KR101991484B1 - 법랑 조성물, 그 제조방법 및 조리기기 - Google Patents
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Abstract
법랑 조성물, 그 제조방법 및 조리기기가 개시된다. 법랑 조성물은 P2O5, SiO2, B2O3, 내열 특성 강화 성분 및 밀착력 강화 성분을 포함하는 글래스 프릿을 포함하고, 상기 내열 특성 강화 성분은 ZrO2, Al2O3, TiO2 및/또는 BaO로부터 선택되고, 상기 밀착력 강화 성분은 CoO, NiO, MnO2, Fe2O3 또는 CuO로부터 선택된다.
Description
실시예는 법랑 조성물, 그 제조방법 및 조리기기에 관한 것이다.
법랑(enamel)은 금속판의 표면에 유리질 유약을 도포시킨 것이다. 일반적인 법랑은 전자레인지와 오븐과 같은 조리기기 등에 사용된다. 한편, 법랑은 유약의 종류 또는 용도에 따라, 산화를 방지하는 내산법랑, 고온에 견딜 수 있는 내열법랑 등으로 나뉜다. 또한, 법랑에 첨가되는 재료에 따라, 알루미늄법랑, 지르코늄법랑, 티탄법랑 및 소다유리법랑 등으로 분류된다.
일반적으로 조리기기는 가열원을 이용하여 음식물을 가열하여 조리하는 기기이다. 조리 과정에서 발생한 음식물 찌꺼기 등이 상기 조리기기의 캐비티 내벽에 묻게 되므로, 상기 조리기기에서 음식물의 조리가 완료된 경우, 상기 캐비티 내부를 청소할 필요가 있다. 또한, 음식물의 조리는 고온을 수반하고, 상기 캐비티 내벽 등은 유기물질 및 알칼리 성분에 노출된다. 따라서, 법랑을 조리기기에 사용하는 경우에, 이러한 법랑은 내열성, 내화학성, 내마모성 및 내오염성 등을 필요로 한다. 따라서, 법랑의 내열성, 내화학성, 내마모성 및 내오염성을 개선시키기 위한 법랑용 조성물이 필요하다.
특히, 일반적으로 오븐에 사용되는 법랑을 쉽게 청소할 수 있는 기술로는 고온에서 오염물을 태워 재로 만드는 피롤리시스 방법 또는 강한 알칼리 세제를 사용하는 방법이 있다. 이에 따라서, 법랑은 고온 또는 고알칼리 세제에 노출되므로, 높은 내열성 및 내화학성을 요구한다.
또한, 이와 같은 법랑을 형성하기 위해서, 다양한 종류의 글래스 프릿이 사용될 수 있다. 즉, 상기 법랑을 형성하기 위해서, 서로 다른 성분을 가지는 글래스 프릿들이 사용될 수 있다. 이와 같은 경우, 여러 종류의 글래스 프릿들을 형성하고, 이를 균일하게 혼합하는 공정이 적용되어, 높은 에너지 소모 및 높은 불량률이 야기될 수 있다.
실시예는 향상된 내열성, 내화학성 및 청소성을 가지는 법랑 조성물, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 조리기기를 제공하고자 한다.
일 실시예에 따른 법랑 조성물은 P2O5, SiO2, B2O3, 내열 특성 강화 성분 및 밀착력 강화 성분을 포함하는 글래스 프릿을 포함하고, 상기 내열 특성 강화 성분은 ZrO2, Al2O3, TiO2 또는 BaO로부터 선택되고, 상기 밀착력 강화 성분은 CoO, NiO, MnO2, Fe2O3 또는 CuO로부터 선택된다.
일 실시예에서, 상기 글래스 프릿은 Li2O, Na2O 및 K2O를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 글래스 프릿은 NaF 및 ZnO를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 글래스 프릿은 Ⅱ족계 산화물을 더 포함하고, 상기 Ⅱ족계 산화물은 CaO 또는 MgO로부터 선택될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 내열 특성 강화 성분은 ZrO2, Al2O3, TiO2 및 BaO를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 밀착력 강화 성분은 CoO, NiO, MnO2, Fe2O3 및 CuO을 포함하고, 상기 Ⅱ족계 산화물은 CaO 및 MgO을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 글래스 프릿은 P2O5를 13.5wt% 내지 17wt%의 비율로, SiO2를 30.3wt% 내지 37.6wt%의 비율로, B2O3를 14.1wt% 내지 19.6wt%의 비율로, Na2O를 7.8wt% 내지 14.5wt%의 비율로, K2O를 2.3wt% 내지 4.5wt%의 비율로, Li2O를 0.4wt% 내지 1.6wt%의 비율로, Al2O3를 3.8wt% 내지 13wt%의 비율로, ZrO2를 0.8wt% 내지 4.1wt%의 비율로, TiO2를 0.1wt% 내지 0.6wt%의 비율로, NaF를 1.8wt% 내지 6.9wt%의 비율로, 상기 Ⅱ족계 산화물을 0.1wt% 내지 10wt%의 비율로, 상기 밀착력 강화 성분을 0.1wt% 내지 7.5wt%의 비율로 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 법랑 조성물의 제조방법은 P2O5, SiO2, B2O3, 내열 특성 강화 성분 및 밀착력 강화 성분을 포함하는 글래스 프릿 재료를 제공하는 단계; 상기 글래스 프릿 재료를 멜팅하는 단계; 및 상기 멜팅된 P2O5, SiO2, B2O3, 내열 특성 강화 성분 및 밀착력 강화 성분을 퀀칭하여, 글래스 프릿을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 내열 특성 강화 성분은 ZrO2, Al2O3, TiO2 또는 BaO로부터 선택되고, 상기 밀착력 강화 성분은 CoO, NiO, MnO2, Fe2O3 또는 CuO로부터 선택된다.
