KR102292604B1 - 가스 감지 필름 제조 장치 및 방법 - Google Patents

가스 감지 필름 제조 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시 예는 투습방수 기능이 있는 electro-spun nano PVDF, 우레탄 또는 나일론 소재의 발수성을 감소시키고 흡습성과 습윤성을 부여하여 필름을 형성하고, 이와 같은 필름 표면에 산성 가스, 염기성 가스 또는 유해 가스 감지 조성물 프린팅함으로써, 흡착성을 높여 가스 검출 기능이 향상된 가스 필름 제조 기술을 제공한다. 본 발명의 실시 예에 따른 가스 감지 필름 제조 장치는, 유연한 소재로 형성되는 필름인 유연필름을 외부로부터 공급 받고, 가스 감지 기능을 구비한 조성물로 형성되는 감지층을 상기 유연필름의 표면에 열전사 인쇄시키는 인쇄부를 구비하는 프린터; 상기 감지층이 형성된 상기 유연필름을 상기 프린터로부터 전달 받고, 열에너지를 제공함으로써 상기 감지층을 건조시키는 건조부; 일 부위는 상기 프린터와 결합하고 타 부위는 상기 건조부와 결합하며, 상기 건조부로부터 전달 받은 상기 유연필름을 상기 건조부로 이송시키는 이송부; 및 상기 프린터, 상기 건조부, 또는 상기 이송부에 제어 신호를 전달하여 상기 프린터, 상기 건조부, 또는 상기 이송부 중 하나 이상에 대한 제어를 수행하는 제어부;를 포함한다.

Description

가스 감지 필름 제조 장치 및 방법 {APPARATUS AND METHOD FOR MANUFACTURING GAS SENSING FILM}
본 발명은 필름 표면에 가스 감지 기능이 있는 염료를 인쇄하여 가스 감지 필름을 제조하는 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 투습방수 기능이 있는 electro-spun nano PVDF, 우레탄 또는 나일론 소재의 발수성을 감소시키고 흡습성과 습윤성을 부여하여 필름을 형성하고, 이와 같은 필름 표면에 산성 가스, 염기성 가스 또는 유해 가스 감지 조성물 프린팅함으로써, 흡착성을 높여 가스 검출 기능이 향상된 가스 필름 제조 기술에 관한 것이다.
스마트폰의 방수소재로 사용되고 있는 PVDF(폴리플루오린화바이닐리덴, polyvinylidene fluroride)는, 내온도성이 있는 열가소성 수지이고 녹는점 170℃, 열분해 온도 300℃ 이상이므로, 가열 용융에 의한 사출, 압출, 압축의 각종 성형법이 적용 가능하고, 압전 성질 때문에 PVDF의 electro-spun nano막의 경우 마이크로폰, 라우드 스피커와 울트라사운드 검출기로 사용되고 중합 변환기로 사용된다. 또한, PVDF는, 불소수지의 일종으로 기계적강도, 내마모성, 전기절연성 특수성질을 가지고 있어 결정성이 높은 수지나 electro-spun 전기방사를 통한 다양한 용도로 활용되고 있다.
산, 염기, 유해 가스를 검출하기 위한 종래기술의 감지용 센서 제조 방법은, 합성된 가스 감지 염료를 솔벤트 염색이나 바인더를 이용한 프린팅 날염 방법 등으로 섬유에 적용하여 이를 감지 센서로 활용하거나, 또는, 산, 염기, H2S, CO가스에 노출 되었을때 색상이 변색되는 센서 조성물을 만들고 여기에 흡수성과 습윤성이 있는 지지체에 침지, 건조하여 만들거나 접착제와 같이 필름 등에 도포하여 감지 센서를 만들어 활용하였다.
그러나, 이와 같은 종래기술의 방법은, 염색이나 날염 등 복잡한 제조 공정이 필요하고, 지지체의 불균일한 침지와 부정확한 농도 및 가스 감지 조성물을 접착제와 같이 필름에 도포할 경우, 도포할 지지체의 소재가 한정적이고 필름 소재로 인한 가스 투과성이 낮아 가스 검출기능이 떨어지는 문제가 있다.
