KR100596026B1

KR100596026B1 - 탄소성형체의 제조방법

Info

Publication number: KR100596026B1
Application number: KR1020030028072A
Authority: KR
Inventors: 김정신
Original assignee: (주)아이에스디지털; 신일산
Priority date: 2003-05-01
Filing date: 2003-05-01
Publication date: 2006-07-03
Also published as: KR20030058981A

Abstract

본 발명은 탄소성형체의 제조방법에 관한 것으로, 미세분말상의 숯, 휘발분, 회분 및 목초액을 일정비율로 혼합하여 일정형상으로 성형한 후 가열과 재가열 및 미세분말상의 숯과 테프론 불소수지액의 혼합물에 의한 코팅층을 형성하여 조리물이 들러 붙거나 타는 것을 방지할 수 있도록 함에 그 목적이 있다. 이를 위해 구성되는 본 발명은 백탄의 숯을 미세분말상으로 1차 분쇄하는 공정, 분쇄된 미세분말상의 숯과 휘발분 및 회분을 혼합한 숯 혼합물과 목초액을 혼합하는 공정, 혼합된 숯 혼합물을 1차 분쇄공정의 숯보다 더 미세하게 2차 분쇄하는 공정, 2차 분쇄된 미세분말상의 숯 혼합물을 일정형상으로 성형하는 공정, 성형물을 일정의 온도조건하에서 일정시간동안 가열과 냉각을 반복하여 숙성시키는 공정, 숙성된 성형물을 일정온도까지 서서히 재가열을 통해 조직을 치밀하게 하는 공정, 재가열된 성형물을 자연냉각시키는 공정, 냉각된 성형물의 표면을 다듬질하는 공정, 다듬질된 성형물의 상하부 표면에 미세분말상의 숯과 테프론 불소수지액을 혼합한 코팅액을 분사하여 탄소 코팅층을 형성하고 일정온도조건하에서 일정시간동안 3차 가열 냉각하여 탄소성형체를 완성하는 공정을 포함하여 이루어진다.

탄소성형체, 구이판, 숯, 원적외선, 음이온

Description

탄소성형체의 제조방법{Manufacturing method of carbon molding body}

도 1 은 본 발명에 따른 탄소성형체의 제조흐름을 보인 흐름도.

도 2 는 본 발명에 따른 탄소성형체의 제조방법에서 코팅공정을 상세하게 보인 제조 흐름도.

본 발명은 탄소성형체의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 미세분말상의 숯, 휘발분, 회분 및 목초액을 일정비율로 혼합하여 구이판, 용기 솥, 냄비 등의 일정형상으로 성형한 후 가열과 재가열 및 코팅층을 형성하여 탄소성형체를 제조하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 조리용 구이판이라 함은 육류나 생선 등의 고기류를 구울 때 사용하는 기구로, 이러한 조리용 구이판은 통상 불꽃이 구워지는 육류나 생선에 직접적으로 닿지 않는 구조의 구이판과 불꽃이 구워지는 육류나 생선에 직접적으로 닿 는 구조의 구이판으로 대별할 수 있다.

전술한 바와 같은 조리용 구이판의 재질로는 철, 황동, 알루미늄 및 스테인리스 등이 사용되며, 이러한 재질로 이루어지는 조리용 구이판은 철판, 황동판, 알루미늄판 및 스테인리스판을 프레스를 통해 성형하는 방식으로 제조되기도 하고, 주물방식으로 제조되기도 한다. 또한, 조리용 구이판은 아니지만 전통적인 구이기로써 사용되어져 온 석쇠가 있는데, 이러한 석쇠는 굵은 다수의 철선을 일정한 모양으로 연결한 구조로 이루어진다.

한편, 육류나 생선과 같은 고기류를 불에 구울 때 육류나 생선이 직접 불꽃에 닿아서 익혀지는 육류나 생선의 탄 부분에서 카르보인 유도체, 벤조피렌, 트리프Ⅰ 및 트리프Ⅱ 등의 발암물질이 생성된다는 연구 결과가 알려지면서 육류나 생선을 구워먹는데 따른 문제가 사회문제로까지 등장하기 시작하였다.

이에 따라, 육류나 생선을 구울 때 불꽃이 직접 육류나 생선에 닿지 않는 상태에서 구울 수 있도록 하는 구조의 조리용 구이판이 급격히 보급 확산되기 시작하였고, 이와 병행하여 육류나 생선이 조리용 구이판의 바닥에 들러 붙지 않으면서도 타지 않는 조리용 구이판을 제조하기 위한 연구와 노력이 지금에까지 활발하게 이루어지고 있다.

전술한 바와 같이 육류나 생선이 바닥에 들러 붙지 않으면서도 타지 않는 조리용 구이판에 대한 연구와 노력의 결과로써 제조된 것으로는 육류나 생선을 구울 때 원적외선을 방사하는 게르마늄 항균 맥반석 구이판, 천연옥돌 및 천연석을 판의 형태로 가공하여 제조한 구이판과 기타 철판, 황동판, 알루미늄판 및 스테인리스판 등에 코팅처리를 통해 육류나 생선이 들러 붙지 않도록 한 구이판 등의 다양한 조리용 구이판이 제조되고 있다.

그러나, 전술한 바와 같은 다양한 조리용 구이판 중 맥반석 구이판, 천연옥돌 및 천연석을 판의 형태로 가공하여 제조한 구이판의 경우에는 파손의 우려가 있다는 문제가 있고, 철판, 황동판, 알루미늄판 및 스테인리스판 등에 코팅처리한 구이판의 경우에는 구이판을 가열시키는 화염의 연소상태가 일정하지 않고 변화가 심한 관계로 구이물이 설익거나 내부가 익기도 전에 표면이 과도한 열에 의해 타버리는 문제가 발생한다.

