WO2018080267A1 - 온도감응소재를 포함한 온도감응필름, 이의 제조방법 및 이를 이용한 온도감응패치 및 패치형 온도계 - Google Patents

온도감응소재를 포함한 온도감응필름, 이의 제조방법 및 이를 이용한 온도감응패치 및 패치형 온도계 Download PDF

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김선영
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Definitions

  • the present invention relates to a temperature sensitive film including a temperature sensitive material, a manufacturing method thereof, and a temperature sensitive patch and a patch-type thermometer using the same. More specifically, the present invention relates to a temperature-sensitive film and a patch-type thermometer using the same, which produce a temperature-sensitive film including a temperature-sensitive material, a heat transfer material, and an adhesive.
  • the bar scale thermometer which reads the scale by expanding the mercury column and detects the body temperature is a commonly used thermometer because the detection error is lower and the cost is lower than that of the infrared sensor using the ear.
  • thermometer is simply formed in the shape of a glass rod in appearance, it is inconvenient to be inserted into the armpit of the body temperature measurement subject, and the subject has to wait for a long time to prevent the thermometer from leaving the armpit. There was a ham.
  • thermometers could not always be attached to the patient's body and the guardian, doctor or nurse could not frequently measure body temperature changing every hour, every minute or every second. Because of this, the patient could not accurately know the temperature at risk of falling seriously missed the treatment time or there was a problem that could not increase the treatment effect by prescription according to body temperature.
  • the conventional thermometer has a limitation that the body temperature can not be measured in various parts, such as the body temperature measurement portion is limited to the armpit.
  • a patch-type thermometer that can measure temperature comfortably and comfortably for a long time is used without having to insert the body temperature measurement target or arm.
  • the conventional patch-type thermometer has a lot of external loss of temperature, there was a limit to prevent this problem by adding an insulating layer.
  • thermochromism a patch-type thermometer that can measure the temperature using thermochromism has been studied.
  • Thermochromism is the phenomenon in which a certain type of material (single substance or solution) is reversibly changed in color at a certain temperature.
  • thermochromism is a thermometer that measures and detects temperature by changing the color of the temperature sensitive material as the temperature is changed by using thermochromic materials.
  • thermometer using the thermochromism had a slow time to sense the temperature and change the color of the temperature sensitive material.
  • thermometer for quickly and easily measuring and detecting temperature.
  • Patent Document 1 United States Patent Publication No. 2014-0221796
  • the technical problem to be achieved by the present invention is to produce a temperature sensitive film including a temperature sensitive material having a function of discoloration by phase transition with temperature, carbon or a heat transfer material including a metal-based nanomaterial having high thermal conductivity and an adhesive, and It is an object of the present invention to provide a temperature sensitive patch and a patch thermometer using a temperature sensitive film.
  • an embodiment of the present invention is a transparent film, a temperature sensitive layer including a temperature sensitive material positioned on the transparent film, are dispersed in the temperature sensitive layer, but the upper portion of the temperature sensitive layer
  • a temperature sensitive film comprising a pressure-sensitive adhesive layer comprising a plurality of heat transfer material and a portion of the heat transfer material exposed to the temperature sensitive layer, the adhesive material covering the heat transfer material exposed on the temperature sensitive layer.
  • the material of the transparent film is characterized in that it comprises at least one selected from the group consisting of indium tin oxide (ITO), silver nanowires, graphene, carbon nanotubes and conductive polymers It may be a sensitive film.
  • ITO indium tin oxide
  • silver nanowires silver nanowires
  • graphene graphene
  • carbon nanotubes carbon nanotubes
  • conductive polymers conductive polymers
  • the temperature sensitive material may be a temperature sensitive film comprising a metal complex salt, a costeric liquid crystal or a metamorphic color, and contained in a microcapsule.
  • the heat transfer material is one selected from the group consisting of carbon nanotubes, carbon wires, carbon nanorods, carbon nanosheets, metal nanotubes, metal nanowires, metal nanorods and metal nanosheets. It may be a temperature-sensitive film comprising the above.
  • the metal nanotubes, metal nanowires, metal nanorods or metal nanosheets are temperature sensitive, characterized in that it comprises one or more selected from the group consisting of copper, silver, aluminum and gold. It may be a film.
  • the pressure-sensitive adhesive may be a temperature-sensitive film, characterized in that it comprises one or more selected from the group consisting of acrylic pressure-sensitive adhesives, silicone pressure-sensitive adhesives, rubber pressure-sensitive adhesives and urethane-based adhesives.
  • another embodiment of the present invention is to prepare a mixture by mixing a temperature sensitive material and a heat transfer material, forming a temperature sensitive layer by coating the mixture on a transparent film and the temperature sensitive It includes a step of coating a pressure-sensitive adhesive on the layer, wherein the heat transfer material is dispersed in the temperature sensitive layer, but provides a method for producing a temperature sensitive film, characterized in that the part is exposed to the upper portion of the temperature sensitive layer.
  • another embodiment of the present invention comprises the steps of preparing a transparent film, coating a temperature sensitive material on the transparent film to form a temperature sensitive layer, a heat transfer material on the temperature sensitive layer And coating the pressure-sensitive adhesive on the temperature sensitive layer coated with the heat transfer material, wherein the heat transfer material is disposed in the temperature sensitive layer and is partially exposed on the temperature sensitive layer. It provides a temperature-sensitive film manufacturing method characterized in that.
  • the content of the heat transfer material may be a temperature-sensitive film manufacturing method characterized in that carried out under the condition of 0.001 wt% to 20 wt% compared to the temperature sensitive material.
  • the temperature sensitive material, the heat transfer material and the pressure-sensitive adhesive may be a method of manufacturing a temperature sensitive film, characterized in that formed as a coating layer on a transparent film by a spray coating method.
  • another embodiment of the present invention provides a temperature sensitive patch including a temperature sensitive film in which the temperature-sensitive material is discolored in response to temperature.
  • the discoloration phenomenon may be a temperature sensitive patch characterized in that it is represented by a phase transition according to the temperature of the temperature sensitive material.
  • the temperature sensing range of the temperature sensitive patch may be a temperature sensitive patch, characterized in that -15 °C to 100 °C.
  • another embodiment of the present invention provides a patch-type thermometer comprising the temperature sensitive film.
  • a method of manufacturing a temperature sensitive film including a temperature sensitive material having a function of discoloration by a phase change according to temperature, a heat transfer material including a carbon or metal-based nanomaterial, and an adhesive can increase the heat transfer efficiency and accuracy due to the heat transfer material.
  • the heat transfer material inside the temperature sensitive film transfers heat to the temperature sensitive material more quickly, so that discoloration due to temperature change appears quickly, it is possible to quickly check the temperature change.
  • thermometer it is possible to provide a temperature sensitive patch and a patch-type thermometer using the temperature sensitive film.
  • the temperature-sensitive patch and patch-type thermometer has the advantage that can quickly check the temperature change in color, can be quickly coped according to the situation used.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a temperature sensitive film according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a temperature sensitive film according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a temperature sensitive film according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a schematic diagram of a method for manufacturing a temperature sensitive film according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic diagram of a heat transfer mechanism of a conventional temperature sensitive patch.
