KR101385975B1 - 가열기기의 표면 코팅용 조성물 및 이를 이용한 코팅방법 - Google Patents

가열기기의 표면 코팅용 조성물 및 이를 이용한 코팅방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가열기기의 표면에 실리카 졸 또는 지르코니아 졸, 알킬트리알콕시실란 및 충전제를 요철이 형성되도록 코팅하여 음식물 가열시 음식물이 타는 것을 억제하고 코팅된 도막의 제반물성을 향상시키는 가열기기의 표면 코팅용 조성물 및 이를 이용한 코팅방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 표면 코팅용 조성물 및 이를 가열기기에 코팅하는 방법은 가열기기 소재 표면상에 돌기를 형성시켜 돌기가 형성된 후막부에 의해 음식물이 지지되고 돌기가 형성되지 않은 박막부에 식용유가 채워져 식용유에 의해 음식물이 가열되므로 음식물이 타는 것을 최소화할 수 있으며, 또한 충전재를 크기별로 혼합하여 코팅도막에서 최밀충전 되도록 함으로써 제반 도막 물성이 양호해진다.

Description

가열기기의 표면 코팅용 조성물 및 이를 이용한 코팅방법{coating composition for heating equipment's surface, and coating method using the same}
본 발명은 가열기기의 표면에 실리카 졸 또는 지르코니아 졸, 알킬트리알콕시실란 및 충전제를 요철이 형성되도록 코팅하여 음식물 가열시 음식물이 타는 것을 억제하고 코팅된 도막의 제반물성을 향상시키는 가열기기의 표면 코팅용 조성물 및 이를 이용한 코팅방법에 관한 것이다.
일반적으로 음식물을 조리하기 위한 주방 조리용기는 냄비, 솥, 프라이팬 등이 있으며, 주로 알루미늄 합금강, 구리 합금강의 비철금속이나 스테인리스강과 같은 철을 소재로 한 금속판과 세라믹 등을 특정 형태로 성형하여 제작되고 있으며, 각각의 용도에 따라 재질을 선택하고 이와 더불어 필요에 따라 코팅 처리하게 된다.
예를 들어 냄비, 솥, 프라이팬은 열원에 의하여 가열되면서 음식을 조리하는 기구이기 때문에, 작업성, 내구성, 성형성 등을 고려하여 열전달 능력이 우수한 알루미늄 재질로 제조되고 표면을 코팅 처리한다.
탄소성형이나 세라믹으로 이루어진 구이판과 같은 조리용기에는 긁힘과 음식이 늘어 붙는 현상을 방지하기 위하여 실리카를 주성분으로 하는 물질로 도막을 형성시키는 세라믹 코팅, 불소탄화물계 물질로 도막을 형성시키는 테프론 코팅, 유리질의 잿물로 도막을 형성시키는 유약코팅 등의 방법으로 도막을 형성하고 있다.
통상, 용기의 외측에는 원하는 색상을 나타내고 내식성을 부여하기 위하여 에나멜 도료를 이용하여 코팅하고, 내측의 표면에는 세라믹, 테프론 수지, 유약 등을 이용한 코팅처리를 하여 내열성, 저온 안정성, 내화학성 및 이형성을 구비한 조리용기를 제조하고 있다.
조리기기 또는 조리용기에 많이 사용되는 폴리테트라플루오르에틸렌(polytetrafluorethylene, PTFE) 코팅재는 표면에너지가 낮아서 음식물에 포함된 물이나 기름 등이 코팅면에 잘 묻지 않으므로 세척성이 뛰어난 장점이 있으나 내열성이 높지 못해서 250 ℃ 이상의 고온에서 사용하기 곤란하고 기계적 강도가 낮아서 세척시 주의해야 하며, 또한 여러 번 반복사용시 코팅면의 비점착 특성이 저하되는 단점이 있다.
유약코팅은 유면, 광택, 피코팅층에의 밀착이 양호하나 내열성에 문제가 있어서, 450 ℃ 이상의 온도에서 연속적으로 사용할 경우 법랑의 균열, 스커밍(scumming), 유약층의 소실 등 유면에 치명적인 문제가 발생할 우려가 있다.
