KR102112594B1 - 열에 의한 변색효과가 우수한 열감지 체결구 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 볼트 및 너트를 포함하는 체결구 표면에 열변색 코팅층을 포함하고, 상기 코팅층은 발색 염료, 비스페놀계 화합물, 증감제 및 아크릴계 공중합체와 백색 무기입자를 포함하는 아크릴계 공중합체 바인더를 포함하는 열변색 조성물을 건조 또는 경화하여 형성된 것인 열감지 체결구에 관한 것이다.
Description
본 발명은 우수한 열변색 효과를 갖는 열감지 체결구에 관한 것이다.
장치 또는 전자부품 등은 과부하 등에 의하여 과열이 발생되어 내부손상 등의 열변형이 발생되거나 오작동이 발생될 수 있다. 그러나 이와 같은 장치 또는 전자부품 내부에서 발생되는 열은 적외선 온도 측정기 등의 기기로만 측정가능하고, 육안으로 과열 상태를 측정하는데 어려움이 있다. 이에 따라, 근무자의 경험에 의한 점검 이 외에는 추가적인 설비가 필요하다.
이로 인하여 항상 과열로 인한 화재 발생 가능성이 잠재하여 장시간의 과열로 인하여 소손이 될 경우 화재 발생으로 이어져 장치에 치명적인 손상을 초래할 수 있는 문제점이 항상 내재되어 있다.
예를 들어, 일반적으로 배전반의 전원을 외부로 공급하기 위하여 부하측에 설치되는 접속장치는 전력 케이블이 연결되고 배전반의 내부에 설치된다.
여기서, 접속장치 및 케이블 간의 접속 부위가 케이블의 지진, 다른 이유에 따른 진동 또는 케이블의 접속 불량 등에 의하여 과열되면서 접속장치의 단락사고가 발생한다. 이와 같은 단락사고를 방지하기 위해서는 별도의 추가 장치가 설치되어야 하며, 이로 인하여 설치공간의 부족 및 기기 배치에 어려움이 따르는 동시에 생산공정 증가로 인해 분전반별 제작 및 기기설치 시간이 장시간 소요되는 어려움이 있다.
또한, 온도 과열을 감시하는 시스템이 없이는 오로지 근무자의 경험 및 후각적인 판단으로 전력 설비를 운전 유지하기 때문에 부하 증가에 따른 직렬 기기의 과부하 한도를 알 수 없어 접속자가 소손되어 화재가 발생할 수 있는 문제점을 안고 있다.
또한, 전자제품 내에 설치되는 히터는, 다량의 전력을 소비하며, 특히 고열을 발생시키게 되므로, 항상 과열 또는 화재의 위험을 가지고 있다.
특히, 히터의 주변에는 전자제품을 동작시키고 제어하기 위한 다수의 전자 부품이 배치될 수 있는데, 이러한 전자 부품들이 히터에 의한 열에 노출되면, 오동작을 일으키거나 손상될 수 있다.
따라서 장치 또는 전자제품 등의 내부 열로 인하여 다른 구성부들이 과열, 오작동하거나 열에 의한 손상을 미연에 감지하기 위한 대책이 필요한 실정이다.
더구나, 종래의 열변색 장치의 경우, 열변색의 민감도가 충분하지 않고, 변색되는 색의 정도가 낮게 나타나는 문제점이 있으며, 코팅한 경우에 금속표면에 코팅 시 쉽게 벗겨지거나 약한 온도의 증감에 따라 쉽게 표면이 탈리하여 장기적으로 사용할 수 없는 단점이 있었다.
또한, 4계절의 습도변화에 따라 습도가 높을 때, 열변환 정도가 미미하여 충분히 민감도 있는 열변색 장치를 개발할 필요가 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 과부하, 누전 등에 의하여 발생되는 열을 육안으로 용이하게 감지할 수 있는 열감지 체결구를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 습도에 영향이 적고, 우수하고 확연한 열변색 효과를 갖는 열감지 체결구를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 육안으로 과열에 의한 위험을 감지할 수 있어 미연에 오작동 및 화재를 방지할 수 있는 열감지 체결구를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 또 다른 목적은 온도민감도가 더욱 우수하고, 즉 낮은 온도에서도 열변색이 더욱 뚜렷하고, 색변환 정도가 현저히 증가되는 새로운 열변색 체결구를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 연구한 결과, 본 발명에 따른 열감지 체결구는 볼트 및 너트를 포함하는 체결구 표면에 열변색 코팅층을 포함하고, 상기 열변색 코팅층은 (a)발색 염료, (b)비스페놀계 화합물, (c)증감제 및 (d)아크릴계 공중합체와 백색 무기입자를 포함하는 아크릴계 공중합체 바인더를 포함하는 열변색 조성물을 건조 또는 경화하여 형성된다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 체결구는 평 와셔, 스프링 와셔, 사각와셔, 접시머리 와셔, 로크와셔, 사각 와셔, 접시 스프링 와셔, 컵 와셔 및 테이퍼 와셔 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 열감지 체결구는 50℃이상의 온도에서 15분 이내에 열변색반응이 발생될 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 경화는 상온에서 1 내지 48시간동안 수행하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 열변색 코팅층은 10 내지 500㎛두께일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 열변색 코팅층은 열변색 조성물을 코팅하고, 건조 또는 경화하여 제조하며, 상기 열변색 조성물의 일 양태는 용매 60 내지 90중량%와 고형분 10 내지 40중량%를 포함하는 것을 예로 들 수 있다,
본 발명의 일 양태에 따른 상기 고형분은 고형분 총 중량에 대하여, 발색염료 10 내지 60중량%, 비스페놀계 화합물 10 내지 60중량%, 증감제 10 내지 45중량%, 아크릴계 공중합체 바인더 1 내지 25중량%를 포함하는 것을 예로들 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 아크릴계 공중합체 바인더는 수분산 에멀젼을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 수분산 에멀젼은 수분산 에멀젼 총 중량에 대하여, 아크릴계 공중합체를 5 내지 70중량% 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 아크릴계 공중합체 바인더는 아크릴계 공중합체 5 내지 70중량%를 포함하는 수분산 에멀젼일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 아크릴계 공중합체 바인더는 총 중량에 대하여, 백색 무기입자를 5 내지 70중량% 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 백색 무기입자는 탄산칼슘, 알루미늄 실리케이트, 마그네슘 실리케이트 및 이산화티타늄 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 열감지 체결구는 높은 온도 뿐만 아니라 낮은 온도에서도 단시간 내에 열변색되어 온도변화를 감지할 수 있어 열이 발생하는 곳을 육안으로 확연하게 확인가능하다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 열감지 체결구는 높은 습도에서도 우수한 열변색 효과를 구현할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 열감지 체결구는 코팅층 경화 과정에서의 변색을 방지할 수 있고, 열에 의하여 변색 대비도를 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 열감지 체결구는 요철이 적은 표면에서도 우수한 밀착력을 갖는 코팅층이 형성되어 박리되지 않는다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 열감지 체결구는 과열 등에 의하여 변색됨에 따라 장치 또는 전자부품 내에서 육안으로 위험을 인식할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열감지 체결구의 구성을 도시화한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열감지 체결구의 구성을 도시화한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열감지 체결구의 구성을 도시화한 것이다.