  • Figure 6 is a schematic diagram of the heat transfer mechanism of the temperature sensitive patch according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a temperature sensitive film according to an embodiment of the present invention.
  • the temperature sensitive film is a transparent film 100, a temperature sensitive layer 200 including a temperature sensitive material located on the transparent film 100, the temperature sensitive Is disposed in the layer 200, but located on the plurality of heat transfer material 300 and the temperature sensitive layer 200 is partially exposed on the temperature sensitive layer 200, the temperature sensitive layer 200
  • the adhesive layer 400 includes an adhesive material covering the heat transfer material 300 exposed on the substrate.
  • the temperature sensitive film of the present invention may use the transparent film 100 as a substrate of the temperature sensitive film.
  • the material of the transparent film 100 may include at least one selected from the group consisting of indium tin oxide (ITO), silver nanowires, graphene, carbon nanotubes, and conductive polymers. It is not limited to this.
  • ITO indium tin oxide
  • silver nanowires silver nanowires
  • graphene graphene
  • carbon nanotubes carbon nanotubes
  • conductive polymers conductive polymers
  • the temperature sensitive film of the present invention places a temperature sensitive layer 200 including a temperature sensitive material on the transparent film 100.
  • Temperature-sensitive material is a material that can express the change in temperature as a change in color. Although there are many materials that can change the color by temperature, practically, the change in color due to the temperature change must be sure and the temperature range of the change in color should be narrow. .
  • Temperature-sensitive materials begin to fade in color when they reach the reference temperature, then become transparent when the reference temperature is reached, and are divided into reversible and irreversible depending on whether or not the temperature falls back to the original color.
  • Reversible temperature-sensitive materials that are currently in use include gold complex salts, cholesteric liquid crystals and metamorphic color.
  • the temperature-sensitive material is usually made of a microcapsule material and a change in color appears due to a change in temperature-sensitive material with temperature in the capsule.
  • the temperature sensitive material of the present invention may include metal complex salts, coresteric liquid crystals or metamorphic colors, and may be contained in microcapsules.
  • the average particle diameter of the microcapsules is preferably 0.1 ⁇ m to 500 ⁇ m.
  • the color development concentration may be low, and when the average particle diameter is more than 500 ⁇ m, dispersion stability or processability may be deteriorated.
  • the temperature sensitive film of the present invention is dispersed in the temperature sensitive layer 200, the plurality of heat transfer material 300 is partially located on the temperature sensitive layer 200.
  • the heat transfer material is a material that may have a phenomenon that the thermal energy is continuously transferred from the high temperature portion to the low temperature portion without accompanying the movement of the material.
  • a metal having free electrons in its structure has high thermal conductivity, and is used as a heat transfer material.
  • a carbon material is used as a heat transfer material.
  • a heat transfer material in the form of a tube, a wire, a rod, and a sheet is used.
  • the heat transfer material 300 of the present invention is preferably in the form of a tube, wire, rod and sheet.
  • the heat transfer material 300 is selected from the group consisting of carbon nanotubes, carbon wires, carbon nanorods, carbon nanosheets, metal nanotubes, metal nanowires, metal nanorods, and metal nanosheets. It may include but is not limited to one or more.
  • the metal nanotubes, metal nanowires, metal nanorods or metal nanosheets may include one or more selected from the group consisting of copper, silver, aluminum, and gold, but is not limited thereto. Specify not.
  • silver nanotubes may be used as heat transfer materials in the present invention.
  • the temperature sensitive film of the present invention is positioned on the temperature sensitive layer 200, the pressure-sensitive adhesive layer 400 including an adhesive material covering the heat transfer material 300 exposed on the temperature sensitive layer 200 is located Let's do it.
  • the adhesive material is a material having a property of forming bond strength immediately when contacted under low pressure conditions, and is generally referred to as a pressure-sensitive adhesive.
  • the pressure-sensitive adhesive may include one or more selected from the group consisting of an acrylic pressure sensitive adhesive, a silicone pressure sensitive adhesive, a rubber pressure sensitive adhesive, and a urethane pressure sensitive adhesive, but is not limited thereto.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a temperature sensitive film according to an embodiment of the present invention.
  • the method of manufacturing a temperature sensitive film to prepare a mixture by mixing a temperature sensitive material and a heat transfer material (S101), the temperature sensitive layer by coating the mixture on a transparent film Forming a step (S102) and coating a pressure-sensitive adhesive on the temperature sensitive layer (S103), wherein the heat transfer material is dispersed and positioned in the temperature sensitive layer, but partially exposed to the upper part of the temperature sensitive layer
  • S101 a temperature sensitive material and a heat transfer material
  • S102 a transparent film Forming a step
  • S103 a pressure-sensitive adhesive on the temperature sensitive layer
  • the heat transfer material is dispersed and positioned in the temperature sensitive layer, but partially exposed to the upper part of the temperature sensitive layer
  • a mixture is prepared by mixing a temperature sensitive material and a heat transfer material (S101) to form a temperature sensitive layer by coating the mixture on a transparent film (S102).
  • the temperature sensitive material may include a metal complex salt, a cholesteric liquid crystal, or a metamorphic color, and may be contained in a microcapsule.
  • a colestic liquid crystal as a temperature sensitive material.
  • the heat transfer material is at least one selected from the group consisting of carbon nanotubes, carbon wires, carbon nanorods, carbon nanosheets, metal nanotubes, metal nanowires, metal nanorods, and metal nanosheets. It may include, it is located in the temperature sensitive layer is dispersed, may be located in part exposed to the upper portion of the temperature sensitive layer.
  • the metal nanotubes, metal nanowires, metal nanorods or metal nanosheets may include one or more selected from the group consisting of copper, silver, aluminum, and gold, but is not limited thereto. Specify not.
  • silver nanotubes may be used as heat transfer materials in the present invention.
  • the content of the heat transfer material may be performed under the condition of 0.001 wt% to 20 wt% relative to the temperature sensitive material.
  • the content of the heat transfer material is less than 0.001 wt% of the temperature sensitive material, the external temperature of the heat sensitive material may be transmitted slowly, and external loss of heat may occur. It can be difficult to do so is undesirable.
  • the content of the temperature sensitive material in the present invention is 1 g
  • the content of the heat transfer material may be 0.01 g.
  • the mixture may form a temperature sensitive layer on the transparent film by spray coating.
  • a spray coating method is a method of forming a coating layer by spraying a material to be coated through a nozzle onto a substrate.
  • the mixture may further include a solvent.
  • the solvent enables smooth spraying at the nozzle when the mixture is applied, and may adjust the viscosity of the mixture to provide optimum conditions of physical properties of the temperature sensitive layer of the present invention.
  • the coating rate of the mixture is preferably 100 g / m 2 to 1500 g / m 2 , but when the coating rate is less than 100 g / m 2 , the manifestation of phase transition phenomenon is remarkable.
