KR101733285B1 - 온도 이력 측정용 센서 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 종이 기반 온도 이력 측정용 센서에 관한 것이다. 본 발명의 센서를 이용하면 별도의 측정 기기를 사용하지 않고 간편한 방법으로 온도 이력을 확인할 수 있다. 본 발명의 센서는 종이의 인쇄방식으로 이용하여 제작할 수 있어 저비용으로 제조가 가능하며, 종이 기반 센서이므로 부드럽고 유연하여 상품의 포장에 용이하게 적용이 가능하다. 또한, 본 발명의 센서는 생분해가 가능하고 물에 쉽게 풀려 재활용이 가능하다.

Description

온도 이력 측정용 센서 및 이의 제조방법{Sensor For Temperature History And Manufacturing Method Thereof}

본 발명은 온도 이력 측정용 센서 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 유통기간이란 일정한 보관, 유통조건 하에서 소비자에게 판매 가능한 최장기간을 의미한다. 식품의 저장온도는 유통 환경과 조건, 취급, 보관방법, 제품의 특성을 종합적으로 고려하여 선정되는데, 우리나라는 실온유통(1℃ - 35℃), 상온유통(15℃ - 25℃), 냉장유통(0℃ - 10℃), 냉동유통(-18℃이하)의 4가지로 구분하고 있다. 실온이 아닌 냉장 또는 냉동 조건으로 유통되어야 하는 식품 등이 규정 온도 이상의 조건으로 보관되는 경우 신선도가 저하될 수 있으므로 실제 소비자에게 노출되는 판매시간 이외의 보관 과정에서 규정을 얼마나 충실히 지켰는지 관리할 수 있어야 하나 지금의 포장에서는 이를 살필 수 없는 실정이다.

유통기간 중 규정보다 높은 온도로 저장되었던 기간을 알 수 있도록 시간 및 온도를 동시에 측정하여 나타내주는 센서가 상품마다 부착된다면 소비자를 보호할 수 있을 뿐만 아니라 다음의 이유로 보다 합리적인 소비가 가능해진다. 즉, 라벨형태로 식품에 부착된 시간 및·온도 동시 측정 센서의 계측치를 통해 식품의 안정성 및 품질 손실에 대한 소비자의 신뢰도를 높여줄 수 있기에 유통기한(shelf-life)을 보다 합리적으로 정할 수 있다. 보통 목표 유통기간의 1.3배 또는 그 이상의 조건에서 유통온도와 남용온도로 나누어 품질손실 유무와 관련한 유통기한 설정실험 등이 진행되므로 시간·온도 동시 측정 센서를 통해 얻어진 유통 온도에 관한 이력 데이터를 근거로 남용온도에 노출되지 않은 제품에 대해서는 유통기간을 연장하는 것도 가능하다. 이처럼 시간 및 온도 병산 센서가 활용된다면 온도와 관련한 조건, 취급, 보관 방법 등 유통구조의 합리화를 촉진할 것으로 기대되나, 지금까지 전자회로를 활용한 값비싼 기기 이외에 온도 및 시간을 동시에 측정하는 저렴한 센서가 없었기에 전술한 유통 합리화를 실제로 구현하기가 어려웠다.

본 명세서에서 언급된 특허문헌 및 참고문헌은 각각의 문헌이 참조에 의해 개별적이고 명확하게 특정된 것과 동일한 정도로 본 명세서에 참조로 삽입된다.

대한민국 등록특허 제10-1385624호

본 발명자들은 적정 온도로 유통되어야 하는 제품에 설치되어 특정 온도에서 노출된 시간을 모니터링할 수 있는 종이 기반 센서를 개발하기 위해 연구 노력하였다. 그 결과, 종이 기재에 기상 그라프팅을 사용하여 소수화 처리하여 친수성 젖음 경로를 형성하고, 친수성 젖음 경로에 동결된 지시액을 연결시킨 센서 구성을 성공적으로 제작하였고, 이 센서를 사용하면 지정된 온도가 초과된 시간을 쉽게 모니터링 할 수 있음을 확인하여 본 발명을 완성하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 친수성 특성을 갖는 기재에 젖음 경로가 형성된 온도 이력 측정용 센서를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 온도 이력 측정용 센서의 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적 및 기술적 특징은 이하의 발명의 상세한 설명, 청구의 범위 및 도면에 의해 보다 구체적으로 제시된다.

