DE102008002989A1 - Elektrisch leitfähiges, magnetisches Kompositmaterial, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung - Google Patents

Elektrisch leitfähiges, magnetisches Kompositmaterial, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung Download PDF

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Andrey Dr. Karpov
Stefan Dr. Kirsch
Hartmut Prof.Dr. Hibst
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Harry Thomas Racine Mills
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64—Heating using microwaves

Abstract

Elektrisch leitfähiges, magnetisches Kompositmaterial, enthaltend (A) ein pulverförmiges, anorganisches, elektrisch nicht oder nur schlecht leitfähiges, magnetisches Material und (B) ein elektrisch leitfähiges Material, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus pulverförmigen und flüssigen, Kohlenstoff enthaltenden organischen Materialien und pulverförmigen allotropen Modifikationen des Kohlenstoffs, in einem Gewichtsverhältnis von (A) : (B) = 1 : 100 bis 100 : 1; Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung sowie ferrimagnetisches Mischoxid (A) der allgemeinen Formel I: M<SUP>II</SUP>M<SUP>III</SUP>O<SUB>4</SUB> (I), worin M<SUP>II</SUP> = erste Metallkomponente, die zweiwertige Metallkationen umfasst; und M<SUP>III</SUP> = zweite Metallkomponente, die dreiwertige Metallkationen umfasst; herstellbar, indem man zweiwertige Metallkationen M<SUP>II</SUP> und dreiwertige Metallkationen M<SUP>III</SUP> in wässriger Lösung und/oder Dispersion, enthaltend mindestens ein elektrisch leitfähiges Material (B) und/oder mindestens ein hiervon verschiedenes, physikalisch trocknendes oder thermisch und/oder mit aktinischer Strahlung vernetzbares Bindemittel (C), in einem Mengenverhältnis umsetzt, dass das resultierende ferromagnetische Mischoxid (A) elektrisch neutral ist.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues, elektrisch leitfähiges, magnetisches Kompositmaterial. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein neues Verfahren zur Herstellung eines elektrisch leitfähigen, magnetischen Kompositmaterials. Nicht zuletzt betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung des neuen, elektrisch leitfähigen, magnetischen Kompositmaterials und des nach dem neuen Verfahren hergestellten, elektrisch leitfähigen, magnetischen Kompositmaterials.
  • Stand der Technik
  • Werden Nahrungsmittel in einem Mikrowellenofen direkt erhitzt, haben sie häufig eine feuchte, durchweichte Konsistenz. Wenn das Nahrungsmittel ein Brotprodukt ist, nimmt es gelegentlich einen lederartigen Charakter an, was nicht dem gleichen Produkt entspricht, das nicht in einem Mikrowellenofen erhitzt worden ist. So entwickelt die Kruste einiger Produkte, wie beispielsweise Pizzakuchen, ein ungewöhnliches Gefüge, das entweder weich oder lederartig und daher überhaupt nicht ansprechend ist. Auch ist es im Allgemeinen nicht möglich, die Oberfläche von Nahrungsmitteln zu bräunen, was insbesondere für das Erhitzen und die Geschmacksentwicklung von Fleisch, Eiern, Brot, Gemüse oder Kartoffeln, wie beispielsweise klein geschnittene Bratkartoffeln, Pommes frites oder überbackene Kartoffeln, wesentlich ist.
  • Um dieses grundsätzliche Problem zu beheben, hat man bereits Kompositmaterialien vorgeschlagen, die Mikrowellen absorbieren und die Mikrowellenenergie in Wärmeenergie umwandeln. Die erzeugte Wärmeenergie wird dann zum Erhitzen der Nahrungsmittel verwendet. Diese bekannten Kompositmaterialien enthalten beispielsweise Ferrite oder Kohlenstoffteilchen als Mikrowellen absorbierende Materialien (vgl. a. die deutsche Offenlegungsschrift DE 27 45 307 oder das amerikanische Patent US 4,518,651 ).
  • Diese bekannten Kompositmaterialien weisen aber Nachteile auf.
  • So zeigen die Ferrite beim Bestrahlen mit Mikrowellen nur einen vergleichsweise geringen Temperaturanstieg, der für das Bräunen von Nahrungsmitteln nicht ausreichend ist. Um den Wirkungsgrad zu verbessern, müssen den Materialeigenschaften angepasste externe Magnetfelder angewandt oder Schichtgewichte im Bereich von 300 g/m2 angewandt werden, was aber wirtschaftlich nachteilig ist. Aber selbst mit diesen Maßnahmen reicht die erzeugte Wärmeenergie häufig nur dafür aus, Klebstoffe so hoch zu erhitzen, dass eine Klebeverbindung hergestellt oder gelöst werden kann (vgl. a. die internationale Patentanmeldung WO 03/054102 A1 ).
  • Bei der Verwendung von Kohlenstoffteilchen, wie Graphitteilchen oder Ruß, ist die Wärmeentwicklung häufig nicht zu kontrollieren, so dass es zur Pyrolyse des Verpackungsmaterials und/oder des Nahrungsmittels kommen kann. Dies kann soweit gehen, dass das Verpackungsmaterial zu brennen beginnt.
  • Außerdem weisen die bisher bekannten Kompositmaterialien den Nachteil auf, dass zu ihrer Herstellung die Ferrite in den übrigen Bestandteilen der Kompositmaterialien homogen dispergiert werden müssen, was häufig verfahrenstechnisch und energetisch aufwändig ist.
  • Insgesamt ist es bisher nicht möglich gewesen, auf der Basis von Ferriten oder von Kohlenstoffteilchen Mikrowellen absorbierende Kompositmaterialien herzustellen, die beim Bestrahlen mit Mikrowellen unter den üblichen und bekannten Bedingungen eines Mikrowellenofens für den Haushaltsgebrauch (Mikrowellenfrequenz 2,455 GHz; übliche Strahlungsleistung 900 W) einen raschen aber kontrollierten Temperaturanstieg bis zu einem konstanten Temperaturniveau zeigen, wobei das erreichte Temperaturniveau bei der weiteren Bestrahlung im Wesentlichen konstant bleibt. Insbesondere ist es nicht möglich gewesen, innerhalb von 100 s einen Temperaturanstieg ΔT von 90 bis 140°C zu erzielen, wobei das erreichte Temperaturniveau auch bei einer bis zu 300 s währenden weiteren Bestrahlung im Wesentlichen konstant bleibt. Wenn aber der Temperaturanstieg zu gering ist, können die Nahrungsmittel nicht gebräunt oder gegart werden. Ist der Temperaturanstieg zu hoch, besteht die Gefahr, dass die Nahrungsmittel und/oder das Verpackungsmaterial sich zersetzen und verkohlen.
  • Aufgabe
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein neues, elektrisch leitfähiges, magnetisches, insbesondere ferrimagnetisches, Kompositmaterial bereitzustellen, das die Nachteile des Standes der Technik nicht mehr länger aufweist.
  • Insbesondere soll das neue, elektrisch leitfähige, magnetische Kompositmaterial in einfacher und sehr gut reproduzierbarer Weise aus leicht zugänglichen und thermisch stabilen Materialien herstellbar sein. Dabei soll vor allem die Einarbeitung von ferrimagnetischen Materialien wie Ferrite verfahrenstechnisch vereinfacht und der Energieaufwand wesentlich verringert werden.
  • Die stoffliche Zusammensetzung des neuen, elektrisch leitfähigen, magnetischen Kompositmaterials soll breit variiert werden können, so dass sein anwendungstechnisches Eigenschaftsprofil hervorragend den Erfordernissen des Einzelfalles angepasst werden kann.
  • Es soll sich bereits in vergleichsweise geringen Schichtgewichten hervorragend für die Umwandlung der Energie von elektromagnetischer Strahlung, insbesondere Mikrowellenstrahlung, in Wärmeenergie eignen. Dabei soll es beim Bestrahlen mit Mikrowellen unter den üblichen und bekannten Bedingungen eines Mikrowellenofens für den Haushaltsgebrauch (Mikrowellenfrequenz 2,455 GHz; übliche Strahlungsleistung 900 W) einen raschen aber kontrollierten Temperaturanstieg bis zu einem konstanten Temperaturniveau zeigen, wobei das erreichte Temperaturniveau bei der weiteren Bestrahlung im wesentlichen konstant bleibt. Insbesondere soll das neue, elektrisch leitfähige, magnetische Kompositmaterial es ermöglichen, innerhalb von 100 s einen Temperaturanstieg ΔT von 90 bis 140°C zu erzielen, wobei das erreichte Temperaturniveau auch bei einer bis zu 300 s währenden weiteren Bestrahlung im Wesentlichen konstant bleibt, so dass die Nahrungsmittel thermisch weder zu gering noch zu hoch belastet werden, sondern hervorragend gegart und gebräunt werden.
  • Insgesamt soll sich das neue, elektrisch leitfähige, magnetische Kompositmaterial hervorragend als Mikrowellen absorbierendes Verpackungsmaterial oder als Mikrowellen absorbierendes Material in Verpackungsmaterialien für Nahrungsmittel eignen und soll, insbesondere in dieser Form, das Garen und Bräunen von Nahrungsmitteln in Mikrowellenöfen gestatten.
  • Erfindungsgemäße Lösung
  • Demgemäß wurde das neue, elektrisch leitfähige, magnetische Kompositmaterial gefunden, das
    • (A) mindestens ein pulverförmiges, anorganisches, elektrisch nicht oder nur schlecht leitfähiges, magnetisches Material und
    • (B) mindestens ein elektrisch leitfähiges Material, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus pulverförmigen und flüssigen, Kohlenstoff enthaltenden organischen Materialien und pulverförmigen allotropen Modifikationen des Kohlenstoffs,
    in einem Gewichtsverhältnis von (A):(B) = 1:100 bis 100:1 enthält und das im Folgenden als »erfindungsgemäßes Kompositmaterial« bezeichnet wird.
  • Außerdem wurde das neue Verfahren zur Herstellung eines elektrisch leitfähigen, magnetischen Kompositmaterials, insbesondere eines erfindungsgemäßen Kompositmaterials, gefunden, bei dem man
    • (1) die Materialien (A) und (B) sowie gegebenenfalls mindestens einen weiteren funktionalen Bestandteil (C) miteinander vermischt und die resultierende Mischung (1) homogen dispergiert
    und das im Folgenden als »erfindungsgemäßes Verfahren« bezeichnet wird.
