的污染物进行吸附、降解，达到净化空气的目的。
根据本发明，所述的步骤(1)中，所述通孔的孔径为0.3～0.8mm，相邻通孔的间距为1～3cm。通过在不锈钢片上冲压出通孔结构，进一步提高涂层与不锈钢片在高温煅烧前的附着能力，并且，在煅烧处理后，形成的涂层与不锈钢片镶嵌固定形成一整体结构，从而确保了涡轮片在高速运转的过程中，涂层能够保持稳定，不脱落；其次，所述的通孔提供了涂层因昼夜温差导致的涨缩量，避免涂层在昼夜温差时产生涨缩，导致脱落，进一步提高了涂层的稳定性，确保涂层对流经空气净化的长效性。
进一步的，根据本发明，所述不锈钢片的两侧向外弯折形成弧形曲面，且其弯折后的端部贴靠在不锈钢片的外表面上。如此，使得附着在不锈钢片上的小雨滴能够顺着边缘的弧形曲面流到屋顶面上，实现更好的防雨效果。
本发明中，所述涂层的厚度对净化空气的效果具有影响，涂层的厚度过薄，空气的净化效果较差，而涂层的厚度增加，虽然能够在一定程度上提高净化效果，但是碍于不锈钢片的表面积，过高的涂层厚度不能实现较好的性价比。优选条件下，所述涂层的厚度为2～7mm。
根据本发明，优选条件下，所述的涂层包括以下重量份的原料组成：蛭石粉40～45份、硅藻土20～30份、纳米二氧化钛4～7份、双季铵盐6～8份、其他助剂1～1.5份。
根据本发明，优选条件下，所述纳米二氧化钛的粒径为0.2～1μm。
本发明中，为了进一步提高所述涂层的性能，在构成所述涂层的原料中含有其他助剂，所述的其他助剂选自分散剂、增稠剂、消泡剂、防霉剂，或其组合。
所述的分散剂选自丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙硫磺酸共聚物，丙烯酸-烯丙氧基聚醚-丙烯酸酯类共聚物中的一种。
所述的增稠剂选自钠基膨润土、有机膨润土、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟甲基纤维素钠、羟乙基纤维素中的一种。
所述的消泡剂选自聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚、聚二甲基硅氧烷中的一种。
所述的防霉剂为无机防霉剂或有机防霉剂，从抑菌防霉的实效上考虑，优选为无机防霉剂，特别优选为银离子、铜离子、锌离子抗菌剂；例如氧化亚铜。
以下通过具体的实施例对本发明提供的用于无动力通风球的涡轮片的制备方法做出详细的说明。
实施例1
一种无动力通风球的涡轮片，所述涡轮片包括不锈钢片及附着在所述不锈钢片上的涂层，所述的涂层包括以下重量份的原料组成：蛭石粉43份、硅藻土25份、纳米二氧化钛(粒径为0.4μm)5份、双季铵盐7份、分散剂丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙硫磺酸共聚物0.3份、增稠剂羟甲基纤维素钠0.4份、消泡剂聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚0.2份、防霉剂氧化亚铜0.4份；
上述涡轮片的制备方法包括以下步骤：
(1)对不锈钢片进行打磨处理，然后在不锈钢片上冲压出贯穿的通孔，所述通孔的孔径为0.6mm，通孔的间距为2cm，再对不锈钢片进行热压塑形，得到初步成型的涡轮片；
(2)按配方量称取涂层原料，搅拌混合均匀，加水，搅拌形成涂料，利用喷涂机在步骤(1)中初步成型的涡轮片的内侧均匀喷涂一层涂层，所述涂层的厚度为4mm；晾干；再将其转入高温炉中，在450℃的高温下煅烧3h，自然冷却，得到所述的涡轮片。
实施例2
如实施例1提供的无动力通风球的涡轮片，不同的是，所述的涂层包括以下重量份的原料组成：蛭石粉40份、硅藻土20份、纳米二氧化钛(粒径为0.4μm)4份、双季铵盐6份、分散剂丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙硫磺酸共聚物0.2份、增稠剂羟甲基纤维素钠0.1份、消泡剂聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚0.4份、防霉剂氧化亚铜0.3份；
其余不变，并按实施例1提供的涡轮片的制备方法制备得到涡轮片。
实施例3
