DE3854788T2

DE3854788T2 - Durch Mikrowellen erhitzbare Verbundfolien

Info

Publication number: DE3854788T2
Application number: DE3854788T
Authority: DE
Inventors: Michael J Ochocki
Original assignee: Golden Valley Microwave Foods Inc
Current assignee: Golden Valley Microwave Foods Inc
Priority date: 1988-10-24
Filing date: 1988-12-29
Publication date: 1996-05-02
Anticipated expiration: 2008-12-30
Also published as: DE3854788D1; AU2860689A; CA1314592C; BR8907737A; EP0365729A2; KR900701523A; KR930009283B1; AU4499189A; JP2555439B2; AU611755B2; EP0365729A3; WO1990004516A1; EP0365729B1; JPH02151439A; NZ231124A

Description

Die gegenwärtige Erfindung betrifft laminierte Lagen, insbesondere Papier- und Papiertafellagen, die Mikrowellenenergie in Wärme zum Aufwärmen von Produkten in einem Mikrowellenofen umwandeln.
Speisen, wie Popcorn, Pizza, die erwärmt werden und, in dem Fall von Popcorn, schnell in dem Mikrowellenofen aufgehen können, haben in den letzten Monaten ein erstaunliches Ausmaß an Popularität erreicht. Es ist nur notwendig, die Packung für drei oder vier Minuten in den Mikrowellenofen zu plazieren, um eine siedend heiße Tüte von frisch aufgegangenem Popcorn oder ein Pizzagericht zu erhalten.
Viele kommerziell erhältliche Aufwärmpackungen enthalten einen Aufheizer oder Suszeptor, der aus einer dünnen Lage eines Plastikharzes, wie ein Polyesterfilm, der mit einer halbleitenden Lage, z.B. Aluminium, dampfbeschichtet ist, gebildet wird. Der beschichtete Film wird normalerweise an eine Stütze angeklebt, wie Papier oder Papiertafeln. Diese Suszeptoren benötigen mehrere Komponenten und zusätzliche Bearbeitungsschritte, die die Komplexibilität und die Kosten der Produkte erhöhen. Dampfbeschichtung und Laminierung der Plastiklage auf die Papieroder Papiertafelunterstützung macht die zusammengesetzte Struktur relativ teuer und benötigt eine erhebliche Investition in Herstellungszubehör.
Es ist auch vorgeschlagen worden, eine Papierstützlage mit einer Kohlenstoff enthaltenden Farbe zu beschichten. Das Patent 4,518,651 beschreibt z.B. die Beschichtung einer 18-Punkt-Tafel mit Ruß, suspendiert in einer Matrix aus Polyestercopolymer, aufgelöst in einer organischen Lösung, auf welche ein Polyesterfilm unter einem Druck von 8,6 MPa (1.250 psi) für 3 Minuten gedrückt wird. Alle Proben benötigten das Anlegen eines erheblichen Druckes, um ein effektiver Heizer zu werden. Das Patent 4,264,668 beschreibt die Verwendung eines Kohlenstoffstreifens zum Dichten von Taschen. Kohlenstoffpartikel in der Form von pulverförmiger Kohle oder Ruß sind mit einem Bindemittel, wie ein Bindemittel des Acrylat-Typs, vermischt. Mehrere Lagen sind aufeinandergedrückt, um einen geeigneten Widerstand von ungefähr 6.000 Ohm zu erreichen. Die Rußlage wird verwendet, um Polyethylenplastik abzudichten, um zwei schmale abgedichtete Bänder zu bilden, wenn gegen eine Abdichtungsvorrichtung gehalten, z.B. ein Hochfrequenztransformator, der ein hochfrequentes elektrisches Feld herstellt. Die beschichteten Lagen werden nicht zum Aufwärmen in einem Mikrowellenofen verwendet. Sobald die fertiggestellte Packung hergestellt ist, findet kein weiteres Aufheizen statt. Ferner sind die Kohlenstoffstreifen auf der Kante der Tasche nicht geeignet angeordnet, um die Inhalte der Verpackung zu erwärmen.
Kohlenstoffarbformeln, die in den vorangegangenen Patenten beschrieben sind, wurden ausprobiert, aber sie lieferten keine uniforme Aufwärmung. Aufwärmen wurde normalerweise von Schmoren, Aufgehen, Kontaktfeuer oder Brennen begleitet. Ferner ist die Verwendung eines hohen Druckes zum Bilden eines Produktes nicht annehmbar.
Es wurde festgestellt, beispielsweise, daß, wenn Kohlenstoff alleine mit einem Standarddruckfarbenvehikel verwendet wird, Aufwärmen und unkontrolliertes Temperaturansteigen aufdrehen würde mit einer Wahrscheinlichkeit des Verbrennens der Verpackung und des aufgewärmt werdenden Produkts. Es wurde ferner festgestellt, daß, wenn Kohlenstoff mit einem Acrylvehikel gemischt wird, der resultierende Suszeptor eine Packung in einer Minute verbrennen würde. Die Verpackung wurde bei ungefähr 204ºC (400ºF) starten, braun zu werden, und kurz danach verbrennen, das ist, natürlich, nicht akzeptierbar. Sobald die Verpackung beginnt, zu garen, wird das weitere Aufwärmen erleichtert und die Brennreaktion beschleunigt, was dazu führt, daß das Verbrennen schneller stattfindet. Dies kann Durchgeherhitzen genannt werden.
In einem alternativen Vorschlag beschreibt EP-A-0 276 654 Rezeptorfilme für das Mikrowellen-Knusprig-Machen oder -Braun- Machen von Essen, wobei eine Karte oder Plastiklage umfaßt wird, die mit einer Flüssigkeitszusammensetzung beschichtet ist, die interaktive Teilchen enthält, dann zu einem Film getrocknet und mit einer Schutzlage aus wärmeaushärtbarem Lack bedeckt wird. Ferner schlägt EP-A-0 357 008 ein mikrowelleninteraktives Heizelement aus Papier oder Papiertafeln vor, das mit einer Zusammensetzung aus feinverteiltem Kohlenstoff, einer feinverteilten Metallkomponente, einem pulverförmigen, inerten, festen Temperaturmoderator und einem Bindemittel bedeckt ist.