또한, 전술한 철판, 황동판, 알루미늄판 및 스테인리스판 등에 코팅처리한 종래의 기술에 따른 구이판은 자주 교체하여야 하므로 많은 수량의 여유분을 구비하여야 하는 문제가 있다. 따라서, 구이판의 구입에 따른 비용이 많이 소요되며, 구이판의 세척에도 많은 어려움이 있어 유지관리가 어렵다.

더구나, 전술한 바와 같은 철판, 황동판, 알루미늄판 및 스테인리스판 등에 코팅처리한 종래의 기술에 따른 구이판은 세척시 코팅층이 벗겨지거나 이로 인한 흠집이 발생하여 구이판의 기능이 저하되는 문제가 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 미세분말상의 숯, 휘발분, 회분 및 목초액을 일정비율로 혼합하여 구이판, 용기 솥, 냄비 등의 일정형상으로 성형한 후 가열과 재가열 및 미세분말상의 숯과 테프론 불소수지액의 혼합물에 의한 코팅층을 형성하여 조리물이 탄소성형체의 표면에 들러 붙거 나 타는 것을 방지할 수 있는 탄소성형체의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

삭제

본 발명의 다른 목적은 미세분말상의 숯을 주원료로 하는 탄소성형체를 제공함으로써 화염의 연소상태가 일정하지 않고 변화가 심한 상태에서도 균일한 가열이 이루어질 수 있도록 하여 조리물이 균일하게 구워질 수 있도록 함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 미세분말상의 숯을 주원료로 하는 탄소성형체를 제공함으로써 숯의 기능인 원적외선 방사기능, 음이온 방출기능, 부패방지 및 탈취기능 등의 작용을 통해 조리물의 냄새를 탈취함은 물론, 유해 중금속을 흡착 제거하여 보다 안전하고 맛있는 조리를 할 수 있도록 함에 있다.

나아가, 본 발명은 미세분말상의 숯을 주원료로 하는 탄소성형체(구이판)를 제공함으로써 음식점 등에서 많은 수의 구이판을 구비할 필요가 없음은 물론, 세척시에도 흠집의 발생을 방지하여 유지관리에도 보다 용이하도록 함에 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해 구성되는 본 발명은 다음과 같다. 즉, 본 발명에 따른 탄소성형체의 제조방법은 조리(구이)를 할 수 있는 숯을 주원료로 하는 탄소성형체를 제조하는 방법에 있어서, 1100℃ 이상의 온도조건하에서 가열된 백탄의 숯을 파우더의 형태로 미세하게 1차 분쇄하는 공정; 1차 분쇄공정에서 분쇄된 미세분말상의 숯과 휘발분 및 회분을 98.23 : 0.88 : 0.89 중량%의 비율로 혼합한 숯 혼합물 94∼96 중량%와 목초액 4∼6 중량%를 혼합하는 공정; 혼합공정에서 혼합된 숯 혼합물을 1차 분쇄공정에서보다 더 미세하게 2차 분쇄하는 공정; 2차 분쇄공정에서 분쇄된 미세분말상의 숯 혼합물을 금형을 통해 일정한 형상으로 성형하는 공정; 성형공정에서 성형된 성형물을 1150∼1250℃의 온도조건하에서 3∼4회에 걸쳐 600∼1100시간동안 가열과 냉각을 반복하여 숙성시키는 공정; 숙성공정에 의해 숙성된 성형물을 진공 상태하의 고로에서 가스를 가열원으로 하여 상온으로부터 3000℃의 온도까지 90∼110시간동안 서서히 재가열을 통해 조직을 치밀하게 하는 공정; 재가열을 통해 조직이 치밀해진 성형물을 200∼300시간동안 자연냉각시키는 공정; 자연냉각공정에 의해 냉각된 성형물의 상하부 표면을 매끄럽게 다듬질하는 공정; 다듬질공정를 거친 성형물의 상하부 표면에 미세분말상의 숯 40∼60 중량%와 테프론 불소수지액 40∼60중량%를 혼합한 코팅액을 분사하여 탄소 코팅층을 형성하는 한편, 200∼420℃의 온조도건하에서 20∼40분간 3차 가열 냉각하여 탄소성형체를 완성하는 공정을 포함하여 이루어진다.

전술한 바와 같은 구성에서 숙성공정에서의 가열 후 냉각은 상온에서 자연냉각을 통해 냉각시키는 것이 보다 양호하다.

전술한 구성의 다듬질공정을 거친 성형물을 코팅 및 가열하여 탄소성형체를 완성하는 공정은 미세분말상의 숯과 미세분말상의 세라믹을 40∼60 : 40∼60 중량%의 비율로 혼합한 탄소·세라믹 혼합물 40∼60 중량%와 테프론 불소수지액 40∼60 중량%를 혼합한 코팅액을 성형물의 하부면에 분사한 후, 200∼220℃의 온도조건하 에서 20∼30분동안 가열하여 1차 코팅하는 공정; 1차 코팅공정을 거친 성형물의 상부면에 미세분말상의 숯 40∼60 중량%와 테프론 불소수지액 40∼60 중량%를 혼합한 탄소 코팅액을 분사한 후, 220∼240℃의 온도조건하에서 20∼30분동안 가열하여 2차 코팅하는 공정; 및 2차 코팅공정을 거친 성형물의 2차 탄소 코팅층 상부면에 미세분말상의 숯 40∼60 중량%와 테프론 불소수지액 40∼60 중량%를 혼합한 탄소 코팅액을 분사한 후, 380∼420℃의 온도조건하에서 35∼40분동안 가열하여 3차 코팅하는 공정으로 이루어진다.

