WO2016047916A1 - 난스틱 세라믹 코팅 조성물 및 이를 코팅한 가열조리기구 - Google Patents

난스틱 세라믹 코팅 조성물 및 이를 코팅한 가열조리기구 Download PDF

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엄성흠
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(주)삼광기업
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    • C08L83/00—Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L83/04—Polysiloxanes
    • C08L83/08—Polysiloxanes containing silicon bound to organic groups containing atoms other than carbon, hydrogen and oxygen

Definitions

  • the present invention is to form a nonstick ceramic coating layer of a heating cooker using a nonstick ceramic coating composition prepared by mixing a silicone fluid having a nonstick property with a functional filler in which a filler is supported in the pores of a filler.
  • the present invention relates to a non-stick ceramic coating composition and a heat cooker coated with the same, characterized in that to maintain the non-stick property of the heat cooker for a long time.
  • the heating cooking utensils used in the kitchen such as a pan, pot, etc.
  • the main body is made of only a metal material or as shown in Figure 1 to the body 10 made of a metallic material, such as acid resistance, wear resistance, durability, heat resistance, corrosion resistance, etc.
  • a structure in which the ceramic coating layer 30 is formed in order to impart physical properties there is a concern that food may be stuck or burned on a cooking surface heated by heat when cooking food using a heating cooker.
  • Patent Document 1 As a technique developed to improve the problems as described above, as shown in FIG. 2 in Patent Document 1 to form a lower coating layer of the ceramic coating layer 30 on the inner and outer surfaces of the main body 10 and then on the inner cooking surface
  • Patent Document 2 discloses an inorganic solvent, a functional additive, and a silicone-based A matrix of at least one metal polyalkoxylate in technology and patent document 3 for forming a coating layer on kitchenware, home appliances, etc.
  • an inorganic ceramic coating composition having enhanced non-tackiness and easy-to-clean function consisting of an oil polymerizer and a pigment ( matrix, one or more colloidal metal oxides dispersed in the matrix that are at least 5% by weight relative to the total weight of the coating (2) and one or more colloidal metal oxides
  • a sol containing silicon oil - is constituted by a gel material, it has been proposed to have a protection for improved hydrophobic properties to withstand high temperature adhesive coating technologies, characterized in that a continuous film form having a thickness of at least 10 ⁇ m.
  • the non-stick coating compositions used in the prior patents 1 to 3 are mainly formed on the outer surface of the main body 10 of the metal material, as shown in Figure 2 and 3 to form a ceramic coating layer 30 as a sublayer on the ceramic of the cooking surface
  • the non-stick coating layer 40 which is a top coat layer, is formed on the outer surface of the coating layer 30
  • the composition for forming the non-stick coating layer 40 is commonly manufactured by mixing a silane compound or a silicone-based oil with a functional filler.
  • the filler 20 having a higher specific gravity than that of the silane compound or the silicone-based oil as shown in FIG. 3 is formed in the process of forming a coating film when the heating cooker is coated using such a nonstick coating composition.
  • silane compound or silicone-based oil having a nonstick property which has sunk on the bottom of the) and floats on the top of the nonstick coating layer 40, If applies a constant time since the heat I stick easily volatile silane compound or silicone oil and the like present in the upper portion of the coating layer 40 is I the cooking utensil is rapidly disappearing stick properties there is a problem that can not be sustained for long periods of time.
  • the present applicant has researched and developed in order to solve the problems of the non-stick coating composition as described above and replace the functional filler of the inorganic ceramic coating composition of Patent Document 4, which the applicant has applied for a patent, with a porous filler,
  • the present invention has been completed by developing a nonstick ceramic coating composition using a functional filler in which silicon fluid having stick characteristics is supported in the pores of the filler.
  • the present invention is to solve the above problems, it is heated by using a nonstick ceramic coating composition prepared by mixing a silicone filler (silicone fluid) having a non-stick characteristics in the pores of the filler mixed with an inorganic binder and the like
  • An object of the present invention is to provide a nonstick ceramic coating composition and a heating cookware coated with the same, wherein the nonstick ceramic coating layer of the cookware is formed to maintain the nonstick characteristics of the cookware for a long time.
  • the present invention is a non-stick coating layer in a state in which the conventional non-stick ceramic composition floated to the top of the filler 20 while the silane compound or silicone oil having non-stick characteristics as shown in FIG. 3 is separated from the filler 20.
  • a nonstick ceramic composition is prepared by using a functional filler to impart nonstick properties by supporting silicon fluid in the pores of the filler, thereby heating the heating cooker. Compared with the conventional nonstick ceramic composition, the loss of the nonstick compound is minimized.
  • the functional filler supporting silicon fluid in the pores is evenly distributed throughout the upper and lower portions of the non-stick coating layer 40 so that even when exposed to high heat for a long time, the non-stick material in the lower layer of the non-stick coating layer 40 It is eluted slowly to this coating surface, so that the nonstick durability is maintained for a long time.
  • the present invention is a nonstick ceramic coating composition
  • a nonstick ceramic coating composition comprising an inorganic binder, a functional filler, a ceramic powder, a pigment
  • the nonstick ceramic coating composition is 7 to 12 parts by weight of functional fillers, ceramic powder 15 ⁇ to 100 parts by weight of an inorganic binder
  • the non-stick ceramic coating composition which consists of 20 weight part and 1-16 weight part of pigments is made into the solving means of a subject.
  • the present invention is a heating cooker coated with a non-stick ceramic coating composition, characterized in that the coating on the surface for cooking using the non-stick ceramic coating composition.
  • the inorganic binder is composed of 30 to 50% by weight of the silane compound and 50 to 70% by weight of the inorganic binder, the inorganic binder is characterized in that consisting of one or more mixtures of silica sol, alumina sol or zirconia sol.
  • the functional filler is characterized in that 40 to 60% by weight of the silicone fluid (silicon fluid) to 40 to 60% by weight of the filler.
  • the silane compound has a chemical formula R n SiX 4 -n , wherein X is the same or different from each other, a hydrolyzable group or a hydroxyl group, the radicals R are the same or different from each other, and hydrogen, an alkyl group having less than 10 carbon atoms.
  • N is 0, 1 or 2 characterized in that at least one silane is used.
  • the silicon fluid is characterized in that one or more selected from the group consisting of methyl phenyl silicon fluid, alkyl aryl silicon fluid, hydrogen silicon fluid, amino silicon fluid, fluoro silicon fluid or hydroxy silicon fluid.
  • the present invention is to form a nonstick ceramic coating layer of a heating cooker using a nonstick ceramic coating composition prepared by mixing a silicone fluid having a nonstick property with a functional filler in which a filler is supported in the pores of a filler. It is excellent in corrosion resistance, abrasion resistance, heat resistance, and the problem that foods are stuck when cooking foods is solved.In addition, the loss of non-stick compound is minimized as compared to conventional nonstick ceramic compositions when heating cooking devices. As a result, the nonstick characteristics of the heating cooker can be maintained for a long time.
  • FIG. 1 is a view showing a cross-sectional structure of a heating cooking appliance formed with a conventional ceramic coating layer.
  • Figure 2 is a view showing a cross-sectional structure of a heating cooking appliance is a conventional non-stick coating layer.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the nonstick ceramic coating layer of the heating cooking appliance of FIG.
  • Figure 4 is a view showing the Nanstick test results for the nonstick ceramic coating layer of the heating cooker according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view showing the recovery test results after the non-stick test on the non-stick ceramic coating layer of the heating cooking appliance according to an embodiment of the present invention.
