KR101458461B1 - 고정평판형 물성감지 리크센서장치 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고정평판형 물성감지 리크센서장치 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 비전도성 불소계 합성수지로 제작된 고체상태의 평판 플레이트와 상기 평판 플레이트의 표면에 식각가공을 통해 일정한 패턴 형태로 형성되는 복수 개의 홈 및 전도성 불소계 합성수지가 상기 홈에 주입된 후 소결되어 형성되는 전도성 라인을 포함하여 구성되어 리크가 발생되는 곳에 직접 바닥에 설치함으로써 설치가 용이하며 내산성 및 내화학성이 우수한 불소계 합성수지로 제작되어 재사용이 가능한 고정평판형 물성감지 리크센서장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 의한 리크센서장치는 다양한 형태를 가지는 베이스플레이트에 도전라인의 간격 및 폭만 조절하면 다양한 점성 및 점적을 가진 물질의 누수 여부를 정확하게 확인할 수 있는 구조를 가지도록 구성되어 있어 형태가 다양할 뿐만 아니라 평판 상에 데드포인트가 거의 존재하지 않고 반응성이 우수하다는 장점이 있다.

Description

고정평판형 물성감지 리크센서장치 및 그 제조방법{LEAK SENSOR AND MAKING PROCESS THEREOF}

본 발명은 고정평판형 물성감지 리크센서장치 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 비전도성 및 비점착성 불소계 합성수지로 제작된 고체상태의 평판 플레이트와 상기 평판 플레이트의 표면에 절삭 가공을 통해 일정한 패턴 형태로 형성되는 복수 개의 도전라인용 홈 및 상기 도전라인용 홈에 전도성 불소계 합성수지액이 주입된 후 소결되어 일체적으로 형성되는 도전라인을 포함하여 구성되어, 리크가 발생되는 곳의 바닥에 설치함으로써 설치가 용이하며 내산성 및 내화학성이 우수한 불소계 합성수지로 제작되어 리크 감지후 간단한 세척만으로도 재사용이 가능할 뿐만 아니라 평판 전체 면적이 감지가 가능하여 데드포인트가 없으며 리크에 대한 반응성이 우수한 고정평판형 물성감지 리크센서장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.

누수 및 누유시에 누수및 누유를 감지하기 위한 다양한 방식의 리크센서가 사용되고 있다. 대표적으로, 케이블형 리크센서, 밴드타입 리크센서, 그리고 모듈형 리크센서 등을 들 수 있다.

케이블형 리크센서는 각종 액체(물, 오일 등)의 노출을 감지하여 액체가 누출되는 지점까지 정확하고 신속하게 알려주는 누수 및 누유 감지리크센서이다. 누수 및 누유의 감지는 도선을 따라 흐르는 전류가 누출된 물 또는 오일의 저항에 의하여 전위차가 발생되는 것을 감지선으로 감지하여 누수 및 누유의 확인이 가능하다. 그러나 이와 같은 케이블형 리크센서는 설치비용이 고가이고, 센서 케이블 길이가 정해져 있어 고객의 선택폭이 적다. 또한 센서 설치 시 별도 브라켓을 사용해야 하므로 설치가 어렵고, 추가비용이 드는 문제점이 있으며, 누수된 물성 감지후 물성을 제거하는데 시간이 많이 소요됨과 아울러 외부기기와 연결이 어려운 문제점이 있다.

밴드타입(BEND TYPE) 리크감지센서(LEAK DETECTION SENSOR)는 전선을 통해 전류가 흐르는 동안 물이 전선에 닿게 되면 저항값이 변하게 되어 그 저항값의 변화에 따라 누수여부를 감지할 수 있다. 이와 같은 밴드타입 리크감지센서는 저가의 비용으로 넓은 면적의 누수를 감지할 수 있고, 설치가 간편하기는 하지만, 높은 습도 또는 외부의 충격에 의해 에러(ERROR) 발생률이 높고, 정확한 누수위치를 손쉽게 확인할 수 없는 문제점이 있으며, 설치의 연계성이 없어 제품설치의 조잡성이 있다. 또한, 성능에 비해 가격이 고가인 문제점이 있고, 설치시 바닥에 고정할 브라켓을 따로 설치해야 하므로 설치가 어려우며, 외부기기 연결시 단순한 릴레이 접점방식 이외의 연결 디바이스가 없는 문제점이 있다.

