KR20020001509A - 주방용기 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주방용기 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 주방용기의 본체를 마그네슘 합금으로 성형하고, 그 표면에 보호 피막을 입힌 주방용기 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

Description

주방용기 및 그 제조 방법 {KITCHENWARE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 프라이팬, 코펠, 컵 등과 같은 주방용기와 그 제조 방법에 관한것으로서, 특히 마그네슘 합금으로 용기 본체를 성형하고 그 표면에 보호 피막을 형성한 주방용기 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

종래의 주방용기들은 스텐레스강, 주물 소재, 또는 알루미늄 합금 등으로 만들어 왔다. 예를 들어, 도1에 도시된 종래의 프라이팬은 알루미늄-실리콘 합금으로 제작된 프라이팬 본체(4)와 손잡이(7)를 포함한다. 프라이팬 본체(4)는 0.01 ~ 25 중량%의 Si를 함유한 알루미늄-실리콘 합금을 600 ~ 700℃의 용탕 온도로 용해하여, 콜드 챔버 다이캐스팅하여 성형하고, 이어서, 샌드블라스트 후 금속 용사층(3), 1차 테프론 코팅층(1), 그리고 2차 테프론 코팅층(2)을 입혀서 완성된다.

종래의 주방용기들은 스텐레스강, 알루미늄 합금, 또는 주물소재로 제조되었기 때문에 용기 자체가 무겁게 느껴지며, 음식 조리 중에는 음식물의 무게로 인해서 더욱 무거워져 사용이 불편하였다. 특히, 코펠과 같은 야외 주방용기의 경우, 이를 가지고 이동할 때 무게에 대한 부담은 더욱 크다.

한편, 알루미늄은 인체의 비필수 미네랄로서, 알루미늄이 세포 내에 흡수되는 경우 독성을 나타낼 수 있다는 보고가 있다. 예를 들어, 치매증 또는 알츠하이머 징후가 나타나면 알루미늄 독성과 관계 있다고 볼 수도 있고, 신장에 문제가 있거나 신장 결석이 있는 사람은 알루미늄 수치가 상승된다는 보고가 있다. 따라서, 알루미늄 합금으로 제조된 종래의 주방용기의 보호 코팅이 벗겨져 음식물이 알루미늄에 노출되면, 음식물을 통하여 체내에 알루미늄이 축적될 수도 있다.

본 발명은 종래의 주방용기가 갖고 있는 상기 문제점들을 해결한, 가볍고 위생적인 주방용기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

마그네슘 합금은 비중이 약 1.8로서, 비중이 약 2.87인 알루미늄 합금 비중의 약 63%로 상당히 가볍고, 특히 마그네슘 합금은 비강도가 커서 특히 항공기용 부품으로 주목을 받아왔다. 또한, 마그네슘은 인체의 기능에 있어서 전해질과 효소 활성 기능을 갖는 필수적인 미네랄이다. 마그네슘은 세포 내의 삼투압 조절, 체온 조절, 근육의 자극 향상에 기여하며, 세포 내의 비 생리학적 칼슘의 배출과 생리학적 칼슘의 흡수에 매우 중요한 역활을 한다. 그러나, 마그네슘 합금은 산화성이 커서 내식성에 문제가 있으며, 이러한 문제로 인해서, 지금까지 주방 용기 업계에서는 마그네슘 합금을 주방용기에 적용하려는 시도가 없었던 것으로 보인다.

도1은 일반 프라이팬의 단면도.

도2는 본 발명의 제1 실시예에 따라 제작된 프라이팬의 단면도.

도3은 본 발명의 제2 실시예에 따라 제작된 프라이팬의 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 1차 테프론 코팅층

2 : 2차 테프론 코팅층

3 : 금속 용사층

4 : (알루미늄 합금) 프라이팬 본체

5, 5' : (마그네슘 합금) 프라이팬 본체

6 : 애노다이징 층

7 : 손잡이

전술된 목적을 이루기 위한 본 발명의 일 태양으로, 마그네슘 합금으로 주방용기의 본체를 성형하는 단계와, 상기 성형된 본체의 표면에 보호 피막을 입히는 단계를 포함하는 주방용기의 제조 방법이 마련된다.

상기 제조 방법에 적절한 마그네슘 합금의 일 예로는 ASTM AZ91D 합금이 있다. 이 합금은 알루미늄 9.0%, 아연 0.7% 및 망간 0.13% 정도를 포함한다. 마그네슘 합금에는 고온 강도를 향상시키기 위해 칼슘이 더 포함될 수 있다. 본 발명의 실시예에 있어서는 전술한 ASTM AZ91D 이외에도 다양한 마그네슘 합금이 사용될 수 있다.

