KR102256142B1 - 감온변색 재료를 포함하는 층을 갖는 시스템 - Google Patents
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Abstract
표면(102)을 갖는 시스템(100)이 제공된다. 마크(104)가 표면 상에 배열되며, 이러한 마크(mark)는 시각적 정보를 나타낸다. 층(106)이 마크 위에 배치된다. 층은 가열 요소(103)에 의해 가열된다. 층은 층의 온도가 임계 온도를 초과할 때 가시 파장에서 층의 광 흡수를 변화시키기 위한 감온변색(thermochromic) 재료를 포함한다. 층은 (임계 온도에서 또는) 임계 온도 초과 시 충분히 광학적으로 투과성이어서, 마크에 의해 제공되는 시각적 정보가 보이게 된다.
Description
본 발명은 감온변색(thermochromic) 재료를 포함하는 층을 갖는 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 가열 요소를 포함하는 임의의 시스템 또는 장치와 함께 사용될 수 있다.
의류 관리 제품(예를 들어, 스팀기(steamer) 또는 스팀 다리미)과 같은 다양한 장치는 가열 요소에 의해 가열되는 표면을 갖는다. 그러한 표면은 100℃를 초과하는 온도에 도달할 수 있으며, 따라서 사용 동안 너무 뜨거워져서 안전하게 만질 수 없다. 사용 후 뜨거운 표면이 어느 정도 그러나 만지기에 안전할 만큼 충분히 냉각되지 않았을 수 있을 때에 특히 위험하다. 사용자 또는 다른 누군가는 표면이 여전히 안전하지 않은 온도임을 알 수 없으며, 뜨거운 표면을 만져서 부상 또는 불편함을 겪을 수 있다.
이러한 문제를 고려하여, 표면이 너무 뜨거워져서 안전하게 만질 수 없을 때 가시적인 경고를 제공함으로써 가열 요소에 의해 가열되는 표면의 온도 변화에 대응하는 것이 감온변색 재료로 형성된 마크(mark)를 사용하여 달성되어 왔다. 이 마크는 정보, 예컨대 경고 메시지 또는 기호를 제공하고, 감온변색 재료의 색 변화는 이 정보를 강조하거나 드러낸다.
그러나, 그러한 접근법에 어려움이 없는 것은 아니다. 표면 상에 그러한 마크를 형성하는 것은 감온변색 재료의 입자를 포함하는 조성물을 사용하는 인쇄 공정, 예컨대 실크 스크린 인쇄 공정을 수반하는 경향이 있다. 정보, 예컨대 경고를 가능한 한 명확하게 전달하기 위해 상대적으로 고해상도 인쇄 마크가 바람직하다.
그러나, 감온변색 안료 입자는 비교적 큰, 즉 통상적인 실크 스크린의 개구에 비해 큰 경향이 있는데, 이는 인쇄 동안 가공 어려움, 예컨대 실크 스크린의 막힘(choking)을 초래할 수 있다.
그러한 비교적 큰 입자는 인쇄 마크의 해상도, 및 그에 따라 마크에 의해 전달되는 정보의 명확성(clarity)이 손상될 수 있음을 추가로 의미한다.
미국 특허 출원 공개 제2006/081639 A1호는 조리기구가 실온 초과의 승온에 있음을 나타내기 위해 사용자에게 시각적 표시를 제공하는 조리기구를 개시한다.
미국 특허 출원 공개 제2004/149720 A1호는 실내 카운터 탑 그릴(indoor counter top grill), 파니니 메이커(panini maker) 또는 퀘사디아 메이커(quesadilla maker)의 표면이 너무 뜨거워서 만질 수 없다는 것에 대해 개인에게 경고하는 방법을 개시한다. 이 방법은 열 경고 기호를 드러내는 감온변색 조성물을 사용한다.
미국 특허 제6,581,309 B1호는 감열 요소에 결합된 시각적 표시기를 포함하는 의류 다리미용 온도 표시기를 개시한다.
국제특허 공개 WO 2005/099325 A1호는 담체 기재, 및 활성화 온도에 도달 시에 담체 기재의 가시적 표면의 시각적 변화를 생성하기 위한 감온변색 재료를 개시한다.
전술된 문제점을 회피하거나 완화시키는 개선된 시스템 및 장치를 제안하는 것이 본 발명의 목적이다.
본 발명은 독립항에 의해 한정된다. 종속항은 유리한 실시 형태를 한정한다.
이를 위해, 본 발명의 태양에 따르면,
- 표면을 포함하는 기재;
- 시각적 정보를 표시하며 표면 상에 배열된 마크;
- 마크 위에 배치된 층; 및
- 층을 가열하기 위한 가열 요소
를 포함하는 시스템이 제공된다.
층은 층의 온도가 임계 온도를 초과할 때 마크가 보이게 되도록 층의 광 흡수를 변화시키도록 구성된 감온변색 재료를 포함한다. 층은 감온변색 재료와 혼합된 결합제를 추가로 포함한다. 결합제는 플루오로중합체 및 졸-겔 재료 중 하나 이상이다.
본 발명은 마크 자체를 감온변색 재료로 형성할 필요 없이 온도 변화에 대한 가시적 반응을 제공하는 데 감온변색 재료를 사용할 수 있다는 인식에 기초한다. 마크, 예컨대 경고 메시지 또는 기호가 표면 상에 배열된다. 마크는 임의의 적합한 방식으로 형성, 예컨대 인쇄될 수 있다. 마크 위에 배치된 층은 감온변색 재료를 포함하여, 층은 층을 가열하는 가열 요소에 의해 야기되는 온도 변화에 대한 시각적 반응을 제공한다. 임계 온도가 초과될 때, 즉 390 내지 700 nm의 파장에서, 층의 가시광 흡수의 관련 변화는 시각적 반응을 제공한다. 이는, 예를 들어, 색을 변화시키는 층, 또는 임계 온도 미만 시 유색으로부터 임계 온도 초과 시 무색으로 전환되는 층을 포함할 수 있다. 층은, 예를 들어, 투명 또는 반투명하게 되어, 즉 가시광 영역에서 충분히 광학적으로 투과성으로 되어, 마크에 의해 제공되는 정보가 층을 통해 시각적으로 인지되게 할 수 있다.
마크에 의해 제공되는 정보는 임계 온도 초과 시 층을 통해 시각적으로 인지가능하다. 따라서, 감온변색 재료를 사용하여 마크를 형성, 예를 들어 인쇄해야 한다는 요건이 회피된다.
결합제는, 예컨대 내마모성 및/또는 논스틱(non-stick) 특성을 제공함으로써, 층이 마크 및 마크 밑의 표면을 보호하도록 할 수 있다. 그러한 내마모성 및/또는 논스틱 특성은 표면이 예를 들어 다리미 밑판 또는 프라이팬의 조리면 상에 있을 때 특히 유용할 수 있다.
바람직하게는, 감온변색 재료는 임계 온도가 초과되지 않을 때 마크가 보이지 않도록 층의 광 흡수를 변화시키도록 구성된다.
대안적으로, 감온변색 재료는 임계 온도가 초과되지 않을 때 마크가 부분적으로 보이도록 층의 광 흡수를 변화시키도록 구성된다.
둘 모두의 경우에, 마크에 의해 제공되는 정보를 임계 온도 초과 시 층을 통해 볼 수 있다. 임계 온도 미만 시 마크를 또한 가림으로써, 예컨대 완전히 가림으로써, 온도 변화에 대한 더 현저한 반응이 제공될 수 있는데, 즉 임계 온도가 초과될 때 마크가 시각적으로 인지 불가능한 상태로부터 층을 통해 시각적으로 인지되는 상태로 전환하는 것으로 인해 제공될 수 있다.