Ein wichtiger Aspekt der gegenwärtigen Erfindung ist, eine Mikrowellensuszeptorbeschichtung zu liefern, die bei normalem Druck wie eine Druckfarbe aufgebracht werden kann und, durch Bestrahlung mit Mikrowellenergie, eine uniforme Wärme erzeugen wird, ohne nicht akzeptierbares Kontaktfeuer, Aufgehen, Funken oder Verbrennen. Die Erfindung versucht auch, Gleichmäßigkeit des Erwärmens in verschiedenen Bereichen einer Mikrowellenheizpackung und auch von einer Probe zur anderen zu erhalten. Die Aufheizzusammensetzung muß auch beschichtbar sein, vorzugsweise durch herkömmliches Aufdrucken direkt auf ein Backprodukt, wie Papier oder eine Papiertafel, ohne die Notwendigkeit von mehrfach übereinanderliegenden, bedruckten Beschichtungen, Plastiklagen oder hohen Druck, was die Produktionskosten und die Kapitalanforderungen erhöht.
Um brauchbar zu sein, muß die Suszeptorzusammensetzung all die Qualitäten einer guten Druckfarbe aufweisen, einschließlich der richtigen rheologischen Eigenschaften: Viskosität, Dehnbarkeit und Thixotropie, um Probleme, wie Spritzen oder Tropfen von frisch bedruckten Oberflächen, die sich mit einer hohen Geschwindigkeit bewegen, zu vermeiden, und muß auch einfach von der Zufuhrrolle auf die Druckrolle übertragbar sein. Während die Zusammensetzungen, die für die gegenwärtige Erfindung geeignet sind, mittels einer Vielzahl von Aufdruckverfahren, wie Flachformdrucken, Tiefdruckdrucken und Kopierdrucken, gedruckt werden kann, ist es besonders wünschenswert für die Zusammensetzung, in einem Flexodruck oder einem Gravurdruck aufgebracht zu werden. Die mikrowelleninteraktive Aufwärmzusammensetzung, die der Bequemlichkeit halber im Anschluß manchmal als Druckfarbe bezeichnet wird, muß auch andere wünschenswerte Druckfarbenqualitäten aufweisen, wie gute Filmstärke, Reibresistenz, Flexibilität und die Fähigkeit, schnell zu trocknen, und sollte nicht toxisch sein, sowohl im Druckraum als auch als eine fertiggestellte Beschichtung. Sie sollte ferner gute Deckcharakteristiken haben und stabil genug sein, um resistent zu sein gegenüber einem Einsacken oder anderen Verschlechterungen während der Verwendung. Sie sollte Beschichtungen einer uniformen Dicke herstellen und dazu fähig sein, eine kontinuierliche oder unterbrochene Beschichtung, z.B. eine Beschichtung mit einer Vielzahl von Öffnungen oder nicht bedeckten Löchern innerhalb eines bedeckten Bereichs, zu bilden.
In Übereinstimmung mit einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Laminat zur Verwendung beim Erhitzen eines Produktes in einem Mikrowellenofen geliefert, umfassend (i) als eine Backlage ein Substrat, das aus einem Material gebildet ist, das für Mikrowellenenergie transparent ist, (ii) eine Aufnehmschicht als ein Deckblättchen auf der Backschicht, wobei das Blättchen eine ausgehärtete Dispersion eines organischen Druckfarbenvehikels umfaßt, um als ein Film zu dienen, der eine Matrix bildet, in welcher zumindest zwei Typen von dispergierten und miteinander vermischten Partikeln gleichmäßig und homogen suspendiert sind, wobei ein Typ elektrisch leitende, mikrowelleninteraktive Kohlenstoffteilchen und der andere Typ elektrisch nicht leitende Dämpfteilchen umfaßt, die nicht interaktiv mit Mikrowellenenergie sind und ein suspendiertes Mineralpuder zum Dissipieren, Verteilen oder Modulieren der Energie umfaßt, die von den Leitteilchen empfangen werden, und (iii) (a) ein mikrowellentransparentes Lagenmaterial, das auf die Aufnehmschicht aufgebondet ist, um die Aufnehmschicht zwischen dem Substrat und der überliegenden Materialschicht einzuschließen, oder (b) eine Wärmeisolierungsabdeckung, die auf die Oberfläche des Laminats in Ausrichtung mit dem Aufnehmer aufgeprägt ist, um die Wärmeverluste der Aufnehmers zu reduzieren und die Wärmeübertragung zu dem zu heizenden Produkt zu maximieren.
In Übereinstimmung mit diesem ersten Aspekt der Erfindung trägt ein bedecktes und/oder laminiertes Lagenmaterial, wie Papier oder eine Papiertafel, die für Mikrowellenenergie transparent ist, eine bedruckte Suszeptorlage oder -beschichtung. Die Suszeptorbeschichtung umfaßt eine Dispersion einer flüssigen organischen Druckfarbenvehikelbasis, in welcher uniform und homogen zwei separate, unterschiedliche Typen von dispergierten Partikeln suspendiert sind. Ein Typ umfaßt elektrisch leitende, mikrowellenaktive Kohlenstoffteile. Der andere umfaßt elektrisch nicht leitende, nicht mikrowelleninteraktive Mineraldämpfteilchen zum Dissipieren, Ausbreiten und/oder Modulieren der Energie, die von den leitenden Teilchen absorbiert und in Wärme umgewandelt wird. Das Laminat weist eine dritte Lage auf, die oben unter dem Punkt (iii) festgelegt ist.
