KR20210031566A - 흡수 용품 제조 방법 - Google Patents

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KR20210031566A
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pedot
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absorbent article
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이의철
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Abstract

본 발명은 양호한 전도성 및 접착성을 가지는 전도성 페이스트를 프린팅 또는 코팅하고, 사용자의 신체로부터 배출된 배설물을 받아내는 흡수 용품 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명은 분산 중합 방법을 이용하여 EDOT 단량체를 중합함으로써 PEDOT계 나노 입자를 제조하는 PEDOT계 분산 중합 단계;
상기 PEDOT계 나노 입자 중합 완료 후 잔여 분산 안정제 및 산화제를 제거하고 PEDOT계 나노 입자를 회수하는 단계;
상기 회수한 PEDOT계 나노 입자를 전도성 페이스트로 제조하는 단계;
상기 PEDOT계 나노 입자 기반 전도성 페이스트를 프린팅 또는 코팅하는 것을 특징으로 하는 흡수 용품 제조 방법이 제공될 수 있다.

Description

흡수 용품 제조 방법{METHOD FOR FABRICATING ABSORBENT ARTICLE}
본 발명은 양호한 전도성 및 접착성을 가지는 전도성 페이스트를 프린팅 또는 코팅하고, 사용자의 신체로부터 배출된 배설물을 받아내는 흡수 용품 제조 방법에 관한 것이다.
기저귀는 고령자나 신체 장애자 등이 사용하는 흡수성 물품으로서, 일회용 기저귀, 트레이닝 팬츠, 실금용 팬츠 등이 있다. 이들 흡수성 물품은, 어느 것이나 착용자의 생활 습관이나 간호 레벨에 따라 구별되어 쓰여지고 있다.
예컨대 일회용 기저귀는, 고령자나 신체 장애자 등과 같이 자력으로의 배설 행위가 곤란한 사람에 대해 그 배설물을 누설하지 않고 유지 흡수함으로써, 배설 등을 위한 보조구로서 또는 간호용 위생품으로서 사용되고 있다.
소변은 사용자의 건강 상태를 파악하는 중요한 자료가 될 수 있다. 따라서, 사용자의 소변을 감지하고 관리하는 수단 및 해당 수단을 제조하는 방안이 요구된다.
한국등록특허공보 제1246464호에는 남성의 주요 부위를 용이하게 꺼낼 수 있는 일회용 기저귀가 개시되고 있으나, 소변을 관리하는 수단, 해당 수단을 제조하는 방안은 나타나지 않고 있다.
흡수 용품으로서 감지 수단을 구비한 스마트 기저귀는 배뇨 정보를 즉각적으로 받을 수 있어야 하고, 이때 사용되는 것이 스마트 기저귀에 형성되는 전도성 페이스트이고, 따라서, 전도성 페이스트는 전도성이 우수하고, 형성 과정이 용이하게 이루어져야 한다.
한국등록특허공보 제1246464호
흡수 용품으로서 감지 수단을 구비한 스마트 기저귀는 배뇨 정보를 즉각적으로 받을 수 있어야 하고, 이때 사용되는 것이 스마트 기저귀에 형성되는 전도성 페이스트이고, 따라서, 전도성 페이스트는 전도성이 우수하고, 형성 과정이 용이하게 이루어져야 한다.
본 발명은 높은 내열성과 전도율을 가지는 전도성 페이스트가 프린팅 또는 코팅되고, 사용자의 배설물을 감지하는 센서 기능을 갖는 흡수 용품을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 분산 중합 방법을 이용하여 EDOT 단량체를 중합함으로써 PEDOT 계 나노 입자를 제조하는 PEDOT계 분산 중합 단계;
상기 PEDOT계 나노 입자 중합 완료 후 잔여 분산 안정제 및 산화제를 제거하고 PEDOT계 나노 입자를 회수하는 단계;
상기 회수한 PEDOT계 나노 입자를 전도성 페이스트로 제조하는 단계;
상기 PEDOT계 나노 입자 기반 전도성 페이스트를 프린팅 또는 코팅하는 것을 특징으로 하는 흡수 용품 제조 방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 흡수 용품 제조 방법에 따르면, 단말부의 감지 신호가 흐를 수 있는 센싱 패턴이 배설물을 받는 흡수 용품에 형성될 수 있다.
배설물의 누설을 방지하기 위해 흡수 용품에는 배설물의 통과가 적어도 일부 제한되는 재질의 제1 시트가 마련될 수 있다.
흡수 용품을 이루는 제1 시트는 매끈한 표면으로 인해 센싱 패턴을 형성하는 전도성 페이스트의 흡착이 어려울 수 있다. 전도성 페이스트가 정상적으로 흡착되지 않으면 센싱 패턴을 통해 흐르는 감지 신호의 배설물 감지를 기대하기 어렵다.
따라서, 설정 간격, 설정 폭, 설정 폭을 만족하는 센싱 패턴을 정확하게 형성하기 위해, 제1 시트에 대한 전도성 페이스트의 접착도(또는 흡착도)가 개선될 필요가 있다.
본 발명의 흡수 용품 제조 방법에 따르면, 제1 시트의 일면에 전도성 페이스트가 인쇄되는 접착도 및 전도성이 개선될 수 있다.
본 발명의 전도성 페이스트는 PEDOT계 나노 입자를 합성 후 빠르게 회수하고, PEDOT계 나노 입자 기반의 전도성 페이스트를 제조하여 양호한 전도성과 접착성을 유지할 수 있기 때문에, 흡수 용품에 양호한 상태의 프린팅 또는 코팅을 할 수 있다.
PEDOT계 나노 입자의 합성후 빠르게 회수(높은 회수율)하여 흡수 용품에 사용됨으로써, 높은 접착성을 가질 수 있어 흡수 용품의 신뢰성이 향상될 수 있다.