바람직하게는, 감온변색 재료는 류코 염료를 포함한다.
감온변색 재료는 층의 온도가 임계 온도 미만으로 떨어질 때, 층의 광 흡수, 즉 임계 온도 초과 시 일어나는 층의 광 흡수의 변화를 반전시키도록 구성된다. 따라서, 감온변색 재료는 임계 온도 초과 및 미만으로의 반복된 온도 변화에 층이 반응하게 할 수 있다.
바람직하게는, 임계 온도는 30℃ 내지 70℃이다. 그러한 온도 범위는 층의 온도가 너무 뜨거워서 안전하게 만질 수 없다는 것을 시스템의 사용자에게 경고하는 관점에서 유용할 수 있다. 임계 온도는 예를 들어 약 65℃일 수 있다. 다른 한편, 이러한 범위의 하한 쪽을 향한, 예를 들어, 30℃에 가까운 임계 온도는 그 층과 열 접촉하는 시스템의 다른 부분이 너무 뜨거워서 안전하게 만질 수 없을 때 층이 신호를 표시하는 것을 또한 가능하게 할 수 있다. 후자의 경우에, 시스템의 그 부분은 층 자체보다 상당히 더 뜨거울 수 있다.
바람직하게는, 마크는 텍스트 문자, 기호, 그림 이미지(pictorial image) 및 패턴 중 적어도 하나를 포함한다.
예를 들어, 마크는 단어 "HOT"의 철자를 나타낼 수 있고/있거나, 임계 온도가 초과되었다는 것을 사용자에게 경고하는 적절한 비유적 경고를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 마크는 표면 상에 직접 배치된다. 다시 말하면, 마크와 표면 사이에는 다른 층(들)이 없다.
바람직하게는, 마크 및 표면은 임계 온도가 초과될 때 마크와 표면 사이의 시각적 대비를 제공하도록 서로에 대해 상이하게 착색된다.
따라서, 마크는 임계 온도가 초과될 때 시스템의 사용자에 의해 쉽게 시각적으로 인지될 수 있다.
대안적으로, 베이스 층이 기재와 마크 사이에 배열된다.
베이스 층은 마크를 도포, 예를 들어 인쇄하는 적합한 표면을 제공한다. 그러한 시나리오에서, 마크는 베이스 층 상에 직접 배열된다.
바람직하게는, 베이스 층은 안료 및 결합제를 포함한다.
결합제는, 예를 들어, 마크가 베이스 층에 강하게 부착되도록 선택될 수 있다. 이와 관련하여, 결합제는 예를 들어 (경화된) 졸-겔 재료 및/또는 중합체, 예를 들어 테플론(Teflon)을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 마크 및 베이스 층은 임계 온도가 초과될 때 마크와 베이스 층 사이의 시각적 대비를 제공하도록 서로에 대해 상이하게 착색된다.
이는 베이스 층의 안료가 마크와의 적절한 정도의 대비를 가능하게 함으로써 달성될 수 있다. 다시 말하면, 마크 및 베이스 층에 사용되는 각각의 안료는 서로 대비되도록 선택될 수 있다. 이러한 방식으로, 임계 온도가 초과될 때 마크와 베이스 층 사이에 시각적 대비가 제공된다.
바람직하게는, 기재는 금속 재료, 플라스틱 재료, 고무 및 세라믹 중 적어도 하나로 형성된다. 기재를 위해 선택된 재료는, 예를 들어, 시스템을 위해 의도된 특정 응용에 따라 좌우될 수 있다.
바람직하게는, 가열 요소는 직접 열 교환 또는 간접 열 교환을 통해 기재를 가열하도록 구성된다.
가열 요소가 기재와 직접 열 교환하게 함으로써, 가열 요소 자체의 온도에 기초하여 층이 그의 광 흡수를 변하게 할 수 있다. 이는 층의 온도와 관련된 안전상의 이유로 유리할 수 있다.
가열 요소가 기재와 간접 열 교환하게 함으로써, 가열 요소 자체와는 상이한 시스템의 부분의 온도에 기초하여 층이 그의 광 흡수를 변하게 할 수 있다. 이는 본 발명에 따른 시스템을 구현하는 장치의 온도와 관련된 안전상의 이유로 유리할 수 있다.
본 발명의 추가의 태양에 따르면, 상기에 정의된 바와 같은 시스템을 포함하는 장치가 제공된다.
바람직하게는, 장치는
- 스팀기, 스팀 다리미, 가압 스팀 다리미 또는 카펫 클리너 중 어느 하나 중에서 취해지는 의류 관리 기기; 또는
- 주전자 또는 오븐 중 어느 하나 중에서 취해지는 조리 기기에 상응한다.
본 발명의 추가의 태양에 따르면,
- 기재의 표면 상에 시각적 정보를 표시하는 마크를 제공하는 단계;
- 마크 위에 층을 배치하는 단계로서, 층은 층의 온도가 임계 온도를 초과할 때 마크가 보이게 되도록 층의 광 흡수를 변화시키도록 구성된 감온변색 재료를 포함하는, 상기 단계; 및
- 층을 가열하기 위한 가열 요소를 제공하는 단계
를 포함하는, 방법이 제공된다.
배치하는 단계는 결합제 조성물과 상기 감온변색 재료의 혼합물을 마크 상에 배치하는 단계를 포함한다. 결합제 조성물은 졸-겔 재료를 형성하기 위한 졸(경화성 전구체) 및 플루오로중합체 중 적어도 하나를 포함한다.
결합제는 감온변색 재료를 위한 담체로서 작용할 수 있고, 예를 들어 마모에 의한 손상으로부터 마크를 추가로 보호할 수 있다.
바람직하게는, 본 방법은 표면 상에 베이스 층을 제공하는 단계를 추가로 포함하며, 여기서 마크를 제공하는 단계는 마크를 베이스 층 상에 직접 제공하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 마크를 제공하는 단계는 표면 상에 마크를 인쇄, 스탬핑 또는 분무하는 단계를 포함한다.
본 발명의 이들 및 다른 태양이 본 명세서에서 후술되는 실시 형태(들)로부터 명백하며 그러한 실시 형태(들)를 참조하여 설명될 것이다.
본 발명의 실시 형태가 첨부 도면을 참조하여 비제한적인 예로서 그리고 더욱 상세히 기술된다.
도 1a는 가열 요소가 기재와 직접 열 교환되는 경우에, 임계 온도 미만 시 본 발명의 실시 형태에 따른 시스템의 일부의 단면을 도시하고;
도 1b는 임계 온도 초과 시 본 발명의 실시 형태에 따른 시스템의 일부의 단면을 도시하고;
도 1c는 가열 요소가 기재와 간접 열 교환되는 경우에, 임계 온도 미만 시 본 발명의 실시 형태에 따른 시스템의 일부의 단면을 도시하고;
도 2a 및 도 2b는 도 1a 및 도 1b에 도시된 시스템의 상이한 축소된 도면을 도시하고;
도 3a 및 도 3b는 각각 임계 온도 미만 및 초과 시 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 시스템의 일부의 단면을 도시하고;
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 의류 스팀기의 전면부를 도시하고;
도 5는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 의류 스팀기의 상단부를 도시하고;
도 6은 본 발명에 따른 방법의 흐름도를 도시한다.