상기와 같이 문제들과 함께, 이러한 코팅재료들은 식용유가 가열용기 표면에 붙어서 타지 않도록 하기 위하여 발수 및 발유 특성을 갖추고 있으나, 이러한 발수 및 발유특성으로 인하여 식용유를 밀어내므로 음식물과 가열용기 표면이 직접 접촉되어 음식물이 타버리는 문제를 안고 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 한국등록특허공보 제0941954호에는 비점착성 코팅 조성물의 코팅방법이 개시되어 있는데, 패널이나 가열조리기기 소재의 표면을 공지의 방법으로 표면처리하여 공지의 표면처리층을 형성하는 소재의 표면처리 단계; 상기 표면처리층을 공지된 방법으로 건조하고 예열을 하는 건조 및 예열단계; 상기 표면처리층 표면에 무기결합제, 충전재 및 메틸하이드로겐 실리콘오일로 구성되는 비점착성 코팅 조성물로 코팅하는 비점착코팅층 형성단계; 및 공지된 방법에 따라 상기 코팅된 비점착코팅층의 용제를 휘발시키고 코팅층을 경화시키는 건조 및 경화 단계;로 이루어지며, 상기 비점착코팅층 형성단계는 1차 비점착코팅층을 형성하고 2차 비점착코팅층을 형성하고 최종 3차 비점착코팅층을 형성하되, 2차 비점착코팅층 형성단계는 1차 비점착층을 형성하고 1차 코팅 표면적의 1~90 % 범위에서 흩뿌리기(Spatter Coat) 방법으로 코팅한다.
상기 발명은 장기간 위생적이고 깨끗한 표면상태를 유지할 수 있고 비점착 성능을 발휘하여 식용유 없이도 가열 조리도중 음식물이 눌러 붙지 않으며, 비점착 표면의 표면적 증가효과를 얻을 수 있어서 열원의 효율적인 이용이 가능하나, 식용유를 사용하지 않을 경우 음식물과 증가된 표면적의 비점착 표면과의 직접접촉에 의해 음식물이 표면에 눌러 붙고 식용유를 사용할 경우 표면요철에 의해 식용유 사용량이 증가하며, 또한 비점착성 코팅 조성물과 소재의 결합이 표면처리, 코팅 및 용제의 휘발에 의해 이루어지고 2차 코팅이 흩뿌리기 방법으로 수행되어 고온으로 장시간 사용함에 따라 코팅이 벗겨지는 문제가 있다.
따라서 가열기기 표면을 코팅하는 경우 음식물이 코팅표면에 붙는 것을 방지하면서 고온으로 장시간 사용하여도 코팅이 벗겨지지 않도록 하는 코팅재 및 코팅방법의 개발이 요구된다.
본 발명은 상기의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 가열기기로 음식물을 가열시 음식물이 타는 것을 억제하고 코팅된 도막의 제반물성을 향상시켜 가열기기를 장시간 사용하여도 성능이 저하되지 않도록 하는 가열기기의 표면 코팅용 조성물 및 이를 이용한 코팅방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 산성의 실리카 졸 또는 지르코니아 졸 15~40 중량%, 알킬트리알콕시실란 5~15 중량%, 알루미나, 벤토나이트 및 흙으로 이루어진 충전제 30~70 중량% 및 용제 10~50 중량%를 포함하며, 상기 산성의 실리카 졸 또는 지르코니아 졸은 실리카 졸 또는 지르코니아 졸 100 중량부에 15~50 중량% 농도의 포름산 수용액 2~7 중량부, 인산 수용액 5~10 중량부 및 질산 수용액 1~5 중량부를 혼합한 것임을 특징으로 하는 가열기기의 표면 코팅용 조성물을 제공한다.
이때, 상기 산성의 실리카 졸 또는 지르코니아 졸은 pH가 1~6인 것이 바람직하다.
