KR101467200B1

KR101467200B1 - 누유 감지 조성물 및 이를 적용한 누유 감지센서

Info

Publication number: KR101467200B1
Application number: KR20140015268A
Authority: KR
Inventors: 유홍근
Original assignee: (주)유민에쓰티; 유홍근
Priority date: 2014-02-11
Filing date: 2014-02-11
Publication date: 2014-12-01

Abstract

본 발명은 누유 감지 조성물 및 이를 적용한 누유 감지센서에 관한 것으로, 특히 누설되는 작동유와 절연유, 그리고 석유화학제품 용액에 빠르게 반응하는 누유 감지 조성물과 이를 적용한 누유 감지센서에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명의 누유 감지 조성물은, CNT(Carbon Nano Tube) 분산액 75~95 중량%와, 알키드 수지 5~25 중량%가 혼합된 혼합물로 구성된다.
또한, 누유 감지 센서는 테이프 형태로 된 베이스 필름층; 상기 베이스 필름층의 상부면에 길이방향으로 길게 형성된 도전 라인; 상기 베이스 필름층의 상부면에서 상기 도전 라인과 간격을 두고 나란히 형성된 감지 라인; 상기 베이스 필름층의 상부면을 덮도록 적층되며, 상기 감지 라인이 노출되도록 길이방향으로 일정간격마다 센싱홀이 형성된 상부보호 필름층;으로 구성되며, 상기 감지 라인은 CNT(Carbon Nano Tube) 분산액 75~95 중량%와, 알키드 수지 5~25 중량%가 혼합된 누유 감지 조성물로 구성된다.

Description

누유 감지 조성물 및 이를 적용한 누유 감지센서{Oil leakage sensing composition and oil leak sensor using the same}

본 발명은 누유 감지 조성물 및 이를 적용한 누유 감지센서에 관한 것으로, 특히 누설되는 작동유와 절연유, 그리고 석유화학제품 용액에 빠르게 반응하는 누유 감지 조성물과 이를 적용한 누유 감지센서에 관한 것이다.

본 출원인은 공개특허 제10-2011-0007501호에서 테이프 방식으로 형성되어 유류의 누설이 예상되는 곳에 직접 부착가능하므로 설치가 쉬우며, 설치 시 별도의 브라켓이 필요없이 간단히 설치할 수 있고, 센서 테이프의 길이를 원하는 만큼 절단하여 사용할 수 있는 누유 감지 장치를 제공한 바 있다.

이러한 누유 감지 장치는 "테이프 형태로 된 베이스 필름층; 상기 베이스 필름층의 상부면에 길이방향으로 인쇄된 도전 라인; 상기 베이스 필름층의 상부면에서 상기 도전 라인과 나란히 부착되는 전도성 폴리머 라인; 상기 베이스 필름층의 상부면에 부착되며, 길이방향으로 일정간격마다 다수의 홀이 형성된 상부 보호필름층;으로 구성된다.

따라서 누유가 발생하였을 때의 상부 보호필름층의 홀을 통해 유류가 베이스층으로 유입되고, 전도성 폴리머 라인은 유류에 반응하여 팽창하고, 이로인해 체적이 증가하면서 저항값이 증가되므로 누유 발생여부를 감지하게 되는 것이다.

이러한 전도성 폴리머 라인은 전도성 폴리머를 사출로 형성하여 베이스 필름에 부착하게 되는데, 이때 부착된 전도성 폴리머 라인을 베이스 필름 상부에 놓은 다음 도구에 의해 눌러 얇게 펼치면서 부착시킨다.

그런데, 전도성 폴리머 라인을 얇게 펼치면서 부착시키는 경우에 베이스 필름과의 접착력이 떨어져 쉽게 박리되고, 전도성 폴리머 라인이 균일하게 형성되지 않으며, 가장 큰 문제점은 반응속도가 매우 느리다는 단점이 있다.

즉, 전도성 폴리머의 공극에 오일이 침투하는 속도가 매우 느리고, 이에 따라 반응속도가 매우 느리게 되어 누유가 발생하면 즉각적인 경보를 발생하여야 하는 누유센서로서의 제 기능을 하지 못하는 문제점이 있다.