  • the present invention for achieving the above effect relates to a non-stick ceramic coating composition and a heating cooker coated with the same, only the parts necessary to understand the technical configuration of the present invention will be described, the description of other parts of the present invention Note that it will be omitted so as not to distract the subject matter.
  • the nonstick ceramic coating composition according to the present invention may be applied to the 'inorganic ceramic coating composition' of Patent Document 4 (registration number: 10-0895052) registered and filed by the present applicant, specifically, an inorganic binder,
  • the nonstick ceramic coating composition comprising a functional filler, a ceramic powder, and a pigment
  • the nonstick ceramic coating composition may contain 7 to 12 parts by weight of functional filler, 15 to 20 parts by weight of ceramic powder, and pigment 1 based on 100 parts by weight of an inorganic binder. It consists of ⁇ 16 parts by weight.
  • the inorganic binder is to improve the mechanical properties such as durability, abrasion resistance of the coating film and chemical properties such as corrosion resistance and thermal conductivity, consisting of 30 to 50% by weight of the silane compound and 50 to 70% by weight of the inorganic binder, the inorganic
  • the binder consists of one or more mixtures of silica sol, alumina sol or zirconia sol.
  • the silane compound is bound by chemical reaction with the inorganic binder.
  • the amount of the silane compound is out of the range defined above, there is a possibility that the delamination occurs at high temperature due to a decrease in the bonding strength between the silane compound and the inorganic binder.
  • the silane compound specifically, the silane whose formula is R n SiX 4 -n , or an oligomer derived therefrom.
  • n SiX 4 -n of the silane compound X are the same or different from each other, and the hydrolysis is available group or a hydroxy group, the radicals R are the same or different, represents an alkyl group of hydrogen, less than 10 carbon atoms, n One or more silanes of 0, 1 or 2 are used.
  • the silane compound may be methyltrimethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, normalpropyltrimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, ethyltriethoxysilane, Normalpropyltriethoxysilane, phenyltriethoxysilane, vinyltriethoxysilane, trifluoropropyltrimethoxysilane, tridecafluorooctyltrimethoxysilane, tetraethoxysilane or heptadecafluorodecyltrimeth It is preferable to select and use 1 type or more from the oxysilane.
  • the silica sol is an amorphous silica fine particles to form colloidal fine particles in water to be combined with the silane compound in a chemical reaction, when the mixed amount of the silica sol is out of the above range, the physical properties may be reduced by weakening the binding force of the silane compound. There is concern.
  • the silica sol is preferably used by mixing 60 to 80% by weight of water with a dispersion medium in 20 to 40% by weight of powder silicon oxide (SiO 2 ) having a particle size of 0.2 to 1.0 ⁇ m, wherein the content of silicon oxide and water is If it is out of the range, there is a fear that the silica sol is not made properly.
  • the alumina sol serves to enhance the mechanical properties such as surface hardness, abrasion resistance, and durability of the coating film and chemical properties such as alkali resistance and corrosion resistance by forming an excellent sintered density at low temperature. If the weight percentage is less than the sintered density, the physical and chemical properties of the coating film may be lowered. If the weight ratio exceeds 20 wt%, the physical and chemical properties may be improved by improving the sintering density of the coating film. The surface of the coating film may be deformed.
  • the alumina sol is preferably used by mixing 80 to 90% by weight of water with a dispersion medium in 10 to 20% by weight of powder aluminum oxide (Al 2 O 3 ) having a particle size of 0.2 ⁇ 1.0 ⁇ m, wherein the content of aluminum oxide and water If it is out of this range, there is a fear that the alumina sol is not made properly.
  • powder aluminum oxide Al 2 O 3
  • zirconia sol is resistant to temperature change due to high strength and hardness during sintering, and plays a role of improving physical properties such as heat resistance and corrosion resistance. There is a risk of deterioration, and when the mixed amount of zirconia sol exceeds 20% by weight, the physical properties of strength and hardness may be improved, but the impact force may be weakened.
  • the zirconia sol is preferably used by mixing 80 to 90% by weight of water with a dispersion medium in 10 to 20% by weight of powder zirconia (ZrO 2 ) having a particle size of 0.2 ⁇ 1.0 ⁇ m, wherein the content of zirconia and water If left out, zirconia sol may not work properly.
  • the functional filler is a filler having a wide porosity or specific surface area, and is a functional filler in which silicon fluid having nonstick properties is supported in the pores of the filler.
  • the heating cooker in which the functional filler is formed of the nonstick coating layer using the nonstick ceramic coating composition prevents the food to be cooked from being pressed onto the cooking surface of the heating cooker, and maintains the nonstick characteristics of the heating cooker for a long time. It acts to make it work.
  • the functional filler supporting silicon fluid in the pores is evenly distributed throughout the upper and lower portions of the non-stick coating layer 40 so that even when exposed to high heat for a long time, the non-stick material in the lower layer of the non-stick coating layer 40 It is eluted slowly to this coating surface, so that the nonstick durability is maintained for a long time.
  • the functional filler is preferably mixed 7 to 12 parts by weight of the functional filler with respect to 100 parts by weight of the inorganic binder.
  • the amount of the functional filler to be mixed with the inorganic binder is less than the mixing amount defined above, there is a fear that the nonstick characteristics of the heating cooker may be deteriorated, and when the mixing amount exceeds the above-mentioned mixing amount, As the amount of constituents, such as inorganic binders or ceramic powders, decreases, the physical properties such as corrosion resistance, abrasion resistance, and heat resistance of the heating cooker may decrease.
  • Functional filler used in the present invention as a porous material zeolite (Zeloite), Illite, Sepiolite (Sepiolite), Bentonite (Bentonite), Fumed silica, Aerosil Silica (Aerosil Silica), It is characterized by consisting of one or more mixtures selected from charcoal.
  • the functional filler is preferably 40 to 60% by weight of silicon fluid (Silicon Fluid) to 40 to 60% by weight of the functional filler to impart non-stick characteristics.
  • silicon fluid Silicon Fluid
  • the amount of silicon fluid supported on the functional filler is less than the above-mentioned supporting amount, there is a fear that the nonstick characteristics of the heating cooker may be deteriorated, and when the supporting amount above the supporting amount is exceeded, the functional filler is limited. There is a concern that a large amount of silicon fluid (Silicon Fluid) supported on the leakage from the pores of the filler to weaken the adhesive force of the non-stick ceramic coating layer.
  • the silicon fluid supported on the functional filler is 1 selected from the group consisting of methyl phenyl silicone fluid, alkyl aryl silicone fluid, hydrogen silicone fluid, amino silicone fluid, fluorosilicone fluid or hydroxy silicon fluid It is preferable that it is a species or more.
  • the ceramic powder is mixed to improve the mechanical properties of the coating film and to emit far-infrared radiation and anions, and when the mixing amount of the ceramic powder is less than 15 parts by weight, the effect of emitting far infrared rays and anions cannot be expected, and the weight is 20 weight. If the amount is exceeded, the state of the coating film and the adhesion may be lowered.
  • the ceramic powder is preferably mixed with an anion emitting material and a far infrared emitting material in a 1: 1 weight ratio in consideration of anion emission amount and far infrared ray emission amount.
  • a mixture selected from the group of natural minerals such as quartz, monzonite, gneiss and rhyolite tuff having a far-infrared emissivity of 90% or more at 40 ° C.
  • a mixture selected from one or more of rare earth natural stones selected from strontium, vanadium, zirconium, cerium, neodymium, lanthanum, barium, rubidium, cesium and gallium.