본 발명의 일 양태에 따르면,

친수성 특성을 갖는 기재에 젖음 경로(wettable path way)가 형성된 온도 이력 측정용 센서로서,

상기 기재에서 젖음 경로를 이루는 부위는 친수성 부위이고,

상기 기재에서 젖음 경로 이외의 부위는 소수성 부위이며,

상기 젖음 경로의 일 말단에 동결된 지시액이 연결되어 있고, 상기 지시액의 융해 온도 이상에서 융해된 지시액이 상기 젖음 경로를 따라 이동하는 것을 특징으로 하는 온도 이력 측정용 센서를 제공한다.

본 발명에서 용어 “온도 이력 측정용 센서”는 센서가 접촉하는 주위의 온도가 특정의 온도를 초과한 동안의 시간을 측정할 수 있는 센서를 의미한다.

본 발명에서 용어 “기재(substrate)”는 친수성 특성을 갖는 기재이다. 상기 기재는 바람직하게는 수산기(-OH)를 포함하는 친수성 고분자를 포함하는 기재이며, 보다 바람직하게는 셀룰로오스(cellulose)를 포함하는 기재이다. 상기 셀룰로오스를 포함하는 기재로는 예컨대, 종이 또는 판지가 있으나, 이에 한정되지 않는다.

본 발명에서 용어 “젖음 경로(wettable path)”는 기재의 친수성 부분으로 이루어지며, 지시액이 젖어 들어가 이동할 수 있는 경로를 의미한다.

바람직하게는, 상기 젖음 경로는 상기 친수성 기재에서 젖음 경로를 제외한 나머지 부분을 소수화 처리함으로써 형성시킬 수 있다. 상기 젖음 경로는 지시액의 이동 거리를 용이하게 측정할 수 있다면, 이의 크기, 형태, 패턴은 특별하게 제한되지 않는다. 보다 바람직하게는, 상기 젖음 경로 이외 부위의 소수화 처리는 기상 그라프팅(gas-grafting)과 인쇄 방법을 통해 행할 수 있다.

본 발명에서 용어 “기상 그라프팅”은 아래 반응식 1과 같이 기체상의 염화지방산(fatty acid chloride)을 친수성 기재의 수산기(-OH)와 반응시켜 기재에 지방산 에스테르를 형성시키며 부산물로서 염화수소(HCl)를 생성하는 반응이다. 상기 기상 그라프팅에 상세한 내용은 미국등록특허 제6,342,268호에 개시되어 있다.

[반응식 1]

S-OH + RCOCl ↔ S-O-CO-R + HCl

상기 기상 그라프팅에 의해 기재에 지방산 에스테르가 형성됨으로써 기재가 소수화 처리된다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 온도 이력 측정용 센서의 기재의 소수성 부위는 상기 염화지방산을 사용한 기상 그라프팅(gas grafting) 방법에 의해 지방산 에스테르가 형성되어 결합된 부위이다.

상기 기상 그라프팅의 시약으로서 사용되는 염화지방산은 포화지방산, 단일불포화 지방산, 또는 다가불포화 지방산의 수산기(OH)가 염소(Cl)로 치환된 화합물을 의미한다. 상기 포화지방산은 프로피온산, 부티르산, 발레르산, 카프로산, 에난틱산, 카프릴산, 펠라르곤산, 카프릭산, 운데실산, 라우르산, 트라이데실산, 미리스트산, 펜타데실산, 팔미트산, 마르가르산, 스테아르산, 노나데실산, 아라키드산, 헤네이코실산, 베헨산, 트라이코실산, 리그노세르산, 펜타코실산, 세로트산, 헵타코실산, 몬탄산, 노나코실산, 멜리스산, 헤나트라이아콘틸산, 라세로산, 트라이트라이아콘탄산, 테트라트라이아콘탄산, 펜타트라이아콘탄산 또는 헥사트라이아콘탄산일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 상기 단일불포화 지방산은 팔미트올레인산, 바세닉산 또는 올레인산일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 상기 다가불포화 지방산은 오메가-3 지방산인 알파-리놀렌산, 에이코사펜타엔산, 및 도코사헥사엔산, 또는 오메가-6 지방산인 리놀렌산, 감마-리놀렌산, 디호모-감마-리놀렌산, 및 아라키돈산리놀레산일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

