WO2018143700A1 - 유리 조성물 및 조리기기 - Google Patents

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Definitions

  • a cooking device is a device for cooking food by heating food using a heating source. Since food waste generated during the cooking process is buried in the cavity inner wall of the cooking appliance, when the cooking of the food is completed in the cooking appliance, it is necessary to clean the inside of the cavity. In addition, cooking of food involves high temperature, and the cavity inner wall and the like are exposed to organic substances and alkali components. Therefore, when enamel is used in a cooking appliance, such enamel requires heat resistance, chemical resistance, abrasion resistance, and stain resistance. Therefore, there is a need for a composition for enamel to improve the heat resistance, chemical resistance, abrasion resistance and fouling resistance of the enamel.
  • a technique for easily cleaning the enamel commonly used in the oven includes a pyrrolith method of burning contaminants at a high temperature to ashes, a method using a strong alkaline detergent, or a water soak. Accordingly, enamel is exposed to high temperature or high alkali detergents, and thus requires high heat resistance and chemical resistance.
  • the functional layer 14b may be disposed in direct contact with the metal layer 14a.
  • the functional layer 14b may be disposed in indirect contact with the metal layer 14a.
  • a buffer layer 14c may be disposed between the metal layer 14a and the functional layer 14b.
  • the buffer layer 14c may include an adhesive layer. That is, the adhesion between the metal layer 14a and the functional layer 14b may be improved by the buffer layer 14c.
  • the surface of the cavity which is the internal space of the cooking appliance, and the surface of the door facing the cooking chamber are contaminated by food and organic materials generated during the cooking process, the surface of the cavity and the cooking chamber may be easily cleaned with only a simple water swell. .

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Abstract

실시예에 따른 유리 조성물은, P2O5, SiO2, B2O3, Al2O3, ZrO2 및 Ⅰ족계 산화물을 포함하는 유리 프릿을 포함하고, 상기 P2O5는 상기 유리 프릿 전체에 대해 10 중량% 내지 30 중량% 만큼 포함되고, 상기 SiO2는 상기 유리 프릿 전체에 대해 20 중량% 내지 40 중량% 만큼 포함되고, 상기 B2O3는 상기 유리 프릿 전체에 대해 5 중량% 내지 18 중량% 만큼 포함되고, 상기 Al2O3는 상기 유리 프릿 전체에 대해 15 중량% 내지 30 중량% 만큼 포함되고, 상기 ZrO2는 상기 유리 프릿 전체에 대해 1 중량% 내지 8 중량% 만큼 포함되고, 상기 Ⅰ족계 산화물은 상기 유리 프릿 전체에 대해 15 중량% 내지 30 중량 만큼 포함한다.

Description

유리 조성물 및 조리기기
실시예는 유리 조성물 및 이를 적용한 조리기기에 관한 것이다.
법랑(enamel)은 금속판의 표면에 유리질 유약을 도포시킨 것이다. 일반적인 법랑은 전자레인지와 오븐과 같은 조리기기 등에 사용된다. 한편, 법랑은 유약의 종류 또는 용도에 따라, 산화를 방지하는 내산법랑, 고온에 견딜 수 있는 내열법랑 등으로 나뉜다. 또한, 법랑에 첨가되는 재료에 따라, 알루미늄법랑, 지르코늄법랑, 티탄법랑 및 소다유리법랑 등으로 분류된다.
일반적으로 조리기기는 가열원을 이용하여 음식물을 가열하여 조리하는 기기이다. 조리 과정에서 발생한 음식물 찌꺼기 등이 상기 조리기기의 캐비티 내벽에 묻게 되므로, 상기 조리기기에서 음식물의 조리가 완료된 경우, 상기 캐비티 내부를 청소할 필요가 있다. 또한, 음식물의 조리는 고온을 수반하고, 상기 캐비티 내벽 등은 유기물질 및 알칼리 성분에 노출된다. 따라서, 법랑을 조리기기에 사용하는 경우에, 이러한 법랑은 내열성, 내화학성, 내마모성 및 내오염성 등을 필요로 한다. 따라서, 법랑의 내열성, 내화학성, 내마모성 및 내오염성을 개선시키기 위한 법랑용 조성물이 필요하다.
특히, 일반적으로 오븐에 사용되는 법랑을 쉽게 청소할 수 있는 기술로는 고온에서 오염물을 태워 재로 만드는 피롤리시스 방법, 강한 알칼리 세제를 사용하는 방법 또는 물불림을 이용하는 방법 등이 있다. 이에 따라서, 법랑은 고온 또는 고알칼리 세제에 노출되므로, 높은 내열성 및 내화학성을 요구한다.
실시예는 향상된 청소 성능을 가지고, 향상된 신뢰성을 가지는 유리 조성물 및 이를 적용한 조리기기를 제공하고자 한다.
실시예에 따른 유리 조성물은, P2O5, SiO2, B2O3, Al2O3, ZrO2 및 Ⅰ족계 산화물을 포함하는 유리 프릿을 포함하고, 상기 P2O5는 상기 유리 프릿 전체에 대해 10 중량% 내지 30 중량% 만큼 포함되고, 상기 SiO2는 상기 유리 프릿 전체에 대해 20 중량% 내지 40 중량% 만큼 포함되고, 상기 B2O3는 상기 유리 프릿 전체에 대해 5 중량% 내지 18 중량% 만큼 포함되고, 상기 Al2O3는 상기 유리 프릿 전체에 대해 15 중량% 내지 30 중량% 만큼 포함되고, 상기 ZrO2는 상기 유리 프릿 전체에 대해 1 중량% 내지 8 중량% 만큼 포함되고, 상기 Ⅰ족계 산화물은 상기 유리 프릿 전체에 대해 15 중량% 내지 30 중량 만큼 포함한다.
