KR20140147358A - 조리기구용 비점착성 코팅 복합시트 - Google Patents

조리기구용 비점착성 코팅 복합시트 Download PDF

Info

Publication number
KR20140147358A
KR20140147358A KR20130070451A KR20130070451A KR20140147358A KR 20140147358 A KR20140147358 A KR 20140147358A KR 20130070451 A KR20130070451 A KR 20130070451A KR 20130070451 A KR20130070451 A KR 20130070451A KR 20140147358 A KR20140147358 A KR 20140147358A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
composite sheet
resistance
coating layer
layer
coating
Prior art date
Application number
KR20130070451A
Other languages
English (en)
Inventor
장세영
Original Assignee
주식회사 부광산업
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 부광산업 filed Critical 주식회사 부광산업
Priority to KR20130070451A priority Critical patent/KR20140147358A/ko
Publication of KR20140147358A publication Critical patent/KR20140147358A/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47J—KITCHEN EQUIPMENT; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; APPARATUS FOR MAKING BEVERAGES
    • A47J36/00—Parts, details or accessories of cooking-vessels
    • A47J36/02—Selection of specific materials, e.g. heavy bottoms with copper inlay or with insulating inlay
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/02—Processes for applying liquids or other fluent materials performed by spraying
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/14—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials to metal, e.g. car bodies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/24—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials for applying particular liquids or other fluent materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/50—Multilayers
    • B05D7/52—Two layers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Cookers (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

본 발명은 조리기구용 비점착성 코팅 복합시트에 관한 것으로, 본 발명은 두께 0.05mm~1mm의 금속이나 유리섬유 직물시트가 사용되며 높은 열전도성과 내구성 및 강성과 인성을 제공하는 내부기재층과, 상기 내부기재층 표면에 스프레이 방식으로 분사되어 1~250㎛ 두께로 코팅되며 부착성과 내마모성을 부여하는 베이스 코팅층과, 상기 베이스 코팅층 상에 스프레이 방식으로 분사되어 1~250㎛ 두께로 코팅되며 비점착성과 내열성, 내후성, 내스크래치성, 내오염성 및 세척용이성을 부여하는 비점착성 코팅층으로 구성된다.
따라서 위와 같은 본 발명에 의한 복합시트는 조리기구에 간편하게 밀착시켜 사용할 수 있고 복합시트의 수명이 다하면 조리기구에 새로운 복합시트로 교체하여 사용할 수 있는 장점이 있고, 열전도성과 비점착성이 우수하여 음식물이 빠르게 골고루 잘 조리되고 음식 탄화물이 발생하지 않으며 조리시 코팅된 복합시트로부터 유해물질이 발생 되지 않아 건강에 좋은 요리가 가능하며, 조리기구에 기름이나 양념, 음식 탄화물 등이 달라붙지 않아 세척이 용이한 장점이 있으며, 내구성과 내마모성, 내스크래치성, 내오염성 및 내용제성이 우수하여 장기간 사용이 가능한 장점이 있고 조리기구에 밀착해 사용하는 복합시트의 교체가 가능하고 비점착 성능이 우수하며 장기간 사용할 수 있어 경제성이 있는 매우 유용한 발명이다.

