KR101225226B1

KR101225226B1 - 취반기

Info

Publication number: KR101225226B1
Application number: KR1020050045650A
Authority: KR
Inventors: 다카시 니시다; 히데유키 오하시
Original assignee: 파나소닉 주식회사
Priority date: 2004-05-31
Filing date: 2005-05-30
Publication date: 2013-01-22
Also published as: JP2006015114A; KR20060046280A; JP4239978B2

Abstract

기재 내면에 불소 수지 코팅을 형성한 조리용 솥, 플레이트, 고(庫) 내에 있어서, 불소 수지 코팅의 후막화를 수반하지 않고 내마모성의 개선을 가능하게 하고, 게다가 조리물에 대한 높은 비점착성을 유지하고, 또한 불소 수지 코팅의 하지 처리상에 처리된 표시의 시인성도 충분히 확보할 수 있는 용기와 고의 내면을 구비한 조리 기기를 제공한다.

기재 내면에 불소 수지 코팅(14)을 형성하고, 불소 수지 코팅(14)의 탑코팅(17) 내부의 표층측에는 첨가재 입자(18)로서 탄화규소나 다이아몬드, 또는 이들의 혼합 입자를 편재시키는 한편, 탑코팅(17)의 하층측에는 탄화규소나 다이아몬드의 첨가재 입자(18)가 전혀 존재하지 않거나, 거의 존재하지 않는 클리어층(19)을 설치한다.

Description

취반기{RICE COOKER}

도 1a는 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 취반기용 솥을 구비한 취반기의 단면도, 도 1b는 동 취반기용 솥의 확대 단면도, 도 1c는 동 취반기용 솥의 요부 확대 단면도이다.

도 2는 본 발명의 실시형태 3에 있어서의 취반기용 솥의 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

12: 페라이트계 스테인레스(기재)

13: 알루미늄(기재)

14: 불소 수지 코팅

17: 탑코팅

18: 첨가재 입자

19: 클리어층

본 발명은 기재 내면에 불소 수지 코팅을 형성한 솥을 구비한 취반기에 관한 것이다.

종래, 일반적으로 널리 시판되고 있는 취반기 등의 조리 기기에 사용되는 솥은 그 기재가 알루미늄 단일체로 형성되거나, 또는 알루미늄과 스테인레스의 접합재, 혹은 알루미늄과 스테인레스와 구리의 접합재 등, 복합 재료를 기재로 하여 제조되고 있는 것이 주류이다.

이들 금속제의 취반기용 솥은 통상적으로는 조리물인 밥이 강하게 부착되는 것을 방지하기 위해, 그 내면에 불소 수지 코팅이 처리되어 있어 밥에 대한 비점착성을 향상시키고 있다.

솥의 내면에 처리되는 불소 수지 코팅은 1층 구조를 취하는 것에서부터 2층 또는 3층으로 되어 있는 것이 보통이지만, 양호한 비점착성, 높은 내구성 및 외관성을 얻는 관점에서 2층 이상의 불소 수지 코팅으로 하는 것이 바람직하다.

2층의 불소 수지 코팅에서는 기재의 샌드 블라스트 처리 등으로 기재에 적절한 표면 조도를 얻은 후에, 프라이머라 불리는 접착층을 성막후의 막 두께가 10㎛ 전후가 되도록 기재상에 도장한 후, 그 상층에 탑코팅을 성막후의 막 두께가 50㎛ 전후가 되도록 도장 처리하고, 400℃ 부근에서 약 20분간 소성함으로써 성막화하여 불소 수지 코팅이 된다.

프라이머에는 불소 수지 외에 접착 수지나 안료, 광휘재를 포함하여, 접착 기능 외에 원하는 색이나 광휘감을 나타내는 역할을 하며, 다른 한편으로 탑코팅은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리테트라플루오로에틸렌=퍼플루오로알킬바이닐 에터 공중합체(PFA), 폴리테트라플루오로에틸렌=헥사플루오로에틸렌 공중합체(FEP) 등의 불소 수지를 단독 또는 혼합하여 사용하고, 경우에 따라서는 이들 불소 수지에 안료나 광휘재를 첨가하여 사용할 수도 있지만, 탑코팅에 다량의 첨가물을 혼입하면 비점착성이 악화되기 때문에, 보통 취반기에 사용하는 솥의 경우에는 탑코팅은 불소 수지 단일체로 사용하거나, 극미량의 안료나 광휘재의 첨가에 그치고 있다.

또한, 취반기용 솥의 경우에는 수위선 표시부가 있어, 쌀의 분량에 맞춘 수량조절용 수위 표시 외에 문자, 숫자, 기호 등의 표시가 되어 있고, 이들은 솥에 각인되어 있는 경우도 있지만, 2층의 불소 수지 코팅에서는 프라이머 상에 프라이머와는 다른 색으로 수위선 표시부를 인쇄하고, 그 위에 투명한 탑코팅을 처리하고 있는 경우가 많으며, 이 구성에 의해, 수위선 표시부가 마모 등의 물리적 부하로부터 면할 수 있는 동시에, 수위선 표시부 상에 투명한 탑코팅을 설치하고 있기 때문에, 수위선의 시인성을 확보할 수 있다.

그러나, 수위선 표시부 상에 도장되는 탑코팅에 어떠한 첨가물을 혼합해 버리면, 그 첨가물로 빛이 가려지기 때문에 수위선 표시부의 시인성이 악화되어, 이 의미에서도 탑코팅에는 첨가물을 가능하면 혼합하지 않는 것이 바람직하다.