도 1a는 가열 요소가 기재와 직접 열 교환되는 경우에, 임계 온도 미만 시 본 발명의 실시 형태에 따른 시스템의 일부의 단면을 도시하고;
도 1b는 임계 온도 초과 시 본 발명의 실시 형태에 따른 시스템의 일부의 단면을 도시하고;
도 1c는 가열 요소가 기재와 간접 열 교환되는 경우에, 임계 온도 미만 시 본 발명의 실시 형태에 따른 시스템의 일부의 단면을 도시하고;
도 2a 및 도 2b는 도 1a 및 도 1b에 도시된 시스템의 상이한 축소된 도면을 도시하고;
도 3a 및 도 3b는 각각 임계 온도 미만 및 초과 시 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 시스템의 일부의 단면을 도시하고;
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 의류 스팀기의 전면부를 도시하고;
도 5는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 의류 스팀기의 상단부를 도시하고;
도 6은 본 발명에 따른 방법의 흐름도를 도시한다.
상세한 설명 및 구체적인 실시예는, 장치, 시스템 및 방법의 예시적인 실시 형태를 나타내지만, 단지 예시의 목적으로 의도되며 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것이 아님이 이해되어야 한다. 본 발명의 장치, 시스템 및 방법의 이들 및 다른 특징, 태양 및 이점이 하기의 설명, 첨부된 청구범위 및 첨부 도면으로부터 더 잘 이해될 것이다. 도면은 단지 개략적인 것이며 일정한 축척으로 작성된 것이 아님이 이해되어야 한다. 동일한 도면 부호가 도면 전체에 걸쳐 동일하거나 유사한 부분을 지시하는 데 사용된다는 것이 또한 이해되어야 한다.
표면을 갖는 시스템이 제공된다. 마크가 표면 상에 배열되며, 이러한 마크는 시각적 정보를 나타낸다. 층이 마크 위에 배치된다. 층은 가열 요소에 의해 가열된다. 층은 층의 온도가 임계 온도를 초과할 때 가시 파장에서 층의 광 흡수를 변화시키기 위한 감온변색 재료를 포함한다. 층은 (임계 온도에서 또는) 임계 온도 초과 시 충분히 광학적으로 투과성이어서, 마크에 의해 제공되는 시각적 정보가 층을 통해 보일 수 있다.
본 명세서에서 하기에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 시스템은 그 자체가 장치 또는 장치의 일부일 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이 용어 "시각적"은 주광 조건에서, 예를 들어 시스템으로부터 0 내지 5 미터 이상의 거리 내에서, 건강한 사람의 눈에 인지가능한 것을 지칭한다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시 형태에 따른 시스템(100)의 단면을 개략적으로 도시한다. 시스템(100)은
- 표면(102)을 포함하는 기재(101);
- 시각적 정보를 표시하며 표면 상에 배열된 마크(104);
- 마크 위에 배치된 층(106); 및
- 층을 가열하기 위한 가열 요소(103)
를 포함한다.
층은 층의 온도가 임계 온도를 초과할 때 마크가 보이게 되도록 층의 광 흡수를 변화시키도록 구성된 감온변색 재료를 포함한다.
바람직하게는, 가열 요소(103)는 직접 열 교환 또는 간접 열 교환을 통해 기재(101)를 가열하도록 구성된다.
표면(102)은 가열 요소(103)에 의해 가열된다. 가열 요소는 직접 열 교환을 통해, 예를 들어 서로 직접 접촉함으로써 기재(101)를 (전도에 의해) 가열하도록 구성된다.
도 1c는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 시스템의 일부의 단면을 개략적으로 도시한다. 도 1c의 시스템은, 예를 들어 서로 직접 접촉하지 않음으로써(예컨대, 예시된 바와 같이 그 사이의 공기 층, 또는 그 사이의 임의의 다른 요소 또는 부분을 통해), 가열 요소가 기재와 간접 열교환된다는 점에서 도 1a의 시스템과는 상이하다. 따라서, 가열 요소는 간접 열 교환을 통해 기재를 (전도 및/또는 대류에 의해) 가열하도록 구성된다.
임의의 적합한 설계의 가열 요소(103)가 층(106)에 열을 공급할 수 있다면, 그 가열 요소(103)가 사용될 수 있다. 가열 요소(103)는 예를 들어 저항 가열 요소일 수 있고, 가열 요소(103)에 의해 발생된 열은 전도에 의해 표면(102)으로 전달될 수 있다. 저항 가열 요소는 예를 들어 스팀 챔버(도시되지 않음) 내의 물을 가열하여 스팀을 발생시키도록 구성될 수 있다. 다시 말하면, 가열 요소(103)는 또한 예컨대 다리미, 스팀기 등에서 저항 가열 요소를 포함하는 스팀 발생기를 정의할 수 있다.
대안적으로, 기재(101)가 철과 같은 적합한 재료로 제조된다면, 가열 요소(103)는 예를 들어 자기 유도에 의해 표면(102)을 가열할 수 있다. 그러한 가열 요소 설계는 그 자체로 잘 알려져 있으며, 단지 간략함을 위해 본 명세서에서 추가로 기재하지는 않을 것이다.
바람직하게는, 기재(101)는 금속 재료, 플라스틱 재료, 고무 및 세라믹 중 적어도 하나로 형성된다. 기재를 위해 선택된 재료는, 예를 들어, 시스템을 위해 의도된 특정 응용에 따라 좌우될 수 있다.
적합한 금속 재료는, 예를 들어 금속, 예를 들어 알루미늄 또는 철일 수 있다. 금속 재료는 대안적으로 금속 합금, 예컨대 강일 수 있다.
적합한 플라스틱 재료의 예는 폴리프로필렌이다. 기재(101)용 재료는 당업자에 의해 용이하게 이해되는 바와 같이 가열 요소(103)에 의한 가열에 기인하는 온도를 견디도록 선택될 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 마크(104)에 의해 덮이는 표면(102)의 일부분만을 도시한다. 마크(104)는 표면(102) 상에 배열되며, 정보를 예를 들어 시스템(100)의 사용자에게 시각적으로 전달하기 위한 것이다. 특히, 마크(104)는 사용자 또는 시스템(100)과 접촉할 수 있는 누군가에게 시스템(100)이 너무 뜨거워서 안전하게 만질 수 없음을 경고하는 경고 부호 또는 기호일 수 있다.
바람직하게는, 마크(104)는 텍스트 문자, 기호, 그림 이미지 및 패턴 중 적어도 하나를 포함한다.
예를 들어, 마크(104)는 단어 "HOT"의 철자를 나타낼 수 있고/있거나, 적절한 비유적 경고를 포함할 수 있다. 따라서, 마크(104)는 뜨거운 표면과의 접촉으로 인한 화상으로부터 시스템(100)의 사용자를 보호하기 위한 경고 부호로서의 역할을 할 수 있다.