삭제

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 탄소성형체의 제조방법에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 1 은 본 발명에 따른 탄소성형체의 제조흐름을 보인 흐름도, 도 2 는 본 발명에 따른 탄소성형체의 제조방법에서 코팅공정을 상세하게 보인 흐름도이다.

본 발명에 따른 탄소성형체에 대해 설명하기에 앞서 숯에 대한 일반적인 이론과 견해에 대해 언급하면 다음과 같다. 먼저, 숯이란 탄소 재료로 특수한 성질이 있어 가정용, 농림어업용, 광공업용 등 그 용도가 다양하다. 숯의 주요 성분은 탄소(C¹⁴)와 무기질로, 흙으로부터 Ca, K, Na, Mg 등을 흡수한 나무를 구울 때 유기산과 수분은 증발되어 탄소와 무기질만 남게 된다. 이들 성분 중에서 흙으로부터 흡수된 게르마늄(Ge) 성분 등의 미량 광물질에 의해서 원적외선이 방출되는 것으로 추정되면, 숯의 원적외선 방사율은 93%에 이르는 것으로 알려져 있다.

한편, 숯에는 공기와 물을 정화하는 기능이 있다. 이것은 숯의 조직과 구조를 바탕으로 한 물리적 기능, 숯에 포함되어 있는 미네랄과 숯의 산성도, 내부표면의 활성점 등에 의한 물리·화학적 기능 그리고 표면에 착색하는 미생물의 기능 때문이며, 이러한 것들이 서로 연관을 맺으며 기체나 액체를 정화시키게 된다.

또한, 숯에는 기체와 액체의 분자를 흡착하는 강력한 흡착력이 있다. 이러한 숯의 흡착에는 물리적 흡착과 화학적 흡착이 있는데, 물리적 흡착은 분자와 분자 사이에 인력에 의해 그대로 표면에 흡착되어지는 현상이고, 이것은 외부에서 힘을 가하면 쉽게 분리된다. 반면, 화학적 흡착은 화학적으로 흡수하는 현상으로써 외부로부터 힘을 가하여도 쉽게 분리되지 않고 흡착분자가 분해되어 버린다.

따라서, 숯의 작용기전은 흡착력으로 설명할 수 있다. 숯은 제조과정에서 형성된 아주 미세한 수많은 구멍으로 되어 있어 넓은 표면적을 가지고 있으며, 이러한 숯의 미세구멍은 그 크기가 매우 다양하여 액체 상태로 된 여러가지 물질을 흡착하고 결합시킬 수 있는 장소(Binding site)를 제공하게 되므로 숯이 흡착력을 가지게 되는 것이다. 즉, 숯의 내표면(Internal surface)의 특성은 미세공을 채울 수 있는 어떤 분자가 있으면 끌어당긴다는 것이다. 이것이 곧 숯이 가지는 흡착력이다. 이때, 분자간의 힘은 비교적 변화가 약한 상태에 있기 때문에 이 숯을 외부로부터 힘을 가하면(예를 들어, 순수한 물에 노출시킨다) 흡착된 분자는 분리된다. 이것으로써 숯은 자신이 변화하거나 다른 물질을 변화시키지 않고서 단지 흡착작용만 가지기 때문에 다양한 목적에 이용될 수 있다.

전술한 바와 같은 기능을 갖는 숯의 효능에 대해 살펴보면 첫 째, 원적외선 방사기능으로, 숯은 다른 어떠한 물질보다도 원적외선의 방사율 및 방사 에너지가 탁월하다. 이러한 원적외선은 적외선 범주에 속하는 것으로, 어느 광선보다 물체를 따뜻하게 하는 효과가 뛰어나며 물질 속에 흡수되어 강한 작용을 하는 열적 특성을 가지고 있다. 또한, 방사 침투력 분자의 진동에 의한 공명 흡수 작용으로 에너지를 발생하여 분자를 활성화시키는 효과가 있다.

둘 째, 음이온 방출기능으로, 숯은 음이온 발산 효과가 우수하다. 이러한 음이온은 각종 오염으로 급증한 주변의 양이온을 중화시키는 작용을 한다. 따라서, 숯에서 방출되는 음이온은 공기를 정화시킬 수가 있다. 다만, 본 발명의 탄소성형판(200)은 음이온의 방출이 숯 본래의 음이온 방출량 보다는 미미한 편이다.

셋 째, 전자파 흡수기능으로, 이 기능은 숯의 전도성으로 각종 전기제품에서 나오는 인체에 유해한 전자파를 흡수할 수 있다는 것이다.

네 째, 습도 조절기능으로, 숯은 1g당 수십만 개의 기공을 가지고 있어 주변에 수분이 많을 때는 흡수하고, 건조할 때는 배출하는 기능을 가지고 있다. 이러한 숯의 습도 조절 기능에 의해 방충·방균효과와 곰팡이 번식 억제 및 탈취 효과를 기대할 수 있다.

