KR20230103200A - 조리기기용 내장재, 조리기기 및 이의 얼룩 제거 방법 - Google Patents
조리기기용 내장재, 조리기기 및 이의 얼룩 제거 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은, 방오성, 내열성 및 표면강도가 우수하고, 청소가 용이하며, 오염에 대한 재생성을 가지는 조리기기용 내장재, 상기 조리기기용 내장재를 포함하는 조리기기 및 이들의 얼룩 제거 방법에 관한 것으로서, 일 실시예에 따른 조리기기용 내장재는 기재 상에 실리콘 백본 및 불소 관능기를 포함하는 코팅층이 형성된 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은, 방오성, 내열성 및 표면강도가 우수하고, 청소가 용이하며, 오염에 대한 재생성을 가지는 조리기기용 내장재, 상기 조리기기용 내장재를 포함하는 조리기기 및 이들의 얼룩 제거 방법에 관한 것이다.
종래의 오븐 등과 같은 조리기기는 조리 후 내부 청소를 위해, 고온 열분해 공정인 자가청소 (self clean)나 파이로 클리닝(Pyro Cleaning); 조리 중 사용되는 열로 촉매분해를 하는 연속촉매청소(continuous catalytic clean); 스팀의 세정력을 이용한 스팀청소(steam clean); 친수표면으로 오염을 표면 위로 띄우는 이지클린(easy clean) 등의 청소 방법을 제공하고 있다.
자가청소의 경우 500℃ 이상의 고온에서 최대 5시간 가량 진행하여야 하고, 파이로 클리닝의 경우 오븐의 내부를 420℃ 이상의 고온 환경에서 2~4시간 소요되므로, 청소로 인한 높은 에너지 손실 및 고온으로 인한 사용자 위험이 발생하고, 잔여 음식물 및 기름띠 발생시 마다 반복하여야 하는 문제점이 있다.
연속촉매청소의 경우 분해하고자 대상을 제거하기 위한 별도의 촉매 라이너가 요구되며, 오염이 포화되는 경우에는 오히려 오염이 누적되어, 촉매 성능이 활성화되지 못하고 오염 누적이 가속화되는 피독 현상이 발생하는 문제가 있다.
스팀청소 및 이지클린의 경우, 가벼운 오염 또는 뜨거운 상태에서 닦을 경우에만 효과가 있으며, 누적되거나 두꺼운 오염의 경우에는 그 효과가 현저히 저하되고, 특히 기름류 등의 포화지방이 탄화되어 표면에 부착된 얼룩을 제거하기 위해서는 결국 500℃ 이상의 고온 열분해를 실시하여야 한다.
결국 조리 후의 오염 및 기름얼룩을 제거하기 위해 수세미, 화학세제, 연마제 등의 도구가 사용되며, 또한 청소에 많은 노력이 소요되고, 500℃ 이상의 고온 열분해 시에는 다량의 에너지 소비가 발생하게 된다.
또한, 종래 조리기기의 내부는 내면보호 및 항균 등을 위해 법랑 도장이 적용되어 왔으나, 법랑은 조리물에 의해 오염이 되면 가열 중 고착되어 청소가 더욱 어려워지게 하며, 이에 따라 위생에도 영향을 준다.
한편, 일본 특허공개공보 2005-230162호는 오븐 내벽을 진동시켜 부착물을 떨어뜨리도록 구성되어 있지만, 이는 비교적 체적이 큰 오염물을 대상으로 하고 있으며, 코팅막이 있어도 계속해서 부착되는 기름 등을 제거할 수 있도록 구성되어 있지는 않다.
따라서, 이와 같은 문제점들을 개선하기 위해 기름 등의 오염 부착 자체를 어렵게 하거나, 오염이 발생하더라도 손쉽게 청소가 가능하면서, 저온 가열에도 기름얼룩을 제거할 수 있는 기존과는 다른 재질의 조리기기용 내장재 및 오염 제거 방법의 개발이 필요하다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 내열성 및 표면강도가 우수하면서, 조리 중 오염이 조리기기 내벽에 부착되거나 쌓이지 않도록 방오성이 우수하여 청소가 용이하며, 오염에 대한 재생성을 가지는 조리기기용 내장재, 상기 조리기기용 내장재를 포함하는 조리기기 및 이들의 얼룩 제거 방법을 제공하고자 한다.
그러나, 본원이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 기재 상에 코팅층이 형성된 조리기기용 내장재에 있어서, 상기 코팅층은 실리콘 백본 및 불소 관능기를 포함하며, 내열성 및 방오성이 향상된 것을 특징으로 하는, 조리기기용 내장재를 제공한다.
또한, 상기 기재와 코팅층 사이에 법랑이 구비된 것을 포함할 수 있다.
또한, 상기 실리콘 백본은 실리콘 함유 화합물로부터 유래되고, 상기 불소 관능기는 불소 함유 화합물로부터 유래된 것일 수 있다.
또한, 상기 실리콘 함유 화합물은 실라놀기, 알콕시시릴기 및 실록산기 중 하나 이상의 작용기를 포함하는 것이고, 상기 불소 함유 화합물은 적어도 2개 이상의 불소 원자를 갖는 것을 포함할 수 있다.
또한, 상기 코팅층은 상기 실리콘 함유 화합물 20wt%~60wt% 및 상기 불소 함유 화합물 20wt%~40wt%를 포함하는 조성물로 형성된 것일 수 있다.
또한, 상기 조성물은 알콕시실란계 화합물, 클로로실란계 화합물, 실라놀계 화합물, 아민계 화합물, 카바메이트계 화합물, 에스터계 화합물 및 에테르계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 커플링제를 더 포함하는 것일 수 있다.