일 실시예에서, 상기 글래스 프릿의 유리 변형 온도는 520℃ 내지 700℃일 수 있다.
실시예에 따른 법랑 조성물은 ZrO2, Al2O3, TiO2 및 BaO 등의 성분의 조합을 통하여, 높은 내열성을 가질 수 있다. 또한, 실시예에 따른 법랑 조성물은 Al2O3, SiO2 및 ZrO2 등의 성분을 통하여, 높은 표면 경도를 가지는 법랑을 제공할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 법랑 조성물은 한 종류의 글래스 프릿에 P2O5, SiO2, B2O3, Na2O, K2O, Li2O, Al2O, ZrO2, BaO, TiO2, NaF, ZnO, Ⅱ족계 산화물 및 상기 밀착력 강화 성분을 한꺼번에 포함시킬 수 있다.
이에 따라서, 실시예에 따른 법랑 조성물은 한 종류의 글래스 프릿을 사용하여, 오븐 등과 같은 조리 기기 등에 코팅층을 용이하게 형성할 수 있다. 즉, 실시예에 따른 법랑 조성물은 조리 기기의 코팅층에 필요한 성분을 한 종류에 글래스 프릿에 포함시킨다.
따라서, 실시예에 따른 법랑 조성물은 전체적으로 균일한 특성을 가진다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 조리기기를 보인 정면도이다.
도 2는 도 1의 캐비티 내면의 일부를 확대하여 보인 단면도이다.
도 3은 도 1의 도어의 이면의 일부를 확대하여 보인 단면도이다.
도 2는 도 1의 캐비티 내면의 일부를 확대하여 보인 단면도이다.
도 3은 도 1의 도어의 이면의 일부를 확대하여 보인 단면도이다.
일 실시예에 따른 법랑 조성물은 P2O5, SiO2, B2O3, 내열 특성 강화 성분 및 밀착력 강화 성분을 포함하는 글래스 프릿을 포함한다.
또한, 상기 글래스 프릿은 Li2O, Na2O 및/또는 K2O를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 글래스 프릿은 NaF 및/또는 ZnO을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 글래스 프릿은 Ⅱ족계 산화물을 더 포함할 수 있다.
SiO2 및 B2O3는 상기 글래스 프릿의 주된 구성 성분일 수 있다. SiO2 및 B2O3는 상기 글래스 프릿에 약 40wt% 내지 약 60wt%의 비율로 포함될 수 있다.
또한, SiO2는 상기 글래스 프릿을 기준으로, 약 30.3wt% 내지 약 42.2wt%의 비율로 포함될 수 있다. 더 자세하게, SiO2는 상기 글래스 프릿을 기준으로, 약 30.3wt% 내지 약 37.6wt%의 비율로 포함될 수 있다.
또한, B2O3는 상기 글래스 프릿을 기준으로, 약 1.8wt% 내지 약 19.6wt%의 비율로 포함될 수 있다. 더 자세하게, B2O3는 상기 글래스 프릿을 기준으로, 약 14.1wt% 내지 약 19.6wt%의 비율로 포함될 수 있다.
상기 글래스 프릿의 주된 성분으로 SiO2 및 B2O3이 사용됨에 따라서, 상기 글래스 프릿은 P2O5, Na2O, K2O, Li2O, ZrO2, Al2O3, TiO2, BaO, NaF, 상기 Ⅱ족계 산화물 및 상기 밀착력 강화 성분을 포함할 수 있다. 즉, SiO2 및 B2O3은 용매 기능을 수행하여, P2O5, Na2O, K2O, Li2O, ZrO2, Al2O3, TiO2, BaO, NaF, 상기 Ⅱ족계 산화물 및 상기 밀착력 강화 성분과 함께, 상기 글래스 프릿을 구성할 수 있다. 즉, SiO2 및 B2O3에 의해서, P2O5, Na2O, K2O, Li2O, ZrO2, Al2O3, TiO2, BaO, NaF, 상기 Ⅱ족계 산화물 및 상기 밀착력 강화 성분이 하나의 글래스 프릿으로 형성될 수 있다.