이상에서 2층의 불소 수지 코팅을 중심으로 설명했지만, 3층의 경우에 있어서는 프라이머 도장후 중간 코팅을 도장하고, 그 상층에 탑코팅을 도장한 것으로서, 2층 코팅과 마찬가지로 탑코팅에는 비점착성의 확보나 수위선 표시부의 시인성 확보 관점에서 안료나 광휘재 등의 첨가물을 가능하면 첨가하지 않는 것이 일반적인 한편, 중간 코팅에 있어서는 비점착성의 확보가 목적이 아니기 때문에 첨가물을 다소 가할 수도 있다.

여기서, 불소 수지 코팅으로서의 기본 성능을 고찰해 보면, 밥의 비점착성의 확보나 수위선의 시인성은 중요한 관점이지만, 실제 사용 관점에서 더 상세히 검토해 보았을 경우, 취반기의 솥 내부에서 쌀을 씻는, 소위 쌀씻기라 불리고 쌀이 강하게 불소 수지 코팅에 가압되는 부하나, 솥 세정시에 나일론 수세미 등 마모성이 있는 세정도구에 의한 마찰 부하 등, 불소 수지 코팅은 높은 마모 환경에 놓여짐을 상정해야 한다.

일반적으로, 프라이팬 등에 사용되는 불소 수지 코팅의 내마모성을 향상시키는 수단으로서는 탑코팅에 세라믹스 입자 등 무기 충전재를 다량으로 첨가하여 탑코팅의 경도를 향상시키는 수법이 취해져 왔지만(예컨대, 일본 특허 공개 공보 제 2001-218684호 참조), 전술한 바와 같이 취반기용 솥의 불소 수지 코팅에 있어서는 비점착성이나 수위선 표시부의 시인성 확보 관점에서 동일한 수법을 채용하기는 곤란하다.

이에, 종래에 취반기용 솥 등에 있어서는 불소 수지 코팅의 내마모성을 향상시키는 수단으로서는 탑코팅을 가능한 한 후막화하여 막 두께를 늘림으로써 내마모성의 향상을 도모해 왔지만, 후막화의 수법으로서는 불소 수지의 분체 도료를 한계까지 두껍게 도장하거나, 전술한 중간 코팅에서도 두께를 늘려 탑코팅 두께와의 상가(相加) 효과를 갖게 할 수 있었다.

보통은 30 내지 50㎛ 정도 두께의 불소 수지 코팅은 이 후막화에 의해 100㎛ 정도로 하는 것이 가능하고, 두께에 따라 내마모성의 향상을 기대할 수 있다.

상술한 바와 같이, 취반기용 솥의 불소 수지 코팅에 높은 비점착성, 수위선의 양호한 시인성, 높은 내마모성 등의 기능을 부여하고자 하면, 탑코팅은 세라믹스 등의 첨가재를 함유하지 않고, 불소 수지 코팅은 100㎛ 정도의 두께로 할 필요가 있다.

그러나, 불소 수지는 고가의 재료로서, 공업 제품인 취반기의 대량 생산을 고려했을 경우, 최대한 사용량을 억제하여 두께를 얇게 하는 것이 바람직하다.

불소 수지 코팅의 두께를 얇게 억제하기 위해서는 탑코팅에 경도가 높은 물질을 다량으로 넣는 것도 가능하지만, 내마모성 향상에 효과가 있는 정도까지 첨가재를 탑코팅에 첨가하면, 전술한 바와 같이 비점착성이 악화될 뿐더러, 수위선의 시인성도 나빠져 취반기용 솥으로서의 기능을 충분히 발휘하지 못한다.

또한, 취반기의 솥에 도장된 불소 수지 코팅의 경우에는 불소 수지 코팅 자체가 강한 발수성을 갖는 점에서, 솥에 물을 넣어 가열했을 때에 생기는 거품이 좀처럼 불소 수지 코팅 표면에서 이탈되지 않고 크게 성장하는 경향이 있어, 이 때문에 솥내의 물로의 열 전달이 원활히 되지 않아 양호한 대류를 발생시키기 어렵다. 원래, 밥짓기에 있어서는 물의 대류에 의한 열전도에 의해 쌀이 가열되기 때문에, 대류가 원활히 이뤄지지 않으면, 솥내에서 쌀이 충분히 가열되는 부분과 충분히 가열되지 않는 부분이 존재하게 되어 취반 불균일이 발생하는 경우가 있었다.

본 발명은 상기 종래의 과제를 해결하는 것으로서, 후막화를 수반하지 않고 내마모성의 개선을 가능하게 하며, 게다가 밥에 대한 비점착성을 유지하고, 나아가, 불소 수지 코팅의 프라이머 상에 인쇄된 표시의 시인성도 충분히 확보할 수 있는 솥을 구비한 취반기를 제공하며, 또한, 불소 수지 코팅면으로부터 물로의 열의 전달을 원활하게 하여 대류를 원활히 발생시켜, 취반 불균일이 없어 솥내의 쌀을 균일하게 가열할 수 있는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해, 기재 내면에 불소 수지 코팅을 형성하고, 불소 수지 코팅의 탑코팅 내부의 표층측에는 첨가재 입자로서 탄화규소나 다이아몬드, 또는 이들의 혼합 입자를 편재시키는 한편, 탑코팅의 하층측에는 탄화규소나 다이아몬드의 첨가재 입자가 전혀 존재하지 않거나, 또는 거의 존재하지 않는 클리어층을 설치한 것이다.

이에 따라, 큰 폭의 후막화를 수반하지 않더라도 높은 내마모성을 가지며, 또한 조리물의 비점착성과 프라이머 상의 인쇄 표시의 시인성도 충분히 확보된 불소 수지 코팅을 처리한 솥, 플레이트, 고(庫)의 내면을 구비한 조리 기기로 할 수 있다.