  • Des Weiteren wurde die neue Verwendung des erfindungsgemäßen Kompositmaterials und des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten elektrisch leitfähigen, magnetischen Kompositmaterials zur Umwandlung der Energie elektromagnetischer Strahlung in Wärmeenergie gefunden, was im Folgenden als »erfindungsgemäße Verwendung« bezeichnet wird.
  • Nicht zuletzt wurde das neue ferrimagnetische Mischoxid (A) der allgemeinen Formel I gefunden: MIIMIIIO4 (I),worin die Variablen die folgende Bedeutung haben:
    MII erste Metallkomponente, die mindestens eine Art zweiwertiger Metallkationen umfasst; und
    MIII zweite Metallkomponente, die mindestens eine Art dreiwertiger Metallkationen umfasst;
    und das herstellbar ist, indem man mindestens eine Art zweiwertiger Metallkationen MII und mindestens eine Art dreiwertiger Metallkationen MIII in wässriger Lösung und/oder Dispersion, enthaltend mindestens ein elektrisch leitfähiges Material (B) und/oder mindestens ein hiervon verschiedenes physikalisch trocknendes und/oder thermisch und/oder mit aktinischer Strahlung vernetzbares Bindemittel (C), in einem Mengenverhältnis umsetzt, dass das resultierende ferrimagnetische Mischoxid (A) elektrisch neutral ist.
  • Im Folgenden wird das neue ferrimagnetische Mischoxid (A) der allgemeinen Formel I als »erfindungsgemäßes Mischoxid (A)« bezeichnet.
  • Vorteile der Erfindung
  • Im Hinblick auf den Stand der Technik war es überraschend und für den Fachmann nicht vorhersehbar, dass die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zu Grunde lag mithilfe des erfindungsgemäßen Kompositmaterials, des erfindungsgemäßen Mischoxids (A), des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Verwendung gelöst werden konnte.
  • Insbesondere ließ sich das erfindungsgemäße Kompositmaterial nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in einfacher und sehr gut reproduzierbarer Weise aus leicht zugänglichen und thermisch stabilen Materialien herstellen. Dabei erwies sich die Verwendung des erfindungsgemäßen Mischoxids (A) im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ganz besonders vorteilhaft, so dass die Herstellung verfahrenstechnisch vereinfacht und der Energieaufwand wesentlich verringert werden konnte.
  • Die stoffliche Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Kompositmaterials konnte breit variiert werden, so dass sein anwendungstechnisches Eigenschaftsprofil hervorragend den Erfordernissen des Einzelfalles angepasst werden konnte.
  • Es eignete sich bereits in vergleichsweise geringen Schichtgewichten hervorragend für die erfindungsgemäße Verwendung, d. h. die Umwandlung der Energie von elektromagnetischer Strahlung, insbesondere Mikrowellenstrahlung, in Wärmeenergie. Dabei zeigte es beim Bestrahlen mit Mikrowellen unter den üblichen und bekannten Bedingungen eines Mikrowellenofens für den Haushaltsgebrauch (Mikrowellenfrequenz 2,455 GHz; übliche Strahlungsleistung 900 W) einen raschen aber kontrollierten Temperaturanstieg bis zu einem konstanten Temperaturniveau, wobei das erreichte Temperaturniveau bei der weiteren Bestrahlung im Wesentlichen konstant blieb. Insbesondere war es möglich, innerhalb von 100 s einen Temperaturanstieg von ΔT von 90 bis 140°C zu erzielen, wobei das erreichte Temperaturniveau auch bei einer bis zu 300 s währenden weiteren Bestrahlung im Wesentlichen konstant blieb, so dass die Nahrungsmittel thermisch weder zu gering noch zu hoch belastet, sondern hervorragend gegart und gebräunt wurden.
  • Insgesamt eignete sich das erfindungsgemäße Kompositmaterial hervorragend als Mikrowellen absorbierendes Verpackungsmaterial oder als Mikrowellen absorbierendes Material in Verpackungsmaterialien für Nahrungsmittel und gestattete, insbesondere in dieser Form, das Garen und Bräunen von Nahrungsmitteln in Mikrowellenöfen. Überraschenderweise wiesen die in dieser Weise innerhalb kurzer Zeit gegarten und gebräunten Nahrungsmittel dieselbe hervorragende Konsistenz auf, wie die gleichen Nahrungsmittel, die während einer längeren Zeit, beispielsweise in einem Backofen, gegart und/oder gebräunt worden waren.
  • Ausführliche Beschreibung der Erfindung
  • Der erste wesentliche Bestandteil des erfindungsgemäßen Kompositmaterials ist mindestens ein, insbesondere ein, pulverförmiges, anorganisches, elektrisch nicht oder nur schlecht leitfähiges, magnetisches, vorzugsweise ferromagnetisches oder ferrimagnetisches, insbesondere ferrimagnetisches, Material (A).
  • »Pulverförmige bedeutet, dass das magnetische Material (A) unter den Bedingungen seiner Handhabung und seiner erfindungsgemäßen Verwendung ein festes partikuläres Material ist.
  • Elektrisch nicht oder nur schlecht leitfähiges Materialien werden auch als Dielektrika bezeichnet, die einen hohen spezifischen Widerstand > 1010 Ohm × cm aufweisen (vgl. a. Römpp Online, 2007, »Dielektrika«).
  • Zu den Eigenschaften »magnetisch«, »ferromagnetisch« und »ferrimagnetisch« wird auf Römpp Online, 2007, »Magnetische Werkstoffe«, »Magnetochemie«, »Ferrite« und »Ferromagnetika« verwiesen.
  • Vorzugsweise hat das magnetische Material (A) eine Curie-Temperatur Tc > 50°C, bevorzugt > 80°C und insbesondere > 100°C. Die Curie-Temperatur T, ist die maximale Temperatur, auf die eine magnetische Substanz durch Einwirkung eines magnetischen oder elektromagnetischen Wechselfelds erwärmt werden kann. Sie stellt somit einen intrinsischen Überhitzungsschutz dar.
  • Die Partikelgröße und die Partikelgrößenverteilung des magnetischen Materials (A) können breit variieren und daher hervorragend den Erfordernissen des Einzelfalls angepasst werden. Vorzugsweise enthält das magnetische Material (A) keine Partikel einer Partikelgröße > 2.000 nm oder > 2 μm. Bevorzugt enthält das magnetische Material (A) auch keine Partikel, die so klein sind, dass sie ein superparamagnetisches Verhalten zeigen. Besonders bevorzugt liegen die elektronenmikroskopisch ermittelten Partikelgrößen bei 10 bis 1.000 nm, ganz besonders bevorzugt 50 bis 800 nm und insbesondere 100 bis 500 nm.
  • Vorzugsweise ist das magnetische Material (A) ein magnetischer Oxidwerkstoff, der bevorzugt aus der Gruppe der ferrimagnetischen Mischoxide ausgewählt ist. Besonders bevorzugt weisen die ferrimagnetischen Mischoxide (A) die allgemeine Formel I: MIIMIIIO4 (I),auf. In der allgemeinen Formel I steht die Variable MII für eine erste Metallkomponente, die mindestens eine Art, insbesondere eine Art, zweiwertiger Metallkationen umfasst. Vorzugsweise werden die zweiwertigen Metallkationen der ersten Metallkomponente MII aus der Gruppe, bestehend aus den zweiwertigen Metallkationen von Eisen, Kobalt, Nickel, Mangan, Kupfer, Zink, Cadmium, Magnesium, Calcium, Strontium, Barium und Europium, insbesondere Mangan, ausgewählt.
  • In der allgemeinen Formel I steht MIII für eine zweite Metallkomponente, die mindestens eine Art dreiwertiger Metallkationen, insbesondere dreiwertige Metallkationen von Eisen, umfasst.
  • Dabei sind die Stöchiometrien der ersten und der zweiten Metallkomponente so ausgewählt, dass das ferrimagnetische Mischoxid (A) elektrisch neutral ist.
  • Bevorzugt wird das ferrimagnetische Mischoxid (A) der allgemeinen Formel I aus der Gruppe der Ferrite, besonders bevorzugt aus der Gruppe der Ferrit-Spinelle, ausgewählt. Insbesondere ist der Ferrit-Spinell (A) Manganferrit, MnFe2O4.
  • Die Ferrite (A) sind an sich bekannte Verbindungen, die mithilfe der folgenden üblichen und bekannten Verfahren hergestellt werden können:
    • i) Feststoffsynthese oder keramischer Prozess, bei dem Mischungen der entsprechenden Oxide oder Carbonate gegebenenfalls in der Form von Presslingen bei Temperaturen > 800°C gesintert werden: x ZnO + (1 – x)MnO + Fe2O3 = Mn1-xZnxFe2O4 (vgl. a. M. N. Sankarshana Murthy, C. E. Deshpande, P. P. Bakare, Synthesis and Sintering of Active Manganese (II) Zinc Ferrite Powders, Bulletin of the Chemical Society of Japan; 52(2), Seiten 571 bis 573, 1979; oder A. Withop, Manganese-Zinc Ferrite Processing, Properties and Recording Performance, IEEE Transactions an Magnetics, Band MAG- 14, Nummer 5, September 1978, Seiten 439 bis 441).
    • ii) Ausfällung der Hydroxocarbonate und Calcinierung bei Temperaturen > 600°C: x Zn2+ + (1 – x)Mn2+ + 2 Fe3+ + y OH– + z CO3 2– = Mn1-xZnxFe2[(OH)y(CO3)z] (y + 2z = 8) → Mn1-xZnxFe2O4 (Vgl. a. A. Goldman und A. M. Laing, A New Process for Precipitation of Ferrites, Journal de Physique, Colloque Cl, supplement au n° 4, Tome 38, April 1977, Seiten C1-297 bis C1-301).