또한, SiO2는 상기 글래스 프릿에 포함되어, 상기 글래스 프릿의 내산성을 향상시킬 수 있다. 또한, B2O3는 상기 글래스 프릿의 유리화 영역을 확대하고, 실시예에 따른 법랑 조성물의 열팽창 계수를 적절하게 조절하는 기능을 수행할 수 있다.
P2O5, Na2O, K2O 및 Li2O는 알칼리 포스페이트 유리 구조(alkali phosphate glass structure)를 형성할 수 있다. 또한, P2O5, Na2O, K2O 및 Li2O는 실시예에 따른 법랑 조성물에 향상된 청소 성능을 부여한다. 즉, 상기 글래스 프릿이 P2O5, Na2O, K2O 및 Li2O를 포함하기 때문에, 실시예에 따른 법랑 조성물에 의해서 형성된 코팅층이 음식물 등에 의해서 오염될 때, 상기 코팅층은 물에 의해서 용이하게 청소될 수 있다.
P2O5는 상기 글래스 프릿을 기준으로, 약 13.5wt% 내지 약 27.1wt%의 비율로 포함될 수 있다. 더 자세하게, P2O5는 상기 글래스 프릿을 기준으로, 약 13.5wt% 내지 약 17wt%의 비율로 포함될 수 있다.
Na2O는 상기 글래스 프릿을 기준으로, 약 6.5wt% 내지 약 14.5wt%의 비율로 포함될 수 있다. 더 자세하게, Na2O는 상기 글래스 프릿을 기준으로, 약 7.8wt% 내지 약 14.5wt%의 비율로 포함될 수 있다.
K2O는 상기 글래스 프릿을 기준으로, 상기 글래스 프릿에, 약 2.3wt% 내지 약 7.7wt%의 비율로 포함될 수 있다. 더 자세하게, K2O는 상기 글래스 프릿을 기준으로, 상기 글래스 프릿에, 약 2.3wt% 내지 약 4.5wt%의 비율로 포함될 수 있다.
Li2O는 상기 글래스 프릿을 기준으로, 상기 글래스 프릿에, 약 0.3wt% 내지 약 1.6wt%의 비율로 포함될 수 있다. 더 자세하게, Li2O는 상기 글래스 프릿을 기준으로, 상기 글래스 프릿에, 약 0.4wt% 내지 약 1.6wt%의 비율로 포함될 수 있다.
상기 내열 특성 강화 성분은 ZrO2, Al2O3, TiO2 또는 BaO로부터 선택될 수 있다. 더 자세하게, 상기 내열 특성 강화 성분은 ZrO2, Al2O3, TiO2 및 BaO을 포함할 수 있다. 상기 내열 특성 강화 성분은 ZrO2, Al2O3 및 TiO2를 포함할 수 있다. 즉, 상기 글래스 프릿은 ZrO2, Al2O3, TiO2 및 BaO을 모두 포함하거나, BaO를 제외하고, ZrO2, Al2O3 및 TiO2를 포함할 수 있다. 특히, ZrO2, Al2O3 및 TiO2이 조합되어, 실시예에 따른 법랑 조성물의 내열 특성이 향상될 수 있다.
상기 글래스 프릿은 약 520℃ 이상의 유리 변형 온도를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 글래스 프릿의 유리 변형 온도는 520℃ 내지 700℃일 수 있다. 이에 따라서, 실시예에 따른 법랑 조성물에 의해서 형성된 코팅층은 약 520℃ 이상의, 더 자세하게, 약 520℃ 내지 약 700℃의 유리 변형 온도를 가질 수 있다. 이에 따라서, 실시예에 따른 법랑 조성물은 높은 온도에서도 변형되지 않는 코팅층을 형성할 수 있다.
또한, Al2O3 및 ZrO2는 상기 글래스 프릿의 화학적 내구성을 향상시킬 수 있다. 특히, Al2O3 및 ZrO2는 P2O5, Na2O, K2O 및 Li2O가 형성하는 알칼리 포스페이스 유리 구조의 약한 내화학성을 보완할 수 있다.
또한, SiO2, Al2O3 및 ZrO2의 조합에 의해서, 상기 코팅층의 표면 경도가 향상될 수 있다.
Al2O3는 상기 글래스 프릿에, 상기 글래스 프릿을 기준으로, 약 1.5wt% 내지 약 15.1wt%의 비율로 포함될 수 있다. 더 자세하게, Al2O3는 상기 글래스 프릿에, 상기 글래스 프릿을 기준으로, 약 3.8wt% 내지 약 13wt%의 비율로 포함될 수 있다.
ZrO2는 상기 글래스 프릿에, 상기 글래스 프릿을 기준으로, 약 0.8wt% 내지 약 8.1wt%의 비율로 포함될 수 있다. 더 자세하게, ZrO2는 상기 글래스 프릿에, 상기 글래스 프릿을 기준으로, 약 0.8wt% 내지 약 4.1wt%의 비율로 포함될 수 있다.