  • the inorganic ceramic coating according to the present invention uses a pigment to give a color of the coating layer, and the mixing amount of the pigment is limited to 1 to 16 parts by weight based on 100 parts by weight of the inorganic binder, but the color of the pigment or the needs of consumers It is not necessarily limited only to the range defined above according to a manufacturer's need, and can be suitably adjusted according to the saturation, brightness, etc. of a pigment, and the kind of pigment is not specifically limited, It can select suitably from normal pigments, and can use.
  • the present invention forms a nonstick ceramic coating layer on a heating cooker using the ceramic coating composition according to the above technical configuration, thereby imparting nonstick characteristics by supporting silicon fluid in the pores of the filler.
  • a non-stick ceramic composition using a functional filler, it is excellent in corrosion resistance, abrasion resistance, heat resistance, and the like, and solves the problem of food sticking during heating and cooking of food.
  • the loss of the nonstick compound is suppressed as much as possible, thereby maintaining the nonstick characteristics of the heating cooker for a long time.
  • the nonstick ceramic coating composition was prepared by mixing 7 parts by weight of the functional filler, 15 parts by weight of the ceramic powder, and 5 parts by weight of the black pigment based on 100 parts by weight of the inorganic binder.
  • the inorganic binder used in the nonstick ceramic coating composition of Preparation Example 1 was composed of 30 wt% of a silane compound and 70 wt% of a silica sol.
  • the silane compound used methyltrimethoxysilane, and the functional filler was a fume.
  • a filler loaded with 40% by weight of methylphenylsilicone fluid in 60% by weight of fumed silica was used.
  • silica sol a mixture of 30 wt% of powder silicon oxide having a particle size of 0.2 ⁇ m to 1.0 ⁇ m and 70 wt% of water was used.
  • the functional filler was a mixture of potassium titanate and alumina in a 1: 1 ratio, and ceramic powder was used in a uniform amount of far-infrared radiation quartz, monzonite and anion-emitting strontium and vanadium.
  • the nonstick ceramic coating composition was prepared by mixing 12 parts by weight of the functional filler, 20 parts by weight of the ceramic powder, and 10 parts by weight of the black pigment based on 100 parts by weight of the inorganic binder.
  • the inorganic binder used in the nonstick ceramic coating composition of Preparation Example 2 was used consisting of 40% by weight of the silane compound, 30% by weight silica sol, 30% by weight alumina sol.
  • silane compound ethyltrimethoxysilane was used, and the functional filler was a filler loaded with 60 wt% of fluorosilicone fluid in 40 wt% of fumed silica.
  • the silica sol was mixed with 30% by weight of powder silicon oxide having a particle size of 0.2-1.0 ⁇ m and 70% by weight of water.
  • the alumina sol had 20% by weight of powder aluminum oxide having a particle size of 0.2-1.0 ⁇ m and 80% by weight of water. A mixture made of% was used.
  • the functional filler was a mixture of potassium titanate and alumina in a 1: 1 ratio, and ceramic powder was used in a uniform amount of far-infrared radiation quartz, monzonite and anion-emitting strontium and vanadium.
  • the nonstick ceramic coating composition is a ceramic coating composition comprising 12 parts by weight of functional filler, 15 parts by weight of ceramic powder, and 16 parts by weight of black pigment based on 100 parts by weight of the inorganic binder to prepare an aluminum plate surface in the same manner as in Example 1. Coated.
  • the inorganic binder used in the ceramic coating composition of Preparation Example 3 was composed of 50% by weight of the silane compound, 25% by weight of the silica sol, 25% by weight of zirconia sol, and the silane compound used methyltrimethoxysilane.
  • the silica sol was mixed with 30 wt% of powder silicon oxide having a particle size of 0.2 ⁇ 1.0 ⁇ m and 70 wt% of water.
  • the zirconia sol had 20 wt% of powder zirconia having a particle size of 0.2 ⁇ m to 1.0 ⁇ m and 80 wt% of water.
  • the mixture obtained by mixing was used.
  • the functional filler was a mixture of potassium titanate and alumina in a 1: 1 ratio, and ceramic powder was used in a uniform amount of far-infrared radiation quartz, monzonite and anion-emitting strontium and vanadium.
  • a nonstick ceramic coating composition prepared by the method of Preparation Example 1 was coated on the inner surface of a heating cooker (frying pan) made of aluminum die-casting material having a ceramic coating layer to a thickness of 60 ⁇ m, and then 15 minutes at a temperature of 270 ° C. Heated to cure the nonstick ceramic coating layer.
  • a nonstick ceramic coating composition prepared by the method of Preparation Example 2 was coated on the inner surface of a heating cooker (frying pan) of an aluminum die casting material having a ceramic coating layer to a thickness of 60 ⁇ m, and then 15 minutes at a temperature of 270 ° C. Heated to cure the nonstick ceramic coating layer.
  • a nonstick ceramic coating composition prepared by the method of Preparation Example 3 was coated on the inner surface of a heating cooker (frying pan) made of aluminum die-casting material having a ceramic coating layer to a thickness of 60 ⁇ m, and then 15 minutes at a temperature of 270 ° C. Heated to cure the nonstick ceramic coating layer.
  • a heating cooker frying pan
  • aluminum die-casting material having a ceramic coating layer to a thickness of 60 ⁇ m
  • Heat cooker frying pan filled with 1L of 5% brine is placed on a hot plate, boil the brine for 3 hours, and then washed thoroughly to evaluate the nonstickability by the egg test. Repeat this test until the nonstick properties disappear.
  • Heat cooker (frying pan) filled with 1L of distilled water is placed on a hot plate, boil distilled water for 2 hours, and then washed thoroughly to evaluate the nonstick property by egg test. Repeat this test until the nonstick properties disappear.
  • Example 2 Comparative Example 1 400 °C thermal shock test After performing 6 times 3.07 After carrying out 1.0 After conducting 6 times 3.07 After conducting 1.0 After conducting three times 1.0 Salt boiling test After 12 hours 3.015 After 12 hours After 12 hours 3.015 After 12 hours 1.0 after 6 hours Boiling test After 10 hours 4.014 hours After 3.016 hours After 1.0 After 10 hours 4.014 hours After 3.016 hours After 1.0 1.0 after 10 hours Egg test CMA (Cookware Manufactures Association) 22.2.1 (2012): Heat the pan with an electric hot plate and break the egg without oil after the pan surface temperature reaches 150 °C.
  • CMA Cosmetic Manufactures Association
  • -400 °C thermal shock test '6 after 3.0 times' means 'put heating cooker (frying pan) in oven preheated at 400 °C and leave for 1 hour and then slowly cool at room temperature' This shows that the NS value of the result is 3.0.
  • -Brine boiling test After conducting 12 hours, '3.0' means 'boiling brine for 12 hours with a heating cooker (frying pan) filled with 1L of 5% brine inside the body on a hot plate.' The NS value of one result is 3.0.
  • -Boiling water test After 10 hours, 4.0 was put on a heating plate (fry pan) filled with 1 liter of distilled water on the hot plate and boiled in distilled water for 10 hours. It shows that NS value of is 4.
  • Examples 1 and 2 are very excellent in non-stick characteristics compared to Comparative Example 1, and Examples 1 and 2 also have a period up to the time when the non-stick characteristics are extinguished. It confirmed that it was excellent compared with the comparative example 1.
  • Figure 4 is an egg test CMA 22.2.1 (2012) according to the evaluation item of the above [Table 1] to confirm the characteristics of the non-stick for the heating cooking appliance (frying pan) manufactured according to an embodiment of the present invention. It is a figure which shows the result of having carried out the egg test of Example 1 and the comparative example 1 which were implemented.
