CN112790427A - 用于电子烟的雾化组件、雾化组件的制备方法及电子烟 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种用于电子烟的雾化组件、雾化组件的制备方法及电子烟；其中雾化组件包括用于吸取气溶胶形成基质的多孔体、以及结合于多孔体至少一部分表面的发热材料层；发热材料层由包括陶瓷材料和电热金属材料的复合材料形成，其中陶瓷材料和形成多孔体的材料具有至少一相同材料组分。以上雾化组件采用陶瓷材料与电热金属材料复合制备的发热材料层，陶瓷材料起到了骨架支撑的作用，一方面避免了电热金属材料渗入或填充多孔体的孔道，在一定程度上保持了多孔体孔道的通透性；另一方面改善了发热材料层的形态和阻值的均匀稳定性。

Description

用于电子烟的雾化组件、雾化组件的制备方法及电子烟

技术领域

本发明实施例涉及电子烟技术领域，尤其涉及一种用于电子烟的雾化组件、雾化组件的制备方法及电子烟。

背景技术

电子烟产品的核心部件为对气溶胶形成基质进行加热使其雾化生成气溶胶的雾化器，雾化器的功能实现主要是基于雾化组件；作为现有技术，201810150690.7号发明专利提出了一种雾化组件，包括一个用于吸取和传导气溶胶形成基质的多孔体、以及设置于多孔体上用于对多孔体吸取和传导的气溶胶形成基质进行加热雾化的发热元件。其中，多孔体内部具有大量的微米级的微孔，通过微孔可以进行气溶胶形成基质的浸润吸收和传导；而发热元件用于对多孔体传导的气溶胶形成基质进行加热雾化，形成供吸食的气溶胶。

目前通常雾化组件采用多孔陶瓷厚膜发热体，是以多孔陶瓷体为载体，通过丝网印刷工艺在多孔陶瓷体表面印刷发热线路后烧结制成。以上的雾化组件在制备中，由于多孔陶瓷体存在微孔，使得多孔陶瓷体表面相对较粗糙，导致在多孔陶瓷体表面印刷发热电路及后续烧结制备的发热元件附着力较差，并存在高低凹凸不平和向微孔内渗透的情况，使得通过印刷和烧结形成的发热线路的阻值稳定性和均匀性不足，不具备良好的工艺一致性，使用时会出现电阻浮动不稳、甚至断裂无法导电的问题，影响雾化效果。

发明内容

为了解决现有技术中的电子烟雾化组件生产中阻值稳定性和一致性不足的问题，本发明实施例提供一种用于电子烟的雾化组件、雾化组件的制备方法及电子烟。

基于以上在一个实施例提出的一种电子烟雾化器，用于电子烟的雾化组件，用于吸取气溶胶形成基质并进行加热雾化生成气溶胶；所述雾化组件包括用于吸取气溶胶形成基质的多孔体、以及结合于所述多孔体至少一部分表面的发热材料层；

所述发热材料层由包括陶瓷材料和电热金属材料的复合材料形成，所述陶瓷材料和形成所述多孔体的材料具有至少一相同材料组分

优选地，所述陶瓷材料包括硅藻土、莫来石、氧化锆、氧化铝、滑石、碳化硅、堇青石或氮化硅中的至少一种。

优选地，所述电热金属材料铁铬铝、银钯合金、镍铬合金、铁基合金或银基合金中的至少一种。

优选地，所述发热材料层中陶瓷材料与电热金属材料的重量比为1～60:100。

优选地，发热材料层是电致发热的发热材料层。

优选地，发热材料层是图案化的发热材料层。

优选地，发热材料层是被打印或者印刷形成的发热材料层。

优选地，发热材料层是平面形形状的发热材料层。

以上电子烟雾化器中发热材料层采用陶瓷材料与电热金属材料复合制备，陶瓷材料起到了骨架支撑的作用，一方面避免了电热金属材料渗入或填充多孔体的孔道，在一定程度上保持了多孔体孔道的通透性；另一方面改善了发热材料层的形态和阻值的均匀稳定性。

