KR20030011964A

KR20030011964A - 플라즈마 탄소코팅을 활용한 프라이팬

Info

Publication number: KR20030011964A
Application number: KR1020030002251A
Authority: KR
Inventors: 이현삼; 류영호
Original assignee: 주식회사 해피콜
Priority date: 2003-01-13
Filing date: 2003-01-13
Publication date: 2003-02-11

Abstract

본 발명은 플라즈마 탄소코팅을 활용한 주방기구의 일종인 프라이팬의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 알루미늄 또는 각종 금속합금소재를 사용하여 CNC(Computer Numerical Control) 가공 등의 가공법으로 가공을 하여 프라이팬 몸체를 제작하고, 그 표면에 플라즈마 용사법을 이용하여 탄소 코팅을 수행함으로써 가볍고, 열전도율이 우수하며, 동시에 내구성이 획기적으로 증진되는 제품을 제작하는데 관한 것이다.

플라즈마(Plasma)란 일반적으로 "원자핵과 전자가 분리된 전리기체 상태"를 의미한다. 사실상 우주의 99.99%는 플라즈마 상태로 존재한다. 고체는 에너지가 가장 낮은 상태로 원자배열리 규칙적이며 액체는 고체에 열을 가하여 녹일 경우로 원자배열이 불규칙적이며, 기체는 액체에 다시 열을 가한 경우로 원자배열이 불규칙적이며 원자들이 활발하게 움직이는 상태이다. 기체에 다시 엄청난 에너지가 가하여 진 상태가 플라즈마 상태인 것이다. 다시말해 플라즈마란 "기체보다 에너지가 높은 제4의 물질상태로 원자핵과 전자가 분리되어 활발하게 움직이는 상태"를 말한다.

본 발명의 플라즈마탄소코팅을 활용한 프라이팬은 기존의 코팅보다 내구성이 향상되어 프라이팬 제품의 수명을 연장시키고 동시에 열전도율을 향상시켜 조리시간을 단축시키는 동시에, 코팅의 강도증가로 몸체 금속의 양을 줄일 수 있어 제품의 무게를 감소시키는 효과도 아울러 성수할 수가 있다.

Description

플라즈마 탄소코팅을 활용한 프라이팬 { A Frying pan by 'the plasma carbon coating' }

본 발명은 플라즈마 탄소코팅을 활용한 프라이팬의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 알루미늄 소재 또는 각종 금속을 사용하여 프라이팬 몸체를 제작하여 플라즈마 용사법으로 탄소 코팅을 함으로써, 경량화, 고품질화 및 내구성 증진을 꾀할 수 있는 제조방법에 관한 것이다.

기존의 프라이팬은 대부분 금속 몸체에 세라믹코팅(ceramic coating)을 주로 행하여 왔다. 이를 실현하는 방법으로는 유약을 금속표면에 발라 소성(燒成)하거나, 특수한 용융 분사장치를 사용하여 용융성분을 산소아세틸렌불꽃등으로 녹인 다음 압착공기로 금속표면에 분사시켜 제작하는 방법을 사용하고 있다.

이런 세라믹 코팅은 많은 장점을 지니고 있지만 주방기구로서 사용횟수가 잦은 프라이팬의 용도로 사용할 경우, 1차 코팅만으로는 표면강도를 유지하기가 힘이 들어 보통 3차 이상의 코팅을 행하는 것이 보통이다. 세라믹 코팅의 경우 내구성은 증진되지만 금속의 열전도율은 오히려 약화시키는 단점도 또한 지니고 있었다.

그밖의 기존의 각종 프라이팬 관련 코팅들은 내구성의 미약으로 다중 코팅을 행함으로써 비용 낭비가 심하고 아울러 열전도율을 낮추어 조리시간을 늘이는 문제점을 포함하고 있었던 것이 사실이다.

상기와 같은 종래 세라믹 코팅 등의 방법을 활용한 프라이팬은 다중 코팅에 따른 시간적, 비용적 손실과 열전도율 저하에 따른 조리시간 연장의 문제점을 지니고 있어 크게 유용하지 못한 코팅 방법인 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 주방기구중 필수품인 프라이팬에 플라즈마 탄소 코팅을 행함으로써 1차 코팅만으로도 기존 세라믹 코팅보다 훨씬 강한 내구성증진을 구현함으로써 코팅에 드는 시간과 비용을 절감하고자 하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 탄소막의 열전도율이 우수하므로 이를 활용하여 프라이팬 전체의 열전도율을 좋게 함으로써 조리시간을 단축시키는 효과도 아울러 지니고자 한다.

상기 목적을 달선하기 위한 본 발명의 '플라즈마 탄소코팅을 활용한 프라이팬'은 프라이팬의 몸체를 CNC(Computer Numerical Control) 가공등의 방법으로 제작한 뒤 여기에 탄소이온을 플라즈마 건으로 용사하여 도포함으로써 그물구조 공유결합에 해당하는 탄소막을 형성하여 내구성과 열전도율을 향상시키는 것을 그 특징으로 한다.