마크(104)가 표면(102), 및 표면(102)과 마크(104) 사이의 임의의 추가 층과 충분히 시각적으로 대비된다면, 마크(104)의 임의의 적합한 두께가 고려될 수 있다. 이와 관련하여, 용어 "두께"는 도 1a, 도 1b, 도 1c, 도 2a, 도 2b, 도 3a 및 도 3b의 단면도에서 볼 때 마크(104)의 평균 높이(105)를 의미하도록 의도된다. 두께는, 예를 들어, 1 μm 내지 50 μm의 범위일 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 도 1a 및 도 1b에 도시된 시스템을 도시하지만, 마크(104)에 의해 덮이지 않은 표면(102)의 부분도 도시한다. 용어 "마크"는 마크(104)가 표면(102)의 주변 부분, 및 표면(102)과 마크(104) 사이에 존재할 수 있는 임의의 추가 층과 적합하게 구별가능함을 의미하는 것으로 간주되어야 한다. 이와 관련하여, 마크(104)는 표면(102) 또는 존재하는 경우 그러한 추가 층의 색 및/또는 텍스처와 대비되는 방식으로 착색 및/또는 텍스처화될 수 있다. 이러한 방식으로, 마크(104)는 임계 온도가 초과될 때 시스템(100)의 사용자에 의해 인지될 수 있다. 이러한 대비는, 마크(104)는 중실 흑색 영역으로 나타내는 반면, 기재(101)는 어떠한 패턴도 없는 중실 백색 영역으로 나타내는 것에 의해 도 1a, 도 1b, 도 1c, 도 2a 및 도 2b에 개략적으로 도시되어 있다. 의심의 여지를 피하기 위해, 본 명세서에 사용되는 바와 같이 용어 "색" 및 "착색된"은 흑색, 백색, 회색 등과 같은 색조를 배제하는 것으로 의도되지 않는다. 따라서, 본 명세서에서 후술되는 색 대비는 예를 들어 백색 안료를 포함하는 기재(101)에 도포된 마크(104)용 흑색 안료를 사용하여 달성될 수 있거나, 그 반대일 수 있다. 많은 대안적인 색 조합이 고려될 수 있다.
마크(104)는 임의의 적합한 수단에 의해, 예컨대 인쇄 기술을 사용하여 기재(101)의 표면(102)에 도포될 수 있다. 마크(104) 자체는 온도 변화에 반응하여 어떠한 색상 변화도 겪을 필요가 없기 때문에, 감온변색 재료, 즉 안료를 포함해야 하는 마크(104)에 대한 요건이 배제된다. 따라서, 마크(104)를 표면(102) 상에 배열하는 과정에서 통상적인 감온변색 안료의 입자 크기와 비교하여 더 작은 입자 크기를 갖는 안료가 이용될 수 있다. 이는 생성되는 마크(104)가 시스템(100)의 사용자에게 정보, 예컨대 경고를 명확하게 전달하기에 적합하게 높은 해상도를 가질 수 있음을 의미할 수 있다. 더욱이, 마크(104)는 인쇄 공정, 예컨대 실크 스크린 인쇄 공정을 사용하여 표면(102) 상에 배치될 수 있는데, 이때 비교적 작은 입자 크기 안료가 마크(104)를 형성하는 데 사용될 수 있기 때문에, 실크 스크린의 막힘과 같은 가공 어려움의 위험이 덜하다.
바람직하게는, 마크(104)는 표면(102) 상에 직접 배치된다. 다시 말하면, 마크(104)와 표면(102) 사이에는 다른 층(들)이 없다.
도 1a, 도 1b, 도 1c, 도 2a, 도 2b, 도 3a 및 도 3b는 마크(104)가 표면(102) 상에 직접 제공되는 것을 도시하며, 이는 제한적인 것으로 간주되어서는 안 된다. 마크(104)는 대안적으로 표면(102) 내에 제공될 수 있다(예컨대, 각인된다). 마크(104)는 기재(101)의 표면(102)에 직접 도포될 필요가 없다는 것에 또한 유의하여야 한다. 예를 들어 표면(102)과 마크(104) 사이에 추가의 층이 있을 수 있다. 이러한 예를 도 3a 및 도 3b를 참조하여 기재할 것이다.
바람직하게는, 마크(104) 및 표면(102)은 임계 온도가 초과될 때 마크(104)와 표면(102) 사이의 시각적 대비를 제공하도록 서로에 대해 상이하게 착색된다.
마크(104)는 예를 들어 표면(102) 상에 인쇄, 스탬핑, 분사 또는 스프레딩될 수 있다. 적합한 인쇄 방법의 예에는 스크린 인쇄, 예를 들어 실크 스크린 인쇄, 잉크젯 인쇄, 패드 인쇄 등이 포함된다. 바람직하게는, 마크(104)는 고해상도 마크(104)가 제공되도록 스크린 인쇄에 의해 도포된다. 마크(104)는, 예를 들어, 표면(102)의 주변 부분, 및 표면(102)과 마크(104) 사이에 존재할 수 있는 임의의 추가 층과의 필요한 대비를 제공하기 위해 적합한 안료를 포함할 수 있다. 안료는 또한 시스템(100)의 온도 작동 범위에서 열적으로 안정하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 그러한 적합한 안료는 흑색 안료, 적색 안료 및 청색 안료 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
마크(104) 내에 포함된 안료는 예를 들어 인쇄 페이스트로 표면(102)으로 전사될 수 있다. 그러한 인쇄 페이스트는 예를 들어 스크린 인쇄 공정에서 사용될 수 있다.
안료(들)뿐만 아니라, 인쇄 페이스트는 결합제 전구체, 예를 들어 중합체 또는 (경화성) 졸-겔 성분을 추가로 포함할 수 있다. 비제한적인 예에서, 졸-겔 성분은 물, 알코올(예컨대, 2-부탄올), 및 산(예를 들어, HCl) 중 하나 이상을 사용하여 메틸실리케이트 전구체를 사전-가수분해함으로써 제조된다. 이러한 사전-가수분해는, 예를 들어, 안료가 졸-겔 조성물에 첨가되기 전에 1시간 이상 동안 실온에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 건식 실리케이트와 같은 충전제가 조성물에 추가로 첨가될 수 있다. 인쇄 전에 페이스트의 완전한 혼합이 수행될 수 있다. 전술된 페이스트 제조에 대한 많은 변형이 당업자에게 즉시 명백할 것이다.
이어서, 인쇄 페이스트는 예를 들어 스크린 인쇄에 의해 표면(102) 상에 마크(104)를 형성하는 데 사용될 수 있다. 그러한 예에서, 인쇄된 페이스트는 바람직하게는 마크(104) 위에 층(106)을 배치하기 전에 예컨대 60℃ 내지 150℃에서 건조 및 경화된다.
층(106)은 마크(104) 위에 배치된다. 층(106)이 표면(102)의 임의의 온도 증가, 즉 가열 요소(103)가 표면(102)에 열을 공급한 결과로서의 온도 증가에 반응할 수 있도록, 층(106)이 표면(102)과 열 접촉할 수 있다.
실제로, 층(106)은 표면(102)으로부터 층(106)으로의 열에너지의 직접적인 전도에 의해 표면(102)을 통해 가열된다. 마크(104)는 표면(102)으로부터 (마크를 덮는 층의 일부를 비롯한) 층(106)으로의 열 전달에 크게 영향을 주지 않음에 유의한다.
임의의 추가 층이 표면(102)과 층(106) 사이에 배열될 경우, 이들 추가 층은 표면(102)으로부터 층(106)으로 열을 전도한다.
층(106)은 온도가 임계 온도를 초과할 때 필요한 시각적 반응을 제공하며, 이는 마크(104)(즉, 마크 자체 및/또는 마크의 시각적 정보)를 드러내거나 강조한다.
이를 위해, 층(106)은 임계 온도가 초과될 때 가시 파장, 즉 390 내지 700 nm의 파장에서 층(106)의 광 흡수가 변화되게 하는 감온변색 재료를 포함한다. 이러한 변화는 마크(104)를 드러내거나 강조하는 것이다. 마크(104)는 (임계 온도에서 또는) 임계 온도 초과 시 층(106)을 통해 볼 수 있어서, 시스템(100)의 부분, 예컨대 층(106)이 너무 뜨거워서 안전하게 만질 수 없다는 것을 시스템(100)의 사용자에게 알려주도록 정보, 예컨대 온도 경고 정보가 층(106)을 통해 전달되게 할 수 있다.
