CN110063524B - 用于电子烟的发热组件及其发热管的制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于电子烟的发热组件及其发热管的制备工艺，本发明主要涉及电子烟技术领域，本发明公开一种用于电子烟的发热组件，由发热管和电极组成，所述发热管，由管状体和发热层组成，所述管状体，具有把管状体外部热量传递到其内部的性能，用于容纳电子烟烟弹以及承载发热层；所述发热层为导电浆料印刷在管状体外表面形成的导电涂层，通电后会产生热量；所述电极为环状电极，其与管状体外径尺寸相配合且套装在管状体两端并与发热层电连接。本发明的电子烟的发热组件具有高稳定性、耐老化性能强、加热均匀、制造成本低、结构简单，体积小的优点，可以明显减少电子烟的体积。

Description

用于电子烟的发热组件及其发热管的制备工艺

技术领域

本发明涉及电子烟技术领域，具体涉及一种电子烟的发热组件及其发热管的制备工艺。

背景技术

电子烟是一种模仿卷烟的电子产品。传统的电子烟都是使用液态烟油或者固液混合烟油，因用液体烟油的口感相对烟丝来言不够纯正，而且还存在有烟油泄漏，更换添加烟油不方便、不卫生的的问题。因而出现了将烟丝或养生的药材以加热不燃烧的方式吸食的使用固体烟弹的电子烟，此电子烟的以口感更加纯正，使用方便，危害较小的特点正在逐渐占有使用液体烟弹电子烟的市场，但现有的使用液体烟弹的电子烟其加热型一般为杆状，其形态并不适用于使用固体烟弹的电子烟，所以人们开发出通过使用电阻丝或加热柱加热的圆筒状加热芯来满足使用固体烟弹的电子烟的使用，但这种方法还是存在使用寿命短，加热不均匀，加热装置过于复杂的问题。

在CN201410151947里公开了一种所述用于加热固体烟弹的固体加热筒其公开了一种，在加热筒内部设有一环形截面，所述环形截面中间的 通孔与所述控制模块空心管筒的进气孔连通，所述环形截面上围绕 所述通孔设有若干柱状的加热柱，所述加热柱用以插入具有加热孔的固体烟草制品中进行加热，但是此方法得需要用特定的固体烟弹与超声波配合才能使用，局限性大。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种用于电子烟的发热组件及其发热组件的制备工艺，以解决现有的使用固体烟弹的电子烟使用寿命短，加热不均匀，加热装置过于复杂的问题。

本发明所采用的技术方案是：提供一种用于使用固体烟弹电子烟的发热组件：其发热组件由发热管和电极组成，所述发热管，由管状体和发热层组成，所述管状体，具有把管状体外部热量传递到其内部的性能，用于容纳电子烟烟弹以及承载发热层；所述发热层为导电浆料印刷在管状体外表面形成的导电涂层，通电后会产生热量；所述电极为环状电极，其与管状体外径尺寸相配合且套装在管状体两端用于连接电源并与发热层电连接。

进一步的，所述管状体是由表面光滑，熔点高于600℃的绝缘材料制成。

进一步的，所述管状体为陶瓷管或者玻璃管。

进一步的，所述管状体为石英玻璃管，石英玻璃具有极低的热膨胀系数，高的耐温性，极好的化学稳定性，优良的电绝缘性，决定了在通电发热的时候，没有异味掺杂到烟弹蒸发出来的气体里，保证了100％烟弹口感。

进一步的，所述发热层面积占管状体外表面的70%-100%，两边留白处的面积相等。

进一步的，所述环状电极为电极圈。

进一步的，所述发热层的电阻范围是0.1%-2Ω。

进一步的，作为优选所述发热层的电阻值为0.5Ω。

进一步的，本发明发热组件不仅用在使用固体烟弹的电子烟中，亦可以用在使用圆筒状加热芯的液体烟弹电子烟。

本发明发热组件主要利用导电浆料烧结后形成的加热层在通电后快速发热的性质对烟弹进行加热，用加热层加热烟弹相对于现有的其他加热方案不仅具有功耗低，加热均匀的优点而且还可以避免与烟弹及加热烟弹后的烟雾接触到发热层造成发热层的老化，使用寿命降低的问题。