  • the content exceeds 1500 g / m 2 , the effect transition of the phase transition phenomenon is further increased, but there is a fear of cost increase, and the thickness may be thick, which may lower the flexibility, which is not preferable.
  • the material of the transparent film may include at least one selected from the group consisting of indium tin oxide (ITO), silver nanowires, graphene, carbon nanotubes, and conductive polymers, but is not limited thereto. It is not specified.
  • ITO indium tin oxide
  • silver nanowires silver nanowires
  • graphene graphene
  • carbon nanotubes carbon nanotubes
  • conductive polymers but is not limited thereto. It is not specified.
  • the pressure-sensitive adhesive may include one or more selected from the group consisting of an acrylic pressure sensitive adhesive, a silicone pressure sensitive adhesive, a rubber pressure sensitive adhesive, and a urethane pressure sensitive adhesive, but is not limited thereto.
  • the pressure-sensitive adhesive may be coated in the same manner as the spray coating method to form a pressure-sensitive adhesive layer on the transparent film.
  • the pressure-sensitive adhesive may further include a binder and a solvent.
  • the binder serves to improve the adhesiveness with the temperature sensitive layer when coating the pressure-sensitive adhesive.
  • the solvent may enable a smooth spray from the nozzle when the pressure-sensitive adhesive is applied, it is possible to provide the optimum performance of the physical properties of the pressure-sensitive adhesive layer of the present invention by adjusting the viscosity of the pressure-sensitive adhesive.
  • FIG. 4 A schematic diagram of the temperature sensitive film manufacturing method is shown in FIG. 4.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a temperature sensitive film according to another embodiment of the present invention.
  • It may include a method for producing a temperature-sensitive film, characterized in that located.
  • the material of the transparent film may include at least one selected from the group consisting of indium tin oxide (ITO), silver nanowires, graphene, carbon nanotubes, and conductive polymers, but is not limited thereto. It is not specified.
  • ITO indium tin oxide
  • silver nanowires silver nanowires
  • graphene graphene
  • carbon nanotubes carbon nanotubes
  • conductive polymers but is not limited thereto. It is not specified.
  • the temperature sensitive material is coated on the transparent film to form a temperature sensitive layer (202).
  • the temperature sensitive material may include a metal complex salt, a cholesteric liquid crystal, or a metamorphic color, and may be contained in a microcapsule.
  • a colestic liquid crystal as a temperature sensitive material.
  • the temperature sensitive material may form a temperature sensitive layer on the transparent film by spray coating.
  • a spray coating method is a method of forming a coating layer by spraying a material to be coated through a nozzle onto a substrate.
  • the microcapsules may further include a solvent.
  • the solvent may be smoothly sprayed from the nozzle when the temperature sensitive material is applied, it is possible to provide the optimum performance of the physical properties of the temperature sensitive layer of the present invention by adjusting the viscosity of the temperature sensitive material.
  • the coating rate of the temperature sensitive material is preferably 100 g / m 2 to 1500 g / m 2 , but when the coating rate is less than 100 g / m 2 , the appearance of phase transition phenomenon This is considerably lowered, but when it exceeds 1500 g / m 2 , the effect of the phase transition phenomenon is further increased, but there is a fear of cost increase, and the thickness may be thickened, which may lower the flexibility, which is not preferable.
  • the heat transfer material is at least one selected from the group consisting of carbon nanotubes, carbon wires, carbon nanorods, carbon nanosheets, metal nanotubes, metal nanowires, metal nanorods, and metal nanosheets. It may include, it is located in the temperature sensitive layer is dispersed, may be located in part exposed to the upper portion of the temperature sensitive layer.
  • the metal nanotubes, metal nanowires, metal nanorods or metal nanosheets may include one or more selected from the group consisting of copper, silver, aluminum, and gold, but is not limited thereto. Specify not.
  • silver nanotubes may be used as heat transfer materials in the present invention.
  • the heat transfer material may form a heat transfer material on the transparent film in the same manner as the spray coating method.
  • the heat transfer material may further include a solvent.
  • the solvent enables a smooth spraying from the nozzle when the heat transfer material is applied, and can adjust the viscosity of the heat transfer material to provide optimum performance of the physical properties of the heat transfer material of the present invention.
  • the adhesive is coated on the temperature sensitive layer coated with the heat transfer material (S204).
  • the pressure-sensitive adhesive may include one or more selected from the group consisting of an acrylic pressure sensitive adhesive, a silicone pressure sensitive adhesive, a rubber pressure sensitive adhesive, and a urethane pressure sensitive adhesive, but is not limited thereto.
  • the pressure-sensitive adhesive may form an pressure-sensitive adhesive layer in the same manner as the spray coating method.
  • the pressure-sensitive adhesive may further include a binder and a solvent.
  • the binder serves to improve the adhesiveness with the temperature sensitive layer when coating the pressure-sensitive adhesive.
  • the solvent may enable a smooth spray from the nozzle when the pressure-sensitive adhesive is applied, it is possible to provide the optimum performance of the physical properties of the pressure-sensitive adhesive layer of the present invention by adjusting the viscosity of the pressure-sensitive adhesive.
  • FIG. 4 A schematic diagram of the temperature sensitive film manufacturing method is shown in FIG. 4.
  • thermosensitive patch including a temperature sensitive film in which a temperature sensitive material reacts to temperature and exhibits a color change phenomenon
  • the temperature sensitive patch is a patch including a temperature sensitive film including a temperature sensitive material in which discoloration occurs in response to temperature.
  • the discoloration phenomenon may include a phase change caused by a temperature of the temperature sensitive material.
  • the temperature sensitive material is a material having a characteristic in which the crystal structure is changed by changing the crystal structure after a predetermined temperature (Tg, glass transition temperature below the transition temperature), so that the physical properties change rapidly.
  • Tg glass transition temperature below the transition temperature
  • the phenomenon of discoloration of the temperature sensitive material due to the phase transition occurs when the temperature sensitive material is present in a solid or liquid state at or below the glass transition temperature, and a predetermined heat is applied to the temperature sensitive material so that the temperature is higher than the glass transition temperature. Phase changes like the glass state.
  • the discoloration may be possible based on the temperature change of the temperature sensitive material due to the phase transition, and the color change may be possible or impossible depending on the phase of the temperature sensitive material.
  • the discoloration phenomenon of the temperature-sensitive material due to the phase transition can be identified more quickly due to the heat transfer material.
  • Figure 5 is a schematic diagram of the mechanism of the heat transfer to the temperature sensitive material in a conventional temperature sensitive patch
  • Figure 6 is a mechanism in which the heat transfer to the temperature sensitive material in a temperature sensitive patch according to an embodiment of the present invention It is a schematic diagram about.
  • the heat transfer rate of the temperature sensitive patch including the heat transfer material of the present invention may be faster than the conventional temperature sensitive patch.
  • the higher the intrinsic thermal conductivity of the heat-transfer material the faster the heat transfer.
  • the temperature sensitive patch of the present invention including a high heat transfer material heat transfer to the temperature sensitive material more quickly, so that discoloration phenomenon occurs due to the temperature change can be quickly confirmed the temperature change, the temperature transfer efficiency is Can increase.