실시예에 따른 유리 조성물은 향상된 청소성을 가질 수 있다.
이에 따라, 조리기기의 청소성을 향상시킬 수 있다. 자세하게, 조리기기를 물불림 만으로도 용이하게 세척할 수 있다.
즉, 조리기기의 내부 공간인 캐비티의 면 및 조리실이 차폐된 상태에서 조리실과 마주보게 되는 도어의 면이 조리 과정에서 발생하는 음식물 및 유기 물질에 의하여 오염되어도 간단한 물불림만으로도 용이하게 세척할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 유리 조성물에 의해 코팅되는 기능층의 청소성이 우수하므로, 적은 에너지를 사용하여도 조리기기의 내부를 용이하게 세척할 수 있다.
특히, 실시예에 따른 유리 조성물에 의해 코팅되는 기능층은 닭기름 등의 기름류 및 당류 등도 다른 오염물들과 함께 적은 에너지 및 적은 시간으로 효과적으로 제거할 수 있다.
또한, 캐비티 및 도어의 이면에 별도의 버퍼층 없이도 직접 기능층을 코팅할 수 있으므로, 공정 효율을 향상시킬 수 있고, 기능층의 코팅에 따른 캐비티 및 도어의 두께 증가를 최소화할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 유리 조성물이 일정 온도 이상의 연화점 및 열팽창계수를 가지므로 고온에서의 조리 및 세척에도 장시간 견딜 수 있다.
또한, 실시예에 따른 유리 조성물은 Al2O3의 중량%를 적절하게 제어하여, 유리 조성물에 의해 형성되는 기능층에 당 성분이 접촉하였을 때 발생하는 캐러맬화 반응을 감소시킬 수 있다.
따라서, 캐러맬화 반응과 같은 산화 반응에 의해 기능층의 특성이 변화하거나 저하되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 조리기기의 정면도를 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 캐비티 내면의 일부를 확대한 단면도를 도시한 도면이다.
도 4 및 도 5는 도 1의 도어의 이면의 일부를 확대한 단면도를 도시한 도면이다.
도 6은 코팅층에서 오염물이 제거되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 도면들을 참조하여 실시예에 따른 유리 조성물 및 이를 포함하는 조리기기를 설명한다.
이하에서 설명하는 용어 중 부착성은 유리 조성물의 소성 전 코팅성으로 정의될 수 있고, 밀착성은 소성 후 코팅성으로 정의될 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 조리기기의 정면도를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 조리기기(1)는, 조리실(12)이 형성되는 캐비티(11), 상기 조리실(12)을 선택적으로 개폐하는 도어(14) 및 상기 조리실(12)에서 조리물의 가열을 위한 열을 제공하는 적어도 1개의 가열원을 포함할 수 있다.
자세하게, 상기 캐비티(11)는 전면이 개구되는 육면체 형상으로 형성될 수 있다. 상기 가열원은 상기 캐비티(11)의 내부로 가열된 공기가 토출되도록 하는 컨벡션 어셈블리(13), 상기 캐비티(11)의 상부에 배치되는 상부 히터(15), 및 상기 캐비티(11)의 하부에 배치되는 하부 히터(16)를 포함할 수 있다. 물론, 상기 가열원이 반드시 상기 컨벡션 어셈블리(13), 상기 상부 히터(15) 및 상기 하부 히터(16)를 포함하여야 하는 것은 아니다. 즉, 상기 가열원은 상기 컨벡션 어셈블리(13), 상부 히터(15) 및 하부 히터(16) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 상부 히터(15) 및 상기 하부 히터(16)는 상기 캐비티(11)의 내부 또는 외부에 구비될 수 있다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 상기 캐비티(11)의 내면 및 상기 도어(14)의 이면에는 각각 기능층이 배치될 수 있다.
상기 기능층은 이하에서 설명하는 유리 조성물을 포함할 수 있다. 상기 기능층은 상기 캐비티(11)의 내면 및 상기 도어(14)의 이면에 코팅되어 형성될 수 있다. 즉, 상기 기능층은 코팅층일 수 있다.
상기 기능층은 상기 캐비티(11)의 내면 및 상기 도어(14)의 이면의 내열성, 내화학성 및 내오염성을 향상시키는 역할을 할 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 캐비티에는 기능층이 배치될 수 있다.
상기 캐비티(11)는 금속층(11a), 상기 금속층(11a) 상의 기능층(11b)을 포함할 수 있다.
상기 금속층(11a)은 상기 캐비티의 모재일 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 기능층(11b)은 상기 금속층(11a)과 직접 접촉하며 배치될 수 있다.