대한민국 등록특허 제10-1670921호(발명의 명칭: 산 또는 염기 누출 감지용 센서 조성물 및 이를 포함하는 점착 테이프)에서는, 산 또는 염기 누출을 감지하는 점착 테이프로서, 지지체; 및 pH 지시약, 유기용매, 습윤분산제 및 접착증진제를 포함하는 제1 조성물과 점착제를 포함하는 제2 조성물을 혼합하여 상기 지지체의 일면에 도포 및 경화시켜 형성된 색변환 점착층을 포함하고, 상기 pH 지시약은 메타닐엘로우, 메틸오렌지, 메틸레드 및 크레졸프탈레인로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이고, 상기 색변환 점착층은 피접착물에 부착되어 산 또는 염기의 누출을 감지하는 것을 특징으로 하는 점착 테이프가 개시되어 있다.
대한민국 등록특허 제10-1670921호
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 염색이나 날염 등의 복잡한 공정이 필요 없이 가스 감지 조성물에 의한 레이어를 필름 상에 형성하여 가스 감지 센서를 형성하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 유연한 소재로 형성되는 필름인 유연필름을 외부로부터 공급 받고, 가스 감지 기능을 구비한 조성물로 형성되는 감지층을 상기 유연필름의 표면에 열전사 인쇄시키는 인쇄부를 구비하는 프린터; 상기 감지층이 형성된 상기 유연필름을 상기 프린터로부터 전달 받고, 열에너지를 제공함으로써 상기 감지층을 건조시키는 건조부; 일 부위는 상기 프린터와 결합하고 타 부위는 상기 건조부와 결합하며, 상기 건조부로부터 전달 받은 상기 유연필름을 상기 건조부로 이송시키는 이송부; 및 상기 프린터, 상기 건조부, 또는 상기 이송부에 제어 신호를 전달하여 상기 프린터, 상기 건조부, 또는 상기 이송부 중 하나 이상에 대한 제어를 수행하는 제어부;를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 유연필름은, 나일론, 우레탄 또는 Electro-spun nano PVDF 중 선택되는 하나 이상의 소재로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 인쇄부는, 상기 조성물을 저장하는 조성물탱크, 및 상기 조성물탱크와 결합하고, 상기 조성물탱크로부터 상기 조성물을 전달 받아 상기 유연필름 표면에 상기 감지층을 인쇄하는 전사헤드,를 구비할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 인쇄부는, 상기 유연필름의 표면을 세척하는 세척액을 저장하는 세척액탱크, 및 상기 세척액탱크와 결합하고, 상기 세척액탱크로부터 세척액을 전달 받아 상기 유연필름의 표면에 상기 세척액을 분사하는 세척액분사기,를 더 구비할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 인쇄부와 결합하고, 상기 인쇄부를 3차원 방향으로 구동시키는 구동부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 인쇄부는 복수 개 형성되고, 각각의 인쇄부는 일렬로 배열될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 건조부는, 상기 감지층이 형성된 상기 유연필름을 통과시키면서 열에너지를 제공하여 상기 감지층을 건조시키는 히팅기, 상기 히팅기를 통과한 상기 유연필름을 권취하는 권취롤러, 및 상기 히팅기 및 상기 권취롤러와 결합하며, 상기 히팅기에 전기에너지를 공급하고 상기 권취롤러를 구동시키는 건조부구동기,를 구비할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 이송부는, 상기 인쇄부로부터 상기 건조부로 상기 유연필름을 이송시키는 컨베이어, 및 상기 인쇄부의 구김 여부를 센싱하는 접촉센서,를 구비할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 상기 프린터로 상기 유연필름이 투입되고 선택적으로 상기 유연필름에 대한 세척이 수행되는 제1단계; 상기 프린터에 의해 상기 유연필름의 표면에 상기 조성물을 이용한 인쇄가 수행되어 상기 유연필름의 표면에 상기 감지층이 형성되는 제2단계; 상기 프린터를 통과한 상기 유연필름이 상기 이송부에 의해 상기 건조부로 이송되는 제3단계; 및 상기 유연필름이 상기 건조부를 통과하면서 상기 감지층이 건조되는 제4단계;를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 제1단계는, 상기 유연필름이 프린터로부터 이송부로 정방향 이동되면서 상기 유연필름의 표면에 대해 세척이 수행되는 제1-1단계, 및 상기 유연필름이 역방향 이동되어 상기 프린터로 재투입되는 제1-2단계,를 포함할 수 있다.
