KR20130066048A - 마그네슘 및 마그네슘합금으로 된 조리용기의 유리코팅 처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마그네슘 또는 마그네슘합금을 이용하여 조리용기를 성형하되, 조리열이 직접 닿는 용기의 바닥 외면에 유리코팅층이 형성되게 하여 사용중 내열성이나 내마모성 및 내부식성이 우수한 고품질의 조리용기를 제공하고자 하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명은 마그네슘 또는 마그네슘합금을 이용하여 주물성형, 다이캐스팅 및 프레스작업으로 조리용기를 성형하고, 성형된 조리용기 표면을 샌드블라스트 처리방법으로 하는 전처리공정과, 전처리된 용기 외면에 산화피막층을 형성하는 스파이크 아노다이징공정과, 아노다이징처리된 용기를 세정, 건조하는 세정공정과, 세정된 용기 외부에 유리성분으로 된 유약을 도포하는 유약도포공정과, 유약이 도포된 용기를 고온에서 일정시간 열처리하여 유약이 녹으면서 유리코팅층이 산화피막층 위에 견고히 융착되게 하는 융착공정과, 상기 용기를 냉각시켜 용기 바닥 저면에 유리코팅층이 융착고정되는 냉각공정으로 이루어지게 된다.

Description

마그네슘 및 마그네슘합금으로 된 조리용기의 유리코팅 처리방법{GLASS COATING METHOD OF COOKER COMPOSED OF MAGNESIUM AND MAGNESIUM ALLOY}

본 발명은 재질특성상 가볍고, 인체에 무해하며, 열전도가 우수한 마그네슘 또는 마그네슘합금을 이용하여 조리용기를 제조하되, 조리용기 외면 바닥부에 유리코팅층이 형성되게 하여 내열성과 내마모성 및 내부식성이 탁월하도록 함으로서, 마그네슘 및 마그네슘합금으로 조리용기를 제조, 사용하더라도 사용중 긁힘에 의해 용기가 산화되거나 부식되는 현상이 없도록 한 조리용기의 외면 바닥부 유리코팅 처리방법에 관한 것이다.

일반적으로 조리용기로 사용되는 밥솥, 냄비, 후라이팬 등과 같은 주방용기는 주로 스테인레스강, 알루미늄합금 등과 같은 소재로 제조하고 있으며, 이와 같은 종래의 주방용기 및 제조방법에 대한 대표적인 국내특허들을 살펴보면, 국내등록특허 제10-402929호에 다이캐스팅(diecasting)공법에 의한 알미늄주방용기의 제조방법과 국내등록특허 제10-453548호에 알루미늄 합금판을 프레스로 성형하거나 또는 몰드로 주조하여 주방용기의 외관을 원하는 형상으로 성형, 제조하는 방법 등이 개시되어 있다.

이와 같이 알루미늄합금소재의 주방용기는 외부의 가벼운 충격에 의해서 흠이 생기기 쉽고, 이러한 흠집에 의해 알루미늄소재가 쉽게 부식되거나 또는 융출되는 알루미늄이 인체에 흡수되어 축적될 경우 독성에 의해 인체에 유해한 영향을 미칠 수 있기 때문에, 새로운 소재를 사용한 주방용기의 개발이 요구되고 있는 실정이다.

따라서 알루미늄소재 보다 가볍고, 인체에 무해하고, 열전도가 우수한 소재인 마그네슘합금소재를 이용한 주방용기의 제조가 시도되고 있으며, 기술로서는 국내등록특허 제415876호에 마그네슘합금을 이용하여 다이캐스팅에 의해 주조한후 열처리하여 주방용기를 제조하는 방법이 개시되어 있지만, 상기와 같은 주방용기의 제조방법은 마그네슘합금을 주조에 의해 제조하는 방법으로서, 제조공정이 복잡하고, 생산성이 낮은 등의 단점이 있는 것이었다.

또다른 방법으로 마그네슘합금판재를 다이캐스팅으로 주방용기를 제조하는 방법이 국내등록특허 제10-908887호로 제공된바 있다.

그러나 상기에서 제공되고 있는 마그네슘 합금판재를 이용한 주방용기의 경우 가볍고, 열전도율이 우수하며 인체에 무해한 등 양질의 주방용기를 제공할 수는 있으나 주방용기 외부에 형성되는 코팅층의 견고한 처리가 미흡하여 사용에 많은 문제가 있는 것이었다.

