DE60007032T2

DE60007032T2 - Einwegnapf

Info

Publication number: DE60007032T2
Application number: DE60007032T
Authority: DE
Inventors: Mark B. Littlejohn; Cristian M. Neculescu; Margaret P. Neer; Greg A. Wendt
Original assignee: Georgia Pacific LLC
Current assignee: Georgia Pacific LLC
Priority date: 1999-07-02
Filing date: 2000-07-03
Publication date: 2004-09-30
Anticipated expiration: 2020-07-04
Also published as: EP1065146A2; EP1065146A3; CA2313181A1; EP1065146B1; DE60007032D1; ATE256041T1; CA2313181C; US6401962B1; ES2208224T3

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Einweggegenstände, die mit Lebensmitteln in Kontakt kommen, und insbesondere einen Einwegnapf zum Servieren von Lebensmitteln, der aus einem Polyolefin-Flächenmaterial mit mineralischem Füllstoff und einem hohen Modul und stärker bevorzugt aus einem Flächenmaterial mit mineralischem Füllstoff gebildet wird.
Hintergrund
Einweggegenstände werden üblicherweise mit einer gebördelten Lippe ausgebildet, um beispielsweise einem Becher, einer Dose oder einem Karton Festigkeit zu verleihen, wie dies aus dem US-Patent Nr. 5,184,995, erteilt an Kuchenbecker, ersichtlich ist. Durch die Bördelung sieht der Gegenstand zweckmäßig aus und fühlt sich auch so an, was ästhetisch gesehen nicht unbedingt optimal ansprechend ist, insbesondere bei Einweggegenständen, wie Harzgegenständen, die bei vielen Gelegenheiten wieder verwendet werden können.
In dem US-Patent Nr. 4,578,296 von Miyazaki et al. wird ein warmgeformter Gegenstand gezeigt, der aus einem Polyolefin-Flächenmaterial mit Füllstoff hergestellt wird. Die Polyolefinharzzusammensetzung umfasst 30 bis 80% Harz, 19 bis 69 Gew.-% Talkum und 1 bis 10 Gew.-% Titandioxid. Ein aus dem Flächenmaterial geformter Gegenstand weist typischerweise eine gebördelte Lippe oder eine stark nach unten vorstehende äußere Lippe auf, siehe Spalte 9, Zeile 49, bis Spalte 10, Zeile 38.
EP-A-0 841 150 offenbart mikrowellengeeignete Einwegbehälter, die für den Kontakt mit Lebensmitteln kompatibel sind und eine oder mehr mikronodöse Oberflächen aufweisen. Diese Behälter, darunter Teller, Näpfe, Becher, Tabletts, Eimer, Auflaufschüsseln und Deckel werden aus einem Polyolefin hergestellt, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Polypropylen, Polypropylen-Polyethylen-Copolymer oder Mischungen und Gemischen von diesen, Glimmer und Pigment, und zu der Gestalt der vorstehend erwähnten Behälter warmgeformt wird, die (a) eine mikronodöse Oberfläche an mindestens einer Seite der Oberfläche, (b) einen Schmelzpunkt von nicht weniger als etwa 250°F aufweisen, wobei die Behälter formbeständig und gegenüber Fett, Zucker und Wasser bei Temperaturen von bis zu mindestens 250°F beständig sind und von ausreichender Festigkeit sind, um dem Schneiden mittels gezahntem Polystyrolbesteck zu widerstehen.
US-A-5,088,640 offenbart ein Presspapier mit einem planen Zentrum, das eine Außenumfangsfläche aufweist. Das plane Zentrum bildet einen Boden für den Presspapierteller. Eine nach außen vorstehende Seitenwand umfasst einen ersten Randabschnitt, der mit der Außenumfangsfläche des planen Zentrums verbunden ist, und einen zweiten Randabschnitt, der mit dem ersten Randabschnitt verbunden ist. Ein dritter Randabschnitt ist mit dem zweiten Randabschnitt der nach außen vorstehenden Seitenwand verbunden. Ein vierter Randabschnitt ist vorgesehen, um eine Außenkante für den Behälter zu bilden. Der erste Randabschnitt ist mit der Umfangsfläche des planen Zentrums unter einem Winkel verbunden, der einen zweiten vorbestimmten Radius aufweist. Der zweite Randabschnitt ist mit dem ersten Randabschnitt unter einem Winkel verbunden, der einen zweiten vorbestimmten Radius aufweist. Der dritte Randabschnitt ist mit dem zweiten Randabschnitt unter einem Winkel verbunden, der einen dritten vorbestimmten Radius aufweist. Der vierte Randabschnitt ist mit dem dritten Randabschnitt unter einem Winkel verbunden, der einen vierten vorbestimmten Radius aufweist. Der erste, zweite, dritte und vierte Radius wurden gewählt, um die Steifigkeit der Presspapiertellers im Vergleich zu einem herkömmlichen Kartonbehälter zu verbessern, der aus dem gleichen Kartonrohstoff hergestellt wurde.
Erfindungsgemäß werden Einwegserviernäpfe ohne einen gebördelten oder stark nach unten gebogenen Flansch geschaffen, wobei diese Merkmale unerwünscht sind, was die ästhetischen Eigenschaften und die Brüchigkeit anbetrifft.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben, die bevorzugte Formen und relative Abmessungen zeigen.
Die erfindungsgemäßen Näpfe umfassen in einer bevorzugten Ausführungsform einen Harznapf mit einem Profil mit vier Radien, was den Bedarf an erhöhter Steifigkeit (Festigkeit) und Randsteifigkeit (Widerstandsfähigkeit) pro gegebenem Materialgewicht bzw. Materialkosten ausgleicht. Das ergonomische Randprofil ermöglicht ein leichtes Festhalten und Tragen, wobei die verbraucherfreundliche Form die Qualität von Permanentware kennzeichnet ohne die negative Nebenwirkung der Sprödigkeit, die bei Verwendung von Herstellungsmaterialien mit hohem Modul/hoher Steifigkeit anzutreffen ist. Das Design des Einwegharznapfs mit vier Radien besitzt eine krummlinige Randfläche, auf die für visuelle, taktile und Festigkeitszwecke ein Muster aufgebracht werden kann. Die Näpfe waren selbst mit dem Polypropylen-(PP)Harzmaterial mit Glimmerfüllstoff und mit hohem Modul/hoher Steifigkeit beim Gebrauch starr und fest und nicht brüchig.
Näpfe, die mit anderen Formen hergestellt wurden, waren steif, versagten jedoch oft durch Sprödigkeitsreißen in den Flansch- und nach unten gebogenen Bereichen. Die in den Flansch- und nach unten gebogenen Bereichen durch das Durchbiegen des Produkts beim Gebrauch erzeugten Spannungen überstiegen anscheinend die Festigkeit des Materials mit einem hohen Anteil an Füllstoff, was zu einem Versagen führte. Es ist möglich, dass Fehler an dem beschnittenen Rand des Produkts zu einem Sprödigkeitsreißen beitragen können, indem sie Fehlerausgangspunkte für die kerbempfindlichen Materialien mit hohem Anteil an Füllstoff schaffen, die vorzugsweise gemäß der Erfindung verwendet werden und hier dargelegt sind.
Es wurde entdeckt, dass Harznäpfe, die in dieser Erfindungsoffenbarung beschrieben sind, nicht nur eine außergewöhnliche Festigkeit pro Materialgewicht, sondern auch ein erheblich verringertes Sprödigkeitsreißen bei den nichthomogenen Materialien mit hohem Anteil an Füllstoff aufweisen. Die Gestaltung mit vier Radien würde beispielsweise während des Durchbiegens selbst bei beschnittenem Rand aufbauen nicht die hohen Spannungsniveaus und war gegenüber Sprödigkeitsreißen weniger anfällig.
Bei Näpfen mit einer kreisförmigen Gestalt, wie dargestellt, wird die Harznapfgestaltung mit vier Radien verwendet. Die Harznäpfe können auch von quadratischer oder rechteckiger Form mit winkligen Ecken sein. Des weiteren werden zusätzliche Harzformen wie dreieckig, vielseitig, polyhexal usw. in Erwägung gezogen.
Es ist ersichtlich, dass ein hervorstechendes Merkmal der erfindungsgemäßen Näpfe das glatte Profil wie hier beschrieben ist. Im Allgemeinen werden die Über gänge zwischen dem Zentrum, der Seitenwand und dem Flansch des Napfes frei von Biegungen oder Rundungen gehalten, so dass mechanische Spannungen nicht über die Fähigkeit des Materials, ihnen zu widerstehen, hinaus konzentriert werden. Abgesehen davon, dass das Profil unerwünschte Spannungsbereiche vermeiden kann, ist es von fließendem Aussehen und sorgt für ein angenehmes, ergonomisches Gefühl in der Hand.
Im Allgemeinen ist die Erfindung auf Einwegnäpfe zum Servieren von Lebensmitteln gerichtet, die aus einem Polyolefin-Flächenmaterial mit mineralischem Füllstoff hergestellt sind und einen charakteristischen Durchmesser sowie einen im Wesentlichen planen Mittelabschnitt, einen Seitenwandabschnitt und einen Flanschabschnitt aufweisen. Für einen kreisförmigen Gegenstand wie einen kreisförmigen Napf ist der charakteristische Durchmesser einfach der Durchmesser des Napfes, wie der Ausdruck üblicherweise verwendet wird, d. h. der Abstand durch den Mittelpunkt zwischen einander gegenüberliegenden äußeren Rändern des Flansches. Bei nichtkreisförmigen Gegenständen ist der charakteristische Durchmesser der durchschnittliche Abstand durch den Mittelpunkt zwischen einander gegenüberliegenden äußeren Rändern des Flanschs. So ist bei einem rechteckigen Gegenstand der charakteristische Durchmesser der Mittelwert zwischen der kürzeren Seite und der längeren Seite, bei einem ovalen Gegenstand ist der charakteristische Durchmesser der Mittelwert zwischen der Länge der kleinen Achse und der Länge der großen Achse des Ovals usw..
Unter einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Einwegnapf zum Servieren von Lebensmitteln zur Verfügung gestellt, der aus einem Polyolefin-Flächenmaterial mit mineralischem Füllstoff hergestellt ist, welcher einen im Wesentlichen planen Mittelabschnitt, einen Seitenwandabschnitt und einen Flanschabschnitt mit einem charakteristischen Durchmesser, D, gemessen in Zoll, sowie ein charakteristischen Volumen, V, gemessen in US Fluid Ounces, aufweist. Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff "Fluid Ounces" auf US Fluid Ounces oder 3 × 10^–5 Kubikmeter (1,805 Kubikzoll). Es ist ersichtlich, dass, während ein Napf mit nominell 60 × 10^–5 Kubikmeter (20 Fluid Ounces) spezifisch als Beispiel genommen wird, ein solcher Napf ein etwas größeres Fassungsvermögen "bis zum Rand voll" von 69 × 10^–5 Kubikmeter (23 Fluid Ounces) oder mehr haben kann, um geringe Änderungen der Orientierung während der Bewegung oder Verwendung zu gestatten. In gleicher Weise könnte ein Napf mit nominell 60 × 10^–5 Kubikmetern (20 Fluid Ounces) weniger als 60 × 10^–5 Kubikmeter (20 Fluid Ounces) etwa 57 × 10^–5 Kubikmeter (etwa 19 Fluid Ounces) enthalten, wenn er bis zu einem Niveau am Beginn des Flanschabschnitts gefüllt wäre.
Der Seitenwandabschnitt erstreckt sich von dem planen Mittelabschnitt nach außen und oben, während sich der Flanschabschnitt von dem Seitenwandabschnitt nach außen erstreckt und durch einen äußeren gebogenen Randabschnitt mit einem Krümmungsradius, der einen äußersten Bogen begrenzt, gekennzeichnet ist. Der äußerste Randabschnitt begrenzt auch den äußeren Rand der Schüssel und weist einen nach unten gerichteten, vorspringenden Abschluss auf. Der Krümmungsradius des äußersten Bogens in Zentimetern beträgt 0,38 × (V/592)^1/3 bis 0,89 × (V/592)^1/3 (in Zoll etwa (V/20)^1/3 × 0,15 bis etwa (V/20)^1/3 × 0,35). Vorzugsweise beträgt der Krümmungsradius des äußersten Bogens in Zentimetern etwa 0,51 × (V/592)^1/3 bis etwa 0,76 × (V/592)^1/3 (in Zoll etwa (V/20)^1/3 × 0,2 bis etwa (V/20)^1/3 × 0,3). Der äußerste Bogen erstreckt sich typischerweise über einen Gesamtwinkel von etwa 60 bis etwa 85°, und am meisten bevorzugt über einen Winkel von etwa 70 bis etwa 75°. Der äußerste Bogen erstreckt sich auch typischerweise von einer vertikalen Linie an seinem Scheitelpunkt oder Gipfelpunkt nach unten über einen Winkel von etwa 35 bis etwa 55°. Stärker bevorzugt erstreckt sich der äußerste Bogen von einer vertikalen Linie an seinem Scheitelpunkt oder Gipfelpunkt nach unten über einen Winkel von etwa 40 bis etwa 50°.
Die Näpfe haben typischerweise eine Wanddicke von etwa 2,5 × 10^–4 m bis etwa 20 × 10^–4 (etwa 10 bis etwa 80 tausendstel Zoll (mil)), und vorzugsweise von etwa 3,8 × 10^–4 bis etwa 6,4 × 10^–4 (etwa 15 bis etwa 25 mil). Die am meisten bevorzugten Materialien sind reißfeste Polypropylene mit Füllstoff, die im Wesentlichen aus etwa 40 bis etwa 90 Gew.-% eines Polypropylenpolymers, etwa 10 bis etwa 60 Gew.-% eines mineralischen Füllstoffs, etwa 1 bis etwa 15 Gew.-% Polyethylen, etwa 0,1 bis etwa 5 Gew.-% Titandioxid bestehen und wahlweise eine basische organische oder anorganische Verbindung enthalten, die ein Reaktionsprodukt eines Alkalimetall- oder Erdalkalielements mit Carbonaten, Phosphaten, Carbonsäuren sowie Alkalimetall- und Erdalkalielementoxiden, -hydroxiden oder -silicaten und basischen Metalloxiden, einschließlich Mischungen aus Siliciumdioxid mit einem oder mehren der folgenden Oxide: Magnesiumoxid, Calciumoxid, Bariumoxid und Mischungen davon, umfasst.
Vorzugsweise enthält die basische organische oder anorganische Verbindung Calciumcarbonat, und das Calciumcarbonat ist in einer Menge von etwa 5 bis etwa 20 Gew.-% vorhanden. Polyethylen ist üblicherweise in einer Menge von etwa 2,5 bis etwa 15 Gew.-% vorhanden; jedoch werden typischerweise etwa 4 bis etwa 5 Gew.-% stärker bevorzugt.
Titandioxid ist im Allgemeinen in einer Menge von etwa 0,1 bis etwa 3 Gew.-% vorhanden; noch typischer ist Titandioxid in einer Menge von etwa 0,25 bis etwa 2 Gew.-% vorhanden. Am meisten bevorzugt ist Titandioxid in einer Menge von mindestens etwa 0,5 Gew.-% vorhanden.
Im Allgemeinen haben die Näpfe eine Wanddicke von etwa 2,5 × 10^–4 bis zwischen etwa 12,5 × 10^–4 und 20 × 10^–4 (etwa 10 bis zwischen etwa 50 und etwa 80 mil), während eine Wanddicke von etwa 3,8 × 10^–4 bis etwa 6,5 × 10^–4 (etwa 15 bis etwa 25 mil) typischer ist. Ein bevorzugter mineralischer Füllstoff ist Glimmer und ein bevorzugtes Polypropylenpolymer ist ein isotaktisches Polypropylen, das einen Schmelzindex von etwa 0,3 bis etwa 4 aufweist. Am meisten bevorzugt weist das isotaktische Polypropylen einen Schmelzindex von etwa 1,5 auf.
Besonders bevorzugte Polyethylene umfassen HDPE und LLDPE.