Daher umfaßt die dispergierte Phase zwei Typen von uniform miteinander vermischten suspendierten Teilchen unterschiedlicher Zusammensetzungen. Nur der Kohlenstoff wechselwirkt direkt mit der Mikrowellenenergie. Beide suspendierten Materialien sind aus Partikeln mikroskopischer Größe zusammengesetzt, die dispergiert oder in Suspension in dem Druckfarbenvehikel bleiben, bis zur Verwendung. Es ist wichtig, daß beide Partikelarten in dem gleichen Vehikel dispergiert sind, anstatt, beispielsweise, übereinander geschichtet zu sein, um die gewünschten Resultate zu erhalten. Während die genaue Methode der Wechselwirkung nicht mit Gewißheit bekannt ist, wird spekuliert, daß die suspendierten Dämpfungsteilchen verhindern, daß sich lokalisierte Energie aufbaut und somit Durchgeherhitzen entsteht. Sie können auch Agglutination der Kohlenstoffteilchen vermeiden, um dadurch eine uniformere Dispersion und uniformere Aufwärmcharakteristiken zu liefern.
In Übereinstimmung mit einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Laminat für Mikrowellenerhitzung eines in einem Mikrowellenofen zu erhitzenden paketierten Produkts geliefert, das (a) zumindest zwei Trageschichten aus einem dielektrischen Material, von denen eines als ein Aufnehmsubstrat dient, und (b) einen Mikrowellenaufnehmer umfaßt, der aus einer Mikrowelleninduktionssubstanz zusammengesetzt ist, die eine Druckfarbenschicht enthält, die auf einer der Lagen oberhalb eines ausgewählten Bereichs auf ihre Oberfläche in Ausrichtung mit dem zu heizenden paketierten Produkts aufgedruckt ist, wobei die Lagen Seite an Seite mit der Druckfarbenschicht verbunden sind, die zwischen den Schichten angeordnet ist, um ein Zweischichtenlaminat aus dielektrischem Material als eine Tragestruktur für die Druckfarbenschicht zu liefern, wobei die Druckfarbenschicht elektrisch nicht leitende Dämpfteilchen enthält, die nicht mit Mikrowellenenergie interaktiv sind, um unerwünschtes Überhitzen, Funkenbilden oder Anbrennen zu verhindern, wenn der Aufnehmer mit Mikrowellenenergie bestrahlt wird.
Gemäß diesem letzteren Aspekt der Erfindung wird daher ein Laminat zum Mikrowellenerhitzen von paketierten Produkten geliefert, die in einem Mikrowellenofen erwärmt werden sollen und zumindest zwei Stützlagen aus dielektrischem Material enthalten. Das dielektrische Material ist typischerweise Papier, eine Papiertafel oder ein Plastikfilm. Eine der dielektrischen Lagen dient als ein Suszeptorsubstrat. Ein Mikrowellensuszeptor, der aus einer Druckfarbenlage zusammengesetzt ist, die eine mikrowelleninduktive Substanz und elektrisch nicht leitende Dämpfteilchen enthält, ist auf eine der Lagen über einen ausgewählten Bereich auf die Oberfläche in Ausrichtung mit dem paketierten, zu erhitzenden Produkt aufgedruckt. Die Lagen sind Seite an Seite miteinander verbunden, wobei die Druckfarbenschicht zwischen den Lagen angeordnet ist, um ein Zweischichtlaminat aus dielektrischem Material als einen Stützaufbau für die Druckfarbenlage zu haben, deren Stärke nicht zur Selbststütze ausreicht. Während des Betriebs wird Wärme zu dem Produkt übertragen, z.B. ein Lebensmittel, das erwärmt wird, normalerweise durch Leitung über eine der Lagen, die als eine Strukturstütze für die Lage aus Druckfarbe dient. Die Dämpfteilchen verhindern unerwünschtes Uberheizen, Funkenbilden und Verbrennen, und dies verhindert das Verderben des Lebensmittels.
In Übereinstimmung mit der gegenwärtigen Erfindung wird eine bedruckte oder bedeckte Lage geliefert, die aus einer Papier-, Papiertafel-, Plastikfilm-Lage oder einem anderen flexiblen, mikrowellentransparenten Lagematerial besteht, bei welchem die Lage mit einer speziellen Druckf arbe bedruckt ist, die Wärme erzeugen kann, wenn sie in einem Mikrowellenofen mit Mikrowellenenergie bestrahlt wird. Das Substrat oder das Backlagenmaterial kann, beispielsweise, ein 6,8 bis 22,7 kg (15 bis 50 Pfund) Kraftpapier oder -papiertafel sein, wie eine 18- oder 20-Punkte-Papiertafel, ein Plastikfilm, wie 76 um (3 mil) Polyester, Nylon oder Zellophan. Die bedruckte Beschichtung umfaßt einen Mikrowellensuszeptor, der aus einem flüssigen, organischen und harzhaltigen Druckfarbenvehikel oder Filmbilder zusammengesetzt ist, das bzw. der als eine Grundschicht oder Matrix dient, um die Druckf arbe zusammen und auf dem darunterliegenden Substrat zu halten. Das Vehikel kann jedes geeignete Druckf arbenvehikel enthalten, wie Acrylharz oder Maleinharz, z.B. Maleinharzester, Polyvinylacetat, Protein oder lösbarer Schellack. Das Lösungsmittel kann Wasser mit oder ohne einem Amin sein, wie Ammoniak. Eine Vielzahl von anderen Druckfarbenvehikeln auf Spiritusbasis, die im Stand der Technik bekannt sind, können auch verwendet werden; jedoch sind Druckfarben auf Wasserbasis bevorzugt. Geeignete Druckfarben auf Wasserbasis können alkalische Lösungen oder saure Harze sein. Nach dem Trocknen werden die Harze wasserunlöslich durch Verdampfen von Ammoniak oder anderen flüchtigen Aminen. Die Eigenschaften hängen von dem Typ des verwendeten sauren Harzes ab. Viele geeignete Carboxyl oder Säure enthaltende Harze können verwendet werden. Vier allgemeine Typen von ammoniaklösbaren Harzen können verwendet werden, die Acryl-, Protein-, Schellack- und Maleinharze umfassen. Der beste Wärmewiderstand wird von Acryl- und Proteinharzen geliefert, und die beste Druckbarkeit und Trocknungsfähigkeit wird von Acrylharz geliefert. Die Lagerzeit und die Dispersionsfähigkeit sind auch besser für Acrylharze, und demgemäß ist ein Acrlyharzvehikel bevorzugt, jedoch nicht essentiell.