상기와 같은 구성에 따른 본 발명의 효과는, 나일론, 우레탄 또는 Electro-spun nano PVDF 중 선택되는 하나 이상의 소재로 필름을 형성하고, 이와 같은 필름의 표면에 가스 감지 기능이 있는 조성물로 감지층을 형성하므로, 조성물을 필름 상에 효율적으로 프린팅하고, 이에 의해 생성된 가스 감지 필름의 가스 감지 성능을 향상시킬 수 있다는 것이다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제조 장치에 대한 정면 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제조 장치에 대한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 인쇄부에 대한 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 감지층이 형성된 유연필름에 대한 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 감지층이 형성된 유연필름에 대한 이미지이다.
도 6과 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 감지층이 형성된 감지 필름이 구비된 감지 센서에 대한 이미지이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제조 장치에 대한 정면 개략도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제조 장치에 대한 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 인쇄부(110)에 대한 모식도이다.
도 1 내지 도 3에서 보는 바와 같이, 본 발명의 제조 장치는, 유연한 소재로 형성되는 필름인 유연필름(10)을 외부로부터 공급 받고, 가스 감지 기능을 구비한 조성물로 형성되는 감지층(20)을 유연필름(10)의 표면에 열전사 인쇄시키는 인쇄부(110)를 구비하는 프린터(100); 감지층(20)이 형성된 유연필름(10)을 프린터(100)로부터 전달 받고, 열에너지를 제공함으로써 감지층(20)을 건조시키는 건조부(200); 일 부위는 프린터(100)와 결합하고 타 부위는 건조부(200)와 결합하며, 건조부(200)로부터 전달 받은 유연필름(10)을 건조부(200)로 이송시키는 이송부(300); 및 프린터(100), 건조부(200), 또는 이송부(300)에 제어 신호를 전달하여 프린터(100), 건조부(200), 또는 이송부(300) 중 하나 이상에 대한 제어를 수행하는 제어부(410);를 포함한다. 여기서, 가스 감지 기능을 구비한 조성물은 가스와 접촉 시 색이 변하는 성질을 구비할 수 있다.
도 1과 도 2에서 보는 바와 같이, 프린터(100)와 건조부(200)는 서로 이격되어 설치되고, 프린터(100)와 건조부(200) 사이에는 프린터(100) 및 건조부(200)와 결합하는 이송부(300)가 형성되어, 프린터(100)를 통과하면서 표면에 감지층(20)이 형성된 유연필름(10)이 이송부(300)에 의해 이송되어 건조부(200)로 투입될 수 있다. 그리고, 인쇄부(110)는 프린터(100)의 내부에 형성되고, 프린터(100)의 일 측면에 제어부(410)가 결합될 수 있다.
감지층(20)은 산성 가스, 염기성 가스 또는 유해 가스 중 선택되는 어느 하나의 가스를 감지하면 색이 변하는 성질을 구비할 수 있다. 여기서, 감지층(20)이 감지하는 산성 가스는 pH 5이하인 산성 물질의 가스로써 염산, 황산, 질산, 불산, 인산, 아세트산 등의 가스일 수 있다. 또한, 감지층(20)이 감지하는 염기성 가스는 pH 9이상인 염기성 물질의 가스로써 수산화나트륨, 수산화칼륨, 암모니아 등의 가스일 수 있다. 그리고, 감지층(20)이 감지하는 유해 가스는 H2S, CO, VOC 등의 가스일 수 있다. 이에 따라, 다양한 조성물 중에서, 산성 가스 감지 가능한 염료, 염기성 가스 감지 가능한 염료, 또는, 유해 가스 감지 가능한 염료 중 선택되는 어느 하나의 염료로 감지층(20)이 형성될 수 있다. 각각의 가스를 감지하는 염료는 종래기술에 해당하므로, 상세한 설명은 생략하기로 한다.