모듈형 리크센서는 플라스틱 케이스 내부에 포토 센서(수광부, 발광부)를 위치시켜, 액체를 감지하지 않은 상태에서는 발광부의 빔(BEAM)을 수광부에서 받아들이지만, 발광부 빔(BEAM)이 액체를 감지하게 되면 굴절률의 변화로 빔(BEAM)이 수광부로 가지 못하게 되므로 빛의 수광된 상태로서 누수를 감지하게 된다. 이러한 모듈형 리크센서는 저가의 비용으로 누수위험 부분을 감지할 수 있고, 설치가 간편하며, 주변장치와 상관없이 자체적 경보가 가능함과 아울러 습도에 따른 에러(ERROR)가 없으나, 케이블 타입(CABLE TYPE)과는 달리 특정 위치의 누수여부만 확인 가능한 문제점이 있고, 주변장치와 연결하기가 어려운 문제점이 있었다. 또한, 별도의 센서고정방안을 계획해야 하므로 제품설치시 시간이 많이 소요되는 문제점이 있고, 누수 위험지역의 특정부위만 검출가능 하므로 누수위치가 바뀌게 되면 감지가 어려워지는 문제점이 있었다.

한편, 이러한 문제점들을 해결하기 위하여 대한민국특허등록 제0909241호에서는 홀포인트가 구비되어 있는 리크센서를 제안한 바 있으나, 누출되는 액이 점성을 가지고 있는 황산, 불산, 염산, 질산 등의 경우에는 누출이 되었다 하더라도 홀에 침투되기가 어려워 반응성이 낮아 제대로 리크 여부를 센싱할 수 없다는 문제점이 있었으며, 특히 채택하고 있는 합성수지가 산 등에 취약한 재질로 조성되어 한 번 누출 감지를 하게 되면 녹아서 다시 재사용할 수 없는 한계점은 여전히 남아 있었다. 특히 산에 노출되어 센싱을 하는 부분인 은 등과 같은 금속류는 산에 접촉되면 부식되어 재사용이 불가능하여 한 번 노출 여부를 센싱한 부분은 잘라내어 버려야 하는 불편함을 여전히 가지고 있었다.

한국공개특허 제10-20111-0007501호 (20011.01.24.공개) 한국등록특허 제10-1326923호 (2013.11.01.등록) 한국등록특허 제10-0909241호 (2008.04.28.등록)

본 발명은 종래 기술의 문제점 및 한계점을 극복하기 위해 안출된 것으로서,

본 발명은 누수되는 물성이 점성이 강한 불산, 황산, 질산 등 강산성 용액인 경우에도 즉각적으로 센싱을 할 수 있는 반응성이 우수한 고정편판형 리크센서장치를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 기존의 저가형 리크센서로는 미처 인식해서 검출하지 못했던 미세한 양의 누출도 검출할 수 있고 데드포인트 즉 검출이 불가능한 부분이 거의 존재하지 않는 고정평판형 리크센서장치를 제공함에 다른 목적이 있다.

아울러, 본 발명은 누수 검출에 의한 손상 없이 누수된 용액을 간단히 제거하면 다시 센서장치로 재활용할 수 있는 고정평판형 리크센서장치를 제공함에 또 다른 목적이 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 의한 고정평판형 물성감지 리크센서 장치는, 비도전성 불소계 합성수지 재질로 조성되는 고체 상태의 베이스플레이트; 상기 베이스 플레이트의 표면에 서로 만나거나 교차되지 않도록 홈 가공을 통해 형성되는 복수 개의 도전라인용 홈; 및 액상의 도전성 불소계 합성수지가 상기 도전라인용 홈에 주입된 후 소결에 의해 일체화되어 형성되는 도전라인;이 포함되는 것을 특징으로 한다.