Description

조리기구용 비점착성 코팅 복합시트{The non-stick coating multi-layer composite sheet for cookware}
본 발명은 조리기구에 비점착성 코팅을 통해 간편하게 사용하고 용이하게 교체할 수 있는 단일층 또는 다층 복합시트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 금속이나 비금속성의 주방용 가열 조리기구 표면 위에 밀착시켜서 사용하며, 사용 수명이 다 되어 비점착 성능과 효율이 떨어지면 손쉽게 교체할 수 있도록 한 비점착성 코팅되는 단일 또는 다층 복합시트제품으로서, 높은 열전도성과 내구성, 인성과 강성 등을 제공하는 내부기재층과, 내부기재층 표면에 양호한 접착성과 내마모성 및 내 부식성을 제공하는 베이스 코팅층, 그리고 베이스 코팅층 위에 비점착성과 내열성, 내후성, 내스크래치성, 내오염성과 세척 용이성 및 탁월한 요리기능을 부여하는 비점착성 코팅층이 형성되는 복합시트인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 복합시트는 기존의 비점착 코팅된 조리기구들이 가진 한계와 단점을 극복하여 사용하는 기간 내내 좋은 성능을 유지할 수 있도록 하면서도 용이하게 교체하여 사용할 수 있으며, 우수한 비점착성과 열전도성 및 세척성으로 요리속도가 빠르고 간편하며 탁월한 요리가 가능하게 하는 비점착성 코팅 복합시트를 제공하려는 것이다.
일반적으로 프라이팬이나 가열 조리기구 등에 적용하는 비점착성 코팅은 오일이나 기름을 쓰지 않고 요리가 가능하면서도 세척이 쉽게 만들어 주는 코팅으로서, 특히 요리할 때 생기는 오일의 분해 생성물이나 기름 그리고 음식 등이 달라 붙기 어렵게 하는 성질이 있어서 위생적이고도 편리한 기능을 부여해 준다.
따라서 가열조리기구 같은 주방용기 등의 표면에 효과적인 비점착성 코팅을 하기 위한 많은 노력이 있었다.
대부분의 조리기구들은 테프론이라 불리는 PTFE(PolyTetraFluoroEthylene) 수지로 비점착성 코팅을 하는데, 이 테프론 코팅은 유기화합물로 구성된 특성상 계속 사용하게 되면 점차로 비점착성이 소실되어 수명이 다하게 된다.
더구나 이 테프론계 비점착 코팅은 상대적으로 내마모성이나 내스크래치성이 약한 단점이 있다.
예를 들면 미국특허 US 4,683,168(Hares et al.)의 경우 유리나 세라믹 법랑 등에 테프론 코팅을 했으나 원하는 만큼의 내마모성이 발현되지 않았다.
이러한 테프론 코팅의 약점을 보완하기 위해 코팅층의 내마모성을 올리려는 시도들이 있었는데 미국특허 US 4,275,118(Baney et al.)에서는 콜로이달 실리카를 이용하여 단단한 내마모성 코팅을 하였으며, 미국특허 US 6,320,423(Groll et al.)에서는 단단하고 내스크레치성이 있는 지르코늄 나이트라이드를 사용하여 주방용기에 비점착성 코팅을 시도하였다.
그 외에도 미국특허US 8,147,915(Bate et al.), US 2011/0192850(Bris et al.), US 7,879,449(Jeon et al.), US 7,488,515(Groll et al.) 등과 대한민국특허 제10-2009-0059606호, 제10-2007-0061697호, 제10-2009-0010574호, 제10-2007-0042511호, 제10-2005-0038525호 및 제10-2004-0001080호 등에서 볼 수 있듯이, 매우 다양한 물질과 방법을 사용하여 효율적이고 장시간 사용할 수 있는 비점착성 코팅을 얻기 위한 시도가 있었다.
그러나 여전히 초기에는 성능이 좋으나 점차로 비점착성이 소실되고 스크래치에 의한 마모가 일어나는 등의 문제가 계속 발생하고 있어서 코팅층뿐만 아니라 조리기구까지 사용하기가 불편하게 되어 결국에는 조리기구를 얼마 사용하지 못하고 버리게 되는 현상이 발생한다.
한편 US 7,510,774(Greene et al.)에서는 이를 보완하기 위하여 실리콘 수지를 사용하여 기존의 비점착성 코팅보다 내구성을 높여 더 오래 반복 사용할 수 있으면서, 한계 수명이 다 되면 재 코팅할 수 있는 실리콘 코팅에 관해 제안하였으나 현실적으로 각 가정에 있는 주방 조리기구들을 모아서 재코팅한다는 것은 실행 난이도나 비용적인 측면에서 실용성이 없다.
또한 주방용 프라이팬이나 가열 조리기구 등에 쓰이는 기존의 비점착성 코팅은 모두 조리기구 등에 직접 코팅하는 일체형 코팅 방법들이며, 가장 주를 이루는 방법들이 비점착 특성이 우수한 테프론 코팅 방법과 실리콘 수지를 적용한 코팅방법, 또는 다양한 유, 무기 하이브리드 코팅방법과 메탈, 세라믹 증착코팅 방법 등이다.
그러나 이러한 기존의 비점착성 코팅 방법들은 대부분 금속으로 되어 있는 가열 조리기구들의 표면에 직접 비점착성 코팅을 하기 때문에, 금속 기재에 대한 부착성은 높으면서도 음식물 등에 대해서는 잘 달라붙지 않도록 하는 비점착성이라는 서로 정 반대되는 특성을 동시에 만족시키는데 한계가 있을 수 밖에 없다.
이러한 비점착성 코팅의 사례들로는 먼저 비점착 플루오르중합체를 적용한 것들로서 미국특허 US 4,683,168(Hares et al.)은 테프론 코팅을, 미국특허 US 5,562,991(Tannenbaum et al.)와 미국특허 US 6,863,974(Shah et al.)의 경우는 플루오르 중합체와 내마모성 세라믹 입자 및 접착 촉진제를 적용한 것이나 여전히 내마모성의 향상이 필요하다.
또한 미국특허 5,691,067(Patel)과 미국특허 7,510,774 (Greene et al.), 그리고 미국특허 8,147,915 (Bate et al.)에서는 실리콘 수지를 사용하나 테프론 코팅에 비해 비점착 성능이 떨어지는 한계가 있다.
한편 유-무기 하이브리드 코팅제를 적용한 방법으로는 국내특허 제10-2009-0010574호, 제10-2007-0061697호, 제10-2010-0021187호, 그리고 제10-2011-0092190호 등이 있고, 미국특허로는 7,879,449(Jeon et al.) 등이 있는데, 이들 대부분이 유기실란 화합물과 무기 결합제 그리고 비점착성 소재를 결합시켜서 코팅을 완성하나 이 역시 비점착 성능에 한계가 있다.