TiO2는 상기 글래스 프릿에, 상기 글래스 프릿을 기준으로, 약 0.1wt% 내지 약 1.0wt%의 비율로 포함될 수 있다. 더 자세하게, TiO2는 상기 글래스 프릿에, 상기 글래스 프릿을 기준으로, 약 0.1wt% 내지 약 0.6wt%의 비율로 포함될 수 있다.
BaO는 상기 글래스 프릿에, 상기 글래스 프릿을 기준으로, 약 0wt% 내지 약 0.9wt%의 비율로 포함될 수 있다.
또한, NaF 및/또는 ZnO는 상기 코팅층의 표면 장력(surface tension)을 적절하게 조절하는 기능을 수행할 수 있다. 또한, NaF 및/또는 ZnO는 실시예에 따른 법랑 조성물의 은폐력을 향상시킬 수 있다. 즉, NaF 및/또는 ZnO에 의해서, 상기 코팅층의 은폐력이 향상될 수 있다. 바람직하게는, 상기 글래스 프릿은 NaF 만을 포함할 수 있다.
NaF는 상기 글래스 프릿에, 상기 글래스 프릿을 기준으로, 약 1.8wt% 내지 약 7.7wt%의 비율로 포함될 수 있다. 더 자세하게, NaF는 상기 글래스 프릿에, 상기 글래스 프릿을 기준으로, 약 1.8wt% 내지 약 6.9wt%의 비율로 포함될 수 있다.
ZnO는 상기 글래스 프릿에, 상기 글래스 프릿을 기준으로, 약 0wt% 내지 약 1.3wt%의 비율로 포함될 수 있다.
상기 Ⅱ족계 산화물은 CaO 또는 MgO로부터 선택될 수 있다. 더 자세하게, 상기 Ⅱ족계 산화물은 CaO 및 MgO를 포함할 수 있다. 즉, 상기 글래스 프릿은 CaO 및 MgO를 포함할 수 있다.
상기 Ⅱ족계 산화물은 상기 글래스 프릿에, 상기 글래스 프릿을 기준으로, 약 0.1wt% 내지 약 10wt%의 비율로 포함될 수 있다. 더 자세하게, 상기 Ⅱ족계 산화물은 상기 글래스 프릿에, 상기 글래스 프릿을 기준으로, 약 4wt% 내지 약 5wt%의 비율로 포함될 수 있다.
상기 밀착력 강화 성분은 CoO, NiO, MnO2, Fe2O3 또는 CuO로부터 선택된다. 더 자세하게, 상기 밀착력 강화 성분은 CoO, NiO, MnO2, Fe2O3 및 CuO를 포함할 수 있다. 즉, 상기 글래스 프릿은 CoO, NiO, MnO2, Fe2O3 및 CuO를 모두 포함할 수 있다.
상기 밀착력 강화 성분은 상기 글래스 프릿에, 상기 글래스 프릿을 기준으로, 약 0.1wt% 내지 약 7.5wt%의 비율로 포함될 수 있다.
또한, 상기 글래스 프릿은 P2O5를 약 13.5wt% 내지 약 17wt%의 비율로, SiO2를 약 30.3wt% 내지 약 37.6wt%의 비율로, B2O3를 약 14.1wt% 내지 약 19.6wt%의 비율로, Na2O를 약 7.8wt% 내지 약 14.5wt%의 비율로, K2O를 약 2.3wt% 내지 약 4.5wt%의 비율로, Li2O를 약 0.4wt% 내지 약 1.6wt%의 비율로, Al2O3를 약 3.8wt% 내지 약 13wt%의 비율로, ZrO2를 약 0.8wt% 내지 약 4.1wt%의 비율로, TiO2를 약 0.1wt% 내지 약 0.6wt%의 비율로, NaF를 약 1.8wt% 내지 약 6.9wt%의 비율로, 상기 Ⅱ족계 산화물을 약 0.1wt% 내지 약 10wt%의 비율로, 상기 밀착력 강화 성분을 약 0.1wt% 내지 약 7.5wt%의 비율로 포함할 수 있다.
더 자세하게, 상기 글래스 프릿은 P2O5를 약 13.5wt% 내지 약 17wt%의 비율로, SiO2를 약 30.3wt% 내지 약 37.6wt%의 비율로, B2O3를 약 14.1wt% 내지 약 19.6wt%의 비율로, Na2O를 약 7.8wt% 내지 약 14.5wt%의 비율로, K2O를 약 2.3wt% 내지 약 4.5wt%의 비율로, Li2O를 약 0.4wt% 내지 약 1.6wt%의 비율로, Al2O3를 약 3.8wt% 내지 약 13wt%의 비율로, ZrO2를 약 0.8wt% 내지 약 4.1wt%의 비율로, TiO2를 약 0.1wt% 내지 약 0.6wt%의 비율로, NaF를 약 1.8wt% 내지 약 6.9wt%의 비율로, CoO를 약 0.8wt% 내지 약 1.2wt%의 비율로, MnO2를 약 0.1wt% 내지 약 0.6wt%의 비율로, NiO를 약 0.3wt% 내지 약 1.4wt%의 비율로, Fe2O3를 약 0.1wt% 내지 약 4.3wt%의 비율로, 상기 Ⅱ족계 산화물을 약 0.1wt% 내지 약 10wt%의 비율로 포함할 수 있다.