유연필름(10)은, 나일론, 우레탄 또는 Electro-spun nano PVDF 중 선택되는 하나 이상의 소재로 형성될 수 있다. 유연필름(10)의 소재로 PVDF를 이용하는 경우, nano PVDF를 전기 방사함으로써 Electro-spun nano PVDF를 형성함으로써 유연필름(10)을 제조할 수 있다. 그리고, 유연필름(10)의 소재로 나일론 또는 우레탄을 이용하는 경우, 나일론 또는 우레탄으로 형성되는 유연필름(10)이 복수 개의 미세 포어(pore, 수~수백 나노미터의 직경 또는 수~수십 마이크로미터의 직경)를 구비하도록 할 수 있다. 이에 따라, 유연필름(10)의 발수성을 감소시킴과 동시에 유연필름(10)에 흡습성과 습윤성을 부여함으로써, 산성 가스나 염기성 가스 또는 유해 가스를 감지하는 염료를 유연필름(10) 표면에 프린팅하여 감지층(20)을 형성하는 경우, 감지층(20)과 가스와의 흡착성을 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 제조 장치에 의해 제조되는 유연필름(10)을 이용한 감지 필름(510)의 가스 감지 성능을 향상시킬 수 있다. 여기서, 전기 방사법을 이용하여 Electro-spun nano PVDF 필름을 형성하는 사항, 또는, 우레탄이나 나일론을 이용하 미세 포어를 구비하는 필름을 형성하는 사항은 종래기술에 대한 것으로써, 상세한 설명은 생략하기로 한다.
유연필름(10)의 폭은 500 내지 600 밀리미터(mm), 즉, 50 내지 60 센티미터(cm)일 수 있다. 유연필름(10)의 폭이 상기와 같이 형성되는 경우, 유연필름(10)의 내구성을 유지하면서 유연필름(10)의 표면에 대한 프린팅을 수행할 수 있다. 다만, 유연필름(10)의 폭이 반드시 상기와 같이 한정되는 것은 아니다.
도 3에서 보는 바와 같이, 인쇄부(110)는, 조성물을 저장하는 조성물탱크(112), 및 조성물탱크(112)와 결합하고, 조성물탱크(112)로부터 조성물을 전달 받아 유연필름(10) 표면에 감지층(20)을 인쇄하는 전사헤드(111),를 구비할 수 있다. 그리고, 유연필름(10)의 표면을 세척하는 세척액을 저장하는 세척액탱크(114), 및 세척액탱크(114)와 결합하고, 세척액탱크(114)로부터 세척액을 전달 받아 유연필름(10)의 표면에 세척액을 분사하는 세척액분사기(113),를 더 구비할 수 있다.
전사헤드(111)는 유연필름(10)의 표면에 대해 열 전사를 수행할 수 있고, 조성물탱크(112)와 결합하여 조성물탱크(112)로부터 조성물(이하, 염료라 한다)을 전달 받아 유연필름(10) 표면에 대해 잉크젯 프린트 방식으로 프린팅을 수행할 수 있다. 그리고, 전사헤드(111)는 펌프 기능을 구비하여 조성물탱크(112)로부터 전사헤드(111)로 유동하는 염료에 가변하는 압력을 제공함으로써, 염료의 유동 속도가 제어되면서 염료가 유동할 수 있다.
도 3에서 보는 바와 같이, 세척액탱크(114)는 조성물탱크(112)와 결합하여 형성되고, 세척액탱크(114)의 하단부에 세척액분사기(113)가 결합되면서, 세척액분사기(113)와 조성물탱크(112)가 결합될 수 있다. 세척액분사기(113)는 외부의 펌프인 압력펌프로부터 고압의 압력을 제공 받고, 이를 이용하여 세척액을 유연필름(10)의 표면에 고압 분사함으로써 유연필름(10) 표면에 존재하는 오염 물질을 제거할 수 있다. 그리고, 이와 같은 유연필름(10) 표면에 대한 세척은, 유연필름(10)의 표면에 감지층(20)을 형성하기 전에 수행될 수 있으며, 표면에 대한 세척이 수행된 유연필름(10)이 이송부(300)에 의해 건조부(200)로 이동된 후 건조부(200)를 통과하게 함으로써 세척된 유연필름(10)을 건조시킨 후, 이송부(300)를 이용하여 유연필름(10)을 다시 프린터(100)로 공급하여 유연필름(10)의 표면에 감지층(20)이 형성되도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 제조 장치는, 인쇄부(110)와 결합하고, 인쇄부(110)를 3차원 방향으로 구동시키는 구동부를 더 포함할 수 있다. 그리고, 인쇄부(110)는 세척액분사기(113)와 전사헤드(111) 각각에 작동 신호를 전달하거나 전기를 공급하는 연결부(115)와 결합될 수 있고, 이와 같은 연결부(115)는 구동부와 결합될 수 있다. 이에 따라, 연결부(115)가 구동부에 3차원 방향으로 이동함으로써, 인쇄부(110)가 3차원 방향으로 구동되게 할 수 있다.