그리고 메탈-세라믹 증착 코팅 방법은 미국특허 7,488,515(Groll et al.)와 국내특허 제10-2011-7026280호 등의 사례가 있는데, 이 경우 내열성과 내마모성은 아주 뛰어나지만, 고가의 장비로 복잡한 과정을 거쳐야 하며 비점착성이 상대적으로 열세이다.
이와 같이 기존의 비점착성 코팅의 경우 우수한 성능을 나타내는 조성물과 방법을 찾기 위해 많은 노력이 있어 왔다.
하지만 기존의 방법처럼 조리기구 자체에 일체형으로 비점착 코팅을 할 경우, 그 핵심적인 성능인 부착성과 비점착성은 서로 상반되는 성질이어서 동시에 충족시키기가 거의 불가능하다.
즉 비점착성 코팅의 주를 이루는 테프론 코팅은 부착과 내마모성이 떨어지고, 부착과 내마모성을 향상시킨 세라믹계 비점착성 코팅은 비점착성이 테프론 계만 못해서 기존의 코팅 조리기구들은 성능과 효율 및 내구성에 한계가 있을 수밖에 없다.
따라서, 우수한 열전도성과 비점착성을 가짐으로써 음식물이 빠르고 골고루 잘 조리되어 건강에 좋은 요리가 가능하면서도, 기름이나 양념, 음식 탄화물 등이 달라붙지 않아 쉽게 세척되고, 내구성, 내마모성, 내스크래치성, 내오염성 및 내 용제성 등이 우수하여 오래 사용할 수 있으면서도 손쉽게 교체가 가능하여 항상 효율적인 성능을 유지할 수 있는 가열 조리기구용 비점착성 코팅 제품에 대한 필요성이 대두 되었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 첫 번째 목적은 조리기구에 간편하게 밀착시켜 사용하고 수명이 다 되면 새 복합시트로 쉽게 교체할 수 있는 조리기구용 비점착성 코팅 복합시트를 제공하는 데 있으며, 두 번째 목적은 열전도성과 비점착성이 우수하여 음식물이 빠르고 골고루 잘 조리되고 건강에 좋은 요리가 가능하도록 하는 조리기구용 복합시트를 제공하는 데 있으며, 세 번째 목적은 비점착성이 높아 기름이나 양념, 음식 탄화물 등이 달라붙지 않아 쉽게 세척되는 조리기구용 복합시트를 제공하는 데 있으며, 네 번째 목적은 내구성, 내마모성, 내스크래치성, 내오염성 및 내용제성 등이 우수하여 장기간 사용할 수 있으므로 경제적이면서도, 필요할 시에 복합시트를 간편하게 교체함으로써 항상 새 제품과 같은 효율적인 훌륭한 성능을 유지할 수 있는 조리기구용 비점착성 코팅 복합시트를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적에 따른 본 발명의 조리기구용 비점착성 코팅 복합시트는 두께 0.05mm~1mm의 금속이나 시트가 사용되며 높은 열전도성과 내구성 및 강성과 인성을 제공하는 내부기재층과, 상기 내부기재층 표면에 스프레이를 포함한 다양한 방식으로 코팅되며 부착성과 내마모성을 부여하는 베이스 코팅층과, 상기 베이스 코팅층 상에 스프레이 방식으로 코팅되어 비점착성과 내열성, 내후성, 내스크래치성, 내오염성 및 세척용이성을 부여하는 비점착성 코팅층으로 구성된다.
또한 소재에 따라 베이스 코팅층을 생략하여 내부기재층과 비점착성 코팅층의 이중층이나, 내부기재층과 베이스 코팅층까지 생략하고 비점착성 코팅층만으로 된 단일층의 구성에 의해 달성된다.
상기와 같은 본 발명에 의하면 조리기구에 복합시트를 간편하게 밀착시켜 사용할 수 있고 복합시트의 수명이 다하면 조리기구에 새로운 복합시트로 교체하여 사용할 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명의 비점착성 복합시트는 열전도성과 비점착성이 우수하여 음식물이 빠르게 골고루 잘 조리되고 음식 탄화물이 발생하지 않으며 조리시 유해물질이 발생 되지 않아 건강에 좋은 요리가 가능하며, 조리기구에 기름이나 양념, 음식 탄화물 등이 달라붙지 않아 세척이 용이한 장점이 있다.
더불어 내구성과 내마모성, 내스크래치성, 내오염성 및 내용제성이 우수하여 장기간 사용이 가능한 장점이 있다.
나아가, 복합시트의 교체가 가능하고 비점착 성능이 우수하며 장기간 사용할 수 있어 경제성이 있는 매우 유용한 발명이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 조리기구용 비점착성 코팅 복합시트의 제조방법을 보여주는 블럭도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 조리기구용 비점착성 코팅 복합시트의 개략적인 구성도.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 조리기구용 비점착성 코팅 복합시트는 내부기재층과 그 표면에 베이스 코팅층, 그리고 베이스 코팅층 위에 비점착성 코팅층을 구성함으로써 얻을 수 있다.
그리고 여기서 소재에 따라 베이스 코팅층을 생략하고 내부기재층과 비점착성 코팅층의 복층으로 이루어질 수 있고, 더 나아가 내부기재층까지 생략하고 비점착성 코팅층의 단일층으로 구성할 수도 있다.
먼저 내부기재층은 높은 열전도성과 내구성, 인성과 강성 등을 제공하는 목적으로 금속이나 시트 또는 필름 등을 적용할 수 있다.
내부기재층으로 금속을 사용하는 경우 구리, 알루미늄, 클래드 알루미늄, 스테인리스 스틸 등의 금속 또는 금속 합금 막으로 구성하며 적용하는 소재에 따라 성능과 경제성을 고려하여 최적의 두께로 만드는데 0.05mm~1mm, 바람직하게는 0.1mm~0.8mm로 하며, 그 표면에 코팅되는 베이스 코팅층과 비점착성 코팅층을 충분히 지지하면서도 좋은 열전달성과 내구성을 제공할 수 있게 한다.
일례로서 내부기재층(100)으로 구리나 알루미늄 또는 클래드 스테인레스 스틸을 사용하여 양호한 열전도도로 열을 균일하게 전달할 수 있으며, 특히 225℃에서 구리의 경우 열전도도가 398W/mK이고 알루미늄은 250W/mK로 뛰어나 빠르고 고른 요리가 가능하도록 하게 해 준다.
즉, 내부기재층 위에 코팅되는 베이스 코팅층과 비점착성 코팅층은 통상 10~200마이크론 미만의 박막이므로 열의 전달에 대한 베이스 코팅층과 비점착성 코팅층의 영향은 거의 무시될 수 있기 때문이다.
또한 내부기재층으로 시트나 필름 등이 사용될 수 있는데, 이들은 금속 기재층과 마찬가지로 전체 복합 시트를 지지하고 인성과 강성을 주면서도 유연성까지 제공할 수 있는 것을 사용한다. 일례로 유리섬유 직물시트를 적용할 경우 40g/m2 정도의 가장 가벼운 것을 사용할 수 있는데 이는 조리를 하면서 온도가 올라갈 때 인장강도와 내열성, 내구성 등을 일정한 수준으로 유지해주는 역할을 하며, 그 위에 코팅되는 베이스 코팅층에 부착성을 제공한다.