이때, 베이스플레이트의 소재로 사용되는 상기 비도전성 불소계 합성수지는 에틸렌 테트라 플루오로 에틸렌(ETFE) 또는 폴리테트라 플루오로 에틸렌(PTFE) 중 어느 하나를 사용한다.

또한, 도전라인의 재질인 도전성 불소계 합성수지는 상기 도전라인용 홈에 주입하기 용이하도록 액상의 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이때, 불소계 합성수지로서 ETFE를 채택하여 사용하는 경우 서로 동종인 ETFE 사이에서만 강한 결합을 하기 때문에 상기 베이스플레이트의 소재에 맞추어 도전라인의 소재도 ETFE를 채택하여 사용하여야 한다. 이때 도전성 불소계 합성수지에는 도전성을 부가하기 위해 카본블랙이 함유된 것을 사용하게 된다. 도전성 불소계 합성수지로 사용되는 액상의 도전성 ETFE수지는 카본블랙의 함유량이 15중량% 이하로 함유된 것을 사용하여야만 불소계 수지의 특성을 그대로 유지할 수 있으면서 도전성을 가지게 된다.

한편, 베이스플레이트의 소재를 폴리테트라 플루오로 에틸렌(PTFE)을 채택하여 사용하는 경우에 역시 도전라인을 형성하는 도전성 불소계 합성수지는 액상으로서 유성 성질을 가지고 있는 PTFE를 채택하여 사용하여야 한다.

비도전성 불소계 합성수지로 사용되는 PTFE수지는 톨루엔, N-메틸피롤리돈, 이소 케톤(iso keton), 아세트아미드, 0.5 중량% 이하의 카본블랙이 포함된 것을 사용한다.

아울러, 도전성 불소계 합성수지로 채택되어 사용되는 액상의 도전성 PTFE수지는 카본블랙의 함유량이 30중량% 이하로 함유되어 있으며, 아세틸린계 에타인 레진을 용제로, 규소 수지를 바인더로 함께 포함되어 조성된 것을 사용한다.

PTFE는 열경화성 수지로서의 특징 및 비점착성과 이형성을 가지고 있으므로 PTFE를 소재로 채택하는 경우에는 도전라인용 홈을 형성시킨 후에 추가적으로 홈의 표면에 소듐 나프타 복합체가 첨가제로 추가되어 있는 글리콜에테르를 에칭액으로 사용하여 도전라인용 홈의 표면을 에칭하여 점착성을 가지도록 한 후 액상의 도전성 PTFE 수지액을 부은 후 소결시켜 일체화하여 도전라인을 형성시키도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 의한 고정평판형 물성감지 리크센서장치는, 상기 베이스플레이트의 두께 대비 도전라인용 홈의 깊이의 길이비는 5:2~3인 것이 바람직하다. 베이스플레이트의 두께 대비 도전라인용 홈의 깊이의 길이비가 5:3을 초과하거나 5:2 미만으로 되면 센서의 성능이 저하되거나 과민하게 작동하는 문제점이 발생하기 때문이다.

한편, 누수되는 물질의 물성으로 인해 수적의 크기가 다양할 수 있음을 감안하여, 상기 도전라인의 폭은 0.1~5mm이며, 상기 도전라인 사이의 간격은 0.5~3mm으로 하는 것이 바람직하다. 도전라인 자체의 폭 및 도전라인 사이의 간격을 적절하게 조절함으로써 누출되는 물질의 점도 및 물성 등을 고려하여 다양한 크기와 점성을 가지는 수적에 민감하게 반응을 할 수 있도록 하여 센싱 강도를 조절할 수 있기 때문이다.

한편, 도전라인의 전기 도전성을 더욱 높이기 위하여, 상기 도전라인용 홈의 바닥에 놓여져 액상의 도전성 불소계 합성수지가 부어진 후 소결되어 함께 도전라인으로 형성되는 도전성 물질이 더 포함되는 것이 본 발명의 또 다른 특징이라 할 수 있다. 이때 사용되는 도전성 물질은 순수한 카본블랙과 같은 전도성이 우수한 무기물질일수도 있으며, 전기전도성이 좋은 백금, 구리, 은 등을 선택적으로 채택하여 사용할 수도 있다.