在又一个实施例中还提出一种电子烟雾化组件的制备方法，包括如下步骤：

获取多孔体；

将陶瓷材料粉末和电热金属材料粉末、及烧结助剂混合成浆料；

将所述浆料在所述多孔体的表面上形成发热驱体层；

将所述具有发热驱体层的多孔体进行烧结。

优选地，所述陶瓷材料粉末的颗粒粒径大于所述多孔体的孔径。

优选地，所述陶瓷材料粉末的颗粒粒径大于电热金属材料粉末的颗粒粒径。

优选地，所述陶瓷材料粉末的颗粒粒径介于0.1～200μm。

优选地，所述陶瓷材料包括硅藻土、莫来石、氧化锆、氧化铝、滑石、碳化硅、堇青石或氮化硅中的至少一种。

优选地，所述电热金属材料铁铬铝、银钯合金、镍铬合金、铁基合金或银基合金中的至少一种。

优选地，所述浆料中陶瓷材料于电热金属材料的重量百分比为1～60:100。

优选地，所述发热驱体层的厚度介于60～100μm。

在又一个实施例中还提出一种电子烟，包括雾化装置，以及为雾化装置供电的电源装置，其特征在于，所述雾化装置包括以上所述的电子烟雾化器。

采用以上陶瓷材料与电热金属材料复合制备的发热材料层，陶瓷材料起到了骨架支撑的作用，一方面避免了电热金属材料渗入或填充多孔体的孔道，在一定程度上保持了多孔体孔道的通透性；另一方面改善了发热材料层的形态和阻值的均匀稳定性。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是一实施例提供的雾化组件的示意图；

图2是一实施例提供的雾化组件的制备方法的示意图；

图3是一实施例制备的雾化组件的微观电镜扫描图；

图4是图3中部分放大后的微观放大图；

图5是又一实施例制备的雾化组件的微观电镜扫描图；

图6是图5中部分放大后的微观放大图；

图7是一实施例提供的电子烟雾化器的示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施方式，对本发明进行更详细的说明。

本发明一实施例提出一种用于电子烟雾化组件的制备方法，以图1中所示的雾化组件的形状和构造进行描述；图1所示的雾化组件包括多孔体10、以及结合于多孔体10的表面上的发热材料层20；其中，多孔体10具有若干微米级的微孔，进而可以通过毛细浸润的方式吸取液态的气溶胶形成基质；而发热材料层20在电致的方式下发热，从而使保持在多孔体10内的至少一部分气溶胶形成基质加热雾化，并从多孔体10释放出来；其中，

多孔体10内具有微孔孔隙，用于气溶胶形成基质吸取和传导；多孔体10的制备采用在气溶胶形成基质雾化温度以下时为非导电的材料制备；根据电子烟雾化器雾化气溶胶形成基质时的工作温度通常为200～320度，实施中多孔体10优选在350度以下为非导电的材质制备，实施中优选采用多孔陶瓷、硅藻土材质的多孔体或多孔石英玻璃体等；其中，多孔陶瓷进一步可以采用硅藻土、碳化硅、氮化铝、氧化铝或氧化锆、氮化锆等材质，多孔体10的微孔孔径优选5～60μm，孔隙率30％～60％。

发热材料层20基于对气溶胶形成基质加热雾化以及提升制备的阻值稳定性和均一性的目的，在实施例中发热材料层20采用包括电热金属材料与陶瓷材料的复合材料制备。电热金属材料在一个实施例中包括铁铬铝、银钯合金、镍铬合金、铁基合金例如不锈钢或银基合金中的至少一种；陶瓷材料包括硅藻土、莫来石、氧化锆、氧化铝、滑石、碳化硅、堇青石或氮化硅中的至少一种。

