KR20170071990A - 조리용기 및 그 제조방법 - Google Patents

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KR20170071990A
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윤홍준
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Abstract

본 발명은 조리용기 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 상기 조리용기는 내면에 하도 코팅층. 상도 코팅층 및 광투과성 불연속 요철층이 형성된 본체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

조리용기 및 그 제조방법{COOKING VESSEL AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 주방에서 음식을 조리할 때 사용되는 조리용기 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 음식을 조리할 때 사용되는 조리용기는 알루미늄, 스테인리스 스틸, 구리, 법랑, 사기 등의 재질로 성형되어 제조된다. 이러한 조리용기는 열에 견딜 수 있도록 내열성이 확보되어야 하고, 조리과정에서 인체에 해로운 물질이 음식에 전달되거나 음식이 조리용기 표면에 달라붙는 것이 방지되도록 무해성 및 논스틱성이 요구된다. 특히, 상기 내열성과 논스틱성은 조리용기 사용의 편리함을 느끼게 하는데 큰 영향을 미친다.
이에 따라, 종래에는 용기 본체 내면에 탄화불소계 수지로 이루어진 다중 코팅층(하도 /상도 코팅층 또는 하도/중도/상도 코팅층)을 형성시켜 조리용기를 제조함으로써 조리용기의 내열성과 논스틱성을 확보하였다.
또한, 종래에는 광투과성 내열 논-스틱 상도 코팅층 바로 아래에 제1 색상 또는 명암을 갖는 하도 코팅층 또는 임의의 중도 코팅층을 부분적으로 건조시키거나, 충분히 축축한 상태에서 상기 제1 색상 또는 명암과는 다르게 보이는 하나 이상의 색상 또는 명암을 갖는 작은 구형체를 도포하여 점박이 형상의 불연속 코팅층을 형성함으로써 광투과성 상도 코팅층을 통해 대리석과 유사한 장식문양이 보이는 조리용기가 개발되었다(하기 특허문헌 1 참조).
그러나 이러한 기술은 각 코팅층 사이에 요철구조를 가지는 불연속 코팅층이 존재하기 때문에 요철구조에 의한 본체 내면의 표면적 증가가 크지 않은 문제점이 있다. 즉, 불연속 코팅층 상에 상도 코팅층이 형성됨에 따라 불연속 코팅층의 요철구조가 거의 평탄화되어 표면적 증가 효과가 떨어지는 것이다.
이러한 문제점을 해결하고자 용기 본체 내면에 다중 코팅층을 형성하고, 그 위에 잉크안료를 이용하여 요철구조를 가지는 불연속 코팅층을 형성시켜 용기 본체 내면의 표면적을 증가시킨 기술이 제안된 바 있다.
그러나 이러한 기술은 다중 코팅층에 인쇄된 물눈금 수위 또는 다양한 패턴 문양이 유색의 잉크안료로 형성된 불연속 코팅층에 의해 가려져 시인성이 떨어지는 문제점이 있다. 이때, 불연속 코팅층 상에 물눈금 수위 또는 다양한 패턴 문양을 인쇄하여 시인성을 확보해볼 수 있으나, 불연속 코팅층이 요철구조를 가짐에 따라 인쇄가 잘 이루어지지 않으며, 조리용기의 반복적인 사용 과정에서 최상부에 존재하는 물눈금 수위 또는 다양한 패턴 문양이 긁힘에 의해 제거되는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 제1998-0700893호
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 내긁힘성, 내마모성 및 논스틱성과 더불어 시인성도 우수한 조리용기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또 본 발명은 상기 조리용기의 제조방법을 제공하는 것도 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 상부가 개방된 본체; 상기 본체의 내면에 형성된 하도 코팅층; 상기 하도 코팅층 위에 형성된 상도 코팅층; 및 상기 상도 코팅층 위에 형성된 광투과성 불연속 요철층을 포함하고, 상기 광투과성 불연속 요철층이 탄화불소계 수지; 다가 알코올; 및 리튬 알루미늄 실리케이트계 세라믹을 포함하는 불연속 요철층 형성 조성물로 형성된 조리용기를 제공한다.
여기서, 상기 탄화불소계 수지는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬 비닐 에테르 공중합체(PFA) 및 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체(FEP)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
또한, 상기 다가 알코올은 질소 원자를 포함하지 않고, 2개 이상의 수산기(-OH)를 가지며, 비점이 100 ℃ 이상일 수 있다.
구체적으로, 상기 다가 알코올은 에틸렌글리콜, 1,2-프로판디올, 1,3-프로판디올, 1,2-부탄디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 2-부텐-1,4-디올, 디에틸렌글리콜 및 글리세린으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
또, 상기 리튬 알루미늄 실리케이트계 세라믹은 페탈라이트, 스포듀민, 버질라이트 및 유크립타이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
또한, 상기 리튬 알루미늄 실리케이트계 세라믹은 평균 입자 크기가 0.1 내지 30 ㎛일 수 있다.
또, 상기 광투과성 불연속 요철층의 두께가 5 내지 200 ㎛일 수 있다.
또한, 상기 광투과성 불연속 요철층의 면적은 상기 상도 코팅층 전체 면적의 30 내지 80%일 수 있다.
또, 상기 하도 코팅층과 상기 상도 코팅층 사이에 1층 이상의 중도 코팅층이 더 형성될 수 있다.
