CN112420240B - 电极浆料及其制作方法、电子烟加热体及其制作方法 - Google Patents

电极浆料及其制作方法、电子烟加热体及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开一种电极浆料及其制作方法、电子烟加热体及其制作方法，电极浆料包括：陶瓷浆料及银浆，其中，陶瓷浆料的比例为1‑50％。电极浆料的制作方法，包括：按预设的质量比例将如上述任一项所述的陶瓷浆料及银浆进行混合；将混合后的浆料通过轧磨机轧制；加入溶剂调制浆料的粘度，形成所述电极浆料。通过将银浆与陶瓷浆料混合后作为电极浆料，由于陶瓷浆料中包含有陶瓷粉，混合后的电极浆料在的制成电极后含有一定量的陶瓷粉，使电极拥有较高的电阻系数和较高阻值稳定性，可以有效提高电子烟加热体的使用寿命。此外，混合了陶瓷浆料的电极浆料可以和陶瓷料片进行低温共烧，电极和料片之间的结合力更好，有效减少电极的电路断线率。

Description

电极浆料及其制作方法、电子烟加热体及其制作方法
技术领域
本申请涉及电子烟技术领域，具体涉及一种电极浆料及其制作方法、电子烟加热体及其制作方法。
背景技术
由于低温烘烤电子烟具有不燃烧、不产生一氧化碳等有毒物质等优点，近年来在全球范围内得到了迅猛发展，而陶瓷加热体作为电子烟的核心部件，对加热体电极的阻值稳定性和TCR(temperaturecoefficientofresistance，电阻温度系数)稳定性要求比较严格。目前市场上低温共烧陶瓷加热体，一般使用银浆、银铂浆等浆料作为电极浆料，制成后电极的电阻系数较低，且阻值稳定差，600-700次干烧循环(电子烟一个吸烟循环)后阻值变化率会大于10％，电极的使用寿命较短。
发明内容
鉴于此，本申请提供一种电极浆料及其制作方法、电子烟加热体及其制作方法，以解决现有的电极电阻系数较低、阻值稳定差的问题。
第一方面，本申请提供一种电极浆料，包括：
陶瓷浆料及银浆，其中，陶瓷浆料的比例为1-50％。
可选的，所述陶瓷浆料包括：
低温共烧陶瓷粉60-70％、溶剂20-30％、分散剂0.5-3％、增塑剂1-5％、粘合剂3-6％。
可选的，所述低温共烧陶瓷粉的粒径为0.1-1μm。
第二方面，本申请提供一种电极浆料的制作方法，包括：
按预设的质量比例将如第一方面任一项所述的陶瓷浆料及银浆进行混合；
将混合后的浆料通过轧磨机轧制；
加入溶剂调制浆料的粘度至8-25万mPa.S，形成所述电极浆料。
可选的，所述按预设的质量比例将陶瓷浆料及银浆进行混合之前，包括：
取预设质量的低温共烧陶瓷粉，加入预设比例的分散剂、溶剂和增塑剂，进行搅拌；
将搅拌后的混合液进行轧制或球磨；
加入溶剂调制混合液的粘度至8-25万mPa.S，形成所述陶瓷浆料。
可选的，所述溶剂为松油醇、醇醚类溶剂、醇醚酯类溶剂中的一种或者多种。
第三方面，本申请提供一种电子烟加热体的制作方法，包括：
利用如第一方面任一项所述的电极浆料在预设的陶瓷料片上分别印刷发热线路和测温线路，形成加热体坯体；
将所述加热体坯体在预设的烧结温度下进行烧结，形成电子烟加热体。
可选的，所述烧结温度为700-900℃。
第四方面，本申请提供一种电子烟加热体，包括：
陶瓷料片，所述陶瓷料片上印刷有发热线路和测温线路，所述发热线路和测温线路包括陶瓷粉，所述陶瓷粉在所述发热线路和测温线路中的质量比例为1-40％。
可选的，所述测温线路包括发热区部分和非发热区部分，所述发热区部分的陶瓷粉含量大于所述非发热区部分。
本申请上述电极浆料及其制作方法、电子烟加热体及其制作方法，通过将银浆与陶瓷浆料混合后作为电极浆料，由于陶瓷浆料中包含有陶瓷粉，混合后的电极浆料在的制成电极后含有一定量的陶瓷粉，使电极拥有较高的电阻系数和较高阻值稳定性，可以有效提高电子烟加热体的使用寿命。此外，混合了陶瓷浆料的电极浆料可以和陶瓷料片进行低温共烧，电极和料片之间的结合力更好，有效减少电极的电路断线率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的电极浆料的制作方法的基本流程示意图；