본 발명의 제조 장치는, 연결부(115)와 결합하는 센서부(116)를 더 포함할 수 있다. 센서부(116)는 적외선을 이용하여 센서부(116)와 유연필름(10) 표면 사이의 거리인 센싱거리를 센싱할 수 있다. 이와 같은 센서부(116)에 의한 센싱은 실시간으로 수행되며, 센싱에 대한 정보가 제어부(410)로 전달될 수 있다.
그리고, 제어부(410)는 센서부(116)로부터 센싱거리에 대한 정보를 전달 받고, 이를 이용하여, 감지층(20)의 두께를 도출할 수 있다. 그리고, 감지층(20)의 두께가 사전에 설정된 두께보다 작은 경우, 제어부(410)는 이송부(300)와 프린터(100)로 제어 신호를 전달하고, 이에 따라, 이송부(300)의 역방향(여기서, 유연필름(10)이 프린터(100), 이송부(300) 및 건조부(200)로 순차적으로 이동하는 방향을 정방향이라고 할 수 있다) 이송 및 프린터(100)의 유연필름(10) 되감기에 의해 유연필름(10)이 역방향으로 이동될 수 있고, 역방향 이동 전 형성된 감지층(20) 상에 염료가 재인쇄되면서 감지층(20)의 두께가 증가할 수 있다. 그리고, 이와 같은 과정은 감지층(20)의 두께가 사전에 설정되어 제어부(410)에 저장된 두께 값과 동일할 때까지 반복되어 수행될 수 있다.
인쇄부(110)는 복수 개 형성되고, 각각의 인쇄부(110)는 일렬로 배열될 수 있다. 여기서, 일렬로 배열되는 인쇄부(110)에 대응되도록 각각의 인쇄부(110)와 결합하는 각각의 조성물탱크(112)도 일렬로 배열될 수 있다. 그리고, 도 3에서 보는 바와 같이, 조성물탱크(112)가 복수 개 형성되는 경우, 제1조성물탱크(112a)에는 유해 가스를 감지하는 염료가 저장되고, 제2조성물탱크(112b)에는 염기성 가스를 감지하는 염료가 저장되며, 제3조성물탱크(112c)에는 산성 가스를 감지하는 염료가 저장될 수 있다. 그리고, 이에 따라, 제1조성물탱크(112a)와 결합하는 제1전사헤드(111a)는 유해 가스를 감지하는 염료를 이용하여 열 전사를 수행하고, 제2전사헤드(111b)는 염기성 가스를 감지하는 염료를 이용하여 열 전사를 수행하며, 제3전사헤드(111c)는 산성 가스를 감지하는 염료를 이용하여 열 전사를 수행할 수 있다. 또한, 복수 개의 조성물탱크(112) 각각은 각각 별도의 세척액탱크(114)와 결합될 수 있고, 복수 개의 전사헤드(111) 각각은 각각 별도의 세척액분사기(113)와 결합될 수 있다.
상기와 같이 복수 개의 조성물탱크(112)와 복수 개의 전사헤드(111)가 형성될 수 있으므로, 유연필름(10)의 표면에는 유해 가스를 감지하는 감지층(20), 염기성 가스를 감지하는 감지층(20) 또는 산성 가스를 감지하는 감지층(20) 중 선택되는 하나 이상의 감지층(20)이 형성될 수 있다.