    • iii) Copräzipitation durch Hydroxyde aus der wässrigen Lösung und Erhitzen auf Temperaturen > 60°C, ohne zu sintern, nach 3 Methoden: Methode iii-1): Neutralisation x Zn2+ + (1 – x)Mn2+ + 2 Fe3+ + 8 OH– = Mn1-xZnxFe2(OH)8 → Mn1-xZnxFe2O4 (Vgl. a. W. J. Schuele und V. D. Deetscreek, Preparation, Growth, and Study of Ultrafine Ferrite Particles, Journal of Applied Physics, Supplement zu 32, Nr. 3, März 1961, Seiten 235S bis 237S). Methode iii-2): Oxidation x Zn2+ + (1 – x) Mn2+ + 2 Fe2+ + 6 OH– = Mn1-xZnxFe2(OH)6 Durchblasen von Luft bei Temperaturen > 60°C → Mn1-xZnxFe2O4 (Vgl. a. das amerikanische Patent US 3,822,210 ). Methode iii-3): Neutralisation und Oxidation x Zn2+ + (1 – x)Mn2+ + 2 (Fe1-z/Fe3+ z) + (6 + 2z)OH– = Mn1-xZnxFe2(OH)6+2 Durchblasen von Luft bei Temperaturen > 60°C → Mn1-xZnxFe2O4 (Vgl. a. die europäische Patentanmeldung EP 0 160 877 A2 oder die deutsche Offenlegungsschrift DE-OS 1 592 470 ).
  • Vorzugsweise werden die Methoden iii-2) oder iii-3), insbesondere die Methode iii-3), für die Herstellung des erfindungsgemäß ganz besonders bevorzugt verwendeten Manganferrits angewandt:
  • Umsetzung bei Raumtemperatur:
    • MnSO4 + 2 FeSO4 + 6 NaOH = Mn(OH)2 + 2 Fe(OH)2 + 3 Na2SO4
  • Oxidation bei 90°C:
    • Mn(OH)2 + 2 Fe(OH)2 + 1/2 O2 = MnFe2O4 + 3 H2O
  • Ganz besondere Vorteile resultieren, wenn das ferrimagnetische Mischoxid (A) ein erfindungsgemäßes Mischoxid (A) ist.
  • Das erfindungsgemäße Mischoxid (A) ist herstellbar, indem man mindestens eine Art zweiwertiger Metallkationen MII und mindestens eine Art dreiwertiger Metallkationen MIII in wässriger Lösung und/oder Dispersion, insbesondere Suspension, enthaltend mindestens eines, insbesondere eines, der nachstehend beschriebenen, elektrisch leitfähigen Materialien (B) und/oder mindestens eines, insbesondere eines, der nachstehend beschriebenen, von den Materialien (B) verschiedenen, physikalisch trocknenden und/oder thermisch und/oder mit aktinischer Strahlung vernetzbaren Bindemittel (C), in einem Mengenverhältnis umsetzt, dass das resultierende ferrimagnetische Mischoxid (A) elektrisch neutral ist.
  • Dabei werden vorzugsweise die vorstehend beschriebenen, an sich bekannten Methoden iii-1) bis iii-3), insbesondere die Methode iii-1), angewandt.
  • Das erfindungsgemäße Kompositmaterial enthält als zweiten wesentlichen Bestandteil mindestens ein elektrisch leitfähiges Material (B), das aus der Gruppe, bestehend aus pulverförmigen und flüssigen, Kohlenstoff enthaltenden organischen Materialien und pulverförmigen allotropen Modifikationen des Kohlenstoffs, ausgewählt ist.
  • Beispiele geeigneter pulverförmiger, Kohlenstoff enthaltender organischer Materialien (B) sind übliche und bekannte elektrisch leitfähige organische Polymere. Beispiele gut geeigneter elektrisch leitfähiger organischer Polymere (B) sind Polyacetylen, Polypyrrol, Polythiophen, Poly(3-hexylthiophen), Poly(3,4-ethylendioxythiophen) (Pedot), Polyanilin, Polyfluoren, Polynaphthalin, Poly(p-phenylensulfid) und Poly(p-phenylenvinylen).
  • Beispiele geeigneter flüssiger, Kohlenstoff enthaltender organischer Materialien (B) sind ionische Flüssigkeiten. Sie bestehen ausschließlich aus Ionen (Kationen und Anionen). Prinzipiell sind ionische Flüssigkeiten Salzschmelzen mit niedrigem Schmelzpunkt. Man rechnet nicht nur die bei der Umgebungstemperatur flüssigen, sondern auch alle unter 100°C schmelzenden Salzverbindungen dazu. Im Gegensatz zu herkömmlichen anorganischen Salzen wie Kochsalz (Schmelzpunkt 808°C) sind bei ionischen Flüssigkeiten durch Ladungsdelokalisierung Gitterenergie und Symmetrie verringert, was zur Erstarrungspunkten bis zu –80°C und darunter führen kann. Aufgrund der zahlreichen Kombinationsmöglichkeiten von Anionen und Kationen lassen sich ionische Flüssigkeiten mit sehr unterschiedlichen Eigenschaften herstellen (vgl. a. Römpp Online 2007, »ionische Flüssigkeiten«). Vorzugsweise sind die ionischen Flüssigkeiten bei Temperaturen < 100°C, bevorzugt < 50°C und insbesondere < 30°C flüssig.
  • Als organische Kationen kommen alle Kationen in Betracht, wie sie üblicherweise in ionischen Flüssigkeiten verwendet werden. Vorzugsweise handelt es sich um nicht cyclische oder heterocyclische Oniumverbindungen.
  • Bevorzugt werden nicht cyclische und heterocyclische Oniumverbindungen aus der Gruppe, bestehend aus quartären Ammonium-, Oxonium-, Sulfonium- und Phosphonium-Kationen sowie aus Uronium-, Thiouronium- und Guanidinium-Kationen, bei denen die einfach positive Ladung über mehrere Heteroatome delokalisiert ist, verwendet.
  • Besonders bevorzugt werden quartäre Ammonium-Kationen und ganz besonders bevorzugt heterocyclische quartäre Ammonium-Kationen verwendet.
  • Insbesondere werden die heterocyclischen quartären Ammonium-Kationen aus der Gruppe, bestehend aus Pyrrolium-, Imidazolium-, 1H-Pyrazolium-, 3H-Pyrazolium-, 4H-Pyrazolium-, 1-Pyrazolinium-, 2-Pyrazolinium-, 3-Pyrazolinium-, 2,3-Dihydroimidazolinium-, 4,5-Dihydro-imidazolinium-, 2,5-Dihydro-imidazolinium-, Pyrrolidinium-, 1,2,4-Triazolium- (quartäres Stickstoffatom in 1-Stellung), 1,2,4-Triazolium- (quartäres Stickstoffatom in 4-Stellung), 1,2,3-Triazolium- (quartäres Stickstoffatom in 1-Stellung), 1,2,3-Triazolium- (quartäres Stickstoffatom in 4-Stellung), Oxazolium-, Isooxazolium-, Thiazolium-, Isothiazolium-, Pyridinium-, Pyridazinium-, Pyrimidinium-, Piperidinium-, Morpholinium-, Pyrazinium-, Indolium-, Chinolinium-, Isochinolinium-, Chinoxalinium- und Indolinium-Kationen, ausgewählt.
  • Die vorstehend beschriebenen organischen Kationen sind an sich bekannte Spezies, die beispielsweise in den deutschen Patentanmeldungen
    • im Detail beschrieben werden. Auf die aufgeführten Passagen der deutschen Patentanmeldungen wird zu Zwecken der näheren Erläuterung der vorliegenden Erfindung ausdrücklich Bezug genommen.
  • Als anorganische und organische Anionen kommen alle Anionen in Betracht, wie sie üblicherweise in ionischen Flüssigkeiten verwendet werden. Beispiele geeigneter Anionen werden in den deutschen Patentanmeldungen
    • – DE 10 2005 055 815 A , Seite 2, Absatz [006] in Verbindung mit Seite 15, Absatz [0075], bis Seite 17, Absatz [0088], und
    • – DE 103 25 050 A1 , der die Seiten 2 und 3 übergreifende Absatz [0006] in Verbindung mit Seite 5, Absatz [0021],
    im Detail beschrieben. Auf die aufgeführten Passagen der deutschen Patentanmeldungen wird zu Zwecken der näheren Erläuterung der vorliegenden Erfindung ausdrücklich Bezug genommen.
  • Beispiele geeigneter allotroper Modifikationen (B) des Kohlenstoffs sind Ruß, Graphit, Graphene, Fullerene, Nanoröhren und lineare Modifikationen mit sp-hybridisiertem Kohlenstoff, bevorzugt Ruß, insbesondere Leitfähigkeitsruß.
  • In dem erfindungsgemäßen Kompositmaterial liegen die vorstehend beschriebenen, erfindungsgemäß zu verwendenden Materialien (A) und (B) intensiv miteinander vermischt vor. Naturgemäß kann es sich bei diesen erfindungsgemäßen Mischungen um Suspensionen von Materialien (A) in den vorstehend beschriebenen ionischen Flüssigkeiten (B) oder um pulverförmige Mischungen handeln. Vorzugsweise handelt es sich um pulverförmige Mischungen.
  • Dabei liegen die erfindungsgemäß zu verwendenden Materialien (A) und (B) in dem erfindungsgemäßen Kompositmaterial in einem Gewichtsverhältnis von (A):(B) = 1:100 bis 100:1, vorzugsweise 1:10 bis 50:1, insbesondere 1:5 bis 10:1, vor.
  • Das erfindungsgemäße Kompositmaterial, das nur aus den Materialien (A) und (B) besteht, kommt als solches bereits für die erfindungsgemäße Verwendung in Betracht.
  • Erfindungsgemäß ist es aber von Vorteil, das erfindungsgemäße Kompositmaterial noch mit mindestens einem funktionalen Bestandteil (C) zu modifizieren.
  • Als funktionale Bestandteile (C) kommen Materialien in Betracht, wie sie üblicherweise für die Herstellung und/oder Modifizierung von Kunststoffkonzentraten oder -compounds, insbesondere in der Form von Granulaten, wässrigen Beschichtungsstoffen und Druckfarben, konventionellen Beschichtungsstoffen und Druckfarben auf der Basis organischer Lösemittel oder von Wasser und Lösemitteln freien Beschichtungsstoffen und Druckfarben (100%-Systeme), bevorzugt von wässrigen Beschichtungsstoffen, insbesondere von wässrigen Streichfarben, verwendet werden.