Wenn die Druckfarbe trocknet, bilden die Acrylteilchen in der Emulsion ein Koagulat oder fließen zusammen, um einen Film zu bilden.
Das Druckfarbenvehikel enthält typischerweise ungefähr 30% festen Harz und ungefähr 70% Wasser. Das Druckf arbenvehikel, wenn es aus Acrylharz besteht, kann in einer Menge von 50 bis 80 Gew.-%, typischerweise ungefähr 65 bis 70 Gew.-%, vorliegen.
Uniform und homogen in dem Vehikel, das als eine Matrix oder ein Bindemittel fungiert, sind zumindest zwei Arten von dispergierten Teilchen suspendiert. Die erste Art hält elektrisch leitende Teilchen, die Kohlenstoff, wahlweise zusammen mit suspendierten Metallteilchen, wie Aluminiumflocken in einer geringeren Menge, ungefähr 0% bis 20% an elektrisch leitenden Teilchen, enthalten.
Die leitenden Kohlenstoffteilchen, die in dem Vehikel dispergiert sind, sollten aus einem geeigneten Ruß mit einer bestimmten Farbgradierung sein, wie Kanalruß, Ofenruß oder Lampenruß. Während verschiedene geeignete Ruße verwendet werden können, ist das Ruß 90F Schwarz (Inmont Printing Inks Division von BASF Corporation, Chicago, Illinois [I.P.I.]) geeignet. Ungefähr ein Teil an Ruß ist bei vier oder fünf Teilen an Filmbildern (Naßbasis) gegenwärtig.
Auch sind in dem Vehikel uniform und homogen vermischt mit den elektrisch leitenden Teilchen Teilchen eines elektrisch nicht leitenden, nicht mikrowelleninteraktiven, inorganischen Dämpfstoff dispergiert zum Dissipieren, Ausbreiten oder Modulieren der von den leitenden Teilchen empfangenen Energie. Die Dämpfteilchen können irgendeines einer Vielzahl von nicht leitenden Mineralpulvern von feiner Partikelgröße enthalten, die zur Dispersion in einem Druckfarbenvehikel geeignet sind. Unter solchen Dämpfstoffen befinden sich pulverförmiges Titandioxid, Ton, Zinkoxid, Calciumcarbonat, Natriumsilicat, Bariumsulfat, Aluminiumoxid oder Aluminiumsulfat, und für Gegenstände nicht aus dem Essensbereich, Antimonoxid oder Bleiweiß. Diese Dämpfstoffe können in einer Menge von vorzugsweise ungefähr 2/3 bis 6 mal der Menge an Ruß vorliegen. Der Dämpfstoff ist in einer ausreichenden Menge gegenwärtig, um lokales Überhitzen, Funkenbildung und Verbrennen zu vermeiden. Es scheint die Wirkung des Rußes zu modulieren, und ist gedacht, die Dispersion des Rußes uniformer zu machen und den Kohlenstoffteilchen eine geringere Chance für eine Agglutination zu geben. Zusätzlich wird die Gegenwart des Dämpfstoffes zwischen den Rußteilchen dazu tendieren, Elektronentunneln zu produzieren als ein Resultat des fluktuierenden elektrischen Feldes, das von der Mikrowellenenergie produziert wird, und wird den Volumenwiderstand reduzieren.
Beide Arten von suspendierten Teilchen sind vorzugsweise in dem flüssigen Druckfarbenvehikel durch ein herkömmliches Mittel dispergiert, wie eine Kugelmühle, eine Stabmühle oder eine Walzenmühle, bis eine uniforme Dispersion erhalten wird, wie von den Fachmännern auf dem Gebiet der Drucktechnik verstanden werden wird. Nur soviel Dämpfstoff muß bereitgestellt werden, wie ausreichend ist, um die Tendenz des Auftretens von heißen Flecken in dem fertiggestellten Suszeptortarget zu reduzieren. Wenn zuviel davon gegenwärtig ist, wird der Aufheizeffekt reduziert, aber, wenn zu wenig vorhanden ist, können Funken gebildet werden oder heiße Flecken auftreten. Obwohl die Teilchengröße nicht als kritisch gedacht ist, sind Kohlenstoffteilchen und Dämpfteilchen mit einer Teilchengröße in der Größenordnung von ungefähr 10 bis ungefähr 1.000 nm typisch. Andere elektrisch leitende Teilchen, wie Metallteilchen, z.B. Flocken aus Aluminium, Bronze oder Nickel, können auch in einer kleineren Menge mit den Kohlenstoffteilchen verwendet werden.
Kleinere Mengen an bekannten Druckfarbenzusätzen können zum Verbessern der Fließ- und Trockeneigenschaften sowie der Eigenschaften des fertiggestellten Druckfarbenfilmes bereitgestellt werden. Ein Amin, wie Ammoniak, oder ein organisches Amin aus irgendeiner geeigneten bekannten Zusammensetzung, das in Druckfarben brauchbar ist, kann verwendet werden, um eine stabile Druckfarbensuspension zu bilden. Geeignete Amine enthalten irgendeine der Vielzahl von organischen Aminzusammensetzungen, die durch Reagieren mit der sauren Gruppe des vorliegenden Harzes reagieren. Die organischen Amine verdampfen langsamer als das Ammoniak, das manchmal verwendet wird; demgemäß verzögert ihr Vorliegen die Trockenzeit um ein bestimmtes Maß. Ein geeignetes Amin ist Morpholin (I.P.I.) in einer Menge von 0 bis 3 Gew.-%. Als ein Plastifizierer und Emulgator kann Propylenglycol auch verwendet werden, in einer Menge von ungefähr 0 bis 5 %. Eine kleine Menge an Wachs, wie Polyethylenwachs, oder eine andere geeignete, bekannte Zusammensetzung kann auch verwendet werden, als ein Mittel zum Unterstützen der Übertragung und um dem fertiggestellten Druckfarbenfilm die gewünschten Charakteristiken zu geben. Polyethylenwachs kann in einer Menge von ungefähr 0 bis 10 % verwendet werden.
