CN113142665A - 用于电子烟的雾化部件烧结方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开一种用于电子烟的雾化部件烧结方法，包括如下步骤：制备玻璃颗粒；将发热部件及玻璃颗粒填充入预设模具；将模具升温至预设温度T2并保温预设时长S2；将模具由预设温度T2降温至常温；其中，发热部件为金属发热部件，玻璃颗粒为包覆有硼硅的石英玻璃颗粒；其中，预设温度T2在600℃‑900℃范围内，S2在4分钟‑6分钟范围内。使用该方法烧结的雾化部件，具有耐受极限温差大的优点，并且其烧结工艺不复杂，利于产业化推广。
Description
技术领域
本申请涉及玻璃领域，尤其涉及一种用于电子烟的雾化部件烧结方法。
背景技术
电子烟装置通常包含烟油，烟油被加热以使其发生雾化，从而产生可吸入蒸气或气溶胶。市场上电子烟装置通常包括内部具有大量微孔的多孔陶瓷体，用于吸取和传导上述烟油，并在多孔陶瓷体的一表面上设置发热元件，对吸取的烟油进行加热雾化。多孔体内的微孔一方面作为烟油向雾化面浸润流动的通道，另一方面作为储油腔烟油消耗后供空气从外部补充进入储油腔维持储油腔内气压平衡的空气交换通道，使得烟油被加热雾化消耗时会在多孔陶瓷体内产生气泡，而后气泡从吸油面冒出后进入储油腔。
将微孔的多孔陶瓷体作为电子烟雾化装置的一部分是电子烟行业中较为常见的做法，而近些年来，为了进一步精确控制烟油燃烧速度，优化吸食口感，电子烟行业开始尝试将多孔玻璃作为电子烟雾化装置的一部分，用于电子烟的多孔玻璃需要耐受极限温差，其制造工艺有诸多限制，而传统雾化部件烧结方法复杂不利于产业化。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种用于电子烟的雾化部件烧结方法，该用于电子烟的雾化部件烧结方法，使用该方法烧结的雾化部件，具有耐受极限温差大的优点，并且其烧结工艺简单，利于产业化推广。
为解决上述技术问题，本申请所采用的技术方案如下：
提出一种用于电子烟的雾化部件烧结方法，包括如下步骤：制备玻璃颗粒；将发热部件及玻璃颗粒填充入预设模具；将模具升温至预设温度T2并保温预设时长S2；将模具由预设温度T2降温至常温；其中，发热部件为金属发热部件，玻璃颗粒为包覆有硼硅的石英玻璃颗粒；其中，预设温度T2在600℃-900℃范围内，S2在4分钟-6分钟范围内。
优选地，将模具升温至预设温度T2并保温预设时长S2的步骤还包括梯次升温的步骤中，将模具升温至预设温度T2之前，至少还包括一个梯次升温步骤：将模具升温至预设温度T1并保温预设时长S1；其中，预设温度T1在350℃-450℃范围内，S1在4分钟-6分钟范围内；将模具由预设温度T2降温至常温的步骤中，将模具温度由预设温度T2降温至常温之前，至少还包括一个梯次降温步骤：将模具降温至预设温度T3并保温预设时长S3；其中，预设温度T3在350℃-450℃范围内，S3在4分钟-6分钟范围内。
优选地，梯次升温步骤还包括：将模具升温至预设温度T12并保温预设时长 S12；其中，预设温度T12在550℃-650℃范围内，S12在4分钟-6分钟范围内。
优选地，梯次升温步骤还包括：将模具降温至预设温度T32并保温预设时长 S32；其中，预设温度T32在550℃-650℃范围内，S32在4分钟-6分钟范围内。
优选地，发热部件由S316L、铁铬铝或镍铬中的任意一种制成。
优选地，制备玻璃颗粒的步骤包括：将石英玻璃加热至熔融状态后进行造粒，造粒获得的石英玻璃颗粒的表面为光面，石英玻璃颗粒的表面的粗糙度Ra 的值在0.006um以内；将硼硅粉与石英玻璃颗粒进行混合，将混合物加热至600℃至900℃之间，使硼硅粉包覆于石英玻璃颗粒的外周；其中，硼硅粉含有SiO2、 P2O5、B2O3、Li2O、ZnO、BaO、K2O或Na2O中的至少一种。