  • Vorzugsweise werden die funktionalen Bestandteile (C) aus der Gruppe, bestehend aus von den elektrisch leitfähigen Materialien (B) verschiedenen, thermoplastischen technischen Kunststoffen sowie physikalisch trocknenden und thermisch und/oder mit aktinischer Strahlung vernetzbaren Bindemitteln; thermisch vernetzbaren Vernetzungsmitteln; thermisch und mit aktinischer Strahlung härtbaren Reaktiverdünnern; molekulardispers löslichen Farbstoffen; von den Materialien (A) und (B) verschiedenen, farb- und/oder effektgebenden, fluoreszierenden, elektrisch leitfähigen und magnetisch abschirmenden Pigmenten; Metallpulvern; organischen und anorganischen, transparenten oder opaken Füllstoffen; Nanopartikeln; Lichtschutzmitteln; UV-Absorbern; reversiblen Radikalfängern (HALS); Antioxidantien; Entlüftungsmitteln; Antischaummitteln; Netzmitteln; Emulgatoren; Dispergiermitteln; Slipadditiven; Polymerisationsinhibitoren; Katalysatoren für die thermische Vernetzung; thermolabilen radikalischen Initiatoren; Photoinitiatoren; Haftvermittlern; Verlaufmitteln; Feuchthaltemittel; filmbildenden Hilfsmitteln; Rheologiehilfsmitteln; Flammschutzmitteln; Korrosionsinhibitoren; Rieselhilfen; Wachsen; Sikkativen; Bioziden und Mattierungsmitteln; ausgewählt.
  • Beispiele besonders gut geeigneter funktionaler Bestandteile (C) sind aus
    • – Römpp Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York, 1998, »Bindemittel«, »Brandschutzmittel«, »Dispergier(hilfs)mittel«, »Druckfarben«, »Härtung«, »Photoinitiatoren« und »Reaktivverdünner«;
    • – Dieter Stoye und Werner Freytag (Herausgeber), Paints Coatings and Solvents, Second, Completely Revised Edition, Wiley-VCH, Weinheim, New York, 1998, Seiten 3 bis 171 und 327 bis 373;
    • – Johann Bieleman, Lackadditive, Wiley-VCH, Weinheim, New York, 1998, Seiten 9 bis 374; oder
    • – DE 199 48 004 A1 , Seite 16, Zeile 15, bis Seite 17, Zeile 5, bekannt. Auf die aufgeführten Passagen wird zu Zwecken der näheren Erläuterung der vorliegenden Erfindung ausdrücklich Bezug genommen.
  • Weitere geeignete, übliche und bekannte funktionale Bestandteile (C) finden sich in
    • – R. H. Lesch und C. Armstrong (Herausgeber), The Printing Ink Manual, vierte Ausgabe, London: Blueprint, 1988; Reprint 1991;
    • – P. Laden (Herausgeber), Chemistry and Technology of Water Based Inks, London: Blackie, 1997;
    • – den internationalen Patentanmeldungen WO 2006/034230 A1 und WO 2004/081127 A1
    • – dem europäischen Patent EP 0 679 703 B1 oder
    • – dem amerikanischen Patent US 4,954,556 .
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bedeutet »aktinische Strahlung« elektromagnetische Strahlung wie Infrarotstrahlung, nahes Infrarot (NIR), sichtbares Licht, UV-Strahlung, Röntgenstrahlung und Gammastrahlung, insbesondere UV-Strahlung, sowie Korpuskularstrahlung wie Elektronenstrahlung, Betastrahlung, Protonenstrahlung, Neutronenstrahlung und Alphastrahlung, insbesondere Elektronenstrahlung.
  • Vorzugsweise liegt das erfindungsgemäße Kompositmaterial in der Form einer Streichfarbe, einer Druckfarbe oder eines Kunststoffcompounds oder -konzentrats vor.
  • Die erfindungsgemäße Streichfarbe enthält als funktionale Bestandteile (C) bevorzugt Wasser; Bindemittel, wie dispergierte Polymerisate und Copolymerisate von Acrylsäureestern, Methacrylsäureestern, Styrol, Butadien, Vinylacetat, Acrylsäure, Propylen, Ethylen oder Acrylnitril oder wasserlösliche oder in Wasser leicht dispergierbare Polymere auf der Basis von Naturprodukten wie Stärke, Chitosan oder Casein oder Polymerisate oder Copolymerisate von Acrylsäure, Methacrylsäure, Acrylsäureestern, Methacrylsäureestern, Acrylamid, Methacrylamid, Vinylformamid, Acrylnitril, Maleinsäure oder Maleinsäureanhydrid; Releasehilfsmittel wie Calciumstearat; anionische Dispergiermittel, wie Polyacrylsäuren, Polyphosphate oder anionisch modifizierte Polymerisate auf Basis von Acrylamid oder Vinylpyrrolidon; kationische Dispergiermittel; sterische Dispergiermittel, wie Stärke, Dextrine, Alginate, neutrale Polyacrylamide oder Poly(vinylformamide); Rheologiehilfsmittel, wie wasserlösliche oder in Wasser quellbare Verdicker auf der Basis von Naturprodukten wie Stärke, modifizierte Stärke, Carboxymethylcellulose oder Celluloseether oder Polymerisate oder Copolymerisate von Acrylsäure, Methacrylsäure, Acrylsäureestern, Methacrylsäureestern, Acrylamid, Vinylformamid, Acrylnitrile, Malieinsäure oder Malieinsäureanhydrid; Feuchthaltemittel und/oder Farbmittel, wie die in Römpp Online, 2007, »Druckfarben«, und in den deutschen Patentanmeldungen DE 199 48 004 A1 , Seite 14, Zeilen 8 bis 18, oder DE 102 40 972 A1 , Seite 4, Absätze [0022] bis [0025], beschriebenen Farbstoffe und Pigmente.
  • Die erfindungsgemäße Druckfarbe enthält als funktionale Bestandteile (C) vorzugsweise Wasser; Lösemittel, wie ein- oder mehrwertige Alkohole, Ester, Ketone, aromatische und aliphatische Kohlenwasserstoffe, Lactone, N-Methylpyrrolidon, Ether oder Etheralkohole; Bindemittel, wie Polymere auf der Basis von Naturprodukten wie Kollophonium, Schellack, Casein, Cellulosenitrat, Celluloseacetat, -propionat oder -butyrat, Celluloseether, Carboxymethylcellulose, trocknende und nicht trocknende Öle oder Naturkautschuk, oder synthetische Polymerisate oder Copolymerisate, wie synthetischer Kautschuk, Chlorkautschuk, Styrol-Isopren-Styrol- oder Styrol-Butadien-Styrol-Blockmischpolymerisate, Kohlenwasserstoffharze, Phenolharze, Aminoharze, Aldehyd- oder Ketonharze, Alkydharze, Polyester, Polyamide, Polyurethane, Epoxidharze, Polyvinylchlorid, Polyvinylidendichlorid, Polyvinylacetat, Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, Polyvinylether, Polyacrylate, Polymethacrylate, Styrolcopolymerisate, Ethylenacrylsäurecopolymerisate oder Maleinsäureanhydridcopolymerisate; Weichmacher; Haftvermittler; Wachse; Gleitmittel; Netzmittel; Dispergiermittel; Vernetzungsmittel; Entschäumer; Verdicker; Photoinitiatoren; Stabilisatoren, Biozide und/oder mit aktinischer Strahlung härtbare Bindemittel oder Reaktivverdünner, wie Epoxyacrylate, Polyetheracrylate, Polyesteracrylate, Polyurethanacrylate oder acrylierte Polyacrylate oder -methacrylate, die mit Aminen modifiziert sein können. Was weitere Einzelheiten betrifft, wird ausdrücklich auf die vorstehend angegebenen Druckschriften verwiesen.
  • Der erfindungsgemäße Kunststoffcompound enthält als funktionalen Bestandteil (C) vorzugsweise einen thermoplastischen technischen Kunststoff, wie Polyethylenterephthalat, Polyamid oder Polyurethan.
  • Die stoffliche Zusammensetzung des vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Kompositmaterials, das aus den Bestandteilen (A), (B) und (C) besteht, insbesondere aber die Zusammensetzung der erfindungsgemäßen Streichfarbe, der erfindungsgemäßen Druckfarbe und des erfindungsgemäßen Kunststoffkonzentrats oder -compounds, kann außerordentlich breit variieren und so hervorragend den Erfordernissen des Einzelfalls angepasst werden. Im Allgemeinen werden die funktionalen Bestandteile (C) in den üblichen und bekannten, wirksamen Mengen angewandt, die für das jeweilige Anwendungsgebiet (Streichfarbe, Druckfarbe, Kunststoffkonzentrat) typisch und vorteilhaft sind. Wesentlich ist dabei, dass das betreffende erfindungsgemäße Kompositmaterial in einfacher Weise, insbesondere nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, hergestellt und für die erfindungsgemäße Verwendung mithilfe der für das betreffende Anwendungsgebiet üblichen und bekannten Verfahren und Vorrichtungen weiterverarbeitet werden kann.
  • So ist die erfindungsgemäße Streichfarbe vorzugsweise so zusammengesetzt, dass sie problemlos mithilfe der üblichen und bekannten Applikationsmethoden, wie Blade-Coating, Filmpressen-Coating, Curtain-Coating oder Spraycoating, appliziert werden kann.
  • Die erfindungsgemäße Druckfarbe ist vorzugsweise so zusammengesetzt, dass sie mithilfe der üblichen und bekannten Druckverfahren (vgl. a. Römpp Online, 2007, »Druckverfahren«) verdruckt werden kann.
  • Das erfindungsgemäße Kunststoffkonzentrat ist vorzugsweise so zusammengesetzt, dass es mithilfe der üblichen und bekannten Extrusionsverfahren extrudiert werden kann.
  • Außerdem richtet sich die jeweilige Zusammensetzung danach, ob das erfindungsgemäße Kompositmaterial noch physikalisch getrocknet oder thermisch und/oder mit aktinischer Strahlung härtbar sein soll. Der Fachmann kann daher Zusammensetzungen, die für das jeweilige Anwendungsgebiet besonders gut geeignet sind, aufgrund seines allgemeinen Fachwissens gegebenenfalls unter Zuhilfenahme einiger weniger Vorversuche formulieren.
  • Besonders vorteilhafte erfindungsgemäße Kompositmaterialien bestehen, jeweils bezogen auf ein erfindungsgemäßes Kompositmaterial, vorzugsweise aus
    • – 10 bis 90 Gew.-%, bevorzugt 20 bis 85 Gew.-% und insbesondere 30 bis 80 Gew.-% (A),
    • – 1 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 2 bis 40 Gew.-% und insbesondere 3 bis 35 Gew.-% (B) und
    • – 1 bis 60 Gew.-%, bevorzugt 2 bis 55 Gew.-% und insbesondere 3 bis 55 Gew.-% (C).