상기 글래스 프릿의 직경은 약 0.1㎛ 내지 약 50㎛일 수 있다. 또한, 상기 글래스 프릿은 아세톤 또는 물 등과 같은 용매에 분산될 수 있다. 즉, 실시예에 따른 법랑 조성물은 상기 글래스 프릿을 상기 용매에 분산시켜서 사용할 수 있다.
실시예에 따른 법랑 조성물은 다음과 같은 방법에 의해서 제조될 수 있다.
먼저, 상기 글래스 프릿을 형성하기 위한 글래스 프릿 재료가 제공된다. 상기 글래스 프릿 재료는 P2O5, SiO2, B2O3, 상기 내열 특성 강화 성분 및 상기 밀착력 강화 성분을 포함한다. 또한, 상기 글래스 프릿 재료는 Li2O, Na2O 및 K2O를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 글래스 프릿 재료는 NaF 및/또는 ZnO을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 글래스 프릿 재료는 상기 Ⅱ족계 산화물을 더 포함할 수 있다.
이후, 상기 글래스 프릿 재료를 멜팅할 수 있다. 예를 들어, 상기 글래스 프릿 재료는 약 1300℃ 내지 약 1600℃의 온도에서 멜팅될 수 있다. 또한, 상기 글래스 프릿 재료는 약 1시간 내지 약 1시간 30분 동안 멜팅될 수 있다.
이후, 상기 멜팅된 글래스 프릿 재료는 칠러 등이 사용되어, 퀀칭될 수 있다. 이에 따라서, 상기 글래스 프릿이 형성될 수 있다. 이때, 상기 글래스 프릿 재료에 포함되는 각각의 성분의 함량에 의해서, 형성되는 글래스 프릿의 각각 성분의 함량이 결정될 수 있다. 즉, 상기 글래스 프릿 재료에 포함되는 각각의 성분의 함량은 상기 글래스 프릿의 각각의 성분의 함량과 실질적으로 동일할 수 있다.
이후, 상기 글래스 프릿은 아세톤 등의 용매에 분산될 수 있다. 이후, 상기 용매는 건조될 수 있다. 이후, 상기 글래스 프릿은 메쉬 등에 의해서, 걸러질 수 있다. 특히, 상기 글래스 프릿은 약 50㎛ 이하의 직경을 가지도록 걸러질 수 있다.
이와 같이, 상기 글래스 프릿을 포함하는 법랑 조성물이 형성될 수 있다.
이후, 실시예에 따른 법랑 조성물은 다음과 같은 방법에 의해서, 상기 코팅층을 형성할 수 있다.
일단, 실시예에 따른 법랑 조성물은 물 등과 같은 용매에 분산되어 사용될 수 있다. 즉, 상기 글래스 프릿은 용매에 분산된다. 이후, 실시예에 따른 법랑 조성물은 스프레이 방식에 의해서, 코팅하고자하는 대상 물체의 일 표면에 코팅된다. 상기 대상 물체는 금속 플레이트 또는 강화 유리 플레이트 등일 수 있다. 특히, 상기 대상 물체는 조리기기의 일부 또는 전부일 수 있다.
이와는 다르게, 실시예에 따른 법랑 조성물은 건조된 상태로, 상기 대상 물체에 코팅될 수 있다. 실시예에 따른 법랑 조성물은 정전기적 인력에 의해서, 상기 대상 물체에 코팅될 수 있다.
이후, 실시예에 따른 법랑 조성물이 코팅된 대상 물체는 약 700℃ 내지 약 900℃의 온도에서 소성될 수 있다. 상기 코팅된 법랑 조성물은 약 100초 내지 약 400초 동안 소성될 수 있다.
이때, 상기 소성 전의 글래스 프릿과 소성 후의 글래스 프릿에 포함되는 각각의 성분의 함량은 동일할 수 있다.