다섯 째, 부패방지 및 탈취기능을 들 수 있다. 숯은 식수 및 다른 많은 제품의 정제, 휘발성 물질의 회수, 냄새를 내는 물질이나 유색 물질을 흡착하는데 널리 이용될 정도로 유해세균, 가스, 냄새 등을 흡착하는 방취·방부의 효능이 매우 뛰어나다. 이러한 효능은 숯이 무수한 기공으로 이루어지고 도저히 믿기 어려울 만큼 그 표면적(숯에 형성된 기공의 내부표면을 측정하면 숯 1g당 약 200∼400m²의 단면적을 갖으며, 1g의 숯을 아주 공게 부수면 모든 입자의 총 표면적은 약 1,200m²나 된다.)이 넓어 미생물이 서식하기에 아주 적합한 구조를 이루고 있기 때문이다. 실제로도 숯의 기공에는 박테리아나 방선균 등의 유익한 미생물들이 서식하고 있으며, 이 미생물들은 숯의 표면에 흡착된 유해세균, 가스 및 냄새 등을 지속적인 분해작용을 통해 분해·제거하고 있다.

한편, 전술한 숯의 효능에서 기술된 원적외선, 음이온 및 전자파에 대한 일반적인 견해를 설명하면 다음과 같다. 먼저, 원적외선이란 파장이 30∼1,000 미크론의 적외선을 말하는 것으로, 원적외선은 인체에 흡수될 때 일반 열보다 80배나 깊숙이 피하 심층으로 스며들어 인체내 세포를 구성하는 수분과 단백질 분자에 방사되어 세포를 1분에 약 2,000회 정도 미세하게 흔들어 주는 진동을 통해 세포조직을 활성화시킨다. 이러한 세포조직의 활성화 과정은 열에너지를 발생시킬 뿐만 아니라 인체내 세포가 가지고 있는 유해물질인 노폐물을 자연스럽게 배출시키는 효과를 가져오게 된다. 따라서, 인체의 생명활동은 보다 왕성해진다.

그리고, 원적외선은 전술한 효과에 더하여 인체의 가장 기본조직인 세포에 영향을 미쳐 혈액순환을 촉진시키고 인체의 자기방어 능력을 강화시켜 건강회복을 촉진시키는 것은 물론, 통증완화, 체내 중금속 제거, 발한작용 촉진, 숙면효과, 탈취효과, 방균효과, 방충효과, 제습효과, 곰팡이 번식 방지, 제습 및 공기정화 등의 효과가 있는 것으로 알려져 있다.

다음은 음이온의 일반적인 견해를 설명한 것이다. 즉, 음이온이란 원자의 바깥쪽 궤도에서의 전자수가 정상상태 보다 적거나 많아진 것을 말하며, 단독의 원자 또는 화합물의 전리(電離)에 의해 생긴다. 즉, 전자가 부족한 것은 양전하를 띠므로 양이온이라 하고, 전자가 과다한 것은 음전하를 띠므로 음이온이라 한다.

전술한 음이온의 효능으로는 첫 째 공기정화 기능으로, 공기 중에 존재하는 여러 가지 오염물질 즉, 담배연기, 아황산 가스(SO₂), 질소 산화물(NOx), 일산화 탄소(CO), 오존(O₃) 및 각종 유기물질은 양이온을 형성하고 있는데, 음이온은 이들 양이온을 경화 침전시켜 제거하므로 공기를 깨끗하고 신선하게 유지해 준다. 특히, 오존과 같은 유해물질의 경우에는 일련의 반응에 의해 유해한 오존을 오히려 인체에 유익한 음이온 산소(O_2-)로 만들어 주므로 산소 결핍 현상을 해결해 주는 중요한 역할을 해줄 수 있다.

둘 째, 먼지 및 살균 기능으로, 양이온은 세균이나 먼지, 꽃가루, 곰팡이, 오염된 입자들을 자유롭게 떠다니도록 해 공기를 혼탁하게 만드는데, 음이온은 이들을 중화, 제거해 줄 수 있다.

셋 째, 인체에 대한 기능으로, TV, PC를 비롯한 각종 전자, 전기제품으로부터 방출되는 X선, γ선, 전리방사선, 자외선 및 우주선 등은 높은 에너지를 갖고 있다. 이것은 공기 중에서 양이온을 생성하는 원인이 되며, 양이온의 숫자가 많아지면 천식, 기관지염, 두통, 시각장애, 요통, 어깨 결림, 신경과민, 긴장고조, 생리불순, 무기력증, 우울증, 피부염, 기형아 출산 등과 같은 병을 유발할 수 있다. 그러나, 음이온으로 유해한 양이온을 중화시키고 (-)전하를 띤 공기의 원자요소로써 피를 맑게 하고, 신경안정과 피로회복, 식욕증진, 세포의 활성화를 촉진시켜 생기 있는 생활을 영위케 하는 효과가 있다.

그리고, 전자파에 대한 일반적인 견해는 다음과 같다. 즉, 전자파라 함은 전하의 세기에 의해 형성되는 전계와 전하의 이동에 의해 형성되는 자계가 같은 위상으로 시간과 더불어 변화하면서 진행하는 파동을 말하는 것으로, 전계(電界, 전기장)는 모든 전도성 물체에 의해 차폐가 되지만, 자계(磁界, 자기장)는 모든 물체를 뚫고 들어가는 강력한 투과성이 있다. 특히, 자계는 전계에 비해 인체에 더 위해한 영향을 끼치게 된다.