본 발명의 또 다른 관점인 고정평판형 물성감지 리크센서장치의 제조방법은,

평판 형태의 불소계 고분자 수지 또는 금속판의 표면에 샌딩을 하여 표면을 거칠게 가공한 후 액상의 비도전성 불소계 합성수지액을 코팅한 후 소결하여 베이스기재를 형성하도록 하는 베이스기재준비단계; 준비된 베이스기재의 표면 상부에 액상의 비도전성 불소계 합성수지를 코팅하거나 분말상태의 비도전성 불소계 합성수지를 도포한 후 열처리를 통해 고형화 시켜 베이스플레이트를 형성시키는 베이스플레이트형성단계; 상기 베이스 플레이트의 표면에 서로 만나거나 교차되지 않도록 다수 개의 도전라인용 홈을 가공하여 형성시키는 도전라인용홈가공단계; 및 상기 베이스 플레이트의 표면에 형성된 도전라인용 홈에 베이스 플레이트와 동종이며 도전성을 가지는 카본블랙이 함유된 액상의 불소계 합성수지를 주입하여 채운 후 그대로 소결시키는 도전라인형성단계;로 포함되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 도전라인용홈가공단계에서는 도전라인용 홈을 형성시키기 위하여 베이스 플레이트의 표면을 절삭가공 또는 레이저가공하는 것이 바람직하다. 기계적인 절삭가공 또는 레이저가공을 통해 원하는 패턴대로 도전라인용 홈을 형성시킬 수 있으며, 도전라인용 홈의 폭이나 간격, 홈의 깊이 등을 세밀하게 조절할 수 있다.

상기 베이스기재준비단계에서 사용되는 불소계 합성수지는 이형성 및 비점착성을 가지는 PTFE를 채택하여 사용하는 것이 바람직하다.

베이스플레이트 및 도전라인의 소재로는 ETFE와 PTFE 중 어느 하나를 선택적으로 채택할 수 있으며, ETFE를 채택하여 사용하는 경우에는 분말 상태의 ETFE를 사용하여 고형화 하여 베이스플레이트를 형성하게 되며, PTFE를 채택하는 경우에는 액상의 PTFE 수지를 코팅한 후 열처리를 통해 고형화하여 베이스플레이트를 형성시키는 것이 바람직하다.

한편, 상기 베이스플레이트와 도전라인을 조성하는 불소계 합성수지의 재질이 모두 PTFE인 경우, 상기 도전라인용홈가공단계 이후에는 도전라인용 홈의 표면에 에칭액을 이용해 처리하는 에칭처리단계가 더 포함되어 시행되어야 한다.

PTFE는 원래 이형성 및 비점착성을 가지므로, 베이스플레이트 및 도전라인의 소재로서 PTFE를 채택하여 사용하는 경우에는 도전성을 가지도록 입자의 크기가 5~30㎛인 카본블랙이 약 30중량% 이하로 함유되도록 가공된 액상의 도전성 PTFE를 도전라인의 소재로서 채택하여 사용하게 된다. 카본블랙의 입자 크기 및 함유량이 달라지면 PTFE의 성질이 변하게 되므로 도전성 PTFE로 사용하려면 카본블랙의 입자크기 및 함유량을 상기 수치범위 이내로 제한하여야 한다.

이때 PTFE자체는 이형성 및 비점착성을 가지고 있으므로 도전라인용 홈의 표면에 대해 에칭처리를 하여야 한다. 에칭처리를 한 후에 도전라인용 홈에 액상의 도전성 PTFE를 주입하게 되면 점착성을 가지도록 성질이 변형되는데, 에칭 처리를 한 후에 소결 가공을 하여야만 베이스플레이트와 도전라인이 일체화되어 형성되기 때문이다.

이때 점착성을 가지도록 부가하기 위하여 사용되는 상기 에칭액은 글리콜 에테르를 주요성분으로 하며 소듐 나프타 복합체가 첨가제로 추가되어 있는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 글리콜 에테르의 함유량은 에칭액 전체 중량의 80중량% 이상이어야 하며 소듐 나프타 복합체의 함유량은 에칭액 전체 중량의 20중량% 이하로 조성되는 것이 좋다.