优选地，将石英玻璃加热至熔融状态后进行造粒的步骤中，石英玻璃加热至1200℃后进行吹粒，石英玻璃吹粒后，获得的石英玻璃颗粒的直径不超过 0.1mm。
优选地，将硼硅粉与石英玻璃颗粒进行混合，将混合物加热至600℃至900℃之间，使硼硅粉包覆于石英玻璃颗粒的外周的步骤中，将硼硅粉与石英玻璃颗粒的混合物加热至860℃并保温20分钟。
优选地，将发热部件及玻璃颗粒填充入预设模具的步骤中，还包括，将玻璃颗粒与有机填充物进行混合，以控制雾化部件的吸水率。
优选地，将发热部件及玻璃颗粒填充入预设模具的步骤中，还包括，将外壳放入预设模具的步骤，玻璃颗粒填充于外壳内；其中，外壳由陶瓷材料制成。
本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：提出一种用于电子烟的雾化部件烧结方法，包括如下步骤：制备玻璃颗粒；将发热部件及玻璃颗粒填充入预设模具；将模具升温至预设温度T2并保温预设时长S2；将模具由预设温度 T2降温至常温；其中，发热部件为金属发热部件，玻璃颗粒为包覆有硼硅的石英玻璃颗粒；其中，预设温度T2在600℃-900℃范围内，S2在4分钟-6分钟范围内。使用该方法烧结雾化部件，因其玻璃颗粒包覆有硼硅层，与发热部件共同加热时，可以降低发热部件的熔点；并且，作为发热部件与玻璃颗粒之间的缓冲层，当雾化部件出现冷热快速交替，由于有硼硅层的存在，可以起到缓冲作用。避免造成玻璃颗粒开裂、破碎，因此这种雾化部件具有耐受极限温差大的优点，并且其烧结工艺简单，利于产业化推广。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
具体实施方式
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面通过具体实施方式对本申请作进一步详细说明。
实施例1
一种用于电子烟的雾化部件烧结方法，包括如下步骤：制备玻璃颗粒；将发热部件及玻璃颗粒填充入预设模具；将模具升温至预设温度T2并保温预设时长S2；将模具由预设温度T2降温至常温；其中，发热部件为金属发热部件，玻璃颗粒为包覆有硼硅的石英玻璃颗粒；其中，预设温度T2在600℃-900℃范围内，S2在4分钟-6分钟范围内；较优地，将T2设置为860℃、S2设置为5分钟有更好的烧结效果。
进一步来说，将模具升温至预设温度T2并保温预设时长S2的步骤还包括梯次升温的步骤中，将模具升温至预设温度T2之前，至少还包括一个梯次升温步骤：将模具升温至预设温度T1并保温预设时长S1；其中，预设温度T1在350℃- 450℃范围内，S1在4分钟-6分钟范围内；较优地，将T1设置为400℃、S1设置为 5分钟。
将模具由预设温度T2降温至常温的步骤中，将模具温度由预设温度T2降温至常温之前，至少还包括一个梯次降温步骤：将模具降温至预设温度T3并保温预设时长S3；其中，预设温度T3在350℃-450℃范围内，S3在4分钟-6分钟范围内；较优地，将T3设置为400度、S3设置为5分钟。
进一步来说，梯次升温步骤还包括：将模具升温至预设温度T12并保温预设时长S12；其中，预设温度T12在550℃-650℃范围内，S12在4分钟-6分钟范围内；较优地，将T12设置为600℃、S12设置为5分钟。
进一步来说，梯次升温步骤还包括：将模具降温至预设温度T32并保温预设时长S32；其中，预设温度T32在550℃-650℃范围内，S32在4分钟-6分钟范围内；较优地，将T32设置为600℃、S32设置为5分钟。