发热组件是固体烟弹电子烟的核心部位发热组件的质量如何会直接影响电子烟的使用寿命，及吸食口感，而本发明发热组件的核心部位在于加热管，影响加热管质量的因素主要有两个，分别是使用的导电浆料的质量，与导电浆料形成的加热层的均匀程度，不过现在导电浆料的技术已经非常完善了所以这方面的影响可以忽略不计，而加热层的均匀程度会影响加热组件各部位的电阻，进而会导致加热管工作时加热温度不均匀，加热管寿命缩短等问题，现有的印刷浆料的方法印刷效果最好的是丝网印刷，但是现有导电浆料的丝网印刷工艺并不完善，在正常印刷中还是会出现许多问题，其印刷效果并不能达到电子烟加热组件的要求，因为导电浆料的印刷精度较高，现有技术多用印刷其他浆料或油墨的高精度印刷工艺来印刷导电浆料，这样虽然能在刚开始印刷的时候保持较高的成品率，但印刷次数过多则会出现网痕，糊版，着墨不匀等问题，这些问题对制造本发明发热组件的制造成本，成品质量都有很大的影响。

所以为了避免上述问题本发明提供一种发热管的制备工艺，该工艺可使导电浆料均匀印刷在管状体上，避免浆料印刷误差的累积，从而提高了印刷精度与稳定性。使管状体在高温烧结后，能够实现导电、加热的功能，使其通电加热时能够有很好的稳定性，耐老化性能，从而减少制造成本提高了发热组件的成品率。

一种发热管的制备工艺：主要包括将导电浆料印刷在管状体外表面的丝网印刷工艺，包括以下步骤：

步骤一、选用网板：本工艺选用的网板丝网目数为200-380mesh，网框为金属网框，其绷网角度为20 -30度，网版张力为25-35N，膜厚为10-100μm，图文框架比在30%以下，将网板安放入丝网印刷机中；

步骤二、固定承印物，将本发明的管状体作为承印物，调整管状体与网版间隙的距离，使其距离控制在1-2毫米；

步骤三、调整刮刀角度，刮刀的肖氏硬度为55-80度，刮刀与网版的角度为45°-90°；

步骤四、开始印刷，在网板上添入导电浆料，调整印刷速度为5-50mm/s开始印刷；

步骤五、表干烧结，将印刷好的管状体放入150-200℃的环境下表面干燥5-10min后提升温度至所用浆料烧结所需要的温度烧结，烧结后使之自然冷却。

作为优选，一种发热管的制备工艺，包括以下步骤：

步骤一、选用网板：本工艺选用目数为270-325mesh，绷网角度为15-50度，网版张力为30N，膜厚为15μm，图文框架比为25%的网板，将网板安放入丝网印刷机中；

步骤二、固定承印物，将本发明的管状体作为承印物，调整管状体与网版间隙的距离，使其距离控制在1.5毫米；

步骤三、选择肖氏硬度为75的尖口刮刀，并调整刮刀角度，使刮刀与网版的角度为65°；

步骤四、开始印刷，在网板上添入导电浆料，调整印刷速度为20-35mm/s开始印刷；

步骤五、表干烧结，将印刷好的管状体放入150-200℃的环境下表面干燥5-10min后提升温度至所用浆料烧结所需要的温度烧结，烧结后使之自然冷却。

进一步的，所述丝网材质为不锈钢网或聚酯网。

现有的导电浆料的烧结温度绝大部分在300℃-1000℃之间所以烧结温度和烧结时间由使用导电浆料的成分参数来确定。

作为优选，本发明所用的导电浆料烧结温度为700℃-1000℃。

本发明电子烟发热组件使用导电浆料形成的加热层加热管壁从而实现加热烟弹的效果，而且加热层的温度一般都能达到500度以上，一些质量更好的导电浆料形成的加热层其温度上限更高，这样可以通过在本发明发热组件上安装温控装置来调节发热管的温度以适应各种烟弹对温度的要求，从而达到更好的口感。

刮刀形状根据丝网印刷的类型来进行选择本发明使用的刮刀为尖口或平口刮刀，优选的使用尖口刮刀。

本发明使用金属网框，是因为如果使用了不坚固的网框或者是木框制版， 在印刷中容易发生歪斜或变形， 丝网印版质量就会降低， 精度难于保证，变形严重时丝网印版就不能使用，从而影响印刷质量。 所以必须要使用坚固不易形变的金属网框，在金属网框中铝质网框的使用效果最好。