이러한 본 발명의 조리용기는 전기밥솥용 내솥일 수 있다.
한편, 본 발명은, (a) 상부가 개방된 본체의 내면에 하도 코팅층을 형성하는 단계; (b) 상기 하도 코팅층 위에 상도 코팅층을 형성하는 단계; 및 (c) 상기 상도 코팅층 위에 탄화불소계 수지; 다가 알코올; 및 리튬 알루미늄 실리케이트계 세라믹을 포함하는 불연속 요철층 형성 조성물을 분무하고 소성하여 광투과성 불연속 요철층을 형성하는 단계를 포함하는 조리용기의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 조리용기는 본체 내면에 구비된 상도 코팅층 위에 탄화불소계 수지, 다가 알코올 및 리튬 알루미늄 실리케이트계 세라믹을 포함하는 불연속 요철층 형성 조성물로 형성된 광투과성 불연속 요철층이 구비되어 있기 때문에 본체 내면의 표면적이 증가되어 내긁힘성, 내마모성 및 논스틱성 등의 물성이 우수하다. 또한 본체 내면의 표면적 증가로 인해 음식물에 열전달이 효율적으로 이루어져 음식물의 조리시간을 단축시킬 수 있다. 또 상기 광투과성 불연속 요철층이 광투과성을 가지기 때문에 하도 코팅층, 또는 중도 코팅층 위에 인쇄된 물눈금 수위 또는 다양한 패턴 문양에 대한 시인성도 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 조리용기를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 조리용기의 본체 내면을 확인한 이미지이다.
도 3은 본 발명의 비교예 1에 따른 조리용기의 본체 내면을 확인한 이미지이다.
도 4는 본 발명의 비교예 2에 따른 조리용기의 본체 내면을 확인한 이미지이다.
이하 본 발명을 설명한다.
본 발명은 내긁힘성, 내마모성, 논스틱성(non-stick) 등의 물성과 더불어 시인성이 우수한 조리용기 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 이에 대해 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
1. 조리용기
도 1을 참조하면, 본 발명의 조리용기는 본체(10), 하도 코팅층(20), 상도 코팅층(30) 및 광투과성 불연속 요철층(40)을 포함한다.
본 발명의 조리용기에 포함된 본체(10)는 음식물을 수용하고, 수용된 음식물에 열을 전달한다. 이러한 본체(10)의 형태는 특별히 한정되지 않으나, 도 1에 도시된 바와 같이, 음식물을 수용하기 위해 바닥이 밀폐되고 상부가 개방된 통형(예를 들어, 원통형 등)일 수 있다. 또한 본체(10)의 소재도 특별히 한정되지 않으나, 알루미늄계 금속, 스테인레스 스틸계 금속, 구리, 또는 이들의 합금과 같은 금속이거나, 강화 숯, 도자기, 곱돌 등과 같은 비금속일 수 있다.
한편, 상기 본체(10)의 내면에는 미세 요철부(미도시)가 존재하는 것이 바람직하다. 상기 미세 요철부가 존재할 경우 본체(10) 내면의 표면적이 증가하여 후술되는 하도 코팅층(20)과의 결합력(접착력)을 물리적으로 높일 수 있기 때문이다. 상기 미세 요철부의 평균 표면조도(Ra)는 특별히 한정되지 않으나, 약 1.0 내지 5.0 ㎛인 것이 바람직하고, 약 1.5 내지 4.0 ㎛인 것이 더욱 바람직하다. 평균 표면조도(Ra)가 상기 범위일 경우 하도 코팅층(20)의 두께가 국부적으로 두껍게 되지 않아 하도 코팅층(20)의 크랙 발생이 최소화되기 때문에 크랙 발생으로 인한 내식성 및 내스팀성이 저하되는 것을 방지할 수 있으며, 본체(10) 내면과 하도 코팅층(20) 간의 결합력도 현저히 높일 수 있기 때문이다.
또한 본 발명의 본체(10) 내면 위(구체적으로 본체(10) 내면에 존재하는 미세 요철부 위)에는 불활성 피막층(미도시)이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 상기 불활성 피막층이 형성되어 있을 경우 조리용기의 내식성을 향상시킬 수 있기 때문이다.
본 발명의 조리용기에 포함되는 하도 코팅층(20)은 본체(10)의 내면 위에 형성된다. 이러한 하도 코팅층(20)은 후술되는 상도 코팅층(30)이 조리용기의 사용과정에서 분리되지 않도록 상도 코팅층(30)을 본체(10)의 내면에 결합시킨다. 만약, 조리용기의 사용과정에서 상도 코팅층(30)이 분리되더라도 하도 코팅층(20)이 남아있기 때문에 본체(10) 내면이 노출되지 않아 음식물이 중금속 등의 유해물질에 의해 오염되는 것을 방지할 수 있다.
상기 하도 코팅층(20)을 형성하기 위해 사용되는 물질은 특별히 한정되지 않으나, 탄화불소계 수지(제1 탄화불소계 수지), 열안정성 결합제 및 희석제를 포함하는 하도 코팅층 형성 조성물인 것이 바람직하다.