도 1은 플라즈마 코팅된 프라이팬의 사시도

도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 시스템을 나타내는 계통도

도3은 본 발명에 따른 플라즈마 건의 단면도

〈도면의 주요 부분에 대한 설명〉

101 ; 프라이팬의 손잡이 102 ; 프라이팬의 가열면

103 ; 프라이팬의 내부 하단면 104 ; 플라즈마 탄소코팅층

209 ; 프라이팬

301 ; 제트건 302 : 절연세라믹

303 ; 가스공급부, 파우더공급부 304 ; 캐소드전극, 애노드전극

305 ; 플라즈마 발사부

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예를 하기에서 첨부된 도면을 참조하여 살펴본다.

본 발명에 따른 플라즈마 탄소코팅을 활용한 프라이팬 제조방법은 알루미늄 또는 각종 주물재료를 사용하여 CNC(Computer Numerical Control)가공등의 방법으로 프라이팬 몸체를 제조한 후, 플라즈마 용사법을 이용하여 프라이팬 몸체의 외벽에 탄소코팅을 한다.

플라즈마용사란 비전이형아크(NONTRANSFERED ARC)에 의해 여러 가스(수소, 질소,아르곤 등)가 이온화되어 생성되는 고속(평균610cm/sec) ,고온(약16,000℃)의 플라즈마 속류(速流) (PLASMA STREAM)를 활용하는 코팅방법으로서 플라즈마 용사시스템 내에서 일정하게 공급되는 분말 코팅제가 용융 또는 반용융(MOLTEN ORSEMIMOLTEN)상태에서 초음속의 속도로 소재에 충돌 밀착되어 섬세한 조직의 코팅피막을 형성하는 것이다.

가스공급기(Gas supply)로부터 공급되어 제어장치(Control Equipment)에 의하여 토출량이 제어된 아르곤가스 및 수소가스와, 전원공급부(Power)로부터 인가되어 상기 제어장치(Control Equipment)에 의하여 전압과 전류가 제어된 출력전압과, 압축공기(Compressed Air)와, 칠러냉각기(Water Chiller)에 의하여 냉각된 냉각수 및, 파우더 공급기(Powder Feeder)로부터 공급된 세라믹분말이 플라즈마건(Plasma Gun)으로 공급되어 고온, 고속으로 탄소분말이 용융 혹은 반용융되어 프라이팬 몸체 상에 충돌되면서 탄소 코팅층을 형성하게 된다.

한편, 상기한 바와 같은 플라즈마 용사법에서 플라즈마 건에 공급되는 전압과 전류의 세기에 따라 플라즈마 불꽃의 온도 및 온도분포가 변화하므로, 본 발명에서는 플라즈마 건으로 공급되는 출력전원을 바람직하게 20-30 kW, 400A로 제어되며, 아르곤 가스와 수소의 혼합비에 따라서도 플라즈마 불꽃의 온도 및 온도분포가 변화되므로 본 발명에서는 아르곤가스(Ar)는 80 SCHF로 제어되고, 수소가스는 10-25 SCHF로 제어한다. 그리고, 플라즈마건과 피용사체(프라이팬 몸체)간의 거리가 플라즈마불꽃이 프라이팬 몸체에 도달할 때의 플라즈마 불꽃온도와 용융입자의 확산속도를 지배하므로, 본 발명에서는 용사거리를 80-150mm로한다.

상기의 내용들을 도면으로 설명하면 다음과 같다.

도1은 플라즈마 탄소코팅을 단행한 프라이팬에 관한 것으로 프라이팬의 내부 하단면(103)에 플라즈마 탄소코팅(104)을 행함으로써 강도와 내구성, 열전도율을증진시킨 경우의 사시도이다.

도2는 본 발명에 따른 플라즈마 용사시스템의 계통도로서 "Gas Supply, Power, Water, Control Equipment, Compressed Air, Water Chiller, Power Feeder"등으로 구성된 각종 보조장비들이 "Plasma Gun"이 제대로 작동할 수 있도록 지원하여 플라즈마코팅이 성수될 수 있도록 지원하는 시스템을 설명한 개략도이다.

도3은 "Plasma Gun"의 발사개념을 설명한 것으로 제트건(301)을 통하여 가스공급부 및 파우더 공급부(303)로 전달받은 탄소를 분사시킬수 있는 고에너지 상태에 도달하게 한 다음, 플라즈마발사부(305)를 통하여 분사하여 목적물을 코팅이 이루어지도록 하는 것을 설명한 도면이다.

상기와 같은 프라즈마 탄소코팅을 활용하여 프라이팬을 제작할 경우, 기존의 세라믹 코팅류의 제품보다 경량화, 고품질화 및 내구성 증진을 꾀할 수 있다.

또한 열전도율이 상승하여 조리시간의 단축을 가져올 수 있으며, 열전도율이 좋음으로 인해 음식물에 가해지는 단위 시간당 열량을 많게 함으로써 결과적으로 열손실을 줄임으로써 연료절감의 효과까지도 아울러 성수할 수가 있다.

본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 사상과 범위내에서 변형이나 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이며, 그러한 변경이나 변형은 첨부한 특허청구범위에 속한다 할 것이다.

Claims

알루미늄 또는 각종 주물재료를 사용하여 CNC(Computer Numerical Control)가공 등의 방법으로 프라이팬 몸체를 제조한 후, 플라즈마 용사법을 이용하여 프라이팬 몸체의 외벽에 탄소코팅을 하여 경량화, 고품질화 및 내구성 증진, 그리고 조리시간 단축을 구현한 『플라즈마탄소코팅을 활용한 프라이팬』