基于制备形成的雾化组件中发热材料层20与多孔体10的优良结合力，以上发热材料层20所采用的材料组成中与形成多孔体10的材料具有至少一相同材料组分。比如当多孔体10采用含有氧化锆的陶瓷体时，则发热材料层20的陶瓷材料也包含有氧化锆。

根据在以上图1实施的情形，发热材料层20被制备成覆盖于块状多孔体10的表面一部分的图案化的线路或者轨迹的形式。并且未完全覆盖所处的多孔体10的表面，根据图1所示，多孔体10的表面形成有发热材料层20存在有未被覆盖的部分30，从而供多孔体10内的气溶胶从表面未被覆盖的部分释放。

在一个实施例中提出的雾化组件的制备方法，参见图2所示，包括如下步骤：

S10，获取多孔体10；

S20，将陶瓷材料粉末、电热金属材料粉末、及烧结助剂混合成混合浆料；

S30，将步骤S20的混合浆料通过涂布、印刷、流延等的方式，在多孔体10的表面上形成发热驱体层；

S40，然后于900～1200度温度条件下烧结，发热驱体层即转化为发热材料层20。

其中，步骤S10中多孔体10的获取，技术人员可以常规的无机陶瓷粉料与造孔剂混合烧结的方式进行制备；具体，可以采用将用于形成多孔体10的硅藻土、氧化铝、氧化锆等无机陶瓷粉料与适当比例的造孔剂混合后，加入适量的烧结助剂制浆、压胚、烧结，即可形成陶瓷材质的多孔体10。

在一个实施例中，步骤S20中烧结助剂可以包括有机载体、溶剂、增塑剂、分散剂等的混合。比如有机载体常用乙基纤维素、松油醇等；溶剂使混合浆料适当具有流动性和可塑性，通常作为与电热金属材料粉末和陶瓷材料粉末亲和性的溶剂有丙二醇单甲醚等醚系醇类、乳酸脂类、甲基熔纤剂乙酸酯等醚系脂类中的至少一种；增塑剂和分散剂可以调理混合浆料的稳定性，增塑剂通常采用邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯等，分散剂采用聚乙烯蜡、石蜡等等。

实施中，烧结助剂的添加量可以按照占电热金属材料粉末和陶瓷材料粉末混合粉末的重量百分数5～30％进行添加，具体每一种成分的添加量可以优选有机载体10～20％、溶剂2～10％、增塑剂1～3％、分散剂0.5～2％进行添加。烧结助剂在烧结的过程中，分解挥发后逸出使金属材料粉末和陶瓷材料粉末紧密结合成一体，形成发热材料层20。

实施中，电热金属材料在一个实施例中包括铁铬铝、银钯合金、镍铬合金、铁基合金例如不锈钢或银基合金中的至少一种；陶瓷材料包括硅藻土、莫来石、氧化锆、氧化铝、滑石、碳化硅、堇青石或氮化硅中的至少一种。混合粉末配置中按照陶瓷材料粉末与电热金属材料粉末的重量占比为1～60:100的量进行添加，使最终烧结之后的发热材料层20中陶瓷材料与电热金属材料的重量比为1～60:100；同时在制备中采用陶瓷材料粉末的颗粒粒径介于0.1～200μm。