PEDOT계 나노 입자 제조시 사용한 분산 안정제 제거가 용이할 뿐만 아니라 균일한 제조 및 빠른 회수가 가능하고, 첨가제를 가감하여 전도성 페이스트의 점도를 조절할 수 있다
본 발명의 흡수 용품 제조 방법은 제1 시트가 감긴 제1 위치의 소스 롤을 풀어 제2 위치의 센싱 패턴 롤에 되감으며, 소스 롤과 센싱 패턴 롤 사이에 연속된 제1 시트를 센싱 패턴 처리할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 소스 롤이 입력되고 센싱 패턴 롤이 출력되는 롤투롤(roll to roll) 방식이 되므로, 롤 상태로 제1 시트의 입력과 출력이 이루어지는 편의성이 제공될 수 있다.
본 발명의 흡수 용품 제조 방법은 배설물을 감지하는 단말부의 단자의 간격에 맞게 복수의 센싱 패턴을 형성하고, 단말부의 안내부에 맞게 표시선을 형성할 수 있다. 그 결과, 본 발명에 따라 제조된 제1 시트를 이용하는 흡수 용품의 센싱 패턴은 표시선에 의해 단말부의 단자에 용이하게 정렬될 수 있다.
본 발명의 흡수 용품 제조 방법은 흡수 용품보다 넓은 폭의 제1 시트 상에 복수의 센싱 패턴을 형성하고 슬리팅함으로써, 한번에 복수개의 흡수 용품용 제1 시트를 동시에 생산할 수 있다.
본 발명의 패턴 롤은 센싱 패턴이 프린팅 또는 코팅된 제1 시트가 복수 횟수로 감긴 것일 수 있다. 따라서, 패턴 롤에 감긴 제1 시트를 이용해서 기저귀 등의 흡수 용품을 생산하면 배설물을 감지할 수 있는 센싱 기능을 갖는 흡수 용품이 제조될 수 있다.
도 1은 본 발명의 흡수 용품 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 흡수 용품 제조 장치를 측면에서 바라본 개략도이다.
도 3은 본 발명의 흡수 용품 제조 장치를 위에서 바라본 개략도이다.
도 4는 본 발명의 흡수 용품 제조 방법에 의해 제조된 흡수 용품을 나타낸 개략도이다.
도 5는 시트부의 단면을 나타낸 개략도이다.
도 1은 본 발명의 흡수 용품 제조 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 2는 본 발명의 흡수 용품 제조 장치를 측면에서 바라본 개략도이다. 도 3은 본 발명의 흡수 용품 제조 장치를 위에서 바라본 개략도이다.
도 1에 도시된 흡수 용품 제조 방법은 제1 시트(110)를 제공하는 풀림 단계(S 510), 제1 시트(110)를 전처리하는 단계(S 580), 제1 시트(110)에 센싱 패턴(200)을 형성하는 센싱 패턴 형성 단계(S 530), 제1 시트(110)에 표시선(300)을 형성하는 표시선 형성 단계(S 540), 센싱 패턴(200) 또는 표시선(300)을 건조시키는 건조 단계(S 550), 넓은 폭을 갖는 제1 시트(110)를 작은 폭을 갖는 복수의 제1 시트(110)로 슬리팅(slitting)하는 슬리팅 단계(S 560), 센싱 패턴(200)이 형성된 형성된 제1 시트(110)를 감아 센싱 패턴 롤 b를 형성하는 감김 단계(S 570)를 포함할 수 있다.
풀림 단계(S 510)는 제1 시트(110)를 준비 및 제공하는 단계에 해당한다.
제1 시트(110)는 판 형상으로 형성되고, 배설물의 통과가 적어도 일부 제한되는 재질의 비닐, 필름 등을 포함할 수 있다. 일 예로, 제1 시트(110)는 폴리에틸렌을 포함할 수 있다.
제1 시트(110)는 흡수 용품에서 사용자의 배설물을 받는 배설 영역에 배치될 수 있다.
사용자의 배설물은 대변, 소변, 땀, 생리혈, 눈물, 침 등을 포함할 수 있다.
각 배설물을 받기 위해 흡수 용품은 대소변을 받는 기저귀 또는 패드, 사용자 신체의 특정 위치에 부착되고 땀을 받는 패치, 생리혈을 받는 생리대, 눈물을 받는 안대, 침 등을 받는 마스크 등의 시트부(100)를 포함할 수 있다.
도 4에 도시된 시트부(100)는 사용자의 다리 사이에 채워지고 대소변을 받아내는 기저귀를 포함할 수 있다. 도시된 각 구성은 생리대 등과 같은 다른 종류의 시트부(100)에도 그대로 적용될 수 있다.
제1 시트(110)는 폴리에틸렌 분말을 성형해서 형성될 수 있다.
취급의 편의를 개선하기 위해, 센싱 패턴(200)이 미형성된 제1 시트(110)가 돌돌 말린 소스 롤 a가 풀림 단계(S 510)에서 준비될 수 있다.
풀림 단계(S 510)는 배설물의 통과가 적어도 일부 제한되는 판 형상의 제1 시트(110)가 감긴 소스 롤 a로부터 제1 시트(110)를 푸는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 흡수 용품 제조 방법에서 제조되는 제1 시트(110)는 감지 신호를 인가하는 단자(531, 532, 533, 534)가 마련된 단말부(500)가 장착될 수 있는 시트부(100)를 형성하기 위한 것일 수 있다.
따라서, 본 발명의 흡수 용품은 일명 스마트 기저귀가 될 수 있다.
시트부(100)에는 단말부(500)의 단자에 물리적으로 접촉되면서 감지 신호가 소통되는 센싱 패턴(200)이 형성될 수 있다.
이때, 감지 신호가 소통될 수 있는 센싱 패턴(200)은 전도성 페이스트(10)에 의해 형성될 수 있다. 감지 신호를 이용해 배설물을 감지하기 위해, 단말부(500)에는 서로 이격된 복수의 단자가 형성될 수 있다. 이때, 시트부(100)에는 일부 단자가 접촉되는 양(+) 센싱 패턴(210), 다른 단자가 접촉되는 음(-) 센싱 패턴(220)이 형성될 수 있다.