상기 베이스 코팅층(200)은 내부기재층(100)과, 내부기재층의 표면에 양호한 접착성과 내마모성 및 내 부식성을 제공하는 모든 소재가 적용될 수 있으며, 이때 바닥의 기재층 위에만 코팅하는 기존의 방식과 달리 본 발명의 베이스 코팅층은 내부기재층의 상면 및 하면 모두를 둘러싸서 코팅할 수 있다.
본 발명의 복합 시트에 적용하는 베이스 코팅층의 예로는 유,무기 하이브리드 코팅 조성물, 콜로이드성 실리카 및 열 안정성 중합체 결합제로 이루어진 접착 촉진제, 그리고 물리적 증착에 의한 세라믹 코팅 등이 있다.
먼저 유, 무기 하이브리드 코팅 조성물은 무기계 바인더와 오르가노알콕시실란(organoalkoxysilane), 수용성 유기용제, 충전제, 안료, 촉매 그리고 물 등으로 구성된다.
본 발명의 무기계 바인더로는 콜로이드 산화물 즉, 콜로이달 실리카, 콜로이달 알루미나 그리고 콜로이달 지르코니아 등을 1종 또는 2종 이상 혼합하여 5∼70중량%, 바람직하게는 10∼60중량% 사용하는데, 5중량% 미만이면 접착력이 떨어지고, 70중량% 이상이면 응집이나 핀 홀 등으로 막이 불균일해진다.
이 콜로이달 산화물들은 코팅층의 경도, 부착력 및 내마모성 등을 부여하는 목적으로 적용되며, 입자크기가 5∼150nm, 바람직하게는 10∼50nm인 것이 좋다.
다음으로 오르가노알콕시실란(organoalkoxysilane)은 Rm-Si(OR')n으로 표시되는 것으로 R은 탄소수 1∼8의 알킬기, R'은 탄소수 1∼5의 알킬기 또는 아실기 등이 바람직하고, m은 1∼2, n은 2∼3이다.
본 발명의 오르가노알콕시실란의 사용량은 베이스 코팅층 조성물 중 5∼60중량%, 바람직하게는 10∼50중량%로서, 너무 적으면 경도가 떨어지고 너무 많으면 균열 및 박리가 발생하기 쉽다.
이러한 오르가노알콕시실란의 구체적인 예로는 메틸트리메톡시실란, 프로필트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, γ-아미노프로필트리메톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 페닐트리메톡시실란 등이 있으며, 이들을 1종 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
또한 상기 수용성 유기용제는 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부틸셀로솔브 등으로 이들을 1종 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있고, 조성물의 상용성과 분산 안전성을 위해 10∼40중량%로 적정량을 사용할 수 있다.
기타 상기 베이스 코팅층 용의 충전제와 안료는 조성물 전체 100중량%를 기준으로 5-60중량%, 바람직하게는 10-50중량%를 사용한다.
무기 충전제로는 공지의 실리카, 알루미나, 탄산칼슘, 산화지르코늄, 탈크(talc), 실리콘카바이드(Silicon Carbide) 등이 있고, 이들 중에서 1종 혹은 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있으며, 필요에 따라 무기안료나 금속 분말 등을 혼합하여 사용할 수 있다.
이와 더불어 사용할 수 있는 무기 안료로는 산화티타늄, 산화철, 산화아연, 산화코발트, 산화크롬과 펄 안료 등이 있는데, 이때 충전제나 안료의 평균 입자경은 5-45㎛인 것이 좋다.
또한 상기 금속 분말은 귀금속 분말이나 통상적으로 알루미늄, 니켈, 아연 등으로서 평균 입자경이 1-100㎛인 것을 사용할 수 있다.
상기 촉매는 유,무기산이며, 예를 들면 인산, 염산, 질산, 황산 및 개미산, 초산 등으로서 콜로이달 실리카와 오르가노알콕시실란의 축합반응을 일으킨다.
또한 베이스 코팅층에 적용할 수 있는 조성물로는 세라믹 입자와 열 안정성 중합체 결합제로 이루어진 접착 촉진제가 있다.
이러한 결합제로는 국내특허출원번호 제10-2008-7026919호의 예에서 볼 수 있듯이, 조성물의 소성 시에 폴리아미드이미드(PolyAmide Imide)로 전환되는 폴리아믹산염과, 폴리이미드(PolyImide), 폴리페닐렌 설파이드(Polyphenylene Sulfide), 폴리에테르 술폰(PES), 폴리아릴렌-에테르케톤 등이 포함된다.
바람직한 접착 촉진제는 폴리아미드이미드(PAI), 폴리에테르 술폰(PES) 및 폴리페닐렌 설파이드(PPS) 중 하나 이상을 포함한다.
여기에 함께 사용되며 내마모성을 증가시키기 위한 세라믹 입자는 통상 평균 10㎛ 이상의 크기를 갖는 것으로서, 접착 촉진제 총 중량 대비 5-80중량%가 되며 무기 산화물, 탄화물, 붕화물 및 질화물이 포함된다.
이 경우 세라믹 입자 성분은 탄화규소 및 산화알루미늄이 특히 바람직하다.
마지막으로 본 발명의 베이스 코팅층(200) 또는 내부기재층(100) 위에 직접 코팅하는 비점착성 코팅층(300)은 탁월한 비점착성과 내열성, 내후성, 내스크래치성, 내오염성 및 뛰어난 요리성과 세척용이성을 부여하기 목적으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
이러한 비점착성 코팅층의 조성물은 플루오르 중합체나 실리콘 화합물을 적용한 조성물, 유,무기 하이브리드 코팅 조성물 그리고 물리적 증착에 의한 세라믹 코팅 등이 있다.
본 발명의 비점착성 코팅층은 제품을 교체형으로 만들기 때문에 부착성과 내마모성 등 다른 기타 여러 성능에 대한 비중을 줄이고 최대한 비점착 성능의 비중을 높여서 기존의 일체형 비점착성 코팅보다 비점착 성능이 훨씬 뛰어나고 효율적으로 만들 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 따른 비점착성 코팅층을 얻는 방법으로 비점착성이 높은 물질들로서 대표적으로 플루오르 중합체나 플루오르알콜시실란(Fluorinealkoxysilane) 또는 실리콘 화합물을 사용하는 것 등이 있다.
즉 본 발명의 비점착성 코팅층은 상기 베이스 코팅층 용으로 사용하는 유,무기 하이브리드 조성물을 동일하게 적용할 수 있으며, 여기에 추가로 플루오르 중합체로서 불소수지(PTFE), 바람직하게는 듀폰사의 테프론, 또는 플루오르알콕시실란(FAS), 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane,PDMS), 메틸하이드로젠실리콘 오일(Methylhydrogensilicone oil), 실리콘 수지, 실리콘 분말 및 비점착성 충진제로서 질화붕소(BN) 등을 1종 또는 2종 이상 혼합함으로써 뛰어난 비점착성을 발현하도록 구성한다.
