KR100509835B1 - 열용사 탄소분말과 불소수지를 이용한 고기구이판 및 그제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소고기나 돼지고기 등과 같은 육류를 구울 때 담백한 고기 맛을 낼 수 있고 고기가 눌러 붙지 않도록 한 열용사 탄소분말과 불소수지를 이용한 고기구이판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

상기와 같은 목적으로 안출된 본 발명은, 인체에 무해한 스테인레스 스틸이나, 무쇠, 알루미늄 구리계통의 비철금속재 판의 표면에 탄소 및 흑연 분말, 분말 활성탄을 이용하여 열용사 코팅 막을 형성하고 이 코팅 표면 위에 불소수지 코팅을 하여 고기가 달라붙거나 타지 않고 철 및 비철금속계 구이판 및 돌구이, 도자기 구이판의 장점을 동시에 지니도록 한다.

Description

열용사 탄소분말과 불소수지를 이용한 고기구이판 및 그 제조방법{ A manufacturing method and Roast fan using carbon power by thermal spray and fluorine resins}

본 발명은 소고기나 돼지고기 등의 육류를 구울 수 있는 구기 구이판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 담백한 고기 맛을 낼 수 있고 고기가 눌러 붙지 않는 열용사 탄소분말과 불소수지를 이용한 고기 구이판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 요식업소나 가정의 주방에서 갈비나 불고기를 구울 때에는 제 맛을 내기 위하여 숯불구이나 돌구이를 하게 되는데, 이들 조리법은 대상 구이물로부터 기름을 제거할 수 있을 뿐만 아니라 비린내를 없애는 탈취효과도 있어 특히, 소고기나 돼지 고기 같은 지방함유량이 많고 비린내가 나는 육류를 조리하는데 많이 사용되고 있다. 그 중에서 주로 철재 구이판을 이용하는 숯불구이는 숯 특유의 향으로 고기를 훈증하여 비린내를 없애고 담백한 고기를 얻을 수 있는 반면, 고기가 쉽게 눌어붙어 자주 교체하는 번거로움과 세척이 용이하지 않다는 문제점을 가지고 있다.

한편 돌구이는 원판이나 사각판 형태의 석판을 가스 렌지 등에 올려놓아 고기가 석판에 눌러 붙지 않게 은근하게 구워지게 하나 그 자체 중량이 무겁고 깨지기 쉬워 취급이 용이하지 않다.

또한, 철재 고기 구이판은 통상적으로 주물 위에 폴리프로필렌 코팅, 실버 코팅한 주물재의 고기 구이판을 사용하고 있는데 주물재의 고기 구이판은 통상 표면의 코팅 막이 젓가락이나 기타 딱딱한 물건에 의하여 쉽게 벗겨지게 되므로 고기가 쉽게 달라붙는 단점이 있다.

또한, 구리 합금으로 된 구이판은 사용할 때 인체에 치명적인 납성분 및 아연, 수은등이 검출되어 현재 사용불가처분을 받을 만큼 부적절한 실정이다.

또한, 종래의 도자기 구이판은 점토나 황토 또는 게르마늄 또는 세라믹을 혼합하여 가공건조 후 유액을 고루 도포하여 섭씨 1200도의 고온에서 소성하여 고기 구이판을 만들므로 고기판이 무겁고 고기기름이 흘러내리고 기름이 튀므로 기름이 빠지는 구멍을 만들므로 불편 할 뿐만 아니라, 고기가 타고 또한 열전도도가 늦고 고기가 구이판에 붙어 카본이 생겨 비위생적이다.

또한 돌로 만든 돌구이판 역시 무거울 뿐만 아니라 조그만 쓰면 기름 및 카본들이 동구이판에 붙어 세척을 하여도 잘 떨어지지 않고 고기를 구워 먹을 때 시커멓게 오염되고 기름이 튀는 등의 단점을 가지고 있다.

