KR100664042B1 - 조리 기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조리 기구에 관한 것으로서, 텅스텐 탄화물 또는 몰리브덴 텅스텐 탄화물로 이루어진 코팅재와; 코팅재에 의하여 코팅된 금속 모재를; 포함하여 구성됨으로써, 내열성, 내마모성, 기계적 강도, 내식성, 청결성 및 비점착성이 크게 향상되는 조리 기구를 제공한다.

조리 기구, 조리 기기, 텅스텐 탄화물, 몰리브덴 텅스텐 탄화물

Description

조리 기구{COOKING EQUIPMENT}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조리 기구의 금속 모재와 코팅재의 구성을 개략적으로 도시한 모식도.

도 2는 도 1의 금속 모재에 법랑 처리한 구성을 개략적으로 도시한 모식도.

도 3은 도 1의 조리 기구에 구비되는 코팅재의 텅스텐 탄화물의 격자 구조를 도시한 사시도.

도 4는 도 3의 텅스텐 탄화물의 평형 결정 형상(shape of equilibrium crystals)을 도시한 사시도.

도 5는 도 1의 코팅재가 코팅된 조리 기구를 도시한 것으로서,

도 5의 a)는 단차 표면의 금속 모재를 코팅한 조리 기구의 사시도.

도 5의 b)는 내부 공간부의 벽면을 코팅한 조리 기구의 사시도.

도 5의 c)는 막대의 외면을 코팅한 조리 기구의 사시도.

도 5의 d)는 원통의 내주면을 코팅한 조리 기구의 사시도.

도 5의 e) 는 원통의 외주면 및 상하면을 코팅한 조리 기구의 사시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 금속 모재 200 : 코팅재

300 : 법랑

본 발명은 조리 기구에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 표면이 텅스텐 탄화물 또는 몰리브덴 텅스텐 탄화물로 이루어진 코팅재로 코팅됨으로써 내열성, 내마모성 및 비점착성이 동시에 크게 향상되는 조리 기구에 관한 것이다.

음식물을 조리하거나 보관하기 위하여 사용되는 조리 기구는, 고온의 열에 강해야 하며, 잦은 세척 또는 마찰 등에 의한 마모에 강해야 하며, 수분을 함유한 음식물이 들러붙는 성질이 낮아야 하며, 물로 쉽게 세척되는 성질 등이 요구된다.

그에 따라, 일반적으로 조리 기구의 표면은 소수성(hydrophobic) 물질로 코팅되는 등 별도의 표면 처리를 해야하는데, 대표적인 표면 처리 방법이 법랑(porcelain enamel), 테프론(Teflon) 코팅 또는 유무기 하이브리드 코팅 방법 등이 있다.

법랑(porcelain enamel)은 금속 표면에 유리질 유약을 피복시킨 것으로서, 금속의 강인성과 유리질의 내식성 및 청결성을 동시에 얻을 수 있도록 만든 것이다. 그러나, 상기와 같은 법랑은 금속 표면의 유리질 유약이 쉽게 분리되어 부식이 진행된다는 문제점이 있으며, 고온에서 음식물이 점착되면 쉽게 청소되지 않는 문제점이 있다.

이에 대한 해결책으로, 테프론(Teflon) 코팅이 많이 이용되고 있다. 테프론은 PTFE(polytetrafluorethylene)와 같이 방수성이 뛰어난 물질을 말하는데, 특히 내열성, 화학적 불활성, 비점착성 등의 우수한 성능을 가지고 있다.

보다 상세하게는, 고온 연속 사용 가능 온도가 250℃ 이상으로 내열성이 좋으며, 고체 물질 중에서 마찰 계수가 가장 낮아서 마찰이 쉽게 일어나지 않고 미끄러지기 때문에 저마찰성을 가진다. 또한, 한계 산소 지수(LOI)가 95% 이상이기 때문에 난연성이 뛰어나고, 고체 물질 중에서 표면 에너지가 가장 낮아서 점착성이 매우 낮은 장점이 있다.

그러나, 상기와 같은 테프론은 대략 250℃ 이상의 온도에서는 사용이 어려우며, 유기물로 이루어져 있기 때문에 기계적 강도가 낮고 내마모성이 떨어진다는 문제점이 있다.