본 발명의 취반기에 구비되는 솥은 기재에 형성한 불소 수지 코팅의 탑코팅내부의 표층측에 첨가재 입자로서 탄화규소나 다이아몬드를 편재시킴으로써 큰 폭의 후막화를 수반하지 않더라도 높은 내마모성을 가지며, 내구성이 우수하고, 게다가 조리물의 비점착성과 수위선의 시인성도 충분히 확보할 수 있다.

제 1 발명은 기재 내면에 불소 수지 코팅을 형성하고, 상기 불소 수지 코팅의 탑코팅 내부의 표층측에 첨가재 입자로서 탄화규소나 다이아몬드, 또는 이들의 혼합 입자를 편재시키는 한편, 탑코팅 내부의 하층측에는 탄화규소나 다이아몬드의 첨가재 입자가 전혀 존재하지 않거나, 또는 거의 존재하지 않는 클리어층을 설치한 것으로서, 탑코팅 표층에 첨가재 입자로서 편재하는 탄화규소나 다이아몬드의 존재에 의해 내마모성을 향상시킬 수 있는 동시에, 비교적 저농도의 첨가재 입자가 탑코팅 내부의 표층에 존재할 뿐이면 조리물에 대한 비점착성은 유지하면서, 탑코팅의 가시광 투과성도 높기 때문에, 프라이머 상에 인쇄된 표시부의 시인성도 양호해지고, 나아가 내식성도 유지할 수 있다.

또한, 불소 수지는 매우 낮은 열 전도율인 데 반해 다이아몬드는 매우 높은 열 전도성을 갖는 점에서, 특히 다이아몬드 입자를 첨가재 입자로 한 경우에는 다이아몬드 입자가 비등핵이 되어 열의 방출점이 되고 가열시에 미세한 거품이 생기기 쉬워짐에 따라, 솥내의 물에 양호한 대류를 발생시켜, 솥내에서 취반 불균일이 없이 양호한 취반 성능을 확보할 수 있다.

제 2 발명은 상기 제 1 발명에 있어서, 탑코팅 내부의 표층측에 첨가재 입자로서 편재시키는 탄화규소의 양을 1 평방미터당 0.1 내지 1g으로 한 것으로서, 이 범위에서 탑코팅 내부의 표층측에 편재시킴으로써 밥에 대한 높은 비점착성을 유지할 수 있는 동시에, 탑코팅의 가시광 투과성도 높은 채로 남아 있기 때문에, 프라이머 상에 인쇄된 표시부의 시인성도 양호해지고, 내마모성을 향상시킬 수 있다.

제 3 발명은 상기 제 1 발명에 있어서, 탑코팅 내부의 표층측에 첨가재 입자 로서 편재시키는 다이아몬드의 양을 1 평방미터당 0.01 내지 1g으로 한 것으로서, 이 범위에서 탑코팅 내부의 표층측에 편재시킴으로써 밥에 대한 높은 비점착성을 유지할 수 있는 동시에, 탑코팅의 가시광 투과성도 높은 채로 남아 있기 때문에, 프라이머 상에 인쇄된 표시부의 시인성도 양호해질 뿐더러 내마모성을 향상시킬 수 있다.

제 4 발명은 상기 제 1 내지 3 중 어느 하나의 발명에 있어서, 탑코팅 내부의 표층측에 첨가재 입자로서 편재시키는 탄화규소나 다이아몬드의 평균 입경을 탑코팅 두께의 3 내지 50%로 한 것으로서, 첨가재 입자의 입경을 이 크기의 범위로 함으로써, 첨가재 입자는 탑코팅 내부의 표층 부근에 존재하기 쉬워져 양호한 내마모성을 발휘할 수 있는 동시에, 첨가재 입자가 탑코팅을 관통하여 존재하는 것을 방지할 수 있기 때문에, 수분이나 조미료 등의 부식 촉진 물질이 첨가재 입자를 통해 불소 코팅내 깊숙한 곳까지 도달하는 것을 최대한 방지할 수 있기 때문에, 내식성이 높은 솥을 구비한 취반기로 할 수 있다.

제 5 발명은 상기 제 1 내지 4 중 어느 하나의 발명에 있어서, 불소 수지 분체에 첨가재 입자로서 탄화규소나 다이아몬드, 또는 이들의 혼합 입자를 마이크로 캡슐화한 분체 도료를 클리어층 위에 도장함으로써 탑코팅 내부의 표층측에 첨가재 입자가 편재하도록 한 것으로서, 마이크로 캡슐화에 의해 첨가재 입자가 불소 수지 분체에 싸여진 상태로 되어 있기 때문에, 불소 수지 분체 도료의 도장시에 양자가 분리되는 일 없이 항상 일정 농도의 첨가재 입자를 포함하는 균질한 도막을 얻을 수 있고, 도막에 있어서도 첨가재 입자가 불소 수지에 덮여 싸여 있기 때문에 실사용시에 첨가재 입자의 탈락을 방지할 수 있다.