Die Erfindung wird nun detaillierter, anhand von Beispielen, mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, wobei:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht ist, die Lagenmaterial zeigt, das bedruckt und laminiert wird in Übereinstimmung mit einer Form der Erfindung;
Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Lage ist, die in Übereinstimmung mit einer anderen Form der Erfindung bedruckt ist;
Fig. 3 ähnlich zu Fig. 2 ist, jedoch das Aufdrucken in einem anderen Muster zeigt;
Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie 4-4 von Fig. 1 ist, wobei die Dicke der Lagen der Klarheit der Illustration zuliebe übertrieben ist; und
Fig. 5 eine Draufsicht auf eine andere Form einer bedruckten Lage in Übereinstimmung mit der Erfindung ist.
Wie in Fig. 1 gezeigt, wird ein Gewebe 10 von einer Zufuhrrolle 12 abgewickelt, von links nach rechts in den Zeichnungen, zwischen einer Druckrolle 14 und einer Backrolle 16. Druckfarbe, die in einem Zulieferfaß 18 vorliegt, wird von einer Aufnehmrolle 20 zu der Übertragungsrolle 22 und dann zu der Druckrolle 14 geführt. Die Druckrollen 14 bis 22 illustrieren nur diagrammartig den Druckvorgang, da irgendeine der Vielzahl von Methoden verwendet werden kann, die Kopierdrucken, Tiefdruckdrucken, Flexodrucken, Kupfertiefdrucken und andere enthält. Von diesen Methoden sind das Flexodrucken und Tiefdruckdrucken bevorzugt. Es wird zu sehen sein, daß Druckf arbe, die in dem Zufuhrfaß 18 enthalten ist, an dem Punkt 24 in Form eines Kreisbereiches übertragen wird, in diesem Fall auf der Druckrolle 14, und von dort zu dem Papier übertragen wird, um einen kreisförmigen oder targetförmigen, bedruckten Suszeptor 26 zu liefern. Der Druckfarbenfilm 26 wird dann auf herkömmliche Weise getrocknet, wie mittels Infrarot- und/oder Heißluftrocknern (nicht gezeigt) oder anderen geeigueten, bekannten Trocknungsmethoden, und Klebemittel, wie Polyvinylacetat, wird auf irgendeine bekannte Weise aufgebracht, beispielsweise über Klebemittelaufbringrollen oder einen Sprayer, der diagrammartig in diesem Fall mit vier Sprayköpfen 28 gezeigt ist, zu welchen das Klebemittel unter Druck über eine Zufuhrleitung 30 zugeleitet wird. Das Klebemittel kann irgendeines einer Vielzahl von geeigneten, bekannten Klebern umfassen. Typische Kleber enthalten Polyvinylacetatemulsions- und Polyvinylacetatcopolymeremulsionskleber, wie Duracet- und Elektromekkleber von Franklin International bzw. Elektromek Company.
Während das Klebemittel, das durch die Sprayköpfe 28 zugeführt wird, noch immer in einem flüssigen Zustand ist, wird ein Gewebe aus Papier oder anderem mikrowellentransparenten, dielektrischen Material, z.B. 13,6 kg (30 Pfund) Kraftpapier 32 von einer Zufuhrrolle 34 abgewickelt und durch Zwischenrollen 36 und 38 hindurchgeschickt, die die Gewebe 32 und 10 miteinander laminieren, um eine zusammengesetzte Lage zu bilden. Wie in Fig. 4 gezeigt, enthält diese zusammengesetzte Lage eine Papierschicht 10 in Kontakt mit einem zu erhitzenden Artikel, wie ein Lebensmittel 40, das bedruckte Suszeptorlaminat 26, eine Klebeschicht 29 und eine zweite nicht leitende Schicht 32. Es ist auch, wenn gewünscht, auf der Schicht 32 in vertikaler Ausrichtung mit dem bedruckten Suszeptor 26 eine Wahlschicht aus einer Wärmeisolationsabdeckung 42 aufgedruckt. Die Abdeckung 42 kann eine relativ dicke Tonschichtlage sein, die mit Wärmeisolationseigenschaften zum Reduzieren der Übertragung von Wärme, die von dem Suszeptor 26 erzeugt wird, weg von dem Lebensmittel 40, ausgestattet ist, wodurch der Suszeptor 26 effektiver im Betrieb gemacht wird, so daß mehr der hergestellten Wärme zu dem Lebensmittel von dem Suszeptor während des Aufheizbetriebs transferiert wird. Die Tonbeschichtung 42 kann irgendeine geeignete, kommerziell erhältliche Tonbeschichtung für Papier oder eine weiße Druckfarbe mit einem relativ hohen Anteil an Ton und einem kompatiblen weißen Pigment sein.