또한, 상기 알킬트리알콕시실란은 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 에틸트리메톡시실란, 에틸트리에톡시실란, n-프로필트리메톡시실란, n-프로필트리에톡시실란, i-프로필트리메톡시실란, γ-클로로프로필트리메톡시실란, γ-클로로프로필트리에톡시실란, 3.3.3-트리클로로프로필트리메톡시실란 및 γ-아미노프로필트리메톡시실란으로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 어느 하나인 것이 바람직하다.
또한, 상기 충전제의 크기는 알루미나 50~150 ㎛, 벤토나이트 20~50 ㎛ 및 흙 1~20 ㎛이고, 상기 충전제는 알루미나 100 중량부에 벤토나이트 130~170 중량부 및 흙 250~350 중량부가 혼합된 것이 바람직하다.
또한, 상기 표면 코팅용 조성물에 지르코니아, 실리카비드, 글라스비드 및 안료로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 어느 하나를 더 첨가하는 것이 바람직하고, 상기 용제는 에틸렌글리콜부틸에테르, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올 및 부탄올로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 어느 하나인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 가열기기를 표면처리하는 단계; 상기 표면처리된 가열기기의 표면에 상기의 표면 코팅용 조성물을 코팅하는 단계; 및 상기 코팅된 가열기기를 가열하여 표면 코팅용 조성물을 경화시키는 단계;를 포함하는 코팅방법을 제공한다.
이때, 상기 경화는 150~350 ℃에서 15~45 분간 경화시키고, 상기 표면 코팅용 조성물이 경화된 코팅도막은 30~40 ㎛의 박막부(5)와 50~70 ㎛의 후막부(6)를 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 표면 코팅용 조성물 및 이를 가열기기에 코팅하는 방법은 가열기기 소재 표면상에 돌기를 형성시켜 돌기가 형성된 후막부에 의해 음식물이 지지되고 돌기가 형성되지 않은 박막부에 식용유가 채워져 식용유에 의해 음식물이 가열되므로 음식물이 타는 것을 최소화할 수 있다.
또한, 충전재를 크기별로 혼합하여 코팅도막에서 최밀충전 되도록 함으로써 제반 도막 물성이 양호해진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 각 충전제 입자들이 경화되어 도막을 형성한 모습을 모식적으로 나타낸 도면이다.
본 발명에 따른 표면 코팅용 조성물은 산성의 실리카 졸(silica sol) 또는 지르코니아 졸(zirconia sol) 15~40 중량%, 알킬트리알콕시실란(alkyl trialkoxysilane) 5~15 중량%, 충전제 30~70 중량% 및 용제 10~50 중량%를 혼합하여 제조된다.
상기 실리카 졸은 물 등의 분산매 중에 규산의 미립자가 분산한 콜로이드 실리카(colloidal silica)이고 상기 지르코니아 졸은 분산매 중에 산화 지르코늄의 미립자가 분산한 콜로이드 지르코니아(colloidal zirconia)로서, 산성조건하에서 실리카 졸 또는 지르코니아 졸과 실란의 반응성이 높아져 고온의 발열반응에 의한 겔화가 촉진되어 코팅시 가열기기 소재와의 밀착력이 향상된다.
실리카 졸 또는 지르코니아 졸은 알칼리성에서는 졸 상태이고 산성에서는 겔 상태로 되며, 중성인 경우 반응이 일어나지 않으므로 산을 첨가하여 pH를 산성으로 조정하면 안정화되어 급격히 겔 상태가 되어 도막 형성이 가능해진다.
실리카 졸 또는 지르코니아 졸을 산성화하기 위하여 실리카 졸 또는 지르코니아 졸 100 중량부에 15~50 중량% 농도의 포름산 수용액 2~7 중량부, 인산 수용액 5~10 중량부 및 질산 수용액 1~5 중량부를 혼합하며, 산이 혼합된 실리카 졸의 산성도는 pH 1~6인 것이 바람직하다.