图2为本申请实施例提供的调制陶瓷浆料的流程示意图；
图3为本申请实施例提供的电子烟加热体的制作方法的基本流程示意图；
图4为本申请实施例提供的电子烟加热体的陶瓷料片展开示意图；
图5为本申请实施例提供的电子烟加热体为加热针形式的产品结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而非全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。在不冲突的情况下，下述各个实施例及其技术特征可以相互组合。
本申请提供一种电极浆料，包括：陶瓷浆料及银浆，陶瓷浆料的质量比例为1-50％。本实施方式中，陶瓷浆料为以低温共烧陶瓷粉作为主要原料，混合溶剂、分散剂、增塑剂及粘合剂之后形成的浆料，银浆可以为本领域中常用的电极银浆，包括银或其化合物、助熔剂、粘合剂和稀释剂配制而成，也可以使用市面上可以直接购买并使用的用于制作银电极的印刷银浆。
在一些实施方式中，陶瓷浆料按质量比例分别包括：低温共烧陶瓷粉60-70％、溶剂20-30％、分散剂0.5-3％、增塑剂1-5％、粘合剂3-6％。在本实施方式中，低温共烧陶瓷粉为SiO2·CaO·Al2O3，粒径为0.1-1μm，在另一些实施方式中，可以采用其他低温共烧陶瓷(LowTemperatureCo-firedCeramic，LTCC)材料。
在一些实施方式中，分散剂可以采用本领域中常用的分散剂材料，在此不作限定；
粘结剂可以采用亚力克树脂，乙基纤维素，聚乙烯醇缩丁醛等一种或多种；
增塑剂可以采用邻苯二甲酯二丙酯，邻苯二甲酸二辛酯，己二酸二辛酯等一种或多种；
溶剂可以是松油醇、醇醚类溶剂(如乙二醇单醚、二乙二醇单醚、丙二醇单醚等溶剂)、醇醚酯类溶剂(如乙二醇苯醚醋酸酯、丙二醇苯醚醋酸酯、乙二醇丁醚醋酸酯、丙二醇丁醚醋酸酯等)等一种或者多种混合。
上述实施例通过将银浆与陶瓷浆料混合后作为电极浆料，由于陶瓷浆料中包含有陶瓷粉，混合后的电极浆料在的制成电极后含有一定量的陶瓷粉，使电极拥有较高的电阻系数和较高阻值稳定性，可以有效提高电极的使用寿命。此外，混合了陶瓷浆料的电极浆料可以和陶瓷料片进行低温共烧，电极和料片之间的结合力更好，有效减少电极的电路断线率。
基于同样的发明构思，本申请提供一种电极浆料的制作方法，如图1所示，包括：
S1100、按预设的质量比例将如上述任一项所述的陶瓷浆料及银浆进行混合；
具体的，按预设的质量比例将上述陶瓷浆料及银浆进行混合，陶瓷浆料为以低温共烧陶瓷粉作为主要原料，混合溶剂、分散剂、增塑剂及粘合剂之后形成的浆料，银浆可以为本领域中常用的电极银浆，包括银或其化合物、助熔剂、粘合剂和稀释剂配制而成，也可以使用市面上可以直接购买并使用的用于制作银电极的印刷银浆。具体的，混合的电极浆料中陶瓷浆料的质量比例为1-50％，例如需要混合形成500g电极浆料时，取陶瓷浆料5-250g。
S1200、将混合后的浆料通过轧磨机轧制；
将混合后的浆料通过三辊机轧制，使陶瓷浆料与银浆充分混合，轧制时间可以根据实际应用需求进行调整，当需要电极浆料混合更加充分时，可以适当增加轧制时间，当需要提高电极浆料的混合效率时，可以适当减少轧制时间，在此不作限定。
S1300、加入溶剂调制浆料的粘度至8-25万mPa.S，形成所述电极浆料；
本实施方式中，溶剂为松油醇、醇醚类溶剂(如乙二醇单醚、二乙二醇单醚、丙二醇单醚等溶剂)、醇醚酯类溶剂(如乙二醇苯醚醋酸酯、丙二醇苯醚醋酸酯、乙二醇丁醚醋酸酯、丙二醇丁醚醋酸酯等)中的一种或者多种。
在一些实施方式中，S1100、按预设的质量比例将如上述任一项所述的陶瓷浆料及银浆进行混合之前，还包括调制陶瓷浆料的步骤，具体的，如图2所示，调制陶瓷浆料包括：