제 6 발명은 상기 제 1 내지 5 중 어느 하나의 발명에 있어서, 탑코팅 내부의 표층측에 첨가재 입자로서 편재시키는 탄화규소나 다이아몬드, 또는 이들의 혼합 입자는 솥 저면에 집중적으로 존재하고, 솥 측면 상부가 될수록 첨가재 입자가 적어지도록 도장한 것으로서, 특히 쌀씻기 등의 마모 부하가 걸리기 쉬운 취반기용 솥 저면에 첨가재 입자가 집중적으로 존재함으로써 저면부에 높은 내마모성을 갖게 할 수 있는 동시에, 마모 부하가 비교적 적은 측면부에는 첨가재 입자가 적어, 첨가재 입자가 측면부의 인쇄 표시를 차폐하는 일도 없기 때문에, 양호한 시인성을 확보할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대하여, 조리 기기로서 취반기 등을 예로 들어 도면을 참조하면서 설명한다. 한편, 본 실시형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

<실시형태 1>

도 1a는 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 취반기용 솥을 구비한 취반기의 단면도, 도 1b는 동 취반기용 솥의 확대 단면도, 도 1c는 동 취반기용 솥의 요부 확대 단면도를 도시한 것이다.

도 1a에 도시한 바와 같이, 취반기 본체(1)는 솥(2)(취반기용 솥)을 탈착 가능하게 수납하고, 솥(2)의 저부 및 측면 저부에 대향하여 전자 유도 가열 코일(3)을 설치하여, 솥(2)을 전자 유도 가열에 의해 가열하도록 구성하고 있다. 이 전자 유도 가열 코일(3)의 외측에 방자용(防磁用) 페라이트(4)를 설치하고 있다. 뚜껑 (5)은 솥(2)의 상방 개구부를 개폐 가능하게 덮고, 이 뚜껑(5)의 내면에 내측 뚜껑(6)을 탈착 가능하게 설치하고 있다.

솥 바닥 온도 검지 센서(8)는 솥의 저부에 대향하여 설치하여 솥(2)의 온도를 검지하는 것으로서, 그 출력을 가열 제어 기판(9)에 입력하고 있다. 가열 제어 기판(9)은 마이크로컴퓨터나, 전자 유도 가열 코일(3)에 고주파 전류를 공급하는 인버터 회로 등을 가지며, 기판 냉각 팬(7)에 의해 냉각되면서 작동하여, 조작부(10)로부터의 입력에 근거하여 마이크로컴퓨터에 의한 프로그램 제어에 의해 취반 및 보온 공정을 실행하도록 구성하고 있다. 한편, 11은 증기 캡이다.

여기서, 솥(2)은 도 1b에 도시한 바와 같이, 두께 0.5㎜의 페라이트계 스테인레스(12)에 두께 1.0㎜의 알루미늄(13)을 접합한 클래드재를 기재로 한 것으로서, 페라이트계 스테인레스(12)측을 외면으로 하여 프레스 가공하여 솥 형상으로 한 것이다.

솥(2) 내면의 알루미늄(13) 면에는 2층 구성의 불소 수지 코팅(14)을 처리하고 있다. 이하, 이 불소 수지 코팅의 처리에 대하여 탑코팅 내부의 표층측에 첨가재 입자로서 탄화규소를 편재시키는 경우에 대하여 도 1c를 참조하면서 설명한다.

기재를 솥 형상으로 프레스 성형하여 세정한 후, 솥 내면의 알루미늄(13) 표면에 샌드 블라스트를 실시하여 표면 조도(Ra)가 3 내지 5㎛가 되도록 조정하고, 그 후, 불소 수지와 접착 성분, 안료, 광휘재를 도막 구성 성분으로 한 액상의 프라이머 도료를 성막후의 막 두께가 약 10㎛가 되도록 도장하고, 100℃에서 20분간 건조시켰다.

프라이머(15)의 건조가 종료되고 충분히 기재 온도가 내려간 시점에서 솥 측면부의 프라이머(15) 상에 프라이머(15)의 색과는 상이한 색의 잉크를 이용하여 수위선 표시부(16)를 패드 인쇄에 의해 인쇄하고, 그 후 하부 탑코팅 처리로서 안료나 광휘재 등의 첨가물을 함유하지 않는 불소 수지의 분체 도료를 프라이머(15) 및 수위선 표시부(16) 위에 성막후의 막 두께가 35㎛가 되도록 도장하였다. 이 때, 사용한 불소 수지는 PTFE:PFA=2:8의 혼합 분체이다.

이어서, 첨가재 입자(18)로서 평균 입경 5㎛의 탄화규소를 마이크로 캡슐화하고, 탄화규소를 함유하는 PFA 분체 도료를 성막후의 막 두께가 5㎛가 되도록 도장하여, 전술한 프라이머(15) 상에 도장한 PTFE:PFA=2:8의 혼합 분체 도료 35㎛ 분량과 합계하여 탑코팅(17)이 총 40㎛가 되도록 하고, 그 후 380℃에서 20분간 소성 처리하여 불소 수지 코팅으로 성막하였다.

이 때, 마지막으로 도포하는 5㎛ 두께 상당의 PFA 분체 도료에 함유하는 탄화규소량에 따라 탑코팅(17)의 표층에 편재하는 탄화규소량이 결정되지만, 표층에 편재하는 탄화규소량과 불소 수지 코팅의 성능은 표 1과 같이 달라진다.

표 1에 있어서, *1은 시판되는 연마 입자 함유 나일론 수세미에 1kg의 하중을 걸어 불소 수지 코팅면을 마모시켜 기재가 노출되기까지의 왕복 회수를 비교하여, ×는 기준과 동등한 내구성, △는 기준의 1.5 내지 2.0배의 내구성, ○는 기준의 2.1 내지 5.0배의 내구성, ◎는 5배를 초과하는 내구성을 갖는 것이다.