또한, 상기 코팅층은 상기 실리콘 함유 화합물 및 상기 불소 함유 화합물을 포함하는 조성물을 200~400℃에서 소성하여 형성된 것일 수 있다.
또한, 상기 조리기기용 내장재는 14 mN/m 내지 30 mN/m의 표면에너지를 가지는 것일 수 있다.
또한, 상기 기재는 금속, 합금, 스테인리스 및 유리로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예는, 기재 상에 실리콘 백본 및 불소 관능기를 포함하는 코팅층이 형성된 조리기기용 내장재를 포함하는 조리기기의 얼룩 제거 방법에 있어서, 상기 코팅층 표면에 침착된 얼룩이 발생하면, 상기 얼룩 성분을 열분해 하기 위해 소정의 온도로 상기 조리기기를 가열하고; 상기 얼룩 성분의 열분해가 완료될 때까지 온도 평형을 유지하고; 및 상기 얼룩 성분의 열분해가 완료 후 냉각시키는 것;을 포함하는, 조리기기의 얼룩 제거 방법을 제공한다.
또한, 상기 조리기기를 가열할 때, 10~20분 동안 280~350℃까지 승온시키는 것을 포함할 수 있다.
또한, 상기 온도 평형을 유지할 때, 350±10℃에서 40분~120분 동안 가열하는 것을 포함 할 수 있다.
또한, 상기 냉각은 20~30분 동안 수행하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 상기 얼룩은 주성분으로 탄소사슬을 포함하는 것일 수 있다.
또한, 상기 조리기기용 내장재는 상기 기재와 코팅층 사이에 법랑이 구비된 것을 포함할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예는, 전면패널을 가지는 케이스; 상기 케이스의 내부에 마련되며, 식품을 수용하는 조리실; 상기 조리실을 가열할 수 있도록 마련된 히터; 상기 조리실을 개폐할 수 있도록 마련된 도어;를 포함하며, 상기 조리실은 기재 상에 코팅층이 형성된 내장재로 구성되고, 상기 코팅층은 실리콘 백본 및 불소 관능기를 포함하는 것인, 조리기기를 제공한다.
또한, 상기 케이스의 전면에 조리기기의 동작을 제어할 수 있는 조작유닛이 구비되며, 상기 조작유닛은 사용자가 조리 모드 또는 클리닝 모드를 선택할 수 있도록 하는 것이고, 상기 클리닝 모드가 구동될 때, 상기 조리실이 350±10℃의 온도로 가열되어 조리시 발생한 오염을 제거하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 상기 조리기기의 클리닝 시기가 도래함을 표시하는 디스플레이가 구비되는 것을 포함할 수 있다.
또한, 상기 히터는 상부 히터, 하부 히터 및 후면 대류 히터로 구성되는 것을 포함할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예는, 전면패널을 가지는 케이스; 상기 케이스의 내부에 마련되며, 식품을 수용하는 조리실; 상기 조리실을 가열할 수 있도록 마련된 히터; 상기 조리실을 개폐할 수 있도록 마련된 도어;를 포함하며, 상기 조리실이 본 발명의 일 실시예에 따른 조리기기용 내장재로 구성되는 것을 특징으로 하는, 조리기기를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 근본적으로 조리 중 오염이 조리기기 내벽에 부착되거나 쌓이지 않고 측면으로 떨어지게 되며, 떨어진 오염은 종이타월 등으로 손쉽게 쓸어내거나 닦아내어 위생적인 조리환경을 만들 수 있다.
또한, 기존 법랑이 도장된 표면 대비 조리 후 오염이 40~50% 수준으로 감소될 뿐만 아니라, 조리실 내벽에 오염물이 쌓이지 않아 오염 청소시 사용자의 노동력이 현저히 감소될 수 있고, 에너지를 사용하지 않는 효과적인 청소로 에너지 효율화가 가능하다.
또한, 세제를 사용하지 않고 청소가 가능하여 친환경적인 조리기기를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 내장재를 도입하면 400℃ 이하의 온도에서 얼룩을 제거할 수 있어, 500℃ 이상의 고온에서 수행되는 종래 클리닝 공정 대비 저온에서 수행할 수 있어 가스 발생 등의 위험요소를 제거할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조리기기 내장재의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 조리기기 내장재의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 오염 제거 방법의 시간에 따른 온도변화를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 조리기기 내장재의 조리 후 오염 상태를 나타낸 사진이다.
도 5는 종래 조리기기 내장재의 조리 후 오염 상태를 나타낸 사진이다.
도 6은 본 발명에 따른 조리기기 내장재에 탄화된 오염이 발생하였을 때 청소성을 확인한 사진이다.
도 7은 일 실시예에 따른 조리기기의 일 예를 도시한 사시도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 조리기기의 일 예를 도시한 내부 구조도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 조리기기의 일 예를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 조리기기 내장재의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 오염 제거 방법의 시간에 따른 온도변화를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 조리기기 내장재의 조리 후 오염 상태를 나타낸 사진이다.
도 5는 종래 조리기기 내장재의 조리 후 오염 상태를 나타낸 사진이다.
도 6은 본 발명에 따른 조리기기 내장재에 탄화된 오염이 발생하였을 때 청소성을 확인한 사진이다.
도 7은 일 실시예에 따른 조리기기의 일 예를 도시한 사시도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 조리기기의 일 예를 도시한 내부 구조도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 조리기기의 일 예를 도시한 단면도이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술사상이 이하에서 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
본 출원에서 사용하는 용어는 단지 특정한 예시를 설명하기 위하여 사용되는 것이다. 때문에 가령 단수의 표현은 문맥상 명백하게 단수여야만 하는 것이 아닌 한, 복수의 표현을 포함한다.