  • the temperature sensing range of the temperature sensitive patch is preferably -15 ° C to 70 ° C.
  • the temperature sensing range may vary depending on the temperature sensitive material, but a conventional phase change material is capable of phase transition in the temperature range of -15 ° C to 100 ° C.
  • thermometer including a temperature sensitive film
  • Patch type thermometers are patch type thermometers that allow a person to measure temperature comfortably and comfortably for a long time without having to be put on the armpit or the like.
  • the patch-type thermometer of the present invention is a patch-type thermometer including a temperature-sensitive film in which the temperature-sensitive material reacts with temperature to cause discoloration.
  • the discoloration phenomenon may include the phase change caused by the temperature of the temperature sensitive material.
  • the phenomenon of discoloration of the temperature sensitive material due to the phase transition occurs when the temperature sensitive material is present in a solid or liquid state below the glass transition temperature, and then a predetermined heat is applied to the temperature sensitive material so that the temperature is higher than the glass transition temperature. Phase changes like the glass state.
  • the discoloration may be possible based on the temperature change of the temperature sensitive material due to the phase transition, and the color change may be possible or impossible depending on the phase of the temperature sensitive material.
  • the discoloration phenomenon of the temperature-sensitive material due to the phase transition can be identified more quickly due to the heat transfer material.
  • the patch-type thermometer of the present invention including a high heat transfer material heat transfer to the temperature-sensitive material more quickly, so that discoloration phenomenon occurs due to the temperature change can be quickly confirmed the temperature change, the temperature transfer efficiency is increased can do.
  • the temperature sensing range of the patch-type thermometer is preferably -15 °C to 70 °C.
  • the temperature sensing range may vary depending on the temperature sensitive material, but a conventional phase change material is capable of phase transition in the temperature range of -15 ° C to 100 ° C.
  • a mixed solution was prepared by mixing and stirring 1 g of a colestic liquid crystal, 0.01 g of carbon nanotubes, 10 g of a napalm monomer or an acrylic monomer, 0.3 g of a dispersant, 0.2 g of a radical diluent, and 300 g of water.
  • the mixture was applied on a transparent film by spray coating to form a temperature sensitive layer.
  • 20 g of the adhesive, 10 g of the binder, and 100 g of water were mixed and stirred, and then applied on the temperature sensitive layer by a spray coating method to form an adhesive layer to prepare a patch-type thermometer in the form of a film.

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Abstract

본 발명은 온도감응소재, 열전달소재 및 점착제를 포함하는 온도감응필름에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 온도감응소재, 열전달소재 및 점착제를 포함하는 온도감응필름을 스프레이 코팅법으로 제조하고, 상기 온도감응필름을 이용한 온도감응패치 및 패치형 온도계에 관한 것이다. 따라서 본 발명은 열전달소재로 인해 온도감응패치 및 패치형 온도계에서 온도에 대한 열전달 효율성 및 정확도가 높아질 수 있고, 온도 변화를 색깔로 빠르게 확인할 수 있으며, 사용되는 상황에 따라 신속한 대처를 할 수 있는 온도감응패치 및 패치형 온도계를 제공한다.

Description

온도감응소재를 포함한 온도감응필름, 이의 제조방법 및 이를 이용한 온도감응패치 및 패치형 온도계
본 발명은 온도감응소재를 포함한 온도감응필름, 이의 제조방법 및 이를 이용한 온도감응패치 및 패치형 온도계에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 온도감응소재, 열전달소재 및 점착제를 포함하는 온도감응필름을 제조하고, 이를 이용한 온도감응패치 및 패치형 온도계에 관한 것이다.
수은 기둥의 팽창으로 눈금을 읽어 체온을 감지하는 막대형 눈금 체온계는 귀를 이용한 적외선 감지형 체온계보다 감지 오차가 적고, 비용이 저렴하여 통상적으로 널리 사용되는 체온계이다.
그러나, 이러한 종래의 막대형 눈금 체온계는 외관상 단순히 유리 막대형상으로 형성되어 있기 때문에 이를 체온 측정 대상자의 겨드랑이에 끼우고, 대상자는 겨드랑이가 벌어지지 않도록 힘을 주어 체온계가 빠져나가지 못하도록 장시간 대기하여야 하는 불편함이 있었다.
또한, 비록 대상자가 겨드랑이에 끼워 체온을 측정하더라도 체열을 감지부에 집중시킬 수 있는 별도의 구성이 없기 때문에, 대상자의 겨드랑이 상태나 힘을 주는 정도에 따라 눈금의 변화가 발생하여 체온 감지의 정확도가 떨어지게 되는 문제점이 있었다.
게다가, 종래의 체온계는 환자의 몸에 항상 부착될 수 없었고 매시간, 매분 또는 매초마다 변화하는 체온을 보호자, 의사 또는 간호사가 수시로 측정할 수 없었다. 때문에 환자가 중태에 빠지는 위험 온도를 정확하게 알 수 없어서 치료 시기를 놓치거나 체온에 따른 처방으로 치료 효과를 높일 수 없었던 문제점이 있었다.
아울러, 종래의 체온계는 체온 측정 부분이 겨드랑이에 한정되는 등 다양한 부분에서 체온을 잴 수 없는 한계가 있었다.
상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 체온 측정 대상자가 겨드랑이 등에 끼우거나 힘을 줄 필요 없이도 장시간 편리하고 편안하게 온도를 측정할 수 있는 패치형 온도계가 사용되고 있다.
그러나 종래의 패치형 온도계는 온도의 외부 손실이 많아, 단열층을 추가하여 이러한 문제점을 방지해야 하는 한계가 있었다.
한편, 패치형 온도계에 온도 센서를 부착하여 온도를 측정하는 방법을 사용하지 않고, 서모크로미즘을 이용하여 온도를 측정할 수 있는 패치형 온도계가 연구되고 있다.
서모크로미즘(thermochromism)이란 어떤 종류의 물질(단일 물질 또는 용액)에 있어서, 특정한 온도에서 상기 물질의 색깔이 가역적으로 변화하는 현상이다.
서모크로미즘을 이용한 패치형 온도계는 온도감응소재(thermochromic materials)를 이용하여 온도가 변함에 따라 온도감응소재의 색상의 변화로 온도를 측정 및 감지하는 온도계이다.
그러나 이러한 서모크로미즘을 이용한 패치형 온도계는 온도를 감지하여 온도감응소재의 색상이 변하는 데까지의 시간이 느린 한계가 있었다.
따라서, 온도를 빠르고 손쉽게 측정 및 감지하기 위한 패치형 온도계에 대한 기술개발이 필요한 실정이다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
(특허문헌 1) 미국 공개특허 제2014-0221796호
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 온도에 따른 상전이에 의해 변색의 기능을 가진 온도감응소재, 카본 또는 열전도도가 높은 금속계 나노물질을 포함하는 열전달소재 및 점착제를 포함하는 온도감응필름을 제조하고, 상기 온도감응필름을 이용한 온도감응패치 및 패치형 온도계를 제공하는 것을 일목적으로 한다.