일례로, 상기 소성 전의 상기 글래스 프릿 재료에 포함되는 각각의 성분의 함량과 소성 후의 상기 글래스 프릿 재료에 포함되는 각각의 성분의 함량은, P2O5를 약 13.5wt% 내지 약 17wt%의 비율로, SiO2를 약 30.3wt% 내지 약 37.6wt%의 비율로, B2O3를 약 14.1wt% 내지 약 19.6wt%의 비율로, Na2O를 약 7.8wt% 내지 약 14.5wt%의 비율로, K2O를 약 2.3wt% 내지 약 4.5wt%의 비율로, Li2O를 약 0.4wt% 내지 약 1.6wt%의 비율로, Al2O3를 약 3.8wt% 내지 약 13wt%의 비율로, ZrO2를 약 0.8wt% 내지 약 4.1wt%의 비율로, TiO2를 약 0.1wt% 내지 약 0.6wt%의 비율로, NaF를 약 1.8wt% 내지 약 6.9wt%의 비율로,CoO를 약 0.8wt% 내지 약 1.2wt%의 비율로, MnO2를 약 0.1wt% 내지 약 0.6wt%의 비율로, NiO를 약 0.3wt% 내지 약 1.4wt%의 비율로, Fe2O3를 약 0.1wt% 내지 약 4.3wt%의 비율로, 상기 Ⅱ족계 산화물을 약 0.1wt% 내지 약 10wt%의 비율로 포함할 수 있다.
이에 따라서, 실시예에 따른 법랑 조성물은 상기 대상 물체 일례로, 기판(substrate) 상에 코팅층을 형성할 수 있다.
상기 코팅층은 ZrO2, Al2O3, TiO2 및 BaO 등의 성분의 조합을 통하여, 높은 내열성을 가질 수 있다. 또한, 상기 코팅층은 Al2O3, SiO2 및 ZrO2 등의 성분을 통하여, 높은 표면 경도를 가지는 법랑을 제공할 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 법랑 조성물은 향상된 내열성, 청소성 및 내화학성을 가지는 코팅층을 제공할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 법랑 조성물은 한 종류의 글래스 프릿에 P2O5, SiO2, B2O3, Na2O, K2O, Li2O, Al2O3, ZrO2, BaO, TiO2, NaF, ZnO, Ⅱ족계 산화물 및 상기 밀착력 강화 성분을 한꺼번에 포함시킬 수 있다.
이에 따라서, 실시예에 따른 법랑 조성물은 한 종류의 글래스 프릿을 사용하여, 오븐 등과 같은 조리 기기 등에 상기 코팅층을 용이하게 형성할 수 있다. 즉, 실시예에 따른 법랑 조성물은 조리 기기의 코팅층에 필요한 성분을 한 종류에 글래스 프릿에 포함시킨다.
따라서, 실시예에 따른 법랑 조성물은 전체적으로 균일한 특성을 가지는 코팅층을 제공할 수 있다. 또한, 실시예에 따른 법랑 조성물은 간단한 공정으로 용이하게 제조될 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 조리기기를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 조리기기를 보인 정면도이고, 도 2는 도 1의 캐비티 내면의 일부를 확대하여 보인 단면도이며, 도 3은 도 1의 도어의 이면의 일부를 확대하여 보인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 조리기기(1)는, 조리실(12)이 형성되는 캐비티(11), 상기 조리실(12)을 선택적으로 개폐하는 도어(14), 및 상기 조리실(12)에서의 조리물의 가열을 위한 열을 제공하는 적어도 1개의 가열원(13)(15)(16)을 포함한다.
보다 상세하게는, 상기 캐비티(11)는 대략 전면이 개구되는 육면체 형상으로 형성될 수 있다. 상기 가열원(13)(15)(16)은, 상기 캐비티(11) 내부로 가열된 공기가 토출되도록 하는 컨벡션 어셈블리(13), 상기 캐비티(11)의 상부에 배치되는 상부 히터(15), 및 상기 캐비티(11)의 하부에 배치되는 하부 히터(16)를 포함한다. 상기 상부 히터(15) 및 상기 하부 히터(16)는 상기 캐비티(11)의 내부 또는 외부에 구비될 수 있다. 물론, 상기 가열원(13)(15)(16)이 반드시 상기 컨벡션 어셈블리(13), 상부 히터(15) 및 하부 히터(16)를 포함하여야 하는 것은 아니다. 즉 상기 가열원(13)(15)(16)은, 상기 컨벡션 어셈블리(13), 상부 히터(15) 및 하부 히터(16) 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
한편, 도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 캐비티(11)의 내면, 및 상기 도어(14)의 내면에는 각각 코팅층(17)(18)이 구비된다. 상기 코팅층(17)(18)은, 상술한 법랑 조성물을 상기 캐비티(11)의 내면 또는 상기 도어(14)의 이면에 코팅함으로써 형성된다. 실질적으로, 상기 코팅층(17)(18)은 상기 캐비티(12)의 내면 및 상기 도어(14)의 이면의 내열성, 내화학성 및 내오염성을 향상시키는 역할을 한다.
특히, 상기 캐비티(11) 및 상기 도어(14)는 금속 플레이트로 형성될 수 있고, 상기 코팅층(17)(18)은 상기 금속 플레이트에 직접 코팅될 수 있다. 즉, 실시예에 따른 법랑 조성물은 상기 밀착력 강화 성분을 포함하기 때문에, 상기 코팅층(17)(18)은 추가적인 버퍼층을 필요로 하지 않고, 상기 금속 플레이트 등에 직접 코팅될 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 도어(14)의 이면에는 코팅층(18)이 구비된다. 특히, 조리실(12)이 차페된 상태에서, 상기 조리실(12)과 마주보는 도어(14)의 이면에 코팅층(18)이 구비된다. 상기 코팅층(18)은 상기 도어(12)의 이면의 내열성, 내화학성 및 내오염성을 향상시키는 역할을 한다. 즉, 도어(14)의 이면도 상기 캐비티(11)의 내면과 동일한 효과를 갖는다.