상기 알킬트리알콕시실란은 메틸트리메톡시실란(methyl trimethoxysilane), 메틸트리에톡시실란(methyl triethoxysilane), 에틸트리메톡시실란(ethyl trimethoxysilane), 에틸트리에톡시실란(ethyl triethoxysilane), n-프로필트리메톡시실란(n-propyl trimethoxysilane), n-프로필트리에톡시실란(n-propyl triethoxysilane), i-프로필트리메톡시실란(i-propyl trimethoxysilane), γ-클로로프로필트리메톡시실란(γ-cloropropyl trimethoxysilane), γ-클로로프로필트리에톡시실란(γ-cloropropyl triethoxysilane), 3.3.3-트리클로로프로필트리메톡시실란(3,3,3-tricloropropyl trimethoxysilane) 및 γ-아미노프로필트리메톡시실란(γ-aminopropyl trimethoxysilane) 중에서 선택되는 것이 바람직하며, 상기 실리카 졸과 충전제를 묶어주는 바인더 역할을 수행한다.
상기 충전제로는 알루미나, 벤토나이트, 흙(마사토)을 혼합하는 것이 바람직하고 상기 알루미나의 크기는 50~150 ㎛, 벤토나이트는 20~50 ㎛, 흙은 1~20 ㎛가 더욱 바람직하며, 혼합비율은 알루미나 100 중량부 기준 벤토나이트 130~170 중량부, 흙 250~350 중량부인 것이 가장 바람직하다.
상기의 입자크기와 혼합비율은 도 1에 도시된 바와 같이, 가장 큰 알루미나 입자(1)가 가열기기 소재면에 위치하고 중간크기의 벤토나이트 입자(2)가 상기 알루미나 입자 상부에 층을 이루어 위치하며, 가장 작은 흙 입자(3)가 알루미나 입자(1)와 벤토나이트 입자(2) 사이에 위치함에 따라 상기 혼합비율로 혼합하면 입자 사이의 공간이 최소화되어 최밀충전이 이루어지고, 실리카 졸 또는 지르코니아 졸과 더불어 바인더 역할을 하는 알킬트리알콕시실란에 의해 충전재의 각 입자들이 견고히 결합될 수 있다.
상기 충전제로서 지르코니아, 실리카비드, 글라스비드를 더 첨가할 수도 있으며, 이외에 색상을 내기 위한 안료를 추가할 수도 있다.
상기 용제로는 표면 코팅용 조성물의 각 성분이 고르게 분산되도록 하여 경화시 각 조성물을 결합시켜 가열기기 표면에 견고히 부착될 수 있도록 하고 코팅표면에 기름성분 등의 이종 성분이 남아 있지 않도록 물에 잘 용해되면서 기름과의 상용성이 큰 종류가 바람직하며, 예를 들어 에틸렌글리콜부틸에테르(ethylene glycol butyl ether), 메탄올(methanol), 에탄올(ethanol), 이소프로판올(isopropanol), 부탄올(butanol) 등을 사용할 수 있다.
상기와 같이 조성물이 준비되면 이를 가열기기에 코팅처리하는데, 코팅처리하기 전에 먼저 가열기기 소재의 표면을 처리하여 표면 코팅용 조성물이 가열기기 소재의 표면에 밀착될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
상기 표면처리는 가열기기 소재의 특성에 따라 기계적 표면처리, 물리화학적 표면처리 및 화학적 표면처리 방법 등을 사용한다.
상기 기계적 표면처리 방법으로는 연마, 샌드블라스트, 쇼트블라스트, 드라이아이스블라스트 등이 있으며, 좀더 상세하게는 연마는 샌드페이퍼, 연마석, 금속 브러쉬 등을 이용하고, 샌드블라스트는 10~200 메시(mesh) 크기의 금강사, 알루미나 등의 세라믹 입자를 이용하며, 쇼트블라스트는 10~200 메쉬 크기의 글라스 비드, 세라믹 비드, 스테인레스 비드 등의 둥근 형태의 입자를 이용하고, 드라이아이스블라스트는 10~200 메쉬 크기 드라이아이스 조각을 이용하여 압축공기로 소재의 표면에 헤어라인, 바이브레이션 형태 등의 요철을 만드는 것을 말한다.