건조부(200)는, 감지층(20)이 형성된 유연필름(10)을 통과시키면서 열에너지를 제공하여 감지층(20)을 건조시키는 히팅기(210), 히팅기(210)를 통과한 유연필름(10)을 권취하는 권취롤러(230), 및 히팅기(210) 및 권취롤러(230)와 결합하며, 히팅기(210)에 전기에너지를 공급하고 권취롤러(230)를 구동시키는 건조부구동기(220),를 구비할 수 있다. 그리고, 건조부구동기(220)는 가이드롤러(240)와 결합하여 가이드롤러(240)를 회전운동시키며, 가이드롤러(240)는 히팅기(210)와 권취롤러(230) 사이에 위치하여 히팅기(210)를 통과하여 권취롤러(230)에 권취되는 유연필름(10)의 이동이 용이하도록 가이드하는 기능을 수행할 수 있다.
이송부(300)는, 인쇄부(110)로부터 건조부(200)로 유연필름(10)을 이송시키는 컨베이어(310), 및 인쇄부(110)의 구김 여부를 센싱하는 접촉센서,를 구비할 수 있다. 여기서, 컨베이어(310)는 밸트 방식의 컨베이어(310)일 수 있다. 접촉센서는, 컨베이어(310)의 표면 또는 내부에 복수 개 형성되어 일정한 간격으로 배열되어 형성될 수 있다.
접촉센서는 이송되는 유연필름(10)과 지속적으로 접촉하여 접촉센서와 유연필름(10)의 접촉 면적을 지속적으로 센싱하고 이와 같은 접촉 면적 정보를 제어부(410)로 전달할 수 있다. 제어부(410)는, 유연필름(10)이 구겨짐으로써 접촉센서와 유연필름(10)의 접촉 면적이 가변하는 경우, 이에 대한 접촉 면적 정보를 접촉센서로부터 전달 받고, 제어부(410)의 레퍼런스 데이터에 포함된 접촉 면적 기준 값과 접촉 면적 정보에 의한 접촉 면적을 비교하여, 접촉센서와 유연필름(10)의 접촉 면적이 접촉 면적 기준 값을 초과하는 경우, 컨베이어(310)에 제어 신호를 전달하여 컨베이어(310)를 정지시킴으로써 이송부(300)의 작동을 정지시켜, 구겨진 유연필름(10)이 히팅기(210)로 투입되어 불균일한 건조가 되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 제조 장치는, 프린터(100)와 결합하여 프린터(100)에 설치되는 인쇄부(110)의 조성물탱크(112)를 자동으로 교체하며, 복수 개의 조성물탱크(112)를 저장하는 탱크교체부(420)를 더 포함할 수 있다. 사용자가 유연필름(10)의 표면에 인쇄될 감지층(20)의 종류를 입력부(430)에 입력하면, 제어부(410)는 입력 정보를 이용하여 제어 신호를 생성하여 탱크교체부(420)로 전달하고, 탱크교체부(420)에서는 제어 신호를 이용하여 복수 개의 조성물탱크(112)를 배열시켜 복수 개의 인쇄부(110)를 형성한 후, 이와 같은 복수 개의 인쇄부(110)를 프린터(100)로 전달할 수 있다.
건조부(200)는 히팅기(210)의 내부에 위치하여 유연필름(10)에 형성된 감지층(20)의 형상을 촬상하는 촬상부를 구비할 수 있다. 여기서, 촬상부는 카메라를 구비할 수 있다. 그리고, 본 발명의 제조 장치는, 촬상부에 의해 촬상된 감지층(20)의 형상을 화면으로 표시하는 디스플레이부(440)를 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 사용자는 실시간으로 형성되는 감지층(20)의 상태와 형상을 디스플레이부(440)를 통해 육안으로 확인할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 감지층(20)이 형성된 유연필름(10)에 대한 모식도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 감지층(20)이 형성된 유연필름(10)에 대한 이미지이다. 도 4에서 좌측의 유연필름(10)과 우측의 유연필름(10)에는 각각 다른 형상의 감지층(20)이 형성되어 있다. 도 4와 도 5에서 보는 바와 같이, 유연필름(10)의 표면에서 감지층(20)은 다양한 형상으로 형성될 수 있음을 확인할 수 있다. 그리고, 유연필름(10)에서, 감지층(20)이 형성되는 유연필름(10)의 표면에 대응되는 면인 유연필름(10)의 바닥면에는 기저층(11)이 형성될 수 있다. 기저층(11)은 셀룰로오스의 소재로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 기저층(11)은 유연필름(10)의 이동 시 유연필름(10)의 구겨짐 등을 방지할 수 있다. 유연필름(10)을 감지 센서(500) 등에 이용 시, 기저층(11)은 제거될 수 있다.