  • FIG. 5 Egg test CMA 22.2.1 (2012) according to the evaluation item of the above [Table 2] in order to confirm the recovery of the non-stick properties for the heating cooking appliance (frying pan) prepared according to an embodiment of the present invention Is a diagram showing the results of the egg test of Example 1 and Comparative Example 1.
  • non-stick ceramic coating composition according to a preferred embodiment of the present invention and the heating cooker coated with the same have been described according to the above description and the drawings, which are merely described as examples and do not depart from the technical spirit of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
  • the nonstick ceramic coating composition of the present invention comprising an inorganic binder, a functional filler, a ceramic powder and a pigment,

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Abstract

본 발명은 난스틱 특성을 갖는 실리콘 플루이드(Silicon Fluid)를 충진제의 다공 내에 담지시킨 기능성 충진제를 무기질 결합제 등과 혼합하여 제조한 난스틱 세라믹 코팅 조성물을 사용하여 가열조리기구의 난스틱 세라믹 코팅층을 형성시킨 것을 특징으로 하는 난스틱 세라믹 코팅 조성물 및 이를 코팅한 가열조리기구에 관한 것으로, 본 발명은 충진제의 다공 내에 실리콘 플루이드(Silicon Fluid)를 담지시켜 난스틱 특성을 부여할 수 있도록 한 기능성 충진제를 사용하여 난스틱 세라믹 조성물을 제조함으로써, 내부식성, 내마모성, 내열성 등이 우수하고, 음식물의 가열조리시 음식물이 눌어붙는 문제점이 해결되고, 또한 가열조리기구의 가열시 종래의 난스틱 세라믹 조성물에 비해 난스틱 부여 화합물의 손실을 최대한 억제함으로써 가열조리기구의 난스틱 특성을 장기간 유지할 수 있는 효과가 있다.

Description

난스틱 세라믹 코팅 조성물 및 이를 코팅한 가열조리기구
본 발명은 난스틱 특성을 갖는 실리콘 플루이드(Silicon Fluid)를 충진제의 다공 내에 담지시킨 기능성 충진제를 무기질 결합제 등과 혼합하여 제조한 난스틱 세라믹 코팅 조성물을 사용하여 가열조리기구의 난스틱 세라믹 코팅층을 형성시킴으로써 가열조리기구의 난스틱 특성을 장기간 유지할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 난스틱 세라믹 코팅 조성물 및 이를 코팅한 가열조리기구에 관한 것이다.
일반적으로 주방에서 사용하는 후라이팬, 냄비 등과 같은 가열조리기구는 본체가 금속 소재로만 이루어져 있거나 또는 도 1에 도시된 바와 같이 금속 소재로 이루어진 본체(10)에 내산성, 내마모성, 내구성, 내열성, 내식성 등의 물성을 부여하기 위해 세라믹 코팅층(30)이 형성된 구조로서, 가열조리기구를 사용하여 음식을 조리할 경우 열에 의해 달구어진 조리면에 음식이 눌러 붙거나 또는 타는 문제점들이 발생할 우려가 있다.
상기와 같은 문제점들을 개선하기 위한 방안으로 개발된 기술로서 특허문헌 1에 도 2에 도시된 바와 같이 본체(10)의 내외면에 각각 세라믹 코팅층(30)의 하도층을 형성시킨 다음 내측 조리 면에 형성시킨 하도층인 세라믹 코팅층(30)의 외면에 실란 화합물이 함유된 난스틱 세라믹 코팅층(40)의 상도층을 형성시킨 가열조리기구에 관한 기술과, 특허문헌 2에 무기질 용매, 기능성 첨가제, 실리콘계 오일 중합제, 안료 등으로 이루어진 비점착성 및 청소 용이성 기능이 강화된 무기질 세라믹 코팅제 조성물을 이용하여 주방용품, 가전제품 등에 코팅층을 형성시키는 기술 및 특허문헌 3에 하나 이상의 금속 폴리알콕실레이트의 매트릭스(matrix), 코팅(2)의 총 중량에 대해 적어도 5 중량%인 상기 매트릭스에 분산된 하나 이상의 콜로이드성 금속 산화물 및 하나 이상의 실리콘 오일을 포함하는 졸-겔 물질에 의하여 구성되고, 적어도 10 ㎛의 두께를 갖는 연속적인 막의 형태인 것을 특징으로 하는 개선된 소수성 성질을 갖고 고온을 견디는 점착방지 코팅 기술 등이 제안되었다.
상기 선행특허 1 내지 3에서 사용하는 난스틱 코팅제 조성물들은 주로 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 금속 소재의 본체(10) 외면에 하도층인 세라믹 코팅층(30)을 형성시킨 다음 조리 면의 세라믹 코팅층(30) 외면에 상도층인 난스틱 코팅층(40)을 형성시키지만, 상기 난스틱 코팅층(40)을 형성시키는 조성물은 공통적으로 실란 화합물 또는 실리콘계 오일 등을 기능성 충진제와 혼합하여 제조한 난스틱 코팅 조성물로서, 이와 같은 난스틱 코팅 조성물을 사용하여 가열조리기구에 코팅시 도막의 형성 과정에서 도 3에 도시된 바와 같이 실란 화합물 또는 실리콘계 오일에 비해 비중이 높은 충진제(20)가 난스틱 코팅층(40)의 하부에 가라앉게 되고 난스틱 특성을 갖는 실란 화합물 또는 실리콘계 오일이 난스틱 코팅층(40)의 상부에 뜬 상태에서 가열조리기구에 일정시간 열을 가하게 되면 난스틱 코팅층(40)의 상부에 존재하는 실란 화합물 또는 실리콘계 오일 등이 쉽게 휘발되므로 가열조리기구의 난스틱 특성이 급격히 사라지고 장기간 지속되지 못하는 문제점이 있었다.
따라서 본 출원인은 상기와 같은 난스틱 코팅제 조성물들의 문제점을 해결하기 위하여 연구 개발한 결과 본 출원인이 특허출원하여 등록받른 바 있는 특허문헌 4의 무기질 세라믹 코팅제 조성물의 기능성 충진제를 다공성 충진제로 대체하고, 난스틱 특성을 갖는 실리콘 플루이드(Silicon Fluid)를 충진제의 다공 내에 담지시킨 기능성 충진제를 사용한 난스틱 세라믹 코팅 조성물을 개발함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 난스틱 특성을 갖는 실리콘 플루이드(Silicon Fluid)를 충진제의 다공 내에 담지시킨 기능성 충진제를 무기질 결합제 등과 혼합하여 제조한 난스틱 세라믹 코팅 조성물을 사용하여 가열조리기구의 난스틱 세라믹 코팅층을 형성시킴으로써 가열조리기구의 난스틱 특성을 장기간 유지할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 난스틱 세라믹 코팅 조성물 및 이를 코팅한 가열조리기구를 제공함으로 과제로 한다.
즉, 본 발명은 종래의 난스틱 세라믹 조성물이 도 3에 도시된 바와 같이 난스틱 특성을 갖는 실란 화합물 또는 실리콘계 오일이 충진제(20)와 분리되면서 충진제(20)의 상부로 뜬 상태에서 난스틱 코팅층(40)의 도막이 건조되는 것과는 달리 충진제의 다공 내에 실리콘 플루이드(Silicon Fluid)를 담지시켜 난스틱 특성을 부여할 수 있도록 한 기능성 충진제를 사용하여 난스틱 세라믹 조성물을 제조함으로써, 가열조리기구의 가열시 종래의 난스틱 세라믹 조성물에 비해 난스틱 부여 화합물의 손실을 최대한 억제할 수 있도록 한 것이 특징이다.
