KR101953339B1 - 3d 프린팅 방식으로 형성된 도트층을 가지는 조리용기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 3D 프린팅 방식으로 형성된 도트층을 가지는 조리용기에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 조리용기의 표면에 다수겹으로 반복 적층되는 다수의 도트층을 형성시킴에 있어, 3D 프린팅 방식을 적용하여 반복 적층방식으로 형성시킴으로써 생산시간을 감소시키고 이로 인해 생산효율을 향상시킬 수 있도록 할 뿐만 아니라 내부식성, 내마모성, 내열성 및 난스틱성 등의 향상 등을 향상시킬 수 있도록 하며, 또한, 3D 프린팅 방식을 적용함에 따라 도트층 형태의 제어가 가능하도록 하고 이로 인해 사용자 또는 생산자가 원하는 다양한 도트 디자인을 형성시킬 수 있도록 하는, 3D 프린팅 방식으로 형성된 도트층을 가지는 조리용기에 관한 것이다.

Description

3D 프린팅 방식으로 형성된 도트층을 가지는 조리용기{COOKER COATED DOT USING THE THREE DIMENSIONAL PRINTING TYPE}

본 발명은 조리용기의 표면에 도트층을 형성시킴에 있어, 3D 프린팅 방식을 적용하여 다수의 도트층을 다수겹으로 반복 적층하여 형성시키는 것을 특징으로 하는, 3D 프린팅 방식으로 형성된 도트층을 가지는 조리용기구에 관한 것이다.

일반적으로 고온의 열을 전달받는 프라이팬, 냄비 등의 조리용기는 통상 알루미늄이나 스테인레스 등의 소재를 사용하여 제조하며, 이의 내부식성, 내마모성, 내열성 및 조리시 음식물이 눌러붙지 않도록 하는 난스틱(non stick)성 등의 향상을 위해 다양한 방법으로 표면처리를 하고 있다.

표면처리는 최근 대부분 불소수지를 코팅하여 사용하고 있으며 보다 구체적으로는 원판 소재를 드로잉(drawing) 및 트리밍(Trimming)하여 제품 형태로 제작 및 세척하고, 필요에 따라 에이징(aging) 처리한 후 샌드블라스트(Sand blast)처리를 한 다음, 표면에 프라이머(primer) 처리를 하고, 스프레이 건으로 불소수지를 분사하여 코팅작업을 진행한다.

하지만, 상기 종래의 기술은 고압으로 불소수지를 분사함에 따라 다량의 비산 손실이 발생하고 또한 코팅두께를 선택적으로 조절하기 어려운 문제점이 있었다.

이를 해결하기 위하여, 특허문헌 1에서는 도 1에 도시된 바와 같이, 주방기기 표면에 형성된 프라이머 코팅층(110) 및 상기 프라이머 코팅층(110) 표면에 도트입자의 코팅액이 반복적으로 점 분사되어 도트 형상으로 형성된 도트층(120)으로 이루어지되, 상기 도트층(120)의 평균 높이는 50 ~ 150㎛가 되도록 하고, 상기 도트입자는 점 분사에 의해 프라이머 코팅층(110) 상에 개별적으로 유착되어 표면을 형성하며, 상기 도트입자는 점 분사로 인한 프라이머 코팅층(110)에 유착시 평균지름이 5 내지 10mm이며, 상기 프라이머층 상에 도트층(120)의 면적은 60 내지 98%의 면적비율을 나타내고, 상기 도트층(120)은 점 분사 방식으로 스패터링(spattering)한 것으로 상기 도트입자가 0 ~ 20층으로 겹치게 형성되며, 상기 액체 형태로 점 분사된 도트입자는 건조시에 액체성분은 건조되어 상기 도트입자 개개로 구분되어 전체 도트층(120)으로 볼 때 도트층(120)의 상단부분에 요철이 발생하도록 하는, 도트 방식으로 코팅된 주방기구 및 그 제조방법을 제안하였다.

즉, 상기 특허문헌 1은 조리용기 표면에 선택적으로 코팅하되, 원하는 두께로 기존보다 두꺼운 코팅층을 형성하면서 내구성이 향상되도록 하고, 조리용기 표면에 코팅함에 있어 코팅액의 손실을 최소화할 수 있도록 하며, 또한 조리용기 표면에 코팅되는 코팅층은 코팅액을 색상별로 마련하여 다양한 색상의 조리용기를 생산할 수 있도록 한 것이다.