양 센싱 패턴(210)과 음 센싱 패턴(220)은 서로 이격된 상태이므로, 배설물이 없는 초기 상태에서 양 센싱 패턴(210)으로 인가된 감지 신호는 음 센싱 패턴(220)으로 전달되지 못한다. 만약, 배설물이 양 센싱 패턴(210)과 음 센싱 패턴(220)에 결쳐서 분포하면, 양 센싱 패턴(210)의 감지 신호는 배설물을 타고 음 센싱 패턴(220)으로 전달될 수 있다. 단말부(500)는 음 센싱 패턴(220)으로 전달된 감지 신호를 분석해서 배설물을 감지하거나, 배설물의 양을 판별할 수 있다.
단말부(500)의 정상적인 동작을 위해 각 센싱 패턴(200)의 두께, 폭 등이 설정값을 만족해야 한다. 그런데, 매끈한 표면을 갖는 제1 시트(110)에 설정값을 만족하는 두께, 폭에 맞춰 전도성 페이스트(10)를 인쇄하는 것이 어려울 수 있다.
설정값을 만족하는 두께, 폭을 갖는 센싱 패턴(200)이 형성되도록, 센싱 패턴(200)을 형성하는 센싱 패턴 형성 단계(S 530) 전에 전처리 단계(S 580)가 수행될 수 있다.
전처리 단계(S 580)는 소스 롤 a로부터 풀린 제1 시트(110)를 코로나 처리할 수 있다.
일 예로, 전처리 단계(S 580)는 배설물의 통과가 제한되는 판 형상의 제1 시트(110)를 코로나 처리하여 제1 시트(110)의 일면에 대한 물과의 접촉각을 낮출 수 있다.
코로나 처리는 방전 처리(discharge treatment)에 해당하며, 방전 처리부(370)를 사용하여 코로나염을 발생시키고 그 사이로 제1 시트(110)를 통과시켜 표면을 개질하는 방법이다. 코로나 처리에 의해 제1 시트(110)의 표면이 산화되어 친수성의 정도를 가리키는 물과의 접촉각이 작아지게 된다. 그 결과, 폴리에틸렌 재질의 제1 시트(110)의 인쇄 적성이 크게 향상되므로, 전도성 페이스트(10)를 이용해서 설정값의 두께, 폭을 갖는 정밀한 센싱 패턴(200) 형성이 가능하다.
소스 롤 a로부터 풀린 제1 시트(110)를 코로나 처리하는 방전 처리부(370)는 센싱 패턴(200)을 형성하는 센싱 패턴부(310, 320)와 소스 롤 a의 사이에 배치될 수 있다.
센싱 패턴부는 전처리 단계(S 580)를 통해 친수성이 높아진 제1 시트(110)에 전도성 페이스트를 프린팅 또는 코팅해서 센싱 패턴(200)을 형성할 수 있다.
센성 패턴 형성 단계(S 530)는 소스 롤 a로부터 풀린 제1 시트(110)에 배설물의 감지 신호가 소통될 수 있는 센싱 패턴(200)을 형성할 수 있다.
일 예로, 센싱 패턴 형성 단계(S 530)는 코로나 처리를 통해 친수성이 높아진 제1 시트(110)의 일면에 물이 포함된 전도성 페이스트(10)를 프린팅 또는 코팅하는 것으로 배설물의 감지 신호가 소통될 수 있는 센싱 패턴(200)을 형성할 수 있다.
센싱 패턴 형성 단계(S 530)는 배설물에 의해 센싱 패턴(200)의 등가 저항이 달라지도록, 배설물을 받는 제1 시트(110)의 배설 영역 k를 관통하는 복수의 센싱 패턴(200)을 서로 이격시켜 제1 시트(110)에 프린팅 또는 코팅할 수 있다. 이때, 각 센싱 패턴(200)은 제1 시트(110)가 소스 롤 a로부터 풀리는 방향을 따라 제1 시트(110) 상에 연속적으로 프린팅 또는 코팅될 수 있다.
제1 시트(110)에 센싱 패턴(200)을 형성하는 센싱 패턴부가 소스 롤 a와 센싱 패턴 롤 b의 사이에 배치될 수 있다.
제1 시트(110)는 소스 롤 a로부터 연속적으로 풀리면서 센싱 패턴부를 연속적으로 통과할 수 있다.
센싱 패턴부를 연속적으로 통과하는 제1 시트(110)에는 센싱 패턴부에 의해 센싱 패턴(200)이 연속적으로 형성될 수 있다.
센싱 패턴부를 연속적으로 통과한 제1 시트(110)는 센싱 패턴 롤 b에 연속적으로 감길 수 있다.
센싱 패턴 롤 b는 원기둥 형상의 심지통에 센싱 패턴이 형성된 제1 시트가 감긴 것일 수 있다. 경우에 따라 심지통이 배제된 상태에서 센싱 패턴 롤 b가 형성될 수 있다.
센싱 패턴 롤 b에 감긴 제1 시트(110)는 흡수 용품을 제조하는 후공정의 커팅부에 의해 흡수 용품의 길이에 맞게 절단될 수 있다. 현실적으로 센싱 패턴 롤 b에 무한대 길이의 제1 시트(110)를 감기는 어렵다. 설정 길이 단위로 제1 시트(110)가 절단될 수 있으며, 이 경우에도 커팅부에 의해 제1 시트가 절단될 수 있다. 소스 롤 a에 감긴 제1 시트가 제한된 길이를 갖는 경우, 별도의 커팅부를 이용하지 않고도 제한된 길이의 제1 시트가 감긴 센싱 패턴 롤 b가 형성될 수 있다.
이때, 제1 시트(110)의 절단 위치에 상관없이 감지 신호를 생성하는 단말부에 형성된 복수의 단자에 복수의 센싱 패턴이 각각 접촉되도록, 센싱 패턴 형성 단계(S 530)는 복수의 센싱 패턴(200)을 동일한 간격으로 평행하게 형성할 수 있다.