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.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 투명 필름, 상기 투명 필름 상에 위치하는 온도감응소재를 포함하는 온도감응층, 상기 온도감응층 내에 분산되어 위치하되, 상기 온도감응층 상부에 일부가 노출된 복수개의 열전달소재 및 상기 온도감응층 상에 위치하되, 상기 온도감응층 상에 노출된 열전달소재를 덮는 점착소재를 포함하는 점착제 층을 포함하는 온도감응필름을 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 투명 필름의 소재는 ITO(Indium Tin Oxide), 은나노와이어, 그래핀, 카본나노튜브 및 전도성 고분자로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 온도감응필름일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 온도감응소재는 금속착염, 코레스텔릭액정 또는 메타모컬러를 포함하고, 마이크로캡슐에 내포되어 있는 것을 특징으로 하는 온도감응필름일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 열전달소재는 카본나노튜브, 카본와이어, 카본나노로드, 카본나노시트, 금속나노튜브, 금속나노와이어, 금속나노로드 및 금속나노시트로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 온도감응필름일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 금속나노튜브, 금속나노와이어, 금속나노로드 또는 금속나노시트는 구리, 은, 알루미늄 및 금으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 온도감응필름일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 점착제는 아크릴계 점착제, 실리콘계 점착제, 고무계 점착제 및 우레탄계 점착제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 온도감응필름일 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예는 온도감응소재 및 열전달소재를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계, 투명 필름 상에 상기 혼합물을 코팅하여 온도감응층을 형성하는 단계 및 상기 온도감응층 상에 점착제를 코팅하는 단계를 포함하고, 상기 열전달소재는 상기 온도감응층 내에 분산되어 위치하되, 상기 온도감응층 상부에 일부가 노출되어 위치하는 것을 특징으로 하는 온도감응필름 제조방법을 제공한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예는 투명 필름을 준비하는 단계, 상기 투명 필름 상에 온도감응소재를 코팅하여 온도감응층을 형성하는 단계, 상기 온도감응층 상에 열전달소재를 코팅하는 단계 및 상기 열전달소재가 코팅된 온도감응층 상에 점착제를 코팅하는 단계를 포함하고, 상기 열전달소재는 상기 온도감응층 내에 분산되어 위치하되, 상기 온도감응층 상부에 일부가 노출되어 위치하는 것을 특징으로 하는 온도감응필름 제조방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 열전달소재의 함량은 상기 온도감응소재 대비 0.001 wt% 내지 20 wt%인 조건에서 수행되는 것을 특징으로 하는 온도감응필름 제조방법일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 온도감응소재, 열전달소재 및 점착제는 스프레이 코팅법으로 투명 필름에 코팅층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 온도감응필름 제조방법일 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예는 상기 온도감응소재가 온도에 반응하여 변색 현상이 나타나는 온도감응필름을 포함하는 온도감응패치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 변색 현상은 온도감응소재의 온도에 따른 상전이에 의해 나타나는 것을 특징으로 하는 온도감응패치일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 온도감응패치의 온도 감지 범위는 -15 ℃ 내지 100 ℃인 것을 특징으로 하는 온도감응패치일 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예는 상기 온도감응필름을 포함하는 패치형 온도계를 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 온도에 따른 상전이에 의해 변색의 기능을 가진 온도감응소재, 카본 또는 금속계 나노물질을 포함하는 열전달소재 및 점착제를 포함하는 온도감응필름 제조방법을 제공할 수 있다. 또한, 상기 제조방법으로 제조된 온도감응필름은 열전달소재로 인해 온도에 대한 열전달 효율성 및 정확도를 높일 수 있다. 또한, 온도감응필름 내부의 열전달소재가 온도감응소재로 보다 빠르게 열을 전달하여 온도 변화에 따른 변색 현상이 빠르게 나타나서 온도 변화를 신속하게 확인할 수 있다.
아울러, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 온도감응필름을 이용한 온도감응패치 및 패치형 온도계를 제공할 수 있다. 상기 온도감응패치 및 패치형 온도계는 온도 변화를 색깔로 빠르게 확인할 수 있는 장점이 있으며, 사용되는 상황에 따라 신속한 대처를 할 수 있다.
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 일실시예에 따른 온도감응필름에 대한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 온도감응필름 제조방법에 대한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 온도감응필름 제조방법에 대한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 온도감응필름 제조방법에 대한 모식도이다.
도 5는 종래의 온도감응패치의 열전달 메커니즘에 대한 모식도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 온도감응패치의 열전달 메커니즘에 대한 모식도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 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 실시예를 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 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
이하, 온도감응필름에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 온도감응필름에 대한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 온도감응필름은 투명 필름(100), 상기 투명 필름(100) 상에 위치하는 온도감응소재를 포함하는 온도감응층(200), 상기 온도감응층(200) 내에 분산되어 위치하되, 상기 온도감응층(200) 상부에 일부가 노출된 복수개의 열전달소재(300) 및 상기 온도감응층(200) 상에 위치하되, 상기 온도감응층(200) 상에 노출된 열전달소재(300)를 덮는 점착소재를 포함하는 점착제 층(400)을 포함한다.
본 발명의 온도감응필름은 온도감응필름의 기판으로 투명 필름(100)을 사용할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서 상기 투명 필름(100)의 소재는 ITO(Indium Tin Oxide), 은나노와이어, 그래핀, 카본나노튜브 및 전도성 고분자로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아님을 명시한다.
또한 본 발명의 온도감응필름은 상기 투명 필름(100) 상에 온도감응소재를 포함하는 온도감응층(200)을 위치시킨다.
온도감응소재는 온도의 변화를 색의 변화로 나타낼 수 있는 소재로, 온도에 의해 색을 변화시킬 수 있는 소재는 많지만, 실용적으로는 온도변화에 의한 변색이 확실하고 변색의 온도 폭이 좁아야 한다.
온도감응소재는 기준 온도에 도달함에 따라 색깔이 없어지기 시작했다가 기준 온도에 도달하면 투명해졌다가 다시 온도가 내려가면 원래의 색깔로 되돌아가느냐 않느냐에 따라 가역성 및 비가역성으로 나뉜다. 현재 실용되고 있는 가역성 온도감응소재는 금소착염, 코레스텔릭액정 및 메타모컬러 등이 있다.
또한 온도감응소재는 통상적으로 마이크로캡슐 물질로 이루어져 있으며 상기 캡슐 내부에서 온도에 따른 온도감응소재의 변화로 색의 변화가 나타난다.
예를 들어, 본 발명의 온도감응소재는 금속착염, 코레스텔릭액정 또는 메타모컬러를 포함하고, 마이크로캡슐에 내포되어 있을 수 있다.
상기 마이크로캡슐의 평균 입자 지름은 0.1 μm 내지 500 μm인 것이 바람직하다. 상기 마이크로캡슐의 평균 입자 지름이 0.1 μm 미만인 경우에는 발색 농도가 낮아질 수 있고 500 μm 초과인 경우에는 분산 안정성 또는 가공성이 떨어질 수 있어 바람직하지 않다.