구체적으로는 본 발명의 비점착성 코팅층에 대한 조성물 100중량%에 대해 불소수지의 테프론은 0.5∼60중량%, 바람직하게는 1∼50중량% 사용할 수 있는데 0.5중량% 이하면 비점착성 효과가 미미하고 60중량% 이상이면 부착성과 경도가 떨어져서 원하는 물성을 얻기 힘들다.
또한 상기 플루오르알콕시실란과 폴리디메틸실록산(PDMS)는 조성물에 비점착성을 부여하면서 조성물 중의 오르가노알콕시실란과 더불어 실리카졸과 졸,겔 축합반응을 하며 코팅층을 견고하게 하는 역할을 한다.
이때 플루오르알콕시실란은 통상 CF3(CF2)m(CH2)nSi(OR')3 형태의 것이며 0.1∼20중량%, 바람직하게 0.5∼15중량%가 사용되고, 폴리디메틸실록산(PDMS)는 0.5∼30중량%, 바람직하게는 1∼25중량%가 사용된다.
상기 또 다른 비점착성 충진제인 메틸하이드로겐 실리콘 오일은 점도(cSt, 25℃)가 20∼2000 범위이고, 하이드록시기(-OH) 함량이 0.5∼5% 범위인 것이 적당하며 사용량은 0.1∼20중량%, 바람직하게는 0.2∼15중량%이다.
0.1중량% 미만일 경우 코팅층의 비점착 효과가 약하며 20중량% 초과 시에는 코팅층의 물성 결함이 생길 수 있다.
추가적으로 기타의 비점착성 충진제로는 실리콘 수지, 실리콘 분말 그리고 질화붕소 등이 적용될 수 있다.
실리콘 수지로 바람직한 예는 분자량 5,000∼100,000이며 0.05∼2%의 실라놀기(Si-OH)를 가진 메틸실리콘 수지이다.
실리콘 분말의 예는 폴리메틸실세스퀴옥산(Polymethylsilsesquioxane)이고, 질화붕소는 육방정 질화붕소가 가장 바람직하다.
이러한 기타의 충진제는 1종 또는 2종을 합하여 0.5∼20중량%의 범위에서 사용함이 바람직하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 조리기구용 비점착성 코팅 복합시트의 제조방법을 보여주는 블럭도로서, 복합시트를 형성하는 방법은 다음과 같다.
내부기재층의 표면을 알코올이나 유기용제로 탈지하는 전처리를 완료한 다음 내부기재층의 표면을 샌드블라스팅(Sandblasting)으로 처리하고 그 위에 각 코팅층 조성물을 스프레이 방식으로 분사하여 코팅할 수 있는데, 일반적으로 베이스 코팅층을 코팅한 후 15분 동안 60℃에서 건조시키고, 그 위에 다시 비점착층을 코팅한다.
그 후에 통상 60∼250℃의 온도에서 15∼120분간 건조 및 경화되도록 한다.
따라서 본 발명의 조리기구용 비점착성 코팅 복합시트는 내부기재층과 그 표면에 베이스 코팅층, 그리고 베이스 코팅층 위에 비점착성 코팅층을 구성되며, 그리고 여기서 소재에 따라 베이스 코팅층을 생략하고 내부기재층과 비점착성 코팅층의 복층으로 이루어질 수 있고, 더 나아가 내부기재층까지 생략하고 비점착성 코팅층의 단일층으로 구성할 수도 있다.
또한 본 발명의 실시예에 의한 비점착성 코팅층에 비점착 성분으로 불소수지(PTFE)를 적용한 경우에는 기재층 표면에 베이스 코팅층과 비점착성 코팅층을 스프레이 방식으로 코팅하고, 3∼5분 동안 방치한 후, 200℃까지 30분간 서서히 승온하여 1차 경화한 다음, 400℃에서 20분간 경화시킴으로써 비점착 코팅층에 배열된 불소수지(PTFE)가 완전히 용융되면서 무기 세라믹 조성물과 단단한 도막을 형성하도록 제조할 수 있다.
여기에서 상기 스프레이 방식의 코팅 이외에도 롤코팅, 딥코팅, 플로어코팅, 스파터코팅의 방식이 적용될 수 있다.
이러한 본 발명의 실시예에 의한 복합시트의 베이스 코팅층 및 비점착성 코팅층은 각각 통상 1∼250㎛, 바람직하게는 5∼150㎛의 두께로 형성하며, 내부기재층의 상면만이 아니라 상면 및 하면 전체를 둘러싸는 형태로 형성한다.
또한 내부기재층(100)과 비점착성 코팅층(300)으로 구성된 경우의 복합시트에 있어서는 비점착성 코팅층이 상기 내부기재층(100) 상에 스프레이 방식으로 분사되어 1~500㎛ 두께로 코팅되며 내부기재층(100)도 없이 비점착성 코팅층(300)으로만 형성된 복합시트는 1~1000㎛ 두께로 코팅된다.
이상에서 기술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 의한 비점착성 코팅된 복합 시트는 내부기재층을 형성하는 물질과 베이스 코팅층 및 비점착성 코팅층을 형성하는 조성물들의 다양한 조합에 의하여 매우 다양한 형태의 복합시트를 만들 수 있다.
또한 상기 기술된 물질 및 조성물 이외에도 이러한 비점착성 코팅 분야의 기술적 범위 내에서 복합시트를 제조시 다양하게 적용할 수 있는 것을 포함한다.
이하에서 본 발명의 내용을 실시예를 통해 보다 상세히 설명하기로 하며, 이 실시예들은 본 발명의 내용을 이해하기 위하여 제시되는 것으로서 본 발명이 하기의 실시예로만 국한되는 것은 아니다.
▶ 유, 무기 하이브리드 코팅 조성물을 통한 시편의 제조
[실시예 1]
실시예 1은 내부기재층으로 두께 0.5mm인 순수 구리 기재층을 사용하고, 코팅용 조성물 중 불소수지 비점착성 충진제를 적용한 예로서 베이스 코팅층 또는 비점착성 코팅층을 내부기재층 위에 단일층으로 코팅하여 제조하였다.
30리터 반응기에 콜로이달 실리카(pH 3.5∼5.0, 고형분 30%, 입자크기 10∼20nm) 2kg, 메틸트리메톡시실란(MTMS) 2kg을 투입한 후, 교반하면서 에탄올 3kg, 부틸셀로솔브 0.2kg을 혼합하고 균일하게 교반한 다음, 불소수지(PTFE) 2.5kg, 코발트블루 0.15kg 및 충전제로 산화알루미늄 2.5kg과 산화지르코늄 0.5kg을 서서히 투입하면서 균일하게 혼합한다. 그 후 혼합물을 볼밀이나 샌드밀 등으로 입도가 10㎛ 이하가 되도록 교반 및 분산을 하여 균질의 유, 무기 하이브리드 코팅 조성물을 얻었다.
[비교실시예 1]
상기 실시예 1의 조성물과 비교하기 위하여 불소수지(PTFE)를 최소 범위 이하인 0.05kg을 사용하였으며, 불소수지를 제외한 다른 조성물은 실시예 1과 동일하게 사용하였다.
[실시예 2]