이하 실시예를 통해 본 발명에 따른 열에 의한 변색효과가 우수한 열감지 체결구에 대하여 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 참조일 뿐 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현 될 수 있다.
또한 달리 정의되지 않는 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 효과적으로 기술하기 위함이고, 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 열에 의한 변색효과가 우수한 열감지 체결구에 관한 것이다.
장치 또는 전자제품 등의 과부하 또는 누전에 의하여 발생되는 내부 열로 인하여 다른 구성부들이 과열, 오작동 및 손상되어 발생되는 경제적 손실이 막대하다. 이에 열에 의한 손상을 미연에 감지할 수 있도록 육안으로 열변화를 감지할 수 있는 열감지 체결구를 발견하여 본 발명을 완성하였다.
본 발명을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
상기 목적을 달성하기 위하여 연구한 결과, 본 발명에 따른 열감지 체결구는 볼트 및 너트를 포함하는 체결구 표면에 열변색 코팅층을 포함하고, 상기 열변색 코팅층은 (a)발색 염료, (b)비스페놀계 화합물, (c)증감제 및 (d)아크릴계 공중합체와 백색 무기입자를 포함하는 아크릴계 공중합체 바인더를 포함하는 열변색 조성물을 건조 또는 경화하여 형성된다.
본 발명에 따른 열감지 체결구는 장치 또는 전자제품 등의 과부하 또는 누전에 따라 발생되는 열에 의하여 열변색되어 육안으로도 내부에서 열이 발생되었음을 감지할 수 있다. 이로써, 전문가가 아니더라도 미연에 내부 열발생을 감지할 수 있어 화재 등에 의한 치명적인 손상 등을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 열감지 체결구는 고온다습한 열악한 환경에서도 코팅층의 박리가 발생하지 않고, 깨끗한 외관 및 우수한 내구성을 제공할 수 있다. 더욱이 낮은 온도에서도 민감도가 우수하여 열변색 효과가 탁월함에 따라, 미연에 내부 열에 의한 치명적 손상을 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 열감지 체결구는 매끄러운 표면을 갖는 체결구 표면에 열변색 코팅층이 형성됨에도 불구하고, 부착성 및 밀착성이 우수하여 박리 등이 발생되지 않고 우수한 열변색 효과를 발현할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 열감지 체결구는 볼트 및 너트를 포함하는 체결구 표면에 열변색 코팅층을 포함하고, 상기 열변색 코팅층은 (a)발색 염료, (b)비스페놀계 화합물,(c)증감제 및 (d)아크릴계 공중합체와 백색 무기입자를 포함하는 아크릴계 공중합체 바인더를 포함하는 열변색 조성물을 사용하여 코팅하여 형성하는 경우, 저온민감도가 현저히 상승하고, 열변색정도가 더욱 증가되는 현저한 효과를 가질 수 있다. 또한, 볼트, 너트 및 와셔 등에서 열이력을 받거나 냉각 및 승온에 따른 탈리나 산화 등에 대한 저항이 우수하여 특별히 더 선호된다.
더욱 바람직하게는 상기 아크릴계 공중합체 바인더는 스티렌계 단량체, (메타)아크릴계 단량체 및 카르복실산기를 가지는 부가중합한 단량체를 포함하여 제조된 아크릴계 공중합체와 백색 무기입자를 포함함으로써, 상술한 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 열감지 체결구는 볼트 및 너트를 포함하고, 구체적인 예를 들어, 평 와셔, 스프링 와셔, 사각와셔, 접시머리 와셔, 로크와셔, 사각 와셔, 접시 스프링 와셔, 컵 와셔 및 테이퍼 와셔 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 열감지 체결구는 볼트(100) 및 너트(400)를 포함하여 체결된 것일 수 있다. 또 다른 일 양태에 따라, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 열감지 체결구는 볼트(100), 스프링 와셔(200), 평 와셔(300) 및 너트(400)를 포함하여 체결된 것일 수 있다. 또 다른 일 양태에 따라, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 열감지 체결구는 볼트(100), 스프링 와셔(200) 및 평 와셔(300)를 포함하여 체결된 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상술한 바와 같이 상기 열감지 체결구는 볼트(100), 스프링 와셔(200), 평 와셔(300) 및 너트(400) 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 표면에 열변색 코팅층이 코팅된 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 바람직하게는 육안으로 관찰하기 용이하도록 볼트(100)의 표면에 반드시 열변색 코팅층을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 열변색 코팅층은 체결구 표면 전반에 걸쳐 코팅층이 형성될 수 있고, 또는 부분적으로 코팅층이 형성될 수 있다.
상기와 같이 열감지 체결구 표면에 열변색 코팅층을 코팅함으로써, 다양한 장비에서 발생되는 내부 열로 인하여 다른 구성부들이 과열, 오작동하거나 열에 의한 손상되는 상황을 미연에 방지할 수 있도록 육안으로 열변화를 감지할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 열감지 체결구는 50℃이상의 온도에서 15분 이내에 열변색반응이 발생될 수 있다. 바람직하게는 상기 열감지 체결구는 80 내지 150℃ 온도에서 15분 이내에 열변색반응이 발생될 수 있다. 더 바람직하게는 상기 열감지 체결구는 100℃이상의 온도에서 1분 이내에 열변색반응이 발생될 수 있다. 상기와 같이 80℃이상의 고온 뿐만 아니라 80℃이하의 낮은 온도에서도 단시간 내에 열변색되어 온도감지가 가능하고, 육안으로도 확연하게 열변색을 관찰할 수 있을 정도로 색이 변화되어 내부 열 발생을 인지할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 열감지 체결구 표면에 형성되는 열변색 코팅층은 (a)발색 염료, (b)비스페놀계 화합물, (c)증감제 및 (d)아크릴계 공중합체와 백색 무기입자를 포함하는 아크릴계 공중합체 바인더를 포함하는 열변색 조성물을 건조 또는 경화하여 형성된다.