전자파 잡음은 자연현상에 의해 발생하는 자연잡음과 인간에 의해 발생되는 인공잡음으로 나눌 수 있는데, 이 중 인공잡음은 인간생활에 필요한 가전제품, 무선통신시스템, 제어시스템, 전력시스템, 고주파기기, 조명기기 등의 전기·전자제품 및 전력선 등에서 발생한다. 최근 컴퓨터를 비롯한 디지털 시스템에서 발생하는 전자파 잡음이 가장 심각한 인공잡음의 원인이 되고 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 숯이 가지고 있는 기능인 원적외선 방사기능, 음이온 방출기능, 전자파 흡수기능, 습도 조절기능, 부패방지 및 탈취기능을 이용하여 육류나 생선을 구울 때 육류나 생선의 냄새를 탈취함은 물론, 유해 중금속을 흡착 제거하여 보다 안전하고 맛있는 구이를 할 수 있도록 하는 탄소성형체의 제조방법 및 그 제품에 관한 기술이다.

전술한 바와 같은 탄소성형체를 제조하기 위한 기술로써 본 발명에 따른 탄 소성형체의 제조방법은 도 1 및 도 2 에 도시된 바와 같이 백탄의 숯을 미세분말상으로 1차 분쇄하는 공정(S100), 1차 분쇄공정(S100)에서 분쇄된 미세분말상의 숯과 휘발분 및 회분을 일정비율로 혼합한 숯 혼합물과 목초액을 일정비율로 혼합하는 공정(S110), 혼합공정(S110)에서 혼합된 숯 혼합물을 1차 분쇄공정(S100)의 숯보다 더 미세하게 2차 분쇄하는 공정(S120), 2차 분쇄공정에서 분쇄된 미세분말상의 숯 혼합물을 일정한 형상(구이판, 용기 솥, 냄비 등)으로 성형하는 공정(S130), 성형물을 일정의 온도조건하에서 일정시간동안 가열과 냉각을 반복하여 숙성시키는 공정(S140), 숙성된 성형물을 상온으로부터 일정온도까지 서서히 재가열을 통해 조직을 치밀하게 하는 공정(S150), 조직이 치밀해진 성형물을 일정시간동안 자연냉각시키는 공정(S160), 자연냉각된 성형물의 상하부 표면을 매끄럽게 다듬질하는 공정(S170), 다듬질된 성형물의 상하부 표면에 미세분말상의 숯과 테프론 불소수지액을 혼합한 코팅액을 분사하여 탄소 코팅층을 형성하는 한편 일정온도조건하에서 일정시간동안 3차 가열 냉각하여 탄소성형체를 완성하는 공정(S180)을 포함하여 이루어진다.

전술한 바와 같은 공정을 통해 제조되는 탄소성형체는 앞서도 기술한 바와 같이 숯의 기능인 원적외선 방사기능, 음이온 방출기능, 부패방지 및 탈취기능 등의 작용을 통해 조리물의 냄새를 탈취함은 물론, 유해 중금속을 흡착 제거하여 보다 안전하고 맛있는 요리를 할 수 있도록 한다.

본 발명에 따른 탄소성형체의 제조방법을 보다 상세하게 기술하면 다음과 같다. 먼저, 1차 분쇄공정(S100)은 백탄의 숯을 파우더 형태의 미세분말상으로 분쇄 하는 공정으로, 이 1차 분쇄공정(S100)에서는 1100℃ 이상의 온도조건하에서 가열 제조된 백탄을 분쇄기를 통해 아주 미세한 분말상으로 분쇄하게 된다.

혼합공정(S110)은 미세분말상의 숯이 뭉져질 수 있도록 하는 다른 조성물질과의 혼합공정으로, 이 혼합공정(S110)에서는 1차 분쇄공정(S100)에서 분쇄된 미세분말상의 숯과 휘발분 및 회분을 98.23 : 0.88 : 0.89 중량%의 비율로 혼합한 숯 혼합물 94∼96 중량%와 목초액 4∼6 중량%를 혼합하게 된다.

전술한 혼합공정(S110)에서의 휘발분과 회분은 미세분말상의 숯 입자들이 상호 결합되어 뭉쳐질 수 있도록 하는 조성물이고, 목초액은 미세분말상의 숯, 휘발분 및 회분에 수분을 제공해 주는 구성물이다. 이러한 휘발분, 회분 및 목초액은 별도의 제조공정에 의해 얻어지는 것이 아니고, 시중에서 구입할 수 있는 것들이다.

2차 분쇄공정(S120)은 반죽 상태가 된 숯 혼합물을 보다 입자가 고운 상태로 분쇄하기 위한 공정으로, 이 2차 분쇄공정(S120)은 혼합공정(S110)에서 미세분말상의 숯, 휘발분, 회분 및 목초액이 일정비율로 혼합된 혼합물 즉, 반죽 상태의 혼합물을 1차 분쇄공정에서의 미세분말 숯 입자보다 더 고운입자의 미세분말상으로 분쇄하게 된다.

전술한 바와 같이 혼합공정(S110)에서 미세분말상의 숯, 휘발분, 회분 및 목초액이 일정비율로 혼합된 혼합물 즉, 반죽 상태의 혼합물을 보다 더 고운입자로 2차 분쇄하는 이유는 금형을 통해 일정한 형상으로 성형시 성형물의 조직이 보다 치밀하게 이루어질 수 있도록 하기 위함이다.

성형공정(S130)은 2차 분쇄공정(S120)에서 분쇄된 미세분말상의 혼합물을 일정형상으로 성형하기 위한 공정으로, 이 성형공정(S130)은 2차 분쇄공정(S120)에서 분쇄된 미세분말상의 숯 혼합물을 일정한 형상의 금형에 일정량 주입하여 금형의 형상대로 성형하게 된다.