또한, *2는 5합의 쌀로 밥을 지어, 취반 종료후에 솥(2)을 상하 거꾸로 하여 뒤집어 놓았을 때에 솥(2)에서 떨어지지 않고 불소 수지 코팅면에 잔존한 밥 중량으로 판단하여, ×는 기준보다 50% 이상 많이 잔존, △는 기준보다 20% 이상 많이 잔존, ○는 기준과 동등한 레벨로 잔존한 것이다.

또한, *3은 수위선을 육안으로 확인하여, ○는 기준과 거의 동등한 시인성, △는 기준보다 약간 보기 어렵고, ×는 수위선을 확인하기 어려운 것이다.

본 실시형태에서는 평균 입경 5㎛의 탄화규소를 마이크로 캡슐화한 PFA 분체 도료를 성막후의 막 두께가 5㎛가 되도록 하부 탑코팅에 상층(上層)하고 있기 때문에, 탄화규소의 입자는 탑코팅(17)의 내부 표층에 치우쳐 존재하게 된다.

탄화규소는 다이아몬드와 탄화붕소에 이어 모스 경도가 높은 물질인 동시에, 고온에 견딜 수 있고, 산이나 알칼리에 대해서도 안정성이 높기 때문에, 취반시의 고온, 밥 끓는 물이나 각종 조미료에 노출되는 솥(2)의 불소 수지 코팅에 첨가하여 내마모성을 향상시키기 위해서는 바람직한 재료이며, 특히, 내마모성의 효과를 발휘하기 위해서는 불소 수지 코팅의 탑코팅(17)의 표층 부근에 존재하는 것이 중요하다.

실사용에 있어서, 솥(2)을 세정할 때에는 시판되는 나일론 수세미로 불소 수지 코팅면이 문질러져 불소 수지 코팅이 마멸 열화되어 가는 현상을 흔히 볼 수 있는데, 여기에는 나일론 수세미에 함유되는 연마재에 의한 마모 작용이 크게 관여하고 있다. 일반적으로는 나일론 수세미에 함유되는 연마재는 알루미나 입자로서, 본 실시형태에서는 알루미나 입자보다 경도가 높은 탄화규소를 사용함으로써 나일론 수세미에 대하여 높은 내마모성이 수득된 것이다.

여기서, 표 1에 나타낸 바와 같이, 탑코팅(17) 중의 탄화규소량에 착안하면, 탄화규소의 존재량은 1 평방미터당 0.1g 미만에서는 충분한 내마모성을 기대할 수 없을 가능성이 높고, 1 평방미터당 1g을 초과하면 밥의 비점착성이 악화되는 점과, 탑코팅(17)의 투명성이 낮아지기 때문에 수위선의 시인성이 나빠지는 점에서, 탄화규소는 탑코팅(17) 내의 표층 부근에 1 평방미터당 0.1 내지 1g의 비율로 존재하는 것이 바람직하다.

또한, 본 실시형태에서는 탑코팅(17)에 PTFE:PFA=2:8의 혼합 분체를 사용하고 있어, PFA 단일체보다 소성시의 유동성을 낮게 하고 있지만, 이는 상층하는 PFA에 포함되는 탄화규소의 비중이 약 3.25로 불소 수지의 비중 약 2.2보다 높고, 소성중에 탑코팅(17) 내에서 탄화규소가 가라앉는 것을 방지할 목적이며, 이에 따라 탄화규소가 탑코팅(17)의 표층에 편재하는 것을 촉진하는 작용이 있다.

구체적으로는, 본 실시형태에서는 PTFE:PFA=2:8 혼합 분체 도료의 372℃에 있어서의 용융 유동 속도(MFR)는 5kg 하중하에서 7g/10분으로, 유동성이 낮음에 비해, 여기에 상층되는 PFA 분체 도료의 MFR은 14g/10분으로, 유동성을 비교적 높게 하고 있어, 탑코팅(17)의 표층에서 탄화규소가 깨끗히 분산되는 것을 돕는다.

또한, 탑코팅(17)의 표층 부근에 탄화규소가 편재하고 있어, 도 1c에 도시한 바와 같이, 탄화규소는 탑코팅(17)의 최표면에서 10㎛ 정도의 두께 중에 집중적으로 존재하는 구성으로 되어 있고, 그 하층에 탄화규소를 거의 포함하지 않는 클리어층(19)이 약 30㎛ 존재하고 있다.

표층의 탄화규소를 함유하는 층은 탄화규소가 불소 수지와 비교하여 친수성이기 때문에 수분의 침입을 허용하여, 내식성 열화 등의 악영향을 발생시킬 우려가 있지만, 이 하층에 탄화규소를 거의 포함하지 않는 클리어층(19)이 일정 이상의 두께로 존재함으로써, 수분이나 조미료 등의 부식 촉진 물질이 기재까지 침입하기 어려워 기재의 부식을 억제할 수 있다.

표 2에 클리어층의 두께와 내식성의 관계를 나타내는 시험 결과를 개시하는데, 이는 1 평방미터당 0.5g의 탄화규소를 함유하는 약 10㎛ 두께 층의 하층에 형성하는 클리어층의 두께를 변경하여 제작한 불소 수지 코팅 솥에, 2% 염수, 1% 시트르산 혼합 수용액을 채워 60℃에서 30일간 보온했을 때의 내식성을 확인한 것이다.

표 2에 있어서, ○, ×는 판정 기준을 나타내며, ○는 이상 없음, ×는 블리스터 발생을 나타낸다.