이를 좀 더 구체적으로 살피면, 본 발명의 일 양태에 따라, 상기 열변색 코팅층은 열변색 조성물을 코팅하고, 건조 또는 경화하여 제조하며, 상기 열변색 조성물의 일 양태는 용매 60 내지 90중량%와 고형분 10 내지 40중량%를 포함하는 것을 예로 들 수 있다,
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 고형분은 고형분 총 중량에 대하여, 발색염료 10 내지 60중량%, 비스페놀계 화합물 10 내지 60중량%, 증감제 10 내지 45중량%, 아크릴계 공중합체 바인더 1 내지 25중량%를 포함하는 것을 예로들 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 상기 아크릴계 공중합체 바인더는 수분산 에멀젼을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 수분산 에멀젼은 수분산 에멀젼 총 중량에 대하여, 아크릴계 공중합체를 5 내지 70중량% 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 아크릴계 공중합체 바인더는 아크릴계 공중합체 5 내지 70중량를 포함하는 수분산 에멀젼일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 아크릴계 공중합체 바인더는 총 중량에 대하여, 백색 무기입자를 5 내지 70중량% 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 양태에 따라, 상기 아크릴계 공중합체 바인더는 아크릴계 공중합체 5 내지 70중량%, 백색무기입자 5 내지 70중량% 및 잔부의 용매를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 양태에 따라, 상기 아크릴계 공중합체 바인더는 아크릴계 공중합체 5 내지 70중량%, 백색무기입자 5 내지 70중량%, 기타 첨가제 0.1 내지 5중량% 및 잔부의 용매를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 열감지 체결구는 열변색 코팅층이 체결구 표면에서 우수한 열변색 효과를 구현할 뿐만 아니라 우수한 밀착성과 부착성을 구현함으로써, 내구성이 우수한 열감지 체결구를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 상기 열변색 조성물의 조성성분에 대하여 구체적으로 살핀다.
먼저, 아크릴계 공중합체 바인더에 대하여 설명한다. 본 발명의 아크릴계 공중합체 바인더는 열변색 코팅층이 체결구 표면에서 밀착성 또는 접착력을 더욱 향상시키기 위하여 아크릴계 공중합체 바인더를 포함한다.
상기 아크릴계 공중합체 바인더는 아크릴계 반복단위를 포함하는 아크릴계 공중합체를 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로는 스티렌계 단량체와 아크릴계 단량체를 포함하여 중합시킨 스티렌-아크릴계 공중합체를 포함한다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 아크릴계 공중합체 바인더는 아크릴계 반복단위를 포함할 수 있다. 구체적인 예를 들어, 메틸메타크릴레이트, 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, t-부틸아크릴레이트, 2-에틸헥실메타크릴레이트, 라우릴메타크릴레이트 및 벤질메타크릴레이트 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 (메타)아크릴계 단량체로부터 유도된 아크릴계 반복단위를 포함할 수 있다.
본 발명에서는 특히 바람직하게는 상기 열변색 조성물에서 카르복실산기를 가지는 부가중합단량체를 더 포함하는 것이 더욱 현저한 효과를 달성할 수 있어서 좋다.
특히, 상기 아크릴계 공중합체 바인더는 (메타)아크릴계 단량체, 스티렌계 단량체 및 카르복실산기를 가지는 부가중합 단량체를 포함하여 제조된 아크릴계 공중합체를 포함할 때, 열 민감도와 열변색정도 및 접착성과 내후성에서 특별히 우수하므로 본 발명의 가장 선호하는 양태이다.
바람직하게는 상기 카르복실산기를 가지는 부가 중합 단량체로는 아크릴산 및 메타크릴산 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 카르복실기를 갖는 아크릴계 단량체로부터 유도된 아크릴계 반복단위를 포함할 수 있다. 상기와 같이 카르복실기를 갖는 아크릴계 단량체와 (메타)아크릴계 단량체를 포함하여 공중합시킨 공중합체의 경우, 조성물 내의 구성성분간의 혼화성을 향상시킬 수 있고, 체결구 상에 부착력 및 밀착력을 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 열변화에 의하여 고리구조를 형성함으로써 내화학성을 더욱 향상시킬 수 있고, 고온에서도 안정적으로 우수한 열변색 효과를 가질 수 있다. 또한, 저온에서 열변색물질의 열변색의 정도가 낮아도 상기 공중합체와 결합하여 더욱 선명한 열변색정도를 부여할 수 있어서 매우 좋다.
상기 카르복실기를 갖는 아크릴계 단량체를 사용함으로써 열변색 효과가 더욱 좋고, 변색정도가 더욱 선명하여 좋은데 이는 명확하지 않지만 발색염료와 비스페놀계 화합물 등과 결합에 의한 효과로 보인다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 스티렌-아크릴계 공중합체는 구체적인 예를 들어, 상술한 아크릴계 반복단위를 포함하고, 스티렌, α-메틸스티렌, p-브로모스티렌, p-메틸스티렌, p-클로로스티렌 및 o-브로모스티렌 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 스티렌계 단량체로부터 유도된 스티렌계 반복단위를 포함할 수 있다. 상기 스티렌계 반복단위를 포함할 경우, 높은 습도에서도 영향을 받지 않고 우수한 열변색 효과를 가질 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 스티렌-아크릴계 공중합체는 스티렌계 반복단위 및 아크릴계 반복단위가 5 내지 30 : 70 내지 95중량비 포함하는 것일 수 있다. 바람직하게는 스티렌계 반복단위 및 아크릴계 반복단위가 10 내지 40 : 60 내지 90중량비 포함하는 것일 수 있다.