  • Vorzugsweise liegt das erfindungsgemäße Kompositmaterial bei Temperaturen von bis zu 200°C, bevorzugt bis zu 220°C und insbesondere bis zu 240°C in der Form einer festen Schicht vor. Insbesondere ist die feste Schicht aus dem erfindungsgemäßen Kompositmaterial frei von Bestandteilen, die in diesem Temperaturbereich flüchtig sind und/oder sich zersetzen.
  • Vorzugsweise hat die Schicht aus dem erfindungsgemäßen Kompositmaterial einen Oberflächenwiderstand von 30 bis 100.000 Ohm, bevorzugt 40 bis 50.000 Ohm und insbesondere 100 bis 50.000 Ohm.
  • Vorzugsweise hat die Schicht aus dem erfindungsgemäßen Kompositmaterial ein Schichtgewicht von 2 bis 50 g/m2, bevorzugt 4 bis 40 g/m2 und insbesondere 6 bis 30 g/m2.
  • Bevorzug befindet sich die Schicht des erfindungsgemäßen Kompositmaterials auf einem Substrat.
  • Das Substrat kann aus den unterschiedlichsten Materialien aufgebaut sein. Wesentlich für die Auswahl der Materialien ist, dass sie unter den Bedingungen der erfindungsgemäßen Verwendung nicht mit elektromagnetischer Strahlung, insbesondere Mikrowellenstrahlung, Wechselwirken und thermisch stabil sind. Vorzugsweise ist das Substratmaterial daher nicht magnetisierbar und elektrisch nicht oder nur schlecht leitend. Bevorzugt wird das Substratmaterial aus der Gruppe, bestehend aus Kunststoff, Glas, Keramik, Textilien, Materialien auf der Basis von Cellulose sowie Verbunden hiervon, ausgewählt. Bevorzugt werden Materialien auf der Basis von Cellulose, insbesondere Papier, Pappe oder Karton, oder von Kunststoffen, bevorzugt Polyamid oder Polyester, insbesondere Polyethylenterephthalat oder Polyamid 6, vorzugsweise mit einer Schichtdicke von 10 μm bis 1 mm, bevorzugt 20 bis 600 μm und insbesondere 30 bis 400 μm, verwendet.
  • Das Substrat kann aus einer Schicht bestehen oder selbst ein Laminat sein, das aus mindestens 2 Schichten zusammengesetzt ist, die sich stofflich und/oder strukturell voneinander unterscheiden.
  • Insbesondere ist das Substrat auch bei höheren Temperaturen, vorzugsweise bis 260°C dimensionsstabil, d. h., dass es sich beim Erhitzen nicht deformiert, insbesondere nicht schrumpft, stark ausdehnt oder schmilzt.
  • Das Substrat kann planar mit beliebigen äußeren Umrissen, beispielsweise filmförmig oder blattförmig, oder dreidimensional geformt sein. Es kann Erhöhungen und Vertiefungen wie Rillen, erhabene Punkte oder punktförmige Vertiefungen, die rasterartig über das Substrat verteilt sind, aufweisen. Vorzugsweise hat es die Form einer üblichen und bekannten Verpackung, bevorzugt einer Nahrungsmittelverpackung, insbesondere einer Verpackung für Nahrungsmittel, die gebacken und gebräunt werden sollen, wie beispielsweise Popcorn, Gebäck, Brötchen, Brot, Kuchen, belegte Baguettes, Pizzakuchen, Fischfilets oder Steaks. Hierbei befindet sich das erfindungsgemäße Kompositmaterial beziehungsweise die hieraus bestehende Schicht auf der Innenseite der Verpackung in unmittelbarem oder mittelbarem, vorzugsweise mittelbarem, Kontakt mit dem Nahrungsmittel.
  • Das erfindungsgemäße Kompositmaterial beziehungsweise die hieraus bestehende Schicht kann das Substrat vollflächig oder teilweise bedecken. Bei der teilweisen Bedeckung kann die Schicht aus dem erfindungsgemäßen Kompositmaterial musterförmig oder bildförmig, beispielsweise in der Form von Streifen oder rasterförmig verteilten Punkten, aufgetragen sein.
  • Das erfindungsgemäße Kompositmaterial beziehungsweise die hieraus bestehende Schicht kann mit dem Substrat über eine übliche und bekannte Klebschicht verbunden sein. Außerdem kann sich zwischen dem Substrat und der Klebschicht und/oder der Klebschicht und dem erfindungsgemäßen Kompositmaterial beziehungsweise der hieraus bestehenden Schicht noch eine Schicht befinden, die thermisch und stofflich isolierende Eigenschaften wie beispielsweise eine Dampfsperre aufweist. Auch hier ist es für die Auswahl der Materialien wesentlich, dass sie unter den Bedingungen der erfindungsgemäßen Verwendung nicht mit elektromagnetischer Strahlung, insbesondere Mikrowellenstrahlung, Wechselwirken und thermisch stabil sind. Auch hier kann der Fachmann die geeigneten Materialien aufgrund seines allgemeinen Fachwissens gegebenenfalls unter Zuhilfenahme einiger weniger Vorversuche auswählen. Insbesondere kommen die vorstehend genannten Substratmaterialien in Betracht.
  • Bevorzugt ist das erfindungsgemäße Kompositmaterial beziehungsweise die hieraus bestehende Schicht noch mit mindestens einer weiteren Schicht bedeckt, die unter den Bedingungen der erfindungsgemäßen Verwendung ebenfalls nicht mit elektromagnetischer Strahlung, insbesondere Mikrowellenstrahlung, wechselwirkt und thermisch stabil ist. Vorzugsweise bildet diese Schicht eine Sperre gegen Dampf und Fett. Auch hier kann der Fachmann die geeigneten Materialien aufgrund seines allgemeinen Fachwissens gegebenenfalls unter Zuhilfenahme einiger weniger Vorversuche auswählen. Bevorzugt ist diese Schicht eine Polyester- oder Polyamidfolie, insbesondere eine Polyethylenterephthalatfolie. Es können aber auch handelsübliche Backfolien verwendet werden.
  • Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Kompositmaterial nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt.
  • Dazu werden die vorstehend beschriebenen Materialien (A) und (B) sowie gegebenenfalls (C) im Verfahrenschritts (1) miteinander vermischt, wonach die resultierende Mischung (1) homogen dispergiert wird.
  • Erfindungsgemäß ist es von Vorteil, wenn man im Verfahrenschritts (1) die Materialien (A) und (B) miteinander vermischt und die resultierende Mischung in dem Material (C) homogen dispergiert.
  • Erfindungsgemäß ist es außerdem von Vorteil, wenn man das Material (A) in der Gegenwart der Materialien (B) und/oder (C) herstellt, das gegebenenfalls noch fehlende Material (B) oder (C) hinzufügt und die resultierende Mischung (1) homogen dispergiert.
  • Als Materialien (C) kommen alle der vorstehend beschriebenen funktionalen Bestandteile (C) in Betracht. Besonders bevorzugt werden sie aus der Gruppe, bestehend aus den vorstehend beschriebenen, von den elektrisch leitfähigen Materialien (B) verschiedenen, physikalisch trocknenden sowie thermisch und/oder mit aktinischer Strahlung vernetzbaren Bindemitteln, ausgewählt. Insbesondere sind die Bindemittel (C) in Wasser und/oder organischen Lösemitteln, insbesondere in Wasser, löslich oder dispergierbar, insbesondere suspendierbar.
  • Ganz besondere Vorteile resultieren, wenn man das Material (A), insbesondere das vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Mischoxid (A), in der Gegenwart des Materials (C) herstellt, denn das resultierende erfindungsgemäße Mischoxid (A) vereinfacht das erfindungsgemäße Verfahren und verringert dessen Energieaufwand signifikant.
  • Methodisch gesehen bietet der Verfahrenschritt (1) keine Besonderheiten, sondern es können die üblichen und bekannten Misch- und Homogenisierungsaggregate, wie Rührkessel, Kneter, Extruder, Feststoffmischer, Ultraturrax, Inline-Dissolver, Gegenstrommischer, Rührwerksmühlen, Homogenisierungsdüsen, Spalthomogenisatoren, Microfluidizer und statische Mischer, insbesondere Rührwerksmühlen, verwendet werden.
  • Die homogenisierte Mischung (1), d. h. das erfindungsgemäße Kompositmaterial, kann in beliebiger Weise weiterverarbeitet und verwendet werden. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird sie indes im Verfahrenschritt (2) auf eines der vorstehend beschriebenen Substrate, die von einer Klebschicht und/oder einer thermisch und/oder stofflich isolierenden Schicht bedeckt sein können, appliziert, so dass eine Schicht (2) der homogen dispergierten Mischung (1) resultiert.
  • Methodisch bietet die Applikation der homogen dispergierten Mischung (1) im Verfahrenschritt (2) keine Besonderheiten, sondern kann mithilfe der üblichen und bekannten Applikationsverfahren und -vorrichtungen, wie Spritzen, Rakeln, Streichen, Gießen, Tauchen, Träufeln, Walzen und Drucken erfolgen.
  • Handelt es sich bei der homogen dispergierten Mischung (1) um eine erfindungsgemäße Streichfarbe können die vorstehend beschriebenen Applikationsverfahren und die entsprechenden Applikationsvorrichtungen verwendet werden.
  • Handelt es sich bei der homogen dispergierten Mischung (1) um eine erfindungsgemäße Druckfarbe, die vorzugsweise bildförmig appliziert wird, können die üblichen und bekannten Druckverfahren, wie Offsetdruck, Buchdruck, Flexodruck, Tiefdruck, Siebdruck oder Tintenstrahldruck, sowie die entsprechenden Druckvorrichtungen verwendet werden.
  • Ist die homogen dispergierte Mischung (1) ein Kunststoffcompound oder -konzentrat, können die Schicht (2) und das Substrat sowie gegebenenfalls eine zusätzliche, die Schicht (2) bedeckende Schicht durch Coextrusion miteinander verbunden werden. Das resultierende Laminat kann auch noch verpresst werden.