또는, 도 3을 참조하면, 상기 기능층(11b)은 상기 금속층(11a)과 간접적으로 접촉하며 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 금속층(11a)과 상기 기능층(11b) 사이에는 버퍼층(11c)이 배치될 수 있다. 상기 버퍼층(11c)은 접착층을 포함할 수 있다. 즉, 상기 버퍼층(11c)에 의해 상기 금속층(11a)과 상기 기능층(11b)의 접착력을 향상시킬 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 도어(14)의 이면에는 기능층이 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 조리실(12)이 차폐된 상태에서 상기 조리실(12)과 마주보는 상기 도어(14)의 이면에는 기능층이 배치될 수 있다. 상기 기능층은 상기 도어(14)의 이면의 내열성, 내화학성 및 내오염성을 향상시키는 역할을 할 수 있다.
상기 도어(14)는 금속층(14a), 상기 금속층(14a) 상의 기능층(14b)을 포함할 수 있다.
상기 금속층(14a)은 상기 캐비티의 모재일 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 기능층(14b)은 상기 금속층(14a)과 직접 접촉하며 배치될 수 있다.
또는, 도 5를 참조하면, 상기 기능층(14b)은 상기 금속층(14a)과 간접적으로 접촉하며 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 금속층(14a)과 상기 기능층(14b) 사이에는 버퍼층(14c)이 배치될 수 있다. 상기 버퍼층(14c)은 접착층을 포함할 수 있다. 즉, 상기 버퍼층(14c)에 의해 상기 금속층(14a)과 상기 기능층(14b)의 접착력을 향상시킬 수 있다.
상기 기능층은, 상기 유리 조성물을 상기 캐비티(11)의 내면 또는 상기 도어(14)의 이면에 코팅함으로써 형성될 수 있다. 자세하게, 상기 기능층은 상기 캐비티(12)의 내면 및 상기 도어(14)의 이면에 코팅되어 상기 캐비티(12)의 내면 및 상기 도어(14)의 이면의 내열성, 내화학성 및 내오염성을 향상시킬 수 있다.
이하, 상기 조리기기의 캐비티 및 도어에 코팅되는 유리 조성물을 설명한다. 상기 유리 조성물은 법랑 조성물일 수 있다.
실시예에 따른 유리 조성물은 P2O5, SiO2, B2O3, Al2O3, ZrO2 및 Ⅰ족계 산화물을 포함하는 유리 프릿을 포함할 수 있다.
상기 P2O5는 상기 유리 프릿 전체에 대해 약 30 중량% 이하만큼 포함될 수 있다. 자세하게, 상기 P2O5는 상기 유리 프릿 전체에 대해 약 10 중량% 내지 약 30 중량% 만큼 포함될 수 있다. 더 자세하게, 상기 P2O5는 상기 유리 프릿 전체에 대해 약 15 중량% 내지 약 25 중량% 만큼 포함될 수 있다.
상기 P2O5는 상기 유리 조성물에 포함되어, 상기 유리 조성물의 청소 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 P2O5는 상기 유리 조성물에 포함되어, 유리 조성물의 친수성을 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 도 6에 도시되어 있듯이. 상기 P2O5에 의해 유리 조성물을 포함하는 코팅층은 친수성을 가지고, 물불림 이후에 코팅층과 코팅층 상의 오염물의 계면에 효과적으로 물이 침투할 수 있어 오염물을 코팅층으로부터 용이하게 제거할 수 있다.
상기 P2O5가 상기 유리 조성물 전체에 대해 약 10 중량% 미만으로 포함되는 경우, 상기 유리 조성물의 청소 성능이 저하될 수 있다. 자세하게, 상기 P2O5가 상기 유리 조성물 전체에 대해 약 10 중량% 미만으로 포함되는 경우, 닭기름 또는 당류 등의 오염물의 제거 특성이 저하될 수 있다. 또한, 상기 P2O5가 상기 유리 조성물 전체에 대해 약 30 중량%을 초과하여 포함되는 경우, 상기 유리 조성물의 열적 특성이 저하될 수 있고, 유리 조성물의 유리화를 약화시킬 수 있으며, 유리 조성물의 부착성이 저하될 수 있다.
상기 Ⅰ족계 산화물은 Na2O, K2O 및 Li2O 중 적어도 하나의 금속 산화물을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 Ⅰ족계 산화물은 Na2O, K2O 및 Li2O를 포함할 수 있다. 즉, 상기 유리 프릿은 Na2O, K2O 및 Li2O을 모두 포함할 수 있다.
상기 Ⅰ족계 산화물은 상기 유리 프릿 전체에 대해 약 30 중량% 이하만큼 포함될 수 있다. 자세하게, 상기 Ⅰ족계 산화물은 상기 유리 프릿 전체에 대해 약 15 중량% 내지 약 30중량% 만큼 포함할 수 있다. 더 자세하게, 상기 Ⅰ족계 산화물은 상기 유리 프릿 전체에 대해 약 20 중량% 내지 약 25 중량% 만큼 포함할 수 있다.
상기 Ⅰ족계 산화물은 상기 유리 조성물에 포함되어, 상기 유리 조성물의 청소 성능 및 내구성을 향상시킬 수 있고, 용융온도를 감소시킬 수 있다.
즉, 상기 Ⅰ족계 산화물은 상기 P2O5와 함께 상기 유리 조성물의 청소 성능을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 Na2O, K2O는 상기 유리 조성물에 포함되어, 상기 유리 조성물의 청소 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 Li2O는 상기 유리 조성물에 포함되어 상기 유리 조성물의 내구성을 향상시킬 수 있다.