상기 본체를 성형하는 단계는 마그네슘 합금을 보호 분위기에서 용해하는 단계와, 용해된 마그네슘 합금으로부터 탈가스하는 단계와, 용해된 마그네슘 합금을 주조하는 단계를 포함한다. 이와 달리, 상기 본체를 성형하는 단계는 판금 성형하는 단계일 수도 있다.

한편, 상기 보호 피막을 입히는 단계는 용기 본체의 표면을 전처리하는 단계와, 용기 표면에 보호 피막을 형성하는 단계를 포함한다. 보호 피막을 형성하는 단계는 애노다이징하는 단계와, 1회 이상 테프론 코팅하는 단계를 포함할 수 있다. 테프론 코팅은, 예컨대 세라믹 코팅 등의 다른 코팅으로 대체할 수 있다.

본 발명의 다른 태양으로, 상기 방법에 따라 제조된 주방용기가 마련된다.

이하 도면을 참고하여 본 발명의 내용을 상세히 설명한다.

도2는 본 발명의 일 실시예에 의한 프라이팬의 단면도이다. 프라이팬 본체(5)의 재료로는 고온 강도, 성형성 등을 고려하여 ASTM AZ91D를 사용한다. 마그네슘 합금은 비강도 및 비탄성계수가 크고, 성형성이 우수하며, 용해 잠열이 작다는 장점이 있다. 프라이팬 본체(5)는 이러한 마그네슘 합금으로 다이캐스팅에 의해 주조된다. 용해시 마그네슘이 산화되는 것을 방지하기 위하여, 마그네슘 합금은 플럭스를 사용하여 용탕 온도를 600 ~ 750℃로 조절한 분위기 상태에서 용해한다. 이때, 용탕 내의 잔존 수소 가스를 제거하기 위하여, 불활성 가스를 사용하여 30분간 탈가스 공정을 거친 후, 5 ~ 40분간 안정화시킨다. 그 다음, 진공 콜드 챔버 다이캐스팅에 의해 마그네슘 합금으로 프라이팬 본체(5)를 주조한다. 잔류 가스를 추가로 제거하기 위해, 주조된 마그네슘 합금의 프라이팬 본체(5)를 100 ~ 450℃ 사이에서 30분 ~ 3시간 동안 열처리할 수 있다.

프라이팬 본체(5)의 재료로 사용된 마그네슘 합금에는 고온 강도를 더욱 향상시키기 위하여 칼슘 0.01 ~ 20%가 더 포함될 수도 있다.

상기 마그네슘 합금의 종류나 열처리 조건 등은 단지 예시를 위한 것으로서, 본 발명의 실시를 위한 용기 소재가 상기 종류로 한정되거나 열처리 조건이 상기 조건으로 한정되는 것은 아니다.

용해시 마그네슘이 산화되는 것을 방지하기 위한 분위기에는 SF6가스, HFC-132A, 또는 아르곤 등을 사용할 수 있다. SF6가스는 매우 고가이므로 공기(40 ~ 90 중량%), 아르곤가스(10 ~ 40 중량%), 질소가스(10 ~ 30 중량%) 및 염소가스(1 ~ 10 중량%)를 포함하는 혼합 가스를 사용할 수도 있다.

마그네슘 합금의 프라이팬 본체(5)를 주조하기 위해서는 진공 콜드 챔버 다이캐스팅 이외에, 콜드 챔버 다이캐스팅, 진공 핫챔버 다이캐스팅, 핫챔버 다이캐스팅, 스퀴즈캐스팅, 금형주조, 사형주조, 원심주조 등을 사용할 수 있다. 더욱이, 이상의 실시예에서 프라이팬 본체(5)는 다이캐스팅에 의해 성형하였으나, 본 발명의 실시에 있어서는 마그네슘 합금 소재를 다른 성형법, 예를 들어 프레스 또는 판금 성형에 의해 성형할 수도 있다.

이상의 공정에 의해 성형된 프라이팬 본체(5)는 그 표면에 보호 피막을 입혀서 완성한다. 도2에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 보호 피막은 금속 용사층(3), 1차 테프론 코팅층(1), 그리고 2차 테프론 코팅층(2)을 포함한다. 상기 코팅층은 다음과 같이 형성할 수 있다. 즉, 보호 피막을 입히는 공정에 앞서, 코팅 작업이 용이하도록 하는 전처리 공정으로서, 프라이팬 본체(5)를 샌드 블라스트하고, 그표면의 산화물을 제거하기 위하여 1∼10 중량%의 HCl 용액으로 산세 처리한 다음, 프라이팬 본체(5)를 2시간 동안 50 ~ 250℃의 온도에서 건조한다. 전처리 공정이 완료되면, 금속 용사층(3)을 형성하기 위하여 스텐레스강으로 플라즈마 용사 처리한다. 용사 처리된 프라이팬 본체(5)는 1차 테프론 코팅한 후 150 ~ 350℃에서 10분 ~ 1시간 동안 건조시키고, 다시 2차 테프론 코팅한 후 200 ~ 480℃에서 10분 ~ 1시간 동안 건조시켜, 1차 및 2차 테프론 코팅층(1, 2)을 형성한다.