한편, 제조하고자 하는 제품이 구이판인 경우에는 전술한 바와 같은 성형공정(S130)에 의해 성형되는 성형물은 육류나 생선을 올려 놓고 구울 수 있는 일정형상을 갖는 판상으로 성형된다.

1차 가열을 통한 성형물의 숙성공정(S140)은 일정형상으로 성형된 성형물의 형을 고형화되도록 하기 위한 공정으로, 이 숙성공성(S140)은 성형공정(S130)에서 성형된 성형물을 1150∼1250℃의 온도조건하에서 3∼4회에 걸쳐 600∼1100시간동안 가열과 냉각을 반복하여 숙성시키된다.

본 발명에서는 탄소성형체의 제조시 1200℃의 온도 조건하에서 약 1개월간(720시간)에 걸쳐 가열과 자연냉각으로 4회 반복실시하여 성형물을 숙성시켰다. 즉, 1200℃의 온도로 200시간동안 가열 후 30시간정도 상온에서 자연냉각을 1회 실시하고, 다시 1200℃의 온도로 200시간동안 가열 후 30시간정도 상온에서 자연냉각을 하는 방식으로 4회에 걸쳐 가열과 상온에서의 자연냉각을 반복하여 성형물을 숙성시켰다.

가열과 자연냉각을 통해 숙성된 성형물의 조직을 치밀하게 하는 공정(S150)은 상온으로부터 일정온도까지 온도를 올리는 과정에서 성형물을 구성하는 조성물들의 결합을 보다 치밀하게 하는 공정으로, 이 조직의 치밀공정(S150)은 숙성공정(S140)에 의해 숙성된 성형물을 상온으로부터 3000℃의 온도까지 90∼110시간동안 서서히 재가열을 통해 조직을 치밀하게 한다.

본 발명에서는 탄소성형체의 제조시 흑연재의 받침대로 받쳐 진공 상태하에서 가스를 열원으로 하여 15℃의 온도조건으로부터 3000℃의 온도조건까지 약 100시간에 걸쳐 서서히 온도를 높이를 과정을 통해 성형물을 재가열하여 성형물을 구성하는 조성물들의 결합을 보다 치밀하게 하였다.

조직을 치밀화 한 성형물의 냉각공정(S160)은 재가열을 통해 조직의 치밀화 공정(S150)을 거친 성형물의 연장선상에 있는 공정으로, 이 냉각공정(S160)은 숙성공정(S140)을 거친 성형물을 재가열을 통해 조직을 치밀하게 한 후, 이를 다시 냉각시키는 과정에서 치밀화 공정(S150)을 거친 성형물의 조직을 치밀하게 한다.

한편, 전술한 바와 같은 냉각공정(S160)은 재가열을 통해 성형물의 조직이 치밀해진 성형물을 200∼300시간동안 상온에서 자연냉각을 통해 이루어진다. 본 발명에서는 탄소성형체의 제조시 재가열 단계를 통해 조직을 치밀하게 하는 공정(S150)을 거친 성형물을 상온에서 약 10일간에 걸쳐 자연냉각을 시켰다.

다듬질공정(S170)은 냉각공정(S160)을 거친 성형물을 제품화하기 위해 표면을 매끄럽게 하는 공정으로, 이 다듬질공정(S17))은 냉각공정(S160)에 의해 냉각된 성형물의 상하부 표면을 매끄럽게 다듬질 한다. 즉, 냉각공정(S160)을 거친 성형물을 선반 등의 가공용 기계에 걸어 표면을 깍아냄으로써 제품으로써의 가치를 부여하게 된다.

다듬질공정(S170)을 거친 성형물의 표면에 코팅 및 3차 가열을 통해 탄소성형체를 완성하는 공정(S180)은 성형물의 표면에 코팅처리를 함으로써 조리물이 들 러 붙거나 타지 않도록 하기 위한 공정으로, 이러한 코팅 및 3차 가열을 통한 탄소성형체의 완성공정(S180)은 다듬질공정(S170)를 거친 성형물의 상하부 표면에 미세분말상의 숯 40∼60 중량%와 테프론 불소수지액 40∼60중량%를 혼합한 코팅액을 분사하여 탄소 코팅층을 형성하는 한편, 200∼420℃의 온조도건하에서 20∼40분간동안 3차 가열 냉각하여 탄소성형체를 완성하게 된다.

한편, 전술한 바와 같은 코팅 및 3차 가열을 통한 탄소성형체의 완성공정(S180)은 다음과 같이 3단계의 고정으로 이루어질 수 있다. 즉, 미세분말상의 숯과 미세분말상의 세라믹을 40∼60 : 40∼60 중량%의 비율로 혼합한 탄소·세라믹 혼합물 40∼60 중량%와 테프론 불소수지액 40∼60 중량%를 혼합한 코팅액을 성형물의 하부면에 분사한 후 200∼220℃의 온도조건하에서 20∼30분동안 가열하여 1차 코팅하는 공정(S180-1), 1차 코팅공정(S180-1)을 거친 성형물의 상부면에 미세분말상의 숯 40∼60 중량%와 테프론 불소수지액 40∼60 중량%를 혼합한 탄소 코팅액을 분사한 후 220∼240℃의 온도조건하에서 20∼30분동안 가열하여 2차 코팅하는 공정(S180-2) 및 2차 코팅공정(S180-2)을 거친 성형물의 2차 탄소 코팅층 상부면에 미세분말상의 숯 40∼60 중량%와 테프론 불소수지액 40∼60 중량%를 혼합한 탄소 코팅액을 분사한 후, 380∼420℃의 온도조건하에서 35∼40분동안 가열하여 3차 코팅하는 공정(S180-3)으로 이루어진다.