상기 Ⅰ족계 산화물이 상기 유리 프릿 전체에 대해 약 15 중량% 미만으로 포함되는 경우, 상기 유리 조성물의 청소 성능 및 내구성이 저하될 수 있다. 또한, 상기 Ⅰ족계 산화물이 상기 유리 프릿 전체에 대해 약 30 중량%을 초과하여 포함되는 경우, 상기 유리 조성물의 열적 특성이 저하될 수 있고, 유리화 영역을 벗어날 수 있다.
상기 P2O5, Na2O, K2O 및 Li2O는 알칼리 포스페이트 유리 구조(alkali phosphate glass structure)를 형성할 수 있다. 또한, 상기 P2O5, Na2O, K2O 및 Li2O는 실시예에 따른 유리 조성물에 향상된 청소 성능 및 내구성을 부여할 수 있다.
즉, 상기 유리 프릿이 P2O5, Na2O, K2O 및 Li2O를 포함하기 때문에, 실시예에 따른 유리 조성물에 의해서 형성되는 기능층이 음식물 등에 의해서 오염될 때, 상기 기능층은 물에 의해서 용이하게 청소될 수 있다.
상기 SiO2는 상기 유리 프릿 전체에 대해 약 40 중량% 이하만큼 포함될 수 있다. 자세하게, 상기 SiO2는 상기 유리 프릿 전체에 대해 약 20 중량% 내지 약 40 중량% 만큼 포함될 수 있다. 더 자세하게, 상기 SiO2는 상기 유리 프릿 전체에 대해 약 25 중량% 내지 약 35 중량%만큼 포함될 수 있다.
상기 SiO2는 상기 유리 조성물에 포함되어, 유리 조성물의 유리 구조를 형성할 수 있으며, 유리 구조의 골격을 향상시킬 수 있고, 유리 프릿의 내산성을 향상시킬 수 있다. 자세하게, 상기 SiO2에 의해 상기 유리 조성물은 산성 및 염기성에 향상된 내산성을 가질 수 있다. 또한, 상기 SiO2는 상기 유리 조성물에 포함되어, 내수성을 향상시킬 수 있다. 즉, 상기 SiO2는 유리 조성물에 포함되어, 유리 조성물에 의해 형성되는 기능층이 물을 흡수하는 것을 방지할 수 있다.
상기 SiO2가 상기 유리 프릿 전체에 대해 약 20 중량% 미만으로 포함되는 경우, 상기 유리 조성물의 유리 구조가 저하되어 기능층의 내구성, 내산성 및 내수성이 저하될 수 있다. 또한, 상기 SiO2가 상기 유리 프릿 전체에 대해 약 40 중량%를 초과하여 포함되는 경우, 상기 유리 프릿의 청소 성능이 저하될 수 있다.
상기 B2O3는 상기 유리 프릿 전체에 대해 약 18 중량% 이하 만큼 포함될 수 있다. 자세하게, 상기 B2O3는 상기 유리 프릿 전체에 대해 약 7 중량% 내지 약 16 중량% 만큼 포함될 수 있다. 더 자세하게, 상기 B2O3는 상기 유리 프릿 전체에 대해 약 10 중량% 내지 약 13 중량%만큼 포함될 수 있다.
상기 B2O3는 상기 유리 프릿의 유리화 영역을 확대하고, 실시예에 따른 유리 조성물의 열팽창 계수를 적절하게 조절하는 기능을 수행할 수 있다. 또한, 상기 B2O3는 상기 유리 조성물에 포함되어 소성전 상기 유리 조성물에 포함되는 각각의 조성이 균일하게 녹게 할 수 있다.
상기 B2O3가 상기 유리 프릿 전체에 대해 약 7 중량% 미만으로 포함되는 경우, 유리화 영역이 감소되어 유리 구조가 저하되고, 이에 따라 기능층의 내구성이 저하될 수 있다. 또한, 상기 B2O3가 상기 유리 프릿 전체에 대해 약 18 중량%를 초과하여 포함되는 경우, 상기 유리 프릿의 청소 성능이 저하될 수 있다.
상기 Al2O3는 상기 유리 프릿 전체에 대해 약 30 중량% 이하 만큼 포함될 수 있다. 자세하게, 상기 Al2O3는 상기 유리 프릿 전체에 대해 약 15 중량% 내지 약 30 중량% 만큼 포함될 수 있다. 자세하게, 상기 Al2O3는 상기 유리 프릿 전체에 대해 약 20 중량% 내지 약 25 중량%만큼 포함될 수 있다.
실시예에 따른 유리 프릿은 상기 Al2O3는에 의해 당 성분에 대한 청소 성능을 향상시킬 수 있다.
자세하게, 실시예에 따른 유리 프릿을 포함하는 유리 조성물이 상기와 같이 조리기기의 캐비티 및/또는 도어 등에 기능층으로 코팅되고, 상기 기능층에 당 성분이 접촉하는 경우, 당 성분에 의해 캐러맬화 반응이 발생될 수 있다.
즉, 당 성분과 기능층에서 산화 반응이 발생될 수 있고, 이에 따라, 기능층의 특성이 변형되거나 저하될 수 있다.