이와 같은 테프론의 기계적 강도를 증가시키고 내열성을 높이기 위하여, 유기물과 무기물이 복합된 유무기 하이브리드 코팅이 많이 이용되고 있다. 이는 유기 알콕시 실란 등의 물질을 가수 분해, 축중합 또는 고분자 중합 반응 등을 통하여 유무기 복합 망목 구조를 형성하여 기계적 강도, 내열성을 크게 증가시켰지만, 표면 에너지가 높아서 음식물이 점착되는 정도가 크다는 문제점이 있다. 음식물의 점착성은 조리 기구의 표면을 코팅하는 데 있어서는 치명적인 단점이라고 할 수 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 표면이 텅스텐 탄화물 또는 몰리브덴 텅스텐 탄화물로 이루어진 코팅재로 코팅됨으로써 내열성, 내마모성, 기계적 강도, 내식성, 청결성 및 비점착성이 동시에 크게 향상되 는 조리 기구를 제공함을 그 목적으로 한다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 텅스텐 탄화물 또는 몰리브덴 텅스텐 탄화물로 이루어진 코팅재와; 코팅재에 의하여 코팅된 금속 모재를; 포함하여 구성되는 조리 기구를 제공한다.

이는, 텅스텐 탄화물 또는 몰리브덴 텅스텐 탄화물로 이루어진 코팅재로 조리 기구의 표면을 코팅함으로써 내열성, 내마모성, 기계적 강도, 내식성 및 비점착성을 동시에 향상시킬 수 있도록 하기 위함이다.

이 경우, 상기 금속 모재를 미리 유리질 유약으로 피복시켜 법랑으로 구성하는 것이 바람직하다. 이는, 유리질의 내식성 및 청결성까지도 얻을 수 있도록 하기 위함이다.

또한, 상기 금속 모재에 코팅된 코팅재를 표면 연마할 수 있는데, 이는 코팅재의 표면을 연마하여 표면의 조도(roughness)를 필요에 따라 제어하기 위함이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 조리 기구를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

다만, 본 발명을 설명함에 있어서 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조리 기구의 금속 모재와 코팅재의 구성을 개략적으로 도시한 모식도이고, 도 2는 도 1의 금속 모재에 법랑 처리한 구성을 개략적으로 도시한 모식도이고, 도 3은 도 1의 조리 기구에 구비되는 코팅재의 텅 스텐 탄화물의 격자 구조를 도시한 사시도이고, 도 4는 도 3의 텅스텐 탄화물의 평형 결정 형상(shape of equilibrium crystals)을 도시한 사시도이고, 도 5는 도 1의 코팅재가 코팅된 조리 기구를 도시한 것으로서, 도 5의 a)는 단차 표면의 금속 모재를 코팅한 조리 기구의 사시도이고, 도 5의 b)는 내부 공간부의 벽면을 코팅한 조리 기구의 사시도이고, 도 5의 c)는 막대의 외면을 코팅한 조리 기구의 사시도이고, 도 5의 d)는 원통의 내주면을 코팅한 조리 기구의 사시도이고, 도 5의 e) 는 원통의 외주면 및 상하면을 코팅한 조리 기구의 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 조리 기구는, 금속 모재(100)와, 금속 모재(100)의 상층부에 적층 코팅되는 코팅재(200)로 구성된다.

상기 코팅재(200)는 텅스텐 탄화물 또는 몰리브덴 텅스텐 탄화물로 이루어진다. 텅스텐 탄화물은 WC(monocarbide)와 W₂C(subcarbide)의 육방정계 탄화물(hexagonal carbidee)을 형성한다. 최근에는 입방정계(cubic) WC_{1 -z}(substoichiometric)이 발견되었다.