아울러, 본 발명은 상기 도전라인용홈가공단계 이후에는 도전성 물질인 순수한 카본블랙, 은 박편, 구리박편 또는 백금박편 중 어느 하나를 도전라인용 홈의 바닥면에 내장하는 도전성물질내장단계;가 더 포함되는 것을 다른 특징으로 한다.

본 발명에 의한 리크센서장치는 다양한 형태를 가지는 베이스플레이트에 도전라인의 간격 및 폭만 조절하면 다양한 점성 및 점적을 가진 물질의 누수 여부를 정확하게 확인할 수 있는 구조를 가지도록 구성되어 있어 그 형태가 다양할 뿐만 아니라 평판 상에 데드포인트가 거의 존재하지 않고 반응성이 우수하다는 장점이 있다.

본 발명에 의한 리크센서장치는 누출되는 물질이 산인 경우에도 손상이 없는 불소계 합성수지인 테프론을 재질로 하여 제작된 것이므로 누수되는 물질이 강산성이나 강알칼리성이라 하더라도 오작동 없이 안전하게 누수 여부를 감지할 수 있을 뿐만 아니라 누수된 물질이 센서장치를 오염시켰다 하더라도 이를 제거하기만 하면 다시 재활용하여 사용할 수 있다는 다른 장점이 있다.

한편, 본 발명에 의한 리크센서장치의 제조방법은 서로 결합이 어려운 고체 상태의 비도전성 불소계 합성수지와 액상의 도전성 불소계 합성수지를 소결을 통해 결합을 시킬 수 있도록 함으로써 내산성, 물성이 우수하고 누수 여부에 대한 검출을 정확하게 해낼 수 있으며 구조가 간단하고 비용이 저렴한 우수한 성능의 리크센서장치를 제조할 수 있다는 또 다른 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 의한 고정평판형 리크센서장치의 전체 구성을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 의한 고정평판형 리크센서장치의 절단면을 상세하게 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 의한 고정평판형 리크센서장치의 제조공정을 도시한 것이다.

이하 첨부된 도면을 통하여 본 발명의 일실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 고정평판형 리크센서장치의 전체 구성을 도시한 것이며, 도 2는 본 발명에 의한 고정평판형 리크센서장치의 절단면을 상세하게 도시한 것이다.

베이스 기재(100)는 불속계 합성수지로서 PTFE 또는 금속판을 선택적으로 채택한 후 그 표면에 샌딩작업을 하여 표면을 거칠게 한 다음 비전도성 및 비점착성을 가지는 액상의 비도전성 불소계 합성수지를 도핑한 후 소결증착시켜 평판 형태로 제작할 수 있다. 베이스 기재는 통상 2~5mm 이하의 두께로 형성되는 것이 바람직하다.

베이스기재(100)의 표면 상부에는 비도전성 불소계 합성수지를 코팅하거나 분말상태의 수지를 도포한 후 열처리를 통해 적층시켜 베이스 플레이트(200)를 형성시키게 된다. 베이스 플레이트의 두께는 5mm 이상 형성시키는 것이 바람직하며, 센서장치의 작동온도가 저온으로서 100℃ 전후인 경우에는 ETFE를 재질로 채택하는 것이 바람직하며, 고온인 250℃에서 작동하는 경우에는 내열성이 더 우수한 PTFE를 재질로 채택하여 사용하는 것이 바람직하다. 베이스 플레이트(200)는 재질의 특성상 비전도성을 기본적으로 가지게 된다.

도전라인용 홈(300)은 베이스 플레이트(200)의 표면을 CNC 등을 통한 기계적 절삭 가공 또는 레이저 가공 등을 통해 형성시키게 된다. 도전라인용 홈(300)은 서로 만나거나 교차되지 않도록 형성시켜야 하며, 그 형태는 단면이 원형 또는 다각형 형태인 가는 막대 형태로 형성되는 것이 바람직하다.