상기 Al2O3는는 기능층의 표면에서 산촉매 반응을 활성화시키는 역할을 하고, 이에 따라, 당 성분과 기능층의 캐러맬화 반응을 억제하는 효과를 가질 수 있으며, 이에 따라, 기능층의 특성을 유지하여 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
상기 Al2O3는가 상기 유리 프릿 전체에 대해 약 15 중량% 미만으로 포함되는 경우, 유리 조성물의 내화학성 및 내구성이 감소될 수 있다. 또한, 당 성분에 의한 캐러맬화 반응에 의해 기능층의 특성이 저하될 수 있다. 또한, 상기 Al2O3가 상기 유리 프릿 전체에 대해 약 30 중량%를 초과하여 포함되는 경우, 상기 유리 프릿의 청소 성능이 저하될 수 있고, 공정 효율이 감소될 수 있다.
상기 ZrO2는 상기 유리 프릿 전체에 대해 약 8 중량% 이하 만큼 포함될 수 있다. 자세하게, 상기 ZrO2는 상기 유리 프릿 전체에 대해 약 1 중량% 내지 약 8 중량% 만큼 포함될 수 있다. 자세하게, 상기 ZrO2는 상기 유리 프릿 전체에 대해 약 3 중량% 내지 약 5 중량%만큼 포함될 수 있다.
상기 ZrO2는 상기 유리 조성물에 포함되어, 유리 조성물의 화학적 내구성을 향상시킬 수 있다.
상기 ZrO2가 상기 유리 프릿 전체에 대해 약 1 중량% 미만으로 포함되는 경우, 유리 조성물의 내화학성 및 내구성이 감소될 수 있다. 또한, 상기 ZrO2가 상기 유리 프릿 전체에 대해 약 8 중량%를 초과하여 포함되는 경우, 상기 유리 프릿의 청소 성능이 저하될 수 있고, 유리화 영역을 벗어날 수 있으며, 용융온도가 상승되어 밀착성이 저하될 수 있다.
즉, 상기 ZrO2는 상기 유리 프릿의 화학적 내구성을 향상시킬 수 있다. 특히, 상기 Al2O3 및 상기 ZrO2는 P2O5, Na2O, K2O 및 LiO2가 형성하는 알칼리 포스페이스 유리 구조의 낮은 화학적 내구성을 구조적 안정화를 통해 보완해 주는 역할을 할 수 있다.
상기 유리 프릿은 TiO2 및 SnO 중 적어도 하나의 물질을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 유리 프릿은 TiO2 및 SnO을 모두 포함할 수 있다.
상기 TiO2 및 상기 SnO는 상기 유리 프릿 전체에 대해 약 5 중량% 이하 만큼 포함될 수 있다. 자세하게, 상기 TiO2 및 상기 SnO는 상기 유리 프릿 전체에 대해 약 0.5 중량% 내지 약 5 중량% 만큼 포함될 수 있다. 더 자세하게, 상기 TiO2 및 상기 SnO는 상기 유리 프릿 전체에 대해 약 1 중량% 내지 약 4 중량%만큼 포함될 수 있다.
상기 SnO는 유리 조성물에 의해 형성되는 코팅막의 표면 장력(surface tension)을 적절하게 조절하는 기능을 수행할 수 있고, 내화학성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 TiO2는 실시예에 따른 유리 조성물의 은폐력을 향상시킬 수 있고, 유리 조성물의 내화학성을 향상시킬 수 있다. 즉, 상기 TiO2에 의해서, 상기 기능층에 코팅되는 유리 조성물의 코팅층의 은폐력이 향상될 수 있다.
상기 TiO2 및 상기 SnO가 상기 유리 프릿 전체에 대해 약 0.5 중량% 미만으로 포함되는 경우, 유리 조성물이 은폐력이 저하되어 모재 또는 버퍼층 등에 코팅될 때 모재 또는 버퍼층의 색이 외부에서 시인될 수 있다. 또한, 상기 TiO2 및 상기 SnO가 상기 유리 프릿 전체에 대해 약 5 중량%를 초과하여 포함되는 경우, 상기 유리 프릿의 청소 성능이 저하될 수 있다.
상기 유리 프릿은 불화 화합물을 더 포함할 수 있다. 상기 불화 화합물은 NaF, CaF2 또는 AlF3로부터 선택될 수 있다. 자세하게, 상기 불화 화합물은 NaF, CaF2 및 AlF3를 포함할 수 있다. 즉, 상기 유리 프릿은 NaF, CaF2 및 AlF3를 모두 포함할 수 있다.
상기 불화 화합물은 유리 조성물에 의해 형성되는 코팅막의 표면 장력(surface tension)을 적절하게 조절하는 기능을 수행할 수 있다. 또한, 상기 불화 화합물에 의해 상기 유리 프릿의 유리화 영역을 확대할 수 있고, 유리 조성물의 용융 온도를 감소시킬 수 있다.
상기 불화 화합물은 상기 유리 프릿 전체에 대해 약 5 중량% 이하 만큼 포함될 수 있다. 자세하게, 상기 불화 화합물은 상기 유리 프릿 전체에 대해 약 0.1 중량% 내지 약 5 중량% 만큼 포함될 수 있다. 더 자세하게, 상기 불화 화합물은 상기 유리 프릿 전체에 대해 약 1 중량% 내지 약 4 중량%만큼 포함될 수 있다.
