KR102021803B1 - Detecting device for crack of gas pipe line using self-healing coating material having photo-chromic dye - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광변색 염료를 포함하는 자가치유 코팅제를 이용한 가스배관 이음부 균열 감지장치에 관한 것으로서, 캡슐 내 자가치유 물질 및 광변색 염료를 함유하는 코팅제를 배관의 균열부 또는 배관 이음부에 도포함으로써, 배관의 균열이 발생할 경우 자가치유 물질을 통해 1차적인 균열 봉합이 이루어지면서, 아울러 상기 광변색 염료가 외부로 노출됨에 따라 사용자가 색상변화로 인해 균열 발생 및 균열 위치를 용이하게 감지할 수 있도록 하는 광변색 염료를 포함하는 자가치유 코팅제를 이용한 가스배관 이음부 균열 감지장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas pipe joint crack detection device using a self-healing coating agent containing a photochromic dye, wherein a coating agent containing a self-healing material and a photochromic dye in a capsule is applied to a crack or a pipe joint of a pipe. In the case of pipe cracks, the primary crack closure is made through self-healing materials, and the photochromic dye is exposed to the outside so that the user can easily detect cracks and crack locations due to color change. It relates to a gas pipe joint crack detection device using a self-healing coating comprising a photochromic dye.

Description

광변색 염료를 포함하는 자가치유 코팅제를 이용한 가스배관 이음부 균열 감지장치{Detecting device for crack of gas pipe line using self-healing coating material having photo-chromic dye}Detecting device for crack of gas pipe line using self-healing coating material having photo-chromic dye}

본 발명은 광변색 염료를 포함하는 자가치유 코팅제를 이용한 가스배관 이음부 균열 감지장치에 관한 것으로서, 캡슐 내 자가치유 물질 및 광변색 염료를 함유하는 코팅제를 배관의 균열부 또는 배관 이음부에 도포함으로써, 배관의 균열이 발생할 경우 자가치유 물질을 통해 1차적인 균열 봉합이 이루어지면서, 아울러 상기 광변색 염료가 외부로 노출됨에 따라 사용자가 색상변화로 인해 균열 발생 및 균열 위치를 용이하게 감지할 수 있도록 하는 광변색 염료를 포함하는 자가치유 코팅제를 이용한 가스배관 이음부 균열 감지장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas pipe joint crack detection device using a self-healing coating agent containing a photochromic dye, wherein a coating agent containing a self-healing material and a photochromic dye in a capsule is applied to a crack or a pipe joint of a pipe. In the case of pipe cracks, the primary crack closure is made through self-healing materials, and the photochromic dye is exposed to the outside so that the user can easily detect cracks and crack locations due to color change. It relates to a gas pipe joint crack detection device using a self-healing coating comprising a photochromic dye.

지난 수세기 동안 미세균열에 의한 물질의 외상을 자체적으로 수리할 수 있는 물질에 대해 많은 과학자들이 연구하여 왔다. 이러한 것을 자가치유 물질이라고 하는데, 자가치유 물질이란 “인위적인 조작 없이 열, 전기, 광 등과 같은 특수한 환경에 따라 스스로 이러한 결함들을 감지하여 복구할 수 있는 특성을 가지는 물질”을 의미한다. 미국특허(USP 6,518,330 및 USP 6,858,659)에서 액체인 디싸이클로펜타디엔(dicyclopentadiene)을 내용물(core)로 하고 우레아-포름알데히드 수지를 껍질(shell)로 하여 마이크로캡슐을 만드는 방법이 제시되었다. 이 마이크로캡슐은 그루브 촉매(Grubb catalyst)와 함께 에폭시 수지 판(matrix)에 도입되었다. 기계적인 충격이 이 판에 가해지면 판에 균열이 발생되고 균열선상에 있던 마이크로캡슐이 파괴되면서 내용물(디싸이클로펜타디엔)이 균열 부분으로 흘러 나오고, 흘러나온 내용물은 균열 계면에 존재하는 그루브 촉매와 만나 중합이 이루어지고, 중합되어 고체화된 폴리디싸이클로펜타디엔이 균열 부분을 메우면서 본래의 모습을 회복하게 된다. For many centuries, many scientists have been studying materials capable of repairing their own traumas by microcracks. This is called a self-healing material, which means "a material that can detect and repair these defects on its own under special circumstances such as heat, electricity, and light, without artificial manipulation." In the US patents (USP 6,518,330 and USP 6,858,659), a method of making microcapsules by using dicyclopentadiene as a core and a urea-formaldehyde resin as a shell is presented. The microcapsules were introduced into an epoxy resin matrix along with the grooved catalyst. When a mechanical shock is applied to the plate, the plate cracks, the microcapsules on the crack line are destroyed, and the contents (dicyclopentadiene) flow out into the cracked portion. The manna polymerization is carried out, and the polymerized and solidified polycyclopentadiene recovers its original shape by filling the cracked portion.

