不得不說,現在的廠商真是越來越多才多藝了,經??梢钥吹剿麄兡睦镉行枨缶屯睦镒?。比如說比亞迪,一個以新能源汽車而聞名的大廠,居然在去年年底宣布推出電子煙陶瓷霧化芯,這不僅可看出比亞迪對自己的技術實力很有信心,也充分說明了電子煙市場確實是炙手可熱。
比亞迪電子BEEM陶瓷芯
關于電子煙
與普通香煙相比,電子煙不含焦油、無一氧化碳、二氧化碳、氫氰酸等有害物質,因此對吸煙者的傷害大大降低。另外,煙堿溶液經霧化后形成氣溶膠,氣溶膠在空氣中迅速被稀釋,而低密度氣溶膠很難再被吸收,也不會形成二手煙。因此,隨著人們對健康生活追逐力度的加強,電子煙具有良好的市場前景。
目前市場上流行10幾種電子煙產品,但他們的結構其實大同小異,一般都是由霧化桿、霧化芯及霧化倉三部分組成,電池設置在霧化桿內,霧化芯設置在霧化油室內。其中,霧化芯就是整個電子霧化器的“心臟”,霧化油通過霧化芯霧化為霧氣并導出。
棉芯與陶瓷芯是當前市面上主流的兩種霧化芯。不過長期來看,陶瓷芯更具競爭力。技術層面,陶瓷芯相對于棉芯具有顯著優勢,起霧更快且霧化穩定性更高,霧化效率是棉芯的2-3倍,解決了棉芯天然存在的孔隙率大、煙油滲透率過高的問題,而且在防漏液、防干燒、霧化穩定性、體積小巧等方面的實際表現更勝一籌,這也是眾廠商偏愛陶瓷的原因——事實上,自2016年起,全球數十個市場開始迅速接受電子霧化產品,離不開陶瓷霧化芯技術的廣泛應用。
陶瓷芯負責產生霧化作用
陶瓷霧化芯的制備
陶瓷芯的制備一般都基于多孔陶瓷,它在電子煙產品中起到傳輸和儲存煙油,產生霧化的作用。由于只有氣孔細密而高強度的陶瓷才能產生良好的抽吸感,因此陶瓷芯的制備工藝尤為關鍵。其制備主要分坯料制作、注射成型、排膠燒結、印刷導熱層和電極、安裝發熱電阻、印刷保護層等。
多孔陶瓷部分
首先,坯料的組成包括:
①骨料:40%~60%的陶瓷粉體,陶瓷粉體是要包括氧化鋁,硅藻土,石英砂等,以上物質都具有堅固、耐磨、耐高溫、來源廣泛,成本低廉的優點,可確保多孔陶瓷霧化芯的強度和韌性;
②燒結助劑:有玻璃粉、氧化鉀、氧化鈉等氧化物,能起到降低燒結溫度,促進陶瓷坯體致密化的作用;
③黏合劑:主要包括石蠟、蜂蠟、棕櫚蠟、聚乙烯中等,能夠保持坯體不變形,能夠減小熱應力產生的陶瓷缺陷,有利于提高多孔陶瓷霧化芯的良品率;
④造孔劑:為了提高多孔陶瓷的氣孔率,可選用聚苯乙烯微球、炭粉、面粉和木屑等(造孔劑的粒徑以50μm~100μm為佳),能夠控制多孔陶瓷霧化芯的孔徑及孔隙率,得到多孔陶瓷霧化芯中互相貫穿的孔道結構;
⑤分散劑:包括硬脂酸,能夠保證密煉中粉體充分混合分散,維持均勻性。
隨后,按照先后在密煉機中先加入膠、造孔劑、燒結助劑,密煉均勻后再加入陶瓷粉體繼續密煉得到密煉料。將塊狀密煉料放入造粒機中造粒,得到適合注射成型的顆粒料,將顆粒料加入注射機中注射成型,得到注射生坯。
電子煙的多孔陶瓷運用注射成型的主要原因:
注射成型能在極短時間內將塑性坯泥高速噴注入金屬模而成型,具有效率高,成型質量好等特點,還有一個重要的特點就是毛坯和燒結后實際尺寸精度高,尺寸公差在1%以內,特別適用于只有半指甲蓋大小的用于霧化芯的多孔陶瓷。
接著對注射生坯進行排膠處理,去除油脂類的有機添加劑后得到陶瓷素坯,再將陶瓷素坯置于燒結爐中燒結保溫至晶粒發展成熟,晶界明顯,收縮均勻。到這一步,電子煙的多孔陶瓷部分就制作出來了。
發熱部分
接下來是陶瓷芯產生發熱的部分。首先要在多孔陶瓷的底部印刷出導熱層,導熱層由氧化鋯、氧化鋁參比的碳化硅漿料涂覆形成。增加導熱層的主要作用就是,使發熱電阻在發熱時傳導的熱量更均勻和更充分,避免因發熱電阻局部過熱而產生發熱不均勻現象,使煙油霧化后口味發生變化。
然后,再在導熱層上用金屬鉑漿料印刷出兩個電極位置,電極的位置放在多孔陶瓷的兩端,目的就是預留出中間位置放置電子煙多孔陶瓷霧化芯的重要部分——發熱電阻。再在上面已完成的多孔陶瓷基礎上印刷金屬鉑或金屬鎢為主的導電漿料及氧化鋁漿料保護層,烘干后便可以置于高溫下燒結形成陶瓷發熱體。再在電極上印刷焊盤,最后將印刷烘干后的陶瓷發熱體在中溫下燒結,就可制備出多孔陶瓷霧化芯。
多孔陶瓷霧化芯的結構分解示意圖
不止能用于電子煙!
基于相同的原理,有廠商還做出了似電子煙的“養生煙”。但是這種養生煙重不含尼古丁,只有人參、黃精、羅漢果、陳皮、酸棗仁、金銀花等中藥材萃取液與食用級甘油,還能根據功效分出各種款,如潤肺款(以黃芥子、白果、丁香等為原料),提神款(以人參、益智仁、枸杞子等為原料),助眠款(以杏仁、百合、金銀花等為原料)等。
由于霧化芯可以把液體霧化成小顆粒,所以在呼吸道暢通無阻,也消除了異物感,沒有讓人難受的喝藥感。工作人員稱,把產品做成類似電子煙這種時尚的造型,是想把中國中藥傳統文化通過這樣創新的方式傳遞給新一代的年輕人。這么一看,確實還蠻有創意的!
資料來源:
改進電子煙多孔陶瓷霧化芯制作工藝的研究,吳任金。
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作者:粉體圈
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