도 3에는 텅스텐 탄화물(WC)의 단위 격자 구조가 도시되어 있다. 이에 도시된 바와 같이, 텅스텐 탄화물은 육방정계 밀집구조를 가지며, 격자 상수 a=0.2906nm, c=0.2837nm이고 c/a=0.976이다. 또한, 도 4에는 텅스텐 탄화물의 평형 결정 형상이 도시되어 있는데, 이에 도시된 바와 같이, 텅스텐 탄화물은 프리즘 형태의 격자면을 가지는 평형 결정 형상(shape of equilibrium crystals)으로 이루어진다. 이와 같은 평형 결정 형상은 Wulff 이론으로부터 예측된 것으로서, 텅스텐 탄화물은 아래 표 1에 도시된 바와 같이, 단위 면적당 원자의 충진율 밀도가 가장 높기 때문에, 텅스텐 탄화물의 코팅층은 매우 낮은 표면 에너지를 갖게 된다. 이는, 코팅층의 표면에 접촉된 물분자 등의 접촉각을 측정함으로써 확인할 수 있다. 따라서, 코팅층의 표면에 음식물 등이 점착되는 정도가 낮아지게 되어 점착성이 낮아지고 청결성이 크게 향상된다.

	WC	TiC	ZrC	HfC	VC	NbC	TaC
이론 밀도 (gcm-3)	15.70	4.94	6.56	12.76	5.71	7.80	14.50
격자상수 (nm)	a:0.2906 b:0.2837	0.433	0.470	0.465	0.417	0.447	0.445

또한, 텅스텐 탄화물은 녹는점(Melting Temperature)이 2,800℃이고 열팽창계수가 7.3×10^-6K^-1로서, 내열성이 강한 장점이 있으므로 후라이팬, 가스레인지, 전자레인지 또는 오븐 등과 같이 음식물을 조리하는 조리 기구의 코팅재로서 매우 적합하다.

그리고, 텅스텐 탄화물은 미시 경도(Microhardness : HV)가 2200에 달하여 내마모성이 우수하고, 탄성계수(Modulus of Elasticit : GNm^-2)가 아래 표 2에 도시된 바와 같이 매우 크기 때문에 기계적 강성이 좋은 장점이 있다.

	WC	TiC	ZrC	HfC	VC	NbC	TaC
탄성계수 (GNm-2)	696	451	348	352	422	338	285

한편, 몰리브덴은 녹는점이 2,610℃로서 텅스텐과 함께 녹는점이 매우 높은 금속으로 알려져 있으며, 극저온에서 상온 및 고온에 이르기까지 기계적 강성이 매우 좋은 금속이다. 따라서, 텅스텐 탄화물에 몰리브덴을 첨가시킨 몰리브덴 텅스텐 탄화물로 이루어진 코팅층은 내열성, 내마모성, 내부식성이 매우 뛰어나게 되고, 낮은 표면 에너지를 갖게 되어 비점착성이 우수해진다.

상기와 같은 코팅재(200)는 용사법(Thermal Spraying)에 의하여 금속 모재(100)에 코팅될 수 있다. 용사법(Thermal Spraying)은 금속 모재(100)의 표면에 분말 형태의 코팅 재료를 고온의 열원으로 용융 또는 반용융시키면서 고속 분사하여, 금속 모재(100)에 충돌시켜 코팅층을 형성하는 방법으로서, 사용되는 열원의 온도 및 분사 속도의 차이에 따라 프레임(Flame) 용사법, 프라즈마(Plasma) 용사법, 아크-플라즈마(Arc-Plasma) 용사법 또는 고속 화염 용사법(HVOF : High-Velocity Oxygen Fuel Spraying) 등이 있다.

또한, 상기 코팅재(200)는 금속 모재(100)에 코팅된 후 별도의 연마법에 의하여 연마되어 사용될 수 있다. 코팅재(200)를 연마할 경우, 코팅재(200) 표면의 조도(roughness)를 필요에 따라 적절하게 제어할 수 있으며, 그로 인하여 표면의 질감을 향상시키고 광택을 증가시켜 외관상 미려함을 향상시킬 수 있다.