이러한 캡슐화 방법으로는 인시츄(in situ)법, 계면법, 열교환융해분산냉각법 (meltable dispersion) 등으로 주로 직접적인 합성을 통해 만들어지는 시스템으로 멜라민-포름알데히드, 우레아-포름알데히드, 멜라민-우레아-포름알데히드 등의 반응을 통해 생성되는 방법을 이용하였다. Such encapsulation methods include in situ method, interfacial method, and heat exchange fusion dispersion cooling (meltable dispersion), which are mainly made by direct synthesis. Melamine-formaldehyde, urea-formaldehyde, melamine-urea-form The method produced through the reaction of aldehyde and the like was used.

그러나, 이러한 자가치유물질에 의해 균열이 메워진다고 해도, 임시적인 보수작업일 수 있으며, 따라서 이러한 균일 발생을 신속히 발견하고 적절한 대응 작업이 필요하다. 그러나, 자가치유 물질에 의하여 임시방편으로 행하여진 보수작업으로 인해 균열을 조기에 감지하기 어렵고 그로 인해 더 큰 피해가 발생할 수 있는 문제점이 있었다.However, even if the crack is filled by such self-healing material, it may be a temporary repair work, and therefore, it is necessary to quickly detect such uniform occurrence and to take appropriate countermeasures. However, there is a problem that it is difficult to detect the crack early due to the repair work performed by the self-healing material as a temporary measure, and thus more damage may occur.

미국 공개특허공보 제2002-0111434호 (2002.08.15.)United States Patent Application Publication No. 2002-0111434 (2002.08.15.) 미국 공개특허공보 제2003-0060569호 (2003.03.27.)US Patent Publication No. 2003-0060569 (2003.03.27.)

상기의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 목적은 In order to solve the above problems, an object of the present invention is

캡슐 내 자가치유 물질 및 광변색 염료를 함유하는 코팅제를 배관의 균열부 또는 배관 이음부에 도포함으로써, 배관의 균열이 발생할 경우 자가치유 물질을 통해 1차적인 균열 봉합이 이루어지면서, 아울러 상기 광변색 염료가 외부로 노출됨에 따라 그 색상변화로 인해 사용자가 균열 발생 및 균열 위치를 용이하게 감지할 수 있도록 하는 자가치유 코팅제를 이용한 가스배관 이음부 균열 감지장치를 제공하는데 있다.By applying a coating agent containing a self-healing substance and a photochromic dye in a capsule to a crack or a joint portion of a pipe, if a crack of the pipe occurs, primary crack sealing is performed through the self-healing material, and the photochromic The present invention provides a gas pipe joint crack detection device using a self-healing coating that enables the user to easily detect cracks and crack locations due to color change as the dye is exposed to the outside.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 The present invention for achieving the above object

자가치유 물질을 함유하는 마이크로 캡슐; 및 상기 마이크로 캡슐이 분산되는 매트릭스;를 포함하는 자가치유 코팅제에 있어서, 상기 마이크로 캡슐은 광변색 염료를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Microcapsules containing self-healing substances; And a matrix in which the microcapsules are dispersed, wherein the microcapsule further comprises a photochromic dye.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 또 다른 본 발명은 상기 자가치유 코팅제를 이용한 가스배관 이음부 균열 감지장치에 관한 것으로서, 상기 자가치유 코팅제가 도포된 배관부; 상기 코팅제의 색변화를 감지하는 색감지 센서부; 상기 색감지 센서부로부터 상기 광변색 염료에 대응하는 색 감지신호를 수신하면 경보신호를 발생하는 제어부; 및 상기 경보신호를 수신하여 일정한 경보음을 발생하는 스피커부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In another aspect, the present invention relates to a gas pipe joint crack detection device using the self-healing coating agent, the pipe portion is coated with the self-healing coating agent; A color sensor unit for detecting a color change of the coating agent; A controller configured to generate an alarm signal upon receiving a color detection signal corresponding to the photochromic dye from the color detection sensor unit; And a speaker unit generating the constant alarm sound by receiving the alarm signal.

