CN114956861A - 多孔陶瓷雾化芯及其制备方法和气溶胶产生装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种多孔陶瓷雾化芯及其制备方法和气溶胶产生装置，方法包括：将陶瓷粉体、助烧剂和造孔剂进行混料研磨处理，以得到陶瓷复合粉体，其中，所述陶瓷粉体包括硅灰石、硅藻土和玻璃粉；将所述陶瓷复合粉体与粘结剂进行密炼处理，以得到陶瓷料块；将陶瓷料块进行造粒处理，以得到陶瓷颗粒；将陶瓷颗粒与金属毛毡经过镶嵌和注塑成型处理，以得到带发热膜的陶瓷坯体；将陶瓷坯体进行烧结处理，以得到多孔陶瓷雾化芯。本发明具有烧结温度低、收缩率小、强度高、孔隙率高、孔径均匀的优点。

Description

多孔陶瓷雾化芯及其制备方法和气溶胶产生装置
技术领域
本发明涉及气溶胶产生装置，更具体地说是多孔陶瓷雾化芯及其制备方法和气溶胶产生装置。
背景技术
目前常见的陶瓷雾化芯的发热膜通过厚膜印刷工艺制备，厚膜印刷工艺只能在平面上进行，但发热膜的阻值受到电子浆料、烧结温度等因素的影响，波动范围比较大，从而会影响产品的良品率与气溶胶基质的雾化效果，另外，常见的多孔陶瓷由高温烧结制备，对能源消耗大，而且收缩率大，产品尺寸不易控制，良品率低，从而造成成本增加。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供多孔陶瓷雾化芯及其制备方法和气溶胶产生装置，以具有烧结温度低、收缩率小、强度高、孔隙率高、孔径均匀的优点。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明技术手段，可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征及优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，详第一方面，多孔陶瓷雾化芯的制备方法，包括以下步骤：
将陶瓷粉体、助烧剂和造孔剂进行混料研磨处理，以得到陶瓷复合粉体，其中，所述陶瓷粉体包括硅灰石、硅藻土和玻璃粉；
将所述陶瓷复合粉体与粘结剂进行密炼处理，以得到陶瓷料块；
将陶瓷料块进行造粒处理，以得到陶瓷颗粒；
将陶瓷颗粒与金属毛毡经过镶嵌和注塑成型处理，以得到带发热膜的陶瓷坯体；
将陶瓷坯体进行烧结处理，以得到多孔陶瓷雾化芯。
其进一步技术方案为：所述混料研磨处理的条件为：加入氧化锆球，且研磨1-3小时。
其进一步技术方案为：所述将所述陶瓷复合粉体与粘结剂进行密炼处理，以得到陶瓷料块，包括以下处理步骤：
将粘结剂搅拌半个小时，使其完全融化；
将陶瓷复合粉体分多次加入完全融化的粘结剂中，并搅拌6-8小时后收集备用。
其进一步技术方案为：所述粘结剂为石蜡、蜂蜡、聚乙烯、硬脂酸中的两种或多种。
其进一步技术方案为：所述陶瓷颗粒为2-3微米的均匀颗粒。
其进一步技术方案为：所述烧结处理的条件为：以60-100℃/h的升温速率升温到80℃，保温0.5-1h，接着以30-60℃/h的升温速率升温到130℃，保温1-3h，再以10-50℃/h的升温速率升温到240℃，保温2-4h，然后以10-30℃/h的升温速率升温到310℃，保温1-2h，再然后以10-30℃/h的升温速率升温到390℃，保温1-2h，再然后以30-50℃/h的升温速率升温到500℃，保温1-2h，再然后以60-100℃/h的升温速率升温到600-800℃，保温1-2h，最后冷却至室温。
其进一步技术方案为：所述将陶瓷粉体、助烧剂和造孔剂进行混料研磨处理，以得到陶瓷复合粉体，其中，所述陶瓷粉体包括硅灰石、硅藻土和玻璃粉的步骤中，按质量百分比计算，所述硅灰石为5％-20％，所述硅藻土为10％-40％，所述玻璃粉为10％-25％，所述助烧剂为3％-15％，所述造孔剂为10％-30％。
其进一步技术方案为：所述将陶瓷粉体、助烧剂和造孔剂进行混料研磨处理，以得到陶瓷复合粉体，其中，所述陶瓷粉体包括硅灰石、硅藻土和玻璃粉的步骤中，所述硅灰石的粒径为325目、600目、900目中的一种或多种，所述硅藻土的粒径为200目、500目、700目中的一种或两种，所述玻璃粉的粒径为325目、600目中的一种或两种，所述助烧剂为高岭土、白粘土、氧化钛、堇青石、钾长石、珍珠岩、铝矾土中的一种或多种，所述造孔剂为淀粉、聚苯乙烯微球、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或两种。