덧붙여, 본 출원에서 사용되는 "포함하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 기능, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 명확히 지칭하기 위하여 사용되는 것이지, 다른 특징들이나 단계, 기능, 구성요소 또는 이들을 조합한 것의 존재를 예비적으로 배제하고자 사용되는 것이 아님에 유의해야 한다.
한편, 다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진 것으로 보아야 한다. 따라서, 본 명세서에서 명확하게 정의하지 않는 한, 특정 용어가 과도하게 이상적이거나 형식적인 의미로 해석되어서는 안 된다. 가령, 본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
또한, 본 명세서의 "약", "실질적으로" 등은 언급한 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
또한, "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위하여 사용되며, 상기 하나의 구성요소들을 한정하지 않는다.
또한, "~부", "~기", "~블록", "~부재", "~모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미할 수 있다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 개시된 발명의 일 실시예가 상세하게 설명된다. 첨부된 도면에서 제시된 동일한 참조번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부품 또는 구성요소를 나타낼 수 있다.
도 1 및 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 조리기기 내장재의 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 조리기기용 내장재는, 기재(100) 상에 코팅층(200)이 형성된 것을 포함한다. 본 발명은, 도 1에 도시된 바와 같이, 기재(100) 상에 코팅층을 바로 도장하거나, 도 2에 도시된 바와 같이, 기재(100) 표면에 법랑(120) 도장 등의 추가 처리를 한 뒤 코팅층을 도장을 하여 청소성이 우수한 조리기기용 내장재 표면을 구현하게 된다.
기재(100)로는 조리기기용 내장재로 일반적으로 사용되는 재료라면 제한 없이 사용될 수 있고, 예를 들어, 금속, 합금, 스테인리스 및 유리로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
기재(100)와 코팅층(200) 사이에 법랑(110)이 구비된 것을 포함할 수 있다. 법랑(100)을 포함하는 경우 600℃ 이상의 유리전이온도를 가지게 되어 조리기기용 내장재의 내열성능이 향상될 수 있다.
예를 들어, 법랑(110)은 프릿(frit) 형성시 SiO2, TiO2, Na2O, Al2O3, K2O, Li2O, V2O5, ZnO, BaO 등을 일정 비율로 포함하여 용융(melting)한 뒤, 작은 입자로 잘게 부수어 기재(100) 상에 도포한 뒤 700 내지 950℃에서의 소성 과정을 거쳐 형성될 수 있다.
코팅층(200)은 내열성, 표면강도 및 낮은 표면에너지를 부여하기 위한 실리콘 백본; 및 오염물의 이형성 및 부착 저감을 위한 불소 관능기로 구성될 수 있다. 즉, 코팅층(200)에 의해 내열성, 방오성 및 표면강도가 향상되는 효과를 부여할 수 있으며, 나아가, 낮은 표면에너지를 구현할 수 있다. 코팅층을 형성함으로써 조리 시 발생하는 오염이 스스로 떨어지도록 하는 효과를 부여할 수 있다.
구체적으로, 코팅층(200)은 실리콘 함유 화합물 및 불소 함유 화합물을 포함하는 조성물에 의해 형성될 수 있다.
구체적으로, 코팅층(200)은 상기 조성물을 기재(100) 상에 도포한 후 소성온도 200~400℃, 바람직하게는 350~380℃에서 최적의 코팅층이 형성될 수 있다. 이때 소성온도 너무 낮으면 실리콘 백본만 연결되어 불소 관능기가 결합되지 않은 코팅층이 형성되고, 소성온도 너무 높으면 코팅층 형성이 불가능할 수 있다. 또한 기재 상에 법랑 형성 후 코팅층을 형성하는 경우 법랑 대비 낮은 온도에서 형성이 가능하여 생산성이 증가되고 제작을 용이하게 할 수 있다.
또한, 코팅층(200)의 두께는 적절히 선택될 수 있으나, 코팅층 두께가 15~35㎛의 범위로 형성될 때 최적의 내마모 성능을 얻을 수 있다.
또한, 코팅층 형성용 조성물 내 포함되는 화합물 간의 비율은 적절히 선택될 수 있으나, 20wt%~60wt%의 실리콘 함유 화합물 및 20wt%~40wt%의 불소 함유 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 코팅층 내 불소 관능기 함량이 많을수록 표면에너지가 낮아질 수 있다.
구체적으로, 실리콘 백본은 실리콘 함유 화합물로부터 유래된 것으로서, 실리콘 함유 화합물로는 실라놀기, 알콕시시릴기 및 실록산기 중 하나 이상의 작용기를 포함하는 화합물이라면 특별한 제한 없이 사용 가능하다. 예를 들어, 실리콘 백본은 폴리실록산(polysiloxane), 폴리실란(polysilane), 디메틸 실리콘(dimethyl silicone) 등의 형태로 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 불소 관능기는 불소 함유 화합물로부터 유래된 것으로서, 불소 함유 화합물로는 적어도 2개 이상의 불소 원자를 갖는 화합물이라면 특별한 제한 없이 사용 가능하다. 코팅층 내 불소 관능기가 많이 함유될수록 더 낮은 표면에너지를 구현할 수 있으므로, 불소 원자수가 많은 화합물을 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
불소 함유 화합물로는, 예를 들어, 퍼플루오로에테르(perfluoroether), 퍼플루오로부탄(perfluorobutane), 퍼플루오로카본(perfluorocarbon), 퍼플루오로데칼린(perfluorodecaline), 퍼플루오로알킬(perfluoroalkyl; CnF2n+1R) 등의 폴리플루오로알킬(polyfluoroalkyl); 플루오로텔로머 복합체(fluorotelomer complex); 클로로플루오르화메탄(CHClF2), 디클로로디플루오르화메탄 (CCl2F2); PFCAs (perfluoroalkyl carboxylic acids), PFSAs (perfluoroalkane sulfonic acids) 등의 퍼플루오르화물이 있을 수 있고, 보다 구체적으로는, PFOS (Perfluorooctane sulfonic acid), PFOA (perfluorooctanoic acid), PFHxS (Perfluorohexane sulfonic acid), PFNA (perfluorononanoic acid) 등을 들 수 있다. 상기 불소 함유 화합물에 포함되는 알킬기의 탄소수는 특별히 제한되지 않는다.