Unter einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Einwegnapf zum Servieren von Lebensmitteln zur Verfügung gestellt, der aus einem Polyolefin-Flächenmaterial mit mineralischem Füllstoff hergestellt ist, welcher einen planen Mittelabschnitt, einen Seitenwandabschnitt und einen Flanschabschnitt aufweist, wobei sich der Seitenwandabschnitt von dem planen Mittelabschnitt nach außen und nach oben erstreckt und der Flanschabschnitt sich nach außen von dem Seitenwandabschnitt erstreckt und durch einen äußeren bogenförmigen Randabschnitt mit einem Krümmungsradius gekennzeichnet ist, der einen Bogen ganz außen begrenzt. Der äußerste Randabschnitt definiert die Außenkante des Napfs, die einen nach unten vorstehenden Abschluss aufweist. Der Krümmungsradius des äußersten Bogens beträgt etwa 3,8 × 10^–3 m bis etwa 8,9 × 10^–3 m (etwa 0,15 Zoll bis etwa 0,35 Zoll). Der Krümmungsradius des äußersten Bogens beträgt typischerweise etwa 5,1 × 10^–3 m bis etwa 7,6 × 10^–3 m (etwa 0,2 bis etwa 0,3 Zoll), während das Polyolefin typischerweise Polyethylen, Polypropylen oder eine Mischung davon ist.
Unter einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Einwegnapf zum Servieren von Lebensmitteln zur Verfügung gestellt, der aus einem Polyole fin-Flächenmaterial mit mineralischem Füllstoff hergestellt ist, welcher ein charakteristisches Volumen, V, gemessen in (US) Fluid Ounces aufweist und einen im wesentlichen planen Mittelabschnitt, einen ersten Seitenwandabschnitt, der sich nach außen von dem planen Mittelabschnitt aus erstreckt, wobei der erste Seitenwandabschnitt nach oben konvex ist, und einen ersten Bogen mit einem ersten Krümmungsradius begrenzt, einen zweiten Seitenwandabschnitt, der mit dem ersten Seitenwandabschnitt verbunden ist und sich von diesem aus nach außen erstreckt, wobei der zweite Seitenwandabschnitt nach unten konvex ist, wobei er einen zweiten Bogen mit einem zweiten Krümmungsradius begrenzt, einen dritten Seitenwandabschnitt, der mit dem zweiten Seitenwandabschnitt verbunden ist und sich von diesem aus nach außen erstreckt, wobei der dritte Seitenwandabschnitt nach unten konvex ist, wobei er einen dritten Bogen mit einem dritten Krümmungsradius begrenzt und einen vierten Randabschnitt aufweist, der mit dem dritten Seitenwandabschnitt verbunden ist und sich von diesem aus nach außen erstreckt, wobei der vierte Randabschnitt nach unten konvex ist und einen vierten Bogen mit einem vierten Krümmungsradius begrenzt, wobei der vierte Krümmungsradius in Zentimetern 0,30 × (V/592)^1/3 bis 0,89 (V/592)^1/3 (in Zoll von etwa (V/20)^1/3 × 0,15 bis etwa (V/20)^1/3 × 0,35) beträgt. Wie vorstehend festgestellt, durchläuft der vierte Bogen ein vertikales Maximum und setzt sich nach unten über einen Winkel von etwa 35 bis etwa 55° in einer nach unten konvexen Weise fort.
Typischerweise ist der zweite Krümmungsradius größer als der dritte Krümmungsradius und der dritte Krümmungsradius ist größer als der erste Krümmungsradius, der wiederum größer als der vierte Krümmungsradius ist.
Der erste Bogen und der zweite Bogen sind von ähnlicher oder gleicher Länge und beide sind länger als der dritte Bogen. Der dritte Bogen ist typischerweise länger als der vierte Bogen.
Wie aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich ist, erstreckt sich der erste Bogen über einen Winkel von etwa 50 bis etwa 85°, der zweite Bogen erstreckt sich über einen Winkel von etwa 5 bis etwa 9°, der dritte Bogen erstreckt sich über einen Winkel von etwa 25 bis etwa 40°, während sich der vierte Bogen über einen Winkel von etwa 60 bis etwa 85° erstreckt und sich etwa 35 bis etwa 55° von seinem vertikalen Maximum oder Scheitelpunkt aus erstreckt.
Verschiedene Details sind unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen und die nachfolgende detaillierte Beschreibung besser ersichtlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die verschiedenen Zeichnungen detailliert beschrieben. In den Zeichnungen gilt:
1A und B sind Zeichnungen eines erfindungsgemäßen Napfs;
2A bis 2C umfassen eine Schnittansicht durch den in 1A und 1B gezeigten Napf;
3 ist ein radialer Schnitt durch den in 1A und 1B gezeigten Napf;
4 ist ein Profil des in 1A und 1B gezeigten Napfs;
Detaillierte Beschreibung
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Figuren detailliert beschrieben. Diese Beschreibung dient nur zur Veranschaulichung und beschränkt die Erfindung auf keine Weise.
Eine bevorzugte Ausführungsform dieser Erfindung ist in 1A bis 4 gezeigt. Während der gesamten nachfolgenden Beschreibung des Napfs von 1A bis 4 nimmt jede der Abmessungen auf einen gegebenen Durchmesser, D, Bezug, der in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, wie veranschaulicht, etwa 1,85 × 10^–1 m (7,3 Zoll) beträgt. Jedoch ist der besondere Durchmesser der Behälter keine kritische Begrenzung und hier nur beispielhaft angegeben. Es ist die Beziehung zwischen den verschiedenen Abschnitten der Randkonfiguration, die wesentlich ist. Der im Wesentlichen plane Mittelabschnitt des Napfs kann eine Wölbung aufweisen oder nicht. Eine geringfügige Wölbung verbessert die Stabilität während der Verwendung. Der gewölbte innere Bereich 340 weist in Übereinstimmung mit der dargestellten Ausführungsform in 1A bis 4 eine Wölbungshöhe Y5 auf, die etwa 0,004 D bis 0,012 D oder vorzugsweise 0,008 D beträgt und einen Radius X1 umfasst, der gleich etwa 0,2 D bis 0,3 D und vorzugsweise 0,25 D ist. Angrenzend an den Außenumfang des gewölbten inneren Bereichs 340 befindet sich ein Seitenwandabschnitt 342, einschließlich eines ersten ringförmigen Bereichs 344, mit einem Krümmungsradius R1 gleich etwa 0,05 D bis 0,15 D und vorzugsweise 0,11 D, wobei der Mittelpunkt davon in einer Höhe Y1 oberhalb des untersten Punkts P angeordnet ist, der den Übergang zwischen dem gewölbten inneren Bereich 340 und dem ersten ringförmigen Bereich 344 bildet. Der eingeschlossene Winkel A1, der bei 346 des ersten ringförmigen Bereichs 344 angegeben ist, beträgt etwa 50° bis etwa 85° und beträgt vorzugsweise 65° bis 80° oder etwa 72°. Der erste Bogen S1 weist so eine Länge von etwa 2,44 × 10^–2 m (etwa 0,96 Zoll) auf. Angrenzend an den Umfang des ersten ringförmigen Bereichs 344 in dem Seitenwandabschnitt 342 befindet sich ein zweiter ringförmiger Bereich 348 mit einem Krümmungsradius gleich etwa 0,8 D bis 1,2 D und vorzugsweise 0,96 D, wobei der Mittelpunkt davon in einem Abstand Y2 unterhalb des untersten Punkts P angeordnet ist, der den Übergang zwischen dem gewölbten inneren Bereich 340 und dem ersten ringförmigen Bereich 344 bildet. Der eingeschlossene Winkel des Bogens A2, der im Allgemeinen bei 350 des zweiten ringförmigen Bereichs 348 angegeben ist, beträgt etwa 5° bis 9° und beträgt vorzugsweise 6,5 bis 7,5° oder etwa 7°. S2 weist so eine Bogenlänge von etwa 2,26 × 10^–2 m (etwa 0,89 Zoll) auf. Angrenzend an den Umfang des zweiten ringförmigen Bereichs 348 in dem Seitenwandabschnitt 342 befindet sich ein dritter ringförmiger Bereich 352, der einen Krümmungsradius R3 gleich etwa 0,1 D bis 0,2 D und vorzugsweise 0,15 D aufweist, wobei der Mittelpunkt davon in einer Höhe Y3 oberhalb des untersten Punkts P angeordnet ist, der den Übergang zwischen dem gewölbten inneren Bereich 340 und dem ersten ringförmigen Bereich 344 bildet. Der eingeschlossene Winkel A3, der bei 354 des dritten ringförmigen Bereichs 352 angegeben ist, beträgt etwa 25° bis 40° und beträgt vorzugsweise 30° bis 35° oder etwa 33°. Die Bogenlänge S3 dieses Bereichs beträgt so etwa 1,52 × 10^–2 m (etwa 0,6 Zoll). Angrenzend an den Seitenwandabschnitt 342 befindet sich ein Flanschabschnitt 356, der einen vierten ringförmigen Bereich einschließt, der aus Bereichen 358 und 360 besteht, die den gleichen Krümmungsradius haben. Angrenzend an den dritten ringförmigen Bereich 352 befindet sich ein vierter ringförmiger Bereich, der mit dem ringförmigen Bereich 358 beginnt, der sich zu der höchsten Höhe des Napfs erstreckt und sich in dem ringförmigen Bereich 360 zum Napfdurchmesser D fortsetzt. Die ringförmigen Bereiche 358 und 360 entsprechen einem ringförmigen Bereich, dem Flanschbereich 356, da beide den gleichen Krümmungsradius von etwa 0,02 D bis 0,05 D und vorzugsweise 0,03 D aufweisen, wobei der Mittelpunkt davon in einer Höhe Y4 oberhalb des untersten Punkts P angeordnet ist, der den Übergang zwischen dem mit gewölbten inneren Bereich 340 und dem ersten ringförmigen Bereich 344 bildet. Der eingeschlossene Winkel A4, der bei 362 des vierten ringförmigen Bereichs 356 angegeben ist, beträgt etwa 45° bis 85° und vorzugsweise 70° bis 75° oder etwa 73°. Ein Bogen S4 besitzt so eine Länge von etwa 0,81 × 10^–3 m (etwa 0,32 Zoll).
Wie aus 4 ersichtlich ist, liegt innerhalb des Winkels A4, der sich zwischen 369 und 371 erstreckt, ein nach unten konvexer Teilbogen S5, der sich von dem bei 370 angegebenen Scheitelpunkt zu der äußersten Kante des Napfs über einen Winkel A5 erstreckt. Mit anderen Worten begrenzt der Radius R4 den Bogen S4, der einen nach unten konvexen äußeren Abschnitt S5 aufweist. R5 begrenzt S4 über den gesamten Winkel A4, während R4 S5 über den Winkel A5 begrenzt. Im Allgemeinen beträgt der Winkel A5 etwa 35° bis etwa 55°, wobei etwa 40° bis etwa 50° bevorzugt ist. Der Bogen S5 weist eine Bogenlänge von etwa 4,8 × 10^–3 m (etwa 0,19 Zoll), wie gezeigt, auf.
Die signifikanteren Abmessungen des vorstehend beschriebenen Napfs sind in der nachstehenden Tabelle 1 zusammen mit typischen und bevorzugten Bereichen für die Abmessungen und Winkel zusammengefasst. Tabelle 1 bezieht sich auf einen Napf mit einem Mindestvolumen von etwa 60 × 10^–5 Kubikmeter oder 592 cm³ (etwa 20 Fluid Ounces). Zur Skalierung der Abmessungen (und deren Bereiche) für Näpfe anderer Größe multipliziert man einfach die Werte in Tabelle 1 mit dem volumetrischen Verhältnis hoch 1/3. Somit wäre bei einem Napf mit 90 × 10^–5 Kubikmeter (30 Unzen) ein Faktor von (30/20)^1/3 oder etwa 1,15 auf die Werte des Durchmessers, des Radius und der Bogenlänge in Tabelle 1 anzuwenden. Im Allgemeinen wird dieses Verfahren für einen beliebigen Napf verwendet, der ein Volumen von etwa 9 × 10^–5 bis etwa 120 × 10^–5 Kubikmeter (etwa 3 bis etwa 40 Unzen) aufweist, bei dem die Skalierungsfaktoren etwa 0,53 bis etwa 1,25 betragen würden. Noch typischer würde man die Daten in Tabelle 1 auf eine Napfgestaltung mit einem Volumen von etwa 45 × 10^–5 bis etwa 90 × 10^–5 Kubikmeter (etwa 15 bis etwa 30 Unzen) anwenden, d. h. Skalierungsfaktoren von etwa 0,90 bis etwa 1,15 verwenden.
Alternativ könnte man sich ein Profil, wie in 1 und den folgenden dargestellt, entscheiden und das Napfvolumen durch einfaches Ändern des Gesamtdurchmessers, D, des Napfs anpassen, um das gewünschte enthaltene Fassungsvermögen zu erzielen. Mit anderen Worten hätte der Napf die gleiche Höhe und das gleiche Profil, dieses Profil wäre jedoch horizontal von dem entsprechenden gegenüber liegenden Abschnitt des Napfs aus verschoben. Dieses letztere Verfahren ist vielleicht am besten für größere Näpfe geeignet, bei denen die Höhe durch die Herstellungsbedingungen oder die Vorlieben der Verbraucher begrenzt ist.
Tabelle 1 – Napfabmessungen von 60 × 10^–5 Kubikmeter (in Meter und Grad) (Napfabmessungen von 20 Unzen (Zoll und Grad))
Wie aus dem Vorstehenden ersichtlich ist, wird ein Einwegnapf zum Servieren von Lebensmitteln gemäß der Erfindung aus einem Polyolefin-Flächenmaterial mit mineralischem Füllstoff mit einem charakteristischen Durchmesser, D, von etwa 18,54 × 10^–2 m (etwa 7,3 Zoll) gebildet und besitzt auch einen im wesentlichen planen Mittelabschnitt, wobei sich ein erster Seitenwandabschnitt von dem planen Mittelabschnitt nach außen erstreckt, wobei der erste Seitenwandabschnitt nach oben konvex ist und einen ersten Bogen, S1, mit einem ersten Krümmungsradius R1 begrenzt, einen zweiten Seitenwandabschnitt, der mit dem ersten Seitenwandabschnitt verbunden ist und sich von dort nach außen erstreckt, wobei der zweite Seitenwandabschnitt nach unten konvex ist und einen zweiten Bogen S2 mit einem zweiten Krümmungsradius R2 begrenzt, einen dritten Seitenwandabschnitt, der mit dem zweiten Seitenwandabschnitt verbunden ist und sich von dort nach außen erstreckt, wobei der dritte Seitenwandabschnitt nach unten konvex ist und einen dritten Bogen S3 mit einem dritten Krümmungsradius R3 begrenzt, und einen vierten Randabschnitt, der mit dem dritten Seitenwandabschnitt verbunden ist und sich von dort nach außen erstreckt, wobei der vierte Randabschnitt nach unten konvex ist und einen vierten Bogen S4 mit einem vierten Krümmungsradius R4 begrenzt, wobei der vierte Krümmungsradius in Metern etwa 0,38 × 10^–2 bis etwa 0,89 × 10^–2 (in Zoll etwa 0,15 bis etwa 0,35) beträgt. Es kann eine Skalierung auf volumetrischer Basis durchgeführt werden oder man kann sich dafür entscheiden, den Napfdurchmesser einfach zu ändern, während die gleiche allgemeine Napfhöhe und das gleiche allgemeine Napfprofil beibehalten werden. Im Allgemeinen ist der zweite Krümmungsradius R2 größer als der dritte Krümmungsradius R3, der wiederum größer als der erste Krümmungsradius R1 ist. Der erste Krümmungsradius R1 ist größer als der vierte Krümmungsradius R4.
Bei bevorzugten Ausführungsformen haben der erste Bogen S1 und der zweite Bogen S2 im Wesentlichen die gleiche Länge. Der erste Bogen S1 ist länger als der dritte Bogen S3 und auch länger als der vierte Bogen S4.
Der erste Bogen S1 erstreckt sich über einen Winkel A1 von etwa 50 bis etwa 85°, während der zweite Bogen S2 sich über einen Winkel A2 von etwa 5 bis etwa 9° erstreckt. Der dritte Bogen S3 erstreckt sich über einen Winkel A3 von etwa 25 bis etwa 40°, und der vierte Bogen S4 erstreckt sich über einen Winkel A4 von etwa 60 bis etwa 85°. Der Bogen S4 hat vorzugsweise einen nach unten konvexen Abschlussabschnitt S5, der sich von seinem vertikalen Scheitelpunkt über einen Winkel A5 nach unten erstreckt, der etwa 35 bis etwa 55° beträgt. Das letztgenannte Merkmal ist besonders wünschenswert, um dem Napf eine Steifigkeit zu verleihen.