본 발명에 따르면, 아래와 같은 효과가 있다.According to the present invention, the following effects are obtained.

1. 자가치유 물질과 함께 광변색 염료가 마이크로 캡슐에 들어 있으므로, 일정한 균열 발생 시 코팅이 깨지면서 자가치유 물질로 인해 응급 복구가 가능하며, 아울러 광변색 염료로 인하여 균열지점을 시각적으로 인식하기 용이하다는 효과를 가진다.Photochromic dye is contained in the microcapsule together with the self-healing material, so that the coating may be broken when a certain crack occurs, so that the self-healing material can be used for emergency repair, and the photochromic dye makes it easy to visually recognize the crack point. Has an effect.

2. 아울러, 광변색 염료는 마이크로 캡슐 내에서 투명 염료이다가 균열로 인해 외부로 노출되어 자외선 등에 노출되었을 때에는 일정한 색상을 띄게 되므로, 투명의 매트릭스를 사용할 경우에도 균열 전에는 전체적으로 투명하지만, 균열이 발생한 경우 해당 염료가 유색으로 변색되기 때문에 색변화에 사용자가 보다 민감하게 반응하도록 하는 효과를 가진다.2. In addition, the photochromic dye is a transparent dye in the microcapsule, but when exposed to the outside due to cracks, and has a constant color when exposed to ultraviolet rays, even when a transparent matrix is used, it is completely transparent before cracking, but cracks are generated. In this case, since the dye is discolored in color, it has an effect of making the user more sensitive to color change.

3. 균열에 따른 색변화를 사용자가 인식하지 못한 경우에도, 색감지 센서부를 통해 색변화를 감지하여 이를 경보할 수 있어 신속한 균열보수 작업을 실시할 수 있는 효과를 가진다.3. Even when the user does not recognize the color change due to the crack, the color change sensor can detect the color change and alarm it, so that the crack can be repaired quickly.

도 1은 자가치유 물질의 자가치유 과정을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 코팅제를 배관에 도포한 모습을 나타내는 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 배관 균열 감지 장치의 구성도.1 is a diagram illustrating a self-healing process of self-healing materials.
Figure 2 is a perspective view showing a state in which the coating agent according to the invention applied to the pipe.
3 is a block diagram of a pipe crack detection apparatus according to the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 설명한다. 실시예를 통해 본 발명의 기술적 사상이 명확하게 이해될 수 있을 것이다. 또한, 본 발명이 이하에 설명된 실시예에 한정되는 것이 아니라 본 발명이 속하는 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있는 것이라는 점은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Through the examples will be clearly understood the technical spirit of the present invention. In addition, it is apparent to those skilled in the art that the present invention is not limited to the embodiments described below, but can be modified in various forms within the scope of the technical idea to which the present invention pertains. something to do.

본 발명에 따른 코팅제는 자가치유 물질을 함유하는 마이크로 캡슐; 및 상기 마이크로 캡슐이 분산되는 매트릭스;를 포함하는 자가치유 코팅제에 있어서, 상기 마이크로 캡슐은 광변색 염료를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Coatings according to the invention include microcapsules containing self-healing materials; And a matrix in which the microcapsules are dispersed, wherein the microcapsule further comprises a photochromic dye.

본 발명에 코팅제는 도 1과 같이 내부에 자가치유 물질 및 광변색 염료를 함유하고 있어, 구조물 또는 구조물에 코팅된 상기 코팅제에 균열이 발생할 경우 내부에 분산된 마이크로캡슐도 함께 깨지면서 자가치유 물질 및 광변색 염료가 유출되며, 상기 자가치유 물질은 주변의 수분과 반응하면서 경화됨으로써 균열을 메우게 되고 이 과정에서 광변색 염료 역시 자외선의 조사를 받아 색상의 변화가 일어난다.In the present invention, the coating agent contains a self-healing material and a photochromic dye therein as shown in FIG. 1, so that when a crack occurs in a structure or the coating coated on the structure, the microcapsules dispersed therein are broken together with the self-healing material and light. The discoloration dye flows out, and the self-healing material is cured while reacting with the surrounding moisture to fill the crack, and in the process, the photochromic dye is also irradiated with ultraviolet rays to change color.