상기 불화 화합물이 상기 유리 프릿 전체에 대해 약 0.1 중량% 미만으로 포함되는 경우, 유리화 영역이 감소되어 유리 구조가 저하되고, 이에 따라 기능층의 내구성이 저하될 수 있다. 또한, 상기 불화 화합물이 상기 유리 프릿 전체에 대해 약 5 중량%를 초과하여 포함되는 경우, 상기 유리 프릿의 청소 성능이 저하될 수 있다.
상기 유리 프릿은 Co3O4, NiO, Fe2O3 및 MnO2 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 유리 프릿은 Co3O4, NiO, Fe2O3 및 MnO2를 모두 포함할 수 있다.
상기 Co3O4, NiO, Fe2O3 및 MnO2은 모재 상에 코팅되는 유리 조성물의 밀착력을 향상시킬 수 있다. 즉, 상기 Co3O4, NiO, Fe2O3 및 MnO2는 유리 조성물을 모재 상에 코팅할 때 밀착력을 향상시키는 밀착력 강화성분일 수 있다.
상기 Co3O4, NiO, Fe2O3 및 MnO2에 의해, 상기 유리 조성물을 상기 모재 상에 배치할 때 별도의 버퍼층 없이 상기 유리 조성물을 직접 상기 모재 상에 코팅하여도 향상된 밀착력을 가질 수 있다.
예를 들어, 저탄소강 모재 상에 코팅층을 형성할 때, 상기 밀착력 강화성분은 모재의 산화철과 반응하여 결합으로써, 코팅층과 모재의 밀착력을 향상시킬 수 있다.
따라서, 유리 조성물이 코팅되는 캐비티 및/또는 도어의 전체적인 두께를 감소시킬 수 있고, 공정 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 Co3O4, NiO, Fe2O3 및 MnO2는 상기 유리 프릿 전체에 대해 약 5 중량% 이하 만큼 포함될 수 있다. 자세하게, 상기 Co3O4, NiO, Fe2O3 및 MnO2는 상기 유리 프릿 전체에 대해 약 1 중량% 내지 약 5 중량% 만큼 포함될 수 있다. 더 자세하게, 상기 Co3O4, NiO, Fe2O3 및 MnO2는 상기 유리 프릿 전체에 대해 약 2 중량% 내지 약 4 중량%만큼 포함될 수 있다.
이하, 실시예들 및 비교예들에 따른 유리 조성물 제조 방법을 통하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다. 이러한 실시예는 본 발명을 좀더 상세하게 설명하기 위하여 예시로 제시한 것에 불과하다. 따라서 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
아래의 표 1과 같이, 유리 프릿 재료가 제공되었다.
이때, 상기 P2O5의 원재료로는 NH4H2PO4를 사용하였고, Na2O, K2O, Li2O의 원재료로는 각각 Na2CO3, K2CO3, Li2CO3를 사용하였고, BaO, CaO의 원재료로는 각각 BaCO3, CaCO3를 사용하였으며, 나머지 성분은 표 1에 표시된 것과 동일한 것을 사용하였다.
이어서, 상기 유리 프릿 재료를 혼합한 후, 약 1400℃의 온도에서 약 1 시간 내지 약 2 시간 동안 용융시킨 후, 퀀칭 롤러(quenching roller)에서 급냉시켜 유리 컬렛(cullet)를 수득하였다.
이어서, 상기 유리 컬렛에 약 0.1 중량% 내지 약 1 중량%의 유기폴리실옥산을 투입하고 볼밀에서 약 4시간 내지 약 6시간 동안 밀링하여 분쇄한 후 메쉬(325 mesh sieve)를 통하여, 약 45㎛ 이하의 입경을 가지도록 걸러져서, 유리 프릿을 형성하였다.
이이서, 유리 프릿을 200×200(mm) 및 두께 1(mm)이하의 저탄소강 시트에 코로나 방전 건(Corona discharge gun)을 이용하여 스프레이 하였다. 방전 건의 전압은 40 kV 내지 100 kV 조건으로 제어하였으며, 저탄소강 시트에 스프레이 되는 유리 frit의 양은 300 g/㎡ 이었다.
이어서, 상기 유리 프릿이 스프레이 된 저탄소강을 830℃ 내지 870℃의 온도조건으로 300초 내지 450초 동안 소성하여 저탄소강의 일면 상에 기능층을 형성하였다.
실시예 2
아래의 표 1과 같이, 유리 프릿 재료를 제공하였다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 기능층을 형성하였다.
실시예 3
아래의 표 1과 같이, 유리 프릿 재료를 제공하였다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 기능층을 형성하였다.
실시예 4
아래의 표 1과 같이, 유리 프릿 재료를 제공하였다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 기능층을 형성하였다.
실시예 5
아래의 표 1과 같이, 유리 프릿 재료를 제공하였다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 기능층을 형성하였다.
비교예 1
아래의 표 2과 같이, 유리 프릿 재료를 제공하였다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 기능층을 형성하였다.
비교예 2
아래의 표 2과 같이, 유리 프릿 재료를 제공하였다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 기능층을 형성하였다.
비교예 3
아래의 표 2과 같이, 유리 프릿 재료를 제공하였다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 기능층을 형성하였다.