상기 하도 코팅층 형성 조성물에 포함되는 탄화불소계 수지는 열가소성 수지로, 융점 이상의 온도에서 용융상태가 되어 유동성을 가지며, 냉각 시 결정화가 잘 이루어져 하도 코팅층(20)을 용이하게 형성할 수 있다. 또 하도 코팅층(20)이 형성된 후 다시 융점 이상의 온도로 열을 가하면 재용융되는 특성을 가지기 때문에 가공성도 우수하다. 이러한 탄화불소계 수지는 특별히 한정되지 않으나, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬 비닐 에테르 공중합체(PFA) 및 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체(FEP)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것이 바람직하다. 또한 하도 코팅층 형성 조성물 내에 균일하게 분산되어 있을 수 있도록 탄화불소계 수지는 미립자 형태인 것이 바람직하다.
상기 하도 코팅층 형성 조성물에 포함되는 열안정성 결합제는 미립자 형태의 탄화불소계 수지를 본체(10)의 내면에 결합시킨다. 즉, 탄화불소계 수지는 평활한 기재에 대한 접착성이 거의 없기 때문에 이를 본체(10)의 내면에 결합시켜 하도 코팅층(20)을 형성하기 위해서는 별도의 접착제가 필요하나, 본 발명은 별도의 접착제를 사용하는 대신 접착제 역할을 할 수 있는 열안정성 결합제를 사용하는 것이다. 더불어 열안정성 결합제를 사용함에 따라 하도 코팅층(20) 위에 후술되는 상도 코팅층(30)을 형성(결합)시킬 수 있는데, 이때의 작용기작을 설명하면 다음과 같다.
상기 하도 코팅층(20)을 형성한 후 상도 코팅층(30)의 형성을 위해 소성하는 과정에서 열안정성 결합제가 융점 이상의 온도에 노출될 경우, 탄화불소계 수지와 함께 재용융되어 유동성을 가지게 된다. 이때, 열안정성 결합제와 탄화불소계 수지의 표면 에너지 차이로 인해 하도 코팅층(20) 내에서는 탄화불소계 수지와 열안정성 결합제의 농도 기울기가 발생한다. 구체적으로 높은 표면에너지를 가진 열안정성 결합제는 본체(10)와 하도 코팅층(20) 사이의 계면 쪽으로 배향되고, 이렇게 배향된 열안정성 결합제가 본체(10) 내부에 흡수된 수분으로 인해 본체(10) 내면에 형성된 산화물, 수산화물 및 탄산염 등과 화학결합을 함으로써 하도 코팅층(20)은 본체(10)의 내면에 결합된다. 한편, 낮은 표면에너지를 가진 탄화불소계 수지는 하도 코팅층(20)의 상부로 배향되어 상도 코팅층(30)의 탄화불소계 수지와 결합함으로써 하도 코팅층(20) 위에 상도 코팅층(30)이 결합하게 된다.
상기 열안정성 결합제는 특별히 한정되지 않으나, 약 150 ℃ 이상의 온도에서 분해되지 않고 열에 대한 높은 안정성을 가지는 것이 바람직하다. 구체적으로, 열안정성 결합제는 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리이미드(PI), 폴리아미드-이미드(PAI), 폴리에테르술폰(PES) 및 폴리에테르에테르케톤(PEEK)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것이 바람직하다.
상기 하도 코팅층 형성 조성물에 포함된 희석제는 하도 코팅층 형성 조성물의 점도를 조절한다. 이러한 희석제는 특별히 한정되지 않으나, 물 또는 유기 용매를 사용하는 것이 바람직하다. 이때, 유기 용매는 특별히 한정되지 않으나, N-메틸-2-피롤리돈, 디메틸아세트아마이드, 퍼푸릴알콜, 트리에틸아민, 부틸셀로솔브 등을 들 수 있다. 이와 같은 희석제는 하도 코팅층(20)을 형성하는 과정에서 휘발되므로, 최종 형성된 하도 코팅층(20)에는 희석제가 존재하지 않는다.
한편 하도 코팅층 형성 조성물은 상기 성분들 이외에, 그 특성을 해하지 않는 범위 내에서 필요에 따라 불활성 충전재, 분산제, 습윤제, 침강방지제, pH 조절제 등을 더 포함할 수 있다.
이러한 하도 코팅층 형성 조성물로 형성된 하도 코팅층(20)의 두께는 특별히 한정되지 않으나, 약 5 내지 20 ㎛인 것이 바람직하고, 약 8 내지 15 ㎛인 것이 더욱 바람직하다. 하도 코팅층(20)의 두께가 상기 범위일 경우 크랙의 발생이 최소화되어 조리용기의 내식성 및 내스팀성을 향상시킬 수 있으며, 본체(10) 내면에 균일하게 형성되어 본체(10) 내면, 또는 상도 코팅층(30)과의 결합력을 향상시킬 수 있기 때문이다.
본 발명의 조리용기에 포함되는 상도 코팅층(30)은 하도 코팅층(20) 위에 형성된다. 이러한 상도 코팅층(30)은 본체(10)로부터 배출되는 유해성분이 음식물에 전달되는 것을 차단하고, 음식물에 의해 본체(10)가 부식되는 것을 방지한다.
상기 상도 코팅층(30)을 형성하기 위해 사용되는 물질은 특별히 한정되지 않으나, 탄화불소계 수지(제2 탄화불소계 수지), 또는 탄화불소계 수지 및 희석제를 포함하는 상도 코팅층 형성 조성물인 것이 바람직하다.