S1010、取预设质量的低温共烧陶瓷粉，加入预设比例的分散剂、溶剂和增塑剂，进行搅拌；
本实施方式中，混合物料的比例为低温共烧陶瓷粉60-70％、溶剂20-30％、分散剂0.5-3％、增塑剂1-5％、粘合剂3-6％，在低温共烧陶瓷粉中加入上述物料，混合后搅拌形成混合液。
在一个具体的实施方式中，低温共烧陶瓷粉为SiO2·CaO·Al2O3，粒径为0.5-1μm，取预设质量的低温共烧陶瓷粉(例如100g)，加入一定量的分散剂，然后加入20％的乙基纤维素溶液(乙基纤维素：松油醇＝1:4)，然后再分别加入松油醇、溶剂和增塑剂，将上述物料混合在一起，搅拌均匀，形成混合液。
S1020、将搅拌后的混合液进行轧制或球磨；
将搅拌后的混合液通过三辊机轧制，或通过球磨机球磨，使物料充分混合，轧制或球磨的时间可以根据实际应用需求进行调整，当需要物料混合更加充分时，可以适当增加轧制或球磨的时间，当需要提高物料混合的效率时，可以适当减少轧制或球磨的时间，在此不作限定。
S1030、加入溶剂调制混合液的粘度至8-25万mPa.S，形成所述陶瓷浆料；
本实施方式中，溶剂为松油醇、醇醚类溶剂(如乙二醇单醚、二乙二醇单醚、丙二醇单醚等溶剂)、醇醚酯类溶剂(如乙二醇苯醚醋酸酯、丙二醇苯醚醋酸酯、乙二醇丁醚醋酸酯、丙二醇丁醚醋酸酯等)中的一种或者多种。
在一些实施方式中，制作混合陶瓷的电极浆料不限于上述方法，也可按电极浆料的最终组成比例，直接将陶瓷粉、导电金属粉、粘合剂、溶剂、分散剂一起混合后轧制成浆，电极浆料中各原料的最终组成比例与上述第一方面的电极浆料相同，在此不再赘述。
基于同样的发明构思，本申请提供一种电子烟加热体的制作方法，如图3所示，包括：
S2100、利用如上述任一项所述的电极浆料在预设的陶瓷料片上分别印刷发热线路和测温线路，形成加热体坯体；
本实施方式中采用的陶瓷料片11为低温共烧陶瓷(LowTemperatureCo-firedCeramic，LTCC)料片，亦可称为陶瓷基板，具体的，利用低温共烧陶瓷粉加上粘合剂，使其混合均匀成为基板浆料，基板浆料经过流延、干燥成为均匀的陶瓷料卷，分切后作为陶瓷料片11。
如图4所示，利用上述S1100-S1300制作得到的电极浆料在上述陶瓷料片11上分别印刷发热线路12和测温线路13，形成发热体电极。
在一些实施方式中，如图4和图5所示，以加热针的形式作为电子烟加热体为例，在形成加热体坯体后，在预设的陶瓷内芯外卷绕印刷有发热线路和测温线路的加热体坏体，在本实施方式中，陶瓷内芯21可以采用低温共烧陶瓷粉混合注塑胶后注塑制成，也可采用干压、模塑等进行制作成型，如图4和图5所示，陶瓷内芯21主体为圆柱形，一端设置为锥体，在一些实施方式中，陶瓷内芯21可以为棱柱形等其他形状。
陶瓷料片11在烧结之前具备一定的柔性，可以进行卷绕，将陶瓷料片11印刷有线路的一面朝向陶瓷内芯21，卷绕在陶瓷内芯21外，未印刷线路的一面裸露在外。S2200、将所述加热体坯体在预设的烧结温度下进行烧结，形成电子烟加热体。
将加热体坯体在烧结温度下进行烧结，使陶瓷料片11与电极浆料烧结成型，形成的电子烟加热体，本实施方式中烧结温度为700-900℃。
在另一些实施方式中，电子烟加热体可以采用加热管或加热片的形式，例如将印刷有发热线路和测温线路的加热体坯体进行卷绕，形成空心管状再进行烧结，形成加热管，或直接将印刷有发热线路和测温线路的加热体坯体裁切成一定形状或尺寸进行烧结，形成加热片。