본 발명에서 상기 카르복실기를 갖는 부가 중합가능한 단량체를 함유하는 경우에는, 상기 카르복실산계 단량체의 함량에서 특별히 제한하는 것은 아니지만, 상기 아크릴계 단량체 총 중량에 대하여, 1 내지 60 중량%, 바람직하게는 10 내지 60중량%가 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기와 같은 범위로 포함할 경우, 기계적 강도 및 유연성을 확보할 수 있고, 체결구 상에 균일한 코팅층을 형성할 수 있고, 우수한 열변색 효과를 구현할 수 있으며, 열민감도, 변색의 선명도, 부착성, 고습도에서도 안정적으로 상기 물성들이 현저히 우수한 특성을 나타내므로, 더욱 선호되지만 이에 한정하지는 않는다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 아크릴계 공중합체는 중량평균분자량이 1,000 내지 500,000g/mol일 수 있다. 바람직하게는 중량평균분자량이 5,000 내지 200,000g/mol일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기와 같은 중량평균분자량을 가질 경우 조성물의 분산 안정성이 우수하고, 열변색 코팅층에 균일하고 확연한 열변색 효과를 가질 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 아크릴계 공중합체 바인더는 상기 아크릴계 공중합체가 물에 분산된 수분산 에멀젼을 포함할 수 있다. 상기와 같이 에멀젼을 포함하여 제공할 경우, 발색 염료, 비스페놀계 화합물 및 증감제의 분산 안정화를 가질 수 있고, 열변색 민감도를 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 아크릴계 공중합체 바인더는 유리 라디칼 유화 중합 기법을 사용하여 합성 제조하였다. 상기 유화 중합 기법으로는 유화제를 포함한 수중에 단량체 혼합물을 적하시키는 방법, 유화제, 물 및 단량체를 미리 분산 유화시킨 프리 에멀젼 용액을 수중에 적하하는 방법 및 이들을 혼합방법을 통하여 제조될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 아크릴계 공중합체 바인더는 총 중량에 대하여, 수분산 에멀젼을 5 내지 45중량% 포함할 수 있고, 바람직하게는 10 내지 40중량% 포함할 수 있다. 상기와 같은 함량으로 포함할 경우, 체결구 표면과의 밀착성, 접착력 및 부착성이 현저히 향상되어 더욱 우수한 열변색 효과를 구현할 수 있다
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 수분산 에멀젼은 수분산 에멀젼 총 중량에 대하여, 아크릴계 공중합체를 5 내지 70중량% 포함하는 수분산 에멀젼일 수 있다. 바람직하게는 총 중량에 대하여, 아크릴계 공중합체를 20 내지 70중량% 포함할 수 있다. 상기와 같은 함량으로 아크릴계 공중합체를 포함할 경우, 체결구 표면에 대한 부착력 및 접착력을 더욱 증진시킬 수 있어서 좋지만 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.
본 발명에 따른 상기 아크릴계 공중합체 바인더는 백색 무기입자를 더 포함한다. 더욱 구체적으로는 아크릴계 공중합체 바인더에 백색 무기입자가 분산된 것일 수 있다. 상기와 같이 백색 무기입자를 더 포함함으로써, 상기 열변색 조성물이 코팅, 혼합 공정, 건조 또는 경화 과정 중 발생되는 미열에 의하여 발색되는 것을 방지할 수 있고, 열에 의한 변색 전후 대비도가 확연하게 구별되어 더욱 좋다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 백색 무기입자는 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들어, 탄산칼슘, 알루미늄 실리케이트, 마그네슘 실리케이트 및 이산화티타늄 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 상기와 같은 백색 무기입자를 포함할 경우, 은폐력, 내구성 및 내후성을 향상시킬 뿐만 아니라, 반응 전 조성물에 대하여 변색 전후의 발색 대비도를 향상시킬 수 있다. 또한, 발색 염료 및 비스페놀계 화합물의 분산을 조절하여 공정 중 발색 반응을 방지할 수 있다. 또한, 혼합열에 의한 변색 정도를 완벽히 제어할 수 있어서 좋다.
상기와 같은 백색 무기입자를 모두 포함함으로써, 공정 중 발색 반응을 방지할 수 있고, 체결구 표면에 대한 부착성을 더욱 향상시킬 뿐만 아니라 살오름성이 우수하여 코팅층 강도 및 평활성이 우수하다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 백색 무기입자는 아크릴계 공중합체 바인더 총 중량에 대하여, 5 내지 70중량% 포함할 수 있다. 바람직하게는 아크릴계 공중합체 바인더 총 중량에 대하여, 10 내지 65중량% 포함할 수 있다. 상기와 같은 함량으로 포함할 경우, 코팅층 강도 및 평활성을 향상시킬 수 있고, 공정 중 반응을 지연시켜 발색을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 아크릴계 공중합체 바인더는 본 발명의 물성을 저하시키지 않는 한, 분산제, 동결방지제, 습윤제, pH조절제, 방부제, 소포제, 증점제, 조막조제 및 소포제 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 첨가제는 상기 아크릴계 공중합체 바인더 총 중량에 대하여, 0.1 내지 5중량% 포함할 수 있다. 바람직하게는 1 내지 5중량% 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이 외에 본 발명의 일 양태에 따라, 상기 아크릴계 공중합체 바인더 총 중량에 대하여, 용매를 10 내지 60중량%, 바람직하게는 15 내지 60중량% 더 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 발색염료는 로이코 염료일 수 있다. 