Bevorzugte Materialien sind Harze oder Harze mit Füllstoff Typischerweise ist bei Harzen mit Füllstoff der primäre mineralische Füllstoff Glimmer, Talkum, Kaolin, Bentonit, Wollastonit, gemahlene Glasfaser, Glasperlen (massiv oder hohl), Siliciumdioxid oder Siliciumcarbidwhisker oder Mischungen davon. Wir haben entdeckt, dass, wenn Polypropylen mit Mineralien vom sauren Typ schmelzgemischt wird, die sich ergebende Mischung einen höheren Geruchsindex (unangenehme Gerüche) aufweist, der sie zur Verwendung bei Produkten zum Servieren von Lebensmitteln ungeeignet machen würde.
Füllstoffe vom sauren Typ wie Glimmer, natürliche Tonmineralien wie Kaolinit, Bentonit, Attapulgit, Montmorillonit, Clarit oder Walkerde und Siliciumdioxid sind beim Erzeugen von Geruchsverbindungen besonders nachteilig, wenn sie unter Bedingungen einer hohen Scherkraft und hoher Temperatur verarbeitet werden, die während eines Doppelschneckenvermischens auftreten. Wir haben gefunden, dass durch Ändern des Vermischungsverfahrens und Zugabe einer basischen oder anderen geruchsunterdrückenden Verbindung oder Komponente zu dem sauren primären Füllstoff die Herstellung von Verbindungen mit einem niedrigen Geruchsindex gestattet wird. Der Grund für diese Wirkung ist unbekannt, da der wesentliche Grund des Abbaus in Polypropylen teilweise auf Katalysewirkungen zurückzuführen sein kann, die durch Verunreinigungen in dem Mineral und seine saure oder basische Natur verursacht werden. In dieser Hinsicht ist die Zugabe von CaCO₃ zu Talkum günstig, während dies unnötig sein kann, wenn Wollastonit als primärer Füllstoff verwendet wird.
Die bevorzugten primären Füllstoffe sind Glimmer, Talkum, Kaolin, Bentonit, gemahlene Glasfasern und Wollastonit oder Mischungen davon. Von diesen sind gemahlene Glasfasern und Wollastonit von basischer Natur und erfordern nicht unbedingt die Zugabe einer sekundären basischen Komponente. Eine geruchsunterdrückende Verbindung ist vorzugsweise auch enthalten. Wie vorstehend angegeben, umfassen geeignete mineralische Füllstoffe Glimmer, Talkum, Kaolin, Bentonit, Wollastonit, gemahlene Glasfasern, Glasperlen (massiv oder fest) Sili ciumdioxidwhisker, Siliciumcarbidwhisker und Mischungen davon sowie die hier angegebenen mineralischen Füllstoffe, während die basische organische oder anorganische Verbindung im Allgemeinen das Reaktionsprodukt eines Alkalimetall- oder Erdalkalielements mit Carbonaten, Phosphaten, Carbonsäuren sowie Alkalimetall- und Erdalkalielementoxiden, -hydroxiden oder -silicaten und basischen Metalloxiden, einschließlich Mischungen aus Siliciumdioxid mit einem oder mehreren der folgenden Oxide: Magnesiumoxid, Calciumoxid, Bariumoxid und Mischungen der vorstehend angegebenen, ist. Insbesondere kann die basische organische oder anorganische Verbindung ausgewählt werden aus der Gruppe, bestehend aus: Calciumcarbonat, Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat, Bariumcarbonat, Aluminiumoxid, Natriumsilicat, Natriumborsilicat, Magnesiumoxid, Strontiumoxid, Bariumoxid, Zeolithen, Natriumcitrat, Kaliumcitrat, Calciumstearat, Kaliumstearat, Natriumphosphat, Kaliumphosphat, Magnesiumphosphat, Mischungen von Siliciumdioxid mit einem oder mehreren der folgenden Oxide: Magnesiumoxid, Calciumoxid, Bariumoxid und Mischungen von einem oder mehr der vorstehend angegebenen. Des weiteren können Hydroxide der Metalle und Erdalkalielemente, die vorstehend angegeben sind, verwendet werden.
Wenn eine basische anorganische, geruchsunterdrückende Verbindung gewählt wird, wird eine solche Verbindung im Allgemeinen ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Calciumcarbonat, Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat, Bariumcarbonat, Aluminiumoxid, Natriumsilicat, Nariumborsilicat, Magnesiumoxid, Strontiumoxid, Bariumoxid, Zeolithen, Natriumphosphat, Kaliumphosphat, Magnesiumphosphat, Mischungen von Siliciumdioxid mit einem oder mehreren der folgenden Oxide: Magnesiumoxid, Calciumoxid, Bariumoxid und Mischungen aus einem oder mehreren der vorstehend angegebenen basischen anorganischen Verbindungen. Die Menge der basischen anorganischen Verbindung beträgt im Allgemeinen 2 bis 20 Gew.-%, beträgt jedoch üblicherweise etwa 5 bis etwa 15 Gew.-% des Gegenstands. Am meisten bevorzugt ist die gewählte basische anorganische Verbindung Calciumcarbonat, typischerweise mit etwa 5 bis etwa 20 Gew.-% vorhanden.
In Fällen, in denen eine organische Verbindung gewählt wird, wird sie typischerweise aus der Gruppe, bestehend aus Natriumstearat, Calciumstearat, Kaliumstearat, Natriumcitrat, Kaliumcitrat und Mischungen davon ausgewählt, wobei die Menge einer solchen Verbindung etwa 0,5 bis etwa 2,5 Gew.-% des Gegenstands beträgt. Typischerweise weisen mikrowellengeeignete Gegenstände, die in Über einstimmung mit der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, einen Geruchsindex von weniger als etwa 0,75, vorzugsweise weniger als etwa 0,6 auf, wobei eine praktische untere Grenze etwa 0,1 beträgt.
Wie nachstehend im Zusammenhang mit dem Testen der Mikrowelleneignung gezeigt und in Tabelle 20 zusammengefasst ist, können im Handel erhältliche Teller von Polystyroltyp den in dem Mikrowellenofen während des Kontakts mit dem Lebensmittel erzeugten hohen Temperaturen nicht standhalten und verziehen oder deformieren sich beträchtlich, wenn die vorstehend erwähnten Lebensmittelprodukte auf ihnen erhitzt werden. Unter normalen Bedingungen des Erhitzens mittels Mikrowelle neigen die Teller des Stands der Technik bei Produkten mit einem hohen Fettgehalt dazu, sich zu deformieren und zu dem Punkt zu fließen, an dem Teile des Tellers an dem Inneren des Mikrowellenofens anhaften. Bei Einwegtellern und -behältern mit geeigneten Geruchseigenschaften, die für den Kontakt mit Lebensmitteln geeignet sind, sind das Aussehen und der taktile Eindruck wichtige Eigenschaften. Eine weitere bedeutende Eigenschaft der erfindungsgemäßen Behälter und Teller ist ihre Schnittfestigkeit. Diese starren Herstellungsgegenstände besitzen eine ausreichende Zähigkeit, um dem Schneiden durch gezahntes Polystyrolbesteck zu widerstehen. Bei normalem Gebrauch sind sie auch gegenüber gewöhnlichem Metallbesteck schnittfest.
Während jeder mikrowellengeeignete Gegenstand erfindungsgemäß hergestellt werden kann, ist der Gegenstand am typischsten ein Napf oder ein Teller, die geeignet sind, um Lebensmittel bei einer Mahlzeit zu servieren. Bevorzugte Gegenstände sind warmgeformt und umfassen eine mikronodöse Lebensmittelkontaktfläche. Mikronodöse Lebensmittelkontaktflächen werden durch Warmformen eines Flächenmaterials zu einem Gegenstand, der extrudiert worden ist, wahlweise mit mindestens einer matten Walze und durch Vakuum-Warmformen des Flächenmaterials durch Aufbringen eines Vakuums gegenüber der Oberfläche hergestellt, bei der die mikronodöse Oberfläche gewünscht ist. Am typischsten besitzt die mikronodöse Oberfläche einen Oberflächenglanz von weniger als etwa 35 bei 75° wie mittels des TAPPI-Verfahrens T-480-OM 92 gemessen. Gegenstände besitzen auch typischerweise einen Parker Rauigkeitswert von mindestens etwa 12 μm.
Während jedes geeignete Polypropylenpolymer verwendet werden kann, werden die Polypropylenpolymere vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus isotaktischem Polypropylen und Copolymeren von Propylen und Ethylen, bei denen die Ethylenkomponente weniger als etwa 10% der Einheiten ausmacht, aus denen das Polymer besteht, und Mischungen davon. Im Allgemeinen haben solche Polymere einen Schmelzindex von etwa 0,3 bis etwa 4, aber am meisten bevorzugt ist das Polymer isotaktisches Polypropylen mit einem Schmelzindex von etwa 1,5. Bei besonders bevorzugten Ausführungsformen umfasst die schmelzgemischte Zusammensetzung, aus der das sich ergebende extrudierte Flächenmaterial zu Gegenständen geformt wird, des weiteren eine Polyethylenkomponente und Titandioxid. Die Polyethylenkomponente kann ein beliebiges geeignetes Polyethylen wie HDPE, LDPE, MDPE, LLDPE oder Mischungen davon sein.
Die verschiedenen Polyethylenpolymere, auf die hier Bezug genommen wird, sind ausführlich in der Encyclopedia of Polymer Science & Engineering (2. Ausgabe), Band 6; Seiten 383–522, Wiley, 1986, beschrieben. HDPE bezieht sich auf Niederdruckpolyethylen, das im Wesentlichen linear ist und eine Dichte von im Allgemeinen mehr als 940 kg/m³ bis etwa 970 kg/m³ (0,94 bis etwa 0,97 g/cm³) aufweist. LDPE bezieht sich auf Hochdruckpolyethylen, das durch eine relativ lange Kettenverzweigung und eine Dichte von etwa 912 kg/m³ bis etwa 925 kg/m³ (etwa 0,912 bis etwa 0,925 g/cm³) gekennzeichnet ist. LLDPE oder lineares Hochdruckpolyethylen ist durch eine kurze Kettenverzweigung und eine Dichte von etwa 920 kg/m³ bis etwa 940 kg/m³ (etwa 0,92 bis etwa 0,94 g/cm³) gekennzeichnet. Schließlich ist mitteldichtes Polyethylen (MDPE) durch eine relativ geringe Verzweigung und eine Dichte von etwa 925 kg/m³ bis etwa 940 kg/m³ (etwa 0,925 bis etwa 0,94 g/cm³) gekennzeichnet. Falls nichts anderes angegeben ist, haben diese Begriffe während der gesamten nachfolgenden Beschreibung die vorstehend angegebene Bedeutung.
Die mikrowellengeeigneten Gegenstände gemäß der Erfindung weisen typischerweise Schmelzpunkte von etwa 121°C bis 166°C (etwa 250 bis etwa 330°F) auf und umfassen Glimmer oder andere primäre Füllstoffe in Mengen von etwa 20 bis etwa 35 Gew.-%. Am meisten bevorzugt ist Glimmer mit etwa 30 Gew.-% vorhanden und Calciumcarbonat ist in einer Menge von etwa 8 bis etwa 12 Gew.-% vorhanden.
Es wurde gefunden, dass organische C8 und C9 Ketone in Polypropylen-/Glimmerzusammensetzungen mit unerwünschten Gerüchen in starker Wechselwirkung stehen oder mit diesen verbunden sind. Dementsprechend wird bevorzugt, dass erfindungsgemäße Gegenstände im Wesentlichen frei von flüchtigen organischen C8 und C9 Ketonen sind. Um unerwünschte Gerüche zu vermeiden, werden erfindungsgemäße Gegenstände vorzugsweise aus einer schmelzgemischten Polyolefin-Glimmer-Zusammensetzung hergestellt, die bei einer Prozess-Schmelztemperatur von weniger als etwa 218°C (etwa 425°F) hergestellt wird, wobei ein Wert unterhalb etwa 204°C (etwa 400°F) sogar stärker bevorzugt wird. Wahlweise wird die schmelzverarbeitete Polyolefin-/Mineral-Zusammensetzung in einer Stickstoffatmosphäre schmelzgemischt.
Unter einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein warmgeformter Gegenstand aus Polypropylen mit mineralischem Füllstoff, der mit Lebensmitteln in Kontakt kommt, zur Verfügung gestellt. Dieser wird aus einer schmelzgemischten Zusammensetzung gebildet, die aus etwa 40 bis etwa 90 Gew.-% eines Polypropylenpolymers, etwa 10 bis etwa 50 Gew.-% eines primären mineralischen Füllstoffs und einer wirksamen geruchsverringernden Menge einer basischen organischen oder anorganischen Verbindung besteht, die dazu dient, der schmelzgemischten Zusammensetzung einen Geruchsindex von weniger als etwa 0,75 zu verleihen.
Vorzugsweise werden die erfindungsgemäßen Gegenstände aus einer schmelzgemischten Polyolefin-/Glimmer-Zusammensetzung hergestellt, die mittels eines Niedrigtemperatur-Mischverfahrens hergestellt wird.
Ein bevorzugtes Niedrigtemperatur-Mischverfahren, das für die Herstellung von schmelzgemischten Polypropylenzusammensetzungen mit mineralischem Füllstoff mit einem Geruchsindex von weniger als etwa 0,75 verwendet wird, die ein basisches, geruchsunterdrückendes Mittel gemäß der Erfindung mit etwa 40 bis etwa 90 Gew.-% eines Polypropylenpolymers umfassen, weist die aufeinanderfolgenden Schritte auf: (a) Vorerhitzen eines Polypropylenpolymers, während das Polymer unterhalb einer maximalen Temperatur von etwa 188°C (etwa 370°F) und vorzugsweise unterhalb 177°C (350°F) und stärker bevorzugt unter einem Maximum von etwa 127°C (etwa 260°F), jedoch geeigneterweise oberhalb etwa 116°C (etwa 240°F) gehalten wird, gefolgt von (b) Vermischen des mineralischen Füllstoffs mit dem vorerhitzten Polymer in einer Menge von etwa 10 bis etwa 50 Gew.-%, bezogen auf das kombinierte Gewicht des Harzs und des primären Füllstoffs, und Halten der Mischung unterhalb etwa 218°C (etwa 425°F), gefolgt von (c) Extrudieren der Mischung. Das Polymer kann ausschließlich durch die Anwendung von Scherkraft geschmolzen werden oder die Scherkraft kann durch Er hitzen mittels Infrarotstrahlung oder gewöhnlicher Heizspulen ergänzt werden oder außerhalb der Mischkammer durchgeführt werden. Vorzugsweise wird das basische, geruchsunterdrückende Mittel gleichzeitig mit dem mineralischen Füllstoff zugegeben. Es ist wünschenswert, die Dauer des Schritts des Beimischens des mineralischen Füllstoffs und eines basischen, geruchsunterdrückenden Mittels zu der Mischung relativ kurz zu halten, um keine Verbindungen zu erzeugen, die Geruch verursachen, und um die Teilchengröße und das Seitenverhältnis des mineralischen Füllstoffs zu bewahren. Dementsprechend sollte der Schritt des Beimischens des mineralischen Füllstoffs nicht länger als etwa fünf Minuten dauern, wobei eine Dauer des Beimischschritts von weniger als etwa drei Minuten sogar stärker bevorzugt wird. Jedes geeignete Mittel kann verwendet werden, um das erfindungsgemäße aufeinanderfolgende Verfahren durchzuführen, jedoch wird das Verfahren normalerweise in einer Chargenbetriebsart in einer Mischkammer durchgeführt, die mit einem Paar umlaufender Rotoren in einer Vorrichtung ausgestattet ist, die in der Industrie als Banbury-Mischer bezeichnet wird. Man kann einen Doppelschnecken-Extruder oder eine Buss-Knetvorrichtung wählen, um das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen, falls dies gewünscht wird, vorausgesetzt, dass geeignete Elemente verwendet werden, um die Schererhitzung auf ein Minimum herabzusetzen.
Warmformen wird üblicherweise bei einer Temperatur des Flächenmaterials von etwa 127°C bis etwa 154°C (etwa 260° bis etwa 310°F) und stärker bevorzugt bei einer Temperatur von etwa 138°C bis etwa 149°C (etwa 280° bis etwa 300°F) durchgeführt.