표 2로부터, 탄화규소를 전혀 포함하지 않거나, 또는 거의 포함하지 않는 클리어층(19)의 두께는, 20㎛보다 얇아지면 수분 등의 침입이 많아져 내식성이 열화되지만, 20㎛ 이상에서는 양호한 내식성을 갖는 것으로 판명되었기 때문에, 클리어층(19)은 20㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

다음으로, 탑코팅(17) 내부의 표층측에 편재시키는 탄화규소의 평균 입경을 변경한 불소 수지 코팅의 내식성과 내마모성을 조사한 결과를 표 3에 나타낸다. 이 때의 탄화규소의 탑코팅 표층에 있어서의 존재량은 1 평방미터당 0.3g으로 하였다.

표 3에 있어서, *1은 탑코팅 총 두께를 40㎛로 하였다. 또한, *2의 평가기준은 표 2와 동일하며, *3의 평가 기준은 표 1과 동일하다.

표 3으로부터, 탄화규소의 평균 입경은 탑코팅(17) 두께의 3 내지 50%의 범위이면, 양호한 내식성과 내마모성을 확보할 수 있음을 확인할 수 있었기 때문에, 실용적으로는 탄화규소의 평균 입경을 이 범위로 하는 것이 바람직하다.

한편, 본 실시형태에서는 탄화규소를 분체 도료에 마이크로 캡슐화하여 사용했지만, 탄화규소를 액체 도료에 분산시켜 도장할 수도 있으며, 이 경우에는 첨가재 입자를 함유하지 않는 불소 수지 코팅의 클리어층을 도장하고 소성한 후에, 탄화규소를 첨가한 액체 도료를 분사하여 도장하고 소성하면 바람직하다.

<실시형태 2>

도 1c에 도시한 첨가재 입자(18)로서 다이아몬드를 편재시키는 경우에 대하여 설명한다.

여기서, 솥(2)은 상기 실시형태 1과 마찬가지로, 두께 0.5㎜의 페라이트계 스테인레스(12)에 두께 1.0㎜의 알루미늄(13)을 접합한 클래드재를 기재로 한 취반기용 솥으로서, 페라이트계 스테인레스(12) 측을 외면으로 하여 프레스 가공하여 솥 형상으로 한 것이다. 솥(2) 내면의 알루미늄(13) 면에는 2층 구성의 불소 수지 코팅(14)을 처리하고 있다.

프라이머(15)의 건조가 종료되어 충분히 기재 온도가 내려 간 시점에서 솥 측면부의 프라이머(15) 상에 프라이머의 색과는 상이한 색의 잉크를 이용하여 수위선 표시부(16)를 패드 인쇄에 의해 인쇄하고, 그 후, 하부 탑코팅 처리로서 안료나 광휘재 등의 첨가물을 함유하지 않는 불소 수지의 분체 도료를 프라이머(15) 및 수위선 표시부(16) 위에 성막후의 막 두께가 35㎛가 되도록 도장하였다. 이 때, 사용한 불소 수지는 PTFE:PFA=3:7의 혼합 분체이다.

이어서, 첨가재 입자(18)로서 평균 입경 4㎛의 다이아몬드를 마이크로 캡슐화하고, 다이아몬드를 함유하는 PFA 분체 도료를 성막후의 막 두께가 5㎛가 되도록 도장하여, 전술한 프라이머 상에 도장한 PTFE:PFA=3:7의 혼합 분체 도료 35㎛ 분량과 합계하여 탑코팅 총 두께가 총 40㎛가 되도록 하고, 그 후, 380℃에서 20분간 소성 처리하여 불소 수지 코팅으로 성막하였다.

이 때, 마지막으로 도포하는 5㎛ 두께 상당의 PFA 분체 도료에 함유하는 다이아몬드량에 따라 표면에 편재하는 다이아몬드량과 불소 수지 코팅의 성능은 표 4와 같이 달라진다.

표 4에 있어서, *1, *2, *3의 평가 기준은 표 1과 동일하다.

본 실시형태에서는 평균 입경 5㎛의 다이아몬드를 마이크로 캡슐화한 PFA 분체 도료를 성막후의 막 두께가 5㎛가 되도록 탑코팅(17)에 상층하고 있기 때문에, 다이아몬드는 탑코팅(17) 내부의 표층에 치우쳐 존재하게 된다.

다이아몬드는 모스 경도가 가장 높은 물질인 동시에, 고온에 견딜 수 있고, 산이나 알칼리에 대해서도 안정성이 높기 때문에, 취반시의 고온이나 밥 끓는 물, 각종 조미료에 노출되는 취반기용 솥의 불소 수지 코팅에 첨가하여 내마모성을 향상시키기 위해서는 바람직한 재료이며, 특히, 내마모성 효과를 발휘하기 위해서는 다이아몬드가 불소 수지 코팅의 탑코팅 표층 부근에 존재하는 것이 중요하다.

또한, 본 실시형태에서는 탑코팅(17)에 PTFE:PFA=3:7의 혼합 분체를 사용하고 있지만, 이는 상층하는 PFA에 포함되는 다이아몬드의 비중이 약 3.5로 불소 수지의 비중 약 2.2보다 높고, 또한, 상기 실시형태 1에서 사용한 탄화규소의 비중보다 무겁기 때문에, 실시형태 1보다 PTFE의 혼합 비율을 증가시키고, 유동성을 더욱 저하시켜, 탑코팅(17) 내에서 다이아몬드가 가라앉는 것을 방지하여 다이아몬드가 탑코팅(17)의 표층에 편재하는 것을 촉진하고 있다.