상기 상도 코팅층 형성 조성물에 포함된 탄화불소계 수지 및 희석제에 대한 설명은 상기 하도 코팅층 형성 조성물에 포함된 탄화불소계 수지 및 희석제에 대한 설명과 동일하므로 생략하기로 한다.
이러한 상도 코팅층 형성 조성물로 형성된 상도 코팅층(30)의 두께는 특별히 한정되지 않으나, 약 10 내지 90 ㎛인 것이 바람직하고, 약 20 내지 60 ㎛인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 조리용기에 포함된 광투과성 불연속 요철층(40)은 상도 코팅층(30) 위에 형성된다. 이러한 광투과성 불연속 요철층(40)은 불규칙적인 점박이 형상의 요철구조를 가지는 층으로, 상기 요철구조로 인해 본체(10) 내면의 표면적이 증가하게 되어 조리용기의 내긁힘성, 내마모성 및 논스틱성 등을 향상시킬 수 있다. 이때, 불연속이라함은 요철과 요철이 서로 연결되지 않고 독립적으로 존재하는 상태를 가지는 것을 의미한다(즉, 연결된 요철구조와 연결되지 않은 요철구조를 가짐).
이러한 광투과성 불연속 요철층(40)을 형성하기 위해 사용되는 물질은 탄화불소계 수지(제3 탄화불소계 수지), 다가 알코올 및 리튬 알루미늄 실리케이트계 세라믹을 포함하는 불연속 요철층 형성 조성물인 것이 바람직하다. 상기 불연속 요철층 형성 조성물로 광투과성 불연속 요철층(40)을 형성할 경우 조리용기의 내긁힘성, 내마모성, 논스틱성과 더불어 시인성을 향상시킬 수 있기 때문이다.
종래에도 조리용기 본체 내면의 표면적을 증가시키기 위해 상도 코팅층 위에 요철구조를 가지는 층을 형성시켰으나, 요철구조를 가지는 층의 형성을 위해 사용된 조성물이 대리석과 같은 패턴의 문양을 구현하기 위해 고형 잉크 안료 또는 산화물로 코팅된 운모 등의 유색물질을 포함하여 광차단성을 나타내기 때문에, 하도 코팅층 또는 중도 코팅층 위에 인쇄된 물눈금 또는 패턴화된 문양에 대한 시인성이 떨어지는 문제점이 있었다.
그러나 본 발명은 광투과성 불연속 요철층(40)이 광투과성을 나타내기 때문에 조리용기의 시인성을 확보할 수 있다.
상기 불연속 요철층 형성 조성물에 포함된 탄화불소계 수지에 대한 설명은 상기 하도 코팅층 형성 조성물에 포함된 탄화불소계 수지에 대한 설명과 동일하므로 생략하기로 한다. 이때, 불연속 요철층 형성 조성물에 포함된 탄화불소계 수지의 함량은 특별히 한정되지 않으나, 불연속 요철층 형성 조성물의 분산성, 코팅성 및 광투과성 불연속 요철층(40)의 신뢰성 등을 고려할 때, 불연속 요철층 형성 조성물 100 중량%를 기준으로, 30 내지 70 중량%인 것이 바람직하고, 40 내지 60 중량%인 것이 더욱 바람직하다.
상기 불연속 요철층 형성 조성물에 포함된 다가 알코올은 광투과성 불연속 요철층(40)이 갈라지는 것을 방지하며, 탄화불소계 수지가 열융착되는 과정에서 수축되는 것을 제어하여 광투과성 불연속 요철층(40)에 핀홀이 형성되는 것도 방지한다.
이러한 다가 알코올은 당 업계에 공지된 것이라면 특별히 한정되지 않으나, 질소 원자를 포함하지 않고, 2개 이상의 수산기(-OH)를 가지며, 비점이 100 ℃ 이상인 것이 바람직하다. 질소 원자를 포함하는 다가 알코올은 소성과정에서 열분해에 의해 착색되어 광투과성 불연속 요철층(40)의 광투과성에 영향을 미칠 수 있기 때문에 질소 원자를 포함하지 않는 다가 알코올을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 비점이 100 ℃ 미만인 다가 알코올은 불연속 요철층 형성 조성물을 건조시키는 과정에서 물과 같이 휘발되어 도막에 잔존하지 않음에 따라 광투과성 불연속 요철층(40)의 갈라짐을 제어하는 것이 어려울 수 있기 때문에 비점이 100 ℃ 이상인 다가 알코올을 사용하는 것이 바람직하다. 여기서 다가 알코올은 소성과정에서 증산 또는 분해 휘발되어 최종 형성된 광투과성 불연속 요철층(40)에 존재하지 않는 것이 바람직하기 때문에, 비점이 탄화불소계 수지의 용융 온도 이하, 구체적으로, 300 ℃ 이하인 것이 바람직하다.
이와 같은 다가 알코올은 구체적으로, 에틸렌글리콜(비점:198℃), 1,2-프로판디올(188℃), 1,3-프로판디올(214℃), 1,2-부탄디올(190℃), 1,3-부탄디올(208℃), 1,4-부탄디올(229℃), 1,5-펜탄디올(242℃), 2-부텐-1,4-디올(235℃), 디에틸렌글리콜(244?) 및 글리세린(290℃)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것이 바람직하며, 불연속 요철층 형성 조성물의 분산성 및 용매와의 친화성 등을 고려할 때 디에틸렌글리콜인 것이 더욱 바람직하다.