Unter einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein reißfester, warmgeformter Gegenstand für den Kontakt mit Lebensmitteln hergestellt, der eine Wanddicke im Bereich von etwa 2,5 × 10^–4 (etwa 10 mil) bis etwa 20 × 10^–4 (etwa 80 mil) aufweist und im Wesentlichen aus etwa 40 bis etwa 90 Gew.-% eines Polypropylenpolymers, etwa 10 bis etwa 50 Gew.-% eines mineralischen Füllstoffs, etwa 1 bis etwa 15 Gew.-% Polyethylen, etwa 0,1 bis etwa 5 Gew.-% Titandioxid besteht und wahlweise eine basische organische oder anorganische Verbindung umfasst. Die basische Verbindung ist allgemein gesprochen das Reaktionsprodukt eines Alkalimetall- oder Erdalkalielements mit Carbonaten, Phosphaten, Carbonsäuren sowie Alkalimetall- und Erdalkalielementoxiden, -hydroxiden oder -silicaten und basischen Metalloxiden, einschließlich Mischungen von Siliciumdioxid mit einem oder mehreren der nachfolgenden Oxide: Magnesiumoxid, Calciumoxid, Barium oxid und Mischungen davon. Ein besonders bevorzugter Gegenstand ist einer, bei dem die basische organische oder anorganische Verbindung Calciumcarbonat ist, das in einer Menge von etwa 5 bis etwa 20 Gew.-% vorhanden ist.
Polyethylen ist typischerweise in einer Menge von etwa 2,5 bis etwa 15 Gew.-%, vorzugsweise von etwa 4 bis etwa 5 Gew.-% des reißfesten Gegenstands vorhanden. Titandioxid ist in unterschiedlichen Mengen enthalten, wobei etwa 0,1 bis etwa 3 Gew.-% typisch sind und etwa 0,25 bis 2 Gew.-% Titandioxid enthalten sein können. Vorzugsweise ist Titandioxid in einer Menge von mindestens 0,5 Gew.-% enthalten.
Die Wanddicke der Gegenstände beträgt üblicherweise etwa 2,5 × 10^–4 bis etwa 12,5 × 10^–4 (etwa 0,010 bis etwa 0,050 Zoll oder etwa 10 mil bis 50 mil). Eine Wanddicke von etwa 3,8 × 10^–4 bis etwa 6,4 × 10^–4 (etwa 15 bis 25 mil) wird am typischsten verwendet.
Während jedes geeignete Polypropylenpolymer verwendet werden kann, ist das am meisten bevorzugte Polymer isotaktisches Polypropylen mit einem Schmelzindex im Bereich von etwa 0,3 bis 4, wobei ein Schmelzindex von etwa 1,5 typisch ist. Das verwendete Polyethylen kann HDPE, LLDPE, LDPE oder MDPE, Mischungen davon oder ein Polyethylen mit bimodaler Molekulargewichtsverteilung sein. Polypropylen wird nachstehend manchmal als "PP" bezeichnet.
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen, aus denen die reißfesten Gegenstände hergestellt werden, umfassen keine Kopplungsmittel wie Maleinsäureanhydrid, das Polypropylen enthält, wie hier weiterhin beschrieben ist, sie können jedoch wahlweise andere Komponenten enthalten, die die grundlegenden und neuen Charakteristika der reißfesten Teller nicht ändern. Beispielsweise sind kernbildende Mittel wie Natriumbenzoat in Mengen, die für die Reißfestigkeit schädlich sind, zu vermeiden.
Unter einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines mikrowellengeeigneten Gegenstands aus Polypropylen mit mineralischem Füllstoff, der in Kontakt mit Lebensmitteln kommt, zur Verfügung gestellt, das die Herstellung einer schmelzgemischten Zusammensetzung umfasst, die etwa 40 bis etwa 90 Gew.-% eines Polypropylenpolymers und etwa 10 bis etwa 50 Gew.-% eines mineralischen Füllstoffs und wahlweise eine wirksame Menge einer ge ruchsverringernden Verbindung enthält. Die schmelzgemischte Zusammensetzung weist einen relativen Aromaindex von weniger als etwa 0,75 auf, bezogen auf eine entsprechende Zusammensetzung, die im Wesentlichen aus Polypropylen und Glimmer besteht. Die Zusammensetzung wird zu einem Flächenmaterial extrudiert und zu einem geeigneten Gegenstand, der in Kontakt mit Lebensmitteln kommt, geformt. Vorzugsweise besteht der Gegenstand im Wesentlichen aus Polymer und mineralischem Füllstoff und schließt solche Komponenten wie überschüssige Antioxidantien und dergleichen aus.
Geeigneterweise sind die basischen anorganischen und organischen Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Calciumcarbonat, Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat, Bariumcarbonat, Aluminiumoxid, Natriumsilicat, Natriumborsilicat, Magnesiumoxid, Strontiumoxid, Bariumoxid, Zeolithen, Natriumphosphat, Kaliumphosphat, Magnesiumphosphat, Mischungen von Siliciumdioxid mit einem oder mehr der nachfolgenden Oxide: Magnesiumoxid, Calciumoxid, Bariumoxid und Mischungen davon, oder anderen basischen anorganischen oder organischen Verbindungen wie Natriumstearat, Calciumstearat, Kaliumstearat, Natriumcitrat, Kaliumcitrat und Mischungen dieser basischen organischen Verbindungen.
Die Funktion der basischen anorganischen Verbindung oder organischen Verbindung ist es, die Bildung von geruchsverursachenden Verbindungen in der Polyolefinzusammensetzung mit mineralischem Füllstoff auf ein Minimum herabzusetzen und so Produkte mit Geruchseigenschaften, die für den Kontakt mit Lebensmitteln kompatibel sind, zur Verwendung durch den Verbraucher bereitzustellen. In diesem Zusammenhang wird die zugegebene Menge der basischen anorganischen Verbindung oder organischen Verbindung gesteuert, damit sie ausreichend ist, um die Bildung von Zersetzungsprodukten auf ein ausreichend niedriges Niveau zu verringern, um Behälter und Teller mit geeigneten Geruchseigenschaften, die für den Kontakt mit Lebensmitteln kompatibel sind, zu schaffen. Geeigneterweise umfassen 5 bis 15 Gew.-% des Behälters die basische anorganische Verbindung, vorteilhafterweise etwa 8 bis 12%. Wenn die basischen organischen Verbindungen verwendet werden, sind geringere Mengen erforderlich, geeigneterweise etwa 0,5 bis 2,5 Gew.-%, vorteilhafterweise 1,0 bis 1,5%. Kopplungsmittel und Pigmente können verwendet werden. Maleinsäureanhydrid und acrylmodifizierte Polypropylene sind für einige Ausführungsformen geeignete Kopplungsmittel.
Vorteilhafterweise wird das Flächenmaterial mittels eines Extrusionsverfahrens unter Verwendung einer gemischten, basischen anorganischen Polymer-/Glimmerverbindung oder Mischungen basischer organischer Verbindungen gebildet. Das endgültige Extrusionsverfahren ergibt ein Flächenmaterial mit ausgezeichneten thermischen Eigenschaften, Schnittfestigkeit und Geruchseigenschaften, die für den Kontakt mit Lebensmitteln kompatibel sind.
Glimmer wird leicht in dünne, relativ regelmäßige, flexible und dennoch feste Plättchen (blattartige Flocken) mit einer Dicke im Bereich eines halben Mikrons und einem Seitenverhältnis von 300 gespalten. Glimmer ist viel weicher als andere anorganische Füllstoffe (Wollastonit, Glas), jedoch nur geringfügig härter als Talkum. Glimmer macht im Vergleich zu anderen üblichen anorganischen Füllstoffen einen glatten taktilen Eindruck und weist eine geringe Abriebwirkung auf.
Die Verstärkungswirkung ist bei 40 Gew.-% Glimmer gleich derjenigen von 30 Gew.-% Glasfaser. Harte anorganische faserartige Füllstoffe wie Glas (verschiedene Längen) und Wollastonit (nadelförmige Strukturen) haben in mehrfacher Hinsicht wie der Abriebwirkung Nachteile und sind während der herkömmlichen Schmelzverarbeitung anfällig für Bruchdegradation. Andere faserartige (organische) Füllstoffe sind aus Holz und Pflanzenquellen abgeleitet und sind für die Verwendung bei der Herstellung der Behälter dieser Erfindung nicht geeignet, da die organischen Füllstoffe, wenn sie in beträchtlichen Mengen verwendet werden, dazu neigen, sich während der Verarbeitung zu zersetzen, vor allem, weil sie auch feuchtigkeitsempfindlich sind.
Bei einigen Anwendungen kann es bevorzugt sein, die mineralischen und/oder basischen anorganischen Verbindungen vor ihrer Verwendung in den erfindungsgemäßen Gegenständen zu behandeln. Eine geeignete Verbindung für diese Behandlung ist Aminosilan, manchmal auch als Kopplungsmittel bezeichnet.
Geeignete basische anorganische und organische Verbindungen, die bei dem Verfahren verwendet werden, umfassen: Calciumcarbonat, Natriumcarbonat, Natriumhydroxid, Kaliumcarbonat, Bariumcarbonat, Aluminiumoxid, Natriumsilicat, Natriumborsilicat, Magnesiumoxid, Strontiumoxid, Bariumoxid, Zeolithe, Natriumphosphat, Kaliumphosphat, Magnesiumphosphat, Mischungen von Siliciumdioxid mit einem oder mehreren der folgenden Oxide: Magnesiumoxid, Calciumoxid, Bariumoxid und Mischungen dieser oder anderer basischer anorganischer oder organischer Verbindungen wie Natriumstearat, Calciumstearat, Kaliumstearat, Natriumcitrat, Kaliumcitrat und Mischungen dieser basischen Verbindungen.
In dem Fall, in dem eine Mikrowelleneignung für einen Einweggegenstand aus Harz für den Kontakt mit Lebensmitteln gewünscht ist, war die nicht so perfekte Lösung die Verwendung von relativ teuren, hoch hitzefesten Materialien auf der Basis von modifiziertem Polystyrol oder hitzebeständigen Materialien (z. B. den technischen Harzen PPO und SMA ohne Füllstoffe), wobei sich PPO auf Polyphenylenoxid bezieht und SMA sich auf Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymer bezieht.
Glimmer oder ein anderer mineralischer Füllstoff und die basische organische Verbindung oder das Polypropylen mit einer basischen organischen Verbindung als Füllstoff werden gemischt durch Vormischen des Polypropylens in Pellet- oder Flockenform mit Glimmerpulver und der basischen anorganischen Verbindung oder der basischen organischen Verbindung als Pulver und anderen Zusätzen (Farbkonzentraten, Pigmenten, Antioxidantien, Gleitmitteln, Kernbildungsmitteln, antistatischen Mitteln usw.). Diese Mischung wird zu dem Zugabepunkt eines Zuführungsabschnitts eines Doppelschnecken-Mischextruders befördert oder in einem Banbury-Mischer gemischt, um eine schmelzverarbeitete Polyolefinzusammensetzung zu ergeben. Alternativ werden die Komponenten vorteilhafterweise getrennt dem gleichen oder unterschiedlichen Zugabepunkten unter Verwendung von Kombinationen von volumetrischen und/oder gravimetrischen (d. h. Gewichtsverlust-Typ) Zuführungseinrichtungen wie hier nachfolgend beschrieben zugeführt.
Für eine weiße Pigmentierung wird Titandioxid aufgrund der Kombination von Glanz und Opazität sowie Stabilität während der Verarbeitung und der endgültigen Verwendung bevorzugt. Eine Oberflächenbehandlung kann wahlweise verwendet werden, um ein Benetzen, ein Dispergieren und die Kompatibilität mit Matrixharzen weiter zu verbessern, während die Titandioxidformen vom Rutil- oder Anatas-Typ sein können. Alternative weiße Pigmente können auch aus calciniertem Ton oder Mischungen von calciniertem Ton mit Titandioxid bestehen. Für eine schwarze Pigmentierung wird Ruß aufgrund einer Kombination von wünschenswerten Charakteristika wie Schwärze und Dispergierbarkeit bevorzugt, wobei letztere sorgfältig durch die Wahl der Teilchengröße und Oberflächenchemie gesteuert werden kann. Ruß ist ein amorpher Kohlenstoff in fein verteilter Form, der entweder durch die unvollständige Verbrennung von Erdgas (Kanalruß) oder durch Reduktion von flüssigen Kohlenwasserstoffen in feuerfesten Kammern (Ofenruß) hergestellt wird.
Ein Doppelschnecken-Extruder sorgt für eine ausreichende Mischwirkung, um das Benetzen und Dispergieren des Füllstoffs in die Polymermatrix wirksam zu bewirken. Der Doppelschnecken-Extruder kann vom Typ, der in der gleichen oder in entgegengesetzter Richtung dreht, sein, wobei jeder Typ mit unterschiedlichen Schneckengangelementen ausgestattet ist, die für die Zuführungs-, Misch- und Schmelzdosierungszonen geeignet sind. Die Abgabezone besteht normalerweise aus einer Strangdüse, bei der die austretenden Stränge aus geschmolzenem Material in einem zirkulierenden Wasserbad abgeschreckt werden und anschließend mittels eines Messers zu Pellets geschnitten werden. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird ein Banbury-Mischer zum Mischen des Harzs, Glimmers und der basischen Verbindung verwendet, wie hier nachstehend beschrieben wird.
Zusätze mit niedrigem Molekulargewicht, wie Wachse, fluorierte Polymere und andere spezielle Gleitmittel werden in geeigneter Weise als Prozesshilfen verwendet, um die Viskosität der Schmelze zu verringern und den Durchsatz zu verbessern. Polyethylenharz kann der Mischung auch zugegeben werden. Andere Zusätze können Kernbildungsmittel und antistatische Mittel umfassen. Antioxidantien können in geringen Mengen, im Allgemeinen weniger als 1 Gew.-% zugegeben werden, um die Scherung und den thermischen Abbau des Polypropylens während der Extrusions- und Formungsverfahren auf ein Minimum herabzusetzen und die chemische Stabilität des Flächenmaterials vor und während der Verwendung als Endprodukt zu verbessern. Geeignete Antioxidantien werden in vorteilhafter Weise ausgewählt aus der Gruppe der Phenole und Phosphite und Mischungen davon. Diese werden von Ciba-Geigy und General Electric Corporation hergestellt. Extrusionsvorrichtungen für Harzflächenmaterial sind für die Herstellung von mehrschichtigem oder einschichtigen Flächenmaterial aus Polyolefin mit Glimmer oder einem anderem mineralischen Füllstoff und dem gefüllten Flächengebilde aus einer basischen anorganischen oder organischen Verbindung geeignet, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Polypropylen, Polypropylen-/Polyethylen-Copolymer oder -Mischung und Mischungen von diesen. Die Schmelzfestigkeit des Flächenmaterials wird verbessert, wenn Glimmer als Füllstoff verwendet wird, da die Geometrie des Minerals in der Form von Flocken mit einem hohen Seitenverhältnis dazu dient, für eine "Teilchen-Teilchen-Verbindungsfähigkeit" oder physisches Vernetzen zu sorgen. Die Geruchseigenschaften, die für den Kontakt mit Lebensmitteln kompatibel sind, werden verbessert, wenn zusätzlich zu dem Glimmer basische anorganische Verbindungen oder organische Verbindungen wie Calciumcarbonat, Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat, Bariumcarbonat, Aluminiumoxid, Natriumsilicat, Natriumborsilicat, Magnesiumoxid, Strontiumoxid, Bariumoxid, Zeolithe, Natriumphosphat, Kaliumphosphat, Magnesiumphosphat, Mischungen von Siliciumdioxid mit einem oder mehreren der nachfolgenden Oxide: Magnesiumoxid, Calciumoxid, Bariumoxid und Mischungen dieser oder anderer basischer anorganischer oder organischer Verbindungen wie Natriumstearat, Calciumstearat, Kaliumstearat, Natriumcitrat, Kaliumcitrat und Mischungen von diesen, mit Glimmer oder einem anderen mineralischen Füllstoff und dem Polyolefin gemischt werden, um die erfindungsgemäßen Behälter herzustellen. Beispielhafte anorganische Materialien, die auch als primärer mineralischer Füllstoff verwendet werden können, umfassen Talkum, Bariumsulfat, Calciumsulfat, Magnesiumsulfat, Tonerden, Glas, Dolomit, Aluminiumoxid, Keramik, Calciumcarbid, Siliciumdioxid usw.. Viele dieser Materialien sind in der "Encyclopedia of Materials Science and Engineering", Band Nr. 3, Seiten 1745–1759, MIT Press, Cambridge, MA (1986) aufgeführt.