실사용에 있어서, 솥(2)을 세정할 때에는 시판되는 나일론 수세미로 불소 수지 코팅면을 문질러, 불소 수지 코팅이 마멸 열화되어 가는 현상이 흔히 보이는데, 여기에는 나일론 수세미에 함유된 연마재에 의한 마모 작용이 크게 관여하고 있다. 일반적으로는, 나일론 수세미에 함유되는 연마재는 알루미나 입자이며, 본 실시형태에서는 알루미나 입자보다 경도가 높은 다이아몬드를 사용함으로써 나일론 수세미에 대하여 높은 내마모성을 얻을 수 있었다.

여기서, 표 4에 나타낸 바와 같이, 다이아몬드의 탑코팅(17) 중의 존재량에 착안하면, 다이아몬드의 존재량은 1 평방미터당 0.01g 미만에서는 충분한 내마모성을 기대할 수 없을 가능성이 높고, 1 평방미터당 1g을 초과하면 밥의 비점착성이 악화되는 점과, 탑코팅(17)의 투명성이 낮아지기 때문에 수위선의 시인성이 나빠지는 점에서, 다이아몬드는 탑코팅(17)내의 표층 부근에 1 평방미터당 0.01 내지 1g의 비율로 존재하고 있는 것이 바람직하다.

또한, 내식성을 고려하면, 다이아몬드를 함유하는 탑코팅(17)의 표층 아래에 다이아몬드를 전혀 함유하지 않거나, 또는 거의 함유하지 않는 클리어층(19)을, 상기 실시형태 1과 마찬가지로 20㎛ 이상 설치하는 것이 바람직하고, 또한, 다이아몬드의 평균 입경은 탑코팅(17) 두께의 3 내지 50%의 범위인 것이 바람직하다.

한편, 상기 실시형태 1 및 본 실시형태 2에 있어서는 각각 첨가재 입자로서 탄화규소, 다이아몬드를 사용하고 있지만, 양자를 혼합하여 사용할 수도 있으며, 이들 입자와 알루미나, 실리카 등의 세라믹 재료나 카본, 광휘재 또는 마이카 등을 혼합하여 사용하더라도 아무런 문제가 없고, 전술한 바와 같이 밥의 비점착성과 프라이머 상의 인쇄 표시의 시인성에 대한 검토를 한 후에 이들 첨가물의 첨가량을 결정하는 것이 중요하다.

또한, 본 발명에 있어서는 탑코팅 내부의 표층측에 첨가재 입자를 편재시키는 것이 용이해져, 전술한 바와 같이, 내마모성의 향상 등의 효과를 얻을 수 있는 것 외에, 첨가재 입자로서 다이아몬드를 사용한 경우에는 탑코팅 내부의 표층측에 편재한 입자가 비등핵이 되어, 취반시 미세한 거품이 많이 발생하여 양호한 대류를 발생시킴에 따라 양호한 취반 성능을 가져오는데, 하기에 이 점에 대하여 설명한다.

불소 수지는 열 전도율이 낮고, 강한 소수성 물질로서 발수성이 높기 때문에, 불소 수지를 코팅한 솥에 물을 넣어 가열하면, 비등하여 발생한 거품이 좀처럼 표면에서 이탈되지 않고 커져, 이것이 전열을 방해하여 대류를 저해시킴에 따라 취반 결과에 불량을 초래할 수 있었다.

이 점을 개선하기 위해, 원래는 친수성 물질을 불소 수지 코팅에 첨가하여 발수성을 저하시키는 것을 생각할 수 있지만, 친수성 물질을 첨가한 경우에는 비점착성이 저하되는 등의 악영향도 우려된다.

한편, 다이아몬드는 소수성 물질로서, 불소 수지와의 친화도도 좋고, 비점착성의 악화, 표면으로부터의 탈락, 흡수 등의 악영향의 가능성도 적다.

또한, 불소 수지의 열 전도율은 0.26W/m·k로 매우 낮은 데 반해, 본 실시형태에서 첨가한 다이아몬드의 열 전도율은 약 2000W/m·k로 매우 높고, 이 값은 열 전도율이 높은 금속이라 할 수 있는 알루미늄의 약 9배, 구리의 약 5배이다.

따라서, 다이아몬드는 매우 높은 열 전도율을 갖는 점에서, 특히, 다이아몬드 입자를 첨가재 입자로 한 경우에는 다이아몬드 입자가 비등핵으로 되어 열의 방출점이 되어 가열시에 미세한 거품을 발생시키기 쉬워짐에 따라 솥 안의 물에 양호한 대류를 발생시켜 솥 안의 쌀로 균일하게 열이 전달되기 때문에 취사 불균일이 없이 양호한 취반 성능을 확보할 수 있다.

<실시형태 3>

도 2에 나타낸 바와 같이, 첨가재 입자가 많은 부위(20)는 탑코팅 내부의 표층측에 첨가재 입자로서 편재시키는 탄화규소나 다이아몬드, 또는 이들의 혼합 입자가 집중적으로 존재하는 부위로, 솥(2)의 저면에 형성하고, 솥(2)의 측면 상부가 될수록 첨가재 입자가 적어지도록 도장하여, 첨가재 입자가 적은 부위(21)를 형성하고 있다. 다른 구성은 상기 실시형태 1 또는 2와 동일하다.

여기서 사용되는 솥(2)은 상기 실시형태 1과 마찬가지로, 두께 0.5㎜의 페라이트계 스테인레스에 두께 1.0㎜의 알루미늄을 접합한 클래드재를 기재로 한 것으로서, 페라이트계 스테인레스측을 외면으로 하여 프레스 가공하여 솥 형상으로 한 것이다.

솥(2) 내면의 알루미늄면에는 2층 구성의 불소 수지 코팅이 처리되어 있는데, 이하에 이 불소 수지 코팅의 처리에 대하여 설명한다.