在一个优选的实施中，步骤S20中所采用的陶瓷材料粉末颗粒粒径大于多孔体10的微孔孔径，可以有效避免后续烧结过程中浆料渗入或填充多孔体10的孔道。

以及在一个优选的实施中，步骤S20中所采用的陶瓷材料粉末颗粒粒径大于电热金属粉末的颗粒粒径。

在优选的实施中，涂布形成发热驱体层的厚度、以及烧结之后形成发热材料层20的厚度均控制介于60～100μm。

而该步骤S40的烧结过程，基于避免发热材料层20的金属材质氧化等问题，烧结的过程优选采用在氮气、惰性气体或者还原性气氛等保护性气体的气氛下进行烧结。

通过陶瓷材料粉末与电热金属材料粉末均匀复合制备的发热驱体层，陶瓷材料粉末颗粒起到了骨架支撑的作用，使得后续烧结中电热金属材料粉末颗粒在烧制过程中熔化，并均匀覆盖在陶瓷材料粉末颗粒表面，形成交联厚膜，掩盖在多孔体10的表面；一方面避免了浆料渗入或填充多孔体10的孔道，提高了印刷质量，明显改善了印刷形成的发热材料层20的阻值可控性；另一方面，仍然在一定程度上保持了多孔体10孔道的通透性，使雾化组件表现出良好的基质传递性能与雾化性能。

进一步为了便于对采用以上方法制备的雾化组件的性能一致性和稳定性进行验证，以下通过具体实施例对制备的雾化组件进行示例和结果说明。

实施例1

S10，获取平均孔隙率为60％的3mm×5mm×10mm尺寸的块状多孔体10；

S21，将购买的莫来石湿法球磨至平均粒径为100μm，烘干备用；

S22，将球磨后的莫来石粉末与不锈钢粉末按照重量比10:90进行混合，得到混合粉末；再加入混合粉末质量百分数的乙基纤维素15％、丙二醇单甲醚10％、邻苯二甲酸二辛酯3％、石蜡2％混合配制，得到混合浆料；当然，为了保证浆料的均匀性，混料的过程中可以用三辊轧制混匀，并于真空箱中静置一定时间，去除浆料中的气泡；

S30，将步骤S22的混合浆料通过印刷的方式，在多孔体10的表面上形成厚度100μm发热驱体层，而后在空气环境下静置流平处理，再经烘箱干燥后取出转移至烧结炉进行烧结；其中，烧结过程在还原气氛下进行，烧结条件控制1150度，烧结20min即可，取出即为该实施例所制备的雾化组件。

为了验证制备的雾化组件的品质，对该实施例1制备的样品进行电镜扫描，以及发热材料层20的品质进行检测；其中，电镜扫描图的结果参见图3所示，进一步将图3中部分放大之后的放大图参见图4所示；从图3和图4可以看出该实施例1以厚膜印刷的方式制备的发热材料层20外观完整、边界清晰，形貌上具有比较好的均一性。

实施例2

S10，获取平均孔隙率为48％的3mm×5mm×10mm尺寸的块状多孔体10；

S21，将购买的平均粒径为80μm硅藻土粉末，烘干备用；

S22，将硅藻土粉末与镍铬(1:1)合金粉末按照重量比5:95进行混合，得到混合粉末；再加入混合粉末质量百分数的乙基纤维素15％、丙二醇单甲醚10％、邻苯二甲酸二辛酯3％、石蜡2％混合配制，得到混合浆料；当然，为了保证浆料的均匀性，混料的过程中可以用三辊轧制混匀，并于真空箱中静置一定时间，去除浆料中的气泡；

S30，将步骤S22的混合浆料通过印刷的方式，在多孔体10的表面上形成厚度90μm发热驱体层，而后在空气环境下静置流平处理，再经烘箱干燥后取出转移至烧结炉进行烧结；其中，烧结过程在还原气氛下进行，烧结条件控制1190度，烧结30min即可，取出即为该实施例所制备的雾化组件。

为了验证制备的雾化组件的品质，对该实施例2制备的样品进行电镜扫描，以及发热材料层20的品质进行检测；其中，电镜扫描图的结果参见图5所示，进一步将图5中部分放大之后的放大图参见图6所示；从图5和图6可以看出该实施例2所采用的多孔体10的微孔孔径约为20μm，制备的发热材料层20同样外观完整、边界清晰，形貌上具有比较好的均一性。

进一步为了验证以上实施例制备的雾化组件的发热材料层20的电阻阻值的稳定性和一致性，进行电性能测试：

实施例1挑选10个样品，分别标记为样品1至样品10；实施例2挑选10个样品，分别标记为样品11至样品20；通过数字电桥仪对各标样进行电性能表征，主要测定电阻值，结果如下表：