감온변색 재료는 그 자체로 잘 알려져 있으며, 임의의 적합한 감온변색 재료가 층(106)에 이용될 수 있다. 감온변색 재료는 층(106)의 온도가 임계 온도 미만으로 떨어질 때, 층(106)의 광 흡수, 즉 임계 온도 초과 시의 광 흡수의 변화를 반전시킬 수 있다. 따라서, 층(106)은 임계 온도 초과 및 미만 시 온도의 순환에 반응할 수 있다. 따라서, 마크(104), 예컨대 경고 부호는 표면(102)이 뜨거울 때 나타날 수 있고, 표면(102)이 안전한 값, 예컨대 60℃ 이하로 냉각될 때 사라질 수 있다.
유기 및 무기 감온변색 안료 둘 모두는 공지되어 있으며 구매가능하다. 용어 "감온변색 재료" 및 "감온변색 안료"는 본 명세서에서 상호 교환가능하게 사용된다. 무기 감온변색 안료는, 예를 들어 전이 금속 화합물, 예컨대 전이 금속 산화물, 예를 들어 산화티타늄 및 산화제2철, 또는 카드뮴계 화합물을 포함한다. 유기 감온변색 안료는 류코 염료를 포함한다.
바람직하게는, 감온변색 재료는 류코 염료를 포함한다.
류코 염료는 2가지 화학적 형태 사이에서 전환되며, 이는 화합물의 발색단을 변화시키고 재료의 광 흡수에 수반되는 변화를 야기한다. 화학적 형태들 중 하나는 무색일 수 있으며, 즉 가시 영역 밖의 광을 흡수할 수 있고, 다른 하나는 착색될 수 있으며, 즉 가시 영역 내의 광을 흡수할 수 있다. 류코 염료는, 예를 들어, 스피로락톤, 플루오란, 스피로피란, 및 풀기드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
감온변색 안료는 0.1 μm 내지 50 μm의 범위, 바람직하게는 0.5 μm 내지 10 μm의 범위와 같은 임의의 적합한 입자 크기를 가질 수 있다.
일 실시 형태에서, 감온변색 재료는 류코 염료를 포함한다. 감온변색 재료는, 예를 들어, 류코 염료, 및 류코 염료가 색-변화 기능을 수행하는 데 도움을 주기 위해 필요한 임의의 추가 성분을 캡슐화하는, 즉 내부에 밀봉하는, 마이크로캡슐의 형태를 취할 수 있다. 이와 관련하여, 마이크로캡슐은 류코 염료에 더하여, 약산 및 용매와 같은 추가 성분을 함유할 수 있다.
감온변색 재료의 선택은 시스템(100)의 온도 작동 범위를 결정할 수 있다. 일부 감온변색 재료는, 예를 들어, 200℃를 초과하는 온도에서 그의 감온변색 특성을 상실할 수 있다. 따라서, 그러한 감온변색 재료를 이용하는 시스템(100)의 온도 작동 범위는, 예를 들어 0℃ 내지 100℃로 제한될 수 있다. 반면에, 400℃만큼 높은 온도를 견딜 수 있는 감온변색 재료가 또한 알려져 있으며, 따라서 본 명세서에는 추가로 기재하지 않을 것이다. 그러한 고온-안정성 감온변색 재료를 사용함으로써 그에 상응하여 시스템(100)의 온도 작동 범위가 증가될 수 있게 한다. 고온-안정성 감온변색 재료 중 일부는, 200℃보다 높은 온도에 노출될 수 있는, 다리미의 밑판 상에 배치될 때 층(106)에 유용하게 이용될 수 있다.
시스템(100)에 적합한 작동 온도 범위는, 예를 들어, 20℃ 내지 150℃일 수 있다. 특히 다수의 현재 이용가능한 감온변색 안료의 최대 작동 온도는 150℃ 근처이기 때문에, 150℃의 최대 작동 온도는 시스템(100)의 적합한 수명을 가능하게 할 수 있다.
원하는 임계 온도 및/또는 임계 온도 미만 및 초과에서의 층(106)의 원하는 색에 기초하여 현재 이용가능한 다양한 감온변색 안료로부터 선택이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 임계 온도 미만 시의 층(106)의 색은, 감온변색 재료를 포함한 결과로서, 적색, 황색, 청색, 흑색, 녹색, 주황색, 자주색 또는 갈색일 수 있다.
바람직하게는, 임계 온도는 30℃ 내지 70℃이다.
그러한 실시 형태에서, 감온변색 재료는 임계 온도가 30℃ 내지 70℃가 되도록 선택된다. 그러한 온도 범위는 층(106)의 온도가 너무 뜨거워서 안전하게 만질 수 없다는 것을 시스템(100)의 사용자에게 경고하는 관점에서 유용할 수 있다. 임계 온도는 예를 들어 약 65℃일 수 있다.
이러한 범위의 상한 쪽을 향한, 예컨대 70℃에 가까운 임계 온도는 안전상의 이유로 인한 것, 즉 층(106)과의 직접 접촉에 의한 화상을 방지하기 위한 것일 수 있다.
다른 한편, 이러한 범위의 하한 쪽을 향한, 예를 들어, 30℃에 가까운 임계 온도는 또한 층(106)과 열 접촉하는 시스템(100)의 다른 부분이 너무 뜨거워서 안전하게 만질 수 없을 때 층(106)이 신호를 표시하게 할 수 있다. 후자의 경우에, 시스템(100)의 그러한 부분은 층(106) 자체보다 상당히 더 뜨거울 수 있다.
층(106)의 감온변색 변화는, 예를 들어, 선택된 특정 감온변색 재료에 따라, 그리고 층(106)의 원하는 시각적 반응의 관점에서, 유색에서 무색으로 또는 그 반대로 될 수 있다. 일 실시 형태에서, 감온변색 재료는 층(106)이 임계 온도 초과 시 투명하거나 반투명하게 되고 마크(104)가 층(106)을 통해 보이도록 선택된다.
바람직하게는, 감온변색 재료는 임계 온도가 초과되지 않을 때 마크(104)가 보이지 않도록 층(106)의 광 흡수를 변화시키도록 구성된다.
대안적으로, 감온변색 재료는 임계 온도가 초과되지 않을 때 마크(104)가 부분적으로 보이도록 층(106)의 광 흡수를 변화시키도록 구성된다.
둘 모두의 경우에, 마크(104)에 의해 제공되는 정보를 임계 온도 초과 시 층(106)을 통해 볼 수 있다. 임계 온도 미만의 마크(104)를 또한 가림으로써, 예컨대 완전히 가림으로써, 온도 변화에 대한 더 현저한 반응이 제공될 수 있는데, 즉 임계 온도 초과할 때 마크(104)가 시각적으로 인지 불가능한 상태로부터 층(106)을 통해 시각적으로 인지되는 상태로 전환하는 것으로 인해 제공될 수 있다.
층(106)은 테플론과 같은 플루오로중합체 및 (경화된) 졸-겔 재료 중 적어도 하나인 결합제를 추가로 포함한다. 그러한 결합제 재료는 승온에서 안정하며, 따라서 심지어 그러한 승온에서 층(106)의 강건성(robustness)에 기여한다.
플루오로중합체는 논스틱 특성을 추가로 갖는데, 이는 예를 들어 층(106)이, 시스템의 사용 동안, 층(106)에 달리 달라붙었을 이물질과 접촉하기 쉬운 경우에 특히 유용하다.