상기 로이코 염료는 염료를 환원하여 만든 것으로서, 환원상태에서는 색을 나타내지 않지만, 산화하면서 원래의 염료 상태가 되면서 발색하는 성질을 갖는 화합물이다. 구체적으로는, 발색제로서 로이코 염료는 자체로서는 무색이지만, 비스페놀계 화합물을 접하면서 열이 가해짐으로써, 분자 내 변화를 일으켜 발색할 수 있다. 구체적인 예를 들어, 상기 로이코 염료는 트리페닐메탄계 및 플루오란계 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 염료일 수 있다. 구체적으로는 청색 발색 염료인 락톤계 염료일 수 있고, 예를 들어, 3,3-비스(p-디메틸아미노페닐)-6-디메틸아미노 프탈리드(크리스탈 바이올렛 락톤), 3,3-비스(p-디메틸 아미노 페닐) 프탈리드(말라카이트그린 락톤), 3-(4-디에틸아미노-2-에톡시페닐)-3-(1-에틸-2-메틸인돌-1-일)-4-아자프탈라이드 및 3-(4-디에틸아미노페닐)-3-(1-에틸-2-인돌-3-일)프탈라이드 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 발색 염료는 흑색 발색 염료인 플루오란계 염료일 수 있고, 예를 들어, 2-아닐리노-6-(디부틸아미노)-3-메틸플루오란, 3-디에틸아미노-6-메틸-7-아닐리노플루오란, 3-(N-메틸-N-사이클로헥실아미노)-6-메틸-7-아닐리노플루오란, 3-(N-에틸-N-이소펜틸아미노)-6-메틸-7-아닐리노플루오란, 3-이소부틸에틸아미노-6-메틸-7-아닐리노플루오란, 3-[N-에틸-N-(3-에톡시프로필)아미노]-6-메틸-7-아닐리노플루오란, 3-(N-에틸-N-헥실아미노)-6-메틸-7-아닐리노플루오란, 3-디펜틸아미노-6-메틸-7-아닐리노플루오란, 3-(N-메틸-N-프로필아미노)-6-메틸-7-아닐리노플루오란, 3-(N-에틸-N-테트라하이드로푸릴아미노)-6-메틸-7-아닐리노플루오란, 3-디에틸아미노-6-메틸-7-(p-클로로아닐리노)플루오란, 3-디에틸아미노-6-메틸-7-(o-클로로아닐리노)플루오란, 3-(p-톨루이디노에틸아미노)-6-메틸-7-아닐리노플루오란, 3-디에틸아미노-6-메틸-7-(p-톨루이디노)플루오란, 3-디에틸아미노-7-(o-클로로아닐리노)플루오란, 3-디부틸아미노-7-(o-클로로아닐리노)플루오란, 3-디에틸아미노-7-(o-플루오로아닐리노)플루오란, 3-디부틸아미노-7-(o-플루오로아닐리노)플루오란, 3-디에틸아미노-7-(3,4-디클로로아닐리노)플루오란, 3-피롤리디노-6-메틸-7-아닐리노플루오란, 3-디에틸아미노-6-클로로-7-에톡시에틸아미노플루오란, 3-디에틸아미노-6-클로로-7-아닐리노플루오란, 3-디에틸아미노-7-클로로플루오란, 3-디에틸아미노-6-클로로-7-메틸플루오란, 3-디에틸아미노-7-메틸플루오란, 3-디에틸아미노-7-옥틸아미노플루오란, 3-디에틸아미노-7-페닐플루오란 및 3-(p-톨루이디노에틸아미노)-6-메틸-7-페네틸플루오란 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 비스페놀계 화합물은 상기 발색염료를 산화시키기 위한 것으로, 발색염료가 비스페놀계 화합물과 접하면 산화에 의하여 발색하게 된다. 바람직하게는 발색 염료와 서로 섞이지 않도록 마이크로캡슐로 제조된 것일 수 있다. 이 때, 상기 마이크로캡슐은, 하나 이상의 적층 코팅 및 이러한 코팅과 화학적으로 상이하며 이로 둘러싸인 코어를 함유하는 구형 마이크로캡슐을 나타낼 수 있다.
구체적인 예를 들어, 상기 비스페놀계 화합물은 비스페놀A(bisphenol A), 비스페놀 S(bisphenol S), 4-이소프로폭시-4'-히드록시디페닐술폰, 비스(3-알릴-4-하이드록시페닐)술폰, 1,1-비스(p-하이드록시페닐)부탄, 2,2-비스(4-하이드록시페닐)헵탄, 2,2-비스-((3-메틸-4-하이드록시페닐)프로판), 2,2-비스-(3,5-디메틸-4-하이드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3,5-디클로로-4-하이드록시페닐)프로판, 비스(4-하이드록시페닐)술폰 및 비스(3,4-디하이드록시페닐)술폰 및 2,4'-디하이드록시디페닐술폰 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 증감제는 방향족 에테르계 화합물일 수 있다. 구체적인 예를 들어, 상기 증감제는 2-나프틸벤질에테르, 테아린산아미드, 테레프탈산디벤질, p-벤질옥시벤조산벤질, p-벤질비페닐, p-톨릴비페닐에테르, 비스(p-메톡시페녹시에틸)에테르, 1,2-비스(3-메틸페녹시)에탄, 1,2-비스(4-메틸페녹시)에탄, 1-(4-메톡시 페녹시)-2-(3-메틸페녹시)에탄, p-메틸티오페닐벤질에테르, 1,4-디(페닐티오)부탄, p-아세트톨루이다이드, p-아세트페네티다이드, N-아세트아세틸-p-톨루이딘, 디(β-비페닐 에톡시)벤젠, 옥살산 디-p-클로로 벤질에스테르 및 옥살산 디벤질에스테르 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기와 같은 증감제를 포함할 경우, 열변색 반응 시작 온도가 낮아짐에 따라, 온도에 대한 민감도가 향상될 수 있고, 낮은 온도에서도 열변화를 관찰할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 증감제의 함량은 상기 발색 염료 및 비스페놀계 화합물의 혼합물과 증감제를 1:0.2 내지 1중량비로 포함하는 것일 수 있다. 바람직하게는 발색 염료 및 비스페놀계 화합물의 혼합물과 증감제를 1:0.5 내지 0.9중량비로 포함하는 것일 수 있다. 상기와 같은 함량으로 증감제를 포함함으로써, 낮은 온도에서도 열변색 민감성이 더욱 향상될 수 있고, 다습한 상황에서도 안정적으로 열변색 효과를 유지할 수 있다.