상기 다가 알코올의 함량은 특별히 한정되지 않으나, 불연속 요철층 형성 조성물의 코팅성 및 광투과성 불연속 요철층(40)의 도막 신뢰성 등을 고려할 때, 불연속 요철층 형성 조성물 100 중량%를 기준으로, 1 내지 20 중량%인 것이 바람직하고, 5 내지 10 중량%인 것이 더욱 바람직하다.
상기 불연속 요철층 형성 조성물에 포함된 리튬 알루미늄 실리케이트(Lithium Aluminum Silicate)계 세라믹은 천연광물로 광투과성이 우수하고 열팽창계수가 매우 낮기 때문에 광투과성 불연속 요철층(40)의 광투과성 및 내열성을 향상시킬 수 있다. 또한 리튬 알루미늄 실리케이트계 세라믹은 원적외선 및 음이온을 방출하는데, 이때, 방출된 원적외선 및 음이온은 음식물의 내부까지 침투되기 때문에 음식물의 조리시간이 단축되고, 조리된 음식물의 맛도 향상시킬 수 있다. 이와 같은 리튬 알루미늄 실리케이트계 세라믹은 장시간 사용되더라도 쉽게 변색되지 않기 때문에 종래의 은나노 코팅층이 내면에 존재하는 조리용기(조리과정에서 수분이 은나노 코팅층에 침투됨에 따라 은나노 코팅층의 색이 검게 변하게 됨)에 비해 조리용기 내면의 색이 변색되지 않는 효과도 얻을 수 있다.
이러한 리튬 알루미늄 실리케이트계 세라믹은 당 업계에 공지된 것이라면 특별히 한정되지 않으나, 페탈라이트(petalite), 스포듀민(spodumene), 버질라이트(virgillite) 및 유크립타이트(eucryptite)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것이 바람직하다.
또한 리튬 알루미늄 실리케이트계 세라믹의 평균 입자 크기도 특별히 한정되지 않으나, 불연속 요철층 형성 조성물의 분산성 및 광투과성 등을 고려할 때, 약 0.1 내지 30 ㎛인 것이 바람직하고, 약 0.3 내지 10 ㎛인 것이 더욱 바람직하다.
상기 리튬 알루미늄 실리케이트계 세라믹의 함량은 특별히 한정되지 않으나, 원적외선과 음이온의 방출효과, 광투과성 불연속 요철층(40)의 도막 신뢰성 및 광투과성 불연속 요철층(40)과 상도 코팅층(30)의 결합력 등을 고려할 때, 불연속 요철층 형성 조성물 100 중량%를 기준으로, 0.1 내지 10 중량%인 것이 바람직하다.
한편, 상기 불연속 요철층 형성 조성물은 분산성을 고려할 때, 물 또는 유기 용매와 같은 희석제를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 유기 용매는 특별히 한정되지 않으나, 디아세톤알코올, 부틸셀로솔브, 이소프로필알코올, 모노이소부틸알코올 등을 들 수 있다. 또한 불연속 요철층 형성 조성물은 그 특성을 해하지 않는 범위 내에서 필요에 따라 점도조절제, 소포제, 레벨링제, 습윤제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
이러한 불연속 요철층 형성 조성물로 형성된 광투과성 불연속 요철층(40)의 두께는 특별히 한정되지 않으나, 약 5 내지 200 ㎛인 것이 바람직하고, 약 10 내지 100 ㎛인 것이 더욱 바람직하다. 광투과성 불연속 요철층(40)의 두께가 상기 범위일 경우 크랙의 발생이 최소화되고, 조리용기의 내식성을 향상시킬 수 있기 때문이다.
또한 광투과성 불연속 요철층(40)은 본체(10) 내면의 전부 또는 일부에 형성될 수 있으나, 음식물 조리 시 열전달 효율을 고려할 때, 광투과성 불연속 요철층(40)의 면적은 광투과성 불연속 요철층(40)이 형성된 상도 코팅층(30) 전체 면적의 30 내지 80%인 것이 바람직하다. 즉, 상도 코팅층(30) 전체 면적(표면적)을 기준으로, 상도 코팅층(30)의 표면이 20 내지 70% 노출되도록 상도 코팅층(30) 위에 광투과성 불연속 요철층(40)이 형성되는 것이다. 여기서, 조리용기의 내면을 높이에 따라 바닥부, 벽부, 플랜지부로 구분할 때, 광투과성 불연속 요철층(40)은 바닥부에서부터 벽부의 약 1/2 내지 2/3 지점 정도의 높이까지 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 조리용기에는 상기 하도 코팅층(20)과 상기 상도 코팅층(30) 사이에 1층 이상(바람직하게는 1층 또는 2층)의 중도 코팅층(미도시)이 더 형성되어 있는 것이 바람직하다. 상기 중도 코팅층이 형성될 경우 그 성분에 따라 조리용기의 내식성을 향상시킬 수 있으며, 중도 코팅층에 색상적 요소를 부가할 경우 조리용기의 미려함도 높일 수 있기 때문이다. 이러한 중도 코팅층의 두께는 특별히 한정되지 않으나, 약 1 내지 40 ㎛인 것이 바람직하다.
이와 같은 본 발명의 조리용기는 음식물을 조리하는데 사용되는 것이라면 특별히 한정되지 않으나, 전기밥솥용 내솥, 후라이팬, 전기그릴, 냄비 등을 들 수 있으며, 그 중에서도 전기밥솥용 내솥인 것이 바람직하다.