따라서, 본 발명은 다공 내에 실리콘 플루이드(Silicon Fluid)를 담지시킨 기능성 충진제가 난스틱 코팅층(40)의 상중하 전체적으로 골고루 분포하게 하여 장시간 고열에 노출되어도 난스틱 코팅층(40)의 하층부에 있는 난스틱 물질이 코팅표면으로 서서히 용출되어서 난스틱 내구성이 장시간 유지되도록 한 것이 특징이다.
본 발명은 무기질 결합제, 기능성 충진제, 세라믹 파우더, 안료를 포함하는 난스틱 세라믹 코팅 조성물에 있어서, 상기 난스틱 세라믹 코팅 조성물은 무기질 결합제 100 중량부에 대하여 기능성 충진제 7~12 중량부, 세라믹 파우더 15~20 중량부 및 안료 1~16 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 난스틱 세라믹 코팅 조성물을 과제의 해결 수단으로 한다.
그리고 본 발명은 상기 난스틱 세라믹 코팅제 조성물을 사용하여 조리하는 면에 코팅한 것을 특징으로 하는 난스틱 세라믹 코팅제 조성물을 코팅한 가열조리기구를 과제의 다른 해결 수단으로 한다.
상기에서 무기질 결합제는 실란 화합물 30~50 중량%와 무기질 바인더 50~70중량%로 이루어지며, 상기 무기질 바인더는 실리카졸, 알루미나졸 또는 지르코니아졸 중에서 1종 또는 그 이상의 혼합물로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 기능성 충진제는 충진제 40~60 중량%에 실리콘 플루이드(Silicon Fluid) 40~60 중량%를 담지시킨 것을 특징으로 한다.
또한 상기 실란 화합물은 화학식이 RnSiX4 -n이고, 상기 화학식에서, X는 서로 같거나 다르고, 가수분해 가능한 기 또는 히드록시기이고, 라디칼 R은 서로 같거나 다르고, 수소, 탄소수 10 미만의 알킬기를 나타내며, n은 0, 1 또는 2인 실란이 하나 이상 사용되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 실리콘 플루이드는 메틸페닐실리콘 플루이드, 알킬아릴실리콘 플루이드, 하이드로겐실리콘 플루이드, 아미노실리콘 플루이드, 플루오로실리콘 플루이드 또는 히드록시 실리콘 플로이드로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 그 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 난스틱 특성을 갖는 실리콘 플루이드(Silicon Fluid)를 충진제의 다공 내에 담지시킨 기능성 충진제를 무기질 결합제 등과 혼합하여 제조한 난스틱 세라믹 코팅 조성물을 사용하여 가열조리기구의 난스틱 세라믹 코팅층을 형성시킴으로써, 내부식성, 내마모성, 내열성 등이 우수하고, 음식물의 가열조리시 음식물이 눌어붙는 문제점이 해결되고, 또한 가열조리기구의 가열시 종래의 난스틱 세라믹 조성물에 비해 난스틱 부여 화합물의 손실을 최대한 억제함으로써 가열조리기구의 난스틱 특성을 장기간 유지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 세라믹 코팅층이 형성된 가열조리기구의 단면 구조를 나타낸 도면.
도 2는 종래의 난스틱 코팅층이 형성된 가열조리기구의 단면 구조를 나타낸 도면.
도 3은 도 2의 가열조리기구의 난스틱 세라믹 코팅층의 단면 구조를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가열조리기구의 난스틱 세라믹 코팅층에 대한 난스틱 시험 결과를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 가열조리기구의 난스틱 세라믹 코팅층에 대한 난스틱 시험 후 복구시험 결과를 나타낸 도면.
상기의 효과를 달성하기 위한 본 발명은 난스틱 세라믹 코팅제 조성물 및 이를 코팅한 가열조리기구에 관한 것으로써, 본 발명의 기술적 구성을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하, 본 발명에 따른 난스틱 세라믹 코팅제 조성물을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 난스틱 세라믹 코팅제 조성물은 본 출원인에 의해 선출원되어 등록된 특허문헌 4(등록번호 : 제10-0895052호)의 '무기질 세라믹 코팅제 조성물'을 적용할 수 있으며, 구체적으로는 무기질 결합제, 기능성 충진제, 세라믹 파우더, 안료를 포함하는 난스틱 세라믹 코팅 조성물에 있어서, 상기 난스틱 세라믹 코팅 조성물은 무기질 결합제 100 중량부에 대하여 기능성 충진제 7~12 중량부, 세라믹 파우더 15~20 중량부 및 안료 1~16 중량부로 이루어진다.
본 발명에서 무기질 결합제는 코팅막의 내구성, 내마모성과 같은 기계적 물성과 내식성과 같은 화학적 물성 및 열전도율을 향상시키기 위한 것으로, 실란 화합물 30~50 중량%와 무기질 바인더 50~70중량%로 이루어지고, 상기 무기질 바인더는 실리카졸, 알루미나졸 또는 지르코니아졸 중에서 1종 또는 그 이상의 혼합물로 이루어진다.
상기에서 실란 화합물은 무기질 바인더와 화학 반응하여 결합되는 것으로서, 실란 화합물의 혼합량이 상기에서 한정한 범위를 벗어날 경우 실란 화합물과 무기질 바인더의 결합력의 저하로 고열에서 박리현상이 일어날 우려가 있다. 그리고 상기 실란 화합물은 구체적으로는 화학식이 RnSiX4 -n인 실란 또는 그로부터 파생된 올리고머를 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 실란 화합물의 화학식 RnSiX4 -n에서 X는 서로 같거나 다르고, 가수분해 가능한 기 또는 히드록시 기이고, 라디칼 R은 서로 같거나 다르고, 수소, 탄소수 10 미만의 알킬기를 나타내고, n은 0, 1 또는 2인 실란이 하나 이상 사용된다.
더욱 구체적으로 상기 실란 화합물은 메틸트리메톡시실란, 에틸트리메톡시실란, 노르말프로필트리메톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 에틸트리에톡시실란, 노르말프로필트리에톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 트리플루오로프로필트리메톡시실란, 트리데카플루오로옥틸트리메톡시실란, 테트라에톡시실란 또는 헵타데카플루오로데실트리메톡시실란 중에서 1종 또는 그 이상을 선택하여 사용하는 것이 바람직하다.
그리고 상기에서 실리카졸은 무정질 실리카 미립자가 수중에서 콜로이드 미립자를 형성하여 실란 화합물과 화학반응으로 결합되는 것으로서, 실리카졸의 혼합량이 상기 범위를 벗어날 경우에는 실란 화합물의 결합력의 약화로 물성이 저하될 우려가 있다. 그리고 상기 실리카졸은 0.2~1.0㎛ 입자크기의 분말 산화규소(SiO2) 20~40 중량%에 분산매로 물 60~80 중량%를 혼합시켜 사용하는 것이 바람직하며, 이때 산화규소 및 물의 함량이 상기 범위를 벗어날 경우, 실리카졸이 제대로 이루어지지 않을 우려가 있다.