따라서, 감온변색 재료는 결합제 중에 분산될 수 있다. 결합제는 중합체, 예를 들어 테플론, 및/또는 (경화된) 졸-겔 재료를 포함한다. 다시 말하면, 중합체 또는 경화된 졸-겔 재료는 감온변색 안료를 위한 담체로서 기능할 수 있을 뿐만 아니라 내마모성 및/또는 논스틱 특성을 제공할 수 있다.
비제한적인 예에서, 층(106)은 졸-겔 전구체(들), 예를 들어 메틸트라이메톡시실란을 첨가하고 혼합물을 산, 예를 들어 HCl로 가수분해시킴으로써 얻어지는 층-형성 조성물로부터 제조될 수 있다. 이어서, 가수분해된 혼합물에 감온변색 안료(들)가 첨가될 수 있다. 예를 들어 30분 동안의 후속 교반은 층-형성 조성물이 적합하게 균질하게 됨을 보장할 수 있다. 전술된 층-형성 조성물 제조에 대한 많은 변형이 당업자에게 즉시 명백할 것이다.
이어서, 예를 들어 스프레딩, 코팅, 분무 등에 의해 층-형성 조성물을 마크(104)(및 표면(102)) 상에 도포하여 층(106)을 형성할 수 있다. 특히, 층-형성 조성물은 마크(104) 상에 분무될 수 있다. 도포 후에, 층-형성 조성물을, 예를 들어, 60℃ 내지 120℃에서 건조시키고, 이어서 150℃에서 경화시킬 수 있다.
숙련자에게 용이하게 명백한 바와 같이, 건조 및 경화를 위한 온도는 감온변색 재료의 원치 않는 열화를 야기하지 않도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 통상적인 졸-겔 경화 온도, 예컨대 300℃는 감온변색 재료와 양립할 수 없는데, 감온변색 재료는 그러한 승온에서 그의 감온변색 특성을 상실할 수 있다. 이와 관련하여, 건조 및 경화 온도는 감온변색 재료의 최대 작동 온도와 동일하거나 그보다 낮을 수 있다. 예를 들어, 150℃ 내지 200℃의 경화 온도가 사용될 수 있다.
그러한 졸-겔 결합제는 층(106)이 열적으로 안정할 뿐만 아니라 양호한 내스크래치성 및 내마모성을 가짐을 의미할 수 있다. 따라서, 층(106)은 그의 감온변색 기능을 충족시킬 뿐만 아니라 추가로 표면(102) 및 마크(104)를 연마 손상으로부터 보호하는 역할을 할 수 있다. 따라서, 층(106)은 예를 들어 다리미 밑판 또는 프라이팬의 표면(102)에 도포하기에 특히 적합할 수 있다.
도 5와 관련하여 추가로 설명되는 바와 같이, 층(106)이 도포되는 표면(102)이 정상 사용 시에 밑판 및 프라이팬의 경우보다 더 낮은 온도에 노출되는 경향이 있을 때, 졸-겔 담체는 필요하지 않을 수 있다.
예를 들어, 다리미 또는 스팀기의 경우에, 층(106)은 가열판(110)에 인접한 플라스틱 하우징의 영역(114) 상에 도포될 수 있다. 그러한 영역(114)은 사용 동안 뜨거워질 수 있지만, 그럼에도 불구하고 가열판(110) 자체보다는 낮은 온도에 노출된다. 그러한 시나리오에서, 마크(104)는 스크린 인쇄에 의해, 스탬핑에 의해 또는 그렇지 않으면 잉크를 영역(114) 상으로 전사함으로써 인쇄될 수 있다. 층(106)은, 예를 들어, 부틸 아세테이트 또는 에틸 아세테이트와 같은 용매 중에 감온변색 안료를 분산시키고, 마크(104)가 인쇄된 영역(114) 상에 분산액을 분무함으로써 형성될 수 있다.
층(106)의 두께는 층(106)의, 특히 감온변색 재료의 광 흡수 특성에 의존할 수 있다. 임계 온도 미만 시 층(106)이 마크(104)를 완전히 가려야 하는 것이 요구될 때, 층(106)에 충분히 높은 농도의 감온변색 재료와 함께 적합하게 높은 소광 감온변색 재료가 이용될 수 있다. 숙련자에게 즉시 명백한 바와 같이, 임계 온도 초과 시의 층(106)은 이러한 온도 초과 시 층(106)을 통해 마크(104)가 보이지 않을 정도로 광을 여전히 흡수하지는 않아야 한다. 이와 관련하여 층(106)의 두께가 또한 고려되어야 한다. 층(106)의 적합한 두께는, 예를 들어, 1 μm 내지 50 μm일 수 있다.
마크(104)가 층(106) 밑에 있기 때문에, 일부 경우에, 예컨대 비교적 얇은 층(106)의 경우에, 층(106) 및 마크(104)는 동일한 색 또는 상당히 유사한 색을 가질 필요가 있을 수 있다. 이러한 경우에, 마크(104)는 온도가 임계 온도 미만일 때에는 층(106)과 블렌딩될 수 있고, 임계 온도 초과 시 층(106)의 광 흡수가 변할 때에만, 예를 들어 투명해질 때에만 드러날 수 있다.
도 1a 및 도 2a는 임계 온도 미만 시의 층(106)을 도시한다. 층(106)의 광 흡수는 층(106)이 마크(104)를 적어도 부분적으로 가리도록 하는 것이다(즉, 마크(104)가 보이지 않거나 부분적으로 보인다).
도 1b 및 도 2b는 임계 온도 초과 시의 층(106)을 도시한다. 층(106)의 광 흡수는 층(106)으로 하여금 마크(104)가 층(106)을 통해 시각적으로 인지될 수 있도록 하는 것이다. 그러한 변화는 층(106)이 투명해지거나 적어도 반투명해져서 마크(104)가 층(106)을 통해 보일 수 있게 할 수 있다. 마크(104)와 이러한 경우에 마크(104)가 직접 도포되는 기재(101) 사이의 대비는 마크(104)가 전술된 바와 같이 시스템(100)의 사용자에 의해 적절하게 인지될 수 있음을 의미한다.
도 1a 내지 도 1c, 도 2a 및 도 2b에 도시된 것에 대한 대안적인 실시 형태에서, 베이스 층(108)이 기재(101)와 마크(104) 사이에 배열된다.
베이스 층(108)은 마크(104)를 도포, 예를 들어 인쇄하는 적합한 표면을 제공한다. 그러한 시나리오에서, 마크(104)는 베이스 층(108) 상에 직접 배열된다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 시스템(100)은 기재(101)와 마크(104) 사이에 배열된 베이스 층(108)을 추가로 포함한다.
바람직하게는, 베이스 층(108)은 안료 및 결합제를 포함한다.
결합제는, 예를 들어, 마크가 베이스 층에 강하게 부착되도록 선택될 수 있다. 이와 관련하여, 결합제는 예를 들어 (경화된) 졸-겔 재료 및/또는 중합체, 예를 들어 테플론을 포함할 수 있다.
마크(104)는 베이스 층(108)의 주변 부분과 적합하게 구별가능하다. 이와 관련하여, 마크(104)는 베이스 층(108)의 색 및/또는 텍스처와 대비되는 방식으로 착색 및/또는 텍스처화될 수 있다. 이는 임계 온도가 초과될 때 마크(104)가 시스템(100)의 사용자에 의해 인지될 수 있도록 하며, 이는 도 3b에 도시되어 있다.