제1 시트(110)의 절단 위치에 상관없이, 절단된 제1 시트(110)의 말단과 절단된 제1 시트(110)에 형성된 센싱 패턴(200)의 말단이 일치하도록, 센싱 패턴 형성 단계(S 530)는 제1 시트(110)의 길이 방향을 따라 센싱 패턴(200)을 연속적으로 형성할 수 있다.
센싱 패턴(200)이 서로 이격된 제1 센싱 패턴과 제2 센싱 패턴을 포함하는 경우, 제1 센싱 패턴의 말단 및 제2 센싱 패턴의 말단은 모두, 절단된 제1 시트(110)의 말단에 위치할 수 있다. 일 예로, 제1 센싱 패턴은 도 4의 양 센싱 패턴(210)을 포함하고, 제2 센싱 패턴은 도 4의 음 센싱 패턴(220)을 포함할 수 있다.
이때, 센싱 패턴 형성 단계(S 530)는 배설물을 감지하는 감지 신호를 생성하는 단말부(500)에 형성된 복수의 단자 간의 간격에 맞춰 서로 이격된 복수의 센싱 패턴(200)을 형성할 수 있다.
일 예로, 그라비어(Gravure) 인쇄를 통해 제1 시트(110)에 센싱 패턴(200)이 형성될 수 있다.
센싱 패턴 형성 단계(S 530)는 소스 롤 a와 센싱 패턴 롤 b 사이에 배치된 센싱 패턴부에 의해 수행될 수 있다.
센싱 패턴부는 소스 롤 a로부터 센싱 패턴 롤 b를 향해 이동하는 제1 시트(110)의 경로 상에 마련되고 제1 시트(110)의 이동에 맞춰 회전하는 제1 원통판 그라비어 윤전기(310)를 포함할 수 있다.
센싱 패턴 형성 단계(S 530)는 제1 시트(110)의 이동 경로 상에 마련된 제1 평판 그라비어 윤전기(320)와 제1 원통판 그라비어 윤전기(310)를 이용해서 제1 평판 그라비어 윤전기(320)와 제1 원통판 그라비어 윤전기(310)로 입력되는 제1 시트(110)에 센싱 패턴(200)을 연속적으로 프린팅 또는 코팅할 수 있다.
액체 또는 분말 상태의 전도성 페이스트(10)가 수용된 제1 잉크통(330), 외주면이 제1 잉크통(330)을 통과하면서 회전하고 외주면에 센싱 패턴(200)의 음각 형상이 형성된 제1 원통판 그라비어 윤전기(310), 제1 원통판 그라비어 윤전기(310)에 대면 배치되는 제1 평판 그라비어 윤전기(320)가 마련될 수 있다. 제1 원통판 그라비어 윤전기(310)의 외주면에는 복수 단자 간의 간격과 동일하게 이격된 복수의 음각 리브에 해당하는 트렌치(trench)(319)가 형성될 수 있다.
이때, 복수의 트렌치(319)는 서로 평행하게 연장될 수 있다.
트렌치(319)는 제1 시트(110)의 길이 방향에 기울어진 여부에 상관없이 제1 원통판 그라비어 윤전기(310)의 외주면 상에 처음과 끝이 연속된 폐곡선 형상으로 형성될 수 있다. 복수의 트렌치(319)는 제1 시트(110)의 폭 방향 상으로 동일한 간격으로 서로 평행하게 형성될 수 있다.
각 트렌치(319)는 제1 원통판 그라비어 윤전기(310)의 외주를 따라 끊김없이 연속되게 형성될 수 있다. 트렌치(319)에 존재하는 전도성 페이스트가 제1 시트(110)의 일면에 프린팅 또는 코팅될 수 있다.
회전하는 제1 원통판 그라이버 윤전기(310)에 밀착되면서 제1 원통판 그라비어 윤전기(310)를 통과한 제1 시트(110)에는 트렌치(319)에 의해 서로 평행한 복수의 센싱 패턴(200)이 끊김없이 연속되게 형성될 수 있다.
일 예로, 제1 잉크통(330)을 경유한 복수의 트렌치(319)에는 전도성 페이스트(10)가 담긴 상태가 되고, 해당 전도성 페이스트(10)는 대면되는 제1 시트(110)에 인쇄될 수 있다. 음각 리브에 의해 제1 시트(110)에 인쇄된 복수의 센싱 패턴(200)은 복수 단자 간의 간격과 동일하게 이격될 수 있다.
제1 원통판 그라비어 윤전기(310)에 대면되는 위치에 외주면에 묻은 전도성 페이스트(10)의 두께를 조절하는 제1 닥터 블레이드(340)(doctor blade), 제1 시트(110)를 팽팽하게 유지하는 압동 롤러(350)가 추가로 마련될 수 있다.
소스 롤 a로부터 풀린 제1 시트(110)는 각 윤전기의 사이로 입력되고, 각 윤전기의 사이에서 전도성 페이스트(10)로 프린팅되거나 코팅될 수 있다. 이때, 제1 시트(110)의 일면에 프린팅 또는 코팅된 전도성 페이스트(10)는 감지 신호가 소통될 수 있는 센싱 패턴(200)을 형성하며 자연 건조되거나 건조부(360)를 통해 강제 건조될 수 있다. 전도성 페이스트(10)가 건조된 제1 시트(110)는 센싱 패턴(200)을 갖는 제1 시트(110)가 되며, 센싱 패턴(200)을 갖는 제1 시트(110)는 다시 롤 상태로 말릴 수 있다.
제1 시트(110)가 감긴 소스 롤 a가 제1 위치에 배치되고, 제2 위치에 센싱 패턴 롤 b가 배치될 때, 소스 롤 a로부터 풀린 제1 시트(110)는 제2 위치까지 연속되며, 제2 위치에서 센싱 패턴 롤 b에 감길 수 있다.
이때, 전처리 단계(S 580), 센싱 패턴 형성 단계(S 530), 표시선 형성 단계(S 540), 건조 단계(S 550), 슬리팅 단계(S 560)는 제1 위치와 제2 위치의 사이에서 수행되며, 제1 위치로부터 제2 위치까지 연속된 제1 시트(110)에 대해 수행될 수 있다.