在一些实施方式中，如图4所示，陶瓷料片11上印刷线路的范围可以分为发热区111和非发热区112，发热区111为发热线路12产生热量较为集中的区域，非发热区112为线路的端子部分，用于与外部线路连接，产生的热量较少，测温线路13位于发热区111的部分会随着发热电路12产生的热量(或说发热区111的温度)增加而升温。因此，测温线路13包括发热区111部分和非发热区112部分，在印刷测温线路13发热区111部分和非发热区112部分时可以采用不同陶瓷粉含量的电极浆料，印刷发热区111部分使用的电极浆料中陶瓷粉含量大于印刷非发热区112使用的电极浆料，使烧结后形成的加热体中测温线路13的发热区111部分的陶瓷含量大于非发热区112。由于测温线路13的电阻与温度为正相关关系，发热区111温度上升后影响测温线路13的发热区111部分的阻值，通过检测测温线路13的阻值可以确定发热区111的温度，从而实现温控。由于烧结后线路中的陶瓷粉含量会影响线路(即电极)的电阻率，陶瓷粉含量越高，线路的电阻率越高，测温线路13发热区111部分的陶瓷含量大于非发热区112部分，使测温线路13发热区111部分的阻值大于非发热区112，可以理解的是，检测到的测温线路13的阻值R＝R发热区+R非发热区，当非发热区112部分的阻值占比越低，测温线路13的阻值就越接近发热区111部分的阻值，使计算得到的发热区111温度更加精确。
在一些实施方式中，发热线路和测温线路可以分别印刷在不同的陶瓷料片上，烧结后形成多层的的电子烟加热体。
基于同样的发明构思，本申请提供一种电子烟加热体，包括：陶瓷料片，陶瓷料片上印刷有发热线路和测温线路，发热线路和测温线路作为电极，包含有陶瓷粉及金属导电材料，其中陶瓷粉在发热线路和测温线路中的质量比例为1-40％。本实施例中的陶瓷粉为低温烧结陶瓷粉。
在一些实施方式中，如图和图所示，电子烟加热体可以采用加热针的形式，包括陶瓷内芯21，以及卷绕在陶瓷内芯21外的陶瓷料片。
在另一些实施方式中，电子烟加热体可以采用加热管或加热片的形式，例如将卷绕成空心管状的陶瓷料片11作为加热管，或裁切成一定形状或尺寸的陶瓷料片11作为加热片。
印刷的加热线路和测温线路卷绕并烧结后形成电子烟加热管的电极线路(下称电极)，电极中的陶瓷粉固含量(即质量比例)会影响电子烟加热体的阻值稳定性，在一个具体的实施方式中，对不同陶瓷粉固含量的电子烟加热体进行寿命测试，发热S、暂停S(电子烟一个吸烟循环)次，得到如下表所示的数据：
Figure GDA0003538988990000071
Figure GDA0003538988990000081
可见，在电极中添加陶瓷粉可以有效的提高电极浆料的电阻系数，同时可以提高电极的阻值稳定性。
在一些实施方式中，如图4所示，陶瓷料片11上印刷电路的范围可以分为发热区111和非发热区112，发热区111为发热线路12产生热量较为集中的区域，非发热区112为线路的端子部分，用于与外部线路连接，产生的热量较少，测温线路13位于发热区111的部分会随着发热线路12产生的热量(或说发热区的温度)增加而升温。因此，测温线路13包括发热区111部分和非发热区112部分，由于电阻与温度为正相关关系，发热区111温度上升后影响测温线路发热区111的阻值，通过检测测温线路13的阻值可以确定发热区111的温度，从而实现温控。由于烧结后线路中的陶瓷粉含量会影响线路(即电极)的电阻率，陶瓷粉含量越高，线路的电阻率越高，测温线路13的发热区111部分的陶瓷含量大于非发热区112部分，使测温线路13的发热区111部分的阻值大于非发热区112部分，可以理解的是，检测到的测温线路13的阻值R＝R发热区+R非发热区，当非发热区112部分的阻值占比越低，测温线路13的阻值就越接近发热区111的阻值，有效提高测温线路的TCR(temperaturecoefficientofresistance，电阻温度系数)稳定性，实现更精确的温度控制。
尽管已经相对于一个或多个实现方式示出并描述了本申请，但是本领域技术人员基于对本说明书和附图的阅读和理解将会想到等价变型和修改。本申请包括所有这样的修改和变型，并且仅由所附权利要求的范围限制。特别地关于由上述组件执行的各种功能，用于描述这样的组件的术语旨在对应于执行所述组件的指定功能(例如其在功能上是等价的)的任意组件(除非另外指示)，即使在结构上与执行本文所示的本说明书的示范性实现方式中的功能的公开结构不等同。