따라서, 상기 캐비티(11) 내면 및 도어(14)의 이면은 내열성이 개선됨으로써, 고온에서의 조리 및 세척에도 장기간 견딜 수 있다. 그리고, 상기 코팅층(17)(18)에 의하여, 상기 캐비티(11)의 내면 및 도어(14)의 이면은 내오염성이 개선됨으로써, 상기 캐비티(11)의 내면 및 도어(14)의 이면이 유기 물질에 의하여 오염되는 현상이 감소되고, 상기 캐비티(11)의 내면 및 도어(14)의 이면의 세척이 용이하다. 또한, 상기 캐비티(11)의 내면 및 도어(14)의 이면은 내화학성이 개선됨으로써, 유기 물질 및 알칼리계 화학성분에도 변성되지 않고, 장기간 사용하더라도 부식되지 않게 된다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나, 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 평균적 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
실험예
아래의 표 1과 같이, 글래스 프릿 재료가 제공되었다. 이후, 상기 글래스 프릿 재료는 약 1500℃의 온도에서, 약 1시간 동안 멜팅되었다. 이후, 상기 멜팅된 글래스 프릿 재료는 칠러(chiller)를 통하여 퀀칭(quenching)되어, 로 프릿(raw frit)이 제조되었다. 이후, 상기 로 프릿은 아세톤에 분산되고, 볼 밀에서 5시간 동안 밀링되었다. 상기 로 프릿은 건조되고, 메쉬(325 mesh sieve)를 통하여, 약 45㎛ 이하의 입경을 가지도록 걸러져서, 글래스 프릿이 형성되었다.
이후, 상기 글래스 프릿을 포함하는 법랑 조성물은 코로나 방전 건을 통하여, 강철 플레이트에 코팅되었다.
이후, 상기 코팅된 법랑 조성물은 약 850℃의 온도에서, 약 300초 동안 소성되어 코팅층이 형성되었다.
| 성분 | 비율(wt%) |
| P2O5 | 14.5 |
| SiO2 | 33.3 |
| B2O3 | 18.2 |
| Na2O | 12.2 |
| K2O | 4.1 |
| Li2O | 0.8 |
| Al2O3 | 5.5 |
| ZrO2 | 2.1 |
| TiO2 | 0.3 |
| NaF | 4.3 |
| CaO+MgO | 2.6 |
| CoO+MnO2+NiO+Fe2O3 | 2.1 |
결과
이와 같이 형성된 코팅층의 유리 변형 온도(Td)는 약 530℃로 매우 높은 내열 특성을 가지는 것을 알 수 있었다. 특히, 열팽창계수와 유리의 내열특성 측정을 위해, 시편의 양면을 평행하게 연마한 뒤 TMA(Thermo Machnical Analyzer)를 사용하여, 유리 변형 온도, Ts(연화점) 직후까지, 전이온도 및 열팽창계수를 측정하였다.
법랑용 조성물(A)의 청소성능을 측정하였다. 청소성능의 측정방법은 시험체(200×200(mm)에 법랑이 코팅된 시편) 표면에 오염물로서 닭기름 또는 몬스터 메쉬(monster mesh) 1g 정도를 골고루 얇게 브러쉬(brush)로 바른 다음, 오염물이 도포된 시험체를 항온기 속에 넣고, 240℃의 온도 및 1시간의 조건에서 오염물을 고착화시켰다. 고착화 이후, 시험체를 자연 냉각한 후, 경화 정도를 확인한 다음 25℃의 물이 있는 수조 속에 10분 동안 침지시켰다. 이후 젖은 헝겊으로 2.5 kgf 이하의 힘으로 경화된 닭기름을 닦았다. 지름 5cm의 바닥이 평탄한 봉을 사용하여 오염된 법랑 표면에서 닦아지는 부분을 균일화하였다. 이때 닦은 왕복 횟수를 측정하여 이를 청소 횟수로 정의하며, 평가 지표는 다음과 같다. 이와 같은 방법을 통해 측정한, 법랑 조성물로 이루어진 코팅층의 청소성능은 5이었다. 하기의 표 2는 청소성능에 관한 것이다.
또한, 법랑 조성물로 이루어진 코팅층의 내산 및 내알칼리 성능을 측정하였다. 내산성은 시트르산 10% 용액을 소성된 법랑 시편 위에 몇 방울씩 떨어뜨리고, 15분 후에 용액을 깨끗이 닦아낸 후 표면 변화를 관찰하였다. 내알칼리성 평가는 내산성 평가와 같은 방법으로 하되 시약으로 무수 탄산 나트륨 10% 용액을 사용하였다.