因为本发明对印刷的质量和精度都比较高所以本发明的图文框架比30%以下，图文网框比越低印刷的质量和精度越好，但成本会越来越高，所以作为优选图文框架比在27%-15%的范围之内，这样可以在保证印刷精度的前提下减少生产成本，特别说明在丝网印刷中图文网框比不能等于零，因为网框比等于零的话则会吧网孔完全堵死从而印刷不上任何东西。

在本发明使用的图文部分的形状是矩形，其图文部分面积大小根据管状体的表面积而定。

根据发热层需要的电阻不同可以用调节印刷速度、网板目数和其他参数的手段来调整印刷浆料的厚度从而达到控制发热层电阻的目的，在本发明的参数范围之内，对浆料的种类和客户的要求不同用印刷速度、网板目数和其他参数调节印刷浆料的厚度来确定成品的电阻这个技术是本领域技术人员很容易实现的。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明电子烟发热组件具有制造成本低、结构简单，体积小可塑性强的优点，可以在本发明发热组件的基础上加上温度调节装置，隔热层等附加部件的情况下，依然能使电子烟的体积保持在一个较小的水平。

2、本发明电子烟发热组件具有加热均匀，不仅能减少了烟弹的浪费还能挺高电子烟的口感。

3、本发明电子烟发热组件使用导电浆料形成的加热层加热管壁从而实现加热烟弹的效果，而加热层的稳定性、耐老化性能明显比用强于电阻丝，可以明显延长电子烟的使用寿命。

4、本发明电子烟发热组件在通电发热的时候，没有异味掺杂到烟弹蒸发出来的气体里，保证了100％烟弹口感。

5、本发明电子烟发热组件的温度上限较高，可以更好的适应各种烟弹所需的温度。

附图说明

图1为本发明电子烟发热组件的立体图。

图2为本发明发热管结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图对主题对本发明进行更加充分的描述，这些附图形成了说明书的一部分，并且这些附图以解释说明的方式显示了具体的示例性实施方案。然而，主题可通过多种不同的形式体现出来，并且因此所涵盖或要求的主题意在解释为不限于说明书中所提出的示例性实施方案；示例性实施方案仅仅为了说明性目的而提出。同样地，所要求或涵盖的主题旨在具有适当地广泛的范围。因此，下文中的具体实施方式并不具有限制性的含义。

实施例一：

用于使用固体烟弹电子烟的发热组件，由发热管和电极圈3构成，其中发热管是由石英玻璃管1以及将导电浆料印刷在石英玻璃管外表面的发热层2构成，石英玻璃管1可以把发热层产生的热量传递到其内部，用来加热放置在石英玻璃管1内部的电子烟弹；电极圈3的内径与石英玻璃管1的外径尺寸相配合且套装在石英玻璃管1的两端并与发热层2电连接。上述是对本发明发热组件的具体结构说明，本发明在使用时是采用外部加热，内部受热的方式，该加热方式能够使电子烟弹受热均匀，烟味纯正，烟弹使用寿命长，同时由于发热层2不直接与烟弹接触，不仅避免了发热层2与固体烟弹的摩擦，也大大降低了因发热层接触到固体烟弹散发出的烟雾，从而避免现有加热组件因此出现加热温度降低，加热不均匀，发热组件使用寿命短的情况。

下面是针对本行业在电子浆料印刷在石英玻璃管上出现烧结涂层布局不均匀的问题，本发明所提出的一个将导电浆料印刷在管状体的丝网印刷工艺，该工艺包括以下步骤：

步骤一、选用网板：本工艺选用目数为325mesh的不锈钢丝网，铝质网框，绷网角度为25度，网版张力为30N，膜厚为70μm，图文框架比为25%的网板，将网板安放入丝网印刷机中，上述丝网印刷机是行业内通用的设备，本领域技术人员可以根据本发明工艺所提供的各项参数进行选用，此处不再累述；