실시예 2는 내부기재층으로 두께 0.3mm의 알루미늄을 사용하고 그 표면에 베이스 코팅층과 비점착성 코팅층을 형성한 다층 복합시트로서, 코팅용 조성물로서 베이스 코팅층은 폴리디메틸실록산(PDMS)를 포함하고 비점착성 코팅층은 폴리디메틸실록산(PDMS)과 플루오르알콕시실란(FAS)을 함유하였다.
특히 알콕시실란의 일부를 디메틸디메톡시실란으로 첨가함으로써, 축합과정에서 선형구조를 형성하여 코팅막에 유연성을 부여하는 것을 특징으로 하였다.
먼저 베이스 코팅층의 조성물은, 백색 안료로서 이산화티탄 0.3kg을 이소프로필알콜 3kg에 혼합하고 6시간 동안 볼밀로 0.5∼10㎛ 크기로 분쇄하였다.
그리고 여기에 실리카졸 3kg과 초산 0.15kg을 혼합하고 약 30분간 교반한 다음, 메틸트리메톡시실란(MTMS) 3kg, 디메틸디메톡시실란(DMDMS) 2.5kg 그리고 폴리디메틸실록산(PDMS) 0.5kg을 첨가하여 상온에서 8시간 동안 교반 및 숙성하여 얻는다.
다음으로 비점착성 코팅층의 조성물은 실리카졸 3kg에 이소프로필알콜 3kg과 초산 0.15kg을 혼합하고 약 30분간 교반한 다음, 메틸트리메톡시실란 2.5kg, 디메틸디메톡시실란 2kg, 플루오르알콕시실란(FAS) 0.5kg 그리고 폴리디메틸실록산(PDMS) 2kg을 첨가하여 상온에서 8시간 동안 교반 및 숙성하여 얻는다.
[비교실시예 2]
상기 실시예 2의 조성물과 비교하기 위하여 베이스 코팅층은 동일한 조성으로 만들고, 비점착성 코팅층의 조성물로는 플루오르알콕시실란(FAS) 0.01kg, 폴리디메틸실록산(PDMS) 0.2kg을 사용한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 조성물을 제조하였다.
▶ 접착 촉진제를 통한 시편의 제조
[실시예 3]
실시예 3은 비점착성 코팅층에 사용되는 조성물 중 플루오르 중합체 화합물을 적용한 예로서 내부기재층과 베이스 코팅층을 생략하고, 비점착성 코팅층만으로 구성된 하나의 단일층으로 제조하였다.
이러한 단일 코팅층용 조성물은, 무기 안료로 백색 안료로서 이산화티탄 70g, 카본블랙 50g, 울트라마린 블루 50g 그리고 충전제로 산화알루미늄 650g, 산화규소 450g을 물 4000g에 혼합하고 3시간 동안 볼밀로 0.5∼10㎛ 크기로 분쇄하였다.
그리고 여기에 디에틸렌글리콜 모노부틸에테르(DGME) 200g, 비이온성 계면활성제 370g, 트리에탄올아민 390g, 올레산 100g을 혼합하고 약 30분간 교반한 다음, 폴리아미드이미드(PAI) 50g, PFA(Perfluoroalkoxy)(TFE/PAVE 공중합체) 분산액(등급 335, 듀퐁) 500g, 그리고 불소수지(PTFE) 3000g을 첨가하여 상온에서 8시간 동안 교반 및 숙성하여 얻는다.
상기 조성물을 건조 소성 후 두께가 1mm 정도가 되도록 후막으로 만들고, 건조 소성할 때 불소수지(PTFE)가 주성분이므로 높은 온도로 급소성하여 융합시키는 것이 바람직하다. 즉 5분동안 427℃에서 시작하여 435℃로 온도를 올려서 소성하였다.
[비교실시예 3]
상기 실시예 3의 조성물과 비교하기 위하여 콜로이달 실리카 100g을 추가하고, 불소수지(PTFE) 300g을 사용한 것을 제외하고는 실시예 3와 동일하게 조성물을 제조하였다.
▶ 제반 물성 평가
본 발명에 따른 조성물의 제반 물성은 다음과 같은 기준에 따라 평가하였다.
가. 경도
경도는 “KS D6711-92”의 기준에 따른 연필 경도를 측정하였다.
나. 부착성
부착성은 “KS D6711-92”의 기준에 따라 가로 세로 1mm 간격으로 도막을 커팅(Cutting)해서 테이프를 단단히 붙인 후에 떼어낼 때 도막이 그대로 붙어 있으면 합격(100/100)이고, 떨어지면 그 숫자만큼을 표기하여 나타낸다.
즉 한 칸 떨어지면 99/100, 두 칸은 98/100으로 나타낸다.
다. 내열성
내열성은 “KS D6711-92”의 기준에 의해서 300℃에서 24시간 가열한 후 색상과 표면 균열을 검사하여 시험 전후에 시편의 색상과 도막의 변함이 없으면 “합격”으로 판정한다.
라. 내화학약품성
내화학약품성은 “KS D6711-92"의 기준에 따라, 내산성은 시편을 5%의 황산 용액에 95℃에서 8시간 담가서 평가하고, 내알카리성은 5%의 석회수에 24시간 담가서 평가하며, 내용제성은 시편을 알코올 및 케톤, BTX에 72시간 담가서 평가를 실시하여 색상의 변화나 도막의 균열이 없는 것을 "합격"으로 판정한다.
마. 비점착성
비점착성 시험은 170℃, 190℃, 210℃, 230℃, 250℃, 270℃에서 각 온도별로 3회에 걸쳐 계란 후라이를 하면서 달라붙은 정도를 측정하여 아주 우수한 경우 ◎, 우수 ○, 보통 △, 나쁜 것 X로 평가하였다.
▶ 측정 결과 및 평가
상기 유, 무기 하이브리드 코팅 조성물을 통한 시편의 제조 및 접착 촉진제를 통한 시편의 제조를 통해 실시한 실시예와 비교예에 대하여 상기 제반 물성 평가 방법에 의해 도막 강도, 내식성, 내수성 및 비점착성을 측정하고 그 결과를 아래 표 1에 나타내었다.
물성 평가결과
구 분 실시예1 비교실시예1 실시예2 비교실시예2 실시예3 비교실시예3
비점작성 ◎◎ △ ◎ × ◎◎ △
연필경도 5H 9H 8H 9H 3H 4H
부착성 98/100 100/100 99/100 100/100 95/100 98/100
내열성 합격 합격 합격 합격 합격 합격
내약품성 합격 합격 합격 합격 합격 합격
상기 표 1에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 실시예들은 비점착성 소재 물질을 최소량 이하로 넣은 비교실시예들에 비해 비점착성이 탁월하면서도 기타 다른 물성들은 비교실시예의 코팅 도막에 비해 떨어지지 않았다.
단, 상기 실시예들의 경우 경도가 비교실시예 보다 떨어지지만, 비점착성이 워낙 뛰어나서 실제로 세척 시 강한 마찰이나 물리력이 필요없이 쉽게 세척되므로, 결국 마모가 덜 발생하며 따라서 수명은 더 길어지는 효과가 있다.
또한 내부기재층의 종류에 따라 베이스 코팅층을 생략하고 비점착성 코팅층만 코팅하거나, 비점착성 코팅층의 소재에 따라 내부기재층도 생략하고 비점착성 코팅층만으로 된 단일층 시트로 된 복합시트도 그 성능이 우수하므로 복합시트로의 제작이 가능하다.
100 : 내부기재층
200 : 베이스 코팅층
300 : 비점착성 코팅층