또한, 물리화학적 표면처리 방법으로는 세정, 용해, 프라이머, 도금, CVD(chemical vapor deposition), PVD(physical vapor deposition) 등이 있으며, 좀더 상세하게는 세정은 알칼리세제, 중성세제, 비용해성 유기용매, 증류수 등으로 소재 표면의 오염을 제거하고 소재의 표면을 활성화시키는 것을 말하고, 용해는 BTX(벤젠, 톨루엔, 크실렌), 핵산, 케톤, 2-메톡시프로판올과 같은 유기용매로 소재 중의 플라스틱 표면을 용해 또는 팽윤시키는 것을 말하며, 프라이머는 아크릴수지, 에폭시수지, 실란커플링제 등을 소재 표면과 접착하여 코팅용 조성물과 화학적 결합력을 가질 수 있도록 활성화층을 형성하는 것을 말하고, 도금은 전기도금, 화학도금, 용융도금, 진공도금, 침투도금, 이온도금 등이 있는데 소재 표면에 세라믹코팅층과 결합할 수 있는 활성화 금속 피막을 형성하는 것을 말하며, CVD 및 PVD는 화학적, 물리적으로 소재 표면에 코팅용 조성물과 결합력을 갖는 활성화 금속 또는 활성화 금속산화물을 증착하는 것을 말한다.
또한, 화학적인 표면처리방법으로는 화염, 오존, 약품, 자외선, 방사선, 방전 등이 있으며, 좀더 상세하게는 화염은 순간적으로 높은 온도의 화염을 접촉하여 안정한 플라스틱 유기고분자의 일부를 연소시켜 활성화된 플라스틱 표면층을 형성시키는 것을 말하고, 오존은 산화력이 강한 오존을 플라스틱 표면에 접촉시켜 안정한 유기고분자의 탄소를 산화시켜 활성화된 플라스틱 표면층을 형성시키는 것을 말하며, 약품은 과망간산 약품을 무극성 플라스틱 표면에 접촉하여 플라스틱 표면에 극성기 층을 형성하는 것을 말하고, 자외선은 유기물을 분해시키는 자외선 작용을 이용하여 플라스틱 표면의 탄소결합을 파괴하여 활성화된 플라스틱 표면층을 형성하는 것을 말하며, 방사선은 방사선을 플라스틱 표면에 피폭시켜 표면의 분자결합을 분해시켜 활성화된 플라스틱 표면층을 형성하는 것을 말하고, 방전은 플라즈마 처리법과 코로나 방전처리법이 있는데 플라스틱 표면에 활성화된 전자, 이온, 라디칼, 여기상태의 분자 등의 극성기 층을 형성하는 것을 말한다.
다음은 상기와 같이 표면처리된 가열기기 소재 표면에 상기 표면 코팅용 조성물을 코팅하는데, 본 발명에서 사용하는 코팅방법은 일반 스프레이 코팅, 정전코팅, 딥코팅, 롤코팅, 플로우코팅, 붓칠 등 통상적인 표면코팅 방법이면 모두 가능하며, 코팅처리 후 가열하여 표면 코팅용 조성물을 경화시킨다.
상기 경화는 150~350 ℃에서 15~45 분간 경화하는 것이 분산매, 용제를 충분히 휘발시켜 제거하면서 표면 코팅용 조성물을 가열기기 소재 표면에 견고히 고정하는 면에서 바람직하다.
상기 경화과정에서 겔화되는 실리카 졸 또는 지르코니아 졸과 알킬트리알콕시실란이 알루미나, 벤토나이트, 흙의 충전제를 결합시키는데, 입자크기가 작은 흙 입자는 입자크기가 큰 알루미나 입자와 중간 크기의 벤토나이트 입자 사이를 채워주어 최밀충전되고 각 입자들 사이에는 상기 실리카 졸 또는 지르코니아 졸과 알킬트리알콕시실란이 스며들어 각 입자들을 서로 결합시킨다.
이때, 겔화되는 실리카 졸 또는 지르코니아 졸과 알킬트리알콕시실란에 의해 가열기기 표면상의 분산이 불균일한 부분에서 충전제가 경화과정 중에 미세하게 돌출 또는 침강되고 이에 따라 가열기기 표면에 미세 요철이 형성된다.