Wenn der Suszeptor 26 in einer Verpackung zum Aufheizen von Mikrowellenpopcorn verwendet werden soll, kann der gedruckte Suszeptor 26 eine vollgedruckte Scheibe mit einem Durchmesser von 108 mm (4 1/4 Inch) sein und ein Gewicht von ungefähr 0,45 bis 3,6 kg (1 bis 8 Pfund), und typischerweise 1,8 bis 2,7 kg (4 bis 6 Pfund), pro Pries (279 m²/ 3.000 Quadratfuß) aufweisen. Wenn die Suszeptorbeschichtungen ein Laminat von 0,9 kg (2 Pfund) pro Pries liefern, ist die Leitfähigkeit normalerweise zwischen ungefähr 2.500 und 10.000 Ohm pro Quadrat, und am bevorzugtesten zwischen ungefähr 3.000 und 5.000 Ohm pro Quadrat. Es ist bevorzugt, den Druckfarbenfilm als eine relativ dünne Lage aufzubringen, durch Verdünnen der flüssigen farbe zu einer fast flüssigen Konsistenz, z.B. zwischen ungefähr 18 und 22 Sekunden in einer # 2-Zahn-Tasse. Da die geprägte Rolle 24 ein bestimmtes Druckfarbenvolumen pro Einheitsbereich aufbringen wird, durch Bereit stellen kleinerer Öffnungen auf der Oberfläche der Rolle, kann ein relativ dünner Druckfarbenfilm mit einem Kohlenstoffanteil in dem getrockneten Druckfarbenf ilm in der Größenordnung von 40 % bis 45 % aufgebracht werden. Es wird zu verstehen sein, daß die Viskosität der flüssigen Druckfarbe das Grundgewicht des Druckfarbenfilms, der auf die Papierlage 10 aufgebracht wird, steuert. Mehr oder weniger Wasser oder andere Lösungsmittel können zum Steuern der Viskosität verwendet werden. Daher kann durch Hinzuführen von mehr Wasser das Grundgewicht reduziert werden.
Nun wird sich auf Fig. 2 bezogen, die eine andere Form eines Suszeptors 52, der auf eine Papierstützschicht 54 aufgedruckt ist, darstellt. Der Suszeptor 52 umfaßt in diesem Fall eine kreisförmige Scheibe mit einem Durchmesser von ungefähr 108 mm (4 1/4 Inch), die sich zusammensetzt aus einem vollgedruckten Stabbereich 56 und zwei halbbedruckten gittermusterartigen Bereichen 58 und 60, die ungefähr 50 % offene, nicht bedruckte Bereiche in der Form von kleinen unbedruckten Kreisen oder Rechtecken, die von Gitterlinien umgeben sind, aufweisen. Durch Verwendung dieser Form der Erfindung kann eine größere Wärmemenge durch den gedruckten Stab 56 genau dort bereitgestellt werden, wo das Lebensmittel angeordnet wird, wobei die Mengen, die in den Bereichen 58 und 60 auf beiden Seiten der Masse des Lebensmittels bereitgestellt sind, reduziert sind, um zusätzliche Wärme zuzuführen, aber ein Durchgeherhitzen oder übermäßiges Aufheizen an der Peripherie oder in den Bereichen zu verhindern, in denen es wahrscheinlich ist, daß das Lebensmittel den Kontakt mit dem Suszeptor 52 verliert.
Nunmehr wird sich auf Fig. 3 bezogen, die eine weitere, modifizierte Form der Erfindung darstellt, die in diesem Fall einen kreisförmigen oder targetförmigen, gedruckten Suszeptor 62 umfaßt, der einen vollgedruckten Mittelbereich 64, und ein kreisförmiges gedrucktes Gitter 66 umfaßt, das in 80 % seines Bereichs bedruckt und in 20 % offen ist. Ein zusätzlicher kreisförmig bedruckter Bereich 68 umgibt diesen, der ungefähr 50 % bedruckte Punkte mit einem Durchmesser von ungefähr 0,8 mm (1/32 Inch) und 50 % offenen Bereich aufweist. Beim Verwenden des Suszeptors 62 kann eine größere Wärmemenge zu dem Mittelpunkt geliefert werden, wobei die Mengen, die in nachfolgende Bereiche, die außerhalb, in Richtung der Peripherie liegen, mittels einer Reduktion in der Menge des Suszeptormaterials, das auf das Substrat gedruckt ist, reduziert. Auf diese Weise können die höchsten Temperaturen in den Mittelpunkt des aufgewärmt werdenden Produkts erreicht werden, in welchem es am notwendigsten ist, durch Zuführen einer großen Menge, wobei reduzierte Mengen nach außen, in Richtung der Peripherie des Suszeptors 62 zugeführt werden. Dies reduziert die Wahrscheinlichkeit eines Überhitzens, insbesondere wenn die Schicht 70 zufällig ihren Kontakt mit dem Produkt, wie ein Lebensmittelprodukt 40, das geheizt wird, an seiner Kante verliert.
Nunmehr wird sich auf Fig. 5 bezogen, die eine weitere Form der Erfindung darstellt. In diesem Fall ist eine Papierlage, wie eine 22,7 kg (50 Pfund) Kraftpapierlage 62, mit einem Suszeptor 74 bedruckt, der einen rechteckigen Mittelbereich 76 aufweist, der vollgedruckt ist und von einem rechtförmigen Gitterbereich 78 umgeben ist, der zu 80 % gedruckt ist und 20 % offene Bereiche aufweist, und eine zusätzliche Peripherieumgrenzung 80, die zu 50 % gedruckt ist und 50 % offene Bereiche aufweist. Die untere Hälfte des Suszeptors 74 ist mit einer zusätzlichen Lage aus einer vollgedruckten Suszeptordruckfarbe an 82 überdruckt. Eine größere Wärmemenge wird durch die Doppellage an dem Bodenteil bereitgestellt, wobei nach und nach reduzierte Wärmemengen in den Bereichen 76, 78 und 80 bereitgestellt sind. Auf diese Weise kann die bereitgestellte Wärmemenge zugeschnitten werden auf die genau benötigte Wärmemenge für jeden Bereich des Produkts, so daß die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von unkontrolliertem Aufheizen um die Peripherie des Lebensmittels herum reduziert wird.
