KR102354885B1 - 알루미늄 판재를 이용한 인덕션 조리 용기 제조방법 및 그 장치 - Google Patents

알루미늄 판재를 이용한 인덕션 조리 용기 제조방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

개시된 본 발명에 따른 알루미늄 판재를 이용한 인덕션 조리 용기 제조방법 및 그 장치 중 알루미늄 판재를 이용한 인덕션 조리 용기 제조방법은, 알루미늄 소재의 모재 표면을 세척하는 제1 단계; 상기 모재의 표면을 블라스팅(Blasting)하여 거친 표면 조도층을 형성하는 제2 단계; 상기 모재의 표면에 용융상태로 가열시킨 자성체 용융금속 입자를 가속시켜 자성체 용사층을 형성하는 제3 단계; 상기 자성체 용사층이 형성시 발생되는 변형을 평면으로 교정하는 제4 단계; 상기 자성체 용사층의 용사 표면을 연마하는 제5 단계; 및 상기 연마 단계 수행 후에 상기 모재를 조리 용기 형상으로 프레스하는 제6 단계;를 포함한다.
본 발명에 의하면, 알루미늄 판재를 원형으로 가공하고, 원형 판재의 표면에 자성체의 용융금속을 분사하고, 분사과정에서 변형된 원형 판재를 평면 교정하고, 용융금속의 표면을 사상한 후 조리기구의 형상으로 프레스 하게 되므로 자성체 용사층을 통해 기존의 열팽창 계수의 차이로 인한 변형을 방지 가능하고, 자성체 용사에 의한 변형을 교정을 통해 평면화시켜 적층시 부피 감소에 의한 물류비 등이 감소되는 효과가 있다.

Description

알루미늄 판재를 이용한 인덕션 조리 용기 제조방법 및 그 장치 {MANUFACTURING METHOD AND APPARATUS FOR INDUCTION COOKING VESSEL USING ALUMINUM PLATE}
본 발명은 알루미늄 판재를 이용한 인덕션 조리 용기 제조방법 및 그 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 알루미늄 모재에 자성체의 용융금속을 분사한 후 조리 용기를 제조하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 조리 용기는 알루미늄이나 스테인리스로 제작하는 경우가 많은데 그 이유는 조리과정에서 발생되는 부식문제 때문이다. 스테인리스는 자체에서 내식성이 있기 때문에 별도의 코팅이 필요가 없고, 알루미늄은 부식이 일어나기 때문에 세라믹이나 PTTE, PE 등 여러 가지 코팅을 하여 사용하고 있다.
그러나 일반 철판은 조리용기로 사용하기는 매우 어려운 과제들이 있다. 첫째는 부식이 빨리 나타나고, 둘째는 부식을 방지하기 위해서 코팅을 하려고 해도 표면경도가 강하기 때문에 전처리 공정에서 표면 조도가 형성되지 않으므로 코팅의 접착력이 떨어져 조리과정 중에 코팅층의 박리가 일어날 수 있다.
따라서, 철판으로 조리용기를 제작하는 경우는 철판에 도자기 형태의 유약을 표면에 도포하여 800~900℃의 고온으로 가열하고 소성하는 공정을 거치게 된다. 범랑제품이 대표적인 예이다. 이런 제품의 공통적인 문제는 제조공정이 복잡하고 비용이 많이 들고 조리과정 중에 음식물이 용기에 들러붙어 세척하기가 매우 힘이 든다.
최근 불을 사용하지 않아 안전하고, 불필요한 열 손실이 없어 일반 가정에서도 많이 사용되고 있는 인덕션 가열장치는 인덕션 가열장치에 사용되기 위해서 전자기 유도현상이 조리용기에서 발생하여야 하므로 금속용기, 특히 자성을 띠는 용기가 필요하다.
이러한, 인덕션 가열장치에서 사용 가능하도록 제조된 자성을 띠는 용기와 관련된 기술이 한국공개특허 제2010-0138512호에 제안된 바 있다.
특허문헌 1은 조리를 하기 위하여 가열하는 과정에 조리용기와, 단조에 의해 압착 고정된 감응판의 열팽창 계수의 차이로 인하여 심한 변형이 발생하며, 변형에 따라 조리용기의 중심부가 블록 하게 올라오면서 식용유를 두르면 가장자리에 고이는 현상이 발생하므로 음식의 조리가 원하는데로 되지 않는 문제점이 있었다.