도 1에는 각 충전제 입자들이 경화되어 결합된 모습을 나타내었으며, 충전제가 가열기기 표면상에 돌출하여 형성된 돌기부(4)의 모습이 도시되어 있으며, 박막부(5)는 30~40 ㎛, 후막부(6)는 50~70 ㎛로 형성된다.
상기와 같이 형성된 코팅면에 식용유를 붓고 음식물을 조리하면 식용유가 박막부(5)에 모이고 음식물은 후막부(6)에 지지되면서 박막부(5)에 모인 식용유와 접촉되어 가열되므로 가열기기와의 접촉면이 최소화되어 음식물이 타는 것을 억제할 수 있다.
이하, 본 발명을 하기의 실시예, 비교예 및 시험예에 의거하여 좀더 상세하게 설명한다.
단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 치환 및 균등한 타 실시예로 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.
<실시예 1~4 및 비교예 1~4>
먼저, 스테인리스강 재질의 프라이팬을 드라이아이스 조각으로 압축공기를 이용하여 프라이팬 표면에 헤어라인, 바이브레이션 형태 등의 요철을 만드는 드라이아이스블라스트 방법으로 표면처리하였다.
다음은 실리카 졸 또는 지르코니아 졸 100 ㎏을 교반용기에 담고 300 rpm으로 교반하면서 포름산 수용액 5 ㎏(농도:20 중량%), 인산 수용액 7 ㎏(농도:30 중량%), 질산 수용액 3 ㎏(농도:40 중량%)을 서서히 투입하여 혼합액의 pH가 2.5가 되도록 하였다.
상기 산이 첨가된 실리카 졸 또는 지르코니아 졸과 알킬트리알콕시실란, 충전제 및 용제를 하기 표 1의 비율로 혼합하여 표면 코팅용 조성물을 제조하였다.
표면 코팅용 조성물의 혼합비(단위:중량 %)
실시예 비교예
1 2 3 4 1 2 3 4
산성 실리카 졸 40 - 20 - 25 - 25 -
산성 지르코니아 졸 - 30 - 15 - 25 - 25
메틸트리메톡시실란 10 - - - 10 - - -
메틸트리에톡시실란 - 10 - - - 10 - -
에틸트리메톡시실란 - - 10 - - - 10
에틸트리에톡시실란 - - - 10 - - - 10
알루미나주1 ) 6 8 10 12 35 - - 14
벤토나이트주1 ) 9 12 15 18 - 35 - 21
마사토주1 ) 18 25 30 35 -- - 35 -
에틸렌글리콜부틸에테르 17 - - - 30 - - -
메탄올 - 15 - - - 30 - -
이소프로판올 - - 15 - - - 30 -
부탄올 - - - 10 - - - 30
주1) 평균입자크기 : 알루미나 100 ㎛, 벤토나이트 35 ㎛, 마사토 10 ㎛
다음은 상기 표면처리된 프라이팬 표면에 상기 표면 코팅용 조성물을 고전압 정전 스프레이 장치(란스버그 인더스트리㈜ 제조, 일본)를 이용하여 정전코팅 방식으로 코팅하였으며, 이때의 운전조건은 토출량 80~120 ㎤/min, 컨베이어 속도 0.6~1.0 m/min, 인가전압 60 ㎸, 회전 10000~20000 rpm, 스트로크 400 ㎜, 스트로크 속도 30~40 m/min이었다.
상기 표면 코팅용 조성물이 코팅된 프라이팬을 280 ℃에서 20 분간 경화시켜 코팅작업을 완료하였다.