도전라인용 홈(300)에는 액상의 도전성 불소계 수지가 주입되는데, 액상의 수지가 주입된 후에 이를 소결하게 되면 굳어져 도전라인(400)이 형성되게 된다. 이때 사용되는 액상의 도전성 불소계 수지에는 비도전성인 불소계 수지에 도전성을 부가하기 위하여 카본 블랙이 기본적으로 함유된다. 에틸렌 테트라 플루오로 에틸린(ETFE)의 경우에는 전체 수지액 중량의 15중량% 이하로 카본 블랙이 포함된 것을 사용하였다. PTFE를 사용하는 경우에는 카본블랙의 함유량이 30중량% 이하로 혼합되어 있으며 카본블랙의 입자 크기는 5~30㎛인 것을 사용하였다. 한편 카본블랙의 첨가되면 이에 따라 비수용성 용제, 바인더 및 용매 등이 함께 혼합되어 액상의 도전성 PTFE 수지액을 조성하게 된다.

함유되는 카본블랙의 입자크기 및 함유량을 제어함으로써 비전도성을 가지는 불소계 수지에 미량의 도전성이 아닌 600㏀의 도체에 가까운 저항을 가지도록 함으로써 대면적의 평판형 리크센서장치의 도전라인을 형성하는 도전성 불소계 합성수지로 사용될 수 있도록 하였다.

한편, PTFE를 베이스플레이트 및 도전라인의 재질로 채택하여 사용하는 경우에는 비점착성 및 이형성을 기본적으로 가지고 있는 PTFE의 성질을 점착성을 가지도록 변형한 후에 소결하여야 한다. 따라서 반드시 도전라인용 홈을 형성시킨 이후에는 홈의 표면에 에칭액으로 처리를 한 후 액상의 도전성 PTFE수지를 주입하여 성질을 점착성을 가지도록 한 후에 소결처리를 하도록 하여야 한다. 이때 사용되는 에칭용액은 글리콜 에테르를 주요 성분으로 하며 폴리이미드 수지 등의 에칭에 사용되는 알칼리성 용제를 채택하여 사용하게 된다.

소결은 360~380℃에서 시행되게 되는데, 이를 베이스플레이트와 도전라인이 일체화되어 형성되게 된다.

한편, 소결과정 중에는 포함되어 있는 카본 블랙이 수지를 흡수하여 도전라인의 표면이 도전라인용 홈의 바닥 부분을 약간 오목하게 형성되게 된다. 이러한 소결 후 고체상태로 전이된 도전라인(400)의 표면 상태는 도 2에서 상세하게 나타내었다.

한편, 도전라인(400)을 형성시키는 경우에 도전라인의 바닥에는 전기전도도를 향상시키도록 하기 위하여 도전성 물질(500)을 더 포함시키는 것이 좋다. 도전성 물질로는 순수한 카본블이나 은, 구리, 백금 등의 전기전도성이 좋은 금속의 박편 등을 사용할 수 있다. 도전성 물질(500)은 아주 적은 양의 누액이 센서 표면의 도전라인에 소량이 걸쳐서 떨어졌다 하더라도 바로 통전되어 누액 여부를 확인할 수 있도록 하며, 민감하게 센서 장치를 구성하여야 할 때 채택하여 사용하는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명에 의한 센서장치는 누수된 액이 센서 표면 위로 떨어지게 되면 서로 떨어져서 형성되어 있으므로 전기적으로 단절되어 있던 도전라인이 누수액으로 인해 서로 연통됨으로써 전기가 흐르게 되고, 이러한 통전 현상이 발생되면 센서가 통전을 감지함으로써 본 센서장치가 위치해 있는 곳에 있는 플랜지 등에서 누수 또는 누액이 발생하였음을 알 수 있도록 해주는 방식으로 작동하게 된다.

한편, 누액이 발생되었음을 확인한 후에는 다시 누액을 제거하는 것만으로도 센서의 교체 없이 다시 센서로서의 기능을 발휘할 수 있게 된다. 따라서 누수 또는 누액에 따른 센서 교체가 필요없고 한번 설치한 후에는 반영구적으로 사용할 수 있다.