상기와 같은 목적으로 안출된 본 발명은, 인체에 무해한 스테인레스 스틸이나, 무쇠, 알루미늄 구리계통의 비철금속재 판의 표면에 탄소 및 흑연 분말, 분말 활성탄을 이용하여 열용사 코팅 막을 형성하고 이 코팅 표면 위에 테프론 코팅을 하여 고기가 달라붙거나 타지 않고 철 및 비철금속계 구이판 및 돌구이, 도자기 구이판의 장점을 동시에 지니도록 한 것을 특징으로 한다.따라서, 본 발명은 종래의 철 및 비철금속계 구이판과 돌구이, 도자기 구이판을 완전 계량하여 고기가 타지 않고 기름이 튀거나 흘러내리지 않고 흡수되지 않으며, 유약을 전혀 사용하지 않고 분말 활성탄에 의한 수많은 기공이 있으므로 열흡착력이 우수하고 열전도가 탁월한 탄소(흑연) 분말 코팅 막을 열용사 방법으로 형성한 후 그 표면에 불소수지 코팅을 하여 고기가 붙거나 타지 않도록 한 열용사 탄소분말과 불소수지를 이용한 고기구이판을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

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이하 본 발명의 바람직한 실시예를 통하여 이상의 각 구성들의 기능과 작용을 보다 구체적으로 설명한다.

열용사 공정은 크게 전처리 단계와 열용사 단계로 크게 나눌 수 있으며, 상기의 열용사 공정에 있어서 전처리 공정은, 언더 커트 처리(Under Cut Thread), 세척 및 탈지, 예열, 블라스팅까지의 과정을 지칭하는 것으로 어디까지나 용사피막과 모재 금속과의 밀착강도를 향상시키기 위한 것이다.

열용사 단계는 용사 건에서 발생하는 고온의 화염에 의해 공급되는 용사용 분말을 반용융 상태로 만든 후 이송가스로 분사시켜 모래에 충돌, 융착시킴으로써 원하는 종래의 코팅 층을 형성하기 위한 것이다.그럼 여기서 본 발명의 열용사 탄소분말과 불소수지를 이용한 고기구이판의 제조공정을 순차적으로 설명한다.1. 제 1단계: 모재의 표면을 절삭 또는 연삭하는 언더커트처리공정언더 커트의 목적은 용재 피막두께를 얻기 위하여, 미리 사상 규격(Size) 이하로 모재(구이판)의 표면을 절삭, 또는 연삭하는 것을 의미한다.2. 제 2단계: 언더커트처리된 모재의 표면을 세척과 탈지하는 공정

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용사 전처리 공정에 있어서의 세척 및 탈지는, 가장 중요한 공정중의 하나로서, 용사 가공면의 불결이나 이물 부착의 존재는 밀착성을 저하시키는 것에 그치지 않고, 때로는 용사피막의 박리(벗겨짐)를 일으킨다. 그러나, 종래 고기구이판 전처리에서는 물을 이용하여 세척만을 실시하였고, 탈지를 하지 않았다. 고기구이판의 상태를 고려하여 알코올 및 아세톤 등을 이용하여 세척 및 탈지를 실시할 필요가 있다.

그럼 여기서 상기 박리현상을 발생시키는 금속표면의 불결원인과, 그 불결의 원인을 제거하기 위한 세척 작업에 사용되는 용제의 선택조건을 살핀다.첫째, 금속 표면의 불결의 원인으로는 ① 녹과 산화막, ② 녹 방지를 위해 도료된 그리스(Grease)와 녹 방지유, ③ 압연에서 사용된 윤활유, 또는 그 분해물, ④ 절삭가공시의 절삭유, ⑤ 수입시에 사용된 수입유, ⑥ 연마시의 연마유와 Brush 찌꺼기, ⑦ 지문, ⑧ 분진 부착물 등 여러 가지가 있다.

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이와 같은 불결이 존재할 경우에는, 그 불결을 기점으로 하여 박리가 발생할 수 있으므로 열용사 작업 전의 세척은 극히 중요하다.둘째, 그 세척을 위해 사용되는 용제의 선택조건은 ① 불연성일 것, ② 유지를 용해할 수 있는 능력이 클 것, ③ 용해된 유지가 간단히 분해할 수 있을 것, ④ 낮은 점도로서 표면장력이 작을 것, ⑤ 분해하지 않을 것, ⑥ 부식성을 갖지 않을 것, ⑦ 위생상 유해하지 않을 것, ⑧ 가격이 저렴할 것 이다.

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실예로 벤젠(Benzen), 가솔린(Gasoline), 헥산(N-Hexane), 나프타(Naphtha) 등은 유지를 용해할 능력이 대단히 높고 강력한 용제이지만, 인화성이 있으므로 공업상의 탈지에는 사용할 수 없다.3. 제 3단계: 모재를 100도씨 정도로 예열 후 표면을 깍아내는 블라스팅 처리공정

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(1) 100도씨 정도의 예열의 단계고기구이판의 예열은 토치(Torch) 가열 방법을 이용하여 약 100℃ 정도에서 실시한다. 용제 가공에 있어서, 예열은 필요불가결하며 그 목적은 다음과 같다.