한국공개특허 제2010-0138512호(2010.12.31)
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 본 발명의 해결과제는, 알루미늄 판재의 표면에 자성체의 용융금속을 분사한 후 조리기구의 형상으로 프레스 하여 열팽창 계수의 차이로 인한 변형을 방지 가능하게 한 알루미늄 판재를 이용한 인덕션 조리 용기 제조방법 및 그 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 알루미늄 판재를 이용한 인덕션 조리 용기 제조방법은, 알루미늄 소재의 모재 표면을 세척하는 제1 단계; 상기 모재의 표면을 블라스팅(Blasting)하여 거친 표면 조도층을 형성하는 제2 단계; 상기 모재의 표면에 용융상태로 가열시킨 자성체 용융금속 입자를 가속시켜 자성체 용사층을 형성하는 제3 단계; 상기 자성체 용사층이 형성시 발생되는 변형을 평면으로 교정하는 제4 단계; 상기 자성체 용사층의 용사 표면을 연마하는 제5 단계; 및 상기 연마 단계 수행 후에 상기 모재를 조리 용기 형상으로 프레스하는 제6 단계;를 포함할 수 있다.
상기 제3 단계는 상기 모재를 고속으로 회전하고, 중앙에 원하는 사이즈만큼 자성체 용융금속 입자를 분사할 수 있다.
상기 제4 단계는 상기 자성체 용사층이 형성된 모재를 압연 롤러를 통과시키면서 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 알루미늄 판재를 이용한 인덕션 조리 용기 제조장치는, 알루미늄 소재의 모재 표면을 세척하는 세척부; 상기 모재의 세척된 표면을 블라스팅(Blasting)하여 거친 표면 조도층을 형성하는 조도 형성부; 상기 모재의 표면에 용융상태로 가열시킨 자성체 용융금속 입자를 가속시켜 자성체 용사층을 형성하는 자성체 용사부; 상기 자성체 용사층이 형성시 발생되는 변형을 평면으로 교정하는 평면 교정부; 상기 자성체 용사층의 용사 표면을 연마하는 연마부; 및 상기 모재를 조리 용기 형상으로 프레스하는 프레스부;를 포함할 수 있다.
상기 자성체 용사부는 상기 모재를 고속으로 회전시키면서 중앙에 상기 자성체 용사층이 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 알루미늄 판재를 이용한 인덕션 조리 용기 제조방법은 알루미늄 소재의 모재 표면을 세척하는 제1 단계; 상기 모재의 표면을 블라스팅(Blasting)하여 거친 표면 조도층을 형성하는 제2 단계; 상기 모재의 표면에 용융상태로 가열시킨 자성체 용융금속 입자를 가속시켜 자성체 용사층을 형성하는 제3 단계; 상기 자성체 용사층이 형성시 발생되는 변형을 평면으로 교정하는 제4 단계; 상기 자성체 용사층의 용사 표면을 연마하는 제5 단계; 및 상기 제1 단계 내지 제5 단계 이후에, 상기 연마 단계 수행 후에 상기 모재를 조리 용기 형상으로 프레스하는 제6 단계;를 포함하며, 상기 제4 단계는 자성체 용사층이 형성된 알루미늄 판재를 압연롤러에 통과시킴으로써, 압연롤러로 용사층 표면을 직접 가압하여 수행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 알루미늄 판재를 원형으로 가공하고, 원형 판재의 표면에 자성체의 용융금속을 분사하고, 분사과정에서 변형된 원형 판재를 평면 교정하고, 용융금속의 표면을 사상한 후 조리기구의 형상으로 프레스 하게 되므로 자성체 용사층을 통해 기존의 열팽창 계수의 차이로 인한 변형을 방지 가능하고, 자성체 용사에 의한 변형을 교정을 통해 평면화시켜 적층시 부피 감소에 의한 물류비 등이 감소하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 알루미늄 판재를 이용한 인덕션 조리 용기 제조방법을 도시한 블럭도이다.
도 2는 본 발명에 의한 알루미늄 판재를 이용한 인덕션 조리 용기 제조방법을 나타내는 공정도이다.