Mineralische Füllstoffe werden manchmal mit ihren chemischen Namen bezeichnet. Kaoline sind beispielsweise wasserhaltige Aluminosilicate, während Feldspat ein wasserfreies Alkali, Aluminosilicat ist. Bentonit ist üblicherweise ein Aluminiumsilicat-Ton und Talkum ist wasserhaltiges Magnesiumsilicat. Glas oder Füllstoffe auf der Basis von Siliciumdioxid können natürliche oder synthetische Siliciumdioxide sein. Wollastonit ist ein Calciummetasilicat, während Glimmer ein Kaliumaluminosilicat ist. Mineralische Füllstoffe werden nachstehend weiter erörtert. Wie vorstehend erwähnt, können Tone als primärer Füllstoff verwendet werden. Die beiden üblichsten sind Kaolin und Bentonit. Kaolin bezieht sich im Allgemeinen auf Mineralien, einschließlich Kaolinit, das ein wasserhaltiges Aluminiumsilicat (Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O) ist und eine Haupttonmineralkomponente in dem Steinkaolin ist. Kaolin ist auch ein Gruppenname für die Mineralien Kaolinit, Macrit, Dickit und Halloysit. Bentonit bezieht sich auf wasserhaltiges Natrium, Calcium, Eisen, Magnesium und Aluminiumsilicate, die als Montmorillonite bekannt sind und auch manchmal als Smectite bezeichnet werden. Eine große Anzahl von kieselerdehaltigen Materialien kann auch als primärer Füllstoff verwendet werden. Diese Materialien umfassen Diatomit, Perlit, Bimsstein, Pyrophillit, Siliciumdioxid und Talkum. Diese Minerialien bestehen typischerweise aus einem Alkalimetalloxid oder Erdalkalielementoxid und Siliciumdioxid zusammen mit einer geringen Menge Wasser und anderen Elementen. Talkum enthält beispielsweise etwa 25% bis etwa 35% MgO, 35 bis 60% SiO₂ und etwa 5% H₂O. Diese Materialien werden nachstehend weiter beschrieben. Diatomit oder Kieselgur ist ein sedimentäres Material, das durch Jahrhunderte von Lebenszyklen von Wasserkieselalgen, einer einfachne Pflanze der Algenfamilie mit einer milchigen Siliciumdioxidzellwand, gebildet wurde. Tausende von Spezies von Kieselalgen sind in Meeres- und Seeumgebungen gewachsen und tun dies auch weiterhin. Versteinerte Skelettreste der Kieselalgen werden in kommerziellen Mengen in vielen Teilen der Welt gefunden. Es wird angenommen, dass Perlit aus der Hydratation von vulkanischem Glas oder Obsidian herrührt. Im Allgemeinen beträgt die Hydratation etwa 2 bis 5%; dieser Wassergehalt ist für die Ausdehnungsfähigkeit des Perlits wichtig, wobei er den Schmelzpunkt beeinflusst und Ausdehnungsdampf liefert.
Die rasche Ausdehnung von gelösten Gasen in Siliciumdioxidlava während Vulkanausbrüchen erzeugt einen Bimsstein oder Pumicit geringer Dichte. Die feineren Pumicitteilchen werden durch den Wind von dem Vulkan, aus dem sie kommen, wegtransportiert, während sich Bimsstein näher an dem Krater ansammelt.
Das wasserhaltige Aluminiumsilicat, Pyrophillit, wird durch hydrothermischen Metamorphismus von saurem Tuffgestein oder Braccias gebildet.
Quarzsand wird häufig durch die Verwitterung von Quarz enthaltendem Gestein erhalten. Die Zersetzung und der Abbau von Gestein mit der Zersetzung anderer Mineralien hinterlässt einen primären Quarzsand, der durch Wasserbewegung konzentriert worden ist. Die Härtung von Sand zu Sandstein führt zu einer weiteren Quelle für Quarzsand. Amorphes Siliciumdioxid oder eigentlich kryptokristallines oder mikrokristallines Siliciumdioxid wird durch das langsame Auswaschen von kieselerdehaltigem Kalkstein oder kalkhaltigem Chert gebildet. Talkum wird durch die metamorphische (hydrothermale) Änderung von Magnesiumsilicaten wie Serpentin, Pyroxen oder Dolomit gebildet.
Die kieselerdehaltigen Füllstoffe sind im Allgemeinen bei den meisten Anwendungen inert, wie durch die pH-Werte im Bereich von etwa 6 bis 10 gezeigt.
Sulfatmineralien wie Gips und Barit können auch als primärer Füllstoff verwendet werden. Gips ist der Name, der dem Mineral, das aus wasserhaltigem Calciumsulfat (CaSO₄ 2H₂O) besteht, und auch dem sedimentären Gestein, das hauptsächlich aus diesem Mineral besteht, gegeben wird. In seinem reinen Zustand enthält Gips 32,6% Kalk (CaO), 46,5% Schwefeltrioxid (SO₃) und 20,9% Wasser. Einzelne Kristalle und Gesteinsmassen, die sich dieser theoretischen Reinheit annähern, sind im Allgemeinen farblos bis weiß, jedoch verleiht in der Praxis das Vorhandensein von Verunreinigungen wie Ton, Dolomit, Siliciumdioxid und Eisen dem Gestein eine graubraune, rote oder rosa Farbe.
Es gibt drei übliche Arten von Gips: Selenit, das als transparente oder durchsichtige Kristalle oder Platten vorkommt; Atlasspar, das als dünne Adern (typischerweise weiß) von faserartigen Gipskristallen vorkommt; und Alabaster, der kompakter, feinkörniger Gips mit einem glatten, gleichmäßig strukturierten Aussehen ist. Die meisten Vorkommen von Gesteinsgips, die für industrielle Zwecke geeignet sind, sind Anhäufungen von feinen bis groben Gipskristallen, die zusammengewachsen sind, um eine dicke, massive, sedimentäre Gesteinseinheit zu bilden, die zu 90 bis 98% Gips ist. Alabaster ist aufgrund seiner gleichmäßigen feinen Teilchengröße sehr teuer, aber die üblicheren Vorkommen von Steingips, die aus dem grobkörnigeren Selenit bestehen, können im Allgemeinen zerkleinert und zermahlen werden, um ein geeignetes Füllstoff- und Beschichtungsmaterial herzustellen.
Gips hat eine Härte von 2 auf der Mohs-Skala und kann mit dem Fingernagel geritzt werden. Große Gesteinsmassen werden leicht zerkleinert und zu einem feinen Pulver gemahlen. Die Dichtezahl von Gips beträgt etwa 2,31 und der Brechungsindex beträgt etwa 1,53. Gips ist geringfügig in Wasser löslich, ist jedoch eine inerte Substanz, die chemischen Veränderungen widersteht. Die Ölabsorptionsfähigkeit von Gips ist ziemlich niedrig (0,17–0,25 cm³g^–1).
Rohgips ist eine der Formen, die als Füllstoffe oder Beschichtungen verwendet werden, jedoch ist für einige Zwecke calcinierter oder totgebrannter Gips erwünscht. Beim Calcinieren wird der Gips auf etwa 120 bis 160°C erhitzt, um freies Wasser auszutreiben und Kristallisationswasser teilweise zu entfernen. Das calcinierte Material oder Stuckgips weist eine chemische Zusammensetzung von CaSO₄·1/2H₂O auf und nimmt leicht Wasser auf. Eine Calcinierung bei höheren Temperaturen (500 bis 725°C) führt zu einem Produkt, das totgebrannter Gips genannt wird und eine Zusammensetzung von CaSO₄ aufweist.
Anhydrit, ein Sulfatmineral und Gestein, das mit Gips bezüglich seiner Art eng verwandt ist und geringere Verwendungen als Füllstoff findet, ist wasserfreies Calciumsulfat (CaSO₄), das 41,2% CaO und 58,8% SO₃ enthält. Es ist typischerweise feinkörnig (wie Alabaster) und kommt in dicken, massiven, sedimentären Gesteinseinheiten vor. Anhydrit ist üblicherweise weiß oder bläulich grau, wenn es rein ist, es kann jedoch durch Verunreinigungen verfärbt sein. Anhydrit hat eine Härte von 3,5, eine Dichtezahl von 2,98 und einen Brechungsindex von 1,57 bis 1,61.
So umfassen Füllstoffe im Allgemeinen:
Bariumsalz
Bariumferrit
Bariumsulfat
Kohlenstoff/Kokspulver
Calciumfluorid
Calciumsulfat
Ruß
Calciumcarbonat
Keramisches Pulver
Geschnittenes Glas
Ton
Endlosglas
Glasperlen
Glasfaser
Glasfaserstoff
Glasflocken
Glasfasermatte
Graphitpulver
Glaskügelchen
Glasband
Gemahlenes Glas
Glimmer
Molybdändisulfid
Siliciumdioxid
Kurzes Glas
Talkum
Whisker
Teilchenförmige Füllstoffe, abgesehen von Glimmer, umfassen im Allgemeinen:
Glas
Calciumcarbonat
Aluminiumoxid
Berylliumoxid
Magnesiumcarbonat
Titandioxid
Zinkoxid
Zirconiumoxid
Wasserhaltiges Aluminiumoxid
Antimonoxid
Siliciumdioxid
Silicate
Bariumferrit
Bariumsulphat
Molybdändisulphid
Siliciumcarbid
Kaliumtitanat
Tonerden
Faserartige Füllstoffe sind dagegen im Allgemeinen:
Whisker
Glas
Steinwolle
Calciumsulphat
Kaliumtitanat
Bor
Aluminiumoxid
Natriumaluminium
Hydroxycarbonat
Geeigneterweise umfasst das extrudierte Flächenmaterial Färbemittel für den ansprechenden ästhetischen Eindruck, vorzugsweise Titandioxid, Ruß und andere Trübungsmittel im Bereich von 0,5 bis 8 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, vorzugsweise 1,5 bis 6,5 Gew.-%. Das extrudierte Flächenmaterial enthält geringere Mengen anderer Zusätze wie Gleitmittel und Antioxidantien. Diese Herstellungsgegenstände können in geeigneter Weise mit Pigmenten oder Farbstoffen gefärbt werden. Pigmente werden definiert als kleine unlösliche, organische oder anorganische Teilchen, die in dem Harzmedium dispergiert werden, um die Lichtundurchlässigkeit oder Lichtdurchlässigkeit zu verbessern. Übliche Pigmente umfassen Ruß, Titandioxid, Zinkoxid, Eisenoxide und Mischmetalloxide. Farbstoffe sind organisch und in dem Harz löslich und können allein oder in Kombination mit Pigmenten verwendet werden, um die Farben auf der Basis von Pigmenten aufzuhellen. Alle solchen Färbemittel können in vielfältiger Weise verwendet werden, die Trockenfarbe, herkömmliche Farbkonzentrate, Flüssigfarbe und vorgefärbten Harz umfasst.
Aromaprofil-Testverfahren
Das Sensory Analysis Center an der Kansas State University hat ein Profilierungsprotokoll entwickelt, bei dem eine sehr geschulte Testgruppe spezifische Gerüche identifiziert und ihre Intensität bewertet. Die Intensitätsskala ist eine "allgemeingültige" 15-Punkt-Skala des Typs, die typischerweise für sensorische Studien verwendet wird, bei der 1 kaum wahrnehmbar oder der Schwellenwert ist und 15 extrem stark ist. Falls eine Eigenschaft oder eine Geruchskomponente in den nachfolgenden Tabellen nicht angegeben ist, bedeutet dies, dass sie nicht vorhanden ist und 0 erzielen würde. Die Testgruppenteilnehmer werden auf der Grundlage einer Reihe von Untersuchungstests ausgewählt, die grundlegenden Geschmack, Geruchserkennung, Geschmacksintensitätserkennung, Geschmacksintensitätseinschätzung und ein persönliches Interview umfassen, um die Verfügbarkeit und Persönlichkeitszüge zu bewerten. Die Schulung, die die grundlegenden sensorischen Prinzipien und alle Aspekte der Profiltechnik umfasst, erfolgt während eines Zeitraums von 4 bis 12 Monaten.
Die Testgruppenteilnehmer arbeiten als Gruppe, um eine Beschreibung des Produkts zu erreichen. Einzelergebnisse werden von dem Leiter der Testgruppe gesammelt und eine Diskussion folgt, bei der Unstimmigkeiten erörtert werden, bis bei jeder Komponente des Profils eine Übereinstimmung erzielt wird. Bezugsmaterialien und mehr als eine Sitzung sind üblicherweise erforderlich, um die Übereinstimmung zu erzielen.
Das Verfahren für Harz besteht darin, 40 ml Harz in einen 340 ml Kognakschwenker aus Glas zu verbringen, der mit einem Uhrglas abgedeckt wird. Proben des Flächenmaterials werden in zwei 2'' × 2'' Abschnitte geschnitten und in den Kognakschwenker gleicher Größe verbracht. Beim Testen fanden die Testgruppenteilnehmer, dass einige Proben anfängliche Geruchskomponenten aufwiesen, die schnell verschwanden. Deshalb wurden ein anfänglicher Eindruck und ein anhaltender Eindruck für jede Probe bewertet. Der anfängliche Eindruck wurde unmittelbar nachdem das Uhrglas entfernt worden war beurteilt, der anhaltende Eindruck wurde 10 Sekunden nach Entfernen des Uhrglases beurteilt. Typische Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 5 für Zusammensetzung mit schwachem Geruch und mit starkem Geruch gezeigt. Formulierungen mit "schwachem" Geruch wurden unter Verwendung niedrigerer Schmelzverarbeitungstemperaturen beim Vermischen und Zugabe von 10% Calciumcarbonat zu der Formulierung hergestellt.
[AdÜ: Tabellen 2 bis 4 fehlen]
Zusammensetzungen mit starkem Geruch und Zusammensetzungen mit schwachem Geruch wurden unter Verwendung von Prozessschmelztemperaturen vermischt, die in der ersten Spalte von Tabelle 6 angegeben sind, und zu einem Flächenmaterial, wie vorstehend beschrieben, geformt. Warmgeformtes Flächenmaterial wurde mit Bezug auf das Aromaprofil bewertet.
Die vorstehenden Daten zeigen, dass, wenn eine eine basische Komponente enthaltende Verbindung der Glimmer-Polyolefin-Zusammensetzung zugegeben wurde, ein Harz mit geeigneten Geruchseigenschaften erzeugt wurde, die für den Kontakt mit Lebensmitteln kompatibel waren. Es wurde eine beträchtliche Verringerung bei dem anfänglichen und anhaltenden Geruch beobachtet. Die verbrannten, stechenden und Erdöl-Aromakomponenten wurden entfernt oder in hohem Ausmaß verringert und diese unerwünschten Komponenten scheinen durch süße, wachartige und seifige Aromakomponenten ersetzt worden zu sein.
Wenn die gemischten Pellets einer Flächenmaterialextrusion unterzogen werden, verstärken sich bei denjenigen ohne Calciumcarbonat die unangenehmen Komponenten (stechend und Erdöl), und diese sind in der anfänglichen und anhaltenden Geruchsabgabe beim anschließenden Verarbeiten erhöht. Im Gegensatz hierzu wurde, wenn die Pellets Calciumcarbonat enthalten, keine Verstärkung der unerwünschten Aromakomponenten beobachtet, und während des anschließenden Verarbeitens wurde keine Erhöhung des anfänglichen und anhaltenden Geruchs erzeugt. Die Testgruppendaten korrelierten gut mit analytischen Techniken wie aus der Erörterung und den Beispielen, die nachstehend angegeben sind, ersichtlich ist.
C8/C9 Ketone
Die genaue Natur der geruchsverursachenden Verbindungen in Polypropylen-/Glimmer-Zusammensetzungen ist nicht bekannt. Es wurde jedoch gefunden, dass unerwünschte Gerüche mit Alkylketonen mit acht Kohlenstoffen (C8) und neun Kohlenstoffen (C9), wie nachstehend beschrieben, korrelieren und mit solchen Verbindungen assoziiert werden können. Eine Likens-Nickerson Dampf-/Methylenchloridextraktionstechnik wurde verwendet, um mögliche geruchsverursachende Verbindungen aus Polypropylen-/Glimmer-Zusammensetzungen zu extrahieren und ein Konzentrat zu erzeugen. Die Extraktion wurde durchgeführt, bis sie vollständig war. Das Konzentrat wurde mittels Gaschromatographie/Massenspektrometrie analysiert, um Chromatogramme zu erzeugen. Die C8/C7-Verhältnisse, auf die nachstehend Bezug genommen wird, sind Verhältnisse der Häufigkeit an den Spitzen, die zugeordnet sind, um 2-Methyl-2-heptanon zu sein, zu der Häufigkeit an der Spitze, die zugeordnet ist, um 4-Heptanon zu sein, wie mittels Likens-Nickerson Extraktion, gefolgt von Gaschromatographie/Massenspektrometrie, gemessen.