본 발명에서 탄소성형체의 제조시 코팅 및 3차 가열을 통한 탄소성형체의 완성공정(S180)은 탄소액(미세분말상의 숯과 테프론 불소수지액의 혼합물) 40 중량%와 세라믹액(미세분말상의 세라믹과 테프론 불소수지액의 혼합물) 60 중량%를 혼합 한 코팅액을 성형물의 하부면에 분사한 후 200℃의 온도조건하에서 20분동안 가열하여 1차 코팅하였다.

한편, 2차 코팅은 전술한 바와 같이 1차 코팅된 성형물의 상부면에 미세분말상의 숯 50 중량%와 테프론 불소수지액 50 중량%를 혼합한 탄소 코팅액을 분사한 후 230℃의 온도조건하에서 20분동안 가열하여 2차 코팅을 하였다.

그리고, 3차 코팅은 전술한 바와 같이 2차 코팅된 성형물의 2차 탄소 코팅층 상부면에 미세분말상의 숯 50 중량%와 테프론 불소수지액 50 중량%를 혼합한 탄소 코팅액을 분사한 후, 400℃의 온도로 35분동안 가열하여 3차 코팅을 하였다.

전술한 탄소 코팅층은 미세분말상의 숯과 테프론 불소수지액을 혼합하여 이를 성형물의 표면에 도포한 것이기 때문에 다른 의미에서 테프론 코팅(Teflon Coating)이라고 할 수도 있다. 이러한 테프론 코팅(Teflon Coating)은 테프론{Teflon(불화탄소수지): 미국 Dupont사의 등록상표인 불소 탄화물계의 상품명으로, 다른 고분자 화합물질이 갖지 못하는 독특한 물리적, 화학적 특성을 지니고 있다.}을 도료화하여 철, 스테인레스, 알미늄, 동, 유리, 고무, 세라믹 플라스틱등 기존재료에 스프레이(Spray Coating), 분말정전 분체도장(Electrostatic) 등을 이용해서 전처리 과정 및 건조, 가열, 소성의 공정을 거쳐 비점착성, 내약품성, 비유성, 내열성, 절연성, 내마모등 테프론 고유의 특성을 얻으려는 우수한 불소수지 도장을 뜻한다.

한편, 전술한 테프론 코팅은 비점착성, 저마찰계수, 비유성, 내열성, 전기적 특성, 저온도 내구력 및 내화학성이 매우 우수한 것으로 알려저 있다. 특히, 테프 론 코팅은 거의 모든 물질이 달라붙지 않는 비점착성과 물이나 기름이 잘 묻지 않는 비유성이 우수하여 탄소 코팅층이 형성된 탄소성형체를 통해 유류나 생선을 구울시 구워지는 육류나 생선이 들러붙지 않고 타는 것을 방지할 수 있다.

다음은 본 발명에 따른 탄소성형체를 구이판으로 성형하여 형성한 탄소성형체 구이판을 한국건자재시험연구원(KICM) 원적외선응용평가센터 및 한국화학시험연구원의 탄소성형체 구이판의 원적외선 및 시료에 대한 분석결과를 보인 것이다.

표 1 은 본 발명에 따른 탄소성형체 구이판의 원적외선 열화상 측정결과로, 측정대상물에서 방사되는 적외선 방사에너지를 영상과 온도데이터로 처리한 측정 결과이다. 시험조건은 가스버너를 이용하여 구이판을 가열한 후 구이판 온도변화가 일정한 시점에서 측정하였으며, 본 시험은 적외선 열화상 장치를 이용하여 실내온도 24℃, 습도 48% 조건하에서 시험하였다.

항목 시료명	적외선 열화상 측정
Charcoal roast plate

표 2 는 본 발명에 따른 탄소성형체 구이판의 원적외선 에너지의 방사율 및 방사에너지를 측정한 결과이다. 본 시험은 200℃에서 시험하였으며, FT-IR Spectrometer를 이용한 BLACK BODY 대비 측정결과이다.

방사율(4∼20㎛)	방사에너지(W/m²)
0.902	2.18 × 10³

표 3 은 본 발명에 따른 탄소성형체 구이판의 일부를 시료로 하여 분석한 결과를 보인 것이다.

시험항목	단위	결과치	시험방법
고정탄소	wt%	98.23	KS E 3705 : 2001
휘발분(VM)	wt%	0.88	KS E 3705 : 2001
회 분	wt%	0.89	KS E 3705 : 2001
수 분	wt%	0.02	KS E 3705 : 2001

표 4 는 본 발명에 따른 탄소성형체 구이판을 이요하여 구운돈육과 생돈육의 조지방을 비교분석한 결과이다.

시험항목	단위	시료구분	결과치	시험방법
조지방	%	생돈육	34.2	식품공전
조지방	%	구운돈육	15.8	식품공전

표 5 는 본 발명에 따른 탄소성형체 구이판의 유해 중금속 분석결과를 보인 것이다.