도 3은 본 발명에 의한 알루미늄 판재를 이용한 인덕션 조리 용기 제조방법에 의해 제조된 알루미늄 판재를 이용한 인덕션 조리 용기를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명에 의한 알루미늄 판재를 이용한 인덕션 조리 용기 제조장치를 도시한 개략도이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명에 의한 알루미늄 판재를 이용한 인덕션 조리 용기 제조방법에 의해 제조된 후라이팬과 일반 스텐판 압착 인덕션 후라이팬의 바닥 변형 열변형시험 결과를 나타낸 시험성적서이다.
도 8 및 도 9는 본 발명에 의한 알루미늄 판재를 이용한 인덕션 조리 용기 제조방법에 의해 제조된 후라이팬과 일반 스텐판 압착 인덕션 후라이팬의 열 쇼크 박리 결과를 나타낸 시험성적서이다.
본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 알루미늄 판재를 이용한 인덕션 조리 용기 제조방법 및 그 장치에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 의한 알루미늄 판재를 이용한 인덕션 조리 용기 제조방법을 도시한 블럭도이고, 도 2는 본 발명에 의한 알루미늄 판재를 이용한 인덕션 조리 용기 제조방법을 나타내는 공정도이고, 도 3은 본 발명에 의한 알루미늄 판재를 이용한 인덕션 조리 용기 제조방법에 의해 제조된 알루미늄 판재를 이용한 인덕션 조리 용기를 도시한 단면도이고, 도 4는 본 발명에 의한 알루미늄 판재를 이용한 인덕션 조리 용기 제조장치를 도시한 개략도이고, 도 5 내지 도 7은 본 발명에 의한 알루미늄 판재를 이용한 인덕션 조리 용기 제조방법에 의해 제조된 후라이팬과 일반 스텐판 압착 인덕션 후라이팬의 바닥 변형 열변형시험 결과를 나타낸 시험성적서이며, 도 8 및 도 9는 본 발명에 의한 알루미늄 판재를 이용한 인덕션 조리 용기 제조방법에 의해 제조된 후라이팬과 일반 스텐판 압착 인덕션 후라이팬의 열 쇼크 박리 결과를 나타낸 시험성적서이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 의한 알루미늄 판재를 이용한 인덕션 조리 용기 제조방법은, 모재 준비 단계(S100), 모재 표면 세척 단계(S110), 표면 조도층 형성 단계(S120), 자성체 용사층 형성 단계(S130), 평면 교정 단계(S140), 용사면 연마 사상 단계(S150) 및 프레스 단계(S160)를 포함한다.
모재 준비 단계(S100)는 알루미늄 판재(100)를 원형으로 가공하여 조리 용기의 모재를 준비하는 단계이다[도 2(a) 참조].
모재 표면 세척 단계(S110)는 알루미늄 판재(100)의 표면을 세정하여 표면에 잔류하는 이물질이나 유분 등을 제거하는 단계이다[도 2(b) 참조].
즉, 모재 표면 세척 단계(S110)는 알루미늄 판재(100)의 표면에 유분 등의 오염물질이 잔류하게 되면 후공정인 자성체 용사층 형성 단계(S130)에 영향을 주게 되고, 알루미늄 판재(100)와 자성체 용사층(120) 간의 밀착력 저하에 따른 자성체 용사층(120)의 박리현상이 일어나므로 이를 방지하기 위해 수행된다.
표면 조도층 형성 단계(S120)는 알루미늄 판재(100)의 표면을 금강사 분사를 통해 블라스팅(Blasting)하여 표면이 거칠게 구현된 표면 조도층(110)을 형성하기 위한 단계이다[도 2(c) 참조].
즉, 표면 조도층 형성 단계(S120) 수행시 블라스팅기인 조도 형성부를 이용하여 크기가 가는 금강사를 알루미늄 판재(100)의 표면에 분사하게 된다. 표면 조도층 형성 단계(S120)에 의해 형성되는 표면 조도층(110)은 알루미늄 판재(100)와 자성체 용사층(120) 간의 밀착력과 결합력을 우수하게 하기 위한 것이다.
자성체 용사층 형성 단계(S130)는 표면 조도층(110)에 용융상태로 가열시킨 자성체 용사재료 입자를 압축 에어 또는 가스 등으로 가속시켜 자성체 용사 코팅에 의한 자성체 용사층(120)을 형성하는 단계이다[도 2(d) 참조].