또한, 이러한 전도성 폴리머는 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 가성소다, 메탄올, 에탄올, IPA, PGMA 등의 석유화학제품 용액에는 반응하지 않음으로써 독성을 갖는 유류를 검출하지 못하는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 유류와 접촉시 빠르게 반응하여 저항값이 변화되는 혼합물에 의해 베이스 필름상에 감지 라인을 형성한 누유 감지 조성물과 이를 적용한 누유 감지센서를 제공하는데 목적이 있다.

이를 위해 본 발명의 누유 감지 조성물은,

CNT(Carbon Nano Tube) 분산액 75~95 중량%와, 알키드 수지 5~25 중량%가 혼합된 혼합물로 구성된다.

또한, 누유 감지 센서는

테이프 형태로 된 베이스 필름층;

상기 베이스 필름층의 상부면에 길이방향으로 길게 형성된 도전 라인;

상기 베이스 필름층의 상부면에서 상기 도전 라인과 간격을 두고 나란히 형성된 감지 라인;

상기 베이스 필름층의 상부면을 덮도록 적층되며, 상기 감지 라인이 노출되도록 길이방향으로 일정간격마다 센싱홀이 형성된 상부보호 필름층;으로 구성되며,

상기 감지 라인은 CNT(Carbon Nano Tube) 분산액 75~95 중량%와, 알키드 수지 5~25 중량%가 혼합된 누유 감지 조성물로 구성된다.

이와같은 본 발명은 누설되는 유류 즉 작동유와 절연유는 물론, 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 가성소다, 메탄올, 에탄올, IPA, PGMA 등의 석유화학제품 용액에 빠르게 반응하여 즉각적인 누유상태를 감지할 수 있어서 누유에 의한 화재, 토양 또는 수질 오염 등을 신속히 확인하여 이에 대한 적절한 대처가 가능하도록 하는 효과가 있다.

도1은 본 발명의 누유 감지센서의 분해 구조를 보인 도.
도2는 도1의 결합도.
도3은 감지 라인을 형성하기 위한 과정을 보인 도.

본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도1은 본 발명의 누유 감지센서의 분해 구조를 보인 도로서, PET, PE, PTFE, PVC 또는 기타 테프론 계열의 필름 재질로 된 베이스 필름층(110)과, 상기 베이스 필름층(110)의 상측에 적층되는 상부보호 필름층(120)으로 구성된다.

베이스 필름층(110)의 상부면에는 감지 라인(111)과 도전 라인(112)이 서로 이격되어 길이방향으로 평행하게 스트립 형태로 배치되는데, 이러한 도전라인(112)은 은(silver) 화합물 또는 도전성 잉크에 의해 인쇄방식으로 형성된다.

또한, 감지 라인(111)은 CNT(Carbon Nano Tube) 분산액 75~95 중량%와, 알키드 수지 5~25 중량%가 혼합된 혼합물로 구성되는 누유 감지 조성물에 의해 형성되며, 이러한 혼합물에는 감지 라인(111)의 표면 장력을 낮추기 위해 ?팅 에이전트(Wetting agent)와, 인쇄시 용제를 휘발시키기 위한 에틸 아세테이트(Ethyl acetate) 또는 셀루솔브 아세테이트(Celusolve acetate)가 소량 더 첨가되어 혼합된다.

CNT 분산액은 75~95 중량%를 100%로 환산하였을 때 CNT 파우더 1~5 중량부, 에틸 셀루솔브 용매 90~98 중량부, 그리고 비이온계면활성계 분산제 1~5 중량부가 혼합되어 페이스트 형태로 구성되며, 이때 에틸 셀루솔브 용매와 비이온계면활성계 분산제는 카본 나노 뉴브(CNT)의 구조를 안정화시키고, 입자를 고르게 한다.

알키드 수지는 작동유, 절연유, 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 가성소다, 메탄올, 에탄올, IPA, PGMA 등의 석유화학제품 용액 등의 유류에 반응하여 용해되는 물질이다.