ㄱ. 용제 가공시에 사용하는 산소 아세틸렌(Acetylene)염의 연소에 의해 수증기가 발생하며, 만약 모재가 예열되어 있지 않으면 화염이 최초에 냉한 표면에 닿을 때 응축막이 발생한다.

이런 저온의 응축막의 존재는 고온의 용재입자가 용착할 때 증기로 폭발하고, 이 폭발되는 증기에는 용사 입자가 함유하기 때문에 모재와의 양호한 결합을 얻을 수 없게 된다.

ㄴ. 용재 입자는 냉한 표면보다 열한(고온) 표면에 강하게 결합하지만, 너무 예열 온도를 높이면 모재 표면이 산화되어 오히려 결합을 약화시킨다. 따라서 예열 온도는 80℃∼120℃를 기준으로 할 수밖에 없다.

ㄷ. 예열의 또 다른 목적은 모재를 용사 전에 미리 긴장시켜, 용사중의 열응력을 완화시키는데 있다. 즉 모재의 온도가 용사중의 온도 범위가 되도록 미리 예역을 주면 용사시의 열응력은 비교적 작게 되기 때문에, 피막의 체크(Check) 및 박리의 위험성이 적다.

또한, 예열의 방법은, 토치 가열, 로내 가열, 또는 파우더(Powder)의 송급을 중지하고 용사 건으로 예열하는 방법 등이 있지만 GAS염에서는 산소-Acetylene염이 열량과 청결한 중성염이 얻어지므로 많이 사용되고 있다. 또한 로내가열은 형상적으로 작은 것에 이용되지만, 사용하는 로는 전기로가 바람직하다.

(2) 블라스팅 처리과정

고기구이판 표면을 거칠게 하여 열용사가 잘 되도록 하는 작업으로, 이물질 제거 및 방청효과, 악취제거의 효과를 얻게된다. 고기구이판에 사용된 블라스팅 처리는 그리트 블라스트(Grit Blast) 법을 사용하였다. 고기구이판은 그 모 재료로 하여 전처리 블라스팅(blasting) 후(혹시 모재가 알루미늄 구이판이라면 알루미늄으로 전처리) 일반적인 열용사 구성설비를 이용하여 열용사 코팅을 수행하였다. 통상 Grit BLAST법은 가장 많이 사용되는 조면 방법으로, 넓은 면에 고르게 행 할 수 있는 것이 특징이다. 블라스팅재로는 강, 냉각 처리한(Chilled) 주철, 규사, 천사, 화타석, 류석, 슬래그(Slag), 용융 알루미나(Alumina) 및 탄화규소 등의 그리트가 쓰이고 있다. 이 중에서도 가장 일반적으로 사용되고 있는 것으로는 냉각 처리한 주철, 용융 알루미나가 있다. 냉각 처리한 주철에 대해서는 모재 경도가 HRC 45 정도까지 만족할 수 있는 표면 조도를 얻을 수 있지만, 모재 경도가 HRC 45 이상에서는 용융 알루미나가 연삭 능력에서 우수하다. 그러나 모재와의 높은 밀도 강도가 요구되는 것에 대해서는 모재 경도를 HRC 30 이하로 하여야 한다. 고기구이판에 대하여는 되도록 고기구이판의 모재와 같은 재료를 블라스트 재로 선택하여 실시하였다.

또한, 블라스트 처리에 있어서 공기는 청정하고, 건조하여야 되지만, 블라스트 각도는 가능한 수직에서 10°또는 15° 이내로 유지해야 하며 그 방향도 용재방향과 동일해야한다. 만약 블라스트 방향과 용사 방향이 반대이면, 결합력은 "0"으로 생각하지 않으면 안 된다. 또한 블라스트 시간에 대해서는 모재 표면이 그 이상 실시해 도 변화하지 않을 정도까지 블라스트를 행하지 않으면 안된다. 그리고 블라스트 종료 후에는, 모재 표면이 육안으로 확인할 수 있는 습기, 산화막, 스케일(Scale) 또는 다른 이물질이 있을 때는, 재차 블라스트 처리를 하지 않으면 안된다. 더욱이 블라스트 종료시 1-2 시간 사이에 하기 열용사코팅 작업을 수행하여야 한다.4. 제 4단계: 블라스팅 처리 후 열용사 분말을 용융 상태로 분사하여 융착시키는 열융사 코팅공정