또한 본 발명의 온도감응필름은 상기 온도감응층(200) 내에 분산되어 위치하되, 상기 온도감응층(200) 상부에 일부가 노출된 복수개의 열전달소재(300)를 위치시킨다.
열전달소재는 열에너지가 물질의 이동을 수반하지 않고 고온부에서 저온부로 연속적으로 전달되는 현상을 가질 수 있는 소재이다. 통상적으로 구조 내에 자유전자가 존재하는 금속이 열전도도가 높아 열전달소재로 사용되고, 이외에도 탄소 물질을 열전달소재로 사용한다.
예를 들어, 본 발명의 상기 온도감응층(200) 상부에 상기 열전달소재(300)의 일부가 노출되는 형태의 온도감응필름을 형성하기 위해서는 튜브, 와이어, 로드, 및 시트의 형태의 열전달소재가 사용될 수 있다. 통상적으로 나노입자 형태의 열전달소재의 크기는 온도감응층의 두께보다 작기 때문에 상기 온도감응층 상부에 일부가 노출되기 어려울 수 있어 바람직하지 않다. 따라서 본 발명의 열전달소재(300)는 튜브, 와이어, 로드 및 시트의 형태가 바람직하다.
본 발명의 실시예에 있어서 상기 열전달소재(300)는 카본나노튜브, 카본와이어, 카본나노로드, 카본나노시트, 금속나노튜브, 금속나노와이어, 금속나노로드 및 금속나노시트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아님을 명시한다.
본 발명의 실시예에 있어서 상기 금속나노튜브, 금속나노와이어, 금속나노로드 또는 금속나노시트는 구리, 은, 알루미늄 및 금으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아님을 명시한다.
예를 들어, 본 발명에서 열전달소재로 은나노튜브를 사용할 수 있다.
또한 본 발명의 온도감응필름은 상기 온도감응층(200) 상에 위치하되, 상기 온도감응층(200) 상에 노출된 열전달소재(300)를 덮는 점착소재를 포함하는 점착제 층(400)을 위치시킨다.
점착소재는 저압조건에서 접촉하면 바로 결합강도를 형성할 수 있는 성질을 갖고 있는 소재로서 통상적으로 감압성 점착제라고 한다.
본 발명의 실시예에 있어서 상기 점착제는 아크릴계 점착제, 실리콘계 점착제, 고무계 점착제 및 우레탄계 점착제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아님을 명시한다.
이하 온도감응필름 제조방법에 대하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 온도감응필름 제조방법에 대한 순서도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 온도감응필름 제조방법은 온도감응소재 및 열전달소재를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계(S101), 투명 필름 상에 상기 혼합물을 코팅하여 온도감응층을 형성하는 단계(S102) 및 상기 온도감응층 상에 점착제를 코팅하는 단계(S103)를 포함하고, 상기 열전달소재는 상기 온도감응층 내에 분산되어 위치하되, 상기 온도감응층 상부에 일부가 노출되어 위치하는 것을 특징으로 하는 온도감응필름 제조방법을 포함할 수 있다.
먼저 온도감응소재 및 열전달소재를 혼합하여 혼합물을 제조하고(S101) 투명 필름 상에 상기 혼합물을 코팅하여 온도감응층을 형성한다(S102).
본 발명의 실시예에 있어서 상기 온도감응소재는 금속착염, 코레스텔릭액정 또는 메타모컬러를 포함하고, 마이크로캡슐에 내포되어 있을 수 있다.
예를 들어, 온도감응소재로 코레스텔릭액정을 사용할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서 상기 열전달소재는 카본나노튜브, 카본와이어, 카본나노로드, 카본나노시트, 금속나노튜브, 금속나노와이어, 금속나노로드 및 금속나노시트로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있고, 상기 온도감응층 내에 분산되어 위치하되, 상기 온도감응층 상부에 일부가 노출되어 위치할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서 상기 금속나노튜브, 금속나노와이어, 금속나노로드 또는 금속나노시트는 구리, 은, 알루미늄 및 금으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아님을 명시한다.
예를 들어, 본 발명에서 열전달소재로 은나노튜브를 사용할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서 상기 열전달소재의 함량은 상기 온도감응소재 대비 0.001 wt% 내지 20 wt%인 조건에서 수행되는 것일 수 있다. 상기 열전달소재 함량이 온도감응소재 대비 0.001 wt% 미만인 경우에는 외부 온도를 온도감응소재에 전달하는 속도가 느려 열의 외부 손실이 발생할 수 있고, 20 wt% 초과인 경우에는 발색 농도가 낮아져 온도 변화를 시인하는데 어려울 수 있어서 바람직하지 않다.
예를 들어, 본 발명에서 온도감응소재의 함량이 1 g일 때, 열전달소재의 함량이 0.01 g일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서 상기 혼합물은 스프레이 코팅법으로 투명 필름에 온도감응층을 형성할 수 있다.
예를 들어, 스프레이 방식의 코팅 방법은 노즐을 통해 코팅하고자 하는 물질을 기판 상에 분사시켜 코팅층을 형성하는 방법이다.
또한, 예를 들어 본 발명에서 상기 혼합물은 용매를 더 포함할 수 있다. 상기 용매는 혼합물이 도포될 때 노즐에서 원활한 분사가 이루어질 수 있도록 하며, 혼합물의 점도를 조절하여 본 발명의 온도감응층의 물성의 최적 조건을 제공할 수 있다.
또한, 예를 들어 스프레이 방식의 코팅 방법에서 상기 혼합물의 도포율은 100 g/m2 내지 1500 g/m2임이 바람직한데, 상기 도포율이 100 g/m2 미만인 경우, 상전이 현상의 발현이 현저히 저하되며, 1500 g/m2를 초과하면 상전이 현상의 효과 발현이 더욱 상승되지만, 원가 상승의 우려가 있고, 두께가 두꺼워져 유연성이 저하될 수 있어 바람직하지 않다.
그 다음으로는 상기 온도감응층 상에 점착제를 코팅한다(S103).
본 발명의 실시예에 있어서 상기 투명필름의 소재는 ITO(Indium Tin Oxide), 은나노와이어, 그래핀, 카본나노튜브 및 전도성 고분자로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아님을 명시한다.
본 발명의 실시예에 있어서 상기 점착제는 아크릴계 점착제, 실리콘계 점착제, 고무계 점착제 및 우레탄계 점착제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아님을 명시한다.
예를 들어, 상기 점착제는 상기의 스프레이 코팅법과 동일한 방법으로 코팅하여 투명 필름에 점착제 층을 형성할 수 있다.
또한, 예를 들어 본 발명에서 상기 점착제에는 바인더 및 용매를 더 포함할 수 있다. 상기 바인더는 점착제를 코팅할 때 온도감응층과의 접착성을 향상시켜주는 역할을 한다. 또한, 상기 용매는 점착제가 도포될 때 노즐에서 원활한 분사가 이루어질 수 있도록 하며, 점착제의 점도를 조절하여 본 발명의 점착제 층의 물성의 최적 성능을 제공할 수 있다.