그리고, 이러한 누유 감지 조성물에는 은 플레이크(Silver flake)가 소량 더 첨가되는데, 이는 본 발명의 누유 감지센서를 50 ~ 100m로 장거리 설치시 전도도를 높이기 위함이다.

?팅 에이전트는 본 발명의 조성물을 이용하여 인쇄방식에 의해 베이스층(110)에 감지 라인(111)을 형성할 때 표면장력을 낮추기 위한 것으로, 표면장력이 높으면 감지 라인(111)의 인쇄시에 퍼지지 않고 뭉쳐지게 되어 베이스층(110)에 부착력이 떨어지고, 또한 전기 전도도가 균일하지 못하게 된다.

따라서 ?팅 에이전트의 첨가에 의해 표면장력을 낮추어 이러한 문제점을 해결한다.

또한, 휘발성을 갖는 에틸 아세테이트(ethyle acetate) 또는 셀루솔브 아세테이트(celusolve acetate)를 소량 더 첨가하게 되는데, 이는 감지 라인인(111)의 인쇄시에 용매를 휘발시켜 정확한 전도도를 가지도록 함과 아울러 부착력을 높임으로써 감지 라인(111)의 물성을 좋게 한다.

따라서 이러한 혼합물을 베이스층(110)의 상부면에서 도전 라인(112)과 나란히 이격되게 스트립 형태로 인쇄하여 감지 라인(111)을 형성하고, 그 상부에 센싱홀(121)을 갖는 상부보호 필름층(120)을 적층하여 합지하게 된다.

그리고, 감지 라인(111)은 2~10㎛ 정도의 두께를 가지는 것이 좋은데, 이는 실험적으로 가장 빠르고 정확하게 누유를 감지할 수 있는 두께이다.

도전 라인(112)은 인쇄방식에 의해 형성되고, 감지 라인(111)은 상기 누유 감지 조성물에 의해 인쇄방식에 의해 형성되거나 도3에서와 같이 별도로 형성된 다음 베이스 필름층(110)의 상부면에 합지될 수 있다.

즉, 도3(a)에서와 같이 PET, PE, PTFE, PVC 또는 기타 테프론 계열의 필름 재질로 되고 40~50㎛ 정도의 두께를 갖는 넓은 필름(10)의 상부면에 본 발명의 누유감지 조성물이 2~10㎛ 정도의 두께를 가지고 도포된 다음 도3(b)와 같이 일정한 폭을 가지도록 재단(Slitting) 되어 베이스 필름층(110)의 상부면에 열융착 또는 초음파 융착 또는 고주파 융착 등에 의해 합지될 수 있다.

이는 프린트 등에 의해 감지 라인(111)의 인쇄가 용이하지 않을 때 위와 같은 방법으로 감지 라인을 미리 형성하여 베이스 필름층(110)에 형성하는 것이다.

감지 라인(111)과 도전 라인(112)이 형성된 베이스 필름층(110)의 상측으로는 PET, PE, PTFE, PVC 또는 기타 테프론 계열의 재질로 형성된 상부보호 필름층(120)이 도2에서와 같이 적층되어 합지되는데, 이때, 상부보호 필름층(120)에는 감지 라인(111)이 형성된 위치에서 길이방향으로 일정하게 다수의 센싱홀(121)이 형성된다.

즉, 도전 라인(112)은 외부로 노출시키지 않고, 유류의 누설을 감지하기 위한 감지 라인(111) 만을 외부로 노출시키는 것이다.

이렇게 구성된 누유 감지센서의 일측 끝단에서 감지 라인(111)과 도전 라인(112)이 제어기에 연결되고, 타측 끝단에서 감지 라인(111)과 도전 라인(112)이 서로 연결됨으로써 제어기로부터 인가되는 감지 전원이 감지 라인(111)을 통해 도전 라인(112)으로 흘러 제어기로 다시 제공되는 것이다.

이렇게 구성된 본 발명에 의한 누유 감지센서의 누유 감지 과정을 설명한다.