2. 조리용기의 제조방법
본 발명은 상기에서 설명한 조리용기의 제조방법을 제공하는데, 이에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
(a) 하도 코팅층(20) 형성
먼저, 상부가 개방된 본체(10)의 내면에 하도 코팅층(20)을 형성한다. 구체적으로, 상기에서 설명한 하도 코팅층 형성 조성물을 본체(10)의 내면에 스프레이 도장 또는 액체 정전도장 등의 방법으로 도포한 후 건조하여 하도 코팅층(20)을 형성한다. 이때, 도포된 하도 코팅층 형성 조성물을 건조하는 온도 및 시간은 특별히 한정되지 않으나, 열안정성 결합제의 성막화(成膜化)를 고려할 때, 온도는 약 200 내지 300 ℃이고, 시간은 약 10 내지 20 분인 것이 바람직하다.
한편, 상기 하도 코팅층(20)을 형성하기 전에 본체(10) 내면에 미세 요철부가 존재하도록 본체(10)의 내면을 전기화학적 에칭 처리 또는 샌드 블라스트 처리하는 과정을 더 거칠 수 있다. 또한 본체(10) 내면에 미세 요철부를 형성한 후 미세 요철부 위에 불활성 피막층이 형성되도록 미세 요철부가 존재하는 본체(10) 내면을 아노다이징(Anodizing) 처리, 또는 플라즈마 전해 산화(plasma electrolytic oxidation) 처리하는 과정을 더 거칠 수 있다. 이러한 과정을 거칠 경우 하도 코팅층(20)은 불활성 피막층 위에 형성되는 것이다.
또한, 상기 하도 코팅층(20)을 형성한 후 상도 코팅층(30)을 형성하기 전에 하도 코팅층(20) 위에 1층 이상의 중도 코팅층을 형성하는 과정을 더 거칠 수 있다. 구체적으로, 중도 코팅층 형성 조성물을 하도 코팅층(20) 위에 스프레이 도장 또는 액체 정전도장 등의 방법으로 도포한 후 소성하여 중도 코팅층을 형성한다. 이때, 도포된 중도 코팅층 형성 조성물을 소성하는 온도 및 시간은 특별히 한정되지 않으나, 온도는 약 360 내지 430 ℃이고, 시간은 약 5 내지 30 분인 것이 바람직하다.
또, 상도 코팅층(30)을 형성하기 전에 하도 코팅층(20) 위 또는 중도 코팅층 위에 물눈금 또는 다양한 패턴 문양을 패드인쇄 또는 스크린인쇄 등의 방법으로 인쇄하는 과정을 더 거칠 수 있다.
(b) 상도 코팅층(30) 형성
상기 하도 코팅층(20) 위에 상도 코팅층(30)을 형성한다. 구체적으로, 상기에서 설명한 상도 코팅층 형성 조성물을 하도 코팅층(20) 위에 액체 분무 도장, 또는 정전 분체 도장 등의 방법으로 도포한 후 소성하여 상도 코팅층(30)을 형성한다. 이때, 도포된 상도 코팅층 형성 조성물을 소성하는 온도 및 시간은 특별히 한정되지 않으나, 하도 코팅층(20)과의 결합을 고려할 때, 온도는 약 360 내지 430 ℃이고(즉, 하도 코팅층(20)에 존재하는 탄화불소계 수지의 융점 이상의 온도), 시간은 5 내지 30 분인 것이 바람직하다.
(c) 광투과성 불연속 요철층 (40) 형성
상기 상도 코팅층(30) 위의 일부 또는 전부에 상기에서 설명한 불연속 요철층 형성 조성물을 분무한 후 소성하여 광투과성 불연속 요철층(40)을 형성한다. 이때, 불연속 요철층 형성 조성물을 분무하는 방법은 특별히 한정되지 않으나, 스패터 분무건을 사용하여 작은 구형체로 분무하는 것이 바람직하다. 또한 분무된 불연속 요철층 형성 조성물을 소성하는 온도 및 시간도 특별히 한정되지 않으나, 온도는 약 360 내지 430 ?이고, 시간은 5 내지 30 분인 것이 바람직하다.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[ 실시예 1] 조리용기 제조
샌드 블라스트 처리된 알루미늄 기재의 용기 내면에 하도 코팅층 형성 조성물(일본 미쯔이 듀폰 플루오로 케미칼 사(社), PJ-AL917)을 건조도막두께(DFT)가 8 내지 12 ㎛가 되도록 분무건으로 도포한 후 200 ℃에서 15 분 동안 건조시켜 하도 코팅층을 형성시켰다.
다음, 형성된 하도 코팅층 위에 백색 잉크 조성물(일본 주조 케미칼 사(社), PAD D 시리즈)을 패드인쇄 방법으로 인쇄하여 물눈금 수위부를 형성시켰다.
그 다음, 물눈금 수위부가 형성된 하도 코팅층 위에 상도 코팅층 형성 조성물(일본 미쯔이 듀폰 플루오로 케미칼 사(社), MJ-102)을 건조도막두께(DFT)가 40 내지 50 ㎛가 되도록 정전분체도장 방법으로 도포한 후 400 ℃에서 15분 동안 소성하여 상도 코팅층을 형성시켰다.