이때, 자성체 용사층 형성 단계(S130)는 아크 용사, 플라즈마 용사, 플레임 용사 및 HVOF 용사 등에서 선택되는 어느 하나의 방식에 의해 자성체 용사층(120)을 형성할 수 있다.
그리고 자성체 용사층 형성 단계(S130)는 알루미늄 판재(100)를 고속으로 회전하고, 중앙에 원하는 사이즈만큼 자성체 용융금속 입자를 분사하여 자성체 용사층(120)이 인덕션 조리 용기의 바닥면에 형성되게 한다.
평면 교정 단계(S140)는 자성체 용사층(120)이 형성시 발생되는 변형을 평면으로 교정하는 단계이다. 즉, 자성체 용융금속 입자를 분사과정에서 변형된 원형의 알루미늄 판재(100)를 평면 교정부로 교정하는 것이다[도 2(e) 참조].
한편, 평면 교정 단계(S140)는 알루미늄 판재(100)에 자성체 용융금속 입자를 분사시키는 과정에서 알루미늄 판재(100)가 변형되면서 편평하지 않으므로 이를 해결하기 위해 자성체 용사층(120)이 형성된 알루미늄 판재(100)를 압연 롤러를 통과시키게 된다.
이렇게, 평면 교정 단계(S140) 수행시 자성체 용융금속 입자를 분사시키는 과정에서 변형된 알루미늄 판재(100)를 평면으로 교정하여 알루미늄 판재(100)의 적층시 부피가 작아 물류비가 적게 소요되고, 규격화되므로 무인화 시스템으로 구현 가능하면서 인건비가 감소된다.
용사면 연마 사상 단계(S150)는 자성체 용사층(120)의 용사 표면을 매끄럽도록 연마 사상하는 단계이다[도 2(f) 참조].
프레스 단계(S160)는 자성체 용사층(120)이 형성된 알루미늄 판재(100)를 프레스하여 조리 용기 형상을 갖도록 하는 단계이다[도 2(g) 참조].
이렇게, 본 발명에 의한 알루미늄 판재를 이용한 인덕션 조리 용기 제조방법에 의해 제조된 알루미늄 판재를 이용한 인덕션 조리 용기(10)는 도 3에 도시된 바와 같이 용기 본체(100'), 표면 조도층(110) 및 자성체 용사층(120)을 포함한다.
용기 본체(100')는 알루미늄 소재의 모재를 내부에 공간 형성을 위해 바닥면과 측면으로 구성되도록 성형하여 제작한다
즉, 모재는 알루미늄 소재로 형성되어 있으며, 단조 성형 장치인 프레스부(260)를 이용하여 바닥면과 측면을 가지는 용기 본체(100')로 성형되는 것이다.
더욱이, 용기 본체(100')는 제조 과정에서 표면을 세정하여 잔류하는 기름 및 이물질 등을 제거하므로 용기 본체(100')와 자성체 용사층(120) 간의 밀착력 저하를 방지하게 된다.
표면 조도층(110)은 용기 본체(100')의 표면에 조도 형성부(220)를 통해 블라스팅(Blasting)하여 형성된다.
표면 조도층(110)은 조도 형성부(220)를 이용하여 크기가 가는 금강사를 용기 본체(100')의 내, 외면인 표면에 분사하게 되므로 표면을 거칠게 하여 용기 본체(100')와 자성체 용사층(120) 간의 밀착력과 결합력을 우수하게 할 수 있다.
자성체 용사층(120)은 표면 조도층(110)에 용융상태로 가열시킨 자성체 용융금속 입자를 압축 에어 또는 가스 등으로 가속시켜 형성된다.
이때, 자성체 용사층(120)은 아크 용사, 플라즈마 용사, 플레임 용사 및 HVOF 용사 등에서 선택되는 어느 하나의 방식에 의해 형성될 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 알루미늄 판재를 이용한 인덕션 조리 용기 제조장치(200)는 세척부(210), 조도 형성부(220), 자성체 용사부(230), 평면 교정부(240), 연마부(250) 및 프레스부(260)를 포함한다.