하지만, 상기 특허문헌 1의 경우 도트층을 형성시킴에 있어 스프레이 방식이 아닌, 점 분사 형태로 입자를 크게 하여 떨어뜨리는 방식을 적용하고 있는데, 이는 생산시간이 많이 소모될 뿐만 아니라 이로 인해 생산효율이 현저히 저하되는 문제점이 있었다.

아울러, 도트층의 형태가 랜덤(random)하게 무정형으로 표현됨에 따라 원하는 모양의 구현이 어려웠으며, 이로 인해 다양한 디자인의 표현에 한계가 있었다.

또한, 조리 전 후에 조리용기에서 발생할 수 있는 각종 냄새를 제거할 수 있는 수단이 없어 사용 편의성이 미비한 문제점이 있었다.

특허문헌 1 : 대한민국 등록특허공보 제10-1490321호 "도트 방식으로 코팅된 주방기구 및 그 제조방법"

비특허문헌 1 : 한양대학교 2009년 학위논문 "복합기능성 나노 세라믹 조성물 제조에 관한 연구(한의상 저)" 비특허문헌 2 : 전북대학교 2000년 학위논문 "황토의 황화합물 탈취특성과 폐수에 대한 응집 및 탈취효능에 관한 연구(박찬수 저)

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 조리용기의 표면에 다수겹으로 반복 적층되는 다수의 도트층을 형성시킴에 있어, 3D 프린팅 방식을 적용하여 반복 적층방식으로 형성시킴으로써 생산시간을 감소시키고 이로 인해 생산효율을 향상시킬 수 있도록 할 뿐만 아니라 내부식성, 내마모성, 내열성 및 난스틱성 등의 향상 등을 향상시킬 수 있도록 함을 과제로 한다.

또한, 3D 프린팅 방식을 적용함에 따라 도트층 형태의 제어가 가능하도록 하고 이로 인해 사용자 또는 생산자가 원하는 다양한 도트 디자인을 형성시킬 수 있도록 함을 또 다른 과제로 한다.

아울러, 본 발명은 상기와 같이 형성되는 도트층의 소재로써 불소수지에 황토를 혼합하여 사용함으로써 도트층이 탈취기능을 가지도록 하고, 이로 인해 조리 전 후에 조리용기에서 발생할 수 있는 각종 냄새를 용이하게 제거할 수 있도록 함을 또 다른 과제로 한다.

본 발명은 표면에 도트층이 형성된 조리용기에 있어서, 3D 프린터(100)를 이용하여 다수의 도트층(10)을 각각 다수겹으로 반복 적층하여 형성시키는 것을 특징으로 하는, 표면에 도트층이 형성된 조리용기를 과제의 해결 수단으로 한다.

여기서 상기 표면에 도트층이 형성된 조리용기는, 도트층(10)이 22 ~ 30겹으로 반복 적층되어 형성되는 것이 바람직하다.

보다 구체적으로 상기 표면에 도트층이 형성된 조리용기는, 스테인레스(stainless) 원판에 3D 프린터(100)를 이용하여 다수의 도트층(10)을 각각 22 ~ 30겹으로 반복 적층하여 형성시킨 후, 이를 제품 형태로 드로잉하여 구성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 도트층(10)은 불소수지 100 중량부에 대하여, 황토 분말 5 ~ 10 중량부를 혼합하여 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명은 조리용기의 표면에 22 ~ 30겹으로 반복 적층되는 다수의 도트층을 형성시킴에 있어, 3D 프린팅 방식을 적용하여 반복 적층방식으로 형성시킴으로써 생산시간을 감소시키고 이로 인해 생산효율을 향상시킬 수 있도록 할 뿐만 아니라 내부식성, 내마모성, 내열성 및 난스틱성 등의 향상 등을 향상시킬 수 있도록 하며, 또한 3D 프린팅 방식을 적용함에 따라 도트층 형태의 제어가 가능하여 사용자 또는 생산자가 원하는 다양한 도트 디자인을 형성시킬 수 있도록 하고, 아울러 상기와 같이 형성되는 도트층의 소재로써 불소수지에 황토를 혼합하여 도트층이 탈취기능을 가지도록 함으로써, 조리 전 후에 조리용기에서 발생할 수 있는 각종 냄새를 용이하게 제거할 수 있도록 하며, 이로 인해 제품의 가치를 상승시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1은 특허문헌 1에 따른 도트 방식으로 코팅된 조리용기를 나타낸 단면도
도 2는 본 발명에 따른 3D 프린팅 방식으로 형성된 도트층을 가지는 조리용기의 제조 과정을 나타낸 개략도
도 3은 본 발명에 따른 3D 프린팅 방식으로 형성된 도트층을 가지는 조리용기의 실물사진 및 부분 확대 단면도