第二方面，一种多孔陶瓷雾化芯，采用上述的制备方法制得。
第三方面，一种气溶胶产生装置，包括主机以及上述的多孔陶瓷雾化芯；所述多孔陶瓷雾化芯安装于所述主机上。
本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明采用金属毛毡作为雾化芯的发热膜，金属毛毡的阻值可控，而且金属毛毡烧结收缩小，从而提升了雾化效果和良品率，另外，以硅灰石与硅藻土为基体材料，由于硅灰石具有良好的热膨胀性，使陶瓷料的干燥收缩与烧成收缩都很小，以玻璃粉、氧化钛、氮化硼、高岭土、长石、堇青石等为助烧剂，能起到增加强度，降低烧结温度的作用，以聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯微球、淀粉等为造孔剂，选用的造孔剂颗粒均匀，可以很好的控制孔隙率与孔径大小。细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，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，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为本发明实施例的实验数据表格。
具体实施方式
下面将结合本发明具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，当在本说明书和权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
本发明实施例公开了一种多孔陶瓷雾化芯的制备方法，包括以下步骤：步骤1-步骤4。
步骤1：将陶瓷粉体、助烧剂和造孔剂进行混料研磨处理，以得到陶瓷复合粉体，其中，陶瓷粉体包括硅灰石、硅藻土和玻璃粉。
按一比例将硅灰石、硅藻土、玻璃粉助烧剂和造孔剂放入球磨机中，加入质量比为1：2的氧化锆球，球磨1-3小时后收集备用。
通过以硅灰石与硅藻土为基体材料，由于硅灰石具有良好的热膨胀性，使陶瓷料的干燥收缩与烧成收缩都很小，进而使得制作出的陶瓷雾化芯，收缩率小。
在一实施例中，步骤1中，按质量百分比计算，硅灰石为5％-20％，硅藻土为10％-40％，玻璃粉为10％-25％，助烧剂为3％-15％，造孔剂为10％-30％。
在一实施例中，步骤1中，硅灰石的粒径为325目、600目、900目中的一种或多种，硅藻土的粒径为200目、500目、700目中的一种或两种，玻璃粉的粒径为325目、600目中的一种或两种，助烧剂为高岭土、白粘土、氧化钛、堇青石、钾长石、珍珠岩、铝矾土中的一种或多种，造孔剂为淀粉、聚苯乙烯微球、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或两种。
以玻璃粉、氧化钛、氮化硼、高岭土、长石、堇青石等为助烧剂，能起到增加强度，降低烧结温度的作用。
以聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯微球、淀粉等为造孔剂，选用的造孔剂颗粒均匀，可以很好的控制孔隙率与孔径大小。
步骤2：将陶瓷复合粉体与粘结剂进行密炼处理，以得到陶瓷料块。
在一实施例中，步骤2具体包括以下子步骤：步骤21、步骤22。
步骤21、将粘结剂搅拌半个小时，使其完全融化。
步骤22、将陶瓷复合粉体分多次加入完全融化的粘结剂中，并搅拌6-8小时后收集备用。
对于步骤21、步骤22，以一定的比例称量粘接剂放入密炼机，设置合适的温度与转速，搅拌半个小时，将其完全融化，状态为清澈的液体。将混合后的陶瓷复合粉体分多次加入密炼机，搅拌6-8小时后收集备用，得到稳定的陶瓷料块。
在一实施例中，粘结剂为石蜡、蜂蜡、聚乙烯、硬脂酸中的两种或多种。
在一实施例中，按质量百分比计算，由石蜡为30％-70％，蜂蜡为15％-40％，聚乙烯为0-7％，硬脂酸为0-10％构成粘结剂。
步骤3：将陶瓷料块进行造粒处理。优选地，陶瓷颗粒为2-3微米的均匀颗粒。
步骤4：将陶瓷颗粒与金属毛毡经过镶嵌和注塑成型处理，以得到带发热膜的陶瓷坯体。
将造粒料放入注塑机的料筒，将金属毛毡放入模具，经过镶嵌工艺与注塑成型工艺得到形状规则的带发热膜的陶瓷坯体。由于采用金属毛毡作为雾化芯的发热膜，金属毛毡的阻值可控，而且金属毛毡烧结收缩小，从而提升了雾化效果和良品率，
步骤5：将陶瓷坯体进行烧结处理，以得到多孔陶瓷雾化芯。