步骤二、固定石英玻璃管：调整石英玻璃管与网版间隙的距离，使其距离控制在1.5毫米；

步骤三、刮刀选择及调整：肖氏硬度为75的尖口刮刀，并调整刮刀角度，使刮刀与网版的角度为80°；

步骤四、印刷：在网板上添入导电浆料，调整印刷速度为30mm/s开始印刷；

步骤五、表干烧结，将印刷好的石英玻璃管放入150-200的环境下表面干燥5-10min后提升温度至所用浆料烧结所需要的温度和时间（比如在烧结温度为800-900℃、烧结时间为15-20min）进行烧结，烧结后使之自然冷却。

将所得发热管的两端连接上电极圈即可得到本发明电子烟发热组件。

实施例二：

其发热组件结构如实施例一。

下面是针对本行业在电子浆料印刷在石英玻璃管上出现烧结涂层布局不均匀的问题，本发明所提出的一个将导电浆料印刷在管状体的丝网印刷工艺，该工艺包括以下步骤：

步骤一、选用网板：本工艺选用目数为270mesh的聚酯网，铝质网框，绷网角度为20度，网版张力为25N，膜厚为20μm，图文框架比为25的网板，将网板安放入丝网印刷机中；

步骤二、固定承印物，选用陶瓷管作为承印物，调整承印物与网版间隙的距离，使其距离控制在1.7毫米；

步骤三、选择肖氏硬度为70的平口刮刀，并调整刮刀角度，使刮刀与网版的角度为55°；

步骤四、开始印刷，在网板上添入导电浆料，调整印刷速度为45mm/s开始印刷；

步骤五、表干烧结，将印刷好的管状体放入150-200℃的环境下表面干燥5-10min后提升温度至所用浆料烧结所需要的温度烧结，烧结后使之自然冷却。

将所得发热管的两端连接上电极圈即可得到本发明电子烟发热组件。

实施例三：其发热组件结构如实施例一。

下面是针对本行业在电子浆料印刷在石英玻璃管上出现烧结涂层布局不均匀的问题，本发明所提出的一个将导电浆料印刷在管状体的丝网印刷工艺，该工艺包括以下步骤：

步骤一、选用网板：本工艺选用目数为380mesh的不锈钢丝网，钢质网框，绷网角度为30度，网版张力为30N，膜厚为50μm，图文框架比为30%的网板，将网板安放入丝网印刷机中；

步骤二、固定承印物，选用石英管作为承印物，调整承印物与网版间隙的距离，使其距离控制在1.5毫米；

步骤三、选择肖氏硬度为80的尖口刮刀，并调整刮刀角度，使刮刀与网版的角度为60°；

步骤四、开始印刷，在网板上添入导电浆料，调整印刷速度为20mm/s开始印刷；

步骤五、表干烧结，将印刷好的管状体放入150-200℃的环境下表面干燥5-10min后提升温度至所用浆料烧结所需要的温度烧结，烧结后使之自然冷却。

将所得发热管的两端连接上电极圈即可得到本发明电子烟发热组件。

以下实验是验证本发明发热层印刷均匀度和发热组件加热性能。

本次测试使用的导电浆料为本公司自主研发专利技术，该专利于2019-01-24申请，其申请号为：201910065939.9 ，专利名称为一种电加热电阻浆料的制备及使用方法。该导电浆料的烧结温度为800℃—850℃烧结时间为15-20min，将其用在实施例一到三的印刷工艺中印刷到相应的管状体上，将实施例一到三所制得的发热管分别通过精密电阻测试仪测量其各加热层各部位的电阻，通过各部位电阻的差别来判断印刷的均匀性，测试完毕后分别在发热管上连接电极圈将其通电测试其加热速率。

实验一，将实施例一到三中印刷完成的加热管的前后两端分别取相互对应的四个点，前后相对应的两个点为一组，共分为四组测试点作为精密电阻测试仪的接点测量实施例一到三中加热管的电阻检测结果如表一所示。

表一

从表一可以得出导电浆料使用本发明印刷方法印刷到管状体上经检测管状体上各部位的电阻基本相同，以此可以得出使用本发明的工艺可以让浆料通过丝网印刷均匀的覆盖到承印物上，从而避免浆料印刷误差的累积，从而提高了印刷精度与稳定性。使承印物在高温烧结后，能够实现导电、加热的功能，使其通电加热时能够有很好的稳定性，耐老化性能。