상기에서 알루미나졸은 낮은 온도에서 우수한 소결 밀도를 형성하여 도막의 표면경도, 내마모성, 내구성과 같은 기계적 특성과 내알칼리성, 내식성과 같은 화학적 특성을 강화시키기는 역할을 하는 것으로, 알루미나졸의 혼합량이 15 중량% 미만이 될 경우 소결 밀도가 떨어져 도막의 물리적 화학적 특성이 저하될 우려가 있고, 20 중량%를 초과할 경우 도막의 소결 밀도의 향상으로 물리적 화학적 특성은 향상될 수 있지만 소결 밀도의 향상으로 도리어 도막의 표면이 변형될 우려가 있다. 그리고 상기 알루미나졸은 0.2~1.0㎛ 입자크기의 분말 산화알루미늄(Al2O3) 10~20 중량%에 분산매로 물 80~90 중량%를 혼합시켜 사용하는 것이 바람직하며, 이때 산화알루미늄 및 물의 함량이 상기 범위를 벗어날 경우, 알루미나 졸이 제대로 이루어지지 않을 우려가 있다.
상기에서 지르코니아졸은 소결시 높은 강도와 경도로 인해 온도변화에 강하여 내열성과 내식성과 같은 물성을 향상시키는 역할을 하는 것으로 지르코니아졸의 혼합량이 15 중량% 미만이 될 경우 강도 및 경도의 저하로 물성이 저하될 우려가 있고, 지르코니아졸의 혼합량이 20 중량%를 초과할 경우 강도 및 경도의 물성은 향상될 수 있지만 충격력이 약해질 우려가 있다. 그리고 상기 지르코니아졸은 0.2~1.0㎛ 입자크기의 분말 지르코니아(ZrO2) 10~20 중량%에 분산매로 물 80~90 중량%를 혼합시켜 사용하는 것이 바람직하며, 이때 지르코니아 및 물의 함량이 상기 범위를 벗어날 경우, 지르코니아졸이 제대로 이루어지지 않을 우려가 있다.
본 발명에서 기능성 충진제는 다공성 또는 비표면적이 넓은 특성을 갖는 충진제로서, 난스틱 특성을 갖는 실리콘 플루이드(Silicon Fluid)를 충진제의 다공 내에 담지시킨 기능성 충진제이다. 상기 기능성 충진제를 난스틱 세라믹 코팅 조성물을 사용하여 난스틱 코팅층을 형성시킨 가열조리기구는 가열조리하는 음식이 가열조리기구의 조리면에 눌러 붙지 않도록 하고, 가열조리기구의 난스틱 특성을 장기간 유지할 수 있도록 하는 작용을 한다.
따라서, 본 발명은 다공 내에 실리콘 플루이드(Silicon Fluid)를 담지시킨 기능성 충진제가 난스틱 코팅층(40)의 상중하 전체적으로 골고루 분포하게 하여 장시간 고열에 노출되어도 난스틱 코팅층(40)의 하층부에 있는 난스틱 물질이 코팅표면으로 서서히 용출되어서 난스틱 내구성이 장시간 유지되도록 한 것이 특징이다.
본 발명에서 기능성 충진제는 무기질 결합제 100 중량부에 대하여 기능성 충진제 7~12 중량부를 혼합하는 것이 바람직하다. 무기질 결합제에 혼합하는 기능성 충진제의 양이 상기에서 한정한 혼합량 미만이 될 경우에는 가열조리기구의 난스틱 특성이 저하할 우려가 있고, 상기에서 한정한 혼합량을 초과할 경우에는 기능성 충진제의 혼합량에 비해 상대적으로 무기질 결합제 또는 세라믹 파우더 등과 같은 구성성분들의 혼합량이 적어짐에 따라 가열조리기구의 내부식성, 내마모성, 내열성 등의 물성이 저하할 우려가 있다.
본 발명에서 사용하는 기능성 충진제는 다공성 소재로서 제올라이트(Zeloite), 일라이트(Illite), 세피얼라이트(Sepiolite), 벤토나이트(Bentonite), 흄드실리카(Fumed silica), 에어로실 실리카(Aerosil Silica), 비장탄 중에서 선택된 1종 또는 그 이상의 혼합물로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 기능성 충진제는 난스틱 특성을 부여할 수 있도록 하기 위하여 기능성 충진제 40~60 중량%에 실리콘 플루이드(Silicon Fluid) 40~60 중량%를 담지시키는 것이 바람직하다. 기능성 충진제에 담지시키는 실리콘 플루이드(Silicon Fluid)의 양이 상기에서 한정한 담지량 미만이 될 경우에는 가열조리기구의 난스틱 특성이 저하할 우려가 있고, 상기에서 한정한 담지량을 초과할 경우에는 기능성 충진제에 담지된 실리콘 플루이드(Silicon Fluid)가 충진제의 기공으로부터 다량 유출되어 난스틱 세라믹 코팅층의 접착력을 약화시킬 우려가 있다.
본 발명에서 상기 기능성 충진제에 담지시키는 실리콘 플루이드(Silicon Fluid)는 메틸페닐실리콘 플루이드, 알킬아릴실리콘 플루이드, 하이드로겐실리콘 플루이드, 아미노실리콘 플루이드, 플루오로실리콘 플루이드 또는 히드록시 실리콘 플로이드로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 그 이상인 것이 바람직하다.
본 발명에서 세라믹 파우더는 도막의 기계적 물성을 향상시키고, 원적외선 방사와 음이온을 방출시키기 위해 혼합하는 것으로서, 세라믹 파우더의 혼합량이 15 중량부 미만이 될 경우 원적외선 및 음이온 방출 효과를 기대할 수 없고, 20 중량부를 초과할 경우 도막의 상태변화 및 접착력이 저하될 우려가 있다. 상기 세라믹 파우더는 음이온 방출량 및 원적외선 방사량을 감안하여 음이온 방출물질과 원적외선 방사물질을 1 : 1 중량비로 혼합시키는 것이 바람직하다. 상기에서 원적외선 방사물질은 40℃에서 원적외선 방사율이 90% 이상인 석영, 몬조나이트, 편마암류 및 유문암질 응회암과 같이 천연광물질군으로부터 1종 또는 그 이상을 선택한 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다. 상기에서 음이온 방출물질은 스트론튬, 바나듐, 지르코늄, 세륨, 네어디뮴, 란탄, 바륨, 류비듐, 세슘, 갈륨 중에서 선택된 하나의 희토류 천연석으로부터 1종 또는 그 이상을 선택한 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다.
그리고 본 발명에 따른 무기질 세라믹 코팅제는 코팅층의 색상을 내기 위해 안료를 사용하며, 안료의 혼합량은 무기질 결합제 100 중량부에 대하여 1~16 중량부로 상기에서 한정한 바 있지만 안료의 색상 또는 소비자의 요구나 제조자의 필요에 따라 상기에서 정한 범위에만 반드시 한정되는 것은 아니고 안료의 채도, 명도 등에 따라 적절히 조정되어 질 수 있고, 그리고 안료의 종류는 특별히 한정하는 것은 아니고 통상적인 안료 중에서 적절히 선택하여 사용할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명은 상기와 같은 기술적 구성에 의한 세라믹 코팅 조성물을 사용하여 가열조리기구에 난스틱 세라믹 코팅층을 형성시킴으로써, 충진제의 다공 내에 실리콘 플루이드(Silicon Fluid)를 담지시켜 난스틱 특성을 부여할 수 있도록 한 기능성 충진제를 사용하여 난스틱 세라믹 조성물을 제조함으로써, 내부식성, 내마모성, 내열성 등이 우수하고, 음식물의 가열조리시 음식물이 눌어붙는 문제점이 해결되고, 또한 가열조리기구의 가열시 종래의 난스틱 세라믹 조성물에 비해 난스틱 부여 화합물의 손실을 최대한 억제함으로써 가열조리기구의 난스틱 특성을 장기간 유지할 수 있는 효과가 있다.