마지막으로, 형성된 상도 코팅층 위에 하기 표 1의 조성을 갖는 불연속 요철층 형성 조성물을 건조도막두께(DFT)가 40 내지 60 ㎛가 되도록 스패터 분무건을 사용하여 도포한 후 400 ℃에서 15분 동안 소성하여 광투과성 불연속 요철층을 형성시켰다.
구성 성분 조성(중량%) 고형분(중량%)
PFA 분산액(PFA 55중량%) 78.43 95.24
디에틸렌글리콜 6.47 -
페탈라이트 2.16 4.76
물 9.49 -
첨가제 3.45 -
[ 비교예 1] 조리용기 제조
샌드 블라스트 처리된 알루미늄 기재의 용기 내면에 하도 코팅층 형성 조성물(일본 미쯔이 듀폰 플루오로 케미칼 사(社), PJ-AL917)을 건조도막두께(DFT)가 8 내지 12 ㎛가 되도록 분무건으로 도포한 후 200 ℃에서 15 분 동안 건조시켜 하도 코팅층을 형성시켰다.
다음, 형성된 하도 코팅층 위에 탄화불소 수지계 잉크 조성물(일본 미쯔이 듀폰 플루오로 케미칼 사(社), PJ-AU902)을 건조도막두께(DFT)가 40 내지 60 ㎛가 되도록 스패터 분무건을 사용하여 도포한 후 200 ℃에서 15분 동안 건조시켜 불연속 코팅층을 형성시켰다.
그 다음, 불연속 코팅층이 형성된 하도 코팅층 위에 백색 잉크 조성물(일본 주조 케미칼 사(社), PAD D 시리즈)을 패드인쇄 방법으로 인쇄하여 물눈금 수위부를 형성시켰다.
마지막으로, 상도 코팅층 형성 조성물(일본 미쯔이 듀폰 플루오로 케미칼 사(社), MJ-102)을 건조도막두께(DFT)가 40 내지 50 ㎛가 되도록 정전분체도장 방법으로 도포한 후 400 ℃에서 15분 동안 소성하여 상도 코팅층을 형성시켰다.
[ 비교예 2] 조리용기 제조
샌드 블라스트 처리된 알루미늄 기재의 용기 내면에 하도 코팅층 형성 조성물(일본 미쯔이 듀폰 플루오로 케미칼 사(社), PJ-AL917)을 건조도막두께(DFT)가 8 내지 12 ㎛가 되도록 분무건으로 도포한 후 200 ℃에서 15 분 동안 건조시켜 하도 코팅층을 형성시켰다.
다음, 하도 코팅층 위에 백색 잉크 조성물(일본 주조 케미칼 사(社), PAD D 시리즈)을 패드인쇄 방법으로 인쇄하여 물눈금 수위부를 형성시켰다.
그 다음, 상도 코팅층 형성 조성물(일본 미쯔이 듀폰 플루오로 케미칼 사(社), MJ-102)을 건조도막두께(DFT)가 40 내지 50 ㎛가 되도록 정전분체도장 방법으로 도포한 후 400 ℃에서 15분 동안 소성하여 상도 코팅층을 형성시켰다.
마지막으로, 형성된 상도 코팅층 위에 하기 표 2의 조성을 갖는 백색 및 회색 잉크 조성물을 건조도막두께(DFT)가 40 내지 60 ㎛가 되도록 스패터 분무건을 사용하여 도포한 후 400 ℃에서 15분 동안 소성하여 불연속 코팅층을 형성시켰다.
구성성분 백색 잉크(중량부) 회색 잉크(중량부)
PTFE 분산액 542.0 542.0
PFA 분산액 96.0 96.0
알루미나 분산액 50.0 50.0
TiO2 분산액 100.0 100.0
카본 블랙 분산액 - 8.0
용매 계면활성제 혼합물 110.0 110.0
아크릴산 분산액 120.0 120.0
용매-계면활성제 혼합물 30.0 30.0
히드록실프로필 셀룰로스 용액 30.0 15.0
[ 실험예 1] 육안 평가
실시예 1 및 비교예 1, 2의 조리용기 내면을 육안으로 평가하였으며, 그 이미지 및 평가결과를 하기 표 3 및 도 2 내지 도 4에 나타내었다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 해당되는 실시예 1의 조리용기는 불규칙적인 점박이 형상의 요철구조를 가지는 광투과성 불연속 요철층이 형성된 것과 함께 요철층이 광투과성을 나타냄에 따라 광투과성 불연속 요철층 아래에 존재하는 층이 확인되는 것을 알 수 있다. 반면, 도 3 및 도 4를 참조하면, 비교예 1 및 2의 조리용기는 요철구조가 뚜렷하지 않거나, 유색으로 인해 요철구조를 가지는 층 아래에 존재하는 층의 확인이 어려운 것을 알 수 있다.
[ 실험예 2] 물성 평가
실시예 1 및 비교예 1, 2의 조리용기의 물성을 하기와 같은 방법으로 평가하였으며, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
1. 비점착성시험: 전기압력보온밥솥을 이용하여, 실시예 1 및 비교예 1, 2의 조리용기에 일반미를 5컵 넣은 후, 물눈금 수위가 밥짓기 해당눈금에 도달할 때까지 물을 붓고 보통코스로 취반을 실시하였다. 취반이 종료되는 시점에서 조리용기를 거꾸로 하여 밥을 떨어뜨렸을 때 조리용기에 남아있는 밥의 부착량을 측정하였다.