상기 온도감응필름 제조방법에 대한 모식도를 도 4에 도시하였다.
도 3은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 온도감응필름 제조방법에 대한 순서도이다.
도 3을 참조하면, 투명 필름을 준비하는 단계(S201), 상기 투명 필름에 온도감응소재를 코팅하여 온도감응층을 형성하는 단계(S202), 상기 온도감응층 상에 열전달소재를 코팅하는 단계(S203) 및 상기 열전달소재가 코팅된 온도감응층 상에 점착제를 코팅하는 단계(S204)를 포함하고, 상기 열전달소재는 상기 온도감응층 내에 분산되어 위치하되, 상기 온도감응층 상부에 일부가 노출되어 위치하는 것을 특징으로 하는 온도감응필름 제조방법을 포함할 수 있다.
먼저 투명 필름을 준비한다(S201).
본 발명의 실시예에 있어서 상기 투명필름의 소재는 ITO(Indium Tin Oxide), 은나노와이어, 그래핀, 카본나노튜브 및 전도성 고분자로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아님을 명시한다.
그 다음으로는 상기 투명 필름에 온도감응소재를 코팅하여 온도감응층을 형성한다(202).
본 발명의 실시예에 있어서 상기 온도감응소재는 금속착염, 코레스텔릭액정 또는 메타모컬러를 포함하고, 마이크로캡슐에 내포되어 있을 수 있다.
예를 들어, 온도감응소재로 코레스텔릭액정을 사용할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서 상기 온도감응소재는 스프레이 코팅법으로 투명 필름에 온도감응층을 형성할 수 있다.
예를 들어, 스프레이 방식의 코팅 방법은 노즐을 통해 코팅하고자 하는 물질을 기판 상에 분사시켜 코팅층을 형성하는 방법이다.
또한, 예를 들어 본 발명에서 상기 마이크로캡슐에는 용매를 더 포함할 수 있다. 상기 용매는 온도감응소재가 도포될 때 노즐에서 원활한 분사가 이루어질 수 있도록 하며, 온도감응소재의 점도를 조절하여 본 발명의 온도감응층의 물성의 최적 성능을 제공할 수 있다.
또한, 예를 들어 스프레이 방식의 코팅 방법에서 상기 온도감응소재의 도포율은 100 g/m2 내지 1500 g/m2임이 바람직한데, 상기 도포율이 100 g/m2 미만인 경우, 상전이 현상의 발현이 현저히 저하되며, 1500 g/m2를 초과하면 상전이 현상의 효과 발현이 더욱 상승되지만, 원가 상승의 우려가 있고, 두께가 두꺼워져 유연성이 저하될 수 있어 바람직하지 않다.
그 다음으로는 상기 온도감응층 상에 열전달소재를 코팅한다(S203).
본 발명의 실시예에 있어서 상기 열전달소재는 카본나노튜브, 카본와이어, 카본나노로드, 카본나노시트, 금속나노튜브, 금속나노와이어, 금속나노로드 및 금속나노시트로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있고, 상기 온도감응층 내에 분산되어 위치하되, 상기 온도감응층 상부에 일부가 노출되어 위치할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서 상기 금속나노튜브, 금속나노와이어, 금속나노로드 또는 금속나노시트는 구리, 은, 알루미늄 및 금으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아님을 명시한다.
예를 들어, 본 발명에서 열전달소재로 은나노튜브를 사용할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서 상기 열전달소재는 상기의 스프레이 코팅법과 동일한 방법으로 투명 필름에 열전달소재를 형성할 수 있다.
예를 들어, 본 발명에서 상기 열전달소재에는 용매를 더 포함할 수 있다. 상기 용매는 열전달소재가 도포될 때 노즐에서 원활한 분사가 이루어질 수 있도록 하며, 열전달소재의 점도를 조절하여 본 발명의 열전달소재의 물성의 최적 성능을 제공할 수 있다.
그 다음으로는 상기 열전달소재가 코팅된 온도감응층 상에 점착제를 코팅한다(S204).
본 발명의 실시예에 있어서 상기 점착제는 아크릴계 점착제, 실리콘계 점착제, 고무계 점착제 및 우레탄계 점착제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아님을 명시한다.
예를 들어, 상기 점착제는 상기의 스프레이 코팅법과 동일한 방법으로 점착제 층을 형성할 수 있다.
또한, 예를 들어 본 발명에서 상기 점착제에는 바인더 및 용매를 더 포함할 수 있다. 상기 바인더는 점착제를 코팅할 때 온도감응층과의 접착성을 향상시켜주는 역할을 한다. 또한, 상기 용매는 점착제가 도포될 때 노즐에서 원활한 분사가 이루어질 수 있도록 하며, 점착제의 점도를 조절하여 본 발명의 점착제 층의 물성의 최적 성능을 제공할 수 있다.
상기 온도감응필름 제조방법에 대한 모식도를 도 4에 도시하였다.
이하, 온도감응소재가 온도에 반응하여 변색 현상이 나타나는 온도감응필름을 포함하는 온도감응패치에 대하여 설명한다.
온도감응패치는 온도에 반응하여 변색 현상이 나타나는 온도감응소재를 포함하는 온도감응필름을 포함하는 패치이다.
예를 들어, 상기 변색 현상은 온도감응소재의 온도에 따른 상전이에 의해 나타나는 것을 포함할 수 있다.
상기 온도감응소재는 소정 온도(Tg, transition temperature 이하 유리전이온도)를 전·후하여 그 결정구조가 바뀌어서 물리적성질이 급격히 변하는 특성을 가진 소재이다.
예를 들어, 상기 상전이에 의한 온도감응소재의 변색 현상은 온도감응소재가 유리전이온도 이하에서 고체 또는 액체 상태로 존재하다가 온도감응소재에 소정의 열이 가해져서 유리전이온도 이상이 되면 온도감응소재가 유리상태와 같이 상(phase) 변화가 일어나게 된다. 이러한 상전이로 인한 온도감응소재의 온도 변화를 기점으로 변색이 가능해질 수 있고, 온도감응소재의 상(phase)에 따라서 변색이 가능 또는 불가능해질 수 있다.
또한, 예를 들어 본 발명에서 상기 상전이에 의한 온도감응소재의 변색 현상은 열전달소재로 인해 보다 빠르게 식별될 수 있다.
도 5는 종래의 온도감응패치에서 온도감응소재로 열 전달이 진행되는 메커니즘에 대한 모식도이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 온도감응패치에서 온도감응소재로 열 전달이 진행되는 메커니즘에 대한 모식도이다.