상기 광변색 염료는 평상시는 투명이지만 자외선이 조사되면 색상을 띠는 염료를 의미한다. 상기 광변색 염료는 스피로피란 또는 스피로옥사진계 화합물일 수 있는 광 응답성(light-responsive) 분자로서, 자외선 조사 시, 상기 광변색 염료는 컨쥬게이션 시스템의 재배열을 초래하는 가역적 분자 내 회전을 거침으로써 변색된다. 상기 광변색 염료는 나프톡사진(naphthoxazine)으로 알려진 화합물의 일반적 부류에 속할 수 있다. 보다 구체적으로는, 상기 광변색 염료는 2,1-b 나프톡사진으로 알려진 화합물 부류에 속할 수 있고, 2,1-b 나프톡사진 코어 구조를 가질 수 있다. 또한, 상기 광변색 염료는 나프토피란(naphthopyran)으로 알려진 화합물의 일반적 부류에 속할 수 있다. 보다 구체적으로는, 상기 광변색 염료는 1,2-b 나프토피란으로 알려진 화합물 부류에 속할 수 있고, 1,2-b 나프토피란 코어 구조를 가질 수 있다.The photochromic dye refers to a dye which is usually transparent but colored when irradiated with ultraviolet rays. The photochromic dye is a light-responsive molecule, which may be a spiropyran or a spiroxazine-based compound, and upon ultraviolet irradiation, the photochromic dye undergoes reversible intramolecular rotation which results in rearrangement of the conjugation system. As it discolors. Such photochromic dyes may belong to the general class of compounds known as naphthoxazines. More specifically, the photochromic dye may belong to the class of compounds known as 2,1-b naphthoxazine and may have a 2,1-b naphthoxin core structure. In addition, the photochromic dye may belong to the general class of compounds known as naphthopyran. More specifically, the photochromic dye may belong to the class of compounds known as 1,2-b naphthopyrans and may have a 1,2-b naphthopyran core structure.

본 발명에 적용될 수 있는 자가치유 코팅제는 마이크로캡슐이 자가치유 물질 및 광변색 염료를 함유할 수 있는 것이면 충분히 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 자가치유 코팅제는 기 공지된 마이크로캡슐형 자가치유 코팅제의 제조방법에서 캡슐 내에 광변색 염료만 추가로 투입하면 용이하게 본 발명에 따른 자가치유 코팅제를 제조할 수 있다. 특별히, 형광물질을 함유하는 자가치유 코팅제 관련 내용이 명시된 대한민국 등록특허공보 제10-1168038호의 명세서의 실시예를 참고로 본 발명의 코팅제를 제조하되, 형광물질 대신 광변색 염료로 치환하여 적용하면 본 발명에 따른 코팅제를 제조할 수 있기에, 본 발명의 코팅제 제조방법은 이것으로 갈음하기로 한다. Self-healing coatings that may be applied to the present invention may be sufficiently applied as long as the microcapsules may contain self-healing materials and photochromic dyes. Therefore, the self-healing coating agent according to the present invention can easily prepare the self-healing coating agent according to the present invention by additionally adding a photochromic dye in the capsule in a known method of preparing a microcapsule type self-healing coating agent. In particular, the coating agent of the present invention is prepared with reference to the embodiment of the specification of Republic of Korea Patent Publication No. 10-1168038 in which the self-healing coating agent containing a fluorescent substance is specified, if applied by substituting with a photochromic dye instead of the fluorescent substance Since the coating agent according to the invention can be prepared, the coating method of the present invention will be replaced by this.

마이크로캡슐이 분산되는 매트릭스는 유기계 수지일 수 있으며, 아크릴계 수지, 비닐계 수지, 에폭시계 수지, 염화 고무계 수지 및 폴리우레탄계 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종의 수지를 포함할 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 통상의 배관 코팅제로 사용될 수 있는 매트릭스는 모두 이에 해당할 수 있다.The matrix in which the microcapsules are dispersed may be an organic resin, and may include at least one resin selected from the group consisting of an acrylic resin, a vinyl resin, an epoxy resin, a chlorinated rubber resin, and a polyurethane resin. However, the present invention is not necessarily limited thereto, and any matrix that may be used as a conventional pipe coating may correspond thereto.