본 실시 예에 따르면, 제1 시트(110)가 소스 롤 상태로 입력되고, 각종 단계를 거친 제1 시트(110)가 센싱 패턴 롤 상태로 출력될 수 있다.
표시선 형성 단계(S 540)는 제1 시트(110)에 배설물이 묻으면 색깔이 변하는 표시선을 형성할 수 있다. 표시선 형성 단계(S 540)는 센싱 패턴 형성 단계(S 530)를 수행하는 센싱 패턴부와 소스 롤 a의 사이에 배치되거나, 센싱 패턴부와 센싱 패턴 롤 b의 사이에 배치되는 표시부(410, 420)에 의해 수행될 수 있다.
액체 또는 분말 상태의 수분 변색 잉크(20)가 수용된 제2 잉크통(430), 외주면이 제2 잉크통(430)을 통과하면서 회전하고 외주면에 센싱 패턴(200)의 음각 형상이 형성된 제2 원통판 그라비어 윤전기(410), 제2 원통판 그라비어 윤전기(410)에 대면 배치되는 제2 평판 그라비어 윤전기(420)가 마련될 수 있다. 제2 원통판 그라비어 윤전기(410)에 대면되는 위치에 외주면에 묻은 수분 변색 잉크(20)의 두께를 조절하는 제2 닥터 블레이드(440)(doctor blade), 제1 시트(110)를 팽팽하게 유지하는 압동 롤러(350)가 추가로 마련될 수 있다.
표시선 형성 단계(S 540)를 수행하는 제2 평판 그라비어 윤전기(420) 등의 표시부는 센싱 패턴 형성 단계(S 530)를 수행하는 제1 평판 그라비어 윤전기(320) 등의 센싱 패턴부의 앞 또는 뒤에 배치될 수 있다. 따라서, 표시선 형성 단계(S 540)는 센싱 패턴 형성 단계(S 530)보다 먼저 수행되거나 나중에 수행될 수 있다. 도면에서는 센싱 패턴 형성 단계(S 530) 후에 표시선 형성 단계(S 540)가 수행되고 있다.
표시선 형성 단계(S 540)는 단말부(500)의 단자와 제1 시트(110)의 센싱 패턴(200) 간의 정렬을 안내하는 단말부(500)의 안내부(521)와 단자 간의 간격에 맞춰 센싱 패턴(200)으로부터 이격되게 표시선(300)을 형성할 수 있다.
건조 단계(S 550)는 센싱 패턴 형성 단계 후에 제1 시트(110)의 일면에 형성된 전도성 페이스트(10)를 건조부(360)를 이용해서 강제 건조시킬 수 있다.
건조부(360)는 히터, 열풍 등을 이용해서 센싱 패턴(200)에 묻은 전도성 페이스트(10) 또는 수분 변색 잉크(20)를 건조시킬 수 있다. 건조부(360)는 센싱 패턴부와 센싱 패턴 롤 b의 사이에 배치될 수 있다. 건조부(360)는 센싱 패턴 롤 b에 제1 시트(110)가 감기기 전에 제1 시트(110)에 형성된 센싱 패턴(200)을 건조시킬 수 있다.
건조 단계(S 550)는 센싱 패턴 형성 단계(S 530) 및 표시선 형성 단계(S 540)가 모두 완료된 후에 제1 시트(110)에 대해 수행되며, 추가로, 센싱 패턴 형성 단계(S 530)와 표시선 형성 단계(S 540)의 사이에 마련될 수 있다.
전처리 단계(S 580), 센싱 패턴 형성 단계(S 530), 표시선 형성 단계(S 540)는 배설물을 받는 흡수 용품의 폭보다 정수배 이상의 큰 폭을 갖는 제1 시트(110)를 대상으로 수행될 수 있다.
센싱 패턴 형성 단계(S 530) 또는 표시선 형성 단계(S 540)는 제1 시트(110)의 폭 방향 상으로 각 흡수 용품에 대응되는 영역 또는 위치마다 센싱 패턴(200) 또는 표시선(300)을 형성할 수 있다.
슬리팅 단계(S 560)는 센싱 패턴 형성 단계 및 표시선 형성 단계(S 540) 후에 흡수 용품의 폭보다 정수배 이상의 큰 폭을 갖는 하나의 제1 시트(110)를 슬리팅부를 이용해서 슬리팅(slitting)하여 흡수 용품의 제작에 필요한 폭을 갖는 복수의 제1 시트(110)를 형성할 수 있다.
센싱 패턴 형성 단계(S 530) 또는 표시선 형성 단계(S 540)를 거친 제1 시트(110)가 감겨 센싱 패턴 롤 b를 형성할 때, 슬리팅 단계(S 560)는 센싱 패턴 형성 단계(S 530)를 수행하는 센싱 패턴부와 센싱 패턴 롤 b의 사이에 마련된 커터 등의 슬리팅부(380)를 이용해서 수행되거나, 표시선 형성 단계(S 540)를 수행하는 표시부와 센싱 패턴 롤 b의 사이에 마련된 슬리팅(380)를 이용해서 수행될 수 있다.
경우에 따라, 슬리팅 단계(S 560)는 센싱 패턴 롤 b를 커팅하는 것에 의해 수행될 수도 있다.
슬리팅부(380)는 센싱 패턴부와 센싱 패턴 롤의 사이에서 센싱 패턴부로부터 상기 센싱 패턴 롤을 향해 이동하는 제1 폭의 제1 시트(110)를 절단해서 제1 폭보다 작은 제2 폭을 갖는 복수의 제1 시트(110)를 형성할 수 있다. 또는 슬리팅부(380)는 표시부와 센싱 패턴 롤의 사이에서 표시부로부터 센싱 패턴 롤을 향해 이동하는 제1 폭의 제1 시트(110)를 절단해서 제1 폭보다 작은 제2 폭을 갖는 복수의 제1 시트(110)를 형성할 수 있다.
슬리팅부(380)에 의해 길이 방향을 따라 복수로 절단된 제1 시트(110)는 감김 단계(S 570)는 센싱 패턴 롤 b에 감길 수 있다.