即，以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，例如各实施例之间技术特征的相互结合，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。
另外，在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。另外，对于特性相同或相似的结构元件，本申请可采用相同或者不相同的标号进行标识。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，“示例性”一词是用来表示“用作例子、例证或说明”。本申请中被描述为“示例性”的任何一个实施例不一定被解释为比其它实施例更加优选或更加具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本申请，本申请给出了以上描述。在以上描述中，为了解释的目的而列出了各个细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本申请。在其它实施例中，不会对公知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本申请的描述变得晦涩。因此，本申请并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本申请所公开的原理和特征的最广范围相一致。

Claims (7)

1.一种电极浆料，其特征在于，包括：
陶瓷浆料及银浆，其中，陶瓷浆料的质量比例为1-50％，所述银浆的质量比例为50-99％；
按照各组分质量比例计，所述陶瓷浆料包括：
低温共烧陶瓷粉60-70％、溶剂20-30％、分散剂0.5-3％、增塑剂1-5％、粘合剂3-6％；
所述低温共烧陶瓷粉的粒径为0.1-1μm。
2.一种电极浆料的制作方法，其特征在于，包括：
按照以下各组分质量比例进行配置以制得陶瓷浆料，所述各组分质量比例包括：低温共烧陶瓷粉60-70％、溶剂20-30％、分散剂0.5-3％、增塑剂1-5％、粘合剂3-6％，所述低温共烧陶瓷粉的粒径为0.1-1μm；
按预设的质量比例将所述陶瓷浆料及银浆进行混合，所述陶瓷浆料的比例为1-50％，所述银浆的比例为50-99％；
将混合后的浆料通过轧磨机轧制；
加入溶剂调制浆料的粘度至8-25万mPa.S，形成所述电极浆料。
3.根据权利要求2所述的电极浆料的制作方法，其特征在于，所述按预设的质量比例将陶瓷浆料及银浆进行混合之前，包括：
取预设质量的低温共烧陶瓷粉，加入预设比例的分散剂、溶剂和增塑剂，进行搅拌；
将搅拌后的混合液进行轧制或球磨；
加入溶剂调制混合液的粘度至8-25万mPa.S，形成所述陶瓷浆料。
4.根据权利要求2或3所述的电极浆料的制作方法，其特征在于，所述溶剂为松油醇、醇醚类溶剂、醇醚酯类溶剂中的一种或者多种。
5.一种电子烟加热体的制作方法，其特征在于，包括：
利用如权利要求1所述的电极浆料在预设的陶瓷料片上分别印刷发热线路和测温线路，形成加热体坯体，所述电极浆料采用权利要求2所述的制作方法制得；
将所述加热体坯体在预设的烧结温度下进行烧结，形成电子烟加热体。
6.根据权利要求5所述的电子烟加热体的制作方法，其特征在于，所述烧结温度为700-900℃。
7.一种电子烟加热体，其特征在于，包括：
陶瓷料片；
发热线路和测温线路，所述陶瓷料片上印刷有所述发热线路和测温线路，所述发热线路和测温线路作为电极，所述电极采用权利要求1所述的电极浆料，所述发热线路和测温线路包括陶瓷粉和金属导电材料，所述陶瓷粉采用低温共烧陶瓷粉，所述陶瓷粉在所述发热线路和测温线路中的质量比例为1-40％；
其中，所述测温线路包括发热区部分和非发热区部分，所述发热区部分的陶瓷粉含量大于所述非发热区部分。
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