如实施例1提供的无动力通风球的涡轮片，不同的是，所述的涂层包括以下重量份的原料组成：蛭石粉45份、硅藻土30份、纳米二氧化钛(粒径为0.4μm)7份、双季铵盐8份、分散剂丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙硫磺酸共聚物0.5份、增稠剂羟甲基纤维素钠0.4份、消泡剂聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚0.2份、防霉剂氧化亚铜0.4份；
其余不变，并按实施例1提供的涡轮片的制备方法制备得到涡轮片。
实施例4
如实施例1提供的无动力通风球的涡轮片，不同的是，所述的涂层包括以下重量份的原料组成：蛭石粉35份、硅藻土15份、纳米二氧化钛(粒径为0.4μm)3份、双季铵盐5份、分散剂丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙硫磺酸共聚物0.1份、增稠剂羟甲基纤维素钠0.1份、消泡剂聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚0.2份、防霉剂氧化亚铜0.1份；
其余不变，并按实施例1提供的涡轮片的制备方法制备得到涡轮片。
实施例5
如实施例1提供的无动力通风球的涡轮片，不同的是，所述的涂层包括以下重量份的原料组成：蛭石粉48份、硅藻土35份、纳米二氧化钛(粒径为0.4μm)9份、双季铵盐10份、分散剂丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙硫磺酸共聚物0.6份、增稠剂羟甲基纤维素钠0.4份、消泡剂聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚0.7份、防霉剂氧化亚铜0.3份；
其余不变，并按实施例1提供的涡轮片的制备方法制备得到涡轮片。
实施例6
如实施例1提供的无动力通风球的涡轮片，不同的是，在不锈钢片上形成的涂层的厚度为2mm；其余不变，并按实施例1提供的涡轮片的制备方法制备得到涡轮片。
实施例7
如实施例1提供的无动力通风球的涡轮片，不同的是，在不锈钢片上形成的涂层的厚度为7mm；其余不变，并按实施例1提供的涡轮片的制备方法制备得到涡轮片。
实施例8
如实施例1提供的无动力通风球的涡轮片，不同的是，所述纳米二氧化钛的粒径为0.2μm；其余不变，按实施例1提供的涡轮片的制备方法制备得到涡轮片。
实施例9
如实施例1提供的无动力通风球的涡轮片，不同的是，所述纳米二氧化钛的粒径为1μm；其余不变，按实施例1提供的涡轮片的制备方法制备得到涡轮片。
实施例10
如实施例1提供的无动力通风球的涡轮片，不同的是，在所述涡轮片的制备方法中，步骤(1)中，在不锈钢片上冲压的通孔的孔径为0.3mm，其余不变，制备得到涡轮片。
实施例11
如实施例1提供的无动力通风球的涡轮片，不同的是，在所述涡轮片的制备方法中，步骤(1)中，在不锈钢片上冲压的通孔的孔径为0.8mm，其余不变，制备得到涡轮片。
对比例1
如实施例1提供的无动力通风球的涡轮片，不同的是，用于构成所述涂层的原料中不含有纳米二氧化钛；其余不变，按实施例1提供的涡轮片的制备方法制备得到涡轮片。
对比例2
如实施例1提供的无动力通风球的涡轮片，不同的是，在不锈钢片上形成的涂层的厚度为1mm；其余不变，并按实施例1提供的涡轮片的制备方法制备得到涡轮片。
对比例3
如实施例1提供的无动力通风球的涡轮片，不同的是，所述纳米二氧化钛的粒径为2μm；其余不变，按实施例1提供的涡轮片的制备方法制备得到涡轮片。
对比例4
如实施例1提供的无动力通风球的涡轮片，不同的是，在所述涡轮片的制备方法中，步骤(1)中，在不锈钢片上冲压的通孔的孔径为1.2mm，其余不变，制备得到涡轮片。
对比例5
如实施例1提供的无动力通风球的涡轮片，不同的是，在所述涡轮片的制备方法中，步骤(1)中，不在不锈钢片上进行冲压通孔的操作；其余不变，制备得到涡轮片。
对比评估试验：
1、考虑到将涡轮片装配到无动力通风球后难以保持单一变量的问题，即无法充分排除影响因素，从而保证评价结果的可靠性；本发明设计了如下试验方法来评价上述实施例及对比例中公开的涡轮片的性能。