슬리팅부(380)에 의해 제2 폭을 갖게 형성된 제1 시트(110)는 제2 폭을 갖는 센싱 패턴 롤 b의 상태로 흡수 용품을 제조하는 다음 단계로 이송될 수 있다.
센싱 패턴 형성 단계(S 530)를 거친 제1 시트(110)가 감겨 센싱 패턴 롤을 형성할 때, 흡수 용품을 제조하는 다음 단계를 통해 배설물이 통과하는 재질의 제2 시트(120)가 감긴 서브 롤이 마련될 수 있다.
센싱 패턴 롤로부터 풀린 제1 시트(110)에서 센싱 패턴(200)이 프린팅 또는 코팅된 일면에 서브 롤로부터 풀린 제2 시트(120)가 대면되게 센싱 패턴 롤과 서브 롤이 설치될 수 있다.
센싱 패턴(200)이 프린팅 또는 코팅된 제1 시트(110)의 일면에 제2 시트(120)가 대면되도록, 제1 시트(110)와 제2 시트(120)는 함께 접합 롤러로 진입될 수 있다.
접합 롤러를 이용해서 센싱 패턴(200)이 프린팅 또는 코팅된 제1 시트(110)의 일면에 제2 시트(120)가 접합될 수 있다.
단말부의 단자는 제2 시트(120) 측에 밀착되고, 제2 시트를 관통해서 제1 시트 상의 센싱 패턴에 접촉될 수 있다.
제1 시트가 배설물의 일부가 통과하는 재질을 포함하는 경우, 단말부의 단자는 제1 시트(110)에 직접 밀착되면서 제1 시트 상의 센싱 패턴에 접촉될 수 있다.
접합 롤러로부터 출력되고 서로 접합된 제1 시트(110)와 제2 시트(120)는 배설물을 받는 흡수 용품의 길이에 맞춰 커팅부에 의해 절단될 수 있다.
흡수 용품의 길이에 맞춰 절단된 제1 시트(110)와 제2 시트(120)는 흡수 용품에 맞게 재단될 수 있다.
흡수 용품에 맞게 재단되고 제1 시트(110)에 접합된 제2 시트(120)의 가운데에 배설물을 흡수하는 흡수재(150)가 적층될 수 있다.
제2 시트(120)의 가운데에 적층된 흡수재(150) 상에 배설물이 통과하는 재질의 제3 시트(130)를 덮고, 제3 시트(130)의 가장자리를 제2 시트(120)의 가장자리에 접합시키면, 센싱 패턴(200)을 갖는 흡수 용품에 해당되는 시트부(100)가 완성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 흡수 용품 제조 방법에 의해 제조된 흡수 용품을 나타낸 개략도이다.
도 4에는 흡수 용품에 해당하는 시트부(100)의 일 예로 사용자의 다리 사이에 채워지고 대소변을 받아내는 기저귀를 나타내었다.
기저귀의 일측 가장자리에는 한 쌍의 테이프 파스너(190)가 설치될 수 있다. 테이프 파스너(190)의 테이프는 기저귀의 타측 가장자리에 붙을 수 있다.
기저귀의 가운데 양 사이드에는 상측으로 기립되게 형성된 한 쌍의 누설 방지용 커프스(170)가 마련될 수 있다.
흡수재(150)는 솜, SAP(Super Absorbtion Polymer), 티슈 등의 재질을 포함할 수 있다.
여기서, 본 발명의 흡수 용품 제조 방법은 흡수 용품의 제1 시트(110) 일면에 프린팅 또는 코팅되는 전도성 페이스트(10)를 다음과 같이 제조할 수 있다.
전도성 페이스트(10)는 전기가 소통되는 카본 등의 금속 산화물을 등을 포함하는 물질들과 전도성 폴리머 중 적어도 하나(카본계, 폴리머계, 금속 산화물, PEDOT 등의 전도성 물질), 카본계, 폴리머계, 금속 산화물, PEDOT 등의 전도성 물질을 묽게 만드는 용제, 전도성 폴리머의 용매에 해당하는 물 및 아세틸을 포함할 수 있다.
상기 PEDOT는 폴리 (3,4-에틸렌다이옥시싸이오펜)(poly(3,4-ethylenedioxythiophene))이다.
고분자를 크게 나누면 성능성 고분자와 기능성 고분자로 나눌 수 있다. 성능성 고분자는 고분자의 성질에 유래하는 것으로 기계적 성질 또는 열적 성질을 특징으로 하는 고분자이다. 기능성 고분자란 고분자에 존재하는 작용기에 따라 특수한 성질이 발현되거나, 기능성 물질을 폴리머에 블렌딩함으로써 기능성이 발현되는 고분자이다.
전도성 고분자의 용도를 보면 전도성 성형재료 및 전도성 필름이 주류를 이루고 있으며, IC의 운반용, 투명 전극용 등 여러 가지 분야에서 이용되고 있다. 이 분야는 폴리머에 전도성 부여제를 블렌드하는 기술을 포함할 수 있다.
전도성 폴리머는 폴리아세틸렌, 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리아닐린 등을 포함할 수 있다.
이러한 전도성 페이스트(10)의 구체적인 제조 방법을 보면, 다음과 같다.
A) 분산 중합 방법을 이용하여 EDOT 단량체를 중합함으로써 PEDOT계 나노 입자를 제조하는 PEDOT계 분산 중합 단계;
B) 상기 PEDOT계 나노 입자 중합 완료 후 잔여 분산 안정제 및 산화제를 제거하고 PEDOT계 나노 입자를 회수하는 단계;
C) 상기 회수한 PEDOT계 나노 입자를 전도성 페이스트로 제조하는 단계;
D) 상기 PEDOT계 나노 입자 기반 전도성 페이스트를 프린팅 또는 코팅하는 흡수 용품 제조 방법이 제공될 수 있다.