실시예 1에서는 베이스 플레이트와 도전라인 모두 PTFE를 채택한 리크센서장치를 구성하였다. 베이스 플레이트의 두께는 5mm로 하였으며, 도전라인용 홈의 깊이는 2mm, 도전라인 사이의 간격은 3mm를 두어 도전라인을 형성시켰다. 도전라인 자체의 폭은 5mm로 형성시켰다. 도전성 물질로는 아세틸렌 블랙을 사용하였다.

리크센서장치의 크기는 가로 세로 모두 50cm인 것을 제작하였다.

제작된 리크센서장치의 검출저항은 200~300㏀이며 최대 600㏀ 이하로서, 센서장치 전 면적에 걸쳐 안정적인 검출저항수치를 나타내었다.

도 3은 본 발명에 의한 고정평판형 리크센서장치의 제조공정을 도시한 것이다.

베이스기재준비단계(S100)에서는 고정평판형 리크센서장치의 기본 형태를 구축하기 위한 단계이다. PTFE 평판에 샌딩가공을 한 후 다시 비도전성 및 비점착성을 가진 PTFE 수지액을 코팅하여 도핑한 후 이를 30㎛의 두께로 소결증착시켜 베이스기재를 형성시켰다.

베이스플레이트형성단계(S200)에서는 PTFE 재질의 베이스기재의 표면에 액상의 비도전성 PTFE를 다시 코팅한 후 열처리를 통해 소결시켜 고정평판 형태의 베이스 플레이트를 형성시킨다. 따라서 베이스플레이트는 비도전성을 가지게 되며, 적층되어 형성되는 베이스플레이트의 두께는 5mm 이상인 것이 좋다.

도전라인용홈가공단계(S300)에서는 베이스플레이트의 표면에 가는 막대형태의 도전라인을 형성시키도록 하기 위한 전단계로서 도전라인용 홈을 형성시키는 단계이다. 도전라인용 홈은 CNC 가공이나 레이저 가공을 통해 절삭가공되어 형성된다. 절삭가공된 홈의 형태는 단면이 원형 또는 다각형 형태를 가지는 가는 막대 형태로 형성되게 되며, 서로 연통되지 않도록 형성한다.

이때, 고체 상태의 베이스플레이트에 형성되어 있는 도전라인용 홈의 표면에 주입되는 액상 상태의 PTFE 수지가 소결에 의해 잘 결착되도록 하기 위하여 점착성을 기본적으로 부여하도록 그 성질을 변형시켜야 하므로, 액상의 도전성 PTFE를 주입하기 전에 도전라인용 홈의 표면에는 글리콜 에테르가 주요 성분으로 함유되어 있는 에칭액으로 표면 처리를 하여야 한다.

한편, 도전성물질내장단계(S400)에서는 도전라인의 전기전도도를 높이기 위하여 도전성 물질을 함께 내장시킬 때 시행되는 단계이다.

도전라인형성단계(S500)에서는 도전라인용 홈에 액상의 도전성 PTFE수지를 주입한 후 360~380℃ 전후의 온도에서 고체 상태로 소결하여 결착시키는 단계이다.

이러한 제조단계들을 거쳐 본 발명에 의한 PTFE를 소재로 한 고정평판형 리크센서장치가 제조된다.

이후, 고정평판형 리크센서장치로 사용되는 경우에는 베이스기재를 제거한 후에 사용할 수도 있으며, 베이스기재와 함께 일체적으로 고정평판형 리크센서장치로 구성하여 사용할 수도 있다.

100 : 베이스 기재
200 : 베이스 플레이트
300 : 도전라인용 홈
400 : 도전라인
500 : 도전성 물질

Claims (14)

1. 에틸렌 테트라 플루오로 에틸렌(ETFE) 또는 폴리테트라 플루오로 에틸렌(PTFE) 중 어느 하나인 비도전성 불소계 합성수지 재질로 조성되는 고체 상태의 베이스플레이트;
   상기 베이스 플레이트의 표면에 서로 만나거나 교차되지 않도록 홈 가공을 통해 형성되는 복수 개의 도전라인용 홈; 및
   상기 베이스플레이트의 소재와 동종의 수지가 선택적으로 채택되되, 카본블랙이 함유된 에틸렌 테트라 플루오로 에틸렌(ETFE) 또는 폴리테트라 플루오로 에틸렌(PTFE) 중 어느 하나인 액상의 도전성 불소계 합성수지가 상기 도전라인용 홈에 주입된 후 소결에 의해 일체화되어 형성되는 도전라인;이 포함되는 것을 특징으로 하는 고정평판형 물성감지 리크센서 장치.
   