实验二、将实施例一到三所制得的发热组件用本公司自主研发于2019-03-23所申请的申请号为：201920367284.6 专利名称为一种加热管电加热检测装置的实用新型专利进行检测，在不同电压下进行检测发热组件温度达到300℃所用的时间，检查结果如表二所示。

表二

从表二可以得出本发明发热组件具有很好的加热性能在电压较低的情况下仍然具有短时间内将发热管的温度提升至300℃以上的能力。

本发明中的图示仅是代表性的，并且可不按照比例绘制。图示中的某些比例可能被放大了，而其他的比例可能被缩小了。因此，本发明及附图被当做为示意性的而非限制性的。

本文所描述的实施方案的图示意在提供对各实施方案的结构的大体上的理解。在看到本发明时，对于本领域技术人员而言很多其他的实施方案是显而易见的。对于本领域内的技术人员而言，在不背离本发明公开的范围的情况下，从本发明中使用并衍生出其他的实施方案，或仅作出结构上和逻辑上的替换及改变，可以做出多种改进，这些改进也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于电子烟的发热组件，由发热管和电极组成，其特征在于：所述发热管，由管状体和发热层组成，所述管状体，具有把管状体外部热量传递到其内部的性能，用于容纳电子烟烟弹以及承载发热层；所述发热层为导电浆料印刷在管状体外表面形成的导电涂层，通电后会产生热量；所述电极为环状电极，其与管状体外径尺寸相配合且套装在管状体两端并与发热层电连接；

所述发热管的制备工艺，包括以下步骤：

步骤一、选用网板：本工艺选用的网板丝网目数为200-380mesh，网框为金属网框，其绷网角度为20 -30度，网版张力为25-35N，膜厚为10-100μm，图文框架比在30%以下，将网板安放入丝网印刷机中；

步骤二、固定承印物，将管状体作为承印物，调整管状体与网版间隙的距离，使其距离控制在1-2毫米；

步骤三、调整刮刀角度，刮刀的肖氏硬度为55-80度，刮刀与网版的角度为45°-90°；

步骤四、开始印刷，在网板上添入导电浆料，调整印刷速度为5-50mm/s开始印刷；

步骤五、表干烧结，将印刷好的管状体放入170-180℃的环境下表面干燥7-8min后提升温度至所用浆料烧结所需要的温度烧结，烧结后使之自然冷却。

2.根据权利要求1所述的用于电子烟的发热组件，其特征在于：所述管状体是由表面光滑，熔点高于600℃的绝缘材料制成。

3.根据权利要求2所述的用于电子烟的发热组件，其特征在于：所述管状体为陶瓷管或者玻璃管。

4.根据权利要求3所述的用于电子烟的发热组件，其特征在于：所述管状体为石英玻璃管。

5.根据权利要求1-4任一项所述的用于电子烟的发热组件，其特征在于：所述发热层面积占管状体外表面的70-100%。

6.根据权利要求5所述的用于电子烟的发热组件，其特征在于：所述发热层的电阻范围是0.1Ω-2Ω。

7.根据权利要求6所述的用于电子烟的发热组件，其特征在于：所述发热层的电阻范围0.4Ω-0.9Ω。

8.根据权利要求1所述的一种发热管的制备工艺，其特征在于将导电浆料印刷在管状体的丝网印刷工艺包括以下步骤：

步骤一、选用网板：本工艺选用目数为280-325mesh，绷网角度为25°，网版张力为30N，膜厚为15-50μm，图文框架比为27-15%的网板，将网板安放入丝网印刷机中；

步骤二、固定承印物，将本发明的管状体作为承印物，调整管状体与网版间隙的距离，使其距离控制在1.5毫米；

步骤三、选择肖氏硬度为75的尖口刮刀，并调整刮刀角度，使刮刀与网版的角度为65°；

步骤四、开始印刷，在网板上添入导电浆料，调整印刷速度为20-35mm/s开始印刷；

步骤五、表干烧结，将印刷好的管状体放入150-200℃的环境下表面干燥5-10min后提升温度至所用浆料烧结所需要的温度烧结，烧结后使之自然冷却。

9.根据权利要求8所述的一种发热管的制备工艺，其特征在于所述丝网材质为不锈钢网或聚酯网。

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