将陶瓷坯体放入烧结炉处理，冷却后得到多孔陶瓷雾化芯。
烧结处理的条件为：以60-100℃/h的升温速率升温到80℃，保温0.5-1h，接着以30-60℃/h的升温速率升温到130℃，保温1-3h，再以10-50℃/h的升温速率升温到240℃，保温2-4h，然后以10-30℃/h的升温速率升温到310℃，保温1-2h，再然后以10-30℃/h的升温速率升温到390℃，保温1-2h，再然后以30-50℃/h的升温速率升温到500℃，保温1-2h，再然后以60-100℃/h的升温速率升温到600-800℃，保温1-2h，最后冷却至室温。
本发明实施例还公开了一种上述制备方法制得的多孔陶瓷雾化芯，该多孔陶瓷雾化芯烧结温度低、收缩率小、强度高、孔隙率高、孔径均匀的优点。
本发明实施例还公开了一种气溶胶产生装置，包括主机以及上述的多孔陶瓷雾化芯，多孔陶瓷雾化芯安装于主机上，主机为雾化芯提供电源及雾化控制。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请技术方案，下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行更清楚、完整地描述。
实施例1
多孔陶瓷雾化芯的制备方法，包括以下步骤：
(1)按质量百分比计算，称量15％的325目的硅灰石，称量30％的500目的硅藻土，称量15％的玻璃粉，称量3％的高岭土，称量1％的氧化钛，称量3％的堇青石，称量3％的珍珠岩，称量30％的聚苯乙烯微球，放入球磨机中，加入质量比为1：2的氧化锆球，球磨3小时后收集备用。
(2)按质量百分比计算，称量70％的石蜡，称量30％的蜂蜡，将其放入密炼机，设置温度为90℃，转速为100r/min。半小时后，粘结剂已完全融化，此时加入称量好的陶瓷粉，继续密炼8个小时，然后收集备用。
(3)将密炼好的陶瓷块放入造粒机进行造粒，然后收集备用。
(4)将造粒料放入注塑机的料筒，将金属毛毡放入模具，将镶嵌工艺与注塑成型结合起来，制备出陶瓷生坯。
(5)将陶瓷坯体放入烧结炉中，以60℃/h升温到80℃，保温1h，以30℃/h升温到130℃，保温3h，以25℃/h升温到240℃，保温4h，以20℃/h升温到310℃，保温2h，以10℃/h升温到390℃，保温1h，以30℃/h升温到500℃，保温2h，以60℃/h升温到720℃，保温2h，冷却至室温。即获得制备的多孔陶瓷雾化芯。
实施例2
多孔陶瓷雾化芯的制备方法，包括以下步骤：
(1)按质量百分比计算，称量5％的325目的硅灰石，称量10％的600目的硅灰石，称量30％的200目的硅藻土，称量20％的玻璃粉，称量2％的高岭土，称量1％的氧化钛，称量3％的堇青石，称量30％的聚苯乙烯微球，放入球磨机中，加入质量比为1：2的氧化锆球，球磨3小时后收集备用。
(2)按质量百分比计算，称量50％的石蜡，称量35％的蜂蜡，称量6％的聚乙烯，称量9％的聚乙烯，将其放入密炼机，设置温度为120℃，转速为150r/min，半小时后，粘结剂已完全融化。设置温度为90℃，转速为100r/min，温度达到设定温度时，加入称量好的陶瓷粉，继续密炼8个小时，然后收集备用。
(3)将密炼好的陶瓷块放入造粒机进行造粒，然后收集备用。
(4)将造粒料放入注塑机的料筒，将金属毛毡放入模具，将镶嵌工艺与注塑成型结合起来，制备出陶瓷生坯。
(5)将陶瓷坯体放入烧结炉中，以80℃/h升温到80℃，保温1h，以40℃/h升温到130℃，保温3h，以30℃/h升温到240℃，保温4h，以20℃/h升温到310℃，保温2h，以13℃/h升温到390℃，保温1h，以30℃/h升温到500℃，保温2h，以60℃/h升温到670℃，保温2h，冷却至室温。即获得制备的多孔陶瓷雾化芯。
实施例3
多孔陶瓷雾化芯的制备方法，包括以下步骤：
(1)按质量百分比计算，称量15％的325目的硅灰石，称量5％的600目的硅灰石，称量15％的200目的硅藻土，称量10％的500目的硅藻土，称量17％的玻璃粉，称量5％的高岭土，称量1％的氧化钛，称量2％的白粘土，称量4％的堇青石，称量26％的聚苯乙烯微球，放入球磨机中，加入质量比为1：2的氧化锆球，球磨3小时后收集备用。
(2)按质量百分比计算，称量50％的石蜡，称量35％的蜂蜡，称量6％的聚乙烯，称量9％的聚乙烯，将其放入密炼机，设置温度为120℃，转速为150r/min，半小时后，粘结剂已完全融化。设置温度为90℃，转速为100r/min，温度达到设定温度时，加入称量好的陶瓷粉，继续密炼8个小时，然后收集备用。