样品	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
											电阻	1.07	0.96	1.05	1.02	1.03	0.94	1.00	1.03	1.02	1.03
样品	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
											电阻	0.82	0.86	0.96	0.9	0.91	0.93	0.81	0.86	0.96	0.8

根据以上所测试结果，实施例1的发热材料层20的平均电阻值约～1Ω，阻值波动为±0.1Ω。实施例2制备的发热材料层20的平均电阻值约～0.88Ω，阻值波动为±0.1Ω。

对比例1

为了体现与以上实施例1-2制备的雾化组件的性能，在该对比例1中采用现有的常规仅以金属粉印刷方式制备雾化组件：

S10，获取符合图1所示形状的陶瓷材质的3mm×5mm×10mm尺寸的块状多孔体10；

S20，在步骤S10的多孔体10上用镍铬合金的印刷浆料反复进行丝网印刷，次数4～5次，直至印刷的镍铬合金(1:1)浆料层的厚度达到100μm，而后将印刷有镍铬合金浆料的多孔体10于还原气氛的高温炉中于1190度烧结30min即可，自然冷却到室温，即获得该对比例1制备的用于电子烟的雾化组件。

对比例1挑选10个样品分别标记为对比1至对比10；通过数字电桥对各标样进行电性能表征，主要测定电阻值，结果如下表：

对比	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
											电阻	1.29	1.25	1.12	1.21	1.07	1.00	1.12	1.13	1.45	1.01

从上表2可以看出，对于发热材料层，对比例1和实施例1-2的各标样电阻值都符合使用的范围。但是，实施例1-2的各标样阻值一致性高，说明在制备过程中通过陶瓷材料粉末的引入，在发热材料层20的浆料印刷与烧结中起到了支撑骨架的作用，有效提高了印刷厚膜的连续性与均匀性，提高了印刷合格率与可控性制备的雾化组件产品的品质。

结合强度对比

为了体现与以上实施例制备的雾化组件在线路烧结后的稳定性的效果：

在该对比实施中采用按照以上实施例1的制备过程和相同的条件，改变不同的混合粉末的配料比制备成混合浆料，而后于莫来石和麦饭石材质的多孔体10上形成发热材料层，并通过划痕测试测试各样品中发热材料层20与多孔体10的结合力，详细的各组测试结果如下表：

通过对以上各实施例和对比制备的样品的复合材料成分的发热材料层20与多孔体10的结合力测试结果，含有石粉、莫来石、堇青石等的陶瓷材料的发热材料层20比玻璃粉具有更高的附着结合强度。

本发明进一步还提出包括以上雾化组件的电子烟雾化器，其中电子烟雾化器的结构在一个实施例中可以参见图7所示，其包括有一下端敞口的中空外壳体100，外壳体100内具有轴向设置的烟气通道110，从图中可以进一步看出，该烟气通道110下端与雾化腔320气流连通、上端与吸嘴气流连通，从而将雾化组件200产生的气溶胶输出至吸嘴处供吸食。烟气通道110的外壁与外壳体100内壁之间形成用于储存气溶胶形成基质的腔室120。

外壳体100内还安装有位于腔室120下端的硅胶座300，该硅胶座300主要是用于封闭腔室120防止气溶胶形成基质泄漏，另一方面可以作为载体提供雾化组件200安装的基座。

外壳体100的敞口端还设置有一端盖400，该端盖400与硅胶座300之间形成有一雾化腔320，该雾化腔320被配置为用于安装雾化组件200后进行气溶胶形成基质雾化的空间；从图中可以看出，在这一实施例中雾化组件200采用的是图1实施例所示的雾化组件；实施中，将雾化组件200中多孔体10与发热材料层20相对的上表面配置为与气溶胶形成基质接触的吸液面；对应硅胶座300内开设有用于将气溶胶形成基质从腔室传导至吸液面的导液通道310，该导液通道310一端与腔室120连接、另一端与多孔体10的吸液面连接。同时端盖400上还安装有一对电极柱500，分别作为正负极与雾化组件200的电极连接部30连接，从而为雾化组件200供电。