상기 EDOT는 (3,4-에틸렌다이옥시싸이오펜;3,4-Ethylenedioxythiophene)이고, 상기 PEDOT계는 PEDOT 또는 PEDOT:PSS로 이루어질 수 있다.
상기 분산 중합 방법은 증류수에 분산 안정제를 첨가하고 가열 및 교반을 통해 분산 안정제를 분산시키고, 상기 분산 안정제가 분산된 수용액에 산화제를 첨가하여 교반함으로써 용해 및 분산시키며, 상기 분산 안정제와 산화제가 분산된 수용액에 EDOT 단량체를 적하하여 중합을 진행하는 것이다.
이러한 분산 중합 방법에 따라 상기 중합이 완료된 용액에 용매를 첨가하여 잔여 분산 안정제 및 산화제를 용해시켜 PEDOT계 나노 입자를 회수하는 단계 (C)를 진행할 수 있다.
단계 (A)에서 사용되는 EDOT 단량체의 양은 물에 대하여 0.2~0.6몰이 바람직할 수 있다.
단계 (B)에서 사용된 분산 안정제의 경우, 폴리비닐알코올(polyvinylalcohol), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트(polyvinylacetate) 등이 모두 사용될 수 있으며, 특별히 정해져 있거나 제한되는 것은 아니나, 생산 속도 및 상업성 관점에서 폴리비닐알코올이 바람직할 수 있다. 분산 안정제의 분자량이나 물에 대한 분산 안정제의 농도는 제조된 나노 입자의 직경에 대한 변수이다.
또한, 단계 (B)에서 사용된 산화제의 경우, 삼염화철(FeCl3), 이염화구리(CuCl2)를 예로 들 수 있으며, 조건에 따라 선택이 가능할 수 있다. EDOT 단량체를 중합하는 경우 산화제로는 삼염화철을 사용하는 것이 바람직하며, 이는 삼염화철이 산화제로서 활성 부위를 제공할 뿐만 아니라 도펀트 역할을 하기 때문이다. 삼염화철은 피롤 단량체 대비 몰비율로 1~13배를 넣어줄 수 있으며, 그에 따라 전기전도도와 수율이 조절될 수 있다.
또한, 단계 (B)에서 잔여 분산 안정제 및 산화제를 제거시에는 중합이 완료된 용액에 용매를 첨가하여 잔여 분산 안정제 및 산화제를 용해시켜 PEDOT계 나노 입자를 회수할 수 있다.
따라서, 잔여 분산 안정제 및 산화제를 제거하면 나노미터 직경의 입자가 얻어지며, 잔여 분산 안정제 및 산화제 제거시 사용되는 용매의 종류 및 양에 대해서는 특별한 제한이 없다.
다만, 분산 안정제와 산화제를 모두 녹이면서 인체 독성이나 환경 유해성이 없는 용매가 바람직하며, 분산 안정제로 폴리비닐알코올을 사용하는 경우 용매는 증류수가 바람직할 수 있다.
또한, 분산 안정제와 산화제를 제거하는데 사용하는 용매는 분산 안정제가 폴리비닐알코올을 사용하는 경우, 증류수가 바람직하나, 용매의 종류나 양에 대해 특별한 제한이 없다.
상기 분산 중합 방법에 따라 상기 중합이 완료된 용액에 첨가된 용매를 제거함으로써 고상 파우더 형태의 PEDOT계 나노 입자를 회수하게 될 수 있다.
이때 용매를 제거하는 온도 및 방법에 대해서는 특별한 제한이 없으며, 다만 용매로 증류수를 사용하는 온도를 상온에서부터 80℃ 정도 사이에서 건조한다. 혹은 용매를 제거하기 위하여 진공 오븐을 사용할 수도 있다.
상기 회수한 PEDOT계 나노 입자를 바인더 수지, 전도성 첨가제, 용매와 혼합하여 상기 전도성 페이스트를 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 용매는 증류수, 에탄올, 아세톤으로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 또는 둘 이상의 혼합물로 이루어질 수 있다.
상기 바인더 수지는 용매에 용해하여 사용될 수 있다. 이때 바인더 수지의 경우 그 종류나 분자량이 특별히 제한되는 것은 아니며, 용매의 종류 또한 특별히 제한되는 것은 아니다.
다만, 바인더 수지의 분자량이 지나치게 높거나 낮은 경우 흡수 용품의 제1 시트에의 접착성이 떨어질 수 있다. 용해한 바인더 수지의 농도 역시 특별히 제한되는 것은 아니며, 다만 전도성 페이스트 제조에 있어 혼합도나 점도에 대한 변수로 작용할 수 있다.
상기 바인더 수지 용매는 디메틸포름아미드, 1-메틸-2-피롤리돈, 에틸렌글리콜 부틸에테르, 터피네올, 톨루엔, 프로필렌글리콜 디아세테이트, 으로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 또는 둘 이상의 혼합물로 될 수 있다.
상기 페이스트에서 전도성 고분자의 양이 바인더 수지 용액의 중량을 기준으로 0.1 ~ 20 중량 퍼센트로 이루어질 수 있다.
상기 바인더 수지 용액의 농도는 용매의 중량을 기준으로 2 ~ 20 중량 퍼센트로 이루어질 수 있다.
PEDOT계 대비 바인더 수지의 비율이 지나치게 높은 경우, 흡수 용품의 제1 시트에의 접착성은 향상되나 전도성이 떨어질 수 있다. 또한, PEDOT계 대비 바인더 수지의 비율이 지나치게 낮은 경우, 페이스트의 전도성은 향상되나 흡수 용품의 제1 시트에의 접착성은 높게 유지되지 않는다. 또한, 바인더 수지에 대한 용매의 종류는 바인더 수지의 종류에 따라 상이할 수 있다.
상기 전도성 첨가제는 흑연, 다중벽 탄소 나노튜브, 팽창 흑연으로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 또는 둘 이상의 혼합물로 될 수 있다.