  • Die Schicht (2) aus der homogen dispergierten Mischung (1) kann bereits der erfindungsgemäßen Verwendung zugeführt werden, wenn sie die hierfür notwendigen, vorstehend beschriebenen Eigenschaften aufweist.
  • Im Rahmen der erfindungsgemäßen Verwendung kann aber die Schicht (2) im Verfahrenschritt (3) physikalisch getrocknet oder thermisch und/oder mit aktinischer Strahlung gehärtet werden, so dass eine getrocknete und/oder gehärtete Schicht (3) des erfindungsgemäßen Kompositmaterials resultiert, die die für die erfindungsgemäße Verwendung notwendigen Eigenschaften hat.
  • Die thermische Härtung und die physikalische Trocknung weisen keine methodischen Besonderheiten auf, sondern erfolgen nach den üblichen und bekannten Methoden, wie Erhitzen in einem Umluftofen oder mit beheizten Walzen oder Bestrahlen mit IR-Lampen. Hierbei kann die thermische Härtung auch stufenweise erfolgen. Eine weitere bevorzugte Härtungsmethode ist die Härtung mit nahem Infrarot (NIR-Strahlung), bei der Wasser besonders rasch aus Nassschichten entfernt wird. Vorteilhafterweise erfolgen die thermische Härtung und die physikalische Trocknung bei einer Temperatur von 40 bis 200, besonders bevorzugt 50 bis 190 und insbesondere 60 bis 180°C.
  • Weiterhin wird die Härtung mit aktinischer Strahlung mit UV-Strahlung und/oder Elektronenstrahlen durchgeführt. Gegebenenfalls kann diese Härtung mit aktinischer Strahlung von anderen Strahlenquellen ergänzt werden. Im Falle von Elektronenstrahlen wird vorzugsweise unter Inertgasatmosphäre gearbeitet. Dies kann beispielsweise durch Zuführen von Kohlendioxid und/oder Stickstoff direkt an die Oberfläche der Schichten (2) gewährleistet werden. Auch im Falle der Härtung mit UV-Strahlung kann, um die Bildung von Ozon zu vermeiden, unter Inertgas oder einer sauerstoffabgereicherten Atmosphäre gearbeitet werden. Für die Härtung mit aktinischer Strahlung werden die üblichen und bekannten Strahlenquellen und optischen Hilfsmaßnahmen angewandt.
  • Bei kompliziert geformten Substraten, insbesondere Verpackungen, können die nicht direkter Strahlung zugänglichen Bereiche (Schattenbereiche), wie Hohlräume, Falzen und andere konstruktionsbedingte Hinterschneidungen, mit Punkt-, Kleinflächen- oder Rundumstrahlern, verbunden mit einer automatischen Bewegungseinrichtung für das Bestrahlen von Hohlräumen oder Kanten, ausgehärtet werden.
  • Das erfindungsgemäße Kompositmaterial kann in vielfältiger Weise, beispielsweise als Material zur Abschirmung elektrischer und/oder magnetischer Felder, verwendet werden. Besondere Vorteile zeigt es aber im Rahmen der erfindungsgemäßen Verwendung bei der Umwandlung der Energie elektromagnetischer Strahlung, bevorzugt Mikrowellenstrahlung, in Wärmeenergie.
  • Besonders bevorzugt wird Mikrowellenstrahlung einer Frequenz von 100 MHz bis 300 GHz angewandt. So lassen sich beispielsweise Mikrowellenstrahlung der so genannten ISM-Bereiche (Industrial, Scientific and Medical Application) einsetzen, bei denen die Frequenzen zwischen 100 MHz und 200 GHz liegen. Zur Verfügung stehen beispielsweise Frequenzen von 433 MHz, 915 MHz, 2,455 GHz und 24,125 GHz sowie die so genannten Handybänder im Bereich von 890 bis 960 MHz sowie 1,71 bis 1,88 GHz. Außerdem kommen die Frequenzen, die für Haushaltsmikrowellenöfen zugelassen sind, in Betracht (vgl. a. Kirk Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, 3. Auflage, Band 15, Kapitel »Microwave Technology«).
  • So erweist es sich als ein ganz besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Verwendung, dass Schichten aus dem erfindungsgemäßen Kompositmaterial eines Schichtgewichts von 2 bis 50 g/m2, bevorzugt 4 bis 40 g/m2 und insbesondere 6 bis 30 g/m2 beim Bestrahlen in einem Mikrowellenofen (Mikrowellenfrequenz 2,455 GHz; maximale Leistung 900 W) bereits während 100 s, bevorzugt während 75 s und insbesondere während 50 s einen Temperaturanstieg ΔT von 90 bis 140°C zeigen, wobei das erreichte Temperaturniveau auch bei einer bis zu 300 s währenden weiteren Bestrahlung im Wesentlichen konstant bleibt.
  • Die in erfindungsgemäßer Weise aus Mikrowellen erzeugte Wärmeenergie kann somit den unterschiedlichsten Verwendungszwecken zugeführt werden; insbesondere wird sie aber zum Garen und Bräunen von verpackten Nahrungsmitteln eingesetzt. Dabei zeigt das erfindungsgemäße Kompositmaterial in seiner Verwendung als Mikrowellen absorbierendes Verpackungsmaterial ganz besondere Vorteile. So werden die betreffenden Nahrungsmittel innerhalb kurzer Zeit gegart und gebräunt und entwickeln dabei einen hervorragenden Geschmackseindruck und eine hervorragende Konsistenz. Geschmackseindruck und Konsistenz entsprechen dabei in vollem Umfang dem Geschmackseindruck und der Konsistenz der gleichen Nahrungsmittel, die auf andere Weise, beispielsweise in einem Backofen, gegart und gebräunt worden sind, wenn sie sie nicht sogar darin übertreffen.
  • Beispiele und Vergleichsversuche
  • Herstellbeispiel 1
  • Die Herstellung von Manganferrit, MnFe2O4
  • Eine wässrige Lösung mit einem Fe2+- und Mn2+-Ionengehalt im Atomverhältnis von 2:1 wurde hergestellt, indem man 1.224,6 g FeSO4. 7 H2O (19,7 Gew.-% Fe2+) und 359,6 g MnSO4. 5 H2O (33 Gew.-% Mn2+) in 10 l Wasser auflöste. Zur resultierenden Lösung wurde unter Stickstoffeinleitung (200 l/h) 20 Gew.-%ige wässrige NaOH zugesetzt, bis ein pH-Wert von mindestens 10 erreicht war. Dabei bildete sich ein weißlicher Niederschlag, der aus Mn(OH)2 und Fe(OH)2 bestand. Das Reaktionsgemisch wurde unter Stickstoff und bei einem konstanten pH-Wert von 10 auf 90°C erhitzt. Bei dieser Temperatur wurde von Stickstoff auf Luft einer konstanten Durchflussmenge von 200 l/h umgestellt, und das Reaktionsgemisch wurde während 4 h erhitzt. Dadurch wurde der weißliche Niederschlag in einen Niederschlag aus feinteiligem MnFe2O4 umgewandelt. Die Manganferritteilchen wurden abfiltriert, in Wasser gewaschen und anschließend im Vakuum bei 80°C getrocknet. Die Manganferritteilchen wiesen elektronenmikroskopisch bestimmte Partikelgrößen von 100 bis 300 nm auf.
  • Beispiele 1 und 2
  • Die Herstellung der physikalisch härtenden Streichfarben 1 und 2
  • Die Streichfarben 1 und 2 wurden aus jeweils 85 Gewichtsteilen Manganferrit des Herstellbeispiels 1, 15 Gewichtsteilen Leitfähigkeitsruß (Beispiel 1: Printex® 16 der Firma Degussa; Beispiel 2: Vulcan® XC72 der Firma Cabot Corporation) und 60 Gewichtsteilen einer wässrigen 50 Gew.-%-igen Dispersion eines Styrol-Acrylsäureester-Copolymerisats (Acronal® S 728 der Firma BASF AG) durch Dispergieren der Bestandteile hergestellt. Um die geeigneten rheologischen Eigenschaften für die Applikationen einzustellen, wurden sie mit etwas Wasser verdünnt. Die Streichfarben 1 und 2 konnten sehr gut appliziert werden und waren hervorragend für die Herstellung von physikalisch getrockneten, festen, Mikrowellen absorbierenden Schichten geeignet.
  • Beispiele 3 und 4 und Vergleichsversuche V1 und V2
  • Die Herstellung der Mikrowellen absorbierenden Schichten 1 und 2 (Beispiel 3 und 4) sowie von Manganferrit alleine (Vergleichsversuch V1) und von Leitfähigkeitsruß alleine (Vergleichsversuch V2) enthaltenden, Mikrowellen absorbierenden Schichten auf Kartons
  • Für die Herstellung der Mikrowellen absorbierenden Schicht 1 des Beispiels 3 wurde die Streichfarbe 1 des Beispiels 1 verwendet.
  • Für die Herstellung der Mikrowellen absorbierenden Schicht 2 des Beispiels 4 wurde die Streichfarbe 2 des Beispiels 2 verwendet.
  • Für die Herstellung der Mikrowellen absorbierenden Schicht V1 des Vergleichsversuchs V1 wurde eine Streichfarbe verwendet, die analog zur Herstellvorschrift des Beispiels 1 hergestellt worden war, nur dass anstelle der Mischung aus Manganferrit und Leitfähigkeitsruß 100 Gewichtsteile Manganferrit des Herstellbeispiels 1 und 60 Gewichtsteile Acronal® S 728 verwendet worden waren.
  • Für die Herstellung der Mikrowellen absorbierenden Schicht V2 des Vergleichsversuchs V2 wurde eine Streichfarbe verwendet, die analog zur Herstellvorschrift des Beispiels 1 hergestellt worden war, nur dass anstelle der Mischung aus Manganferrit und Leitfähigkeitsruß 20 Gewichtsteile Leitfähigkeitsruß und 60 Gewichtsteile Acronal® S 728 verwendet worden waren.
  • Die Streichfarben 1 und 2 sowie V1 und V2 wurden auf Kartons (Baiersbronn 300 g/m2) appliziert und bei 90°C im Umluftofen getrocknet, so dass Schichtgewichte von 17 g/m2 (Schicht 1 des Beispiels 3), 15 g/m2 (Schicht 2 des Beispiels 4), 24 g/m2 (Schicht V1 des Vergleichsversuchs V1) und 7 g/m2 (Schicht V2 des Vergleichsversuchs V2) resultierten.