Die Erfindung wird besser mit Bezug auf die folgenden Beispie-1e von verschiedenen Druckfarbenzusammensetzungen, die in Übereinstimmung mit der Erfindung verwendet werden, verstanden. Alle Größen sind auf Gewichtsbasis ausgedrückt. Jedes Beispiel enthält die Temperaturerhöhung, die von einem 102 x 127 mm (4 Inch x 5 Inch) Suszeptorlaminat beim Aufheizen von 60 g Sojaöl über die Temperatur hinaus erreicht wird, die nach Aufheizen der gleichen Menge des Öls mit keinem Suszeptor für 90 Sekunden in einem 1000-Watt-Ofen erhalten wird. BEISPIEL 1 Prozent Kohlenstoff (Ofenruß) Dämpfer (TiO&sub2;) Filmbilder (Duracet ; Franklin International, Columbus, OH) (Polyvinylacetat & Wasser, 66 % fester Harz & 44 % Wasser)
Wasser wird zu der oben aufgeführten Formel zugegeben, um 84 % Wasser und 16 % Feststoffe in der fertiggestellten Druckfarbe bereitzustellen.
Temperaturerhöhung: 125ºF @ 2 lb/Pries
u u. u. u. u.. BEISPIEL 2 Bereich Typisch Kohlenstoffruß (Lampenruß) Dämpfer (Ton) Filmbilder (Acrylharz & Wasser) Emulgator (Propylenglycol) Amin (Morphalin [I.P.I.]) Polyethylenwachs
Wasser wird zur oben aufgelisteten Formel hinzugegeben, um 84 % Wasser und 16 % Feststoffe in der fertiggestellten Druckfarbe zu erhalten.
Temperaturerhöhung: 52ºC (126ºF) @ 0,25 kg/Pries (0,55 lb/Pries)
In dem fertiggestellten Film weist der Kohlenstoffanteil 48,3 % Kohlenstoff und 51,7 % keinen Kohlenstoff enthaltende Festkörper (feste Basis) auf. BEISPIEL 3 Prozent Kohlenstoffruß (Graphit) Zinkoxid Filmbilder (Elektromek ; Elektromek Company; Carlstad, NJ) (Polyvinylacetatcopolymer Naßbasis, 66 % fester Harz und 44 % Wasser)
Wasser wird zur oben aufgelisteten Formel hinzugegeben, um 84 % Wasser und 16 % Feststoffe in der fertiggestellten Druckfarbe zu erhalten.
Temperaturerhöhung: 94ºC (201ºF) @ 0,75 kg/Pries (1,65 lb/Pries) BEISPIEL 4 Formulierung Bereich Typisch Kohlenstoffruß Ton Gelbfarbstoff Clarion Rubinfarbstoff Polyethylenwachs Gleitzusammensetzung Propylenglycol Entschäumer Lack (Maleinharzemulsion in Wasser) Amin (Ammoniak) % Komplette Feststoffe % Kohlenstoffruß
Wasser wird zur oben aufgelisteten Formel hinzugegeben, um 84 % Wasser und 16 % Feststoffe in der fertiggestellten Druckfarbe zu erhalten.
Temperaturerhöhung: 81ºC (177ºF) @ 2,25 kg/Pries (4,95 lb/Pries) BEISPIEL 5 Formulierung Bereich Typisch Kohlenstoffruß Cyanblaufarbstoff Ton Alkaliblaufarbstoff Polyethylenwachs Gleitzusammensetzung Amin (Ammoniak) Entschäumer Propylenglycol Wasser Lack (Acrylharzemulsion in Wasser) % Komplette Feststoffe % Kohlenstoffruß
Wasser wird zur oben aufgelisteten Formel hinzugegeben, um 84 % Wasser und 16 % Feststoffe in der fertiggestellten Druckfarbe zu erhalten.
Temperaturerhöhung: 63ºC (146ºF) @ 1,86 kg/Pries (4,11 lb/Pries) BEISPIEL 6 Formulierung Bereich Typisch Kohlenstoffruß Aluminiumoxid Polyethylenwachs Amin (Ammoniak) Propylenglycol Polyvinylacetathomopolymeremulsion in Wasser (Duracet ) % Komplette Feststoffe % Kohlenstoffruß
Wasser wird zur oben aufgelisteten Formel hinzugegeben, um 84 % Wasser und 16 % Feststoffe in der fertiggestellten Druckfarbe zu erhalten.
Temperaturerhöhung: 53ºC (128ºF) @ 2,0 kg/Pries (4,44 lb/Pries) BEISPIEL 7 Formulierung Bereich Typisch Kohlenstoffruß Bariumsulfat Wachs Amin (Morphalin ) Propylenglycol Polyvinylacetatcopolymer % Komplette Feststoffe % Kohlenstoffruß
Wasser wird zur oben aufgelisteten Formel hinzugegeben, um 84 % Wasser und 16 % Feststoffe in der fertiggestellten Druckfarbe zu erhalten.
Temperaturerhöhung: 46ºC (115ºF) @ 3,57 kg/Pries (7,87 lb/Pries) BEISPIEL 8 Formulierung Bereich Typisch Kohlenstoffruß Gänseblümchengelbfarbstoff Zinkoxid Ton (Sulfatton) Amin (Ammoniak) Propylenglycol Schellackdispersion in Wasser Entschäumer Wasser Zusammensetzung % Komplette Feststoffe % Kohlenstoffruß
Wasser wird zur oben aufgelisteten Formel hinzugegeben, um 84 % Wasser und 16 % Feststoffe in der fertiggestellten Druckfarbe zu erhalten.
Temperaturerhöhung: 70ºC (158ºF) @ 2,25 kg/Pries (4,95 lb/Pries) BEISPIEL 9 Formulierung Bereich Typisch Kohlenstoffruß Oasenschwarzfarbe Calciumkarbonat Wachs Amin Propylenglycol Lack (Proteinwasserdispersion) % Komplette Feststoffe % Kohlenstoffruß
Wasser wird zur oben aufgelisteten Formel hinzugegeben, um 84 % Wasser und 16 % Feststoffe in der fertiggestellten Druckfarbe zu erhalten.
Temperaturerhöhung: 80ºC (176ºF) (nach 70 Sekunden) @ 2,2 kg/Pries (4,84 lb/Pries) BEISPIEL 10 Formulierung Bereich Typisch Kohlenstoffruß Metallpuder (Alumiumflocken 15 % Druckfarbenvehikel 85 %) Zinkoxid Wachs Amin Propylenglycol Lack (Proteinwasserdispersion) % Komplette Feststoffe % Kohlenstoffruß
Wasser wird zur oben aufgelisteten Formel hinzugegeben, um 84 % Wasser und 16 % Feststoffe in der fertiggestellten Druckfarbe zu erhalten.
Temperaturerhöhung: 59ºC (139ºF) @ 1,04 kg/Pries (2,29 lb/Pries) BEISPIEL 11 Prozent Kohlenstoffruß Ton Aluminiumsulfat Wachs Morphalin Propylenglycol Acrylharzdispersion in Wasser (30 % Wasser)
Wasser wird zur oben aufgelisteten Formel hinzugegeben, um 84 % Wasser und 16 % Feststoffe in der fertiggestellten Druckfarbe zu erhalten.
Temperaturerhöhung: 43-46ºC (110ºF-115ºF) @ 1,8 kg/Pries (4 lb/Pries)