본 발명에서 기상 그라프팅 시약을 기재상에 특정 패턴의 젖음 경로가 형성되도록 도포하여 인쇄하는 방법은 종이에 글자, 문양 및 패턴 등을 인쇄하는데 이용되는 다양한 인쇄 방법을 사용하여 행할 수 있다. 본 발명에서 사용될 수 있는 인쇄 방법은 예컨대, 활판, 선화볼록판, 사진판, 복제판과 같은 볼록판 인쇄 방법; 묘판, 전사판, 난백판, 평요판, 다층판, 피에스(PS)판과 같은 평판 인쇄 방법; 조각오목판, 그라비어 오목판과 같은 오목판 인쇄 방법; 또는 이들을 변형한 인쇄 방법을 들 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

본 발명에서 용어 “지시액”은 동결된 지시액이 이의 융해 온도 이상에서 융해되어 상기 센서의 “젖음 경로”를 통해 젖어 들어가 이동함으로써 온도 이력을 나타낼 수 있는 용액을 의미한다.

본 발명의 센서에서 상기 젖음 경로의 일 말단에 동결된 지시액이 연결되어 있다. 상기 동결된 지시액은 본 발명의 센서가 지시액의 융해 온도 이상에 놓이게 되면 융해된 지시액이 상기 젖음 경로를 따라 젖어 들어가며 이동한다. 젖음 경로에서 지시액의 이동은 친수성 기재의 모세관 현상에 의해 발생된다.

본 발명에서 사용 가능한 지시액은 친수성이며 특정의 어는점을 가지고 있는 물질을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 지시액의 어는점은 -25℃ 내지 42℃이다. 바람직하게는 상기 지시액의 어는점은 -21℃ 내지 38℃이며, 더욱 바람직하게는 상기 지시액의 어는점은 -18℃ 내지 38℃이다.

본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 지시액에는 t-부틸알코올(t-butyl alchol), 아세트산(acetic acid), 디옥산(1,4-dioxane), 헥사메틸포스포라미드(hexamethylphosphoramide), 시클로헥산(cyclohexane), 벤젠(benzene), 물(water), 디에틸렌글리콜(diethylene glycol), 에틸렌글리콜(ethylene glycol) 및 N-메틸-2-피페리돈(N-methyl-2-pyrrolidone)로 구성된 군으로부터 선택된 하나 또는 하나 이상의 혼합물을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 지시액에는 상기 젖음 경로에 흡수되어 이동한 정도를 용이하게 확인하기 위해 색소를 더 포함할 수 있다. 상기 색소는 지시액에 첨가되는 경우 상기 지시액의 젖음 경로에서의 이동능, 어는점에 변화를 주지 않는 것이면 제한 없이 사용될 수 있으며, 예컨대 상기 색소는 식용 색소를 사용할 수 있다.

본 발명에서 젖음 경로의 일 말단에는 동결된 상기 지시액을 포함하는 동결 지시액포가 연결된다. 본 명세서에서 용어 “동결 지시액포”는 상기 동결된 지시액이 이를 감싸는 보호물질로 팩킹된 형태를 의미한다. 한편, 상기 동결 지시액포에서 동결된 지시액이 젖음 경로와 접촉하는 부위는 보호물질로 팩킹되어 있지 않고 젖음 경로에 직접 맞닿아 있다. 상기 보호 물질은 동결된 지시액을 보호하고 융해 온도 이상에서 융해된 지시액이 상기 젖음 경로에만 공급되도록 한다. 상기 동결된 지시액을 감싸는 보호물질은 상기 동결된 지시액을 외부의 충격에 의한 파손이나 소실로부터 보호할 수 있으며, 외부의 온도가 내부의 동결된 지시액에 전달되는 것을 저해하지 않는 물질이라면 특별히 제한되지 않는다. 상기 동결된 지시액 보호물질은 예컨대 폴리비닐클로라이드(polyvinyl chloride), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에스테르(polyester), 폴리클로로트리플루오르에틸렌(polychlorotrifluoro ethylene), 또는 싸이클릭 올레핀 코폴리머(cyclic olefin copolymers)의 물질을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 온도 이력 측정용 센서의 상측면 및 하측면 중의 하나 이상의 면은 소수성 재질의 필름이 부착될 수 있다. 바람직하게는, 상기 소수성 재질의 필름은 센서의 젖음 경로상의 지시액의 이동을 관찰할 수 있도록 투명한 재질을 갖는다. 상기 소수성 재질의 필름은 투명성을 갖는다면 특별히 제한되지 않으며, 예컨대 투명성을 갖는 플라스틱 필름을 사용할 수 있다. 상기 플라스틱 필름의 재질은 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에스테르(polyester), 폴리비닐클로라이드(polyvinyl chloride)일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