전도성 첨가제의 경우 흑연, 탄소나노튜브와 같은 탄소계 물질 등이 있으며, 조건에 따라 선택이 가능하다. 전도성 첨가제의 함량은 특별히 제한되는 것은 아니다. 하지만 전도성 첨가제의 함량이 지나치게 높으면 점도가 증가하여 혼합이 어려우며, 분자량이 지나치게 낮으면 페이스트의 점도나 전도성을 떨어 뜨릴 수 있다.
상기 PEDOT계 나노 입자의 두께는 10 ~ 200 나노미터로 될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 상기 전도성 페이스트에는 분산 중합 방법을 이용하여 피롤 단량체를 중합함으로써 제조되는 폴리피롤 나노 입자를 포함할 수 있다.
상기 설명한 PEDOT는 화학 중합 등으로 EDOT(3,4-에틸렌디옥시티오펜)를 중합하여 얻어질 수 있다. PEDOT 자체는 불용성이므로, 치환기에 의한 수식이나 수용성 고분자 도판트(dopant)를 사용하여 PEDOT 베이스의 전도 재료를 유기 용매에 용해 혹은 수용매에 분산시키는 것이 가능할 수 있다. PEDOT:PSS는 PEDOT와 폴리스틸렌설폰산(PSS)으로 이루어진 수분산 폴리티오펜 유도체이다.
PEDOT:PSS는 수분산체, 높은 투명성과 전도성, 우수한 내열성과 안전성 등 대단히 우수한 특성이 있다. PSS와 PEDOT는 서로 전하를 보상하여 PSS상 폴리머 사슬에 강하게 PEDOT 올리고머가 결합하여 있다. 이들 복합체가 서로 얽혀 겔 입자로 수용액 중에 분산될 수 있다.
PEDOT:PSS는 첨가제 유무에 따라 그 박막 특성이 크게 달라질 수 있다. 아무것도 첨가하지 않으면 PEDOT:PSS 자체의 전도율은 10 S/cm 정도로 매우 낮은데 비하여, 예를 들면 고비점용매인 DMSO를, 막을 만들 때 5% 첨가하면, 100배 정도 전도율이 향상될 수 있다.
폴리올레핀 수지, 특히 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)은 결정화도가 낮아 가공성, 유연성 등이 우수하여 기저귀용 소재로 보편적으로 활용되고 있지만 표면 에너지가 약 30 mJ/m2으로 상대적으로 낮은 편이므로, 스마트 기저귀의 전극 재료인 전도성 페이스트가 접착성을 유지하기 어려울 수 있다.
이러한 문제를 극복하기 위해, 본 발명에서는 PEDOT계 나노 입자를 제조 후 더욱 빠르게 회수하고, PEDOT계 나노 입자 기반 전도성 페이스트를 제조하여 스마트 기저귀와 같은 흡수 용품에 적용함으로써 양호한 전도성 및 접착성을 가질 수 있다.
전도성 페이스트의 전기 저항은 소변을 전압 또는 전류로 감지하는 센싱 감도를 좋게 하기 위하여 0.001 내지 10000 ㏁인 것이 바람직하다. 측정을 위하여 패턴에 인가하는 전압 또는 전류를 최소화하면서 출력되는 시그널의 변화를 최대화할 수 있도록 저항은 가능하면 작은 것이 바람직하다. 고분자의 기본적인 특징은 부도체이므로 탄소 등의 전도성 첨가물 등을 추가하여 전도성 페이스트 조성물의 전체적인 전기 저항을 0.001 내지 10000 ㏁으로 최소화하면 측정 감도를 높일 수 있다.
10...전도성 페이스트 20...수분 변색 잉크
100...시트부 110...제1 시트
120...제2 시트 130...제3 시트
150...흡수재 170...커프스
190...파스너 200...센싱 패턴
210...양(+) 센싱 패턴 220...음(-) 센싱 패턴
300...표시선
310...제1 원통판 그라비어 윤전기 319...트렌치
320...제1 평판 그라비어 윤전기
330...제1 잉크통 340...제1 닥터 블레이드
350...압동 롤러 360...건조부
370...방전 처리부 380...슬리팅부
410...제2 원통판 그라비어 윤전기
420...제2 평판 그라비어 윤전기
430...제2 잉크통 440...제2 닥터 블레이드

Claims (9)

  1. 분산 중합 방법을 이용하여 EDOT 단량체를 중합함으로써 전도성 고분자인 PEDOT계 나노 입자를 제조하는 PEDOT계 분산 중합 단계;
    상기 PEDOT계 나노 입자 중합 완료 후 잔여 분산 안정제 및 산화제를 제거하고 PEDOT계 나노 입자를 회수하는 단계;
    상기 회수한 PEDOT계 나노 입자를 전도성 페이스트로 제조하는 단계;
    상기 PEDOT계 나노 입자 기반 전도성 페이스트를 프린팅 또는 코팅하는 것을 특징으로 하는 흡수 용품 제조 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 PEDOT계는 PEDOT 또는 PEDOT:PSS로 이루어지는 것을 특징으로 하는 흡수 용품 제조 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 회수한 PEDOT계 나노 입자를 바인더 수지, 전도성 첨가제, 용매와 혼합하여 상기 전도성 페이스트를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡수 용품 제조 방법.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 용매는 증류수, 에탄올, 아세톤으로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 흡수 용품 제조 방법.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 전도성 페이스트에서 전도성 고분자의 양이 바인더 수지 용액의 중량을 기준으로 0.1 ~ 20 중량 퍼센트인 것을 특징으로 하는 흡수 용품 제조 방법.
  6. 제3 항에 있어서,
    상기 바인더 수지 용액의 농도가 용매의 중량을 기준으로 2 ~ 20 중량 퍼센트인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  7. 제3 항에 있어서,
    상기 전도성 첨가제는 흑연, 다중벽 탄소 나노튜브, 팽창 흑연으로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 흡수 용품 제조방법.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 전도성 페이스트에는 분산 중합 방법을 이용하여 피롤 단량체를 중합함으로써 제조되는 전도성 고분자인 폴리피롤 나노 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡수 용품 제조 방법.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 전도성 페이스트의 전기 저항은 0.001 내지 10000 ㏁인 흡수 용품 제조 방법.
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