<시험예> 도막 물성시험
상기 실시예 1~4 및 비교예 1~4에서 코팅이 완료된 프라이팬의 코팅도막의 물성을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
도막 물성시험 측정결과
실시예 비교예
1 2 3 4 1 2 3 4
도막두께(박막부)(㎛) 32 35 36 39 48 41 36 45
도막두께(후막부)(㎛) 55 60 63 67 52 45 41 52
연필경도주1 ) 9H 9H 9H 9H 8H 7H 5H 7H
부착성주2 ) ○ ○ ○ ○ × △ ○ △
내마모성주3 ) ○ ○ ○ ○ △ △ × △
내부식성주4 ) ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
내충격성주5 ) ○ ○ ○ ○ × × △ ×
내열성주6 ) ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ △
난연성주7 ) ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
내용제성주8 ) ○ ○ ○ ○ △ △ △ △
내오염성주9 ) ○ ○ ○ ○ × △ ○ △
* ○:양호, △:일부 불량, ×:전체적으로 불량
* 시험방법 : 주1) KS D 6711, 주2) KS D 6711, 주3) KS M 5000, 주4) KS D 8334.7, 주5) KS D 6711, 주6) JIS K 5400 8.13, 주7) KS F 2271, 주8) KS M 5000, 주9) JIS K 5400 8.10
상기 표 2의 결과를 보면, 도막두께의 경우 실시예에서는 박막부와 후막부의 두께차이가 23~28 ㎛이나 비교예에서는 4~7 ㎛로 나타났는데, 실시예에서와 같이 박막부와 후막부의 두께차이가 클 경우 코팅면에 식용유를 붓고 음식물을 조리하면 식용유는 박막부에 고이고 음식물은 후막부에 지지되어 음식물과 프라이팬의 접촉면적이 줄어들면서 음식물은 주로 박막부에 고인 식용유에 의해 가열되므로 음식물이 타는 것을 최소화할 수 있다.
반면에, 비교예에서는 박막부와 후막부의 두께차이가 작아서 음식물과 프라이팬의 접촉면적이 증가하고 이에 따라 음식물은 주로 프라이팬에 직접 접촉 가열되므로 타기 쉬운 단점이 있다.
또한, 실시예의 코팅도막은 경도가 높고 부착성, 내마모성, 내부식성, 내충격성, 내열성, 난연성, 내용제성, 내오염성이 모두 양호하나, 충전재로서 알루미나만이 혼합된 비교예 1의 경우 부착성, 내충격성, 내오염성이 매우 불량하고, 충전재로서 벤토나이트만이 혼합된 비교예 2의 경우 내충격성이 불량하며, 충전재로서 마사토만이 혼합된 비교예 3의 경우 내마모성이 불량하고, 충전재로서 알루미나와 벤토나이트가 혼합된 비교예 4의 경우 내충격성이 불량한 문제가 있다.
상기와 같이 본 발명에 따른 표면 코팅용 조성물 및 이를 가열기기에 코팅하는 방법은 가열기기 소재 표면상에 돌기를 형성시켜 돌기가 형성된 후막부에 의해 음식물이 지지되고 돌기가 형성되지 않은 박막부에 식용유가 채워져 식용유에 의해 음식물이 가열되므로 음식물이 타는 것을 최소화할 수 있으며, 또한 충전재를 크기별로 혼합하여 코팅도막에서 최밀충전 되도록 함으로써 제반 도막 물성이 양호해진다.
1:알루미나 입자, 2:벤토나이트 입자, 3:흙 입자, 4:돌기부, 5:박막부, 6:후막부

Claims (11)

  1. 산성의 실리카 졸 또는 지르코니아 졸 15~40 중량%, 알킬트리알콕시실란 5~15 중량%, 알루미나, 벤토나이트 및 흙으로 이루어진 충전제 30~70 중량% 및 용제 10~50 중량%를 포함하며,
    상기 산성의 실리카 졸 또는 지르코니아 졸은 실리카 졸 또는 지르코니아 졸 100 중량부에 15~50 중량% 농도의 포름산 수용액 2~7 중량부, 인산 수용액 5~10 중량부 및 질산 수용액 1~5 중량부를 혼합한 것임을 특징으로 하는 가열기기의 표면 코팅용 조성물.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 산성의 실리카 졸 또는 지르코니아 졸은 pH가 1~6인 것을 특징으로 하는 가열기기의 표면 코팅용 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 알킬트리알콕시실란은 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 에틸트리메톡시실란, 에틸트리에톡시실란, n-프로필트리메톡시실란, n-프로필트리에톡시실란, i-프로필트리메톡시실란, γ-클로로프로필트리메톡시실란, γ-클로로프로필트리에톡시실란, 3.3.3-트리클로로프로필트리메톡시실란 및 γ-아미노프로필트리메톡시실란으로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 가열기기의 표면 코팅용 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 충전제의 크기는 알루미나 50~150 ㎛, 벤토나이트 20~50 ㎛ 및 흙 1~20 ㎛인 것을 특징으로 하는 가열기기의 표면 코팅용 조성물.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 충전제는 알루미나 100 중량부에 벤토나이트 130~170 중량부 및 흙 250~350 중량부가 혼합된 것을 특징으로 하는 가열기기의 표면 코팅용 조성물.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 표면 코팅용 조성물에 지르코니아, 실리카비드, 글라스비드 및 안료로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 어느 하나를 더 첨가하는 것을 특징으로 하는 가열기기의 표면 코팅용 조성물.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 용제는 에틸렌글리콜부틸에테르, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올 및 부탄올로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 가열기기의 표면 코팅용 조성물.