마크(104)와 베이스 층(108) 사이의 대비는, 마크(104)는 중실 흑색 영역으로 나타내는 반면, 베이스 층(108)은 크로스-해치형 영역으로 나타내는 것에 의해 도 3a 및 도 3b에 개략적으로 도시되어 있다. 베이스 층(108)의 두께는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 1 μm 내지 50 μm일 수 있다.
일 실시 형태에서, 베이스 층(108)은 안료 및 결합제를 포함할 수 있다. 결합제는, 예를 들어, 중합체 및/또는 경화된 졸-겔 재료를 포함할 수 있다. 다시 말하면, 중합체 또는 경화된 졸-겔 재료는 베이스 층(108)의 안료를 위한 담체로서 기능할 수 있다. 대안적으로, 베이스 층(108)은 안료를 포함하지 않을 수 있으며, 이 경우에 중합체 및/또는 경화된 졸-겔 재료는 단지 마크(104)를 직접 도포하기에 적합한 표면을 제공하는 역할을 할 수 있다.
비제한적인 예에서, 베이스 층(108)은 졸-겔 전구체(들), 예를 들어 금속 알콕사이드, 예를 들어 메틸트라이메톡시실란 및 테트라에틸오르토실리케이트를 산, 예를 들어 말레산, HCl로 가수분해시킴으로써 얻어지는 베이스 층-형성 조성물로부터 제조될 수 있다. 투명 또는 반투명 충전제, 예를 들어 크기 범위가 10 nm 내지 10 μm인 실리카 또는 알루미나 입자가 첨가될 수 있다. 후속하여, 하나 이상의 적합하게 열 안정한 안료가 첨가될 수 있다. 전술된 베이스 층-형성 조성물 제조에 대한 많은 변형이 당업자에게 즉시 명백할 것이다.
이어서, 베이스 층-형성 조성물은, 예를 들어 스프레딩, 코팅, 분무 등에 의해 기재(101)의 표면(102)에 도포될 수 있다. 특히, 베이스 층-형성 조성물은 기재(101) 상에 분무될 수 있다. 도포 전에, 기재(101)는, 예를 들어, 샌드블라스팅 전처리(sandblasting pre-treatment)를 거칠 수 있다. 도포 후에, 층-형성 조성물을, 예를 들어, 60℃ 내지 120℃에서 건조시키고, 이어서 150℃에서 경화시킬 수 있다.
숙련자에게 용이하게 명백한 바와 같이, 건조 및 경화를 위한 온도는 베이스 층(108)에 포함될 수 있는 안료의 원치 않는 열화를 야기하지 않도록 선택될 수 있다. 전술된 바와 같이 마크(104) 및 층(106)이 후속하여 베이스 층(108)에 도포될 수 있다.
바람직하게는, 가열 요소(103)는 도 1a에 예시된 바와 같은 직접 열 교환 또는 도 1c에 예시된 바와 같은 간접 열 교환을 통해 기재(101)를 가열하도록 구성된다.
본 발명의 추가의 태양에 따르면, 상기에 기재된 바와 같은 시스템(100)을 포함하는 장치(400, 500)가 제공된다.
바람직하게는, 장치(400, 500)는
- 스팀기(400, 500), 스팀 다리미(도시되지 않음), 가압 스팀 다리미(도시되지 않음) 또는 카펫 클리너(도시되지 않음) 중 어느 하나 중에서 취해지는 의류 관리 기기; 또는
- 주전자(도시되지 않음) 또는 오븐(도시되지 않음) 중 어느 하나 중에서 취해지는 조리 기기(도시되지 않음)에 상응한다.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 따른 의류 스팀기(400)의 전면부를 도시하는 반면, 도 5는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 의류 스팀기(500)의 상단부를 도시한다.
의류 스팀기(400, 500)는 의류를 처리하기 위한 가열판(110)을 포함한다. 가열판(110)은 스팀이 스팀기(400)를 빠져나가도록 하기 위한 구멍(112)을 갖는다. 플라스틱 하우징의 영역(114)이 가열판(110)에 인접하게 위치된다.
일 실시 형태에서, 시스템(100)은 장치(400, 500) 내에 포함된다. 가열 요소(103)는, 예를 들어 장치(400, 500)와 일체형일 수 있다.
예를 들어, 장치(400, 500)는 가열 요소(103)에 의해 가열되도록 배열된 기재를 갖는 의류 관리 기기 또는 조리 기기일 수 있다.
의류 관리 장치는, 예를 들어 스팀기, 스팀 다리미, 가압 스팀 다리미 또는 카펫 클리너일 수 있다. 이러한 경우에, 기재(101)는 스팀기, 스팀 다리미(도시되지 않음) 또는 가압 스팀 다리미(도시되지 않음)의 가열판(110)(즉, 밑판), 또는 가열 요소(103)로부터 열을 받는 하우징의 영역(114)에 상응한다.
조리 기기는, 예를 들어, 주전자 또는 오븐일 수 있다. 이러한 경우에, 기재(101)는 가열 요소(103)로부터 열을 받는 하우징의 영역(114)에 상응한다.
도 4의 상부도는 임계 온도 미만 시의 스팀기(400)를 도시한다. 층(106)은 보이지만, 그 밑의 마크(104)는 보이지 않는다. 그러나, 임계 온도를 초과할 때, 이 경우 층(106)이 투명해지거나 반투명해지도록 층(106)의 광 흡수가 변하고, 마크(104)가 (부분적으로) 보이게 된다.
도 4 및 도 5에 도시된 양방향 화살표는 전술된 바와 같은 색 변화의 가역성을 나타내고자 하는 것이다.
이 경우에 마크(104)는 단어 "HOT"의 철자를 나타내어 필요한 시각적 경고를 제공한다. 이는 도 4 및 도 5의 각각의 하부 구획(pane)에 도시되어 있다.
이러한 방식으로, 스팀기(400)는 가열판(110)이 너무 뜨거워서 안전하게 만질 수 없을 때 사용자에게 경고할 수 있다. 도 4에 도시된 스팀기(400)의 경우에, 사용 동안 마크(104) 및 층(106)이 노출될 수 있는 승온을 고려하여, 전술된 유형의 졸-겔 유도된 조성물이 마크(104) 및 층(106)의 각각에 특히 적합할 수 있다.
도 5는 마크(104) 및 층(106)이 대안적으로 또는 추가적으로 스팀기(500)의 (플라스틱) 하우징의 영역(114)에 도포될 수 있음을 도시한다. 영역(114)은 이러한 특정 예에서 가열판(110)으로부터 멀리 떨어져/별개로 위치된다. 이러한 영역(114)은 가열 요소(103)에 의해 직접 가열되지는 않을 수 있지만, 오히려 가열판(110)으로부터 하우징의 이러한 인접 영역(114)으로의 열의 일부 전도의 결과로서 뜨거워질 수 있다.
영역(114)은 가열판(110)의 온도가 안전 한계를 초과했을 때, 예를 들어 마크(104)의 시각적 정보 "HOT"를 통해 경고하는 데 사용될 수 있다. 영역(114) 상의 층(106)의 임계 온도는 가열판(110) 자체 상에 배치된 층에 대한 임계 온도보다 낮을 수 있어서, 영역(114)은 사용 동안 영역(114)보다 상당히 더 뜨거울 수 있는 가열판(110)의 온도가 만지기에 안전하지 않을 때 사용자에게 경고하는 데 사용될 수 있다.
다시 말하면, 영역(114)은 가열 요소(103)에 의해 간접적으로 가열되는 것으로 간주될 수 있다.