다시 설명하면, 마그네슘은 주방용기로서 우수한 특성을 가지고 있는 반면에 활성이 큰 금속이므로 알카리와 산에 취약한 단점이 있으며, 부식환경에 노출될 경우 자체의 내식성이 없어 급속히 산화되는 성질이 있기 때문에 주방용기로서의 기능을 상실하게 된다.

따라서 지금까지 마그네슘합금을 이용한 주방용기가 많이 제공된바 있으며, 용기내부 코팅층은 조리시 조리열이 직접 닿지 않기 때문에 코팅층이 쉽게 벗겨지지 않으나, 조리시 고열이 가해질 뿐 아니라 마찰 및 긁힘이 심한 바닥부의 코팅층이 쉽게 벗겨져 산화를 일으키게 되므로 적용에 난점이 있는 것이었다.

이는 처리되고 있는 코팅공법이 세라믹 코팅이나 UV코팅 등과 같은 페인팅공법으로서 조리시 가해지는 고열의 조리열에 취약할 뿐 아니라 용기를 보호할 수 있는 물리적 성질을 확보하는 데에 극히 제한적이기 때문이다.

또한 본 발명자가 국내등록특허 제10-680255호로 마그네슘합금 표면에 내부식성과 내마모성을 향상시 표면처리방법이 제공된바 있다.

상기 특허공정을 간략히 설명하면 샌드블라스트를 이용하여 소재표면의 이물질과 산화층을 제거하는 전처리공정과, 전처리공정을 마친 소재 표면에 피막코팅층을 형성하는 스파이크 아노다이징공정과, 처리된 소재를 세정후 건조하는 세정공정으로 마그네슘 및 마그네슘합금의 표면을 처리하여 내식성과 내마모성 및 도장성을 향상시킨 것이다.

그러나 상기 특허발명의 내용을 조리용기에 바로 적용사용하기에는 내열성과 내마모성이 취약한 점이 있는 것이었다.

본 발명은 이러한 종래의 제반 단점을 시정하고자 마그네슘 또는 마그네슘합금을 이용하여 조리용기를 성형하되, 사용중 긁힘이 심하고 조리열이 직접 닿는 용기의 바닥부 외면에 유리코팅층이 형성되게 하여 사용중 내열성이나 내마모성 및 내부식성이 우수한 고품질의 조리용기를 제공하고자 하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명은 마그네슘 또는 마그네슘합금을 이용하여 주물성형이나 다이캐스팅 및 프레스작업으로 조리용기를 성형하고, 성형된 조리용기 표면을 샌드블라스트 처리방법으로 하는 전처리공정과, 전처리된 용기 외면에 산화피막층을 형성하는 스파크 아노다이징공정과, 아노다이징처리된 용기를 세정, 건조하는 세정공정과, 세정된 용기 외부에 유리성분으로 된 유약을 도포하는 유약도포공정과, 유약이 도포된 용기를 고온에서 일정시간 열처리하여 유약이 녹으면서 유리코팅층이 산화피막층 위에 견고히 융착되게 하는 융착공정과, 상기 용기를 냉각시켜 용기 바닥 저면에 융착된 유리코팅층이 경화고정되는 냉각공정으로 이루어지게 된다.

본 발명은 마그네슘이나 마그네슘합금을 이용하여 용기를 성형하고, 성형된 용기를 샌드블라스트를 사용, 전처리하고, 전처리된 용기 외면에 아노다이징공정으로 산화피막층을 형성하고, 세정, 건조한 다음, 용기 외면에 유약을 도포하고, 고온에서 열처리하여 유약에 함유된 유리성분이 용기의 바닥부 외면에 융착되게 하여 마그네슘소재로 된 제품을 조리용기로 제조사용케 함으로서, 내열성이나 내마모성 및 내부식성이 우수하면서, 가볍고, 인체에 무해하며, 열전도가 우수한 고품질의 조리용기를 제공할 수 있게 되는 등의 효과가 있는 것이다.

도 1 : 본 발명의 유리코팅처리공정도
도 2 : 본 발명에 적용되는 소재의 예시도
도 3 : 본 발명에서 소재를 이용하여 용기를 성형한 상태도
도 4 : 도 3의 상태에서 용기 표면에 산화피막층을 코팅한 상태도
도 5 : 도 4의 상태에서 용기 바닥부 및 외부에 유리코팅층이 코팅된 상태도

이하 본 발명의 실시예를 공정별로 첨부도면에 따라 상세히 설명한다.