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그리트 블라스트 처리 후, 용사 가공면의 표면 온도가 100℃이하인 경우에는, 재예열하여야 한다. 이 때 예열용 다공 토치 염의 선단이 직접 모재에 닿는 것을 피해야 한다. 그렇지 않으면 응축물이 발생하여 모재의 산화를 생성 용사피막과의 결합력을 대단히 저하시킨다. 사용 토치는 산소-Acetylenedua 또는 산소-Proranedua을 사용하고 연한 중성 또는 환원성염으로 하는 것이 좋다. 파우더 용사에서는 용사 후 퓨우징(Fusing) 처리를 하기 때문에, 마스킹 테이프(Masking Tape)의 사용은 절대적으로 피하지 않으면 안된다. 이 때문에 가공 방지의 목적에는 수용성 도료가 많이 사용되고 있다. 수용성이므로, 마스킹 후 충분히 건조시키지 않으면 용사시에 도료가 비산할 우려가 있으므로 주의하지 않으면 안된다. 그리고 마스킹 재료로 유성의 도료를 사용하면, 용사시의 승온에 의해 유출할 우려가 있으므로, 절대적으로 이 종류의 마스킹 재료는 피해야 한다. 열용사는 고기구이판 금속 기판을 블라스팅 처리 한 후, 앞서 설명한 열용사건을 이용하여 수행하고, 이 때 용사건과의 거리는 10㎝, 입자의 분사 속도는 50-60m/s, 화염의 온도는 3100도씨로 고정하여 수행하였다. 열용사건은 5P-Ⅱ(NETCO) 용사건으로써, 분말 저장통이 건에 장착되어 있기 때문에 용사 강도가 ±50°를 초과하는 경우에는 분말 이송률이 고르지 않을 수 있기 때문에 용사 각도는 0°를 유지하였다. 코팅막은 0.5±0.025㎜를 유지하였다.

전처리없이 탄소분말 및 흑연분말의 열용사는 상기 조건에서 가능하였으나 구이판의 열응력에 의하여 장기간 사용할 때에는 박리됨을 알 수 있었다.

또한, 열용사용 분말은 용사시 모든 분말이 균일한 용해 상태로 분사되어 디스크상태로 융착되어야만 기공이 적은 균일한 코팅 막을 생성할 수 있다. 이를 위해서는 균일한 유동성정, 즉 균일한 분사거동을 해야 한다. 만약 불균일한 분말 공급이 되면 불균일한 분사거동이 발생하여 단위시간당 분사되는 입자들의 양이 많아지게 되어 비용융 입자들이 생성되며 이로 인한 약한 융착에 의해 코팅 층에 국부적으로 큰 기공을 만들어 코팅층 특성을 저하시키게 된다.

따라서, 열용사 분말의 선정 및 조건이 대단히 중요하다. 본 발명에서는 열흡착력 및 열전도가 우수한 열용사 분말 중 후술할 탄소분말을 얻기 위하여 폐처리되는, 제철 분진 슬래그와 인조흑연을 이용하였다. 제철 분진 슬래그는 90%가 탄소와 산화철로 구성되어 있는데, 열용사 분말로 이용하지 전에 산처리(1 노르말 염산으로 2시간 반응)하고 물로 세척한 후 오븐에서 건조하여 99%의 순도를 지닌 탄소분말을 얻었다.

또한, 이들 건조된 소재의 입도 분포가 3㎛에서 400㎛에 이르도록 넓기 때문에 열용사 시 입자들의 일정한 속도로 용사 건에 유입하기 전에 용사 건으로의 유입속도를 일정하게 하기 위한 목적으로 입도 선별 공정을 도입하였다.

그리고 이 구이판 제조 방법에 있어서, 상기 열용사 코팅 단계에서 탄소분말, 흑연 분말, 분말 활성탄의 입도는 106 내지 200 ㎛ 사이의 것이 바람직하다.

또한, 선별된 입도를 지닌 탄소분말(하기 흑연과 분말활성탄 중량비와 합쳐 100%가 되는 중량비)에 흑연을 2 ∼ 10 wt%를 또는 분말 활성탄 5 내지 20 wt%를 혼합하여 첨가하는 것을 특징으로 한다.