상기의 효과를 달성하기 위한 본 발명은 3D 프린팅 방식으로 형성된 도트층을 가지는 조리용기에 관한 것으로서, 본 발명의 기술적 구성을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 3D 프린팅 방식으로 형성된 도트층을 가지는 조리용기를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 3D 프린팅 방식으로 형성된 도트층을 가지는 조리용기는 도 2 및 3에 도시된 바와 같이, 3D 프린터(100)를 이용하여 다수의 도트층(10)을 각각 다수겹으로 반복 적층하여 형성시키는 것을 특징으로 한다.

보다 구체적으로는 스테인레스(stainless) 원판에 3D 프린터(100)를 이용하여 다수의 도트층(10)을 각각 22 ~ 30겹으로 반복 적층(A)하여 형성시킨 후, 이를 제품 형태로 드로잉(B)하여 구성한다.

여기서, 상기 도트층(10)은 도트층(10) 전체 두께(10 ~ 200㎛)의 범위내에서 22 ~ 30겹으로 형성될 수 있으며, 22겹 미만을 형성될 경우 내부식성, 내마모성, 내열성 및 난스틱성 향상효과가 미비해질 우려가 있고, 30겹을 초과할 경우 열전달 효율이 미비해질 우려가 있다.

한편, 상기 사용되는 3D 프린터는 노즐을 통해 재료를 적층할 수 있는 이미 공지된 다양한 3D 프린터를 사용할 수 있으며, 특정 종류나 사양에 한정하지 않고 이미 공지된 다양한 3D 프린터를 선택적으로 사용할 수 있다.

또한, 도트층(10)의 형성 전후에 드로잉(drawing), 트리밍(Trimming), 세척, 에이징(aging), 샌드블라스트(Sand blast), 프라이머(primer) 처리 공정 등을 수행할 수 있는데 이 역시 이미 공지된 공정들로써 조리용기의 종류, 사용환경 및 형태 등에 따라 공지된 다양한 공정을 선택하여 적용할 수 있다.

즉, 본 발명의 특징은 조리용기의 표면에 다수겹으로 반복 적층되는 다수의 도트층을 형성시킴에 있어, 3D 프린팅 방식을 적용하여 반복 적층방식으로 형성시킴으로써 생산시간을 감소시키고 이로 인해 생산효율을 향상시킬 수 있도록 할 뿐만 아니라 내부식성, 내마모성, 내열성 및 난스틱성 등의 향상 등을 향상시킬 수 있도록 하는 것이다.

아울러, 3D 프린팅 방식을 적용함에 따라 도트층 형태의 제어가 가능하도록 하고 이로 인해 사용자 또는 생산자가 원하는 다양한 도트 디자인을 형성시킬 수 있도록 하는 것이다.

한편, 본 발명에서는 상기 도트층(10)에 탈취기능을 부여하기 위하여 불소수지 100 중량부에 대하여, 황토 분말 5 ~ 10 중량부를 혼합하여 이루어지는 도트층(10)을 적용한다.

상기 불소수지는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 테트라플루오로에틸렌퍼플루오로알킬비닐에테르공중합체(PFA), 테트라플루오로에틸렌헥사플루오로프로필렌공중합체(FEP), 에틸렌-테트라플루오로에틸렌공중합체(FTFE) 등 이미 공지된 다양한 불소수지의 사용이 가능하다.

상기 황토는 불소수지에 탈취기능을 부여하기 위해 첨가되는 것으로, 황토는 탈취기능이 우수함이 이미 알려져있다(비특허문헌 1 및 2 참조). 한편 상기 황토는 불소수지 100 중량부에 대하여 5 ~ 10 중량부를 사용하며, 그 함량이 5 중량부 미만일 경우 탈취기능이 미비해질 우려가 있으며, 10 중량부를 초과할 경우 도트층(10)의 물성이 저하될 우려가 있다.