본 발명의 공정에서, 마그네슘 또는 마그네슘합금으로 된 소재(10)를 이용하여 다이캐스팅, 주물성형 혹은 프레스작업으로 조리용기(20)를 성형하는 공정은 일반적으로 실시되고 있는 공정이고, 용기(20) 표면을 전처리하는 공정과, 스파크 아노다이징공정과, 세정공정은 본 특허출원 발명자가 선등록한 특허 제10-680255호의 특허기술내용과 동일함으로, 전처리공정과, 스파크 아노다이징공정 및 세정공정은 개략적으로만 설명한다.

본 발명은 위와 같은 방법으로 처리된 용기(20)의 바닥(21) 및 측판(22) 외면에 별도의 코팅층을 형성하여, 조리용기의 사용중 조리열이나 긁힘 및 마찰에 의해 코팅층이 벗겨지지 않게 함으로서, 조리용기로서의 사용이 가능케 하는 것이다.

먼저 도 1은 본 발명의 유리코팅 처리공정도이고, 도 2는 마그네슘이나 마그네슘합금으로 된 판상 소재(10)의 예시도이고, 상기 소재(10)를 다이캐스팅 혹은 프레스작업을 통하여 도 3에서와 같이 원하는 형상의 용기(20)를 성형하게 되며, 판상의 소재(10)가 아닌 일반소재로 주물성형할 수도 있다.

성형공정(1)을 통하여 성형된 용기(20)는 성형과정에서 표면에 부착된 이물질 및 산화층을 제거하여 용기 표면에 견고한 코팅층이 이루어질 수 있게 하는 전처리공정(2)을 실시하게 되며, 상기 전처리공정(2)은 샌드블라스트(Sand Blast)처리방법으로 연마재 입자를 압축공기로 용기 표면에 충돌시켜 표면에 부착된 산화물이나 이물질을 제거함과 동시에, 용기(20) 표면에 미세한 요철이 형성되게 함으로서 피막층의 결속력을 증진케 한다.

전처리공정(2)를 통하여 표면에 미세한 요철이 형성된 용기(20)를 스파크 아노다이징공정(3)을 통하여 표면에 산화피막층(30)을 형성한다.

산화피막층(30) 형성방법은 용기(20)를 알카리전해액 속에 담근후 전류밀도가 5A/d㎡ 이하인 직류전기를 가하여 용기(20) 표면에 산화피막층(30)이 피막되게 하며, 상기 산화피막층(30)은 마그네슘 또는 마그네슘합금으로 된 용기(20)의 내부식성과 내마모성 및 도장성을 향상시키게 된다.

스파크 아노다이징공정(3)을 통하여 용기(20) 표면에 산화피막층(30)의 피막이 완료되면 증류수로 세척한 다음 건조하는 세정공정(4)를 거친다.

세정공정(4)을 거친 용기(20)는 용기(20)의 바닥(21)과 측면(22)의 외부면에 유약을 스프레이하거나 도포 혹은 외부면만 침지시켜 유약이 용기(20) 저면에 도포되게 한 다음 건조하는 유약도포공정(5)을 실시한다.

이때 스파크 아노다이징공정(3)에서 용기(20) 외면에 처리된 산화피막층(30)이 가교제 역할을 하여 유약성분이 용기(20) 표면에 융착되는 정도를 매우 견고하게 하는 기능을 한다.

상기에서 사용되는 유약의 주성분은 주로 규석, 장석, 석회석 등으로 유리와 비슷한 성분으로 되어 있고, 유약의 종류에 따라 녹는 온도가 상이하지만 본 발명에서는 약500℃에서도 녹는 저온유약을 사용하는 것이 바람직하나, 그 이상의 온도에서 녹는 고온유약의 사용도 가능하다.

또한 유약의 성질에 따라 광택유, 무광택유, 투명유, 불투명유 등이 있으나 모두 사용이 가능하며 발색제를 투입하여 색상의 표현도 가능하다.

용기(20) 외면에 유약의 도포가 완료되면 가열로에 투입한 다음 유약을 녹여 융착시키는 융착공정(6)을 거치게 된다.

상기 융착공정(6)은 가열로의 온도를 450~550℃에서 25~35분간 열처리하여 용기(20) 외부면에 도포된 유약이 녹으면서 유리와 같은 유약의 주성분이 용기(20) 외부면에 융착되면서 유리코팅층(40)이 형성되게 하는 것이다.

상기 열처리과정에서 가열로의 온도를 550℃이상으로 가열하면 마그네슘이 소둔처리되면서 변형이 일어나기 때문에 바람직하지 않고, 450℃이하이면 유약이 용기(20) 표면에 녹아붙은 융착성이 떨어지기 때문에 가열로의 온도는 450~550℃가 적합하다.