여기서, 상기 금속 모재(100)는 조리 기구의 골격 및 기계적 구조를 이루며, 음식을 조리하거나 보관하기에 적합하도록 내식성, 내열성 및 내마모성 등이 우수한 스테인리스 스틸, 탄소강, 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 세라믹 등으로 이루어진다. 또한, 금속 모재(100)의 형상을 적절히 변경 및 결합함으로써 일반 판재(plate), 경사 또는 굴곡을 가지는 판재, 막대, 실린더 또는 원통, 봉 등의 구조로 사용될 수 있다. 이와 같은 금속 모재의 사용 분야는, 가스 레인지의 상면부, 전자레인지 또는 오븐의 내부 공간부의 벽면부, 후라이팬의 표면부, 뒤집개, 냄비나 그릇의 내부 공간부의 벽면부 등에 폭넓게 활용될 수 있다.

도 5에는 사용 분야에 따른 여러 가지 금속 모재(100)와 코팅재(200)의 형상의 예를 도시하였다.

도 5의 a)는 경사 또는 단차를 가지는 금속 모재(100)의 상면을 코팅한 코팅재(200)로 구성된 조리 기구를 도시한 것으로서, 이와 같은 예는 가스 레인지의 상면부 또는 후라이팬의 상면부 등에 적용될 수 있다.

도 5의 b)는 내부 공간부를 구비한 금속 모재(100)의 내부 벽면을 코팅한 코팅재(200)로 구성된 조리 기구를 도시한 것으로서, 이와 같은 예는 전자 레인지의 내부 벽면부 또는 오븐의 내부 벽면부 등에 적용될 수 있다.

도 5의 c)는 막대 형상의 금속 모재(100)의 외면을 코팅한 코팅재(200)로 구성된 조리 기구를 도시한 것이고, 도 5의 d)는 원통 형상의 금속 모재(100)의 내주면을 코팅한 코팅재(200)로 구성된 조리 기구를 도시한 것이고, 도 5의 e)는 원통 형상의 금속 모재(100)의 외주면 및 상하면을 코팅한 코팅재(200)로 구성된 조리 기구를 도시한 것인데, 이와 같은 예는 뒤집개, 조리용 젓가락, 국자 등에 직접 적용될 수 있을 뿐만 아니라, 조리용 전자 제품의 일 부분으로도 활용될 수 있다.

상기와 같은 여러 가지 형상의 금속 모재(100)에 코팅재(200)를 직접 적층 코팅할 수도 있지만, 도 2에 도시된 바와 같이, 미리 법랑(porcelain enamel)(300)처리하고 그 위에 코팅재(200)를 적층 코팅할 수도 있다. 법랑(300)은 금속 모재(100)의 표면에 유리질 유약을 피복시킨 것으로서, 금속의 강인성과 유리질의 내식성 및 청결성을 동시에 얻을 수 있도록 만든 것이다. 따라서, 본 발명에 따른 금속 모재(100)를 법랑(300) 처리하고 그 위에 코팅재(200)를 코팅하면, 상술한 바와 같은 코팅재(200)의 코팅으로 인한 장점에 추가하여 법랑(300)으로 인한 내식성 및 청결성을 얻을 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 상기와 같은 특정 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

본 발명은 상술한 바와 같이, 표면이 텅스텐 탄화물 또는 몰리브덴 텅스텐 탄화물로 이루어진 코팅재로 코팅됨으로써 내열성, 내마모성, 기계적 강도, 내식성, 청결성 및 비점착성이 크게 향상되는 조리 기구를 제공한다.

다만, 상기와 같은 효과를 모두 발휘하여야만 본 발명이 성립하는 것은 아니다.

Claims (5)

1. 텅스텐 탄화물 또는 몰리브덴 텅스텐 탄화물로 이루어진 코팅재와;

   상기 코팅재에 의하여 코팅된 금속 모재를;

   포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 조리 기구.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 금속 모재는 그 표면에 유리질 유약이 피복된 법랑으로 이루어진 것을 특징으로 하는 조리 기구.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 코팅재는 프레임 용사법, 플라즈마 용사법, 아크 플라즈마 용사법 또는 고속 화염 용사법(HVOF) 중 어느 하나에 의하여 코팅되는 것을 특징으로 하는 조리 기구.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 금속 모재는 스테인리스 스틸, 탄소강, 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 세라믹 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 조리 기구.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 금속 모재에 코팅된 상기 코팅재를 표면 연마하는 것을 특징으로 하는 조리 기구.

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