Im Allgemeinen ist bei Zusammensetzungen mit "schwachem Geruch" die Konzentration von C8 und C9 Ketonen im Vergleich zu Zusammensetzungen mit "starkem Geruch" um 2/3 herabgesetzt, wobei 1/5 typisch ist und 1/10 bevorzugt ist. So haben im Allgemeinen schmelzgemischte Zusammensetzungen gemäß der Erfindung extrahierbare Konzentrationen von C8 und C9 Alkylketonen von weniger als etwa 3,5 ppm (Gewicht), wobei weniger als 2 ppm typisch ist und weniger als 1 ppm besonders bevorzugt ist. So kann das C8/C7-Verhältnis als alternativer Indikator der gewünschten Geruchscharakteristika verwendet werden. Typischerweise haben erfindungsgemäße Zusammensetzungen mit "schwachem Geruch" ein C8/C7-Verhältnis von mindestens fünfmal weniger als Zusammensetzungen mit starkem Geruch, wobei mindestens zehnmal weniger typisch ist. Bei bevorzugten erfindungsgemäßen Zusammensetzungen betragen die C8/C7-Verhältnisse, wie mittels Likens-Nickerson Extraktion, gefolgt von Gaschromatographie/Massenspektrometrie gemessen, im Allgemeinen weniger als etwa 0,5, wie aus den nachfolgenden Beispielen ersichtlich ist. C8/C7-Verhältnisse von weniger als etwa 0,3 sind typisch und C8/C7-Verhältnisse von weniger als etwa 0,1 sind besonders bevorzugt. Die erfindungsgemäßen Gegenstände und die Pellets, aus denen sie hergestellt werden, sind weiterhin durch einen Geruchsindex charakterisiert, der durch im Handel erhältliche Geräte gemäß dem nachstehend detailliert angegebenen Verfahren bestimmt wird.
Geruchsindex
Schmelzverarbeitete Zusammensetzungen, die erfindungsgemäß hergestellt werden, insbesondere extrudierte Pellets, aus denen Gegenstände wie Teller und Näpfe hergestellt werden, weisen charakteristischerweise einen relativ schwachen Geruch auf im Vergleich zu herkömmlich formulierten Mineral-/Polypropylenzusammensetzungen auf. Im Allgemeinen beträgt der Geruchsindex (wie hier definiert) weniger als etwa 0,75, wobei weniger als oder gleich etwa 0,6 bevorzugt sind. Im Allgemeinen gilt jedoch je niedriger der Geruchsindex ist, desto geringer ist die Geruchsintensität der Polypropylen-Pellets mit mineralischem Füllstoff. Weniger als oder gleich etwa 0,5 ist am meisten bevorzugt, wobei angenommen wird, dass eine praktische untere Grenze bei etwa 0,1 liegt. So haben erfindungsgemäß Schmelzzusammensetzungen im Allgemeinen einen Geruchsindex von weniger als etwa 0,75 und typischerweise von etwa 0,60 bis etwa 0,1.
Der Geruchsindex einer bestimmten schmelzverarbeiteten Zusammensetzung wird leicht unter Verwendung herkömmlicher Materialien und Geräte bestimmt.
Der Geruchsindex ist definiert als das arithmetische Mittel aller Sensorintegrale für eine gegebene Polypropylenprobe mit mineralischem Füllstoff, die sowohl einen primären mineralischen Füllstoff als auch Calciumcarbonat oder eine andere geruchsunterdrückende Verbindung enthält, geteilt durch das arithmetische Mittel aller Integrale für eine Polypropylenprobe mit Füllstoff, die einen primären mineralischen Füllstoff, jedoch keine basische, geruchsunterdrückende Verbindung aufweist, oder in der Form einer Gleichung:
Eine im Handel erhältliche Aromaabtastvorrichtung mit "elektronischer Nase" wird verwendet. Typischerweise wurde bei solchen Vorrichtungen eine Vielzahl von Leitfähigkeitssensoren verwendet, um den Geruch einer Probe zu bestimmen. Bei der bestimmten, bei der nachfolgenden Erörterung verwendeten Vorrichtung werden 32 Sensoren verwendet, deren Reaktion über die Zeit integriert wird. Die verschiedenen Integrale werden für jede Probe gemittelt und der Einzelwert wird bei der vorstehend angegebenen Gleichung im Zähler und im Nenner verwendet.
Eine erfindungsgemäße Probe wird in Tabelle 7 und folgenden beschrieben.
Tabelle 7 Indexzählerzusammensetzung

Die vorstehend angegebenen Komponenten wurden auf einem 90 mm Berstorff Co-Rotating Twin Screw Extruder mit Unterwasserpelletisierung unter den folgenden Bedingungen extrudiert:
200 UpM Schneckengeschwindigkeit
mit dem folgenden eingestellten Temperaturprofil:

Zone 1 – 510°F	266°C
Zone 2 – (485°F)	252°C
Zone 3 – (400°F)	204°C
Zone 4 – (380°F)	193°C
Zone 5 – (380°F)	193°C
Zone 6 – (380°F)	193°C
Kopfflansch – (425°F)	218°C
Siebwechsel – (425°F)	218°C
Düse – (440°F)	227°C
Durchsatz etwa 900 lbs./Std.	410 kg/Std.

um Pellets zu erzeugen, deren Geruchswerte in dem Zähler der vorstehenden Gleichung verwendet werden.

Das bevorzugte Gerät zur Durchführung von Aromaintensitätsmessungen ist ein AromaScan^® Modell A32 (AromaScan, Hollis, New Hampshire, USA). Bei diesem Gerät wird eine Messung des Typs mit dynamischem Kopfraum verwendet, bei dem Stickstoffgas durch eine Probephiole strömt, und flüchtige Aromasubstanzen zu den Sensoren trägt. Alle Pelletproben wurden dreimal analysiert, wobei die Endergebnisse gemittelt wurden, um Messrauschen auf ein Minimum herabzusetzen. In den nachfolgenden Veranschaulichungen wird das "Erfassungsparameter"-Verfahren des Geräts mit einem Probennahmeintervall von 1 und einem Nachweisschwellenwert von 0,2 eingestellt. Das "Multisampler-SP"-Verfahren des Geräts stellt die Aufspannplattentemperatur ein (100°C für die hier angegebenen Beispiele). Zwei andere Temperaturen (115°C und 125°C) werden automatisch eingestellt. Das Multisampler-SP-Verfahren wird auch verwendet, um die Parameter in Tabelle 8 zur Messung der Aromaintensität einzustellen.
Tabelle 8 AromaScan^® Einstellungen
In dem Erkennungsfenster sind Anfang und Ende auf 1 eingestellt. Zusätzlich zu dem Vorstehenden ist die "Phiolenunterdrucksetzungssteuerung" auf 20 kPa eingestellt, die "Phiolennadelströmung" ist auf 50 ml/Min. Stickstoff eingestellt, die "Überführungsleitungsströmung" über die Sensoren zwischen, vor und hinter den Proben ist auf 150 ml/Min. eingestellt. Alle Gasströme beziehen sich auf trockenen Stickstoff.
Eine Reaktion jedes der 32 Sensoren der AromaScan^® Vorrichtung wird über einen Zeitraum von 55 bis 150 Sekunden integriert. Die anfänglichen 55 Sekunden gestatten es, dass Feuchtigkeit/Nässe das System vor Beginn der Integrierung in hohem Ausmaß verlässt. Die Integrierungsendzeit nach 150 Sekunden wurde gewählt, damit die Sensorsignale zur Baseline zurückkehren können, zu welchem Zeitpunkt alle signifikanten Signale integriert worden sind. Die verschiedenen nach 150 Sekunden beobachteten Signale sind was die Geruchsmessung betrifft unerheblich.
Unter Verwendung des vorstehend angegebenen Verfahrens und der vorstehend angegebenen Zusammensetzung werden 2,0 g der gemischten Polymerpellets gewogen und in 22 ml Phiolen mit Bördelungsdeckel und Septumkappe verbracht und automatisch von dem Instrument analysiert. Ein Nenner oder eine Bezugsprobe wird, wie im Zusammenhang mit Tabelle 7 und 8 beschrieben, mit der Ausnahme hergestellt, dass kein Calciumcarbonat verwendet wird, d. h. die Probe weist 65,63% Polypropylen auf. Durch die Verwendung eines automatisierten Instruments kann die Geruchsintensität der schmelzgemischten, pelletisierten Zu sammensetzung auf einen einzigen Wert reduziert werden. Während Vorstehendes ein bestimmtes und bevorzugtes Verfahren zur Bestimmung des Geruchsintensitätsindex angibt, kann man auch andere Instrumente verwenden, die mit diesem Protokoll übereinstimmen, da solche Instrumente leicht verfügbar sind. Falls ein solches alternatives Instrument verwendet wird, sollte die vorstehend detailliert angegebene Standardzusammensetzung verwendet werden, um sicherzustellen, dass die Kalibrierung richtig ist. Wie festgestellt, wird die Bezugs- oder Nennerzusammensetzung hergestellt, indem das Calciumcarbonat (oder eine andere basische Verbindung) der Zählerzusammensetzung durch Polypropylen ersetzt wird.
Beispiele 18 bis 26
Eine Reihe von Harzzusammensetzungen und Flächenmaterialprodukten wurde gemäß der vorstehend angegebenen Erörterung hergestellt und durch das C8/C7 Ketonverhältnis und Geruchs-Testgruppentesten charakterisiert. Die Variablen umfassen die Zugabe von Calciumcarbonat, die Prozessatmosphäre (Luft oder Stickstoff) und die Prozessschmelztemperatur. Die Ergebnisse für die Beispiele 18 bis 26 sind in Tabelle 9 angegeben.
Die Harze der Beispiele 18, 19 und 21 wurden auf einer Brabender Vorrichtung (C. W. Brabender, Modell EPL2V5502) mit einem Banbury Mischkopf (Modell R.E.E.6, 230v, 11a) mit einer Mischzeit von 5 bis 10 Minuten hergestellt.
Die Flächenmaterialproben, Beispiele 20 und 22 bis 26 wurden aus vorgemischten Harzpellets hergestellt, die unter den in Tabelle 10 gezeigten Bedingungen extrudiert wurden.
Tabelle 10 Flächenmaterialextrudierungsbedingungen für PP/Glimmer-Pilotextruder
Der Geruch von PP/Glimmer-Verbundmaterialien (Pellets oder Flächenmaterial) wird durch die Temperatur, die Atmosphäre und durch die Zugabe eines basischen Füllstoffs wie CaCO₃ beeinflusst. Das C8/C7 Ketonverhältnis steht im Einklang mit den Daten der Geruchs-Testgruppe und zeigt, dass unangenehme Geruchskomponenten abnehmen mit:

– der Verwendung niedrigerer Verarbeitungstemperaturen
– der Verwendung einer Base wie CaCO₃ als Puffermittel
– der Verarbeitung unter einer inerten Atmosphäre wie N₂.

Beispiele 27 bis 30
Besonders bevorzugte Zusammensetzungen mit schwachem Geruch werden mittels eines sequentiellen Verfahrens in einem Banbury-Mischer bei relativ niedrigen Temperaturen hergestellt. Es wurde gefunden, dass Schmelzzusammensetzungen, die mit einem sequentiellen Banbury-Verfahren hergestellt werden, eine überlegene Steifigkeit, wie mittels Biegemoduleigenschaften gemessen, und schwachen Geruch aufweisen. Bei einem erfindungsgemäßen sequentiellen Verfahren werden zwei Zuführungsschritte verwendet, um die Zeit auf ein Minimum herabzusetzen, während der sich erhitztes oder geschmolzenes Polypropylen in Kontakt mit dem Glimmer oder dem anderen mineralischen Füllstoff befindet.
Tabelle 11 Vergleich der Mischverfahren
Die Tabelle 11 zeigt den zusammengesetzten Biegemodul (wie mittels des ASTM Verfahrens D 790–95a gemessen), der der Tellersteifigkeit entspricht, und den Aromaintensitätsindex bei vier angegebenen Mischverfahren, die als Beispiele 27 bis 30 bezeichnet sind. Im Fall der Doppelschnecke (Beispiel 27) wird ein hoher Modul erhalten, jedoch mit einem stärkeren Geruch mit relativ niedrigem Durchsatz im Bereich von 900 lbs./Std., was weniger als die Hälfte des Ausstoßes der Banbury-Mischverfahren (unter Verwendung eines Stewart-Bolling Banbury-Mischers mit Chargengrößen im Bereich von 150 bis 200 lbs.), die hier angegeben sind, ist. In dem Fall des nichtsequentiellen Banbury Verfahrens wird ein niedriger Modul mit entsprechender geringer Tellersteifigkeit mit schwächerem Geruch und hohem Durchsatz erhalten. In den letzten beiden Fällen, die sequentiellen Banbury Verfahren entsprechen, die als "1 Min. Vorerhitzen" und "2 Min. Vorschmelzen" bezeichnet sind, wird der Fall mit kurzer einminütiger Vorheizzeit (Beispiel 29) bevorzugt, weil er einen hohen zusammengesetzten Modul und eine hohe Tellersteifigkeit (vergleichbar mit dem Fall mit Doppelschnecke) mit dem Nutzen von sowohl schwachem Geruch als auch hohem Durchsatz von mehr als 2000 lbs./Std. ergibt.
Die Doppelschneckenformulierung in der vorstehenden Tabelle enthält PP/30% Glimmer/10% CaCO₃ mit 2,5% Kopplungsmittel (mit Maleinsäureanhydrid modifiziertes PP Qualität Aristech Unite NP-620) und kein Polyethylen. Die Formulierung, die allen drei angegebenen Banbury-Verfahren in der vorstehenden Tabelle entspricht, enthält PP/30% Glimmer/10% CaCO₃/0,5% TiO₂/4% LLDPE ohne Kopplungsmittel, wobei solche Bestandteile die folgenden Quellen und Qualitäten haben: Glimmer = Franklin Minerals L-140, CaCO₃ = Huber Q325, PP = Exxon Escorene PP4772, LLDPE = Novapol Novachemical G1-2024A.
Der nichtsequentielle Banbury-Fall (Beispiel 28) in Tabelle 11 entspricht der Zugabe aller Bestandteile zusammen mit einer Gesamtmischzeit von etwa 4,5 Minuten, gefolgt von der Umwandlung der Charge (mit einer Temperatur von 220°C (430°F)) zu Pellets unter Verwendung eines kontinuierlichen 2,54 × 10^–1 m (10'') Einschneckenextruders, der mit einem 30 Maschen- und einem 20 Maschensieb und einer Unterwasser-Pelletisierungsdüsenanordnung ausgestattet ist, wobei die Pelletisierungstemperatur im Bereich von 235 bis 243°C (455 bis 470°F) liegt.
Der Banbury-Fall mit "sequentiellen 2 Min. Vorschmelzen" (Beispiel 30) in Tabelle 11 entspricht einem Zweiminutenzeitraum für das Schmelzen der PP/LLDPE-Mischung (in Gegenwart von CaCO₃ und TiO₂) auf eine maximale Temperatur von etwa 177°C (etwa 350°F), gefolgt von der Zugabe von Glimmer, und danach Mischen während eines Zeitraums von etwa 105 Sekunden, um eine Chargentemperatur von etwa 221°C (etwa 430°F) zu erzielen, gefolgt von der Um wandlung zu Pellets mit einer Pelletisierungstemperatur von etwa 238°C (etwa 460°F). Der Banbury-Fall "sequentiell, 1 Min. Vorerhitzen (Beispiel 29) in Tabelle 11 entspricht etwa einem Einminutenzeitraum für das Vorerweichen der PP/PE-Mischung (in Gegenwart von TiO₂ oder alternativ der Zugabe des TiO₂ mit dem Glimmer und Calciumcarbonat) auf eine maximale Temperatur von etwa 127°C (etwa 260°F), gefolgt von der Zugabe der Glimmer/CaCO₃-Mischung und danach Mischen, um eine Chargentemperatur von etwa 218°C (etwa 425°F) zu erzielen, gefolgt von der Umwandlung zu Pellets mit einer Pelletisierungstemperatur von etwa 218°C (etwa 425°F). Bei dieser bevorzugten Betriebsweise wurde gefunden, dass ein Vorerhitzen des Polymers dabei hilft, die Steifigkeit der Verbindung (die für die Herstellung steifer Gegenstände erforderlich ist) beizubehalten, und der innige Kontakt des Glimmers mit dem geruchsunterdrückenden Mittel (CaCO₃) hilft bei der Herstellung von Material mit nur schwachem Geruch.