전술된 바와 같이, 마크(104)는 스크린 인쇄에 의해, 스탬핑에 의해 또는 그렇지 않으면 잉크를 영역(114) 상으로 전사함으로써 인쇄될 수 있다. 층(106)은 부틸 아세테이트 또는 에틸 아세테이트와 같은 용매 중에 감온변색 안료를 분산시키고, 마크(104)가 인쇄된 영역(114) 상에 분산액을 분무함으로써 형성될 수 있다.
본 발명의 추가의 태양에 따르면,
- 기재의 표면 상에 시각적 정보를 표시하는 마크를 제공하는 단계(620);
- 마크 위에 층을 배치하는 단계로서, 층은 층의 온도가 임계 온도를 초과할 때 마크가 보이게 되도록 층의 광 흡수를 변화시키도록 구성된 감온변색 재료를 포함하는, 상기 단계(630); 및
- 층을 가열하기 위한 가열 요소를 제공하는 단계(640)
를 포함하는, 방법(600)이 제공된다.
바람직하게는, 방법(600)은 표면 상에 베이스 층을 제공하는 단계(610)를 추가로 포함하며, 마크를 제공하는 단계(620)는 마크를 베이스 층 상에 직접 제공하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 마크를 제공하는 단계(620)는 표면 상에 마크를 인쇄, 스탬핑 또는 분무하는 단계를 포함한다.
배치하는 단계(630)는 결합제 조성물과 감온변색 재료의 혼합물을 마크 상에 배치하는 단계를 포함한다.
도 6은 본 발명에 따른 방법(600)의 흐름도를 도시한다. 방법(600)은
- 기재의 표면 상에 시각적 정보를 표시하는 마크를 제공하는 단계(620);
- 마크 위에 층을 배치하는 단계로서, 층은 층의 온도가 임계 온도를 초과할 때 마크가 보이게 되도록 층의 광 흡수를 변화시키도록 구성된 감온변색 재료를 포함하는, 상기 단계(630); 및
- 층을 가열하기 위한 가열 요소를 제공하는 단계(640)
를 포함한다.
단계(620)는, 예를 들어, 전술된 바와 같이, 표면 상에 마크를 인쇄, 스탬핑 또는 분사하는 단계를 포함할 수 있다.
단계(630)에서, 층은 표면과 열 접촉한다.
단계(630)는 결합제 조성물과 감온변색 재료의 혼합물을 마크 상에 배치하는 단계를 포함한다. 층은 임계 온도가 초과될 때 층의 광 흡수를 변화시키도록 구성된 감온변색 재료를 포함한다. 시각적 정보는 임계 온도 초과 시 층을 통해 전달된다.
단계(640)에서, 층을 가열하기 위한 가열 요소가 제공된다.
바람직하게는, 본 방법은 표면 상에 베이스 층을 제공하는 단계(610)를 추가로 포함하며, 마크를 제공하는 단계(620)는 마크를 베이스 층 상에 직접 제공하는 단계를 포함한다. 마크의 색 및/또는 텍스처는, 전술된 바와 같이, 마크가 임계 온도 초과 시 시각적으로 인지가능하도록 베이스 층과 대비될 수 있다.
개시된 실시 형태들에 대한 다른 변화들이 도면, 개시 내용, 및 첨부된 청구범위의 검토로부터, 청구된 발명을 실시하는 중에 당업자에 의해 이해되고 이루어질 수 있다. 청구범위에서, 단어 "포함하는"은 다른 요소 또는 단계를 배제하지 않으며, 단수 형태(부정 관사 "a" 또는 "an")는 복수를 배제하지 않는다. 단순히 소정의 수단이 서로 상이한 종속항에 열거된다는 사실이 이들 수단의 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 나타내지는 않는다. 청구범위에서의 임의의 도면 부호는 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
Claims (14)
- - 표면(102)을 포함하는 기재(substrate)(101);
- 시각적 정보를 표시하며 상기 표면 상에 배열된 마크(mark)(104);
- 상기 마크 위에 배치된 층(106); 및
- 상기 층을 가열하기 위한 가열 요소(103)
를 포함하며, 상기 층은
상기 층의 온도가 임계 온도를 초과할 때 상기 마크가 보이게 되도록 상기 층의 광 흡수를 변화시키도록 구성된 감온변색(thermochromic) 재료; 및
상기 감온변색 재료와 혼합된 결합제
를 포함하고, 상기 결합제는 플루오로중합체 및 졸-겔 재료 중 하나 이상인, 시스템(100). - 제1항에 있어서, 상기 감온변색 재료는 상기 임계 온도가 초과되지 않을 때 상기 마크(104)가 보이지 않도록 상기 층(106)의 상기 광 흡수를 변화시키도록 구성되거나, 또는 상기 감온변색 재료는 상기 임계 온도가 초과되지 않을 때 상기 마크가 부분적으로 보이도록 상기 층의 상기 광 흡수를 변화시키도록 구성되는, 시스템(100).
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 감온변색 재료는 류코 염료를 포함하는, 시스템(100).
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 임계 온도는 30℃ 내지 70℃인, 시스템(100).
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 마크(104)는 텍스트 문자, 기호, 그림 이미지(pictorial image) 및 패턴 중 적어도 하나를 포함하는, 시스템(100).
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 마크(104)는 상기 표면(102) 상에 직접 배열되는, 시스템(100).
- 제6항에 있어서, 상기 마크(104) 및 상기 표면(102)은 상기 임계 온도가 초과될 때 상기 마크와 상기 표면 사이의 시각적 대비를 제공하도록 서로에 대해 상이하게 착색되는, 시스템(100).
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기재(101)와 상기 마크(104) 사이에 배열된 베이스 층(108)을 포함하는, 시스템(100).
- 제8항에 있어서, 상기 마크(104) 및 상기 베이스 층(108)은 상기 임계 온도가 초과될 때 상기 마크와 상기 베이스 층 사이의 시각적 대비를 제공하도록 서로에 대해 상이하게 착색되는, 시스템(100).
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가열 요소(103)는 직접 열 교환 또는 간접 열 교환을 통해 상기 기재(101)를 가열하도록 구성되는, 시스템(100).
- 제1항 또는 제2항에 청구된 바와 같은 시스템(100)을 포함하는, 장치.
- 제11항에 있어서,
- 스팀기(steamer)(400, 500), 스팀 다리미, 가압 스팀 다리미 또는 카펫 클리너 중 어느 하나 중에서 취해지는 의류 관리 기기; 또는
- 주전자 또는 오븐 중 어느 하나 중에서 취해지는 조리 기기
에 상응하는, 장치. - - 기재의 표면 상에 시각적 정보를 표시하는 마크를 제공하는 단계(620);
- 상기 마크 위에 층을 배치하는 단계(630)로서, 상기 층은 상기 층의 온도가 임계 온도를 초과할 때 상기 마크가 보이게 되도록 상기 층의 광 흡수를 변화시키도록 구성된 감온변색 재료를 포함하고; 상기 배치하는 단계(630)는 결합제 조성물과 상기 감온변색 재료의 혼합물을 상기 마크 상에 배치하는 단계를 포함하고, 상기 결합제 조성물은 졸-겔 재료를 형성하기 위한 졸 및 플루오로중합체 중 적어도 하나를 포함하는, 상기 단계(630); 및
- 상기 층을 가열하기 위한 가열 요소를 제공하는 단계(640)
를 포함하는, 방법(600). - 제13항에 있어서, 상기 표면 상에 베이스 층을 제공하는 단계(610)를 추가로 포함하며, 상기 마크를 제공하는 단계(620)는 상기 마크를 상기 베이스 층 상에 직접 제공하는 단계를 포함하는, 방법(600).
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