본 발명에 따른 열변색 코팅층은 발색 염료, 비스페놀계 화합물, 증감제 및 아크릴계 공중합체 바인더를 반드시 포함함으로써, 정확한 메카니즘은 알 수 없으나, 놀랍게도 우수한 열변색 효과를 가지며, 다습한 열악한 환경에서도 우수한 열변색 효과를 유지할 수 있다. 또한, 코팅층 형성되는 체결구 표면과의 밀착성, 접착력 및 부착성이 현저히 향상되어 더욱 우수한 열변색 효과를 구현할 수 있다. 또한, 다양한 장비에서 발생되는 내부 열 또는 외부 열로 인하여 다른 구성부들이 과열, 오작동하거나 열에 의한 손상되는 상황을 미연에 방지할 수 있도록 육안으로 열변화를 감지할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 열변색 코팅층은 고형분 총 중량에 대하여, 발색 염료 10 내지 60중량%, 비스페놀계 화합물 10 내지 60중량%, 증감제 10 내지 45중량% 및 아크릴계 공중합체 바인더 1 내지 25중량%를 포함하는 열변색 조성물을 건조 또는 경화하여 형성된 것일 수 있다. 바람직하게는 상기 열변색 조성물은 고형분 총 중량에 대하여, 발색 염료 15 내지 30중량%, 비스페놀계 화합물 15 내지 30중량%, 증감제 20 내지 45중량% 및 아크릴계 공중합체 바인더 5 내지 20중량%를 포함하는 조성물을 건조 또는 경화하여 형성된 것일 수 있다. 이 때, 상기 열변색 조성물의 고형분은 조성물을 건조하여 용매 등을 제거한 후의 고형분의 함량을 의미한다. 상기와 같은 함량으로 포함된 조성물을 건조 또는 경화하여 열변색 코팅층을 형성할 경우, 다습한 환경에서 체결구 표면에서 박리가 발생하지 않고, 우수한 내구성 및 균일한 표면 평활성을 제공할 뿐만 아니라, 낮은 온도에서도 민감도가 우수하여 우수한 변색 효과를 가질 수 있다. 이를 장치 또는 전자부품에 도포하여 육안으로도 과열에 의한 손상 등을 미연에 방지할 수 있다.
열변색의 탁월성을 향상시키기 위하여 본 발명의 일 양태에 따라, 상기 열변색 조성물은 폐놀계 화합물을 더 포함할 수 있다. 구체적인 예를 들어, 페놀, 비스페놀, 고분자량 페놀 및 황함유 페놀 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 상기와 같이 페놀계 화합물을 더 포함함으로써, 열 외에 산성 환경 등의 외부환경에 의한 변색을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 페놀계 화합물은 상기 열변색 조성물은 고형분 총 중량에 대하여, 0.1 내지 5중량% 포함할 수 있다. 바람직하게는 0.1 내지 3중량% 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기와 같은 함량으로 포함할 경우 장기안정성을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 열변색 조성물은 아민계 화합물을 더 포함할 수 있다. 구체적인 예를 들어, N,N'-비스(살리실리덴)-1,2-프로판디아민, 1,2-비스(3,5-디-t-부틸-4-하이드록시신나모일)히드라진 및 N,N'-1,2-에탄 디일비스-(N-(카르복시메틸)글리신등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 상기와 같은 아민계 화합물을 포함함으로써, 체결구와의 밀착성 및 부착성이 더욱 향상되며, 열악한 환경에서도 박리를 방지할 수 있고, 더욱 우수한 열변색 효과를 구현할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 아민계 화합물은 상기조성물은 고형분 총 중량에 대하여, 0.1 내지 5중량% 포함할 수 있다. 바람직하게는 0.1 내지 3중량% 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기와 같은 함량으로 포함할 경우 장기안정성을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 열변색 코팅층은 10 내지 500㎛두께일 수 있다. 바람직하게는 10 내지 300㎛두께일 수 있다. 더 바람직하게는 20 내지 100㎛두께일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기와 같은 두께로 코팅층이 형성될 경우 육안으로 더욱 확연하게 열변색을 감지할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 건조 또는 경화는 상온에서 1 내지 48시간동안 수행하는 것일 수 있다. 구체적인 예를 들어, 상기 건조 또는 경화는 20 내지 40℃에서 1 내지 48시간동안 수행하는 것일 수 있다. 상기와 같이 본 발명에 따른 열변색 코팅층은 추가적인 열을 가하지 않고도 건조 또는 경화가 가능하고, 건조 또는 경화 공정 중 발생되는 열에 의한 불필요한 열변화를 방지할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 열감지 체결구는 열변색 코팅층 상에 오버코팅층 및 탑코팅층 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 층을 더 포함할 수 있다. 또한, 열감지 체결구 표면에 언더 코팅층을 더 포함하고, 상기 언더 코팅층 상에 열변색 코팅층을 형성할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 열감지 체결구는 형상, 구조, 크기 및 재질을 임의의 제한 없이 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다.
이하 본 발명을 실시예를 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 이들은 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 권리범위가 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
또한 명세서에서 특별히 기재하지 않은 첨가물의 단위는 중량%일 수 있다.
[실시예 1]
스티렌-아크릴계 공중합체 바인더 5g에 물55g을 첨가하여 제조된 바인더 수용액 2g과 크리스탈 바이올렛 락톤(Tokyo chemical industry CO., LTD.) 0.25g을 2시간동안 교반하여 제 1용액을 준비하였다.
스티렌-아크릴계 공중합체 바인더 5g에 물 7g을 첨가한 바인더 수용액 0.23g과 비스페놀 A 0.27g을 물 3g과 혼합한 후 2시간동안 교반하여 제 2용액을 준비하였다.
이 때, 상기 스티렌-아크릴계 공중합체 바인더는 스티렌-메틸메타크릴레이트 공중합체 수분산 에멀젼(스티렌-메틸메타크릴레이트 공중합체 50중량%, 스티렌:메틸메타크릴레이트 20:80중량비 함유) 26중량%, 이산화티타늄 11중량%, 마그네슘 실리케이트 20중량%, 탄산칼슘 7중량% 및 알루미늄 실리케이트 9중량% 포함하고, 나머지는 물을 포함하는 것이다.
상기 제 1용액과 제 2용액을 2:3중량비로 혼합한 후 30분동안 교반하여 혼합용액을 제조하였다. 상기 혼합용액 내의 크리스탈 바이올렛 락톤과 비스페놀 A의 총 함량: ß-나프틸벤질 에테르 1:0.8중량비 혼합하여 열변색 조성물을 제조하였다.
상기 열변색 조성물을 철로 제조된 볼트 표면에 스프레이 코팅하여 상온에서 overnight 건조시켜 열변색 코팅층을 형성하였다.
[실시예 2]
상기 실시예 1에서 크리스탈 바이올렛 락톤과 비스페놀 A: ß-나프틸벤질 에테르 1:0.2중량비 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.
[실시예 3]
상기 실시예 1에서 비스페놀 A를 대신하여 비스페놀 S를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.