Pellets aus den vorstehend angegebenen Banbury-Mischververfahren wurden anschließend bei 188°C (370°F) als gegossenes Flächenmaterial im Bereich von 43–46 × 10^–4 m (17–18 mil) extrudiert. Die Bedingungen der Herstellungsstraße des Flächenmaterials umfassten auch einen Schnecken-UpM-Wert von 100, eine Abschreckwalzentemperatur von etwa 54°C (etwa 130°F), einen Antriebsstromstärkewert von etwa 22, einen Schmelzdruck von etwa 13.689 kPa (etwa 2000 psi), einen Düsendruck von etwa 6587 kPa (etwa 970 psi) und eine Herstellungsstraßengeschwindigkeit von etwa 2,24 m/Min. (7 Fuß/Min.). Die Teller wurden anschließend unter Verwendung einer Matrize vakuumwarmgeformt und geschnitten und mit Bezug auf die Steifigkeit getestet.
Physikalische Eigenschaften, Wärmebeständigkeit und Eignung für den Lebensmittelkontakt Tabelle 20 MIKROWELLEN-TESTERGEBNISSE FÜR TELLER J UND S
Mikrowelleneignung
Erfindungsgemäße Tellerproben von der Fort James Corporation (J) und Teller, die von der Solo Cup Company (S) hergestellt wurden, wurden in der Mikrowelle (Samsung Modell MW 8690) mit einer Vielzahl von Lebensmitteln getestet. Die höchste Energieeinstellung (10) wurde in allen Fällen verwendet, und die Gar-/Erwärmungszeiten und -verfahren entsprachen den Anweisungen der Lebensmittelhersteller auf den Verpackungen. Die meisten getesteten Lebensmittel waren vom tiefgefrorenen, mikrowellengeeigneten Typ und wurden in einem halb aufgetauten Zustand direkt vor dem Garen auf Teller verbracht. In den entsprechenden Fällen wurde während des Garverfahrens eine lose Abdeckung aus Wachspapier verwendet. Nach dem Garen wurden die Teller sanft mit warmen Wasser gespült und untersucht. Nachstehend werden die detaillierten Testergebnisse angegeben, die auch vorstehend in Tabelle 20 zusammengefasst sind.
ERGEBNISSE DES TESTS Nr. 1 – Doughnut mit Zuckerglasur
J Ein großer, ovaler einfacher Doughnut mit Zuckerglasur wurde 60 Sekunden auf dem erfindungsgemäßen Teller in der Mikrowelle erwärmt. Die Zuckerglasur schmolz, bildete Blasen und floss auf den Teller. Die siedende Mischung aus Zucker und Fett bewirkte, dass sich die Unterseite des Tellers sehr warm anfasste, der Teller wies jedoch kein Verziehen, keine Fleckenbildung, kein Erweichen und kein Durchweichen auf. Der Teller war kühl genug, um sicher gehandhabt zu werden. Der Rest des Doughnuts wurde leicht abgespült und das Aussehen des benutzten Tellers war ausgezeichnet.
S Die Unterseite des Tellers wurde heiß und leicht verformt, ohne durchweicht zu sein, jedoch klebte Zucker an dem Teller.
ERGEBNISSE DES TESTS Nr. 2 – Broccoli mit Käsesauce
J 10 Unzen Green Giant Broccoli mit Käsesauce wurde aus dem Harzbeutel genommen und fünf Minuten in der Mikrowelle auf einem Teller mit einer losen Abdeckung aus Wachspapier erhitzt. Der Käse schmolz und bildete auf dem Teller Blasen, ohne zu kleben. Die Unterseite des Tellers war warm, es wurde jedoch kein Durchweichen und kein Verlust der Formbeständigkeit beobachtet. Nach dem Spülen wurde keine Fleckenbildung beobachtet und das Aussehen des benutzten Tellers war ausgezeichnet.
S Die Unterseite des Tellers wurde heiß und beträchtlich deformiert ohne Durchweichen.
ERGEBNISSE DES TESTS Nr. 3 – Pepperoni-Pizza
J 7 Unzen Tombstone Pepperoni-Pizza wurden auf einem nichtabgedeckten Teller 4 Minuten erhitzt. Der Käse schmolz und bildete etwa bei der Hälfte des Tests Blasen. Der geschmolzene Käse vermischte sich mit dem heißen flüssigen Fett, das aus den Pepperoni lief und tropfte an den Seiten der Kruste auf den Teller. Es wurde kein Kleben, kein Durchweichen, keine Fleckenbildung und kein Verlust der Formbeständigkeit des Tellers beobachtet und das Aussehen des benutzten Tellers war ausgezeichnet.
S Die Unterseite des Tellers wurde heiß und mäßig verformt ohne Durchweichen. Der fettige rötliche Flecken von dem Öl in den Pepperoni konnte nicht vollständig abgewaschen werden.
ERGEBNISSE DES TESTS Nr. 4 – Mikrowellen-Kindermahlzeit: Schweinerippchen-Patties, Barbecue-Sauce, Pommes Frittes, Honigmaisbrot
J Ein Simulationstest für eine schnelle Mahlzeitzubereitung wurde unter Verwendung einer 7,2 Unzen Swanson Mikrowellen-Kindermahlzeit mit Bestandteilen durchgeführt, die aus teilweise gegarten, knochenlosen Schweinerippchen-Patties, Barbecue-Sauce, Pommes Frittes und Honigmaisbrot bestanden. Die Lebensmittel wurden von einem mit Abteilungen versehenen Tablett auf den Teller verbracht. Sauce wurde mit einem Löffel auf die Oberseite des Schweinefleischs gegeben und wurde auf die Seiten der Patties und auf den Teller tropfen gelassen. Der Maisbrotteig wurde mit dem Löffel breitgedrückt und neben die Pommes Frittes auf den Teller gelegt. Die Lebensmittel wurden locker mit Wachspapier abgedeckt und 3,5 Minuten gegart. Die Untersuchung nach der Mikrowellenerwärmung zeigte, dass das Maisbrot vollständig gebacken war und dass nichts an dem Teller anklebte und er nicht beschädigt war. Die Pommes Frittes und das Schweinefleisch mit Sauce verursachten kein Durchweichen und keinen Verlust der Formbeständigkeit des Tellers. Das Spülen des Tellers zeigte das Vorhandensein einer geringfügigen Fleckenbildung durch die Barbecue-Sauce. Insgesamt war das Aussehen des benutzten Tellers sehr gut.
S Die Unterseite des Tellers war hauptsächlich aufgrund des Schweinefleischs deformiert und wies eine beträchtliche Fleckenbildung von der Barbecue-Sauce ohne Durchweichen auf.
ERGEBNISSE DES TESTS Nr. 5 – Bohnen mit Schweinefleisch und Tomatensauce
J Bohnen mit Schweinefleisch und Tomatensauce (Dose mit 8 Unzen) wurden auf den Teller verbracht, mit Wachspapier abgedeckt und 2 Minuten nahe dem Siedepunkt erhitzt. Die Unterseite des Tellers wurde heiß, aber der Rand war kühl anzufassen. Die heiße Unterseite des Tellers wies kein Ausbauchen auf, und wenn der Teller mit den heißen Lebensmitteln am Rand gehandhabt wurde, wurde kein Verlust der Formbeständigkeit bemerkt. Es wurde kein Durchweichen, kein Verziehen und keine Fleckenbildung beobachtet. Das Aussehen des Tellers war ausgezeichnet.
S Die Unterseite des Tellers wurde sehr heiß und sehr deformiert ohne Durchweichen, und wenn der Teller am Rand gehandhabt wurde, fühlte er sich so an, als ob er eine geringe Steifigkeit aufwies.
ERGEBNISSE DES TESTS Nr. 6 – Pfannkuchen mit Sirup und vorgegartem Speck
J Bei diesem Test wurde ein Swanson Mikrowellenfrühstück mit Pfannkuchen und Speck (Größe 4,5 Unzen) verwendet. Die halbaufgetaute Mahlzeit bestand aus drei Pfannkuchen und drei teilweise vorgegarten Speckstreifen. Die Pfannkuchen und der Speck wurden aus dem Tablett aus Karton entfernt und auf den Teller gelegt. Etwa 5 Teelöffel Pfannkuchensirup wurden mit einem Löffel auf die Pfannkuchen verteilt und die zusammengestellte Mahlzeit wurde mit Wachspapier abgedeckt und 2 Minuten in der Mikrowelle erwärmt. Obgleich die Unterseite des Tellers heiß wurde, war die Gesamtleistung des Tellers ausgezeichnet, d. h. kein Verziehen, kein Durchweichen, kein Verlust der Formbeständigkeit und keine Fleckenbildung. Etwas heißes Fett wurde von dem Speck während des Knusprigwerdens abgegeben, es wurde jedoch kein Schaden an dem Teller festgestellt. Das Aussehen des benutzen Tellers war ausgezeichnet.
S Die Unterseite des Tellers wurde heiß und beträchtlich deformiert (insbesondere in den Bereichen, in denen sich der Speck befand), es wurde jedoch kein Durchweichen beobachtet und wenn der Teller am Rand gehandhabt wurde, fühlte er sich weich an.
TEST Nr. 7 – Butter
J Butter (ein fünf Teelöffel großes Stück) wurde auf den Teller gelegt und lose mit Wachspapier abgedeckt und in der Mikrowelle 3 Minuten lang behandelt. Die Butter schmolz vollständig und bedeckte den gesamten Boden des Tellers.
Gegen Ende des Tests begann die Butter zu sieden. Die Unterseite des Tellers wurde sehr heiß und leicht verzogen, es gab jedoch kein Durchweichen. Der Rand des Tellers fühlte sich kühl an, was ein sicheres Entfernen des Tellers aus dem Mikrowellenofen gestattete. Eine kleine Portion Butter brannte an, wurde jedoch leicht von dem Teller abgewaschen. Die Gesamtleistung des Tellers war gut.
S Die Unterseite des Tellers wurde sehr heiß und war beträchtlich verzogen, es wurde jedoch kein Durchweichen beobachtet und der Fettfilmrest konnte nicht vollständig abgewaschen werden. Der Teller fühlte sich weich und gummiartig an, wenn er am Rand gehandhabt wurde.
ERGEBNISSE DES TESTS Nr. 8 – Speck
J Drei Streifen rohen, geräucherten Specks wurden in drei Blatt Küchentuch aus Papier gewickelt und 5 Minuten gegart. Der gesamte Speck wurde knusprig, und etwa 20% davon waren verbrannt. Die Unterseite des Tellers wurde sehr heiß, aber der größte Teil des Randbereichs war relativ kühl anzufassen. Fett trat aus dem Speck heraus und durchweichte das Küchentuch. Das Fett sammelte sich am Boden, den Seiten und einigen Randbereichen des Tellers an. Das Fett, das sich in einigen Randbereichen ansammelte, verursachte ein lokalisiertes Schmelzen des Tellers, es bildeten sich jedoch keine Löcher. Das heiße Fett, das sich auf dem Tellerboden ansammelte, verursachte ein beträchtliches Verziehen, jedoch kein Durchweichen. Die Gesamtleistung des Tellers beim Test Nr. 8 war weniger zufriedenstellend als beim Test Nr. 7.
S Wenn der rohe Speck in Küchentücher gewickelt und auf dem S-Teller gegart wurde, wurde der Boden sehr weich und klebte an dem Glasteller in der Mikrowelle. Unter den Bedingungen eines solchen heißen Fetts, wurden die anhaftenden Polymerbereiche einem lokalisierten Schmelzen unterzogen und dehnten sich aus, als der Teller von dem Glasteller hochgehoben wurde. Der Teller war sehr verzogen, jedoch bildeten sich keine Löcher und es wurde kein Durchweichen beobachtet.
Mit der möglichen Ausnahme des rohen Specks wird das Verhalten des J-Tellers gemäß dieser Erfindung in dem Mikrowellenofen bei einer Vielzahl von wässerigen, fettigen, zuckrigen Lebensmittelkombinationen für ausgezeichnet erachtet. Keine ungewöhnlichen oder sekundären Gerüche wurden während und nach dem Kochen jedes Typs von Lebensmittel direkt auf dem Teller nachgewiesen. Die vorstehenden Angaben zeigen die überlegenen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Teller.
Reißfestigkeit
Eine Niedrigtemperatur-Reißfestigkeit der steifen Teller ist von größter Bedeutung, wenn man in Erwägung zieht, dass das Produkt während der Lagerung und dem Versand zur Verkaufsstelle überleben muss. Normalerweise ist es schwierig, die Reißfestigkeit von steifen polymeren Materialien zu verbessern oder deren Sprödigkeit zu verringern, ohne dass dies auf Kosten der Steifigkeit geht, was üblicherweise der Fall ist, wenn übermäßige Mengen von weicheren streckbaren Materialien wie Polyethylenen, mit Kautschuk modifizierten Harzen und dergleichen eingeführt werden. Um bei der Verleihung einer Reißfestigkeit erfolgreich zu sein, ohne die Steifigkeit beträchtlich zu verringern, müssen relativ geringe Mengen an Polyethylen oder mit Kautschuk modifizierten Zusatzstoffen, im Allgemeinen im Bereich von mehreren bis etwa 5 Gew.-% zugegeben werden. Diese Erfindung zeigt jedoch, dass die Zugabe von geringen Mengen Polyethylen allein nicht ausreicht, um die Reißfestigkeit zu verbessern, wodurch das gewünschte Ergebnis durch eine synergistische binäre Kombination von Polyethylen und TiO₂ erhalten wird. Solche Produkte mit schwachem Geruch weisen eine hohe Reißfestigkeit auf, welche sie kommerziell brauchbar macht.
Beispiele 63 bis 70
Unter einem weiteren Aspekt der Erfindung werden gehärtete, reißfeste Gegenstände zur Verfügung gestellt. Es wurde gefunden, dass Polypropylen-/Mineral-/Polyethylen-/Titandioxid-Formulierungen ohne ein Kopplungsmittel der Rissbildung widerstehen. Im Allgemeinen weisen die Gegenstände die in Tabelle 21 angegebenen Komponenten in den Mengen auf, die vorstehend in der Zusammenfassung der Erfindung angegeben sind. Es wird in Tabelle 21 gezeigt, dass Polyethylen/Titandioxid eine Synergie bei der Reißfestigkeit aufweist.
Tabelle 21 Niedrigtemperatur-Rissdaten für 9-Zoll-Teller, die aus PP/30% Glimmer/10% CaCO₃, modifiziert mit verschiedenen Kombinationen von TiO₂, Polyethylen oder Kopplungsmittel, hergestellt sind
Die Reißfestigkeit bei den Beispielen 63 bis 70 wurde im Labor gemäß dem nachstehend angegebenen Verfahren bewertet, das als Prüfwerkzeug für die Formulierungen mit verschiedenen Kombinationen von TiO₂, Polyethylen oder Kopplungsmittel brauchbar gefunden wurden. Ein Laborverfahren wurde erfunden und verwendet, um die Reißfestigkeit der Teller zu bewerten. Nachstehend ist insbesondere eine Beschreibung der Testinstrumente und den damit verbundenen Fixiervorrichtungen angegeben, die verwendet wurden, um die Teller einer wiederholbaren Randquetschkraft auszusetzen. Die Modell-Nummern der Standardvorrichtungen, die bei diesem Verfahren verwendet werden, sind nachstehend angegeben und zusätzliche Fixiervorrichtungen, die bei diesen Tests verwendet wurden, wurden wie folgt verwendet:
Instron – Modell #55R402 wurde verwendet, das mit einer Instron Environmental Chamber Modell #3111 ausgestattet war. Die Instron Environmental Chamber – Modell #3111 wurde modifiziert, um niedrige Temperaturen mit flüssigem Stickstoff zu steuern. Sie war mit einem Steuersolenoid, das an der Hinterseite des Schranks angebracht war, und einem elektronischen Steuermodul, das an der Schalttafelanordnung angebracht war, ausgestattet. Die Temperatur innerhalb der Kammer wurde mit Bezug auf einen Sollwert an dem Temperatur-Drehschalter an der vorderen Tafel gesteuert. Ein Thermoelement innerhalb der Kammer sorgt für ein Feedback zu der Vorrichtung. Ein Quecksilberthermometer wurde in der Kammer angeordnet und derart ausgerichtet, dass die Temperatur innerhalb der Kammer durch eine isolierte Glastür sichtbar war. Sie wurde überwacht und unter Verwendung des Temperatur-Drehschalters der Tafel auf 0°C eingestellt. Eine Stößelstange wurde an der Ladezelle des Instron befestigt und durch eine Öffnung in der Oberseite der Umweltkammer geführt. Eine kreisförmige Metallvorrichtung mit einem Durchmesser von 100 mm und einer Dicke von 10 mm wurde an dem Ende der Stößelstange innerhalb der Kammer befestigt. Diese kreisförmige Metallvorrichtung wurde verwendet, um die Kante eines Harztellers während des Testens zu kontaktieren.