세척부(210)는 원형으로 가공한 알루미늄 판재(100)의 표면을 세정하여 표면에 잔류하는 이물질이나 유분 등을 제거하는 구성이다.
조도 형성부(220)는 알루미늄 판재(100)의 표면에 금강사 등을 분사하여 표면이 거칠도록 형성하는 구성이다.
이러한, 조도 형성부(220)는 알루미늄 판재(100)와 자성체 용사층(120) 간의 밀착력과 결합력을 우수하게 하기 위해 형성된다.
자성체 용사부(230)는 표면 조도층(110)에 용융상태로 가열시킨 자성체 용사재료 입자를 압축 에어 또는 가스 등으로 가속시켜 자성체 용사 코팅을 하게 하는 구성이다.
여기서, 자성체 용사부(230)는 아크 용사, 플라즈마 용사, 플레임 용사 및 HVOF 용사 등에서 선택되는 어느 하나의 방식에 의해 형성 가능하다.
더욱이, 자성체 용사부(230)는 알루미늄 판재(100)를 고속으로 회전하고, 중앙에 원하는 사이즈만큼 자성체 용융금속 입자를 분사하여 자성체 용사층(120)이 인덕션 조리 용기의 바닥면에 형성되게 한다.
평면 교정부(240)는 자성체 용사층(120)이 형성시 발생되는 변형을 평면으로 교정하기 위한 구성으로, 자성체 용융금속 입자를 분사과정에서 변형된 원형의 알루미늄 판재(100)를 통과시키는 압연 롤러 등이 이에 적용된다.
연마부(250)는 거친 자성체 용사층(120)의 용사 표면을 매끄럽도록 연마 사상하는 구성이다.
프레스부(260)는 용기 본체(100')를 프레스하여 조리 용기(10) 형상을 갖도록 한다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 알루미늄 판재를 이용한 인덕션 조리 용기 제조장치(200)에 의해 제조된 알루미늄 판재를 이용한 인덕션 조리 용기(10)의 내부에 1L의 식용유를 넣고, 인덕션 레인지를 가동시켜 기름의 온도가 (200±1)℃가 될 때까지 가열한 후 인덕션 조리 용기(10)의 바닥 변형량을 관찰한 결과, 스텐판 압착 인덕션 후라이팬 대비 변형량이 적음을 확인할 수 있다.
그리고 도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 알루미늄 판재를 이용한 인덕션 조리 용기 제조장치(200)에 의해 제조된 알루미늄 판재를 이용한 인덕션 조리 용기(10)를 455℃로 가열하고 15℃의 물에 급냉시키는 과정을 30회 반복하였을 때 열 쇼크 박리를 관찰한 결과, 스텐판 압착 인덕션 후라이팬 대비 박리 현상이 없음을 확인할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 조리용기 100: 철판 모재
100': 용기 본체 110: 표면 조도층
120: 자성체 용사층 200: 인덕션 조리 용기 제조장치
210: 세척부 220: 조도 형성부
230: 자성체 용사부 240: 평면 교정부
250: 연마부 260: 프레스부

Claims (5)

  1. 알루미늄 소재의 모재 표면을 세척하는 제1 단계;
    상기 모재의 표면을 블라스팅(Blasting)하여 거친 표면 조도층을 형성하는 제2 단계;
    상기 모재의 표면에 용융상태로 가열시킨 자성체 용융금속 입자를 가속시켜 자성체 용사층을 형성하는 제3 단계;
    상기 자성체 용사층이 형성시 발생되는 변형을 평면으로 교정하는 제4 단계;
    상기 자성체 용사층의 용사 표면을 연마하는 제5 단계; 및
    상기 제1 단계 내지 제5 단계 이후에,
    상기 연마 단계 수행 후에 상기 모재를 조리 용기 형상으로 프레스하는 제6 단계;를 포함하며,
    상기 제4 단계는 자성체 용사층이 형성된 알루미늄 판재를 압연롤러에 통과시킴으로써, 압연롤러로 용사층 표면을 직접 가압하여 수행되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 판재를 이용한 인덕션 조리 용기 제조방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
KR1020210045094A 2021-04-07 2021-04-07 알루미늄 판재를 이용한 인덕션 조리 용기 제조방법 및 그 장치 KR102354885B1 (ko)

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