Claims (6)

  1. 두께 0.05mm~1mm의 금속이나 유리섬유 직물시트가 사용되며 높은 열전도성과 내구성 및 강성과 인성을 제공하는 내부기재층(100);과,
    상기 내부기재층(100) 표면에 스프레이 방식으로 분사되어 1~250㎛ 두께로 코팅되며 부착성과 내마모성을 부여하는 베이스 코팅층(200);과,
    상기 베이스 코팅층(200) 상에 스프레이 방식으로 분사되어 1~250㎛ 두께로 코팅되며 비점착성과 내열성, 내후성, 내스크래치성, 내오염성 및 세척용이성을 부여하는 비점착성 코팅층(300);으로 구성되는 것을 특징으로 하는 조리기구용 비점착성 코팅 복합시트.
  2. 두께 0.05mm~1mm의 금속이나 유리섬유 직물시트가 사용되며 높은 열전도성과 내구성 및 강성과 인성을 제공하는 내부기재층(100);과,
    상기 내부기재층(100) 상에 스프레이 방식으로 분사되어 1~500㎛ 두께로 코팅되며 비점착성과 내열성, 내후성, 내스크래치성, 내오염성 및 세척용이성을 부여하는 비점착성 코팅층(300);으로 구성되는 것을 특징으로 하는 조리기구용 비점착성 코팅 복합시트.
  3. 스프레이 방식으로 분사되어 1~1000㎛ 두께로 코팅되며 비점착성과 내열성, 내후성, 내스크래치성, 내오염성 및 세척용이성을 부여하는 비점착성 코팅층(300);으로 구성되는 것을 특징으로 하는 조리기구용 비점착성 코팅 복합시트.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 내부기재층에 사용되는 금속은 구리, 알루미늄, 클래드 알루미늄(Clad Aluminum), 스테인리스 스틸(Stainless steel), 클래드 스테인리스 스틸 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 조리기구용 비점착성 코팅 복합시트.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 베이스 코팅층에 사용되는 코팅 조성물은 유, 무기 하이브리드 코팅 조성물, 콜로이드성 실리카, 열 안정성 중합체 결합제로 이루어진 접착 촉진제 중에서 선택되는 어느 하나 또는 2종 이상이 혼합된 것을 특징으로 하는 조리기구용 비점착성 코팅 복합시트.
  6. 제 1항 또는 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 비점착성 코팅층에 사용되는 코팅 조성물은 유, 무기 하이브리드 코팅 조성물, 플루오르 중합체, 실리콘 화합물을 적용한 조성물 중에서 선택되는 어느 하나 또는 2종 이상이 혼합된 것을 특징으로 하는 조리기구용 비점착성 코팅 복합시트.
KR20130070451A 2013-06-19 2013-06-19 조리기구용 비점착성 코팅 복합시트 KR20140147358A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20130070451A KR20140147358A (ko) 2013-06-19 2013-06-19 조리기구용 비점착성 코팅 복합시트

