一种红外辐射加热元件及其制备方法与流程

本发明属于新型烟草制品，尤其涉及的是一种加热烟具用红外加热元件。

背景技术：

1、加热卷烟通常由加热烟具与烟弹组成。加热烟具作为热源供给单元，对加热卷烟感官与烟气释放特性具有重要影响。红外辐射加热烟具是利用红外加热原理对烟芯材料进行穿透性加热，具有烟芯材料内外受热均匀、感官品质更优、原料利用率更高、避免了加热元件与烟芯材料直接接触、无需清洁等技术优势，近年来受到烟草行业广泛关注。

2、加热元件是烟具的核心关键组件，对烟芯材料的加热起到决定性作用。专利cn112383978a提供了一种红外加热复合材料及其制备方法，该材料在1～25μm波段红外发射率较高；专利cn114621609a和cn113615891a提供了可用于红外加热烟具的加热元件及其制备方法；专利cn115553503a将红外辐射层置于绝缘基体外表面，制备了一种基质材料/红外发射层/电极层三层结构加热元件，用于加热烟具中加热烟芯材料，但红外线在发热过程中穿透基板时必然会产生衰减，甚至是被基质全部吸收、反射，降低了红外加热效率。而在加热元件内管壁涂布红外发射材料可以避免红外线因穿透介质而产生的衰减，但红外烟具用加热元件结构尺寸较小，在内管壁涂覆涂层对工艺要求较高。相较于这种曲面结构，在平面结构上进行涂层涂布更加容易。超薄柔性玻璃因兼具了玻璃的高温热稳定、透明性以及高分子材料可弯曲的柔韧性，被应用于显示、印刷、太阳能电池等领域，近年来受到广泛关注。本发明研究发现，通过在平面柔性玻璃上进行红外发射材料涂布，随后再进行弯曲成型是实现内管壁均匀涂覆的可行性方案之一。

技术实现思路

1、为克服现有技术的不足，本发明提供一种红外辐射加热元件及其制备方法，以期降低红外射线损失，提高烟芯物料红外加热效率。

2、本发明为实现目的，采用如下技术方案：

3、本发明首先提供了一种红外辐射加热元件，其特点在于，所述红外辐射加热元件是在柔性玻璃管的内壁上形成有红外辐射涂层，所述红外辐射涂层是由具备导电功能的高红外辐射材料、粘结剂和粘度调节剂混合而成的浆料利用条缝涂布工艺而获得。

4、进一步地，所述具备导电功能的高红外辐射材料的红外发射率不低于0.83、电阻率不高于9.0×10-4ω/m，可以是单一材料或者多种功能组分的复合物。

5、进一步地，所述粘结剂为乙基纤维素、磷酸铬铝和三聚磷酸二氢铝中的至少一种。

6、进一步地，所述粘度调节剂为乙基纤维素的松油醇溶液。

7、进一步地，所述柔性玻璃具有可弯曲特性，弯曲半径不小于3.5mm，厚度为0.1～0.4mm。

8、本发明还提供了所述红外辐射加热元件的制备方法，是按如下步骤进行：

9、步骤1、在柔性玻璃的一面涂覆一层pet薄膜，80℃固化30min，以避免浆料正面涂覆过程中污染非涂覆面；

10、步骤2、将具备导电功能的高红外辐射材料、粘结剂和粘度调节剂共混球磨后形成粘度为600～1800cps的浆料；将浆料置于注射器中，按照膜厚设置刮刀与玻璃基板间距，间距为0.5～10μm；

11、步骤3、开启狭缝涂布设备，在柔性玻璃的另一面涂布浆料，注射器推进量为5～100ml/min；

12、步骤4、涂布结束后，先100℃固化30min，再将pet膜撕除，然后将柔性玻璃卷曲成管状，卷曲后浆料位于玻璃管的内壁；

13、步骤5、将玻璃管置于400℃马弗炉内烧结10min，使浆料在玻璃管内壁形成粘接性牢固的红外辐射涂层，得到红外辐射加热元件。

14、进一步地，所述红外辐射涂层的膜厚为0.5～10μm。

15、进一步地，由柔性玻璃卷曲而成的玻璃管的直径为7.5mm、长度为13mm。

16、本发明的红外辐射加热元件可用于加热卷烟用红外加热烟具中，该加热烟具对释烟材料红外加热效果好，感官品吸评分较高。

17、与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

18、1、本发明采用狭缝涂布工艺，在柔性玻璃表面沉积一层膜厚、阻值均一的涂层后，再利用柔性玻璃可弯曲性能，折叠弯曲成具有特定尺寸的红外加热元件，使得红外加热材料与烟芯物料直接接触，进一步提高烟芯物料加热效率。

19、2、本发明采用狭缝涂布工艺，将高红外辐射材料均匀涂布于超薄柔性玻璃表面，通过调整浆料的粘度与狭缝宽度，可制得0.5～10μm厚度均一的薄膜，同时利用超薄柔性玻璃可弯曲性能，实现红外材料的内管涂覆。

20、3、本发明通过将红外材料涂覆于内管壁，实现了烟芯物料与加热元件直接接触，减少红外射线在各中间层的衰减、吸收与反射，提高了烟芯物料红外加热效率。

21、4、本发明制备工艺简单，可实现加热元件工业化生产。

技术特征：

1.一种红外辐射加热元件，其特征在于，所述红外辐射加热元件是在柔性玻璃管的内壁上形成有红外辐射涂层，所述红外辐射涂层是由具备导电功能的高红外辐射材料、粘结剂和粘度调节剂混合而成的浆料利用条缝涂布工艺而获得。

2.根据权利要求1所述的红外辐射加热元件，其特征在于：所述具备导电功能的高红外辐射材料的红外发射率不低于0.83、电阻率不高于9.0×10-4ω/m。

3.根据权利要求1所述的红外辐射加热元件，其特征在于：所述粘结剂为乙基纤维素、磷酸铬铝和三聚磷酸二氢铝中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的红外辐射加热元件，其特征在于：所述粘度调节剂为乙基纤维素的松油醇溶液。

5.根据权利要求1所述的红外辐射加热元件，其特征在于：所述柔性玻璃具有可弯曲特性，弯曲半径不小于3.5mm，厚度为0.1～0.4mm。

6.一种权利要求1～5中任意一项所述红外辐射加热元件的制备方法，其特征在于，按如下步骤进行：

7.一种权利要求1～5中任意一项所述红外辐射加热元件在加热卷烟用红外加热烟具中的应用。

技术总结本发明公开了一种红外辐射加热元件及其制备方法，是在柔性玻璃管的内壁上形成有红外辐射涂层，该红外辐射涂层是由具备导电功能的高红外辐射材料、粘结剂和粘度调节剂混合而成的浆料利用条缝涂布工艺而获得。本发明利用柔性玻璃可弯曲性，将导电红外辐射浆料附着于加热管内壁，形成组分均一、阻值均匀可控、粘接性强的涂层，减少了材料红外射线穿透衰减，提高了红外材料对烟弹加热效率。技术研发人员：张劲,曹芸,周顺,王孝峰,张晓宇,李延岩,张亚平,管明婧,田慧娟,陈韦剑受保护的技术使用者：安徽中烟工业有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/4/29