그 결과, 법랑 조성물로 이루어진 코팅층의 내산 성능은 A, 내알칼리 성능은 AA이었다. 여기서, 내산 성능 및 내알칼리 성능을 나타내는 정도는, ASTM, ISO 2722 방법에 의해 평가하였으며, AA는 매우 우수함, A는 우수함, B는 보통, C는 낮음, D는 매우 낮음을 의미한다.
| 청소 횟수(횟수) | 레벨(level) |
| 1 ~ 5 | 5 |
| 6 ~ 15 | 4 |
| 16 ~ 25 | 3 |
| 26 ~ 50 | 2 |
| 51 ~ | 1 |
이와 같이, 상기 코팅층은 높은 청소 성능, 열충격 안정성, 높은 내화학성 및 높은 밀착성을 가지는 것으로 측정되었다.
Claims (20)
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- 기판(substrate)을 준비하는 단계;
상기 기판 상에 법랑 조성물을 형성하는 단계; 및
상기 법랑 조성물을 소성하는 단계를 포함하고,
상기 법랑 조성물은 한 종류의 글래스 프릿을 포함하고,
상기 기판 상에 법랑 조성물을 형성하는 단계에서, 상기 글래스 프릿은,
P2O5를 13.5wt% 내지 17wt%의 비율로,
SiO2를 30.3wt% 내지 37.6wt%의 비율로,
B2O3를 14.1wt% 내지 19.6wt%의 비율로,
Na2O를 7.8wt% 내지 14.5wt%의 비율로,
K2O를 2.3wt% 내지 4.5wt%의 비율로,
Li2O를 0.4wt% 내지 1.6wt%의 비율로,
Al2O3를 3.8wt% 내지 13wt%의 비율로,
ZrO2를 0.8wt% 내지 4.1wt%의 비율로,
TiO2를 0.1wt% 내지 0.6wt%의 비율로,
NaF를 1.8wt% 내지 6.9wt%의 비율로,
CoO를 0.8wt% 내지 1.2wt%의 비율로,
MnO2를 0.1wt% 내지 0.6wt%의 비율로,
NiO를 0.3wt% 내지 1.4wt%의 비율로,
Fe2O3를 0.1wt% 내지 4.3wt%의 비율로,
Ⅱ족계 산화물을 0.1wt% 내지 10wt%의 비율로 포함하고,
상기 기판은 금속 또는 유리를 포함하는 법랑 조성물 코팅 방법. - 제 16항에 있어서,
상기 법랑 조성물을 소성하는 단계 이후에, 상기 글래스 프릿은,
P2O5를 13.5wt% 내지 17wt%의 비율로,
SiO2를 30.3wt% 내지 37.6wt%의 비율로,
B2O3를 14.1wt% 내지 19.6wt%의 비율로,
Na2O를 7.8wt% 내지 14.5wt%의 비율로,
K2O를 2.3wt% 내지 4.5wt%의 비율로,
Li2O를 0.4wt% 내지 1.6wt%의 비율로,
Al2O3를 3.8wt% 내지 13wt%의 비율로,
ZrO2를 0.8wt% 내지 4.1wt%의 비율로,
TiO2를 0.1wt% 내지 0.6wt%의 비율로,
NaF를 1.8wt% 내지 6.9wt%의 비율로,
CoO를 0.8wt% 내지 1.2wt%의 비율로,
MnO2를 0.1wt% 내지 0.6wt%의 비율로,
NiO를 0.3wt% 내지 1.4wt%의 비율로,
Fe2O3를 0.1wt% 내지 4.3wt%의 비율로,
Ⅱ족계 산화물을 0.1wt% 내지 10wt%의 비율로 포함하는 법랑 조성물 코팅 방법. - 제 16항에 있어서,
상기 글래스 프릿의 유리 변형 온도는 520℃ 내지 700℃인 법랑 조성물 코팅 방법. - 조리실이 형성되는 캐비티;
상기 조리실을 선택적으로 개폐하는 도어;
상기 조리실에서의 조리물의 가열을 위한 열을 제공하는 적어도 1개의 가열원; 및
상기 캐비티의 내면에 코팅되는 제 16항의 법랑 조성물 코팅 방법에 의하여 제조되는 법랑 조성물에 의하여 형성되는 코팅층을 포함하는 조리기기. - 조리실이 형성되는 캐비티;
상기 조리실을 선택적으로 개폐하는 도어;
상기 조리실에서의 조리물의 가열을 위한 열을 제공하는 적어도 1개의 가열원; 및
상기 캐비티의 내면 및 상기 조리실이 차페된 상태에서, 상기 조리실과 마주보는 상기 도어의 이면에 코팅되는 제 16항의 법랑 조성물 코팅 방법에 의하여 제조되는 법랑 조성물에 의하여 형성되는 코팅층을 포함하는 조리기기.
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