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20130070451A KR20140147358A (ko) 2013-06-19 2013-06-19 조리기구용 비점착성 코팅 복합시트

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20140147358A true KR20140147358A (ko) 2014-12-30

Family

ID=52676172

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20130070451A KR20140147358A (ko) 2013-06-19 2013-06-19 조리기구용 비점착성 코팅 복합시트

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20140147358A (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109706419A (zh) * 2017-10-25 2019-05-03 佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司 不粘涂层及其制备方法以及锅具和煮食设备
CN115772622A (zh) * 2021-09-06 2023-03-10 武汉苏泊尔炊具有限公司 烹饪器具及其制备方法
CN115820112A (zh) * 2022-12-01 2023-03-21 广东美的白色家电技术创新中心有限公司 一种涂料组合物及其制备方法和应用

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109706419A (zh) * 2017-10-25 2019-05-03 佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司 不粘涂层及其制备方法以及锅具和煮食设备
CN109706419B (zh) * 2017-10-25 2023-11-10 佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司 不粘涂层及其制备方法以及锅具和煮食设备
CN115772622A (zh) * 2021-09-06 2023-03-10 武汉苏泊尔炊具有限公司 烹饪器具及其制备方法
CN115820112A (zh) * 2022-12-01 2023-03-21 广东美的白色家电技术创新中心有限公司 一种涂料组合物及其制备方法和应用
CN115820112B (zh) * 2022-12-01 2023-09-19 广东美的白色家电技术创新中心有限公司 一种涂料组合物及其制备方法和应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101534966B (zh) 具有粘附性和耐污不粘涂层的玻璃制品
KR960015755B1 (ko) 다층 비점착성 코팅을 갖는 코팅된 기판
US6596380B1 (en) Antiadhesive coating with improved scratch resistance
US6863974B2 (en) Multilayer non-stick coating
JP5445587B2 (ja) 被覆物品の製造方法、及び、被覆物品
US7695807B2 (en) Non-stick finish
JP5403133B2 (ja) 含フッ素積層体及びその製造方法
EP2001949B1 (en) Non-stick finish
JP2009519816A (ja) ダイヤモンド粒子を含む非付着性被膜組成物および前記組成物が適用された基材
KR102385601B1 (ko) 피복 조성물 및 피복 물품
EP1539379B1 (en) Multilayer non-stick coating
JP2014040093A (ja) 被覆物品
US7772311B2 (en) Non-stick finish composition
JP4016987B2 (ja) 含フッ素積層体、含フッ素積層体形成方法及び被覆物品
JP6175928B2 (ja) 被覆物品
JP6811649B2 (ja) 組成物及び塗膜
KR20140147358A (ko) 조리기구용 비점착성 코팅 복합시트
JP2007197535A (ja) フッ素樹脂塗料組成物
JP7315813B2 (ja) 被覆組成物及び被覆物品
JP4945851B2 (ja) 非粘着耐磨耗塗料組成物および非粘着耐磨耗塗装物品
JP2013075498A (ja) 含フッ素積層体及びその製造方法
CN102027041B (zh) 不粘涂层组合物

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application