또한, 상기 코팅층 형성용 조성물은 실리콘 백본과 불소 관능기 결합을 보조하기 위한 커플링제를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 커플링제로는 알콕시실란계 화합물, 클로로실란계 화합물, 실라놀계 화합물, 아민계 화합물, 카바메이트계 화합물, 에스터계 화합물, 또는 에테르계 화합물 등이 있을 수 있다.
일 실시예에서, 코팅층(200)은 다음과 같은 구조 중 어느 하나를 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
실라놀(Si-O-H)기를 포함하는 화합물 및 클로로플루오르화메탄 또는 디클로로디플루오르화메탄의 조합;
알콕시실란(Si-OR)기를 포함하는 화합물, 메톡시기 또는 에톡시기를 포함하는 커플링제 및 퍼플루오르알킬계 화합물의 조합;
실록산(Si-O-Si)기를 포함하는 화합물 및 퍼플루오르화물의 조합.
본 발명에 따른 조리기기용 내장재는 조리과정에서 발생하는 음식물 오염이 조리실 내측으로 비산할 경우, 낮은 표면에너지를 구성함으로써 오염 부착력을 최소화 하여 적은 힘으로 닦아낼 수 있다. 구체적으로, 조리기기용 내장재는 14 mN/m 내지 30 mN/m의 표면에너지를 가지는 것일 수 있다. 이와 같은 낮은 표면에너지를 가짐으로써 고온에서 오염물(고분자, 지방산 등)의 표면에너지 변화를 견뎌낼 수 있으며, 표면에너지가 높으면 내열성 및 방오성 등의 성능이 저하될 수 있다.
조리기기 내장재에 이와 같은 코팅층을 도입함으로써, 음식물 조리 후 표면 오염 최소화할 수 있고, 구체적으로, 종래 법랑 도장 표면 대비 잔류 오염이 40~50% 수준으로 감소시킬 수 있다. 이로 인해, 오염물 청소 시 사용자의 노동력이 현저히 감소될 수 있다. 또한, 일부 잔류하는 오염도 별도의 에너지를 사용하지 않고 쉽게 제거가 가능하여 효과적인 청소로 에너지 효율화가 가능하고, 세제를 사용하지 않고 청소가 가능하여 친환경적인 제품을 구현할 수 있다.
또한, 코팅층(200)은 조리기기 내의 액세서리, 캐비티, 각종 부속품(랙, 팬 커버, 선반 등)에도 다양하게 적용될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 조리기기의 얼룩 제거 방법은, 기재 상에 실리콘 백본 및 불소 관능기를 포함하는 코팅층이 형성된 조리기기용 내장재를 포함하는 조리기기의 얼룩 제거 방법에 있어서, 상기 코팅층 표면에 침착된 얼룩이 발생하면, 상기 얼룩 성분을 열분해 하기 위해 소정의 온도로 상기 조리기기를 가열하고(T1); 상기 얼룩 성분의 열분해가 완료될 때까지 온도 평형을 유지하고(T2); 및 상기 얼룩 성분의 열분해가 완료 후 냉각시키는 것(T3);을 포함한다.
여기서, 상기 조리기기용 내장재와 관련하여, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 조리기기용 내장재에 대한 설명을 동일하게 적용할 수 있다.
본 발명에 따른 조리기기의 얼룩 제거 방법은, 실록산, 과불화물을 포함한 성분을 주성분으로 하여 코팅된 내부의 내장재와 그 부속품으로 구성된 조리기기에 있어서, 장기 사용시 코팅 표면에 침착된 얼룩이 발생될 경우, 코팅층을 재생시킬 수 있는 가열 알고리즘, 즉 PID 온도제어 방법이다.
본 발명에서 얼룩이란, 조리 시 비산된 기름류 등의 포화지방이 코팅층 사이에 탄소사슬의 일부가 부착되어 발생되는 자국을 의미할 수 있으며, 이러한 얼룩은 내부 오염이 만져지지 않는 것일 수 있다. 또한, 본 명세서에서는 이러한 얼룩 성분들이 분해되어 코팅층에서 완전히 제거되는 것을 “코팅층 재생” 또는 “표면 재생”이라 표현한다.
도 3은 본 발명에 따른 오염 제거 방법에서 각 단계별 온도변화를 간략하게 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, T1 구간 (얼룩성분 가열)은, 내장재 표면에 얼룩을 형성하고 있는 표면-탄소사슬 결합을 약화시키기 위한 승온가열 단계로서, 침착된 오염에 열 에너지를 주어 브라운 운동을 시작할 수 있도록 승온시간(a1)은 최소 5분 최대 20분 이내에서 수행되며, 승온온도(t1)는 280~350℃까지 가열한다.