상기 소수성 재질 필름의 센서로의 부착은 라미네이션 코팅을 통해 수행할 수 있다.

본 발명의 온도 이력 측정용 센서에서 융해된 지시액이 젖음 경로에 흡수되어 이동한 길이를 측정함으로써 온도 변화의 이력을 확인할 수 있다. 본 발명에서 지시액이 이동한 길이의 측정은 예를 들어 색검출법을 통해 행할 수 있다. 상기 색검출법은 색소가 포함된 지시액을 사용하는 방법으로서, 색소를 포함함으로써 색깔을 띄는 지시액의 이동 길이를 쉽게 육안으로 측정할 수 있는 방법이다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 다음의 단계를 포함하는 친수성 기재에 젖음 경로(wettable pathway)가 형성된 온도 이력 측정용 센서의 제조 방법을 제공한다:

(a) 상기 기재에서 젖음 경로 이외의 부위를 소수화 처리하여 젖음 경로를 형성하는 단계; 및

(b) 상기 형성된 젖음 경로의 일 말단에 동결된 지시액을 연결하는 단계.

본 발명의 온도 이력 측정용 센서의 제조 방법에서 상기 본 발명의 온도 이력 측정용 센서에서와 공통되는 내용인 인용하며 중복하여 설명하지 않는다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 소수화 처리는 염화지방산을 이용한 기상 그라프팅 방법에 의해 행한다. 상기 기상 그라프팅 방법에 대한 상세한 내용은 미국등록특허 제6,342,268호에 개시되어 있으며, 기상 그라프팅을 이용한 기재의 소수화 처리 방법 및 장치에 대한 상세한 내용은 미국공개특허 제2013-0236647호에 개시되어 있다(도 1 참조).

본 발명에서 소수화 처리는 상기 기상 그라프팅을 이용한 기재의 소수화 처리 장치를 보다 개선한 장치에 의해서도 수행될 수 있다(도 2).

도 2에 개선된 장치는 기상 그라프팅(gas grafting)을 이용한 기재의 친수성 표면의 소수화 처리 장치로서,

상기 기재를 연속적으로 공급하는 언와인더(unwinder)부(1);

상기 기재의 수산기가 노출된 표면을 가열하는 건조부(2);

기상 그라프팅 시약을 상기 수산기가 노출된 기재 표면에 도포하는 도포 롤러(3);

상기 도포된 그라프팅 시약을 상기 기재 표면에 고르게 전개하는 건조 롤러(4)로서, 상기 건조 롤러와 상기 기재 사이에 위치하며 상기 건조 롤러의 외주면을 감싸고 회전하는 벨트(6)가 더 구비되고, 상기 그라프팅 시약이 도포된 기재 표면을 상기 벨트의 표면쪽으로 밀착시키는 터치롤(touch roll, 5a, 5b)이 더 구비되는 건조 롤러(4);

상기 기상 그라프팅 반응 동안에 생성되는 염화수소(HCl)를 제거하는 환풍기(7);

상기 기재 표면상의 잔여 기상 그라프팅 시약을 제거하는 에어나이프 노즐(8); 및

상기 기상 그라프팅 반응 처리된 기재를 다시 권취하는 리와인더(rewinder)부(9)를 포함하고,

상기 도포 롤러(3), 건조 롤러(4), 터치롤(5a, 5b), 벨트(6), 환풍기(7), 및 에어나이프 노즐(8)로 순차적으로 구성되는 "기상 그라프팅 처리 유닛(unit)"이 상기 건조부(2)와 리와인더부(9) 사이에 연속적으로 둘 이상 구비된다.