  9. 가열기기를 표면처리하는 단계;
    상기 표면처리된 가열기기의 표면에 상기 청구항 1, 청구항 3 내지 청구항 7 중 어느 한 항의 표면 코팅용 조성물을 코팅하는 단계; 및
    상기 코팅된 가열기기를 가열하여 표면 코팅용 조성물을 경화시키는 단계;를 포함하는 코팅방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 경화는 150~350 ℃에서 15~45 분간 경화시키는 것을 특징으로 하는 코팅방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 표면 코팅용 조성물이 경화된 코팅도막은 30~40 ㎛의 박막부(5)와 50~70 ㎛의 후막부(6)를 형성하는 것을 특징으로 하는 코팅방법.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210092048A (ko) 2020-01-15 2021-07-23 엘지전자 주식회사 법랑 조성물 및 그 제조 방법과, 이를 이용한 조리기기
KR102304273B1 (ko) * 2021-06-21 2021-09-23 정영주 세라믹코팅 주방용기의 제조시스템 및 이로 제조된 세라믹코팅 주방용기
WO2022164186A1 (ko) 2021-01-26 2022-08-04 엘지전자 주식회사 법랑 조성물 및 그 제조 방법과, 이를 이용한 조리기기

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020028024A (ko) * 2000-10-06 2002-04-15 박삼용 Ｐｔｆｅ를 최소화시킨 세라믹 코팅제 조성물
KR20100052824A (ko) * 2008-11-11 2010-05-20 표대영 비점착성 무기질 세라믹 코팅 조성물 및 그를 사용하는 코팅방법
KR20110031837A (ko) * 2009-09-21 2011-03-29 한국전기연구원 적외선 방사층이 코팅된 조리기
KR20110031843A (ko) * 2009-09-21 2011-03-29 한국전기연구원 적외선 방사층이 코팅된 그릴이 구비된 조리기

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020028024A (ko) * 2000-10-06 2002-04-15 박삼용 Ｐｔｆｅ를 최소화시킨 세라믹 코팅제 조성물
KR20100052824A (ko) * 2008-11-11 2010-05-20 표대영 비점착성 무기질 세라믹 코팅 조성물 및 그를 사용하는 코팅방법
KR20110031837A (ko) * 2009-09-21 2011-03-29 한국전기연구원 적외선 방사층이 코팅된 조리기
KR20110031843A (ko) * 2009-09-21 2011-03-29 한국전기연구원 적외선 방사층이 코팅된 그릴이 구비된 조리기

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210092048A (ko) 2020-01-15 2021-07-23 엘지전자 주식회사 법랑 조성물 및 그 제조 방법과, 이를 이용한 조리기기
WO2022164186A1 (ko) 2021-01-26 2022-08-04 엘지전자 주식회사 법랑 조성물 및 그 제조 방법과, 이를 이용한 조리기기
KR102304273B1 (ko) * 2021-06-21 2021-09-23 정영주 세라믹코팅 주방용기의 제조시스템 및 이로 제조된 세라믹코팅 주방용기

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