기재를 솥 형상으로 프레스 성형하여 세정한 후, 솥 내면의 알루미늄 표면에 샌드 블라스트를 실시하여 표면 조도(Ra)가 3 내지 5㎛가 되도록 조정하고, 그 후, 불소 수지와 접착 성분, 안료, 광휘재를 도막 구성 성분으로 한 액상의 프라이머 도료를 성막후의 막 두께가 약 10㎛가 되도록 도장하고, 100℃에서 20분간 건조하였다.

프라이머의 건조가 종료되어 충분히 기재 온도가 내려 간 시점에서, 측면부의 프라이머 상에 프라이머의 색과는 상이한 색의 잉크를 이용하여 수위선 표시부를 패드 인쇄에 의해 인쇄하고, 그 후, 하부 탑코팅 처리로서 안료나 광휘재 등의 첨가물을 함유하지 않는 불소 수지의 분체 도료를 프라이머 및 수위선 표시부 위에 성막후의 막 두께가 35㎛가 되도록 도장하였다. 이 때, 사용한 불소 수지는 PFA 분체이다.

이어서, 첨가재 입자로서 평균 입경 10㎛의 다이아몬드를 1중량% 함유한 PFA 드라이 블렌드 분체 도료를 도장한다. 여기서, 도 2에 나타낸 바와 같이, 솥(2)의 저면과 측면 하부에 성막후의 막 두께가 약 5㎛가 되도록 집중적으로 도장하고, 측면부에는 거의 도료가 부착되지 않도록 하고, 그 후 380℃에서 20분간 소성 처리하여 불소 수지 코팅으로 성막하였다.

상술한 바와 같이 도장함으로써, 첨가재 입자인 다이아몬드는 솥 저면에 집중적으로 존재하고, 측면 상부가 될수록 이들 첨가재 입자가 적어지기 때문에, 쌀씻기나 세정에 의한 마모 부하가 걸리기 쉬운 저면부에 높은 내마모성을 갖게 할 수 있는 동시에, 마모 부하가 비교적 적은 측면부에는 첨가재 입자가 적어, 첨가재 입자가 측면부의 인쇄 표시를 차폐하는 일도 없기 때문에, 양호한 시인성을 확보할 수 있다.

한편, 본 실시형태에 있어서는 첨가재 입자로서 다이아몬드를 사용했지만, 알루미나, 실리카 등의 세라믹 재료나 카본, 광휘재 또는 마이카 등을 혼합하여 사용하더라도 아무런 문제가 없고, 상술한 바와 같이, 밥의 비점착성과 프라이머 상의 인쇄 표시의 시인성에 대한 검토를 한 뒤에 이들 첨가물의 첨가량을 결정하는 것이 중요하다.

또한, 본 실시형태에 있어서는 탑코팅 내부의 표층측에 첨가재 입자를 편재시키는 것이 용이해져, 상술한 바와 같이, 내마모성 향상 등의 효과를 얻을 수 있는 것 외에, 탑코팅 내부의 표층측에 편재한 다이아몬드 입자가 비등핵으로 되어, 취반시에 미세한 거품이 많이 발생하여, 양호한 대류를 발생시킴에 따라 양호한 취반 성능을 확보할 수 있는 효과도 발생한다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 취반기는 솥의 기재에 형성한 불소 수지 코팅의 탑코팅 내부 표층측에 첨가재 입자로서 탄화규소나 다이아몬드를 편재시킴으로써, 큰 폭의 후막화를 수반하지 않더라도 높은 내마모성을 가지며, 내구성이 우수 하고, 게다가 조리물의 비점착성과 수위선의 시인성도 충분히 확보할 수 있기 때문에, 기재의 표면에 불소 수지 코팅을 형성한 핫 플레이트의 플레이트나 전자 레인지 등의 가열실의 내벽면에도 유용하다.

Claims

기재 내면에 불소 수지 코팅을 형성하여 내면의 발수성을 유지함과 동시에, 상기 불소 수지 코팅의 내부의 표층측에, 첨가재 입자로서 알루미나 입자보다 고경도이고 상기 불소 수지 코팅에 사용되는 불소 수지보다 열전도율이 높은 다이아몬드를 편재시키고, 상기 첨가재 입자의 평균 입경은 1.2 내지 20㎛의 크기를 갖는 동시에 상기 불소 수지 코팅의 탑코팅의 두께의 3 내지 50%이며, 탑코팅의 총 두께가 40㎛이고, 상기 첨가재 입자가 물의 비등시에 비등핵이 되도록 한, 솥을 구비한 취반기.
제 1 항에 있어서,

상기 솥의 저면보다 측면 상부가 상기 첨가재 입자가 적도록 한, 솥을 구비한 취반기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 불소 수지 코팅은 프라이머와 탑코팅으로 구성되며, 상기 탑코팅과 접하는 상기 프라이머의 표면측에 표시부를 형성하고, 상기 탑코팅의 내부 표층측에 상기 다이아몬드로 이루어지는 첨가재 입자를 편재시키며, 상기 탑코팅 내부 하층측에는 상기 첨가재 입자를 갖지 않는 클리어층을 설치한, 솥을 구비한 취반기.
제 1 항에 있어서,

첨가재 입자의 다이아몬드의 양이 1 평방미터당 0.01 내지 1g인 것을 특징으로 하는, 솥을 구비한 취반기.
제 3 항에 있어서,

불소 수지 분체에 상기 첨가재 입자를 마이크로 캡슐화한 분체 도료를 도장한 층을 상기 클리어층 상에 적층한 것을 특징으로 하는, 솥을 구비한 취반기.
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