도 2에서 도면 부호 S는 기재(substrate)를 나타내고, 도면 부호 1은 상기 기재(S)를 연속적으로 공급하기 위한 언와인더(unwinder)부를 나타낸다. 상기 언와인더부(1)은 기재가 감겨져 있으며, 이를 풀어 연속적으로 공급한다. 상기 언와인더부(1)는 예컨대 상기 기재를 감거나 풀어 공급할 수 있는 롤러(roller)로 구성될 수 있다.

도 2에서 도면 부호 Fh는 가스 그라프팅 처리가 이루어질 수 있는 기재의 수산기(hydroxyl group)가 노출된 일 표면을 나타낸다.

도 2에서 도면 부호 2는 기재의 수산기가 노출된 표면(Fh)를 가열하여 건조하기 위한 건조부이다. 상기 건조부(2)는 기재(S)와 후술하는 도포롤러(3)의 온도를 일정하게 유지한다. 상기 건조부(2)는 바람직하게는 비접촉식 IR(Infra red) 건조기로 구성될 수 있다.

도 2에서 도면 부호 3은 가스 그라프팅 시약(gas grafting reagent)을 기재의 수산기가 노출된 표면에 전달하여 도포하는 도포 롤러이다. 상기 도포 롤러(3)는 플렉소그래피(flexography) 또는 헬리오그래피(heliography) 인쇄를 위한 롤러가 사용될 수 있으며, 바람직하게는 아니록스 롤러(anilox roller)로 구성될 수 있다. 본 발명에서 가스 그라프팅 시약은 바람직하게는 염화지방산(fatty acid chloride)을 포함한다. 상기 염화지방산은 탄소수 6 - 22개를 갖는 포화 또는 불포화 지방산의 수산기가 염소로 치환된 염화지방산일 수 있다. 본 발명에서 가스 그라프팅 반응은 기체상의 염화지방산을 수산기를 갖는 친수성 기재 표면과 반응시켜 지방산 에스테르를 형성하고, 염화수소(HCl)의 부산물이 발생되는 반응이다.

도 2에서 도면 부호 4는 건조 롤러를 나타낸다. 상기 건조 롤러(4)는 상기 도포 롤러(3)에 의해 염화지방산이 도포된 기재(S)상에 상기 염화지방산을 고르게 전개하며, 건조 롤러(4)상에서 기상 그라프팅 반응이 발생된다. 도면 부호 5a 및 5b는 터치롤(touch roll)이며, 도면 부호 6은 벨트를 나타낸다. 상기 건조 롤러(4)에는 상기 건조 롤러와 상기 기재 사이에 위치하며 상기 건조 롤러의 외주면을 감싸고 회전하는 벨트(6)와, 상기 그라프팅 시약이 도포된 기재 표면을 상기 벨트(6)의 표면쪽으로 밀착시키는 터치롤(touch roll, 5a, 5b)이 추가로 구비된다. 상기 도포 롤러(3)에 의해 염화지방산이 도포된 기재(S)는 건조 롤러(4)쪽으로 이송된 후, 염화지방산이 도포된 기재의 일면이 터치롤(5a 및 5b)에 의해 건조롤 표면을 감싸고 있는 벨트(6)에 밀착되게 하는 방식으로 처리된다. 이때 기상 그라프팅 반응에 의해 발생되는 부산물인 염화수소는 상기 벨트(6)의 공극에 포집되거나 기재의 작은 공극에 흡착된 후 환풍기(7)에 의해 제거된다. 상기 벨트(6)에는 상기 염화수소를 수용할 수 있는 공극이 구비된다. 상기 벨트는 염화수소(HCl)에 내성을 갖는 금속으로 제조되며, 바람직하게는 스테인레스스틸(stainless steel)로 제조될 수 있다.

도 2에서 도면 부호 8은 에어나이프 노즐을 나타낸다. 상기 에어나이프 노즐(8)은 고온의 공기를 분무하여 기재(S)에 잔존하는 미반응 기상 그라프팅 시약, 예를 들어 염화지방산 또는 지방산 등을 세척하여 제거한다.