이하 본 발명을 아래 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는바 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
1. 난스틱 세라믹 코팅제의 제조
(제조예 1)
난스틱 세라믹 코팅제 조성물은 무기질 결합제 100 중량부에 대하여 기능성 충진제 7 중량부, 세라믹 파우더 15 중량부 및 블랙색상 안료 5 중량부를 혼합하여 난스틱 세라믹 코팅 조성물을 제조하였다.
그리고 상기 제조예 1의 난스틱 세라믹 코팅 조성물에서 사용한 무기질 결합제는 실란 화합물 30 중량%, 실리카졸 70 중량%로 이루어지는 것을 사용하였으며, 상기 실란 화합물은 메틸트리메톡시실란을 사용하고, 기능성 충진제는 흄드실리카(Fumed silica) 60 중량%에 메틸페닐실리콘 플루이드 40 중량%를 담지시킨 충진제를 사용하였다.
그리고 상기 실리카졸은 0.2~1.0㎛ 입자크기의 분말 산화규소 30 중량% 및 물 70 중량% 혼합시킨 것을 사용하였다. 기능성 충진제는 티탄산칼륨과 알루미나를 1 : 1로 혼합한 것을 사용하였으며, 세라믹 파우더는 원적외선 방사물질인 석영, 몬조나이트와 음이온 방출물질인 스트론튬, 바나듐을 균일한 양으로 사용하였다.
(제조예 2)
난스틱 세라믹 코팅제 조성물은 무기질 결합제 100 중량부에 대하여 기능성 충진제 12 중량부, 세라믹 파우더 20 중량부 및 블랙색상 안료 10 중량부를 혼합하여 난스틱 세라믹 코팅 조성물을 제조하였다.
그리고 상기 제조예 2의 난스틱 세라믹 코팅 조성물에서 사용한 무기질 결합제는 실란 화합물 40 중량%, 실리카졸 30 중량%, 알루미나졸 30 중량%로 이루어지는 것을 사용하였다. 상기 실란 화합물은 에틸트리메톡시실란을 사용하고, 기능성 충진제는 흄드실리카(Fumed silica) 40 중량%에 플루오로실리콘 플루이드 60 중량%를 담지시킨 충진제를 사용하였다.
그리고 상기 실리카졸은 0.2~1.0㎛ 입자크기의 분말 산화규소 30 중량% 및 물 70 중량% 혼합시킨 것을 사용하였으며, 상기 알루미나졸은 0.2~1.0㎛ 입자크기의 분말 산화알루미늄 20 중량% 및 물 80 중량%로 혼합하여 이루어지는 것을 사용하였다. 기능성 충진제는 티탄산칼륨과 알루미나를 1 : 1로 혼합한 것을 사용하였으며, 세라믹 파우더는 원적외선 방사물질인 석영, 몬조나이트와 음이온 방출물질인 스트론튬, 바나듐을 균일한 양으로 사용하였다.
(제조예 3)
난스틱 세라믹 코팅제 조성물은 무기질 결합제 100 중량부에 대하여 기능성 충진제 12 중량부, 세라믹 파우더 15 중량부, 블랙색상 안료 16 중량부로 이루어지는 세라믹 코팅제 조성물을 제조하여 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 알루미늄판 표면을 코팅하였다.
상기 제조예 3의 세라믹 코팅 조성물에서 사용한 무기질 결합제는 실란 화합물 50 중량%, 실리카졸 25 중량%, 지르코니아졸 25 중량%로 이루어지는 것을 사용하였으며, 상기 실란 화합물은 메틸트리메톡시실란을 사용하였다.
그리고 상기 실리카졸은 0.2~1.0㎛ 입자크기의 분말 산화규소 30 중량% 및 물 70 중량% 혼합시킨 것을 사용하였으며, 상기 지르코니아졸은 0.2~1.0㎛ 입자크기의 분말 지르코니아 20 중량% 및 물 80 중량%로 혼합하여 이루어지는 것을 사용하였다. 기능성 충진제는 티탄산칼륨과 알루미나를 1 : 1로 혼합한 것을 사용하였으며, 세라믹 파우더는 원적외선 방사물질인 석영, 몬조나이트와 음이온 방출물질인 스트론튬, 바나듐을 균일한 양으로 사용하였다.
2. 가열조리기구(후라이팬)의 난스틱 세라믹 코팅층의 형성
(실시예 1)
세라믹 코팅층이 형성된 알루미늄다이캐스팅 소재의 가열조리기구(후라이팬)의 내면에 상기 제조예 1의 방법에 의해 제조한 난스틱 세라믹 코팅 조성물을 60㎛의 두께로 상도 코팅한 다음 270℃의 온도에서 15분간 가열하여 난스틱 세라믹 코팅층을 경화시켰다.
(실시예 2)
세라믹 코팅층이 형성된 알루미늄다이캐스팅 소재의 가열조리기구(후라이팬)의 내면에 상기 제조예 2의 방법에 의해 제조한 난스틱 세라믹 코팅 조성물을 60㎛의 두께로 상도 코팅한 다음 270℃의 온도에서 15분간 가열하여 난스틱 세라믹 코팅층을 경화시켰다.
(비교예 1)
세라믹 코팅층이 형성된 알루미늄다이캐스팅 소재의 가열조리기구(후라이팬)의 내면에 상기 제조예 3의 방법에 의해 제조한 난스틱 세라믹 코팅 조성물을 60㎛의 두께로 상도 코팅한 다음 270℃의 온도에서 15분간 가열하여 난스틱 세라믹 코팅층을 경화시켰다.
3. 가열조리기구(후라이팬)의 난스틱 특성 평가
상기 실시예 1, 2 및 비교예 1에 따른 가열조리기구(후라이팬)에 대한 난스틱 특성을 Egg test CMA 22.2.1(2012)의 방법에 의해 아래의 항목을 평가하였으며, 그 결과는 아래 [표 1]에 나타내었다.
(1) 400℃ 열충격시험(Modified CMA)
400℃로 예열된 오븐에 가열조리기구(후라이팬)를 넣고 1시간 동안 방치한 다음 실온에서 서서히 식힌다. 그리고 가열조리기구를 깨끗이 세척하여 계란 시험으로 난스틱성을 평가한다. 난스틱성이 사라질 때까지 반복시험한다.
(2) 염수끓임 시험(Modified CMA)
5% 염수 1L를 본체 내부에 채운 가열조리기구(후라이팬)를 핫플레이트 위에 올려 놓고 3시간 동안 염수를 끓인 다음 깨끗이 세척하여 계란 시험으로 난스틱성을 평가한다. 난스틱성이 사라질 때까지 반복시험한다.
(3) 물끓임 시험(Modified CMA)
증류수 1L를 본체 내부에 채운 가열조리기구(후라이팬)를 핫플레이트 위에 올려놓고 2 시간 동안 증류수를 끓인 다음 깨끗이 세척하여 계란 시험으로 난스틱성을 평가한다. 난스틱성이 사라질 때까지 반복시험한다.