상기 실험을 통해 106 ∼ 200 ㎛의 입도를 탄소분말 및 흑연의 용사 건에 유입되는 유동성을 확인하고자 용 사건에 장착된 용사분말 주입 등의 각도와 동일한 각도에서 분당 유동되는 유동량을 10회 측정한 결과 8g/min 으로 5% 오차 범위에서 일정한 값을 보였다.5. 제 5단계: 열융사 코팅된 구이판을 불소수지(테프론) 코팅으로 70%만 하는 공정본 발명은 먼저 열용사 방법에 의해 탄소 및 흑연 분말, 분말 활성탄을 코팅하여 유액을 전혀 사용하지 않고 구이판을 만들어 구이판 위에 불소수지(테프론) 코팅을 하되 70%정도 코팅이 되게 하고 나머지 30%정도는 테프론 코팅수지가 본 발명의 분말 활성탄의 수많은 기공 및 탄소, 흑연 분말 열용사 코팅 막 속으로 흡착되게 하여 100% 흡착을 형성되지 않게 하여 기름 등 수분을 흡착하게 하여 기름이 흘러내리지 않게 하였고 또한 구이판 위에 코팅된 테프론은 고기나 양념이 타서 붙지 않게 만들었다. 그리고, 본 발명은 상기의 방법으로 제조된 구이판 자체도 본 발명의 요지로 하고 있다.

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이상에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명열용사 탄소분말과 불소수지를 이용한 고기구이판은, 탄소분말을 이용하여 열용사 방법에 의해 코팅하는 방법으로 탄소 및 흑연분말의 물리 화학적 특성으로 인하여 열흡착력이 우수하고 또한 열전도가 대단히 우수하다. 또한 이러한 재료를 이용하면 그 자체 중량이 가볍고 도자기 구이판의 효과를 가지면서 도자기 구이판이 반드시 거쳐야 하는 소성과정도 필요하지 않다. 지금까지 불소수지는 철이나 스텐인레스 등의 주방기구의 구이판에 고기가 붙지 않게 철이나 비철금속에 사용하였으나 본 발명의 구이판에 테프론 수지를 사용한 것은 테프론 수지를 본 탄소분말이 열용사에 의해 코팅된 구이판 표면에 코팅하면 철이나 비철금속에 비해 코팅력이 우수하고 100% 피막을 형성하지 않고 일부 불소 수지가 본 발명의 탄소 분말에 흡착되므로 기름이나 수분을 흡착할 수 있고 고기나 양념이 붙는 것을 막을 수 있다. 따라서 고기가 눌러 붙어 자주 교체하면서 사용하여야 하는 종래 철이나 비철금속 구이판의 번거로움과 세척에 따른 번거로움을 해소 할 수 있다.

Claims (4)

1. 열용사 탄소분말과 불소수지를 이용한 고기구이판 을 제조하는 다음으로 순서로 된 구이판 제조방법

   제 1단계: 모재의 표면을 절삭 또는 연삭하는 언더커트처리공정

   제 2단계: 언더커트 처리된 모재의 표면을 세척과 탈지하는 공정

   제 3단계: 모재를 100도씨 정도로 예열후 표면을 깍아내는 블라스팅 처리공정

   제 4단계: 블라스팅 처리 후 열용사 분말을 용융 상태로 분사하여 융착시키는 열융사 코팅공정

   제 5단계: 열융사 코팅된 구이판을 불소수지(테프론) 코팅으로 70%만 하는 공정
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제 4단계의 열용사 분말은,

   중량비 2-10wt%로 포함되는 흑연과;

   중량비 5-20wt%로 포함되는 분말활성탄과;

   중량비 75-85wt%로 포함되는 탄소분말;의 혼합물인 것을 특징으로 하는 열용사 탄소분말과 불소수지를 이용한 고기구이판의 제조방법.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 탄소분말은,

   제철분진슬래그를 산처리(1 노르말 염산으로 2시간 반응)하고;

   그 반응물을 물로 세척하며;

   세척된 물을 오븐에서 건조하한 99% 순도의 탄소분말임을 특징으로 하는 열용사 탄소분말과 불소수지를 이용한 고기구이판의 제조방법.
4. 제 1항 내지 3항으로 제조방법을 통해 제조된 것을 특징으로 하는 열용사 탄소분말과 불소수지를 이용한 고기구이판.