도 2에서 도면 부호 9은 리와인더(rewinder)부를 나타낸다. 상기 리와인더부(9)는 기상 그라프팅 반응 처리가 완료된 기재를 다시 롤 상태로 권취한다.

본 발명의 다른 구현예에 따르면, 본 발명의 제조방법은 상기 젖음 경로가 형성된 기재의 상측면 및 하측면 중의 하나 이상의 면을 소수성 재질의 필름으로 부착하는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 본 발명의 제조방법에서 상기 동결된 지시액은 이를 감싸는 보호물질로 팩킹한 후 젖음 경로의 일 말단에 연결한다.

본 발명의 특징과 이점을 요약하면 다음과 같다.

(ⅰ) 본 발명은 종이 기반 온도 이력 측정용 센서에 관한 것이다.

(ⅱ) 본 발명의 센서를 이용하면 별도의 측정 기기를 사용하지 않고 간편한 방법으로 온도 이력을 확인할 수 있다.

(ⅲ) 본 발명의 센서는 종이의 인쇄방식으로 이용하여 제작할 수 있어 저비용으로 제조가 가능하다.

(ⅳ) 본 발명의 센서는 종이 기반 센서이므로 부드럽고 유연하여 상품의 포장에 용이하게 적용이 가능하며, 생분해가 가능하고 물에 쉽게 풀려 재활용이 가능하다.

본 발명은 종이 기반 온도 이력 측정용 센서에 관한 것이다. 본 발명의 센서를 이용하면 별도의 측정 기기를 사용하지 않고 간편한 방법으로 온도 이력을 확인할 수 있다. 본 발명의 센서는 종이의 인쇄방식으로 이용하여 제작할 수 있어 저비용으로 제조가 가능하며, 종이 기반 센서이므로 부드럽고 유연하여 상품의 포장에 용이하게 적용이 가능하다. 또한, 본 발명의 센서는 생분해가 가능하고 물에 쉽게 풀려 재활용이 가능하다.

도 1은 염화지방산을 이용한 가스 그라프팅 반응에 의해 기재에 소수화 처리를 행할 수 있는 설비의 모식도이다.
도 2는 종래의 염화지방산을 이용한 가스 그라프팅 반응에 의해 기재에 소수화 처리를 행할 수 있는 설비를 개량한 설비의 모식도이다.
도 3은 본 발명의 온도 이력 측정용 센서의 동결 지시액포내의 지시액이 융해됨에 따라 젖음 경로(wettable path way)가 나타나는 것을 보여주는 모식도이다.
도 4는 본 발명의 온도이력 측정용 센서의 구성을 보여주는 모식도이다.
도 5는 본 발명의 동결 지시액포가 접착된 종이 센서에 접착된 구조의 단면도이다. 도 6은 본 발명 온도 이력 측정용 센서 시제품을 가열하는 시간에 따라 젖음 경로가 나타나는 패턴을 보여준다.