이하, 본 발명을 아래 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는바 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

1. 조리용기(프라이팬)의 제조

(실시예 1)

스테인레스 원판의 표면을 샌드블라스트 처리 후 세척하고, 프라이머(폴리아미드이미(Polyamide imide)계 프라이머)를 10㎛ 두께로 도포한 후, 180℃에서 10분간 열처리하고 상온(15 ~ 20℃)에서 냉각하였다. 그리고 불소수지를 3D 프린터를 통해 스테인레스 원판 표면에 22겹(총 두께 50㎛)으로 적층하여 도트층을 형성시킨 후 350℃의 건조로에서 15분간 건조하였다. 아울러 상기와 같이 제조된 스테인레스 원판을 프라이팬 형태로 드로잉하여 제조하였다.

상기 불소수지는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 100 중량부에 대하여, 황토 5 중량부를 혼합한 것을 사용하였다.

(실시예 2)

스테인레스 원판의 표면을 샌드블라스트 처리 후 세척하고, 프라이머(폴리아미드이미(Polyamide imide)계 프라이머)를 10㎛ 두께로 도포한 후, 180℃에서 10분간 열처리하고 상온(15 ~ 20℃)에서 냉각하였다. 그리고 불소수지를 3D 프린터를 통해 스테인레스 원판 표면에 30겹(총 두께 70㎛)으로 적층하여 도트층을 형성시킨 후 350℃의 건조로에서 15분간 건조하였다. 아울러 상기와 같이 제조된 스테인레스 원판을 프라이팬 형태로 드로잉하여 제조하였다.

상기 불소수지는 테트라플루오로에틸렌퍼플루오로알킬비닐에테르공중합체(PFA) 100 중량부에 대하여, 황토 10 중량부를 혼합한 것을 사용하였다.

(비교예 1)

알루미늄 원판의 표면을 샌드블라스트 처리 후 세척하고, 프라이머(폴리아미드이미(Polyamide imide)계 프라이머)를 10㎛ 두께로 도포한 후, 180℃에서 10분간 열처리하고 상온(15 ~ 20℃)에서 냉각하였다. 그리고 불소수지(폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE))를 일반적인 스프레이 건으로 알루미늄 원판 표면 전체에 걸쳐 분사하고 350℃의 건조로에서 15분간 건조하였다. 아울러 상기와 같이 제조된 알루미늄 원판을 프라이팬 형태로 드로잉하여 제조하였다.

2. 탈취성 평가

시험규격 KFIA-FI-1004에 따라 시간 경과에 따른 탈취율을 평가하였으며, 이때 사용된 가스는 암모니아 가스를 사용하였고, 측정은 가스 검지관을 이용하였으며, 그 결과를 아래 [표 1]에 나타내었다.

시험항목	구분	경과시간(분)	농도(ppm)	탈취율(%)
탈취시험	실시예 1	초기	500	-
		30	120	76
		60	115	77
		90	98	80
		120	72	86
	실시예 2	초기	500	-
		30	160	68
		60	122	76
		90	90	82
		120	80	84
	비교예 1	초기	500	-
		30	490	-
		60	490	-
		90	480	-
		120	460	-

상기 [표 1]에서와 같이 본 발명의 실시예에 따른 조리용기는 비교예에 비하여 탈취성이 우수함을 알 수 있다.

상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3D 프린팅 방식으로 형성된 도트층을 가지는 조리용기를 상기한 설명 및 도면에 따라 설명하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

100 : 3D 프린터
10 : 도트층

Claims (4)

1. 표면에 도트층이 형성된 조리용기에 있어서,
   스테인레스(stainless) 원판에 다수의 도트층(10)이 형성되되, 상기 도트층(10) 각각은 3D 프린터(100)를 이용하여 22 ~ 30겹 적층되어 형성되며,
   상기와 같이 도트층(10)을 형성시킨 후, 이를 제품 형태로 드로잉하여 구성되되,
   상기 도트층(10)은 도트층(10) 전체 두께 10 ~ 200㎛의 범위내에서 22 ~ 30겹으로 형성되며,
   상기 도트층(10)은 불소수지 100 중량부에 대하여, 황토 분말 5 ~ 10 중량부를 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 3D 프린팅 방식으로 형성된 도트층을 가지는 조리용기.
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