  • Aus den beschichteten Kartons 1, 2, V1 und V2 wurden scheibenförmige Proben eines Durchmessers von 4 cm ausgeschnitten, deren Temperaturanstieg ΔT beim Bestrahlen mit Mikrowellen als Funktion der Zeit bestimmt wurde.
  • Für die Messungen wurde der handelsübliche Mikrowellenofen Sharp® R-334 mit einer maximalen Leistung von 900 W verwendet. Die Temperaturmessungen erfolgten mit einer Glasfasersonde, an deren Ende sich ein nicht metallischer Halbleiterchip aus GaAs als Messfühler befand. Dessen Bandkante änderte sich in Abhängigkeit von der Temperatur. Die Glasfasersonde enthielt noch eine Lichtquelle und eine Einrichtung zur spektralen Detektion der Lage der Bandkante. Aus der gemessenen Lage der Bandkante wurde die Temperatur errechnet.
  • Die Messungen wurden im Einzelnen wie folgt durchgeführt.
  • Schritt 1:
  • Vor der Messung der Proben wurde der Mikrowellenofen in einen definierten Zustand gebracht, indem man zwei, jeweils mit 0,5 l Wasser gefüllte Polystyrolbecher im Ofen platzierte. Dabei wurde der eine Polystyrolbecher vorne links und der andere hinten rechts platziert. Anschließend wurde der Ofen während 8 Minuten bei maximaler Leistung betrieben.
  • Schritt 2:
  • Anschließend wurde eine Kalibrierung durchgeführt, um die Funktionsfähigkeit des Ofens sicherzustellen. Dazu wurde ein Polystyrolbecher mit 200 g Wasser in die Mitte des Ofens gestellt. Die Temperatur des Wassers wurde gemessen. Danach wurde der Ofen während einer Minute bei maximaler Leistung betrieben, wonach die Temperatur des Wassers erneut gemessen und der Temperaturanstieg ΔT berechnet wurde. ΔT lag typischerweise bei etwa 35°C.
  • Schritt 3:
  • Die Glasschale des Ofens wurde entnommen, und 3 ineinander gesteckte Polystyrolbecher wurden umgekehrt, d. h. mit der Öffnung nach unten, in die Mitte des Ofens gestellt. Eine Probe wurde auf den Boden des obersten Polystyrolbechers auf eine Teflonscheibe (Durchmesser 5 cm; Dicke 1 mm) gelegt. Der Messfühler der Glasfasersonde wurde durch mechanischen Druck auf der Oberfläche der Mikrowellen absorbierenden Schicht 1 oder 2 fixiert.
  • Von den Mikrowellen absorbierenden Schichten 1 und 2 wurden jeweils 3 Proben vermessen. Vor jeder einzelnen Messung wurde ein Polystyrolbecher mit 70 g zimmerwarmem Wasser an der linken Vorderseite des Ofens platziert, um eine minimale Absorption von Energie im Ofen zu erzielen. Bei jeder Messung wurde der Ofen während 5 Minuten mit maximaler Leistung betrieben, und es wurde der Temperaturanstieg der Probe als Funktion der Zeit registriert.
  • Nach insgesamt 6 dieser Messungen wurde der Ofen während einer Stunde abkühlen gelassen. Danach wurden die Schritte 1 bis 3 mit neuen Proben wiederholt.
  • Es zeigte sich, dass die Schicht V2 (Leitfähigkeitsruß alleine) bereits nach wenigen Sekunden einen Temperaturanstieg ΔT > 180°C aufwies, so dass die betreffenden Versuche aus Sicherheitsgründen abgebrochen werden mussten.
  • Die Ergebnisse der Beispiel 1 und 2 werden in der Tabelle denjenigen des Vergleichsversuchs V1 gegenübergestellt. Tabelle: Temperaturanstieg ΔT der Schichten 1 und 2 (Beispiel 3 und 4) sowie V1 (Vergleichsversuch V1) beim Bestrahlen mit Mikrowellen
    Beispiel und Vergleichsversuch Schichtgewicht/g/m2 Temperaturanstieg ΔT/°C nach
    100 s 200 s 300 s
    3 17 90 ± 10 100 ± 5 100 ± 15
    4 15 90 ± 10 100 ± 20 110 ± 25
    V1 24 30 ± 10 40 ± 5 50 ± 5
  • Der Vergleich zeigte, dass nur die Schichten 1 und 2 der Beispiele 3 und 4 einen raschen Temperaturanstieg ΔT auf das gewünschte Temperaturniveau aufwiesen, wobei dieses Temperaturniveau auch bei längerem Bestrahlen im Wesentlichen konstant blieb. Die Schichten 1 und 2 waren daher hervorragend für das Garen und Bräunen von Lebensmitteln geeignet. Demgegenüber war der Temperaturanstieg der Schicht V1 zu niedrig. Orientierende Versuche ergaben, dass Schichtgewichte von etwa 300 g/m2 notwendig gewesen wären, um einen Temperaturanstieg ΔT wie die Schichten 1 und 2 zu erzielen. Indes wären solche Schichtgewichte wirtschaftlich nicht konkurrenzfähig gewesen.
  • Beispiel 5
  • Die Herstellung eines Zinkmanganferrits in der Gegenwart der Suspension eines Styrol-Acrylat-Copolymerisats
  • In einem 10 l-Rührgefäß wurde eine Lösung von 825 g NaOH in 6 l Wasser unter Rühren mit 52,1 g einer wässrigen 50 Gew.-%-igen Suspension eines Styrol-Acrylsäureester-Copolymerisats (Acronal® S 728 der Firma BASF AG) bei Raumtemperatur vermischt. Zur resultierenden Suspension wurde ein Gemisch von 1.131,9 g Fe2(SO4)3. 6 H2O (22,4 Gew.-% Fe3+), 66,3 g ZnSO4. 7 H2O (22,2 Gew.-% Zn2+) und 334,3 g MnSO4. H2O (32,4 Gew.-% Mn2+) in 1,75 l Wasser innerhalb von 5,5 min zugetropft. Anschließend wurde die Suspension auf 80°C erhitzt und während 30 min bei dieser Temperatur gehalten. Nach dem Abkühlen der Suspension wurden die Feststoffe, bestehend aus Zinkmanganferrit und Styrol-Acrylsäureestern-Copolymerisat, abfiltriert, gewaschen und während 12 h im Trockenschrank bei 75°C getrocknet.
  • Die Messung der Röntgenbeugung am erhaltenen Pulver bestätigte die Bildung von Zinkmanganferrit. Aus der Halbwertsbreite der Röntgenreflexe errechnete sich eine Kristallitgröße von etwa 17 nm. Im Einklang damit wurde mithilfe der Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) eine mittlere Teilchengröße von etwa 20 nm gemessen.
  • Beispiele 6 und 7
  • Die Herstellung der physikalisch härtenden Streichfarben 3 und 4
  • Die Streichfarben 3 und 4 wurden aus jeweils 85 Gewichtsteilen Zinkmanganferrit des Beispiels 5, 15 Gewichtsteilen Leitfähigkeitsruß (Beispiel 1: Printex® 16 der Firma Degussa; Beispiel 2: Vulcan® XC72 der Firma Cabot Corporation) und 60 Gewichtsteilen der wässrigen 50 Gew.-%-igen Suspension des Styrol-Acrylsäureester-Copolymerisats (Acronal® S 728 der Firma BASF AG) durch Dispergieren der Bestandteile hergestellt. Dabei erwies sich der Zinkmanganferrit des Beispiels 5 als besonders leicht dispergierbar. Für die Applikation wurden die Streichfarben 3 und 4 mit etwas Wasser verdünnt. Auch die Streichfarben 3 und 4 konnten sehr gut appliziert werden und waren hervorragend für die Herstellung von physikalisch getrockneten, festen, Mikrowellen absorbierenden Schichten geeignet.
  • Beispiele 8 und 9
  • Die Herstellung der Mikrowellen absorbierenden Schichten 3 und 4 auf Karton
  • Die Beispiele 3 und 4 wurden wiederholt, nur dass anstelle des Manganferrits des Herstellbeispiels 1 der Zinkmanganferrit des Beispiels 5 verwendet wurde. Die resultierenden Mikrowellen absorbierenden Schichten 3 und 4 zeigten beim Bestrahlen mit Mikrowellen denselben hervorragenden Temperaturanstieg ΔT wie die Schichten 1 und 2 der Beispiele 3 und 4 (vgl. die Tabelle).
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 2745307 A [0003]
    • - US 4518651 [0003]
    • - WO 03/054102 A1 [0005]
    • - US 3822210 [0034]
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Claims (43)

  1. Elektrisch leitfähiges, magnetisches Kompositmaterial, enthaltend (A) mindestens ein pulverförmiges, anorganisches, elektrisch nicht oder nur schlecht leitfähiges, magnetisches Material und (B) mindestens ein elektrisch leitfähiges Material, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus pulverförmigen und flüssigen, Kohlenstoff enthaltenden organischen Materialien und pulverförmigen allotropen Modifikationen des Kohlenstoffs, in einem Gewichtsverhältnis von (A):(B) = 1:100 bis 100:1.
  2. Elektrisch leitfähiges, magnetisches Kompositionsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Material (A) ferrimagnetisch ist.
  3. Elektrisch leitfähiges, magnetisches Kompositmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetische Material (A) eine Curie-Temperatur Tc > 50°C aufweist.
  4. Elektrisch leitfähiges, magnetisches Kompositmaterial nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetische Material (A) eine elektronenmikroskopisch ermittelte Partikelgröße von 10 bis 1.000 nm hat.
  5. Elektrisch leitfähiges, magnetisches Kompositmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetische Material (A) ein magnetischer Oxidwerkstoff ist.
  6. Elektrisch leitfähiges, ferromagnetisches Kompositmaterial nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der magnetische Oxidwerkstoff (A) aus der Gruppe der ferrimagnetischen Mischoxide ausgewählt ist.
  7. Elektrisch leitfähiges, ferromagnetisches Kompositmaterial nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die ferrimagnetischen Mischoxide (A) die allgemeine Formel I aufweisen: MIIMIIIO4 (I),worin die Variablen die folgende Bedeutung haben MII erste Metallkomponente, die mindestens eine Art zweiwertiger Metallkationen umfasst; und MIII zweite Metallkomponente, die mindestens eine Art dreiwertiger Metallkationen umfasst; mit der Maßgabe, dass die Stöchiometrien der ersten und der zweiten Metallkomponente so ausgewählt sind, dass das ferrimagnetische Mischoxid (A) elektrisch neutral ist.