2. Taber 마모시험: Taber 마모시험기에 실시예 1 및 비교예 1, 2의 조리용기를 장착한 후 CS-17 등급의 마모휠(abrasion wheel)를 사용하여 60 rpm의 속도로 10000회 실시하여 마모량을 측정하였다. 이때, 마모휠은 1000회마다 연마하여 사용하였다.
3. 수세미 마모시험: 수세미 마모시험기에 실시예 1 및 비교예 1, 2의 조리용기를 고정시킨 후, 0.5% 중성세제 수용액을 조리용기 내에 붓은 상태에서 Scotch-brite #7447 수세미 패드(5×5 cm)를 조리용기의 중심부에 놓고 하중 4.5 kg, 왕복속도 12.5 m/min, Stroke 길이 7 cm의 조건에서 250회 마다 수세미 패드를 교체하여 왕복 운동시킨 후, 최초로 금속 소재의 용기 내면이 노출되는 횟수를 측정하였다.
4. 연필경도시험: 연필경도시험기에 실시예 1 및 비교예 1, 2의 조리용기를 장착한 후 연필을 도막면에 대하여 45도 경사지게 배치하고 1 kg의 하중 하에 3 mm 이동시킨 후 도막면에 흠이 생기지 않을 때의 사용연필의 경도를 도막의 경도로 하였다. 이때, 사용연필의 경도는 B, HB, H, 2H, 3H의 순서로 그 경도를 변경하여 시험하였다.
5. 균열 한계 도막두께: 실시예 1 및 비교예 1, 2의 조리용기 제조과정에서, 불연속 코팅층의 도막두께를 최초 10 ㎛부터 시작하여 5 ㎛씩 증가시켜 나가면서 불연속 코팅층을 형성시키고, 최초로 균열이 발생하기 시작하는 도막두께를 균열 한계 도막두께로 측정하였다.
시험항목 실시예1 비교예1 비교예2
육안 평가 물눈금 수위부 시인성 양호 양호 불량
요철층 외관 양호 미약 양호
비점착성 시험(gr) 3 gr 12 gr 8 gr
Taber 마모시험(mg) 12 30 19
수세미 마모시험(회) 4000 1500 2500
연필경도시험 H HB H
균열 한계 도막두께(㎛) 210 ㎛ 70 ㎛ 40 ㎛
상기 표 3을 참조하면, 본 발명의 조리용기인 실시예 1은 비교예 1 및 2에 비해 내긁힘성, 내마모성 및 논스틱성 등의 물성이 우수한 것을 확인할 수 있다. 또한 균열 한계 도막두께 결과를 보면, 실시예 1의 불연속 코팅층의 두께가 비교예 1 및 2보다 매우 두껍게 형성되는 것을 확인할 수 있는데, 이는 본 발명의 불연속 코팅층 형성 조성물이 다가 알코올을 포함함에 따라 도막의 갈라짐이 방지된다는 것을 뒷받침하는 것이다.
10: 본체
20: 하도 코팅층
30: 상도 코팅층
40: 불연속 요철층

Claims (11)

  1. 상부가 개방된 본체;
    상기 본체의 내면에 형성된 하도 코팅층;
    상기 하도 코팅층 위에 형성된 상도 코팅층; 및
    상기 상도 코팅층 위에 형성된 광투과성 불연속 요철층을 포함하고,
    상기 광투과성 불연속 요철층이 탄화불소계 수지; 다가 알코올; 및 리튬 알루미늄 실리케이트계 세라믹을 포함하는 불연속 요철층 형성 조성물로 형성된 조리용기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탄화불소계 수지는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬 비닐 에테르 공중합체(PFA) 및 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체(FEP)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 조리용기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 다가 알코올은 질소 원자를 포함하지 않고, 2개 이상의 수산기(-OH)를 가지며, 비점이 100 ℃ 이상인 조리용기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 다가 알코올은 에틸렌글리콜, 1,2-프로판디올, 1,3-프로판디올, 1,2-부탄디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 2-부텐-1,4-디올, 디에틸렌글리콜 및 글리세린으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 조리용기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 리튬 알루미늄 실리케이트계 세라믹은 페탈라이트, 스포듀민, 버질라이트 및 유크립타이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 조리용기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 리튬 알루미늄 실리케이트계 세라믹은 평균 입자 크기가 0.1 내지 30 ㎛인 조리용기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 광투과성 불연속 요철층의 두께가 5 내지 200 ㎛인 조리용기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 광투과성 불연속 요철층의 면적은 상기 상도 코팅층 전체 면적의 30 내지 80%인 조리용기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 하도 코팅층과 상기 상도 코팅층 사이에 1층 이상의 중도 코팅층이 더 형성된 조리용기.
  10. 제1항에 있어서,
    전기밥솥용 내솥인 조리용기.
  11. (a) 상부가 개방된 본체의 내면에 하도 코팅층을 형성하는 단계;
    (b) 상기 하도 코팅층 위에 상도 코팅층을 형성하는 단계; 및
    (c) 상기 상도 코팅층 위에 탄화불소계 수지; 다가 알코올; 및 리튬 알루미늄 실리케이트계 세라믹을 포함하는 불연속 요철층 형성 조성물을 분무하고 소성하여 광투과성 불연속 요철층을 형성하는 단계를 포함하는 조리용기의 제조방법.
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