(3)将密炼好的陶瓷块放入造粒机进行造粒，然后收集备用。
(4)将造粒料放入注塑机的料筒，将金属毛毡放入模具，将镶嵌工艺与注塑成型结合起来，制备出陶瓷生坯。
(5)将陶瓷坯体放入烧结炉中，以70℃/h升温到80℃，保温1h，以30℃/h升温到130℃，保温3h，以10℃/h升温到240℃，保温4h，以20℃/h升温到310℃，保温2h，以15℃/h升温到390℃，保温1h，以30℃/h升温到500℃，保温2h，以60℃/h升温到750℃，保温2h，冷却至室温。即获得制备的多孔陶瓷雾化芯。
请参考图1，从图1的表格中给出的三个实施例的实验数据可知，在保持烧结温度较低的情况下，仍能保证制备出的多孔陶瓷雾化芯具有收缩率小、强度高、孔隙率高、孔径均匀的特点。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.多孔陶瓷雾化芯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将陶瓷粉体、助烧剂和造孔剂进行混料研磨处理，以得到陶瓷复合粉体，其中，所述陶瓷粉体包括硅灰石、硅藻土和玻璃粉；
将所述陶瓷复合粉体与粘结剂进行密炼处理，以得到陶瓷料块；
将陶瓷料块进行造粒处理，以得到陶瓷颗粒；
将陶瓷颗粒与金属毛毡经过镶嵌和注塑成型处理，以得到带发热膜的陶瓷坯体；
将陶瓷坯体进行烧结处理，以得到多孔陶瓷雾化芯。
2.根据权利要求1所述的多孔陶瓷雾化芯的制备方法，其特征在于，所述混料研磨处理的条件为：加入氧化锆球，且研磨1-3小时。
3.根据权利要求1所述的多孔陶瓷雾化芯的制备方法，其特征在于，所述将所述陶瓷复合粉体与粘结剂进行密炼处理，以得到陶瓷料块，包括以下处理步骤：
将粘结剂搅拌半个小时，使其完全融化；
将陶瓷复合粉体分多次加入完全融化的粘结剂中，并搅拌6-8小时后收集备用。
4.根据权利要求3所述的多孔陶瓷雾化芯的制备方法，其特征在于，所述粘结剂为石蜡、蜂蜡、聚乙烯、硬脂酸中的两种或多种。
5.根据权利要求1所述的多孔陶瓷雾化芯的制备方法，其特征在于，所述陶瓷颗粒为2-3微米的均匀颗粒。
6.根据权利要求1所述的多孔陶瓷雾化芯的制备方法，其特征在于，所述烧结处理的条件为：以60-100℃/h的升温速率升温到80℃，保温0.5-1h，接着以30-60℃/h的升温速率升温到130℃，保温1-3h，再以10-50℃/h的升温速率升温到240℃，保温2-4h，然后以10-30℃/h的升温速率升温到310℃，保温1-2h，再然后以10-30℃/h的升温速率升温到390℃，保温1-2h，再然后以30-50℃/h的升温速率升温到500℃，保温1-2h，再然后以60-100℃/h的升温速率升温到600-800℃，保温1-2h，最后冷却至室温。
7.根据权利要求1所述的多孔陶瓷雾化芯的制备方法，其特征在于，所述将陶瓷粉体、助烧剂和造孔剂进行混料研磨处理，以得到陶瓷复合粉体，其中，所述陶瓷粉体包括硅灰石、硅藻土和玻璃粉的步骤中，按质量百分比计算，所述硅灰石为5％-20％，所述硅藻土为10％-40％，所述玻璃粉为10％-25％，所述助烧剂为3％-15％，所述造孔剂为10％-30％。
8.根据权利要求1所述的多孔陶瓷雾化芯的制备方法，其特征在于，所述将陶瓷粉体、助烧剂和造孔剂进行混料研磨处理，以得到陶瓷复合粉体，其中，所述陶瓷粉体包括硅灰石、硅藻土和玻璃粉的步骤中，所述硅灰石的粒径为325目、600目、900目中的一种或多种，所述硅藻土的粒径为200目、500目、700目中的一种或两种，所述玻璃粉的粒径为325目、600目中的一种或两种，所述助烧剂为高岭土、白粘土、氧化钛、堇青石、钾长石、珍珠岩、铝矾土中的一种或多种，所述造孔剂为淀粉、聚苯乙烯微球、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或两种。
9.一种多孔陶瓷雾化芯，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述的制备方法制得。
10.一种气溶胶产生装置，其特征在于，包括主机以及如权利要求9所述的多孔陶瓷雾化芯；所述多孔陶瓷雾化芯安装于所述主机上。
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