표 1 (단위 : NS)
구분 실시예 1 실시예 2 비교예 1
400℃ 열충격시험 6회 실시 후 3.07회 실시 후 1.0 6회 실시 후 3.07회 실시 후 1.0 3회 실시 후 1.0
염수끓임 시험 12시간 실시 후 3.015시간 실시 후 1.0 12시간 실시 후 3.015시간 실시 후 1.0 6시간 실시 후 1.0
물끓임 시험 10시간 실시 후 4.014시간 실시 후 3.016시간 실시 후 1.0 10시간 실시 후 4.014시간 실시 후 3.016시간 실시 후 1.0 10시간 실시 후 1.0
- Egg test CMA(Cookware Manufactures Association) 22.2.1(2012) : 전기 핫 플레이트(hot plate)로 팬(pan)을 가열하고 팬(pan) 표면의 온도가 150℃에 도달한 후 기름없이 계란을 깨서 넣어 2분간 요리 후 (같은 조건으로 5회 반복) 계란이 팬(pan)에 달라붙는 정도를 판단하는 기준이며, 계란이 깨끗이 제거가 되면 5점, 계란이 약간 (1㎠ 정도 남음) 들러붙어 있으면 4점, 계란이 3㎠~4㎠ 정도 들러붙어 있으면 3점, 계란이 절반가량 붙어 있어 뒤집는데 힘이 가해야 하는 경우는 2점, 계란이 3/4이상 들러 붙어 계란의 제거가 힘든 경우는 1점으로 구분됨. - 'NS'란 Non Stick의 줄임말로서 조리 시에 음식물이 조리기구에 들러붙지 않는 상황을 의미함. - 400℃ 열충격시험 : '6회 실시 후 3.0'이란 '400℃로 예열된 오븐에 가열조리기구(후라이팬)를 넣고 1시간 동안 방치한 다음 실온에서 서서히 식히는 과정'을 5회 실시한 다음 계란시험을 한 결과의 NS값이 3.0인 것을 나타낸 것임. - 염수끓임 시험 : '12시간 실시 후 3.0'이란 '5% 염수 1L를 본체 내부에 채운 가열조리기구(후라이팬)를 핫플레이트 위에 올려 놓고 12시간 동안 염수를 끓이는 과정'을 실시한 다음 계란시험을 한 결과의 NS값이 3.0인 것을 나타낸 것임. - 물끓임 시험 : '10시간 실시 후 4.0'이란 '증류수 1L를 본체 내부에 채운 가열조리기구(후라이팬)를 핫플레이트 위에 올려놓고 10 시간 동안 증류수를 끓이는 과정'을 실시한 다음 계란시험을 한 결과의 NS값이 4인 것을 나타낸 것임.
상기 [표 1]의 내용에 의하면, 실시예 1, 2가 비교예 1에 비해 난스틱 특성이 매우 우수한 것을 알 수 있고, 또한 난스틱 특성이 소멸되는 시간까지의 기간도 실시예 1, 2가 비교예 1에 비해 우수한 것을 확인할 수 있었다.
참고로 도 4는 본 발명의 실시예에 따라 제조한 가열조리기구(후라이팬)에 대한 난스틱 특성을 확인하기 위하여 상기 [표 1]의 평가항목에 따라 Egg test CMA 22.2.1(2012)에 의해 실시한 실시예 1 및 비교예 1의 계란 시험을 실시한 결과를 나타낸 도면이다.
3. 가열조리기구(후라이팬)의 난스틱 특성 복구 시험 평가
상기 [표 1]에서와 같이 가열조리기구(후라이팬)이 난스틱 특성이 사라질 때까지 시험한 다음(NS=1.0), 난스틱 특성이 소멸된 가열조리기구(후라이팬)를 300℃에서 30분간 열처리한 다음 계란을 사용하여 염수끓임 및 물끓임 항목에 대한 난스틱 특성 복구 시험을 실시한 결과 아래 [표 2]의 내용과 같다.
표 2 (단위 : NS)
구분 실시예 1 실시예 2 비교예 1
염수끓임 시험 4.0 4.0 1.0
물끓임 시험 3.0 3.0 1.0
상기 [표 2]의 내용에 의하면, 실시예 1, 2가 비교예 1에 비해 난스틱 특성의 복구가 매우 우수한 것을 알 수 있고, 비교예 1의 경우에는 난스틱 특성이 복구되지 않는 것을 확인할 수 있었다.
참고로 도 5는 본 발명의 실시예에 따라 제조한 가열조리기구(후라이팬)에 대한 난스틱 특성의 복구를 확인하기 위하여 상기 [표 2]의 평가항목에 따라 Egg test CMA 22.2.1(2012)에 의해 실시예 1 및 비교예 1의 계란 시험을 실시한 결과를 나타낸 도면이다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 난스틱 세라믹 코팅제 조성물 및 이를 코팅한 가열조리기구를 상기한 설명 및 도면에 따라 설명하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
무기질 결합제, 기능성 충진제, 세라믹 파우더 및 안료를 포함하는 본 발명의 난스틱 세라믹 코팅 조성물은,
무기질 결합제 100 중량부에 대하여 기능성 충진제 7~12 중량부, 세라믹 파우더 15~20 중량부 및 안료 1~16 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하며, 상기의 난스틱 세라믹 조성물을 사용하여 가열조리기구에 코팅층을 형성시킴으로써, 내부식성, 내마모성, 내열성 등이 우수하고, 음식물의 가열조리시 음식물이 눌어붙는 문제점이 해결되고, 또한, 가열조리기구의 가열시 종래의 난스틱 세라믹 조성물에 비해 난스틱 부여 화합물의 손실을 최대한 억제하는 등 조리기구의 코팅 조성물로서 매우 유용하다.

Claims (6)

  1. 난스틱 세라믹 코팅 조성물에 있어서,
    무기질 결합제 100중량부에 대하여, 제올라이트(Zeloite), 일라이트(Illite), 세피얼라이트 (Sepiolite), 벤토나이트(Bentonite), 흄드실리카(Fumed silica), 에어로실 실리카(Aerosil Silica), 비장탄 중에서 선택된 1종 또는 그 이상의 혼합물 40~60 중량%에 실리콘 플루이드(Silicon Fluid) 40~60 중량%를 담지시킨 충진제 7 내지 12중량부, 세라믹 파우더 15 내지 20중량부, 안료 1 내지 16중량부로 조성되는 것을 특징으로 하는 난스틱 세라믹 코팅제 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 무기질 결합제는 실란 화합물 30~50 중량%와 무기질 바인더 50~70중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 난스틱 세라믹 코팅 조성물.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 실란 화합물은 화학식이 RnSiX4 -n이고,
    상기 화학식에서, X는 서로 같거나 다르고, 가수분해 가능한 기 또는 히드록시기이고, 라디칼 R은 서로 같거나 다르고, 수소, 탄소수 10 미만의 알킬기를 나타내며, n은 0, 1 또는 2인 실란이 하나 이상 사용되는 것을 특징으로 하는 난스틱 세라믹 코팅제 조성물.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 무기질 바인더는 실리카졸, 알루미나졸 또는 지르코니아졸 중에서 1종 또는 그 이상의 혼합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 난스틱 세라믹 코팅 조성물.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 실리콘 플루이드(Silicon Fluid)는 메틸페닐실리콘 플루이드, 알킬아릴실리콘 플루이드, 하이드로겐실리콘 플루이드, 아미노실리콘 플루이드, 플루오로실리콘 플루이드 또는 히드록시 실리콘 플로이드로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 그 이상인 것을 특징으로 하는 난스틱 세라믹 코팅제 조성물.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2 중에서 어느 한 항에 따른 난스틱 세라믹 코팅제 조성물을 사용하여 조리하는 면에 코팅한 것을 특징으로 하는 난스틱 세라믹 코팅제 조성물을 코팅한 가열조리기구.
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