일 실시예에서, 조리기기를 가열할 때(T1), 10~20분 동안 280~350℃까지, 바람직하게는 330~350℃까지 승온시키는 것을 포함할 수 있다.
T2 구간 (얼룩성분 분리/제거)은, 오염이 분리될 수 있도록 결합이 약화된 탄소사슬을 방출시키기 위한 정온가열 단계로서, 히터의 On/Off 제어를 통해 가열 온도를 ±10℃ 이내로 제어하며, 온도 평형 유지 시간(a2)은 40분~120분 동안 수행된다.
일 실시예에서, 상기 온도 평형을 유지할 때(T2), 350±10℃에서 40분~120분(a2) 동안 가열하는 것을 포함할 수 있다. 상기 얼룩은 주성분으로 탄소사슬을 포함하는 것으로서, 330℃ 이상에서 탄화물이 분해되기 시작하므로, 얼룩 제거를 위해서는 적어도 330℃ 이상에서 온도 평형이 유지되도록 하는 것이 바람직하다.
T3 구간 (재생완료/냉각)은, 얼룩이 제거된 후 내장재 표면 재생 및 정상 사용을 위한 냉각 단계로서, 재생 후 표면을 안전하게 냉각시키고, 사용자의 화상방지를 위해 안전온도 이상에서는 잠금장치가 작동한다.
일 실시예에서, 냉각(T3)은 20~30분 동안 수행하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 조리기기는, 전면패널을 가지는 케이스(10); 상기 케이스(10)의 내부에 마련되며, 식품을 수용하는 조리실(20); 상기 조리실(20)을 가열할 수 있도록 마련된 히터(22); 상기 조리실을 개폐할 수 있도록 마련된 도어;를 포함하며, 상기 조리실은 기재 상에 코팅층이 형성된 내장재로 구성되고, 상기 코팅층은 실리콘 백본 및 불소 관능기를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 내장재와 관련하여, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 조리기기용 내장재에 대한 설명을 동일하게 적용할 수 있다.
도 7 내지 도 9는 개시된 실시예에 따른 조리기기의 일 예를 도시한다.
개시된 실시예에 따른 조리기기(1)는 조리대상을 가열하여 음식의 조리를 수행할 수 있는 장치를 포함하는 개념으로, 예를 들면, 오븐, 전자레인지, 원적외선 조리기기 등을 포함할 수 있다. 이하 설명의 편의를 위해 오븐을 개시된 실시예에 따른 조리기기의 일 예로 하여 설명한다.
도 7 내지 도 9에 도시된 것처럼, 개시된 실시예에 따른 조리기기(1)는 케이스(10)와 케이스(10) 내부에 마련되는 조리실(20)을 포함할 수 있다. 케이스(10)는 케이스(10)의 전면을 형성하는 전면패널(11), 케이스(10)의 측면을 형성하는 측면패널(13) 및 케이스(10)의 후면을 형성하는 후면패널(14)을 포함할 수 있다.
조리실(20)은 박스형태로 케이스(10) 내부에 마련되고 도어에 의해 전면이 개폐될 수 있다. 전면패널(11)은 전면이 개방된 조리실(20)과 대응되게 마련되는 개구부(12)를 포함할 수 있다. 조리실(20)은 조리실의 좌우측 벽에 돌출되도록 마련된 복수의 지지대(21)를 포함할 수 있다. 복수의 지지대(21)에는 조리대상이 놓여질 수 있는 랙(23)이 장착될 수 있다.
조리실(20)은 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 조리기기용 내장재로 구성될 수 있다. 또한, 조리기기 내의 액세서리, 캐비티, 각종 부속품(랙, 팬 커버, 선반 등)에도 상술한 바와 같은 코팅층이 형성된 내장재가 적용될 수 있다.
조리실(20)에는 조리실의 내부와 조리대상을 가열시키는 히터(22)가 마련될 수 있다. 개시된 실시예에 따른 히터(22)는 원적외선과 같은 전자기파를 생성하여 조리대상을 가열하는 히터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 개시된 실시예에 따른 히터(22)는 전기 저항체를 포함하는 전기 히터를 포함할 수 있다. 또한, 상기 히터는 상부 히터, 하부 히터 및 후면 대류 히터로 구성되는 것을 포함할 수 있다.
조리실(20)의 후방에는 조리실(20)의 공기를 순환시켜 조리물이 골고루 가열되도록 하는 순환 팬(25)과, 순환팬(25)을 구동시키는 순환 모터(24)가 마련될 수 있다. 순환 팬(25)의 전방에는 순환 팬(25)을 커버하는 팬 커버(26)가 마련될 수 있으며, 팬 커버(26)에는 공기가 유동될 수 있도록 통공(27)이 형성된다.
도어는 케이스(10)에 대해 회전 가능하도록 케이스(10) 하측에 힌지 결합될 수 있다. 다른 예로, 도어는 케이스(10)의 좌측 또는 우측에 힌지 결합될 수도 있다.
도어는 조리실(20) 내부의 조리대상의 조리 과정을 외부에서 확인할 수 있도록 마련된 글라스(42)와 같은 투명한 재료를 포함할 수 있고, 글라스(42)는 복수 개가 도어 내부에 마련될 수 있다. 도어는 글라스의 가장자리를 따라 마련되는 전방 도어 프레임(41a)과 후방 도어 프레임(41b)을 포함할 수 있다. 도어는 하단에 도어의 내부로 공기가 유입될 수 있도록 마련된 공기 유입구(44)를 포함할 수 있다. 도어의 하단에서 유입된 외기는 도어 내부에서 상측으로 이동하면서 조리실(20)에서 전달되는 열기와 열교환 된 후 후방 도어 프레임(41b)에 마련되는 공기 토출구(45)를 통해 토출될 수 있다. 이러한 구성을 통해, 본 발명은 공기의 순환을 통해 도어 내부의 열을 냉각시킬 수 있다.