시험항목	단위	결과치	시험방법
- 겉모양	-	이상없음	품질보증검사기준
용출시험(이하)
- Pb(용출)	㎎/L	0.0	식품공전
- Cd(용출)	㎎/L	0.0	식품공전
- Cr(용출)	㎎/L	0.0	식품공전
- As(용출)	㎎/L	0.0	식품공전
- Hg(용출)	㎎/L	0.0	식품공전
- 과망간산칼륨소비량	㎎/L	1.1	식품공전
- 증발잔류물	㎎/L	9.0	식품공전
- 포름알데히드	㎎/L	4.0 이하	식품공전
- 페놀	㎎/L	불검출	식품공전
성능(이하)
- 열충격시험	-	이상없음	품질보증검사기준(QL-1003-02)
- 눌어붙음시험	-	이상없음	품질보증검사기준(QL-1003-02)
- 내균열성	-	이상없음	KS L 1001 : 2001

이상에서와 같이 본 발명에 따르면 구이판, 용기 솥, 냄비 등을 숯을 주원료로 하는 탄소성형체로 형성함으로써 숯의 기능인 원적외선 방사기능, 음이온 방출기능, 부패방지 및 탈취기능 등의 작용을 통해 조리물의 냄새를 탈취함은 물론, 유해 중금속을 흡착 제거하여 보다 안전하고 맛있는 요리를 할 수 있는 탄소성형체의 제공이 가능하다.

본 발명은 전술한 실시 예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.

이상에서와 같이 본 발명에 따르면 미세분말상의 숯, 휘발분, 회분 및 목초액을 일정비율로 혼합하여 구이판, 용기 솥, 냄비 등의 형상으로 성형한 후 가열과 재가열 및 미세분말상의 숯과 테프론 불소수지액의 혼합물에 의한 코팅층을 형성한 탄소성형체를 제공함으로써 조리물이 생선이 들러 붙거나 타는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 다른 효과로는 미세분말상의 숯을 주원료로 하는 구이판, 용기 솥, 냄비 등의 탄소성형체를 제공함으로써 화염의 연소상태가 일정하지 않고 변화가 심한 상태에서도 균일한 가열이 이루어질 수 있도록 하여 조리물이 균일하게 구워질 수 있도록 한다.

본 발명의 또 다른 효과로는 미세분말상의 숯을 주원료로 하는 구이판, 용기 솥, 냄비 등의 탄소성형체를 제공함으로써 숯의 기능인 원적외선 방사기능, 음이온 방출기능, 부패방지 및 탈취기능 등의 작용을 통해 조리물의 냄새를 탈취함은 물론, 유해 중금속을 흡착 제거하여 보다 안전하고 맛있는 요리를 할 수 있다.

나아가, 본 발명은 미세분말상의 숯을 주원료로 하는 탄소성형체(구이판)를 제공함으로써 음식점 등에서 많은 수의 구이판을 구비할 필요가 없음은 물론, 세척시에도 흠집의 방생을 방지하여 유지관리에도 보다 용이한 효과가 있다.

Claims

육류나 생선을 구울 수 있거나 조리를 할 수 있는 숯을 주원료로 하는 탄소성형체를 제조하는 방법에 있어서,

1100℃ 이상의 온도조건하에서 가열된 백탄의 숯을 파우더의 형태로 미세하게 1차 분쇄하는 공정;

상기 1차 분쇄공정에서 분쇄된 미세분말상의 숯과 휘발분 및 회분을 98.23 : 0.88 : 0.89 중량%의 비율로 혼합한 숯 혼합물 94∼96 중량%와 목초액 4∼6 중량%를 혼합하는 공정;

상기 혼합공정에서 혼합된 숯 혼합물을 1차 분쇄공정에서보다 더 미세하게 2차 분쇄하는 공정;

상기 2차 분쇄공정에서 분쇄된 미세분말상의 숯 혼합물을 금형을 통해 일정한 형상으로 성형하는 공정;

상기 성형공정에서 성형된 성형물을 1150∼1250℃의 온도조건하에서 3∼4회에 걸쳐 600∼1100시간동안 가열과 냉각을 반복하여 숙성시키는 공정;

상기 숙성공정에 의해 숙성된 성형물을 진공 상태하의 고로에서 가스를 가열원으로 하여 상온으로부터 3000℃의 온도까지 90∼110시간동안 서서히 재가열을 통해 조직을 치밀하게 하는 공정;

상기 재가열을 통해 조직이 치밀해진 성형물을 200∼300시간동안 자연냉각시키는 공정;

상기 자연냉각공정에 의해 냉각된 성형물의 상하부 표면을 다듬질하는 공정; 및

상기 다듬질공정을 거친 성형물의 상하부 표면에 미세분말상의 숯과 미세분말상의 세라믹을 40∼60 : 40∼60 중량%의 비율로 혼합한 탄소·세라믹 혼합물 40∼60 중량%와 테프론 불소수지액 40∼60 중량%를 혼합한 코팅액을 상기 성형물의 하부면에 분사한 후, 200∼220℃의 온도조건하에서 20∼30분동안 가열 냉각하여 1차 코팅하는 공정과 상기 1차 코팅공정을 거친 성형물의 상부면에 미세분말상의 숯 40∼60 중량%와 테프론 불소수지액 40∼60 중량%를 혼합한 탄소 코팅액을 분사한 후, 220∼240℃의 온도조건하에서 20∼30분동안 가열 냉각하여 2차 코팅하는 공정 및 상기 2차 코팅공정을 거친 성형물의 2차 탄소 코팅층 상부면에 미세분말상의 숯 40∼60 중량%와 테프론 불소수지액 40∼60 중량%를 혼합한 탄소 코팅액을 분사한 후, 380∼420℃의 온도조건하에서 35∼40분동안 가열 냉각하여 3차 코팅하는 공정을 통해 탄소성형체를 완성하는 공정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 탄소성형체의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 숙성공정에서의 가열 후 냉각은 상온에서 자연냉각을 통해 냉각시키는 것을 특징으로 하는 탄소성형체의 제조방법.
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