其中，在860℃保温可以使发热部件与玻璃颗粒表面的硼硅层融合，使发热部件实现与玻璃颗粒烧结，实行梯次升温和梯次降温可以有效防止各材料热膨胀系数不一致导致的材料开裂，提升烧结良品率。
进一步来说，发热部件由S316L、铁铬铝或镍铬中的任意一种制成。
进一步来说，制备玻璃颗粒的步骤包括：将石英玻璃加热至熔融状态后进行造粒，造粒获得的石英玻璃颗粒的表面为光面，石英玻璃颗粒的表面的粗糙度Ra的值在0.006um以内；将硼硅粉与石英玻璃颗粒进行混合，将混合物加热至 600℃至900℃之间，使硼硅粉包覆于石英玻璃颗粒的外周；其中，硼硅粉含有 SiO2、P2O5、B2O3、Li2O、ZnO、BaO、K2O和Na2O，由于其石英玻璃颗粒的表面为光面，颗粒之间形成的孔洞不易残留及储藏脏污及烟油，能够极大的提升电子烟吸食口感。
进一步来说，将石英玻璃加热至熔融状态后进行造粒的步骤中，石英玻璃加热至1200℃后进行吹粒，石英玻璃吹粒后，获得的石英玻璃颗粒的直径不超过0.1mm。
进一步来说，将硼硅粉与石英玻璃颗粒进行混合，将混合物加热至600℃至 900℃之间，使硼硅粉包覆于石英玻璃颗粒的外周的步骤中，将硼硅粉与石英玻璃颗粒的混合物加热至860℃并保温20分钟。
进一步来说，将发热部件及玻璃颗粒填充入预设模具的步骤中，还包括，将玻璃颗粒与有机填充物进行混合，以控制雾化部件的吸水率以及孔洞的大小，多孔玻璃的吸水率决定其存储烟油的容量，而孔洞的大小决定其吸入烟油的流速，基于此，设置不同直径的有机填充物可以控制孔洞的大小，进而控制烟油吸入的流速，就可以获得不同的吸食口感，以满足不同产品对容油量和吸油速率的要求。
进一步来说，将发热部件及玻璃颗粒填充入预设模具的步骤中，还包括，将外壳放入预设模具的步骤，玻璃颗粒填充于外壳内；其中，外壳由陶瓷材料制成。
硼硅层的作用在于，与发热部件共同加热时，可以降低发热部件的熔点，硼硅层的的最外侧部分的硼硅能够与金属材料制成的发热部件发生互熔，即金属与硼硅发生反应，形成特殊的粘连层，该粘连层接近硼硅的热膨胀系数，因此，金属与硼硅层具有更好的粘连效果，在大温差变化的情况下，也不会发生分离；并且，硼硅层作为发热部件与玻璃颗粒之间的缓冲层，当雾化部件出现冷热快速交替，由于有硼硅层的存在，对发热部件及外壳的体积变化可以起到缓冲作用，可以防止外壳及发热部件的热胀冷缩对多孔玻璃中的玻璃颗粒造成挤压或拉扯，造成玻璃颗粒开裂、破碎。
石英玻璃，是由各种纯净的天然石英(如水晶、石英砂等)熔化制成。线膨胀系数极小，是普通玻璃的1/10-1/20，有很好的抗热震性。它的耐热性很高，经常使用温度为1100℃-1200℃,使用石英玻璃颗粒制造的多孔玻璃，其熔点一般在1200℃以上，而在此温度下，用于制造发热丝的金属已经融化，因此多孔石英玻璃与金属发热丝烧结是本领域较难解决的技术问题。
而本申请所提出的用于电子烟的雾化部件烧结方法，能够制造包覆有硼硅材质的石英玻璃颗粒，在兼具石英多孔玻璃的特性同时，其具有耐火性能好、物理强度高的特性，与普遍玻璃相比，还具有无毒副作用的优点，适合用于电子烟雾化器，并且其机械性能、热稳定性能、抗水、抗碱、抗酸等性能大大提高，能够适用于多种加热温区间温度的烟油。
进一步来说，多孔玻璃与发热部件烧结后，其用于电子烟还不能直接与其电子烟壳体进行固定，因此，多孔玻璃与发热部件烧结的过程中，还可以在模具内设置外壳，外壳优选采用陶瓷材料制成，外壳可以预制外螺纹或卡接扣等连接部，连接部用于与电子烟壳体进行固定；由于石英玻璃颗粒的外周包覆有硼硅层，因此，其与陶瓷制成的发热部件外壳烧结的过程中不会因膨胀系数相差过大而发生失稳、开裂等现象，完成烧结后的雾化部件，兼具陶瓷雾化部件的强度，并且相较于陶瓷发热部件，与发热部件的烧结更加方便。