실시예

실시예 1: 온도 이력 측정용 센서 몸체의 제작

다음과 같이 기상 그라프팅 처리를 수행하여 필터지에 젖음 경로를 형성하였다. 도 1에 개시된 배열의 염화지방산 가스 그라프팅 설비(이형지 생산업체인 T사, 경기도 동두천)를 활용하여 종이에 친수성 부분의 소용돌이 문양이 나타나도록 부분적인 소수화 처리를 수행하였다. 가로 x 세로 5cm의 소용돌이무늬가 양각된 아니록스 롤(anilox roll)에 염화지방산인 염화팔미토일(palmitoyl chloride, C16)과 염화스테아로일(stearoyl chloride, C18)가 1:1의 부피비로 혼합된 제품을 적용하여 도포량 0.5g/m²의 조건으로 평량 70g의 필터지에 인쇄하였다. 아니록스 롤(gravure)의 온도는 60℃로 고정하고 건조롤 2개의 온도는 190℃로 조정하였으며 에어 나이프 플러싱(air knife flushing)용 뜨거운 공기(hot air)의 온도는 300℃로 하였다. 상기 처리 조건하에 설비의 운전 속도를 50m/min로 고정하여 소수화처리를 수행한 후에 젖음 경로(wettable path way, 20)가 인쇄된 필터지(10)를 도 4와 같이 재단하였다. 도 4와 같이 소수성 소용돌이무늬가 인쇄된 필터지의 친수성 부분인 젖음 경로(20)의 일 말단(21)이 돌출되도록 재단하였다. 젖음 경로의 일 말단이 돌출된 부분(21)에 동결된 지시액을 부착하였다. 동결된 지시액이 융해 온도 이상의 온도 조건하에서 융해되고, 이에 따라 융해된 지시액이 젖음 경로로 흡수되어 이동된다. 100μm 두께의 플라스틱 필름 2장을 재단하여 각각 상측면 필름(30) 및 하측면 필름(40)으로 하여, 상기 소용돌이무늬의 젖음 경로(20)가 형성된 필터지(10)의 상측 및 하측에 라미네이션 코팅을 수행하여 접착시켰다. 도 4에 나타낸 바와 같이 필터지(종이)(10)의 친수성 젖음 경로 돌출 부위(21)가 노출될 수 있도록 상측면 플라스틱 필름(30)에 천공(31)을 형성하였다. 상측면 플라스틱 필름(30)과 하측면 플라스틱 필름(40)을 덧대고 라미네이션 코팅을 실시하여 젖음 경로(20)가 형성된 필터지(10)가 가운데 위치하도록 온도이력 측정용 종이 센서의 몸체(50)를 제작하였다.

실시예 2: 동결 액포의 제작 및 부착

실시예 1의 과정을 통해 제작한 온도이력 측정용 종이 센서의 몸체(50)에 동결된 지시액포(56)를 제작하고 부착하였다. 상기 동결 지시액포의 제작 및 부착은 일반적으로 알약 포장에 사용되는 PTP (Push Through Pack)을 사용하여 행하였다. 상기 PTP는 높은 방습성을 가지며 두께가 얇고 강한 재질의 경질 염화비닐(PVC)필름으로 성형된 팩(pack)(62)을 활용하였다. 0.5㎖ 용량의 PTP를 선택한 다음, 지시액(61)을 상기 팩(pack)(62)에 도입하고 동결시키는 방법으로 동결 지시액포(60)를 제작하였다. 상기 지시액(61)은 하기 표 1에 나타낸 화합물 또는 이들의 혼합물을 사용하여 제조할 수 있다. 본 실시예 2에서는 지시액은 증류수에 식용색소적색 제40호(FD&C Red No.40)을 1％를 첨가하여 제조하였다. 상기 동결 지시액포(60)의 부착은 제작한 온도이력 측정 종이센서의 친수성 젖음 경로 돌출부(21) 주변에

heat seal제를 바른 뒤 동결 지시액포(60)가 친수성 돌출부(21)를 덮도록 포개준 다음 순간적으로 열과 압력을 가하여 접착시켰다(도 5).

실시예 3: 온도 이력 측정용 센서의 시험

상기 실시예 1 및 실시예 2를 통해 제작한 종이센서를 온도 60℃의 인큐베이터에 넣고 가열하면서, 1분, 5분, 10분, 20분, 30분, 60분, 또는 300분이 경과할 때마다 젖음경로의 상태를 관찰하고 표시하였다(도 6). 도 6에서 확인할 수 있듯이 온도 60℃의 인큐베이터에 넣고 가열함에 따라 소용돌이무늬의 젖음 경로가 색깔로 표시되어 드러남을 확인하였다(도 6). 가열시간이 1분, 5분, 10분, 20분, 30분, 60분, 300분으로 길어질수록 소용돌이무늬도 길게 나타남으로써, 동결된 지시액포의 지시액이 융해됨에 따라 나타나는 젖음 경로의 길이를 측정하면 별도의 측정기기를 사용하지 않고, 유통기간 중 종이 센서가 부착된 상품이 일정 온도 이상의 조건에서 얼마나 오래 노출되었는지를 간편하게 가늠할 수 있음을 확인하였다.

본 명세서에서 설명된 구체적인 실시예는 본 발명의 바람직한 구현예 또는 예시를 대표하는 의미이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되지는 않는다. 본 발명의 변형과 다른 용도가 본 명세서 특허청구범위에 기재된 발명의 범위로부터 벗어나지 않는다는 것은 당업자에게 명백하다.