금속 용사층(3)에는 스텐레스강, 티타늄, 구리, 알루미늄, 망간, 또는 이들 중에서 하나 이상의 금속이 이용될 수 있다. 본 실시예에서는 프라이팬 본체(5)를 2회에 걸쳐 테프론 코팅하였으나, 테프론 코팅은 1회 또는 3회 이상 형성할 수도 있다.

도3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 프라이팬의 단면도이다. 프라이팬 본체(5')에 보호 피막을 입히는 공정을 제외하고는, 상기 실시예와 모두 동일하다. 즉, 도3의 프라이팬은 상기 프라이팬 본체 성형 공정에 의해 성형된 프라이팬 본체(5')의 표면에 애노다이징에 의한 보호 피막을 형성한 후 테프론 코팅을 한 것이다. 이를 위하여 먼저, 보호 피막을 입히는 공정에 앞선 전처리 공정으로, 프라이팬 본체(5')를 샌드 블라스트하고, 그 표면의 산화물을 제거하기 위하여 알카리 세척 처리를 수행한 다음, 수 시간 동안 50℃ 이상의 온도에서 건조한다. 마그네슘을 애노다이징하기 위해, 우선 프라이팬 본체(5')의 표면을 50℃ 정도의 온도에서 10분 정도 탈지 세척한 다음, 미세 부식층을 제거하기 위하여 80℃ 정도의 온도에서 수 분간 약알카리 세척을 하고, 프라이팬 본체(5')를 불화이온이 함유된 수용액 내에 약 90℃의 온도에서 침지시켜 마그네슘 플루오르화물, 옥소플루오르화물 및 마그네슘 산화물을 형성시킨다. 그 다음, 실리케이트(silicate), 카르복실레이트(carboxylate) 및 알칼리 하이드록사이트(alkaly hydroxide)의 수용액에 마그네슘 합금인 프라이팬 본체(5')를 양극으로 하고 스테인레스 코팅 탱크를 음극으로 하여, 150 Volt 이상의 전압을 인가시켜 프라이팬 본체(5')의 표면에 다공성 산화층, 즉 애노다이징 층(6)을 형성한다. 그 다음, 테프론 코팅한 후 소성하여 1차 테프론 코팅층(1)을 형성한다.

바람직하게는, 애노다이징 층(6)을 형성한 후 애노다이징 층 표면의 요철과 내부 기공을 수지물로 실링처리하여 내부 금속층을 보호하는 공정이 더 수행될 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 테프론 코팅을 1회만 하였으나, 테프론 코팅을 2회 이상 할 수 있다. 또한, 테프론 코팅은 세라믹 코팅 등의 다른 보호 코팅으로 대체되거나 다른 코팅과 함께 존재할 수도 있다.

마그네슘 합금은 스텐레스강, 주물 소재, 또는 알루미늄 합금 등으로 제조된 종래의 주방용기들에 비하여 상당히 가벼워 사용이 편리하다. 예를 들어, 마그네슘 합금은 알루미늄 합금에 비하여 비중이 약 33 % 이상 작기 때문에, 본 발명에 의하면 주방용기 자체의 무게를 약 33 % 이상 감소시킬 수 있다.

또한, 마그네슘 합금은 주조성이 우수하며 응고 속도가 빨라서, 본 발명에 의하면 주방용기의 생산성을 향상시킬 수 있다.

또한, 마그네슘 합금은 철과의 반응성이 작아, 금형의 수명을 연장시킬 수있고, 그에 따른 제조 단가도 줄일 수 있다.

Claims (6)

1. 주방용기의 제조 방법에 있어서,

   마그네슘 합금으로 주방용기의 본체를 성형하는 단계와,

   상기 성형된 본체의 표면에 보호 피막을 입히는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 보호 피막을 입히는 단계는 용기 본체의 표면을 애노다이징하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 보호 피막을 입히는 단계는 용기 본체의 표면을 애노다이징하는 단계와, 1회 이상 테프론 또는 세라믹 코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 애노다이징하는 단계는 용기 본체를 세척하는 단계와, 불화이온이 함유된 수용액 내에 침지하는 단계와, 양극 산화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 양극 산화하는 단계에서 인가 전압은 150V 이상인 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제1항 내지 제3항의 어느 한 항의 방법에 따라 제조된 것을 특징으로 하는 주방용기.