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4. 청구항 1에 있어서,
   상기 액상의 도전성 ETFE수지는 카본블랙의 함유량이 15중량% 이하로 함유된 것을 특징으로 하는 고정평판형 물성감지 리크센서 장치.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 액상의 도전성 PTFE수지는 카본블랙의 함유량이 30중량% 이하로 함유되어 있으며, 아세틸린계 에타인 레진을 용제로, 규소 수지를 바인더로 함께 포함되어 조성된 것을 특징으로 하는 고정평판형 물성감지 리크센서 장치.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 베이스플레이트의 두께 대비 도전라인용 홈의 깊이의 길이비는 5:2~3인 것을 특징으로 하는 고정평판형 물성감지 리크센서 장치.
   
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 도전라인의 폭은 0.1~5mm이며,
   상기 도전라인 사이의 간격은 0.5~3mm인 것을 특징으로 하는 고정평판형 물성감지 리크센서 장치.
   
8. 청구항 1, 4, 5, 6, 7 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 도전라인용 홈의 바닥에 놓여지며, 액상의 도전성 불소계 합성수지가 부어진 후 소결되어 함께 도전라인으로 형성되는 도전성 물질이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 고정평판형 물성감지 리크센서 장치.
   
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 도전성 물질은 순수한 카본블랙, 백금, 구리, 은 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 고정평판형 물성감지 리크센서 장치.
   
10. 평판 형태의 금속판의 표면에 샌딩을 하여 표면을 거칠게 가공한 후 액상의 비도전성 불소계 합성수지액을 코팅한 후 소결하여 베이스기재를 형성하도록 하는 베이스기재준비단계;
    준비된 베이스기재의 표면 상부에 액상의 비도전성 불소계 합성수지를 코팅하거나 분말상태의 불소계 합성수지를 도포한 후 열처리를 통해 고형화 시켜 베이스 플레이트를 형성시키는 베이스플레이트형성단계;
    상기 베이스 플레이트의 표면에 서로 만나거나 교차되지 않도록 다수 개의 도전라인용 홈을 가공하여 형성시키는 도전라인용홈가공단계; 및
    상기 베이스 플레이트의 표면에 형성된 도전라인용 홈에 베이스 플레이트와 동종이며 도전성을 가지는 카본블랙이 함유된 액상의 불소계 합성수지를 주입하여 채운 후 그대로 소결시키는 도전라인형성단계;로 포함되는 고정평판형 물성감지 리크센서장치의 제조방법.
    
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 도전라인용홈가공단계에서는 도전라인용 홈을 형성시키기 위하여 베이스 플레이트의 표면을 절삭가공 또는 레이저가공하는 것을 특징으로 하는 고정평판형 물성감지 리크센서장치의 제조방법.
    
12. 청구항 10에 있어서,
    상기 베이스플레이트와 도전라인을 조성하는 불소계 합성수지의 재질이 모두 PTFE인 경우,
    상기 도전라인용홈가공단계 이후에는 도전라인용 홈의 표면에 에칭액을 이용해 처리하는 에칭처리단계가 더 포함되어 시행되는 것을 특징으로 하는 고정평판형 물성감지 리크센서장치의 제조방법.
    
13. 청구항 12에 있어서,
    상기 에칭액은 글리콜 에테르를 주요성분으로 하며 소듐 나프타 복합체가 첨가제로 추가되어 있는 것을 특징으로 하는 고정평판형 물성감지 리크센서장치의 제조방법.
    
14. 청구항 10 내지 13 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도전라인용홈가공단계 이후에는 도전성 물질인 순수한 카본블랙, 은 박편, 구리박편 또는 백금박편 중 어느 하나를 도전라인용 홈의 바닥면에 내장하는 도전성물질내장단계;가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 고정평판형 물성감지 리크센서장치의 제조방법.
    

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