도 6과 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 감지층(20)이 형성된 감지 필름(510)이 구비된 감지 센서(500)에 대한 이미지이다. 도 6과 도 7에서 보는 바와 같이, 본 발명의 제조 장치를 이용하여 복수 개의 감지층(20)이 형성된 유연필름(10)을 복수 개로 절단하여, 소형의 감지 필름(510)을 형성할 수 있으며, 이와 같은 감지 필름(510)을 이용하여 감지 센서(500)를 형성할 수 있다. 감지 센서(500)는 상부 카트리지(520)와 하부 카트리지(530)를 구비하고, 상부 카트리지(520)와 하부 카트리지(530) 사이에 감지 필름(510)이 위치하여, 상부 카트리지(520)와 하부 카트리지(530)의 결합에 의해 감지 필름(510)이 고정 지지될 수 있다. 상부 카트리지(520)에는 감지층(20)과 가스의 접촉 및 감지층(20)의 색 변화 측정을 위해 상부 카트리지(520)의 상부벽에 복수 개의 홀(521)이 형성될 수 있다. 그리고, 하부 카트리지(530)에는 감지층(20)과 가스의 접촉을 위해 하부 카트리지(530)의 하부벽이 타공되어 복수 개의 타공부(531)가 형성될 수 있다. 이와 같이 홀(521)과 타공부(531)가 형성됨으로써, 감지 필름(510)과 가스의 접촉 효율을 증대시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 제조 장치를 이용한 가스 감지 필름(510) 제조 방법에 대해 설명하기로 한다.
제1단계에서, 프린터(100)로 유연필름(10)이 투입되고 선택적으로 유연필름(10)에 대한 세척이 수행될 수 있다. 사용자가 입력부(430)에 유연필름(10)에 대한 세척 공정 추가에 대한 명령을 입력하는 경우, 제1단계에는, 유연필름(10)이 프린터(100)로부터 이송부(300)로 정방향 이동되면서 유연필름(10)의 표면에 대해 세척이 수행되는 제1-1단계, 및 유연필름(10)이 역방향 이동되어 프린터(100)로 재투입되는 제1-2단계,가 포함될 수 있다.
다음으로, 제2단계에서, 프린터(100)에 의해 유연필름(10)의 표면에 조성물을 이용한 인쇄가 수행되어 유연필름(10)의 표면에 감지층(20)이 형성될 수 있다. 그리고, 제3단계에서, 프린터(100)를 통과한 유연필름(10)이 이송부(300)에 의해 건조부(200)로 이송된 후, 제4단계에서, 유연필름(10)이 건조부(200)를 통과하면서 감지층(20)이 건조될 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 유연필름 11 : 기저층
20 : 감지층 100 : 프린터
110 : 인쇄부 111 : 전사헤드
111a : 제1 전사헤드 111b : 제2 전사헤드
111c : 제3 전사헤드 112 : 조성물탱크
112a : 제1조성물탱크 112b : 제2조성물탱크
112c : 제3조성물탱크 113 : 세척액분사기
114 : 세척액탱크 115 : 연결부
116 : 센서부 200 : 건조부
210 : 히팅기 220 : 건조부구동기
230 : 권취롤러 240 : 가이드롤러
300 : 이송부 310 : 컨베이어
410 : 제어부 420 : 탱크교체부
430 : 입력부 440 : 디스플레이부
500 : 감지 센서 510 : 감지 필름
520 : 상부 카트리지 521 : 홀
530 : 하부 카트리지 531 : 타공부

Claims (10)

  1. 유연한 소재로 형성되는 필름인 유연필름을 외부로부터 공급 받고, 가스 감지 기능을 구비한 조성물로 형성되는 감지층을 상기 유연필름의 표면에 열전사 인쇄시키는 인쇄부를 구비하는 프린터;
    상기 감지층이 형성된 상기 유연필름을 상기 프린터로부터 전달 받고, 열에너지를 제공함으로써 상기 감지층을 건조시키는 건조부;
    일 부위는 상기 프린터와 결합하고 타 부위는 상기 건조부와 결합하며, 상기 건조부로부터 전달 받은 상기 유연필름을 상기 건조부로 이송시키는 이송부; 및