[실시예 4]
상기 실시예 1에서 스티렌-아크릴계 공중합체 바인더는 스티렌-메틸메타크릴레이트 공중합체 에멀젼을 대신하여 스티렌-아크릴산-메틸메타크릴레이트 공중합체 에멀젼(스티렌-아크릴산-메틸메타크릴레이트 공중합체 50중량%, 스티렌:아크릴산:메틸메타크릴레이트 20:40:40중량비 함유)을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.
[실시예 5]
상기 실시예 1에서 2,6-디-t-부틸-4-메틸페놀을 제 2용액에 0.01g 더 혼합한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.
[실시예 6]
상기 실시예 1에서 N,N'-비스(살리실리덴)-1,2-프로판디아민을 제 2용액에 0.01g 더 혼합한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.
[실시예 7]
상기 실시예 1에서 스티렌-아크릴계 공중합체 바인더 내의 스티렌-메틸메타크릴레이트 공중합체 에멀젼을 대신하여 스티렌-메틸메타크릴레이트 공중합체 수용액(스티렌-메틸메타크릴레이트 공중합체 50중량%, 스티렌:메틸메타크릴레이트 20:80중량비 함유)을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.
[비교예 1]
상기 실시예 1에서 스티렌-아크릴계 공중합체 바인더를 대신하여 폴리비닐알코올 바인더를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.
[비교예 2]
상기 실시예 1에서 제 1용액과 제 2용액 내의 바인더에서 무기입자인 이산화티타늄, 마그네슘 실리케이트, 탄산칼슘 및 알루미늄 실리케이트 포함하지 않는 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.
[비교예 2]
상기 실시예 1에서 제 1용액과 제 2용액 내의 바인더에서 무기입자인 이산화티타늄, 마그네슘 실리케이트, 탄산칼슘 및 알루미늄 실리케이트 포함하지 않는 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.
하기 표 1 및 2의 물성은 습도 30 %에서 하기 식 1과 같은 색공간(RGB 색차계)의 색차 계산을 통하여 변색 효과를 확인하였다. 변색정도는 시간에 따른 변화 양상을 사진으로 기록하였다. 가열 전 백색을 띠는 도막과 가열 후 청색을 띠는 도막을 기록한 이미지로부터 RGB 색을 추출하여 식 1과 같이 색차를 계산하여 표 1에 
변화값을 기재하였다.
[식 1] 
상기 식 1에 있어서, 상기 E는 색상코드 값이며, 상기 R, G, B는 각각 코팅층 면적의 Red, Green, Blue 색상코드 값이다.
또한, 체결구(볼트) 표면에 코팅층을 형성한 후, 60℃에서 24시간 방치 후, 체결구 표면과 코팅층 사이에 간극이 형성되는 지 여부에 따라 부착성을 판단하였다. 간극이 발생되지 않으면 O, 간극이 발생되면 X로 기재하였다.
| 가열 전 | 1분 | 15분 | 1시간 | ||
| 실시예 1 | 60℃ | 0 | - | 108 | 99 |
| 80℃ | 0 | - | 230 | 260 | |
| 100℃ | 0 | 141 | 261 | 249 | |
| 실시예 2 | 60℃ | 0 | - | 90 | 77 |
| 80℃ | 0 | 87 | 148 | 159 | |
| 100℃ | 0 | 78 | 261 | 247 | |
| 실시예 3 | 60℃ | 0 | - | 88 | 70 |
| 80℃ | 0 | - | 160 | 155 | |
| 100℃ | 0 | 75 | 182 | 174 | |
| 실시예 4 | 60℃ | 0 | - | 111 | 90 |
| 80℃ | 0 | - | 200 | 190 | |
| 100℃ | 0 | 120 | 244 | 231 | |
| 실시예 5 | 60℃ | 0 | - | 125 | 108 |
| 80℃ | 0 | 50 | 250 | 248 | |
| 100℃ | 0 | 142 | 270 | 251 | |
| 실시예 6 | 60℃ | 0 | - | 114 | 102 |
| 80℃ | 0 | 42 | 253 | 249 | |
| 100℃ | 0 | 145 | 260 | 259 | |
| 실시예 7 | 60℃ | 0 | - | 77 | 66 |
| 80℃ | 0 | - | 111 | 120 | |
| 100℃ | 0 | 80 | 175 | 160 | |
| 비교예 1 | 60℃ | 0 | - | 64 | 65 |
| 80℃ | 0 | - | 110 | 123 | |
| 100℃ | 0 | 53 | 172 | 154 | |
| 비교예 2 | 60℃ | 0 | - | 44 | 45 |
| 80℃ | 0 | - | 35 | 61 | |
| 100℃ | 0 | 33 | 40 | 50 | |
| 가열 전 | 60℃, 습도 70% | 60℃, 습도 85% | 부착성 | |||
| 15분 | 1시간 | 15분 | 1시간 | |||
| 실시예 1 | 0 | 105 | 89 | 104 | 83 | O |
| 실시예 2 | 0 | 87 | 72 | 84 | 68 | O |
| 실시예 3 | 0 | 80 | 65 | 77 | 61 | O |
| 실시예 4 | 0 | 107 | 88 | 115 | 91 | O |
| 실시예 5 | 0 | 119 | 99 | 112 | 90 | O |
| 실시예 6 | 0 | 111 | 91 | 112 | 86 | O |
| 실시예 7 | 0 | 72 | 60 | 67 | 54 | X |
| 비교예 1 | 0 | 65 | 48 | 55 | 40 | X |
| 비교예 2 | 0 | 43 | 44 | 32 | 30 | X |
본 발명에 따른 열감지 체결구는 가열 후 60℃이상의 온도에서 15분이하의 단시간 내에도 우수한 열변색이 나타나며, 육안으로도 확연하게 열변색을 관찰할 수 있을 정도로 색이 변화되는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 비가역적 반응에 의하여 열이 발생된 이후로 지속적으로 열변색을 유지하여 열이 발생됨을 언제든지 확인하여 위험성을 인지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 열감지 체결구는 85%의 다습한 환경에서도 15분이하의 단시간 내에도 우수한 열변색이 나타나며, 육안으로도 확연하게 열변색을 관찰할 수 있을 정도로 색이 변화되는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 체결구 표면에서 코팅층과의 간극이 발생되지 않고 완벽히 밀착되는 부착성을 갖는 것을 확인할 수 있었다.