  8. Elektrisch leitfähiges, magnetisches Kompositmaterial nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiwertigen Metallkationen der ersten Metallkomponente MII aus der Gruppe, bestehend aus den zweiwertigen Metallkationen von Eisen, Kobalt, Nickel, Mangan, Kupfer, Zink, Cadmium, Magnesium, Calcium, Strontium, Barium und Europium, ausgewählt sind.
  9. Elektrisch leitfähiges, magnetisches Kompositmaterial nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiwertigen Metallkationen der ersten Metallkomponente MII Mangankationen sind.
  10. Elektrisch leitfähiges, magnetisches Kompositmaterial nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die dreiwertigen Metallkationen der zweiten Metallkomponente MIII dreiwertige Metallkationen von Eisen sind.
  11. Elektrisch leitfähiges, magnetisches Kompositmaterial nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischoxid (A) aus der Gruppe der Ferrite ausgewählt ist.
  12. Elektrisch leitfähiges, magnetisches Kompositmaterial nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Ferrit (A) aus der Gruppe der Ferrit-Spinelle ausgewählt ist.
  13. Elektrisch leitfähiges, magnetisches Kompositmaterial nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Ferrit-Spinell (A) Manganferrit ist.
  14. Elektrisch leitfähiges, magnetisches Kompositmaterial nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch leitfähige, Kohlenstoff enthaltende, organische Material (B) aus der Gruppe, bestehend aus ionischen Flüssigkeiten und Polymeren, und die allotrope Modifikation des Kohlenstoffs (B) aus der Gruppe, bestehend aus Ruß, Graphit, Graphenen, Fullerenen, Nanoröhren und linearen Modifikationen mit sp-hybridisiertem Kohlenstoff, ausgewählt ist.
  15. Elektrisch leitfähiges, magnetisches Kompositmaterialien nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähigen organischen Polymere (B) aus der Gruppe, bestehend aus Polyacetylen, Polypyrrol, Polythiophen, Poly(3-hexylthiophen), Poly(3,4-ethylendioxythiophen) Polyanilin, Polyfluoren, Polynaphthalin, Poly(p-phenylensulfid) und Poly(p-phenylenvinylen) ausgewählt sind.
  16. Elektrisch leitfähiges, magnetisches Kompositmaterial nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch leitfähige Material (B) Ruß ist.
  17. Elektrisch leitfähiges, magnetisches Kompositmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialien (A) und (B) intensiv miteinander vermischt sind.
  18. Elektrisch leitfähiges, magnetisches Kompositmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass es (C) mindestens einen funktionalen Bestandteil enthält.
  19. Elektrisch leitfähiges, magnetisches Kompositmaterial nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der funktionale Bestandteil (C) aus der Gruppe, bestehend aus von den elektrisch leitfähigen Materialien (B) verschiedenen, physikalisch trocknenden sowie thermisch und/oder mit aktinischer Strahlung vernetzbaren Bindemitteln; thermisch und mit aktinischer Strahlung vernetzbaren Vernetzungsmitteln; thermisch und mit aktinischer Strahlung härtbaren Reaktiverdünnern; molekulardispers löslichen Farbstoffen; von den Materialien (A) und (B) verschiedenen, farb- und/oder effektgebenden, fluoreszierenden, elektrisch leitfähigen und magnetisch abschirmenden Pigmenten; Metallpulvern; organischen und anorganischen, transparenten oder opaken Füllstoffen; Nanopartikeln; Lichtschutzmitteln; UV-Absorbern; reversiblen Radikalfängern (HALS); Antioxidantien; Wasser; niedrig- und hochsiedenden ("langen") organischen Lösemitteln, Entlüftungsmitteln; Antischaummitteln; Netzmitteln; Emulgatoren; Dispergiermitteln; Slipadditiven; Polymerisationsinhibitoren; Katalysatoren für die thermische Vernetzung; thermolabilen radikalischen Initiatoren; Photoinitiatoren; Haftvermittlern; Verlaufmitteln; filmbildenden Hilfsmitteln; Rheologiehilfsmitteln; Flammschutzmitteln; Korrosionsinhibitoren; Rieselhilfen; Wachsen; Sikkativen; Bioziden und Mattierungsmitteln; ausgewählt ist.
  20. Elektrisch leitfähiges, magnetisches Kompositmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass es bei Temperaturen bis zu 200°C in der Form einer festen Schicht vorliegt.
  21. Elektrisch leitfähiges, magnetisches Kompositmaterial nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht des elektrisch leitfähigen, magnetischen Kompositmaterials einen Oberflächenwiderstand von 30 bis 100.000 Ohm hat.
  22. Elektrisch leitfähiges, magnetisches Kompositmaterial nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht des elektrisch leitfähigen, magnetischen Kompositmaterials ein Schichtgewicht von 2 bis 40 g/m2 aufweist.
  23. Elektrisch leitfähiges, magnetisches Kompositmaterial nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Schicht des elektrisch leitfähigen, magnetischen Kompositmaterials auf einem Substrat befindet.
  24. Elektrisch leitfähiges, magnetisches Kompositmaterial nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Substratmaterial aus der Gruppe, bestehend aus Kunststoff, Glas, Keramik, Textilien, Materialien auf der Basis von Cellulose und Verbunden hiervon, ausgewählt ist.
  25. Elektrisch leitfähiges, magnetisches Kompositmaterial nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialien auf der Basis von Cellulose Papier und Pappe sind.
  26. Elektrisch leitfähiges, magnetisches Kompositmaterial nach einem der Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht des elektrisch leitfähigen, magnetischen Kompositmaterials über eine Klebschicht mit dem Substrat verbunden ist.
  27. Elektrisch leitfähiges, magnetisches Kompositmaterial nach einem der Ansprüche 20 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht des elektrisch leitfähigen, magnetischen Kompositmaterials von mindestens einer weiteren Schicht bedeckt ist.
  28. Verfahren zur Herstellung eines elektrisch leitfähigen, magnetischen Kompositmaterials gemäß einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass man (1) die Materialien (A) und (B) sowie gegebenenfalls (C) miteinander vermischt und die resultierende Mischung (1) homogen dispergiert.
  29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass man die Materialien (A) und (B) miteinander vermischt und die resultierende Mischung im Material (C) homogen dispergiert.
  30. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet dass man im Verfahrensschritt (1) das Material (A) und mindestens ein Material (C) miteinander vermischt, bevor das Material (B) hinzu gegeben wird.
  31. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass das Material (C) aus der Gruppe, bestehend aus in Wasser und/oder organischen Lösemitteln löslichen und/oder dispergierbaren, von den elektrisch leitfähigen Materialien (B) verschiedenen, physikalisch trocknenden und thermisch und/oder mit aktinischer Strahlung vernetzbaren Bindemitteln, ausgewählt wird.
  32. Verfahren nach einem Ansprüche 28 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass das Material (A) und das Material (C) miteinander vermischt werden, indem man das Material (A) in der Gegenwart des Materials (C) herstellt, oder das Material (A) und das Material (B) miteinander vermischt werden, indem man das Material (A) in der Gegenwart des Materials (B) herstellt.
  33. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass man (2) die homogen dispergierte Mischung auf ein Substrat appliziert, so dass eine Schicht (2) der homogen dispergierte Mischung (1) resultiert.
  34. Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass man (3) die Schicht (2) physikalisch, thermisch und/oder mit aktinischer Strahlung trocknet und/oder härtet, so dass eine getrocknete und/oder gehärtete, Schicht (3) des elektrisch leitfähigen, magnetischen Kompositmaterials resultiert.
  35. Verfahren nach Anspruch 33 oder 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (2) oder (3) des elektrisch leitfähigen, magnetischen Kompositmaterials mit mindestens einer weiteren Schicht bedeckt wird.
  36. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass man im Verfahrenschritt (1) Rührkessel, Kneter, Extruder, Feststoffmischer, Ultraturrax, Inline-Dissolver, Gegenstrommischer, Rührwerksmühlen, Homogenisierungsdüsen, Spalthomogenisatoren, Microfluidizer und statische Mischer als Misch- und Homogenisierungsaggregate verwendet.
  37. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass im Verfahrenschritt (2) die Applikation durch Spritzen, Rakeln, Streichen, Gießen, Tauchen, Träufeln, Walzen und Drucken erfolgt.
  38. Verwendung eines elektrisch leitfähigen, magnetischen Kompositmaterials gemäß einem der Ansprüche 1 bis 27 und eines nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 28 bis 37 hergestellten, elektrisch leitfähigen, magnetischen Kompositmaterials zur Umwandlung der Energie elektromagnetischer Strahlung in Wärmeenergie.
  39. Verwendung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetische Strahlung Mikrowellenstrahlung ist.
  40. Verwendung nach Anspruch 38 oder 39, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch leitfähige, magnetische Kompositmaterial als Mikrowellen absorbierendes Verpackungsmaterial oder als Mikrowellen absorbierendes Material in Verpackungsmaterialien für Nahrungsmittel verwendet wird.
  41. Verwendung nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass das Verpackungsmaterial zum Garen und Bräunen der Nahrungsmittel verwendet wird.
  42. Ferrimagnetisches Mischoxid (A) der allgemeinen Formel I, wie in einem der Ansprüche 7 bis 13 definiert, herstellbar, indem man mindestens eine Art zweiwertiger Metallkationen MII und mindestens eine Art dreiwertiger Metallkationen MIII in wässriger Lösung und/oder Dispersion, enthaltend mindestens ein elektrisch leitfähiges Material (B) und/oder mindestens ein hiervon verschiedenes, physikalisch trocknendes oder thermisch und/oder mit aktinischer Strahlung vernetzbares Bindemittel (C), in einem Mengenverhältnis umsetzt, dass das resultierende ferrimagnetische Mischoxid (A) elektrisch neutral ist.
  43. Verwendung des ferrimagnetische Mischoxids (A) gemäß Anspruch 42 zur Herstellung eines elektrisch leitfähigen, magnetischen Kompositmaterials, wie in einem der Ansprüche 1 bis 27 definiert.
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