도어는 도어의 개폐를 위해 사용자가 파지할 수 있도록 도어 전면의 상단에 마련된 핸들(50)을 포함할 수 있다.
도어가 케이스(10)의 좌측 또는 우측에 힌지 결합될 경우, 핸들(50)은 이에 대응하여 도어의 전면의 우측 또는 좌측에 마련될 수도 있다. 핸들(50)은 도어(40)의 전면으로부터 미리 설정된 길이만큼 전방으로 돌출될 수 있다. 즉, 핸들(50)은 도어(40)의 전면으로부터 전방을 향해 연장되는 한 쌍의 핸들 지지부(51)와, 한 쌍의 핸들 지지부(51)를 연결하는 핸들 연장부(52)를 포함할 수 있다.
조리기기(1)는 전면패널(11)의 전면 상부에 조리기기(1)의 각종 동작 정보를 표시하고, 사용자가 동작 명령을 입력할 수 있도록 마련되는 디스플레이(60)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이는 조리기기의 클리닝 시기가 도래함을 표시할 수 있으며, 구체적으로, 일정기간 사용 후 미관상 혹은 위생적인 사용을 위해 재생 클리닝 공정 시기가 도래하였음을 표시할 수 있다.
디스플레이(60)는 전장실 커버(15)에 마련될 수 있다. 디스플레이(60)는 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)와 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode: OLED) 또는 액정 디스플레이(Liquid Cystal Display) 등을 채용할 수 있다. 또한, 디스플레이는 사용자로부터 제어 명령을 입력받고, 입력받은 제어 명령에 대응하는 동작 정보를 표시하는 터치 스크린 패널(Touch Screen Panel: TSP)을 채용할 수도 있다. 터치 스크린 패널은 동작 정보 및 사용자가 입력할 수 있는 제어 명령을 표시하는 디스플레이, 사용자의 신체 일부가 접촉한 좌표를 검출하는 터치 패널(touch panel), 터치 패널이 검출한 접촉 좌표를 기초로 사용자가 입력한 제여 명령을 판단하는 터치 스크린 컨트롤러를 포함할 수 있다.
상기 케이스의 전면에 조리기기의 동작을 제어할 수 있는 조작유닛이 구비될 수 있다. 상기 조작유닛은 사용자가 조리 모드 또는 클리닝 모드를 선택할 수 있도록 하는 것이고, 상기 클리닝 모드가 구동될 때, 상기 조리실이 350±10℃의 온도로 가열되어 조리시 발생한 오염을 제거하는 것을 포함할 수 있다. 사용자가 원할 때 내장재 표면의 얼룩을 제거하여 표면을 재생할 수 있도록 별도의 버튼 또는 기능을 선택할 수 있는 조작유닛을 포함할 수도 있다.
터치 스크린 컨트롤러는 터치 패널을 통하여 검출하는 사용자의 터치 좌표와 디스플레이를 통하여 표시하는 제어 명령의 좌표를 비교하여 사용자가 입력한 제어 명령을 인식할 수 있다.
또한, 조리기기(1)는 전장실 커버(15)에 조리기기(1)의 동작을 위한 추가적인 명령이 입력될 수 있도록 마련되는 조작부(61)를 포함할 수 있다. 조리기기(1)는 디스플레이 모듈(60)을 포함한 각종 부속품의 동작을 제어하는 전장품이 수용되는 전장실(70)을 포함할 수 있다. 전장실(70)은 조리실(20)의 상부에 마련될 수 있다. 전장실(70)과 조리실(20)의 사이에는 조리실(20)의 열기가 전장실(70)로 전달되는 것을 방지하도록 전장실(70)과 조리실(20)을 단열하는 단열재(71)가 마련될 수 있다.
또한 단열재(71)는 전장실(70)과 조리실(20) 뿐만 아니라 조리실(20)의 열기가 조리기기(1)의 외측으로 전달되지 않도록 조리실(20) 외측을 전체적으로 커버할 수 있도록 마련될 수 있다.
조리기기(1)는 조리실(20) 주위에 공기를 순환시킴으로써 전장실(70)을 냉각시키는 냉각 구조를 포함할 수 있다. 조리기기(1)의 냉각 구조는 공기를 유동시키는 냉각팬 유닛(72)과, 냉각팬 유닛(72)에 의해 흡입된 공기를 조리기기(1)의 전방으로 토출시키는 냉각 유로(73)를 포함할 수 있다.
외부의 공기는 후면패널(14)에 형성된 통공(14a)을 통해 전장실(70)로 흡입되고, 전장실(70)로 흡입된 공기는 전장실(70) 내부를 유동하며 전장품을 냉각시킨 후에 냉각 유로(73)를 따라 토출구(74)를 통해 조리기기(1)의 전방으로 토출될 수 있다.
조리실(20)의 일부 공기는 배기유로(75)를 통해 냉각 유로(73)측으로 흡입되어 조리기기(1)의 전방으로 토출될 수 있다. 또한 냉각 유로(73)에서 토출구(74)로 유동하는 공기의 일부를 배기 유로(75)로 유입시키는 바이패스 홀(76)이 추가로 마련될 수 있다. 바이패스 홀(76)은 개폐 장치(77)에 의해 개폐될 수 있고, 바이패스 홀(76)의 개폐에 따라 냉각 유로(75)로 배기되는 조리실(20)의 공기의 배기량이 조절될 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1~6: 코팅층이 형성된 조리기기용 내장재의 제조
실리콘 함유 화합물로 알콕시실란, 메톡시기 함유 커플링제 및 불소 함유 화합물로 퍼플루오로데칼린을 포함하는 조성물을 사용하여 법랑 도장된 표면 상에 코팅층을 형성하여 내장재 샘플을 제조하였다.