조성(wt%) 실시예1 실시예2 실시예3 실시에4 실시예5
SiO2 20.8 24.4 29.6 24.1 24.4
Al2O3 17.9 17.7 18.2 18.1 17.7
P2O5 24.5 24.4 24.1 23.2 24.4
K2O 13.9 11.3 11.1 10.7 11.3
TiO2 0.9 - - - -
NaF 1.9 1.8 1.9 1.9 1.8
Li2O 0.5 0.9 1.0 0.9 0.9
B2O3 9.4 7.2 4.9 11.8 7.2
Na2O 5.7 6.4 6.4 6.3 6.4
Co3O4 1.9 2.1 - - 2.1
NiO 0.4 0.4 - - 0.4
MnO2 0.4 0.6 - - 0.6
Fe2O3 0.2 - - - -
ZrO2 1.9 2.8 2.8 2.8 2.8
조성(wt%) 비교예1 비교에2 비교예3
SiO2 32.6 29.5 25.6
Al2O3 10.4 9.3 9.4
P2O5 20.3 23.4 25.4
K2O 7.1 9.9 12.2
NaF 2.3 2.0 2.0
Li2O 1.1 1.0 1.0
B2O3 14.6 13.0 13.2
Na2O 8.0 7.2 7.0
ZnO - 1.7 -
ZrO2 3.4 3.5 3.1
이어서, 상기 실시예들 및 비교예들에 의해 제조되는 기능층의 특성 평가를 진행하였다.
자세하게, 기능층의 연화점(Td), 열팽창계수를 측정하였으며, 청소성 특성시험을 통해 각각의 기능층의 청소 성능을 측정하였다.
자세하게, 유리의 열적 특성 측정을 위해 펠릿형 시편을 유리 조성물의 소성 조건과 같은 조건으로 소성하였으며, 시편의 양면을 평행하게 연마한 뒤 TMA(Thermo Machnical Analyzer)를 사용하여 승온속도 10℃/분으로 하여 Td(연화점) 및 CTE(열팽창계수)를 측정하였다.
또한, 청소성능의 측정방법은 시험체(200×200(mm)에 법랑이 코팅된 시편 표면에 오염물로서 닭기름 1g 정도를 골고루 얇게 브러쉬(brush)로 바른 다음, 오염물이 도포된 시험체를 항온기 속에 넣고, 약 250℃의 온도 및 1시간의 조건에서 오염물을 고착화시켰다.
고착화 이후, 시험체를 자연 냉각한 후, 경화 정도를 확인한 다음 70℃의 물이 있는 수조 속에 10초 내지 10분 동안 침지시켰다. 이후 젖은 헝겊으로 3kgf 이하의 힘으로 경화된 닭기름 및 당성분의 예로서 체리파이필링을 닦았다. 지름 5cm의 바닥이 평탄한 봉을 사용하여 오염된 법랑 표면에서 닦아지는 부분을 균일화하였다. 이때, 표 3과 같이 닦은 왕복 횟수를 측정하여 이를 청소 횟수로 정의하였으며, 평가 지표는 하기 표 4 및 표 5와 같았다.
청소왕복횟수 성능(Level)
5회 이하 5
15회 이하 4
25회 이하 3
50회 이하 2
50회 초과 1
연화점(℃) 열팽창계수(×10-7/℃)
실시예1 509.5 115.8
실시예2 500.2 124.6
실시예 491.7 137.2
실시예4 510.7 127.5
실시예5 494.9 112.0
비교예1 527.8 113.6
비교예2 563.2 117.1
비교예3 542.1 130.5
청소성능
실시예1 5
실시예2 5
실시예3 5
실시예4 5
실시예5 5
비교예1 3
비교예2 3
비교예3 1
표 4를 참조하면, 실시예 1 내지 실시예 5에 따른 유리 프릿에 의해 제조되는 기능층은 높은 연화점 및 열팽창계수를 가지는 것을 알 수 있다. 즉, 실시예 1 내지 실시예 5의 500℃ 이상의 연화점 및 100(10-7/℃)의 열팽창 계수를 가지는 것을 알 수 있다.
즉, 실시예1 내지 실시예 5에 따른 유리 프릿에 의해 제조되는 기능층은 향상된 내구성 및 내화학성을 가지는 것을 알 수 있다.
또한, 표 5를 참조하면, 실시예 1 내지 실시예 5에 따른 유리 프릿에 의해 제조되는 기능층은 비교예들에 따른 유리 프릿에 의해 제조되는 기능층에 비해 향상된 청소성을 가지는 것을 알 수 있다.
즉, 실시예들에 따른 유리 프릿에 의해 제조되는 기능층은 비교예들에 따른 유리 프리셍 의해 제조되는 기능층에 비해 연화점 및 열팽창계수를 유사하게 유지하면서 향상된 청소성을 가지는 것을 알 수 있다.
실시예에 따른 유리 조성물은 향상된 청소성을 가질 수 있다.
이에 따라, 조리기기의 청소성을 향상시킬 수 있다. 자세하게, 조리기기를 물불림 만으로도 용이하게 세척할 수 있다.
즉, 조리기기의 내부 공간인 캐비티의 면 및 조리실이 차폐된 상태에서 조리실과 마주보게 되는 도어의 면이 조리 과정에서 발생하는 음식물 및 유기 물질에 의하여 오염되어도 간단한 물불림만으로도 용이하게 세척할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 유리 조성물에 의해 코팅되는 기능층의 청소성이 우수하므로, 적은 에너지를 사용하여도 조리기기의 내부를 용이하게 세척할 수 있다.