10: 기상 그라프트 처리된 종이
20: 젖음 경로
21: 젖음 경로 돌출 부위
30: 상측면 플라스틱 필름
31: 상측면 플라스틱 필름의 천공
40: 하측면 플라스틱 필름
50: 종이 센서의 몸체
60: 동결된 지시액포
61: 동결된 지시액
62: 동결된 지시액을 보호하는 팩(pack)

Claims (12)

1. 동일 기재에 친수성 특성을 가지는 젖음 경로(wettable pathway)와 소수성 특성을 가지는 소수화 처리부가 형성되어 상품의 포장에 적용이 가능하고 생분해가 가능하며 재활용성이 높은 온도 이력 측정용 센서로서,
   상기 온도 이력 측정용 센서는 염화지방산을 이용한 기상 그라프팅(gas grafting) 인쇄방법으로 형성되며 시간에 따라 지시액이 일정한 속도로 확산하는 젖음 경로부;
   염화지방산을 이용한 기상 그라프팅(gas grafting) 인쇄방법으로 형성되며 상기 지시액이 확산되지 않는 소수화 처리부; 및
   t-부틸알코올(t-butyl alchol), 아세트산(acetic acid), 디옥산(1,4-dioxane), 헥사메틸포스포라미드(hexamethylphosphoramide), 시클로헥산(cyclohexane), 벤젠(benzene), 물, 디에틸렌글리콜(diethyleneglycol), 에틸렌글리콜(ethyleneglycol) 및 N-메틸-2-피페리돈(N-methyl-2-pyrrolidone)로 구성된 군으로부터 선택한 하나 또는 하나 이상의 혼합물을 포함하는 지시액이 동결되어 상기 젖음 경로부의 일 말단에 부착된 동결지시액부를 포함하며,
   동결융해온도 이상에서 융해된 상기 지시액이 시간에 따라 일정한 속도로 상기 젖음 경로로만 확산하여 이동하므로 상기 동결지시액이 상기 융해온도이상에 노출된 시간을 직접적으로 산출할 수 있으며 상기 기상 그라프팅 인쇄방법을 통해 글씨, 문양, 또는 패턴형태의 젖음경로를 형성할 수 있는 것을 특징으로 하는 온도 이력 측정용 센서.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 기재는 셀룰로오스를 포함하는 기재인 것을 특징으로 하는 온도 이력 측정용 센서.
   
3. 제 1 항에 있어서, 상기 기재는 종이 또는 판지인 것을 특징으로 하는 온도 이력 측정용 센서.
   
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서, 상기 지시액은 색소를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 이력 측정용 센서.
   
7. 제 1 항에 있어서, 상기 온도 이력 측정용 센서의 상측면 및 하측면 중의 하나 이상의 면은 소수성 재질의 필름이 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 온도 이력 측정용 센서.
   
8. 제 1 항에 있어서, 상기 동결된 지시액은 이를 감싸는 보호물질로 팩킹된 것을 특징으로 하는 온도 이력 측정용 센서.
   
9. 다음의 단계를 포함하는 동일 기재에 친수성 특성을 가지는 젖음 경로(wettable pathway)부와 소수성 특성을 가지는 소수화 처리부가 형성되어 상품의 포장에 적용이 가능하고 생분해가 가능하며 재활용성이 높은 온도 이력 측정용 센서의 제조 방법:
   (a) 상기 기재에 염화지방산을 이용한 기상 그라프팅(gas grafting) 인쇄방법을 이용하여 젖음 경로 이외의 부위를 소수화 처리하므로 젖음 경로를 형성하는 단계; 및
   (b) 상기 형성된 젖음 경로의 일 말단에 동결된 지시액을 연결하는 단계.
   
10. 삭제
11. 제 9 항에 있어서, 상기 젖음 경로가 형성된 기재의 상측면 및 하측면 중의 하나 이상의 면을 소수성 재질의 필름으로 부착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
    
12. 제 9 항에 있어서, 상기 동결된 지시액은 이를 감싸는 보호물질로 팩킹한 후 젖음 경로의 일 말단에 연결하는 것을 특징으로 하는 방법.
    

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