또한, 각 실시예에서 코팅층 형성용 조성물은 실리콘 함유 화합물과 불소 함유 화합물의 함량비를 하기 표 1에 나타낸 바와 같은 비율로 조절하여 제조되었다.
| 구분 | 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 실시예4 | 실시예5 | 실시예6 |
| Si:F 비율 | 1 : 1 | 2 : 1 | 1 : 0.6 | 1 : 0.42 | 1 : 0.5 | 1 : 0.25 |
도 4는 종래 법랑 도장 표면에 조리 시 비산된 오염이 잔류하는 상태의 사진이고, 도 5는 본 발명에 따른 코팅층이 형성된 표면에 조리 시 비산된 오염이 잔류하는 상태의 사진이다.
도 4 및 5를 참조하여 조리 시 비산된 오염이 잔류하는 정도를 비교하면, 본 발명에 따른 코팅층이 형성된 표면에 기름 등의 오염이 현저히 적게 잔류하는 것을 확인할 수 있다.
실험예 1: 오염 청소성 평가
하기 표 2에서는, 상기 제조된 실시예 1~6의 코팅층이 형성된 내장재의 청소용이성을 확인하였다. 또한, 효과 비교를 위해, 비교예 1로 종래 법랑만 도장된 내장재를 사용하였다.
청소성 평가는 0(나쁨)~5(좋음) 순으로 평가하였고, 평가 방법은 업계에 통상적으로 알려진 표준 평가 방식인 미주방식(오염1 청소성) 및 유럽방식(오염2 청소성)을 사용하였다.
구체적으로, 미주방식의 오염1 청소성 평가는 컨슈머리포트 “How to Clean a Dirty Oven and Grimy Stovetop”의 스탭 4에 개재된 바와 같은 방식으로서, 계란, 치즈, 체리 파이 속, 라드, 토마토 퓨레, 타피오카 혼합물을 오븐 내부를 오염시킨 후 한 시간 동안 425℉(약 218.3℃)에서 가열한 후 청소하는 방식으로 테스트하였다.
또한, 유럽방식의 오염2 청소성 평가는 쇼트닝 및 그레이비 소스를 1:2 비율로 혼합한 혼합물로 오븐 내부를 오염시킨 후 한 시간 동안 550℉(약 287.8℃)에서 가열한 후 청소하는 방식으로 테스트 하였다.
| 구분 | 비교예 1 | 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 실시예4 | 실시예5 | 실시예6 |
| 표면에너지 | 50.44 | 15.67 | 17.27 | 24.4 | 25.26 | 26.52 | 27.44 |
| 오염1 청소성 |
1 | 3 | 2 | 5 | 4 | 4 | 3 |
| 오염2 청소성 |
0 | 2 | 1 | 3 | 2 | 2 | 1 |
상기 표 2를 참조하면, 코팅층이 형성된 실시예 1 내지 6은 법랑 표면을 갖는 비교예 1에 비해 낮은 표면에너지를 가지며, 청소성이 향상된 것을 확인할 수 있었다.
관련하여, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 조리기기 내장재의 오염1 청소성 평가의 시험 결과 사진으로, 도 6의 좌측에 표시된 부분과 같이 별다른 도구 없이도 오염이 깨끗하게 제거되었다.
실험예 2: 얼룩 제거(재생성) 평가
또한, 오븐 사용 후 캐비티 내벽에 만져지지 않는 얼룩이 존재할 수 있어, 이를 제거하고 최초의 상태로 재생하기 위한 가열 알고리즘을 도 3에 나타낸 바와 같은 순서로 진행하였다. 구체적으로, 오염 정도에 따라 도 3의 T1~T3 구간의 온도 및 시간설정을 하기 표 3에 나타낸 바와 같은 조건으로 진행하였다.
본 실험에서 실시예 3-1 내지 3-3은, 상기 표 1의 실시예 3과 동일한 샘플 사용하였고, 비교예 1은 법랑만 도장된 샘플을 사용하였다.
| 구분 | 비교예 1 (법랑) | 실시예 3-1 | 실시예 3-2 | 실시예 3-3 |
| 가열 전 오염(%) | 25% | 25% | 44.7% | 65.3% |
| T1 구간 | 상온~350℃/20분 | 상온~350℃/20분 | 상온~350℃/18분 | 상온~350℃/18분 |
| T2 구간 | 350℃±10℃/40분 | 350℃±10℃/40분 | 350℃±10℃/80분 | 350℃±10℃/120분 |
| T3 구간 | 350℃~상온/30분 | 350℃~상온/30분 | 350℃~상온/25분 | 350℃~상온/27분 |
| 가열 후 오염(%) | 24% | 0% | 2% | 0% |
표 3을 참조하면, 본 발명에 따른 코팅층이 형성된 실시예 3-1 내지 3-3의 경우, 오염 정도와는 상관없이 본 발명에 따른 가열 알고리즘을 거치면 오염이 완전히 제거되거나 대부분의 오염이 제거되는 것을 확인할 수 있다.