또한, 캐비티 및 도어의 이면에 별도의 버퍼층 없이도 직접 기능층을 코팅할 수 있으므로, 공정 효율을 향상시킬 수 있고, 기능층의 코팅에 따른 캐비티 및 도어의 두께 증가를 최소화할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 유리 조성물이 일정 온도 이상의 연화점 및 열팽창계수를 가지므로 고온에서의 조리 및 세척에도 장시간 견딜 수 있다.
또한, 실시예에 따른 유리 조성물은 Al0O3의 중량%를 적절하게 제어하여, 유리 조성물에 의해 형성되는 기능층에 특정 성분 예를 들어, 당 성분이 접촉하였을 때 발생하는 캐러맬화 반응을 감소시킬 수 있다.
따라서, 캐러맬화 반응과 같은 산화 반응에 의해 기능층의 특성이 변화하거나 저하되는 것을 방지할 수 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나, 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 평균적 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. P2O5, SiO2, B2O3, Al2O3, ZrO2 및 Ⅰ족계 산화물을 포함하는 유리 프릿을 포함하고,
    상기 P2O5는 상기 유리 프릿 전체에 대해 10 중량% 내지 30 중량% 만큼 포함되고,
    상기 SiO2는 상기 유리 프릿 전체에 대해 20 중량% 내지 40 중량% 만큼 포함되고,
    상기 B2O3는 상기 유리 프릿 전체에 대해 5 중량% 내지 18 중량% 만큼 포함되고,
    상기 Al2O3는 상기 유리 프릿 전체에 대해 15 중량% 내지 30 중량% 만큼 포함되고,
    상기 ZrO2는 상기 유리 프릿 전체에 대해 1 중량% 내지 8 중량% 만큼 포함되고,
    상기 Ⅰ족계 산화물은 상기 유리 프릿 전체에 대해 15 중량% 내지 30 중량 만큼 포함되는 유리 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 유리 프릿은 TiO2 및 SnO 중 적어도 하나의 물질을 더 포함하는 유리 조성물.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 유리 프릿은 TiO2 및 SnO를 포함하고,
    상기 TiO2 및 상기 SnO는 상기 유리 프릿 전체에 대해 0.5 중량% 내지 5 중량% 만큼 포함되는 유리 조성물.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 유리 프릿은 불소(F) 화합물을 더 포함하고,
    상기 불소(F) 화합물은 상기 유리 프릿 전체에 대해 0.1 중량% 내지 5 중량% 만큼 포함되는 유리 조성물.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 불소(F) 화합물은 NaF, CaF2 및 AlF3 중 적어도 하나의 금속 산화물을 포함하는 유리 조성물.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 유리 프릿은 밀착력 강화 성분을 더 포함하고,
    상기 밀착력 강화 성분은 상기 유리 프릿 전체에 대해 1 중량% 내지 5 중량% 만큼 포함되는 유리 조성물.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 밀착력 강화 성분은 Co3O4, NiO, Fe2O3 및 MnO2 중 적어도 하나의 금속 산화물을 포함하는 유리 조성물.
  8. 조리실이 형성되는 캐비티;
    상기 조리실을 선택적으로 개폐하는 도어; 및
    상기 조리실에서의 조리물의 가열을 위한 열을 제공하는 적어도 하나의 가열원을 포함하고,
    상기 캐비티 및 도어 중 적어도 하나는 금속 모재 및 상기 금속 모재 상의 기능층을 포함하고,
    상기 기능층은 P2O5, SiO2, B2O3, Al2O3, ZrO2 및 Ⅰ족계 산화물을 포함하는 유리 프릿을 포함하고,
    상기 P2O5는 상기 유리 프릿 전체에 대해 10 중량% 내지 30 중량% 만큼 포함되고,
    상기 SiO2는 상기 유리 프릿 전체에 대해 20 중량% 내지 40 중량% 만큼 포함되고,
    상기 B2O3는 상기 유리 프릿 전체에 대해 5 중량% 내지 18 중량% 만큼 포함되고,
    상기 Al2O3는 상기 유리 프릿 전체에 대해 15 중량% 내지 30 중량% 만큼 포함되고,
    상기 ZrO2는 상기 유리 프릿 전체에 대해 1 중량% 내지 8 중량% 만큼 포함되고,
    상기 Ⅰ족계 산화물은 상기 유리 프릿 전체에 대해 15 중량% 내지 30 중량 만큼 포함되는 조리기기.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 유리 프릿은 TiO2 및 SnO 중 적어도 하나의 물질; 및 불소(F) 화합물을 더 포함하고,
    상기 TiO2 및 상기 SnO는 상기 유리 프릿 전체에 대해 0.5 중량% 내지 5 중량% 만큼 포함되고,
    상기 불소(F) 화합물은 상기 유리 프릿 전체에 대해 0.1 중량% 내지 5 중량% 만큼 포함되는 조리기기.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 유리 프릿은 밀착력 강화 성분을 더 포함하고,
    상기 밀착력 강화 성분은 Co3O4, NiO, Fe2O3 및 MnO2 중 적어도 하나의 금속 산화물을 포함하고,
    상기 밀착력 강화 성분은 상기 유리 프릿 전체에 대해 1 중량% 내지 5 중량% 만큼 포함되는 조리기기.
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