Claims

1. Laminat zur Verwendung beim Erhitzen eines Produktes in einem Mikrowellenofen, umfassend (i) als eine Backlage ein Substrat, das aus einem Material gebildet ist, das für Mikrowellenenergie transparent ist, (ii) eine Aufnehmschicht als ein Deckblättchen auf der Backschicht, wobei das Blättchen eine ausgehärtete Dispersion eines organischen Druckfarbenvehikels umfaßt, um als ein Film zu dienen, der eine Matrix bildet, in welcher zumindest zwei Typen von dispergierten und miteinander vermischten Partikeln gleichmäßig und homogen suspendiert sind, wobei ein Typ elektrisch leitende, mikrowelleninteraktive Kohlenstoffteilchen und der andere Typ elektrisch nicht leitende Dämpfteilchen umfaßt, die nicht interaktiv mit Mikrowellenenergie sind und ein suspendiertes Mineralpuder zum Dissipieren, Verteilen oder Modulieren der Energie umfaßt, die von den Leitteilchen empfangen werden, und (iii) (a) ein mikrowellentransparentes Lagenmaterial, das auf die Aufnehmschicht aufgebondet ist, um die Aufnehmschicht zwischen dem Substrat und der überliegenden Materialschicht einzuschließen, oder (b) eine Wärmeisolierungsabdeckung, die auf die Oberfläche des Laminats in Ausrichtung mit dem Aufnehmer aufgeprägt ist, um die Wärmeverluste der Aufnehmers zu reduzieren und die Wärmeübertragung zu dem zu heizenden Produkt zu maximieren.

2. Laminat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat und das überliegende Schichtmaterial beide Papieroder Papiertafelschichten umfassen, die mittels einer Klebeschicht aneinander gebondet sind, und daß die gedruckte Aufnehmschicht selbstklebend mit der Substratpapierschicht verbunden ist.

3. Laminat nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gedruckte Aufnehmschicht verschiedene Mengen an in den unterschiedlichen Bereichen aufgedruckter Farbe hat, um dort eine größere Wärmemenge zu liefern, wo eine größere Farbmenge bereitgestellt ist.

4. Laminat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß einige der gedruckten Bereiche die Form eines Musters haben, wobei offene, nicht bedruckte Bereiche einen ausgewählten Prozentsatz davon einnehmen.

5. Laminat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mittelbereich der Aufnehmschicht solider gedruckt ist als ein Randbereich derselben, um eine größere Wärmemenge im Zentrum und eine reduzierte Wärmemenge in Richtung des Außenumfangs zu liefern.

6. Laminat nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die gedruckte Aufnehmschicht auch Metallteilchen umfaßt.

7. Laminat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallteilchen Aluminium-, Bronze- oder Nickelflocken umfassen.

8. Laminat nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfteilchen Teilchen eines Materials sind, das aus TiO&sub2;, ZnO&sub2;, Ton, Calciumcarbonat, Natriumsilikat, Bariumsulfat, Aluminiumoxid, Aluminiumsulfat, Bleiweiß und Antimonoxid ausgewählt ist.

9. Laminat nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckf arbenvehikel eine Flüssigdispersion eines Lösungsmittels und eines Mitglieds, das ausgewählt ist aus Acrylharz, Maleinharz, Protein und Schellack, ist.

10. Laminat nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Vehikel eine kleine Menge von einem Polyalkohol, einem Wachs und einem Amin enthält, um die Charakteristiken der Druckfarbe zu modifizieren.

11. Laminat nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das überliegende Schichtmaterial die Wärmeisolationsabdeckung trägt.

12. Laminat nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationsabdeckungsschicht aus Ton besteht.

13. Laminat für Mikrowellenerhitzung eines in einem Mikrowellenofen zu erhitzenden paketierten Produkts, das (a) zumindest zwei Trageschichten aus einem dielektrischen Material, von denen eines als ein Aufnehmsubstrat dient, und (b) einen Mikrowellenaufnehmer umfaßt, der aus einer Mikrowelleninduktionssubstanz zusammengesetzt ist, die eine Druckfarbenschicht enthält, die auf einer der Lagen oberhalb eines ausgewählten Bereichs auf ihre Oberfläche in Ausrichtung mit dem zu heizenden paketierten Produkts aufgedruckt ist, wobei die Lagen Seite an Seite mit der Druckfarbenschicht verbunden sind, die zwischen den Schichten angeordnet ist, um ein Zweischichtenlaminat aus dielektrischem Material als eine Tragestruktur für die Druckfarbenschicht zu liefern, wobei die Druckfarbenschicht elektrisch nicht leitende Dämpfteilchen enthält, die nicht mit Mikrowellenenergie interaktiv sind, um unerwünschtes Überhitzen, Funkenbilden oder Anbrennen zu verhindern, wenn der Aufnehmer mit Mikrowellenenergie bestrahlt wird.

14. Laminat nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der gedruckte Aufnehmer einen Aufbau aufweist, der der Form des geheizt werdenden Produkts entspricht.

15. Laminat nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß es auch eine Lage aus einem Isolationsmaterial umfaßt, das auf eine Oberfläche des Laminats in Ausrichtung mit dem gedruckten Aufnehmer und gegenüber dem zu erhitzenden Produkt eingedruck ist, um die Wärmeverluste von dem Aufnehmer zu reduzieren und die Wärmeübertragung zu dem geheizt werdenden Produkt zu maximieren.