본 발명에 따른 열감지 체결구는 15분 내에 열변색이 관찰된 후, 1시간이 지나면 감지하였을 때 측정된 색도차에 의하여 미미하게 감소하는 경향을 가지나, 비가역적 반응으로 1시간 이후 열변색에 변화는 없었다. 더욱이 1시간 후에도 육안으로는 확연하게 색변화가 관찰되었다.
더욱이, 상기 실시예 1 내지 4와 같이 발색 염료, 비스페놀계 화합물, 증감제 및 스티렌-아크릴계 공중합체 바인더를 포함하는 조성물로 형성된 코팅층은 상술한 효과를 우수하게 발현하는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 실시예 1 내지 3을 실시예 4에 대비하였을 때, 스티렌-아크릴계 공중합체 바인더가 에멀젼을 포함하는 조성물로 코팅층을 형성함으로써, 더욱 빠른 시간 내에 열변색될 뿐만 아니라도 확연한 열변색을 관찰할 수 있었다.
또한, 실시예 1과 실시예 4를 비교하였을 때, (메타)아크릴계 단량체 및 카르복실산기를 가지는 부가중합단량체로부터 유도된 아크릴계 반복단위를 포함하는 바인더를 포함하는 조성물로 코팅층을 형성함으로써, 더욱 낮은 온도에서 단시간 내에 열변색되고, 더욱 뚜렷하게 열변색을 관찰할 수 있었다.
또한, 실시예 1과 실시예 5를 비교하였을 때, 아민계 화합물을 더 포함함으로써, 열변색 효과가 우수하고, 장기적으로 부착성이 더욱 우수한 것을 확인하였다.
또한, 실시예 1과 실시예 6을 비교하였을 때, 페놀계 화합물을 더 포함하는 조성물로 코팅층을 형성함으로써 더욱 빠른 시간 내에 열변색될 뿐만 아니라도 확연한 열변색을 관찰할 수 있었다.
또한, 실시예 1과 실시예 7을 비교하였을 때, 모두 우수한 열변색 효과를 가지지만, 바인더를 에멀젼을 포함하여 제공함으로써 더욱 우수한 열변색 효과를 가지면, 금속과 같은 매끄러운 표면의 기재 상에서도 우수한 부착성을 갖는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 비교예 1과 같이 바인더를 폴리비닐알코올로 포함하는 조성물로 코팅층을 형성함으로써 현저히 열변색 효과가 저감되는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 체결구 표면과 코팅층 간에 간극이 발생되어 쉽게 박리됨으로써 열악한 환경에서 사용이 어려운 것을 확인하였다.
또한, 비교예 2와 같이 바인더 내에 무기입자를 포함하지 않을 경우 혼합 중에 발생되는 혼합열에 의하여 발색 염료 및 비스페놀계 화합물의 발색 반응이 발생되었고, 열변색 효과가 현저히 낮은 것을 확인할 수 있었다. 더욱이, 코팅층 건조과정에서 발색이 되어 추후 변색 시 열에 의반 반응도가 미미하고, 열감지 여부 확인에 어려움이 있었다.
따라서, 본 발명에 따른 열감지 체결구는 열악한 환경에서도 박리가 발생되지 않고, 우수한 열변색 효과를 가질 수 있다.
더욱이, 장치 또는 전자제품 등의 과부하 또는 누전에 의하여 발생되는 내부 열에 의하여 열변색을 육안으로 감지할 수 있어 열에 의한 손상을 미연에 방지할 수 있는 열감지 체결구를 제공할 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명은 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100 : 볼트
200 : 스프링와셔
300 : 평와셔
400 : 너트
200 : 스프링와셔
300 : 평와셔
400 : 너트
Claims (10)
- 볼트 및 너트를 포함하는 체결구 표면에 열변색 코팅층을 포함하고,
상기 코팅층은 (a)발색 염료, (b)비스페놀계 화합물, (c)증감제 및 (d)아크릴계 공중합체와 백색 무기입자를 포함하는 아크릴계 공중합체 바인더를 포함하는 열변색 조성물을 건조 또는 경화하여 형성된 것인 열감지 체결구. - 제 1항에 있어서,
상기 체결구는 평 와셔, 스프링 와셔, 사각와셔, 접시머리 와셔, 로크와셔, 사각 와셔, 접시 스프링 와셔, 컵 와셔 및 테이퍼 와셔에서 선택되는 어느 하나 또는 둘을 더 포함하는 것인 열감지 체결구. - 제 1항에 있어서,
상기 열감지 체결구는 50℃이상의 온도에서 15분 이내에 열변색반응이 발생되는 열감지 체결구. - 제 1항에 있어서,
상기 건조 또는 경화는 상온에서 1 내지 48시간동안 수행하는 것인 열감지 체결구. - 제 1항에 있어서,
상기 열변색 코팅층은 10 내지 500㎛두께인 열감지 체결구. - 제 1항에 있어서,
상기 아크릴계 공중합체 바인더는 수분산 에멀젼을 포함하는 열감지 체결구. - 제 6항에 있어서,
상기 수분산 에멀젼은 수분산 에멀젼 총 중량에 대하여, 아크릴계 공중합체를 5 내지 70중량% 포함하는 열감지 체결구. - 제 1항에 있어서,
상기 아크릴계 공중합체 바인더는 총 중량에 대하여, 백색 무기입자를 5 내지 70중량% 포함하는 열감지 체결구. - 제 1항에 있어서,
상기 백색 무기입자는 탄산칼슘, 알루미늄 실리케이트, 마그네슘 실리케이트 및 이산화티타늄에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 열감지 체결구. - 제 1항에 있어서,
상기 열변색 코팅층은 고형분 총 중량에 대하여, 발색 염료 10 내지 60중량%, 비스페놀계 화합물 10 내지 60중량%, 증감제 10 내지 45중량% 및 아크릴계 공중합체 바인더 1 내지 25중량%를 포함하는 열변색 조성물을 건조 또는 경화하여 형성된 열감지 체결구.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180149801A KR102112594B1 (ko) | 2018-11-28 | 2018-11-28 | 열에 의한 변색효과가 우수한 열감지 체결구 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180149801A KR102112594B1 (ko) | 2018-11-28 | 2018-11-28 | 열에 의한 변색효과가 우수한 열감지 체결구 |
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| Publication Number | Publication Date |
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ID=70913505
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-
2018
- 2018-11-28 KR KR1020180149801A patent/KR102112594B1/ko active IP Right Grant
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