[发明专利]一种新型烟草用整体式红外发热元件及其制备方法

说明书

本发明涉及一种应用于新型烟草的整体式红外发热元件及其制备方法，以陶瓷基复合材料为发热基体，与天然矿石红外材料采用一次烧成工艺复合制备而成。本发明的整体式红外发热元件具有陶瓷基复合材料整体发热，能耗小、效率高、发热均匀等特点，并复合天然矿石红外材料，使得加热范围增加，安全稳定，使用寿命长并有效改善新型烟草在使用过程中出现的焦化、碳化、粘结等问题。该整体式红外发热元件采用一次烧成，极大的简化了产品的制备工艺，降低生产成本。

技术领域

本发明属于新型烟草技术领域，涉及一种复合发热元件，具体涉及一种以金属陶瓷发热体为基体与天然红外材料的复合而成的发热元件及其制备方法。

背景技术

将卷烟温度降低到500℃以下，烟气中多种有害成分可以大幅降低，而尼古丁与香味成分收到的影响相对较小，某些香味成分甚至可能因为因热分解减少而增加，烟丝只被加热但不燃烧，因此加热不燃烧烟草制品是新型烟草发展的重要趋势。

目前加热不燃烧烟草采用的加热模式以纯电加热为主，存在加热不均匀等问题。常见的加热不燃烧加热器具以金属片、金属针、MCH发热体为主，将电阻发热体产生的焦耳热通过热传导的方式传递给烟丝，使得与发热体接触的烟丝温度比外围烟丝温度高，较大的温度差导致与发热体接触的烟丝容易焦化、碳化，更有甚者会粘结在发热体表面，导致使用后的烟丝不易与发热体分离，还会污染发热体，降低发热体的使用寿命。因此，如何优化纯电阻接触式加热，避免因温度差造成的烟丝焦结，是急需解决的技术难题。

另外，加热不燃烧市场上最常见的MCH发热体是高温共烧多层的金属-陶瓷复合材料，发热的金属浆料层被印刷在作为绝缘介质的氧化铝陶瓷生坯上，再通过上面叠合另外一氧化铝陶瓷生坯，通过高温共烧成为一体。从发热原理上看，MCH为金属钨导电发热，从而将焦耳热传递给氧化铝陶瓷，加热后的氧化铝陶瓷再将热量传递给烟丝。增加的传递介质必定对加热效率有一定的影响。如何减小因传递介质造成的热量损失，提高加热效率，是目前亟待解决的技术问题。

陶瓷基复合材料由于是整体发热，无需传递介质，因此能有效解决因传递介质产生的热量损失。天然矿物红外辐射加热在1-25um波段范围内发射率高热传递效率高，在一定程度上可以穿透被烟丝表面，增加加热范围，实现新型烟草内外同时加热。一次烧结工艺能大幅提高生产效率，降低生产成本。因此通过一次烧结工艺将两者进行复合，制备出新型烟草用复合发热元件，能有效解决上述问题。

发明内容

为了克服上述问题的不足，本发明旨在提供一种新型烟草用整体式红外发热元件及其制备方法，该整体式红外发热元件由陶瓷基复合材料为发热基体，与天然矿石红外材料采用一次烧成工艺复合制备而成。本发明采用具有整体发热特点的陶瓷基复合材料作为发热基体，有效解决电阻加热因传递介质而导致的发热效率降低的问题；采用天然矿物红外材料，在1-25um波段范围内发射率高、热传递效率高、安全亲民等特点；采用一次烧成的制备工艺，大幅提高生产效率，降低生产成本。

一种新型烟草用整体式红外发热元件，其特征在于：以陶瓷基复合材料为发热基体，与天然矿石红外材料采用一次烧成工艺复合制备而成。

所述陶瓷基复合材料包含硬质相陶瓷固溶体和粘结相金属，所述硬质相陶瓷固溶体为碳化物、氮化物及硼化物中的一种或多种，所述粘结相金属为Ni、Cr、Fe和Co中的一种或多种；所述的硬质相陶瓷固溶体与粘结相金属重量比在1.5-8：1。

所述的天然矿石红外材料为石英、镁电气石、锂辉石、黑铜矿、硬水铝石、勃姆石、方解石、绿帘石、斜黝帘石、白云石、钙铝榴石、钙铁榴石、铁橄榄石、褐帘石、黑柱石和高岭石中的一种或多种。

一种新型烟草用整体式红外发热元件的制备方法，各组分按重量百分比计，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：陶瓷基复合材料坯料准备