如图7所示，雾化器工作时，气溶胶形成基质从腔室120沿着箭头R1的方向，通过导液通道310传输至雾化组件200的吸液面上，进一步通过多孔体10的微孔传导至发热材料层20上，被雾化生成气溶胶后逸出至雾化腔320内；气流循环过程则为，用户吸食烟气通道110上端的吸嘴产生的负压，从而带动外部气流按照箭头R2的方向从下端进入至雾化腔320、再由雾化腔320内的气溶胶一同进入烟气通道110内、最后沿箭头R3的方向输出至上端的吸嘴处被吸食，形成完整的气流循环。

在有一个实施例中，还可以将以上电子烟雾化器与电池组成电子烟产品进行实施和使用。

需要说明的是，本发明的说明书及其附图中给出了本发明的较佳的实施例，但并不限于本说明书所描述的实施例，进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (13)

1.一种用于电子烟的雾化组件，用于吸取气溶胶形成基质并进行加热雾化生成气溶胶；其特征在于，所述雾化组件包括用于吸取气溶胶形成基质的多孔体、以及结合于所述多孔体至少一部分表面的发热材料层；

所述发热材料层由包括陶瓷材料和电热金属材料的复合材料形成，所述陶瓷材料和形成所述多孔体的材料具有至少一相同材料组分。

2.如权利要求1所述的用于电子烟的雾化组件，其特征在于，所述陶瓷材料包括硅藻土、莫来石、氧化锆、氧化铝、滑石、碳化硅、堇青石或氮化硅中的至少一种。

3.如权利要求1所述的用于电子烟的雾化组件，其特征在于，所述发热材料层未完全覆盖所述多孔体的表面，以形成用于释放气溶胶的逸出部位。

4.如权利要求1所述的用于电子烟的雾化组件，其特征在于，所述发热材料层是图案化的发热材料层。

5.如权利要求4所述的用于电子烟的雾化组件，其特征在于，所述发热材料层是被打印或者印刷形成的发热材料层。

6.如权利要求4所述的用于电子烟的雾化组件，其特征在于，所述发热材料层是平面形形状的发热材料层。

7.如权利要求1至5任一项所述的用于电子烟的雾化组件，其特征在于，所述发热材料层中陶瓷材料与电热金属材料的重量比为1～60:100。

8.一种雾化组件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取多孔体；

将陶瓷材料粉末和电热金属材料粉末、及烧结助剂混合成浆料；

将所述浆料在所述多孔体的表面上形成发热驱体层；

将所述具有发热驱体层的多孔体进行烧结；

所述陶瓷材料与形成多孔体的材料具有至少一相同材料组分。

9.如权利要求8所述的雾化组件的制备方法，其特征在于，所述陶瓷材料粉末的颗粒粒径大于所述多孔体的孔径。

10.如权利要求8所述的雾化组件的制备方法，其特征在于，所述陶瓷材料粉末的颗粒粒径大于电热金属材料粉末的颗粒粒径。

11.如权利要求8至10任一项所述的雾化组件的制备方法，其特征在于，所述陶瓷材料包括硅藻土、莫来石、氧化锆、氧化铝、滑石、碳化硅、堇青石或氮化硅中的至少一种。

12.如权利要求8至10任一项所述的雾化组件的制备方法，其特征在于，所述浆料中陶瓷材料于电热金属材料的重量百分比为1～60:100。

13.一种电子烟，包括雾化装置，以及为雾化装置供电的电源装置，其特征在于，所述雾化装置包括权利要求1至7任一项所述的用于电子烟的雾化组件。

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