准备一圆筒，圆筒的中间固定一支架，支架的中心位置固定有中轴，所述的中轴采用高精密全封闭的滚珠轴承系统，该滚珠轴承系统主要由滚珠、内环、外环和保持器构成一个封闭的结构；将上述实施例中制备得到的涡轮片装配到中轴上，所述圆筒的筒径能确保涡轮片在圆筒内自由的转动；以未经喷涂形成的涂层的不锈钢片作为空白组；
圆筒的两端分别置入封闭房间A和封闭房间B内对各自独立的封闭房间A和封闭房间B进行连通(封闭房间A和B的大小相同；封闭房间A和B之间另设一不安装涡轮片的圆筒连通以实现空气对流，封闭房间A、B初始无污染性气体)，在所述的封闭房间A内灌入氨气(氨气的浓度为20ppm)，同时在封闭房间A内放置风扇，风扇的目的是使封闭房间A内的空气强制流通到房间B内，测算封闭房间A流通到封闭房间B内的空气的流速为0.5m/s。
利用Drager X-am7000便携式气体监测器监测1h、3h后封闭房间A、封闭房间B内的氨气浓度，并将测试后的结果汇总到表1中。
表1：
结合上述试验数据可以看出，本发明实施例1-9对应的封闭房间A中的氨气浓度在1h后都有明显下降，且封闭房间B内的氨气浓度相比于空白组的封闭房间B的氨气浓度低；说明实施例1-9对应的涡轮片发挥了吸附、降解氨气的效果。
在上述试验进行3小时后，实施例1-9对应的封闭房间A内的氨气浓度进一步的降低了，封闭房间B内的氨气浓度略有升高，且升高的程度低于空白组，说明涡轮片在持续发挥吸附降解氨气的作用，而封闭房间B内的干净空气持续的被置换。空白组的封闭房间B的氨气浓度较高，说明封闭房间A内的空气几乎没有被处理，而是仅仅在封闭房间A、B之间均匀分布了。
在实施例1-9与对比例1-3对比的数据也可以看出，采用本发明提供的涡轮片，其吸附降解氨气的能力较好。
需要说明的是，上述试验设计的目的在于评价不同实施例条件下涡轮片的性能，因此尽可能的保证除了涡轮片以外的其他因素相同，例如，氨气浓度的测试位点都要保持一致。
2、将上述实施例1、实施例10、实施例11、对比例4、对比例5中制备得到的涡轮片置于高低温交变湿热试验箱中，设置试验条件为：-10℃～45℃冲击，驻留时间为1h，冷热冲击次数为20次，然后拿出涡轮片观察分析外观状况；
通过比较发现，对比例5中的涂层已完全脱落，对比例4中的涂层部分脱落，实施例1、10、11中的涂层完好，没有脱落。
通过上述对比试验可以看出，通过在不锈钢片上冲压出通孔，然后在形成涂层，可以确保涂层在昼夜温差条件下长期使用的可靠性。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的特点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种用于无动力通风球的涡轮片的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)对不锈钢片进行打磨处理，然后在不锈钢片上冲压出贯穿的通孔，再对不锈钢片进行热压塑形，得到初步成型的涡轮片；
(2)按配方量称取涂层原料，搅拌混合均匀，加水，搅拌形成涂料，利用喷涂机在步骤(1)中初步成型的涡轮片的内侧均匀喷涂一层涂层；晾干；再将其转入高温炉中，在350～500℃的高温下煅烧2～4h，自然冷却，得到所述的涡轮片。
2.根据权利要求1所述的用于无动力通风球的涡轮片的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述通孔的孔径为0.3～0.8mm，相邻通孔的间距为1～3cm。
3.根据权利要求1所述的用于无动力通风球的涡轮片的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述涂层包括以下重量份的原料组成：蛭石粉35～48份、硅藻土15～35份、纳米二氧化钛3～9份、双季铵盐5～10份、其他助剂0.5～2份。
4.根据权利要求3所述的用于无动力通风球的涡轮片的制备方法，其特征在于：所述的其他助剂选自分散剂、增稠剂、消泡剂、防霉剂，或其组合。
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