도 5 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 열전달소재를 포함하는 온도감응패치의 열 전달 속도는 종래의 온도감응패치보다 빠를 수 있다. 예를 들어, 물질의 이동을 수반하지 않고 열을 전달하기 위해서는 열을 전달하는 물질의 고유 열전도도가 높을수록 열의 전달이 빠르다. 이러한 원리를 이용하여, 본 발명의 온도감응패치는 높은 열전달소재를 포함하여 온도감응소재에 보다 빠르게 열전달이 이루어져 온도 변화에 따른 변색 현상이 빠르게 일어나서 온도 변화를 신속하게 확인할 수 있으며, 온도 전달 효율이 증가할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서 상기 온도감응패치의 온도 감지 범위는 -15 ℃ 내지 70 ℃인 것이 바람직하다. 상기 온도 감지 범위는 온도감응소재에 따라 변할 수 있으나 통상적인 상전이 물질은 -15 ℃ 내지 100 ℃의 온도 범위에서 상전이가 가능하다.
이하 온도감응필름을 포함하는 패치형 온도계에 대하여 설명한다.
패치형 온도계는 체온 측정 대상자가 겨드랑이 등에 끼우거나 힘을 줄 필요 없이도 장시간 편리하고 편안하게 온도를 측정할 수 있게 하는 패치 형태의 온도계이다.
본 발명의 패치형 온도계는 온도감응소재가 온도에 반응하여 변색 현상이 나타나는 온도감응필름을 포함한 패치형 온도계이다. 상기 변색 현상은 온도감응소재의 온도에 따른 상전이에 의해 나타나는 것을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 상전이에 의한 온도감응소재의 변색 현상은 온도감응소재가 유리전이온도 이하에서 고체 또는 액체 상태로 존재하다가 온도감응소재에 소정의 열이 가해져서 유리전이온도 이상이 되면 온도감응소재가 유리상태와 같이 상(phase) 변화가 일어나게 된다. 이러한 상전이로 인한 온도감응소재의 온도 변화를 기점으로 변색이 가능해질 수 있고, 온도감응소재의 상(phase)에 따라서 변색이 가능 또는 불가능해질 수 있다.
또한, 예를 들어 본 발명에서 상기 상전이에 의한 온도감응소재의 변색 현상은 열전달소재로 인해 보다 빠르게 식별될 수 있다.
예를 들어, 물질의 이동을 수반하지 않고 열을 전달하기 위해서는 열을 전달하는 물질의 고유 열전도도가 높을수록 열의 전달이 빠르다. 이러한 원리를 이용하여, 본 발명의 패치형 온도계는 높은 열전달소재를 포함하여 온도감응소재에 보다 빠르게 열전달이 이루어져 온도 변화에 따른 변색 현상이 빠르게 일어나서 온도 변화를 신속하게 확인할 수 있으며, 온도 전달 효율이 증가할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서 상기 패치형 온도계의 온도 감지 범위는 -15 ℃ 내지 70 ℃인 것이 바람직하다. 상기 온도 감지 범위는 온도감응소재에 따라 변할 수 있으나 통상적인 상전이 물질은 -15 ℃ 내지 100 ℃의 온도 범위에서 상전이가 가능하다.
이하, 본 발명의 제조예를 기재한다. 그러나, 이들 제조예는 본 발명의 구성 및 효과를 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아님을 명시한다.
[제조예 1]
패치형 온도계 제조
코레스텔릭액정 1 g, 탄소나노튜브 0.01 g, 나이팜 단량체 또는 아크릴 단량체 10 g, 분산제 0.3 g, 라디칼 게시제 0.2 g 및 물 300 g을 혼합교반하여 혼합액을 제조하였다. 상기 혼합액을 스프레이 코팅법으로 투명 필름 상에 도포하여 온도감응층을 형성하였다. 이후 점착제 20 g, 바인더 10 g 및 물 100 g을 혼합교반한 후에 스프레이 코팅법으로 상기 온도감응층 상에 도포하여 점착제 층을 형성하여 필름 형태의 패치형 온도계를 제조하였다.
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 실시예들은 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.
[부호의 설명]
100 : 투명 필름
200 : 온도감응층
300 : 열전달소재
400 : 점착제 층

Claims (14)

  1. 투명 필름;
    상기 투명 필름 상에 위치하는 온도감응소재를 포함하는 온도감응층;
    상기 온도감응층 내에 분산되어 위치하되, 상기 온도감응층 상부에 일부가 노출된 복수개의 열전달소재; 및
    상기 온도감응층 상에 위치하되, 상기 온도감응층 상에 노출된 열전달소재를 덮는 점착소재를 포함하는 점착제 층;을 포함하는 온도감응필름.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 투명 필름의 소재는 ITO(Indium Tin Oxide), 은나노와이어, 그래핀, 카본나노튜브 및 전도성 고분자로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 온도감응필름.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 온도감응소재는 금속착염, 코레스텔릭액정 또는 메타모컬러를 포함하고, 마이크로캡슐에 내포되어 있는 것을 특징으로 하는 온도감응필름.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 열전달소재는 카본나노튜브, 카본와이어, 카본나노로드, 카본나노시트, 금속나노튜브, 금속나노와이어, 금속나노로드 및 금속나노시트로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 온도감응필름.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 금속나노튜브, 금속나노와이어, 금속나노로드 또는 금속나노시트는 구리, 은, 알루미늄 및 금으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 온도감응필름.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 점착제는 아크릴계 점착제, 실리콘계 점착제, 고무계 점착제 및 우레탄계 점착제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 온도감응필름.
  7. 온도감응소재 및 열전달소재를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계;
    투명 필름 상에 상기 혼합물을 코팅하여 온도감응층을 형성하는 단계; 및
    상기 온도감응층 상에 점착제를 코팅하는 단계;를 포함하고,
    상기 열전달소재는 상기 온도감응층 내에 분산되어 위치하되, 상기 온도감응층 상부에 일부가 노출되어 위치하는 것을 특징으로 하는 온도감응필름 제조방법.
  8. 투명 필름을 준비하는 단계;
    상기 투명 필름 상에 온도감응소재를 코팅하여 온도감응층을 형성하는 단계;
    상기 온도감응층 상에 열전달소재를 코팅하는 단계; 및
    상기 열전달소재가 코팅된 온도감응층 상에 점착제를 코팅하는 단계;를 포함하고,
    상기 열전달소재는 상기 온도감응층 내에 분산되어 위치하되, 상기 온도감응층 상부에 일부가 노출되어 위치하는 것을 특징으로 하는 온도감응필름 제조방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 열전달소재의 함량은 상기 온도감응소재 대비 0.001 wt% 내지 20 wt%인 조건에서 수행되는 것을 특징으로 하는 온도감응필름 제조방법.
  10. 제 7항 또는 8항에 있어서,
    상기 온도감응소재, 열전달소재 및 점착제는 스프레이 코팅법으로 투명 필름에 코팅층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 온도감응필름 제조방법.
  11. 제 1항의 온도감응소재가 온도에 반응하여 변색 현상이 나타나는 온도감응필름을 포함하는 온도감응패치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 변색 현상은 온도감응소재의 온도에 따른 상전이에 의해 나타나는 것을 특징으로 하는 온도감응패치.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 온도감응패치의 온도 감지 범위는 -15 ℃ 내지 100 ℃인 것을 특징으로 하는 온도감응패치.
  14. 제 1항의 온도감응필름을 포함하는 패치형 온도계.
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