그러나 상기 가열로의 온도 및 가열시간은 용기 표면에 도포되는 유약의 종류에 따라 조정이 될 수 있다.

상기에서와 같이 융착공정이 완료된 용기(20)를 가열로로부터 분리시킨 다음 서서히 자연냉각시키는 냉각공정(7)을 통하여 본 발명이 완성된다.

상기에서와 같이 유약도포공정에서 용기 외면에 유약이 도포되고, 유약이 도포된 용기를 열처리하여 유약이 녹으면서 유약의 재료에 함유된 유리와 같은 성분이 가교제 역할을 하는 산화피막층(30)에 의해 용기 표면에 견고히 융착되었다가 냉각공정을 통하여 냉각경화되어 굳어지게 된다.

상기에서와 같이 마그네슘이나 마그네슘합금소재를 이용하여 용기(20)를 성형하고, 상기 성형된 용기를 전처리 및 아노다이징공정을 통하여 표면에 유약과 가교제 역할을 하는 산화피막층(30)이 형성되게 하고, 상기 산화피막층(30) 위에 유약을 도포한 다음 열처리토록 함으로서 유리와 같은 유약의 주성분이 용기(20) 외면에 견고히 융착되면서 유리코팅층(40)이 형성된다.

상기 유리코팅층(40)은 마그네슘이나 마그네슘합금으로 성형된 용기(20)의 바닥(21)이나 측판(22)의 외면을 조리열로부터 보호하는 내열성이 우수할 뿐 아니라, 긁힘이나 마찰로부터 보호되는 내마모성이 있고, 또한 내마모성을 통하여 용기(20)를 구성하는 마그네슘 혹은 마그네슘합금이 긁힘 등의 요인으로부터 노출되지 않기 때문에 탁월한 내부식성을 기대할 수 있게 된다.

이때 용기(20) 내부에는 테프론코팅과 같이 음식물이 잘 눋지 않는 다양한 종류의 코팅층을 형성하면 된다.

따라서 본 발명은 가볍고, 인체에 무해하면서 열전도율이 탁월한 마그네슘 소재를 이용하여 각종 조리용기를 제조하되, 외면에 내열성, 내마모성, 내부식성이 우수한 유리코팅층이 형성되게 함으로서 고품질의 조리용기를 제공할 수 있게 된다.

(1)--용기성형공정 (2)--전처리공정
(3)--스파크 아노다이징공정 (4)--세정공정
(5)--유약도포공정 (6)--융착공정
(7)--냉각공정 (10)--소재
(20)--용기 (21)--바닥
(22)--측판 (30)--산화피막층
(40)--유리코팅층

Claims (2)

1. 마그네슘 및 마그네슘합금을 이용한 조리용기 성형하는 용기성형공정과, 성형된 용기 표면에 부착된 이물질 및 산화층을 제거하는 전처리공정과, 전처리된 용기를 알카리전해액 속에 담근후 직류전기를 가하여 용기 내외부 표면에 산화피막층이 피막되게 하는 스파크 아노다이징공정과, 스파크 아노다이징 처리된 용기를 세척하고, 건조하는 세정공정을 통하여 마그네슘 및 마그네슘합금소재로 된 용기 표면에 산화피막층이 형성되게 하는 통상의 방법으로 성형된 용기를 처리하고, 산화피막층(30)이 형성된 용기(20) 외면 바닥(21)과 측판(22)에 유리성분을 된 유약을 도포한 다음 건조하는 유약도포공정과, 외면에 유약이 도포된 용기(20)를 가열로에 투입, 열처리하여 유약이 녹으면서 융착되어 용기(20) 표면에 유리코팅층(40)이 형성되게 하는 융착공정과, 유리코팅층(40)이 형성된 용기(20)를 냉각시켜 용기(20) 저면에 융착된 유리코팅층(40)이 냉각경화되게 하여 내열성과 내부식성 및 내마모성이 우수한 조리용기를 제조하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 및 마그네슘합금으로 된 조리용기의 유리코팅 처리방법.
2. 제1항에 있어서, 융착공정에서 가열로의 가열조건은 450~550℃에서 25~35분간 열처리하여 유약이 용기(20) 외부에 융착되어 유리코팅층(40)이 형성되게 함을 특징으로 하는 마그네슘 및 마그네슘합금으로 된 조리용기의 유리코팅 처리방법.

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