本实施例中，有机填充物为植物纤维。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。
Claims (10)
1.一种用于电子烟的雾化部件烧结方法，其特征在于，包括如下步骤：
制备玻璃颗粒，玻璃颗粒包覆有硼硅层；
将发热部件及玻璃颗粒填充入预设模具；
将模具升温至预设温度T2并保温预设时长S2；
将模具由预设温度T2降温至常温；
其中，发热部件为金属发热部件，玻璃颗粒为包覆有硼硅的石英玻璃颗粒；
其中，预设温度T2在600℃-900℃范围内，S2在4分钟-6分钟范围内。
2.根据权利要求1所述的用于电子烟的雾化部件烧结方法，其特征在于，
将模具升温至预设温度T2并保温预设时长S2的步骤还包括梯次升温的步骤中，将模具升温至预设温度T2之前，至少还包括一个梯次升温步骤：
将模具升温至预设温度T1并保温预设时长S1；
其中，预设温度T1在350℃-450℃范围内，S1在4分钟-6分钟范围内；
将模具由预设温度T2降温至常温的步骤中，将模具温度由预设温度T2降温至常温之前，至少还包括一个梯次降温步骤：
将模具降温至预设温度T3并保温预设时长S3；
其中，预设温度T3在350℃-450℃范围内，S3在4分钟-6分钟范围内。
3.根据权利要求2所述的用于电子烟的雾化部件烧结方法，其特征在于，梯次升温步骤还包括：
将模具升温至预设温度T12并保温预设时长S12；
其中，预设温度T12在550℃-650℃范围内，S12在4分钟-6分钟范围内。
4.根据权利要求2所述的用于电子烟的雾化部件烧结方法，其特征在于，梯次升温步骤还包括：
将模具降温至预设温度T32并保温预设时长S32；
其中，预设温度T32在550℃-650℃范围内，S32在4分钟-6分钟范围内。
5.根据权利要求1所述的用于电子烟的雾化部件烧结方法，其特征在于，发热部件由S316L、铁铬铝、镍铬或钛中的任意一种制成。
6.根据权利要求1所述的用于电子烟的雾化部件烧结方法，其特征在于，制备玻璃颗粒的步骤包括：
将石英玻璃加热至熔融状态后进行造粒，造粒获得的石英玻璃颗粒的表面为光面，石英玻璃颗粒的表面的粗糙度Ra的值在0.006um以内；
将硼硅粉与石英玻璃颗粒进行混合，将混合物加热至600℃至900℃之间，使硼硅粉包覆于石英玻璃颗粒的外周；
其中，硼硅粉含有SiO2、P2O5、B2O3、Li2O、ZnO、BaO、K2O或Na2O中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的用于电子烟的雾化部件烧结方法，其特征在于，将石英玻璃加热至熔融状态后进行造粒的步骤中，石英玻璃加热至1200℃后进行吹粒，石英玻璃吹粒后，获得的石英玻璃颗粒的直径不超过0.1mm。
8.根据权利要求6所述的用于电子烟的雾化部件烧结方法，其特征在于，将硼硅粉与石英玻璃颗粒进行混合，将混合物加热至600℃至900℃之间，使硼硅粉包覆于石英玻璃颗粒的外周的步骤中，将硼硅粉与石英玻璃颗粒的混合物加热至860℃并保温20分钟。
9.根据权利要求1所述的用于电子烟的雾化部件烧结方法，其特征在于，将发热部件及玻璃颗粒填充入预设模具的步骤中，还包括，将玻璃颗粒与有机填充物进行混合，以控制雾化部件的吸水率。
10.根据权利要求1所述的用于电子烟的雾化部件烧结方法，其特征在于，将发热部件及玻璃颗粒填充入预设模具的步骤中，还包括，将外壳放入预设模具的步骤，玻璃颗粒填充于外壳内；其中，外壳由陶瓷或石英玻璃材料制成。
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2021
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