    상기 프린터, 상기 건조부, 또는 상기 이송부에 제어 신호를 전달하여 상기 프린터, 상기 건조부, 또는 상기 이송부 중 하나 이상에 대한 제어를 수행하는 제어부;를 포함하고,
    상기 인쇄부는, 상기 조성물을 저장하는 조성물탱크, 상기 조성물탱크와 결합하고 상기 조성물탱크로부터 상기 조성물을 전달 받아 상기 유연필름 표면에 상기 감지층을 인쇄하는 전사헤드, 상기 유연필름의 표면을 세척하는 세척액을 저장하는 세척액탱크, 및 상기 세척액탱크로부터 세척액을 전달 받아 상기 유연필름의 표면에 상기 세척액을 분사하는 세척액분사기를 구비하며,
    상기 세척액탱크는 상기 조성물탱크와 결합되고, 상기 세척액분사기는 상기 세척액탱크의 하단부에 결합되며,
    상기 세척액분사기로부터 상기 유연필름의 표면으로 세척액이 고압 분사되어 상기 유연필름이 세척되고,
    세척된 상기 유연필름이 상기 건조부를 통과하여 건조된 후, 다시 상기 유연필름이 상기 프린터로 공급되어 상기 유연필름의 표면에 상기 감지층이 형성되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 가스 감지 필름 제조 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 유연필름은, 나일론, 우레탄 또는 Electro-spun nano PVDF 중 선택되는 하나 이상의 소재로 형성되는 것을 특징으로 하는 가스 감지 필름 제조 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 인쇄부와 결합하고, 상기 인쇄부를 3차원 방향으로 구동시키는 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 감지 필름 제조 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 인쇄부는 복수 개 형성되고, 각각의 인쇄부는 일렬로 배열되는 것을 특징으로 하는 가스 감지 필름 제조 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 건조부는,
    상기 감지층이 형성된 상기 유연필름을 통과시키면서 열에너지를 제공하여 상기 감지층을 건조시키는 히팅기,
    상기 히팅기를 통과한 상기 유연필름을 권취하는 권취롤러, 및
    상기 히팅기 및 상기 권취롤러와 결합하며, 상기 히팅기에 전기에너지를 공급하고 상기 권취롤러를 구동시키는 건조부구동기,를 구비하는 것을 특징으로 가스 감지 필름 제조 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 이송부는,
    상기 인쇄부로부터 상기 건조부로 상기 유연필름을 이송시키는 컨베이어, 및
    상기 인쇄부의 구김 여부를 센싱하는 접촉센서,를 구비하는 것을 특징으로 하는 가스 감지 필름 제조 장치.
  9. 청구항 1의 가스 감지 필름 제조 장치를 이용한 가스 감지 필름 제조 방법에 있어서,
    상기 프린터로 상기 유연필름이 투입되고 선택적으로 상기 유연필름에 대한 세척이 수행되는 제1단계;
    상기 프린터에 의해 상기 유연필름의 표면에 상기 조성물을 이용한 인쇄가 수행되어 상기 유연필름의 표면에 상기 감지층이 형성되는 제2단계;
    상기 프린터를 통과한 상기 유연필름이 상기 이송부에 의해 상기 건조부로 이송되는 제3단계; 및
    상기 유연필름이 상기 건조부를 통과하면서 상기 감지층이 건조되는 제4단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 감지 필름 제조 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1단계는,
    상기 유연필름이 프린터로부터 이송부로 정방향 이동되면서 상기 유연필름의 표면에 대해 세척이 수행되는 제1-1단계, 및
    상기 유연필름이 역방향 이동되어 상기 프린터로 재투입되는 제1-2단계,를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 감지 필름 제조 방법.
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