반면, 법랑 도장 표면을 가지는 비교예 1의 경우 본 발명에 따른 가열 알고리즘을 수행하여도 오염이 거의 제거되지 않았다. 이를 통해, 본 발명에 따른 코팅층이 형성되는 경우에만 종래의 파이로 클리닝 대비 저온(400℃ 이하)의 가열 알고리즘을 통해 얼룩 제거가 가능함을 확인할 수 있다.
상술한 바에 있어서, 본 발명의 예시적인 실시예들을 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다음에 기재하는 청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경 및 변형이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
100: 기재
110: 법랑
200: 코팅층
Claims (20)
- 기재 상에 코팅층이 형성된 조리기기용 내장재에 있어서,
상기 코팅층은 실리콘 백본 및 불소 관능기를 포함하며,
내열성 및 방오성이 향상된 것을 특징으로 하는, 조리기기용 내장재. - 제1항에 있어서,
상기 기재와 코팅층 사이에 법랑이 구비된 것을 포함하는, 조리기기용 내장재. - 제1항에 있어서,
상기 실리콘 백본은 실리콘 함유 화합물로부터 유래되고, 상기 불소 관능기는 불소 함유 화합물로부터 유래된 것인, 조리기기용 내장재. - 제3항에 있어서,
상기 실리콘 함유 화합물은 실라놀기, 알콕시시릴기 및 실록산기 중 하나 이상의 작용기를 포함하는 것이고,
상기 불소 함유 화합물은 적어도 2개 이상의 불소 원자를 갖는 것인, 조리기기용 내장재. - 제3항에 있어서,
상기 코팅층은 상기 실리콘 함유 화합물 20wt%~60wt% 및 상기 불소 함유 화합물 20wt%~40wt%를 포함하는 조성물로 형성된 것인, 조리기기용 내장재. - 제3항에 있어서,
상기 조성물은 알콕시실란계 화합물, 클로로실란계 화합물, 실라놀계 화합물, 아민계 화합물, 카바메이트계 화합물, 에스터계 화합물 및 에테르계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 커플링제를 더 포함하는 것인, 조리기기용 내장재. - 제3항에 있어서,
상기 코팅층은 상기 실리콘 함유 화합물 및 상기 불소 함유 화합물을 포함하는 조성물을 200~400℃에서 소성하여 형성된 것인, 조리기기용 내장재. - 제1항에 있어서,
상기 조리기기용 내장재는 14 mN/m 내지 30 mN/m의 표면에너지를 가지는 것인, 조리기기용 내장재. - 제1항에 있어서,
상기 기재는 금속, 합금, 스테인리스 및 유리로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것인, 조리기기용 내장재. - 기재 상에 실리콘 백본 및 불소 관능기를 포함하는 코팅층이 형성된 조리기기용 내장재를 포함하는 조리기기의 얼룩 제거 방법에 있어서,
상기 코팅층 표면에 침착된 얼룩이 발생하면, 상기 얼룩 성분을 열분해 하기 위해 소정의 온도로 상기 조리기기를 가열하고;
상기 얼룩 성분의 열분해가 완료될 때까지 온도 평형을 유지하고; 및
상기 얼룩 성분의 열분해가 완료 후 냉각시키는 것;을 포함하는, 조리기기의 얼룩 제거 방법. - 제10항에 있어서,
상기 조리기기를 가열할 때, 10~20분 동안 280~350℃까지 승온시키는 것을 포함하는, 조리기기의 얼룩 제거 방법. - 제10항에 있어서,
상기 온도 평형을 유지할 때, 350±10℃에서 40분~120분 동안 가열하는 것을 포함하는, 조리기기의 얼룩 제거 방법. - 제10항에 있어서,
상기 냉각은 20~30분 동안 수행하는 것을 포함하는, 조리기기의 얼룩 제거 방법. - 제10항에 있어서,
상기 얼룩은 주성분으로 탄소사슬을 포함하는 것인, 조리기기의 얼룩 제거 방법. - 제10항에 있어서,
상기 조리기기용 내장재는 상기 기재와 코팅층 사이에 법랑이 구비된 것을 포함하는, 조리기기의 얼룩 제거 방법. - 전면패널을 가지는 케이스;
상기 케이스의 내부에 마련되며, 식품을 수용하는 조리실;
상기 조리실을 가열할 수 있도록 마련된 히터;
상기 조리실을 개폐할 수 있도록 마련된 도어;를 포함하며,
상기 조리실은 기재 상에 코팅층이 형성된 내장재로 구성되고,
상기 코팅층은 실리콘 백본 및 불소 관능기를 포함하는 것인, 조리기기. - 제16항에 있어서,
상기 케이스의 전면에 조리기기의 동작을 제어할 수 있는 조작유닛이 구비되며,
상기 조작유닛은 사용자가 조리 모드 또는 클리닝 모드를 선택할 수 있도록 하는 것이고,
상기 클리닝 모드가 구동될 때, 상기 조리실이 350±10℃의 온도로 가열되어 조리시 발생한 오염을 제거하는 것인, 조리기기. - 제16항에 있어서,
상기 조리기기의 클리닝 시기가 도래함을 표시하는 디스플레이가 구비되는, 조리기기. - 제16항에 있어서,
상기 히터는 상부 히터, 하부 히터 및 후면 대류 히터로 구성되는 것인, 조리기기. - 전면패널을 가지는 케이스;
상기 케이스의 내부에 마련되며, 식품을 수용하는 조리실;
상기 조리실을 가열할 수 있도록 마련된 히터;
상기 조리실을 개폐할 수 있도록 마련된 도어;를 포함하며,
상기 조리실이 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 조리기기용 내장재로 구성되는 것을 특징으로 하는, 조리기기.
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