제어기로부터 감지 라인(111)으로 감지 전원이 공급되고, 끝단에서 커넥터에 의해 전기적으로 연결된 도전 라인(112)을 통해 제어기로 감지 전원이 흐르게 되며, 이때는 정상적인 상태이므로 감지 라인(111)을 구성하는 CNT에 의해 저항값의 변화가 발생하지 않고 정상적인 감지 전원이 흐르게 된다.

만약에 누설 감지 대상이 아닌 물이 누설되어 상부보호 필름층(120)의 센싱홀(121)을 통해 유입되면, 감지 라인(111)은 물에 반응하지 않게 되어 정상적인 감지 전원이 계속 흐르게 된다.

즉, 저항값의 변화는 일으키는 알키드 수지가 물에 반응하지 않는 소재로 되어 있으므로, 아무런 저항값의 변화가 발생하지 않게 되는 것이다.

그러나, 유류의 누설이 발생하여 센싱홀(121)을 통해 작동유, 절연유, 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 가성소다, 메탄올, 에탄올, IPA, PGMA 등의 석유화학제품 용액 등의 유류가 유입되면, 감지 라인(111)을 구성하는 알키드 수지가 유류와 반응하여 녹아서 끊어지게 됨으로써 저항값이 상승하게 된다.

이러한 저항값의 변화는 도전 라인(112)을 통해 제어기로 공급됨으로써 제어기는 그 저항값의 변화에 따라 누유 발생을 확인하고, 그에 따른 경보를 발생할 수 있는 것이다.

110 : 베이스층 111,112 : 도전라인
120 : 상부보호층 121,122 : 센싱홀

Claims

CNT(Carbon Nano Tube) 분산액 75~95 중량%와, 알키드 수지 5~25 중량%가 혼합된 혼합물로 구성되며, 상기 혼합물에는 ?팅 에이전트(Wetting agent)와 에틸 아세테이트(Ethyl acetate) 또는 셀루솔브 아세테이트(Celusolve acetate)가 더 첨가된 것을 특징으로 하는 누유 감지 조성물.
삭제
제1항에 있어서 CNT 분산액은 CNT 파우더 1~5 중량부, 에틸 셀루솔브 용매 90~98 중량부, 그리고 비이온계면활성계 분산제 1~5 중량부가 혼합되어 구성된 것을 특징으로 하는 누유 감지 조성물.
제1항에 있어서, 은 플레이크가 더 첨가되는 것을 특징으로 하는 누유 감지 조성물.
테이프 형태로 된 베이스 필름층;
상기 베이스 필름층의 상부면에 길이방향으로 길게 형성된 도전 라인;
상기 베이스 필름층의 상부면에서 상기 도전 라인과 간격을 두고 나란히 형성된 감지 라인;
상기 베이스 필름층의 상부면을 덮도록 적층되며, 상기 감지 라인이 노출되도록 길이방향으로 일정간격마다 센싱홀이 형성된 상부보호 필름층;으로 구성되며,
상기 감지 라인은 CNT(Carbon Nano Tube) 분산액 75~95 중량%와, 알키드 수지 5~25 중량%가 혼합된 누유 감지 조성물로 구성되며, 상기 누유 감지 조성물에는 도전 라인의 표면 장력을 낮추기 위해 ?팅 에이전트(Wetting agent)와, 인쇄시 용제를 휘발시키기 위한 에틸 아세테이트(Ethyl acetate) 또는 셀루솔브 아세테이트(Celusolve acetate)가 더 첨가된 것을 특징으로 하는 누유 감지센서.
삭제
제5항에 있어서 CNT 분산액은 CNT 파우더 1~5 중량부, 에틸 셀루솔브 용매 90~98 중량부, 그리고 비이온계면활성계 분산제 1~5 중량부가 혼합되어 구성된 것을 특징으로 하는 누유 감지센서.
제5항에 있어서, 상기 감지 라인은 필름 상부면에 누유 감지 조성물이 도포된 다음 일정한 폭을 갖도록 필름과 함께 재단(slitting) 되어 베이스 필름층의 상부면에 합지된 것을 특징으로 하는 누유 감지센서.