Die Tellerabstützfixiervorrichtung wurde auf einer kreisförmigen Metallbasisabstützung, die einen Durchmesser von 140 mm und eine Dicke von 14 mm hatte, angeordnet. Diese Metallbasisabstützung befand sich genau oberhalb des Innenbodens der Umweltkammer. Sie wurde an einer Abstützstange befestigt, die durch den Boden der Umweltkammer hindurch geführt und an der Basis des Instrons befestigt wurde. Zentrieranschläge wurden an der Metallbasisabstützung derart vorgesehen, dass die Tellerabstützfixiervorrichtung wiederholt an der gleichen Stelle in dem Umweltschrank angeordnet werden konnte.
Die Tellerabstützfixiervorrichtung ist aus 5 mm dicken Platten aus Plexiglas hergestellt. Die Hauptbasis dieser Fixiervorrichtung misst 100 × 125 mm. Die Abmessung von 125 mm stellt die Breite der Vorderseite der Fixiervorrichtung dar. Die Kante der 125 mm messenden Seite einer zweiten Plexiglasplatte mit den Abmessungen 160 × 125 mm wurde permanent an der Hauptplexiglasbasis befestigt. Diese Platte wurde unter einem Winkel von 90° an der Hauptbasis und 35 mm nach innen von dem vorderen Rand befestigt. Ein L-förmiges Plexiglas-Element wurde an der Hauptbasis hinter der und parallel zu der permanenten Platte mittels Flügelschrauben befestigt. Zwei 20 mm lange Schlitze wurden in der Basis des L-förmigen Elements vorgesehen, um die Befestigung des Testtellers zu gestatten und für dessen Bewegung zur Einstellung zum Halten desselben zu sorgen. Der kurze Schenkel oder die Basis des L-förmigen Elements liegt der Hinterseite der Fixiervorrichtung gegenüber. Ein Block mit den Abmessungen 40 × 25 × 15 mm dick wurde permanent an dem obersten Ende am Mittelpunkt des L-förmigen Elements befestigt. Dieser Block befindet sich an der Vorderseite des beweglichen Elements oder genau gegenüber des kurzen Schenkels des L-förmigen Elements, während ein einstellbarer Telleranschlag an der einen Seite des bewelichen L-förmigen Elements befestigt war.
Die Methodik für das Testen der Reißfestigkeit der Teller war wie folgt. Der Testteller wurde in einer vertikalen Stellung mit der Kante in der Tellerabstützfixiervorrichtung befestigt. Die Unterseite des Testtellers wurde gegen die permanent befestigte Plexiglasplatte der Tellerabstützfixiervorrichtung angeordnet. Die Flügelschrauben an dem beweglichen Teil der Tellerabstützfixiervorrichtung wurden gelockert. Das L-förmige, bewegliche Element wurde in Richtung auf den Teller bewegt. Der Teller wurde durch die befestigte Plexiglasplatte und den Block, der an der Wand des L-förmigen, beweglichen Elements befestigt war, in einer vertikalen Stellung gehalten.
Der Telleranschlag, der sich an dem L-förmigen, beweglichen Element befindet, wurde derart eingestellt, dass das Zentrum des Tellers mit dem Zentrum der Tellerabstützfixiervorrichtung fluchtet. Die Tellerabstützfixiervorrichtung zusammen mit dem Testteller, der in einer vertikalen Stellung befestigt war, wurde auf der Metallbasisabstützung in der Umweltkammer angeordnet. Das Instron wurde derart eingestellt, dass sich die Stößelstangen-Quetschanordnung 0,5 Zoll oberhalb der Tellerkante befand.
Vor dem Test wurde die Umweltkammer auf 0°F eingestellt. Nach dem Anordnen der Tellerabstützfixiervorrichtung zusammen mit dem in einer vertikalen Stellung befestigten Teller in der Umweltkammer musste die Kammer erneut auf 0°F eingestellt werden. Dieser Zeitraum betrug etwa 30 Sekunden. Nach Wiederherstellung der Testtemperatur wurde der Teller weitere fünf Minuten vor dem Test konditioniert. Die Geschwindigkeit des Querhaupts des Instron wurde auf 40 Zoll pro Minute eingestellt. Nach dem fünfminütigen Zeitraum des Konditionierens wurde das Instron aktiviert und die Kantenquetschkraft zur Einwirkung gebracht. Ein Satz von fünf oder ein Satz von zehn replizierten Tellern wurde mit Bezug auf jede Bedingung getestet. Die Gesamtzahl der getesteten Teller und die Gesamtzahl der Teller, die bei jeder getesteten Bedingung einen Randrissfehler aufwiesen, sind in Tabelle 21 angegeben. Des weiteren wurde der Prozentsatz der Teller, die rissen, wie vorstehend gezeigt, berechnet. Die vorstehend angegebenen Formulierungen für das Reißfestigkeitstesten wurden im Temperaturbereich von 400 bis etwa 425°F mit einer im Handel erhältlichen Banbury-Vorrichtung unter Verwendung von Chargengrößen im Bereich von 150 bis 200 lbs. und nominellen Mischzeiten von 3 Minuten, gefolgt von Unterwasserpelletisierung, gemischt.
Pellets wurden anschließend bei 370°F als gegossenes Flächenmaterial im Bereich von 18 mil extrudiert. Die Bedingungen der Flächenmaterialherstellungsstraßen umfassten auch einen Schnecken-UpM-Wert von 100 und eine Abschreckwalzentemperatur von 130°F. Die Teller wurden anschließend unter Verwendung einer Matrize vakuumwarmgeformt, geschnitten und danach mit Bezug auf die Reißfestigkeit getestet.
Die Daten der Beispiele 63 bis 65 zeigen, dass die Anwesenheit von TiO₂, Polyethylen oder Kopplungsmittel allein nicht ausreicht, um die Reißfestigkeit der Teller, die aus PP/Glimmer/CaCO₃ bestehen, zu verbessern. Des weiteren zeigen die Daten der Beispiele 66 und 67, dass binäre Kombinationen von Polyethylen mit Kopplungsmittel oder TiO₂ mit Kopplungsmittel, zwei Fälle sind, die auch nicht ausreichen, um eine Reißfestigkeit zu verleihen. Des weiteren verleiht die tertiäre Kombination von TiO₂, Polyethylen und Kopplungsmittel (Beispiel 68) auch keine ausreichende Reißfestigkeit wie durch die Mehrzahl der Proben bewiesen, die eine Rissbildung aufweisen. Die brauchbaren Zusatzstoffpakete dieser Erfindung (Beispiele 69 und 70) enthalten das binäre System von Polyethylen (entweder LLDPE oder HDPE) mit mindestens 0,5 Gew.-% TiO₂, wodurch die Reißfestigkeit ausgezeichnet ist, wie durch Proben ohne Risse bewiesen wird.
Beispiele 71 bis 78
Zusätzliche Teller wurden gemäß den vorstehenden Verfahren und Zusammensetzungen hergestellt. Die Reißtestergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle 22 angegeben.
Unter einem weiteren Aspekt der Erfindung werden durch Herstellung einer schmelzgemischten Zusammensetzung mit etwa 40 bis 90 Prozent eines Polypropylenpolymers, etwa 10 bis etwa 50 Gew.-% eines mineralischen Füllstoffs und wahlweise einer wirksamen Menge einer geruchsverringernden Verbindung Gegenstände für den Kontakt mit Lebensmitteln zur Verfügung gestellt. Die schmelzgemischte Zusammensetzung wird zu einem Flächenmaterial extrudiert und zu einem Gegenstand für den Kontakt mit Lebensmitteln geformt, und sie ist durch einen relativen Aromaindex von weniger als etwa 0,75, vorzugsweise weniger als etwa 0,6, bezogen auf eine Zusammensetzung, die nur 30 Gew.-% Glimmer enthält, gekennzeichnet. Der relative Aromaindex ist so ähnlich wie vorstehend definiert, jedoch bezogen auf eine Glimmerzusammensetzung ohne eine geruchsunterdrückende Verbindung wie Calciumcarbonat. Anders ausgedrückt, der relative Aromaindex wird auf die gleiche Weise wie der Geruchsindex unter Verwendung der AromaScan^® Vorrichtung wie vorstehend angegeben oder ein anderes geeignetes Instrument bestimmt mit dem Unterschied, dass eine Zusammensetzung mit 30 Gew.-% Glimmerfüllstoff als Bezugs- (oder Nenner-) Verbindung verwendet wird. In der Form einer Gleichung
So hätte eine Zusammensetzung, die im Wesentlichen aus 30% Talkum, 10% Calciumcarbonat und ansonsten aus Polypropylen besteht, einen relativen Aromaindex, bezogen auf eine Zusammensetzung von 30 Gew.-% Glimmer, von:
Die Erfindung umfasst auch: (a) Herstellen einer schmelzgemischten Zusammensetzung, die etwa 90 Gew.-% eines Polypropylenpolymers, etwa 10 bis etwa 50 Gew.-% eines primären mineralischen Füllstoffs und wahlweise eine wirksame geruchsverringernde Menge einer basischen oder wahlweise sauren, organischen oder anorganischen Verbindung enthält; (b) Extrudieren der schmelzgemischten Zusammensetzung zu einem Flächenmaterial, und (c) Bilden eines Gegenstands zum Kontakt mit Lebensmitteln aus dem Flächenmaterial, wobei die schmelzgemischte Zusammensetzung einen relativen Aromaindex von 0,75 oder weniger aufweist. Besonders bevorzugte primäre mineralische Füllstoffe umfassen Talkum, Kaolin, Bentonit und Wollastonit.

Claims

Einwegnapf zum Servieren von Lebensmitteln, der aus einem Polyolefin-Flächenmaterial mit mineralischem Füllstoff gebildet ist, welcher einen im Wesentlichen planaren Mittelabschnitt (340), einen Seitenwandabschnitt (342) und einen Flanschabschnitt (356) mit einem charakteristischen Volumen, V, gemessen in Kubikzentimetern, aufweist; wobei der Seitenwandabschnitt (342) sich nach außen und nach oben von dem im Wesentlichen planaren Abschnitt (340) erstreckt; wobei der Flanschabschnitt (356) sich nach außen von dem Seitenwandabschnitt (342) erstreckt und einen bogenförmigen Randabschnitt (360) aufweist, mit einem Krümmungsradius, der einen äußersten Bogen begrenzt, wobei der äußerste Bogen die Außenkante des Napfes definiert und einen nach unten vorstehenden Abschluß aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Krümmungsradius des äußersten Bogens in Zentimeter im Bereich von 0,38 × (V/592)^1/3 bis 0,89 × (V/592)^1/3 liegt.
Einwegnapf zum Servieren von Lebensmitteln, der aus einem Polyolefin-Flächenmaterial mit mineralischem Füllstoff gebildet ist, welcher einen im Wesentlichen planaren Mittelabschnitt (340), einen Seitenwandabschnitt (342) und einen Flanschabschnitt (356) aufweist, und der ein charakteristisches Volumen, V, hat; wobei der Seitenwandabschnitt sich nach außen und nach oben von dem mittleren, im Wesentlichen planaren Abschnitt (340) erstreckt; wobei der Flanschabschnitt (356) sich nach außen von dem Seitenwandabschnitt (342) erstreckt und einen äußeren, bogenförmigen Randabschnitt (360) aufweist, mit einem Krümmungsradius, der einen äußersten Bogen begrenzt, wobei der äußerste Bogen die Außenkante des Napfes definiert und einen nach unten vorstehenden Abschluß aufweist, wobei der Krümmungsradius des äußersten Bogens in Zentimeter im Bereich von 0,38 bis 0,89 liegt.
Einwegnapf zum Servieren von Lebensmitteln gemäß Anspruch 1, bei dem die Seitenwand umfasst: einen ersten Seitenwandabschnitt (344), der sich nach außen von dem im Wesentlichen planaren Mittelabschnitt (340) erstreckt, wobei der erste Seitenwandabschnitt (344) nach oben konvex ist und einen ersten Bogen mit einem ersten Krümmungsradius begrenzt; einen zweiten Seitenwandabschnitt (348), der an den ersten Seitenwandabschnitt (344) anschließt und sich von diesem nach außen erstreckt, wobei der zweite Seitenwandabschnitt (348) nach unten konvex ist und einen zweiten Bogen mit einem zweiten Krümmungsradius begrenzt; und einem dritten Seitenwandabschnitt (352), der an den zweiten Seitenwandabschnitt (348) anschließt und sich von ihm nach außen erstreckt, wobei der dritte Seitenwandabschnitt (352) nach unten konvex ist und einen dritten Bogen mit einem dritten Krümmungsradius begrenzt, wobei der Randabschnitt (356) an den dritten Seitenwandabschnitt (352) angeschlossen ist und sich von ihm nach außen erstreckt, wobei der vierte Randabschnitt (356) nach unten konvex ist und einen vierten Bogen begrenzt, der einen vierten Krümmungsradius aufweist, wobei der vierte Krümmungsradius in Zentimeter im Bereich von 0,30 × (V/592)^1/3 bis 0,89 × (V/592)^1/3 liegt.
Einwegnapf zum Servieren von Lebensmitteln nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der äußerste Bogen (360) sich von seinem vertikalen Scheitelpunkt zu seinem Abschluss über einen Winkel von 35 Grad bis 55 Grad erstreckt.
Einwegnapf zum Servieren von Lebensmitteln nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Artikel eine Wanddicke von 2,5 × 10^–10 bis 20,32 × 10^–4 Meter aufweist.
Einwegnapf zum Servieren von Lebensmitteln gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, der von 40 bis 90 Gew.-% eines Polypropylen-Polymers aufweist, von 1 bis 15 Gew.-% Polyethylen, von 0,1 bis 5 Gew.-% Titandioxid und, optional, eine organische oder anorganische, basische Verbindung, die dadurch herstellbar ist, dass man ein Alkalimetall oder ein Erdalkali-Element mit Karbonaten, Phosphaten, Carboxylsäuren umsetzt, sowie Alkalimetall- und Erdalkalioxide, -hydroxide oder -silicate und basische Metalloxide, einschließlich Gemische aus Siliziumdioxid mit einem oder mehreren der folgenden Oxide: Magnesiumoxid, Calciumoxid, Bariumoxid und deren Gemische umsetzt, wobei der Rest einen Mineralfüllstoff umfasst.
Einwegnapf zum Servieren von Lebensmitteln gemäß Anspruch 6, bei dem die organische oder anorganische Verbindung Calciumcarbonat umfasst und das Calciumcarbonat in einer Menge von 5 bis 20 Gew.-% vorhanden ist.
Einwegnapf zum Servieren von Lebensmitteln nach Anspruch 6 oder 7, bei dem Polyethylen von 2,5 bis 15 Gew.-% vorhanden ist.
Einwegnapf zum Servieren von Lebensmitteln nach einem der Ansprüche 3 bis 8, bei dem der vierte Bogen sich über einen Winkel von 40 Grad bis 50 Grad von seinem vertikalen Scheitelpunkt zu seinem Abschluss erstreckt.
Einwegnapf zum Servieren von Lebensmitteln nach einem der Ansprüche 3 bis 9, bei dem der erste Bogen größer in seiner Länge ist als der vierte Bogen.
Einwegnapf zum Servieren von Lebensmitteln nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Platte aus einem Polyolefin-Flächenmaterial mit einem mineralischen Füllstoff gebildet ist und bei dem das Mineral Glimmer aufweist.
Einwegnapf zum Servieren von Lebensmitteln nach Anspruch 11, bei dem das Polyolefin Polypropylen aufweist.