또 다른 본 발명인 배관 균열 감지 장치(100)는 도 2와 같이 상기 자가치유 코팅제(10)가 도포된 배관부(20); 상기 코팅제(10)의 색변화를 감지하는 색감지 센서부(30); 상기 색감지 센서부(30)로부터 상기 광변색 염료에 대응하는 색에 대한 감지신호를 수신하여 경보신호를 발생하는 제어부(40); 및 상기 경보신호를 수신하여 일정한 경보음를 발생하는 스피커부(50);를 포함한다.Pipe pipe crack detection device 100 according to another embodiment of the present invention, the pipe portion 20 is coated with the self-healing coating 10 as shown in FIG. A color sensor unit 30 for detecting a color change of the coating 10; A controller 40 for receiving a detection signal for a color corresponding to the photochromic dye from the color sensor 30 and generating an alarm signal; And a speaker unit 50 for receiving the alarm signal and generating a constant alarm sound.

도 1과 같이, 상기 자가치유 코팅제(10)가 도포된 배관부(20)의 위치는 배관이음 부근일 수 있다. 배관끼리 서로 연결된 배관 이음 부근에서 균일이 많이 발생하기 때문에 본 발명에 다른 자가치유 코팅제(10)를 배관 이음 부근에 도포하게 되면, 균열 발생 시 자가치유 물질로 인하여 1차적인 균열 보수가 가능하다. 또한 캡슐 내 함유된 광변색 염료도 외부로 유출되므로, 자외선 조사로 인해 색이 변색되고, 그로 인해 균열 발생 위치를 사용자가 용이하게 인식할 수 있게 된다. 그러나, 사용자가 인근에 있지 아니하면 이러한 색상 변화를 인지하기 어렵다. 따라서, 본 발명에 따른 은 상기 배관부(20) 인근에 설치한 색감지 센서부(30) 및 상기 센서부(30)가 색변화를 감지하면 일정한 감지신화를 발생하고, 이를 제어부(40)가 수신하여 스피커부(50)에서 경보를 발생하도록 경보신호를 발생한다. 상기 색감지 센서부(30) 및 제어부, 스피커부(50)는 상호 무선에 의해 신호를 송수신하는 것이 바람직하다. As shown in FIG. 1, the position of the pipe part 20 to which the self-healing coating agent 10 is applied may be near a pipe joint. Since a lot of uniformity is generated in the vicinity of the pipe joints connected to each other between the pipes, if the self-healing coating agent 10 according to the present invention is applied to the pipe joints near the pipe joint, primary crack repair is possible due to the self-healing material when a crack occurs. In addition, since the photochromic dye contained in the capsule is also leaked to the outside, the color is discolored by the ultraviolet irradiation, thereby allowing the user to easily recognize the location of the crack. However, it is difficult to perceive this color change unless the user is nearby. Therefore, according to the present invention, when the color detecting sensor unit 30 and the sensor unit 30 installed near the pipe unit 20 detect a color change, a constant detection myth is generated, and the control unit 40 An alarm signal is generated to receive and generate an alarm in the speaker unit 50. Preferably, the color sensor 30, the controller, and the speaker 50 transmit and receive signals by wireless.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능하다.Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the scope of the present invention is not limited thereto, and it should be understood that the scope of the present invention extends to the range that is substantially equivalent to the embodiment of the present invention. Various modifications can be made by those skilled in the art without departing from the spirit of the invention.

10 : 자가치유 코팅제 20 : 배관부
30 : 색감지 센서부 40 : 제어부
50 : 스피커부 100 : 배관 균열 감지 장치10: self-healing coating 20: piping
30: color detection sensor 40: control unit
50: speaker 100: pipe crack detection device

Claims (2)

자가치유 물질과 광변색 염료를 함유하는 마이크로 캡슐 및 상기 마이크로 캡슐이 분산되는 매트릭스를 포함하는 자가치유 코팅제가 도포된 가스배관 이음부;
상기 코팅제의 색변화를 감지하는 색감지 센서부;
상기 색감지 센서부로부터 상기 광변색 염료에 대응하는 색 감지신호를 수신하면 경보신호를 발생하는 제어부; 및
상기 경보신호를 수신하여 일정한 경보음을 발생하는 스피커부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스배관 이음부 균열 감지장치.A gas pipe joint to which a self-healing coating agent comprising a microcapsule containing a self-healing material and a photochromic dye and a matrix in which the microcapsule is dispersed is applied;
A color sensor unit for detecting a color change of the coating agent;
A controller configured to generate an alarm signal upon receiving a color detection signal corresponding to the photochromic dye from the color detection sensor unit; And
A speaker unit generating the constant alarm sound by receiving the alarm signal;
Gas pipe joint crack detection device comprising a. 삭제delete
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