DE69113016T2

DE69113016T2 - Mikrowellensuszeptor mit einer Beschichtung aus Silikatbindemittel und aktiven Bestandteilen.

Info

Publication number: DE69113016T2
Application number: DE69113016T
Authority: DE
Inventors: Paul Ralph Bunke; Joseph Anthony Milenkevich; Robert Lawrence Prosise; Christopher William Widenhouse; Andrew Julian Wnuk
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 1990-12-21
Filing date: 1991-12-05
Publication date: 1996-04-04
Anticipated expiration: 2011-12-06
Also published as: US5343024A; ES2077157T3; ATE127762T1; DK0496130T3; DE69113016D1; GR3018282T3; EP0496130B1; CA2057641A1; CA2057641C; EP0496130A2; EP0496130A3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Mikrowellenfeldmodifizierer, und insbesondere auf solche Modifizierer, welche eine signifikante Menge an Wärme erzeugen, d.h. Suszeptoren. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Suszeptoren, die aus einem elektrisch stetigen Beschichtungsmaterial bestehen, mit dem ein dielektrisches Substrat beschichtet ist.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Mikrowellenöfen besitzen die Fähigkeit, Gegenstände, insbesondere Nahrungsmittel, extrem rasch zu erhitzen, zu kochen oder zu backen. Unglücklicherweise hat das Mikrowellenerhitzen auch seine Nachteile. Beispielsweise vermag es ein Mikrowellenerhitzen alleine oftmals nicht, solch wünschenswerte Ergebnisse wie Ebenheit, Gleichmäßigkeit, Bräunen, Knusprigbacken und Reproduzierbarkeit zu erzielen. Zeitgemäße Versuche, diese und andere wünschenswerte Resultate mit Mikrowellenöfen zu erzielen, umfassen die Verwendung von Mikrowellenmodifiziervorrichtungen, wie Mikrowellensuszeptoren.
Im allgemeinen sind Mikrowellensuszeptoren Vorrichtungen, die, wenn sie in einem Mikrowellenenergiefeld angeordnet werden, wie es in einem Mikrowellenofen existiert, mit der Erzeugung einer signifikanten Menge an Wärme reagieren. Der Suszeptor absorbiert einen Teil der Mikrowellenenergie und wandelt sie direkt in Wärmeenergie um, welche beispielsweise zum Knusprigbacken oder Bräunen von Nahrungsmitteln nützlich ist. Diese Wärme kann von einer mikrowelleninduzierten intramolekularen oder intermolekularen Wirkung herrühren; von induzierten elektrischen Strömen, welche zu sogenannten I²R-Verlusten in elektrisch leitenden Vorrichtungen führen (in weiterem als ohmsche Erwärmung bezeichnet); oder von einem dielektrischen Erhitzen eines dielektrischen Materials, das zwischen elektrisch leitenden Teilchen, Elementen oder Bereichen liegt (im weiteren alternativ als Streufelderwärmung oder kapazitive Erwärmung bezeichnet).
In jedem Fall absorbiert der Mikrowellensuszeptor einen Teil der Mikrowellenenergie im Ofenraum. Diese Absorption reduziert die Mikrowellenenergiemenge, welche zum Kochen des Nahrungsmittels verfügbar ist. Gleichzeitig macht der Suszeptor Wärmeenergie für ein Oberflächenkochen des Nahrungsmittels durch Wärmeübertragung mittels Wärmeleitung oder Wärmeabstrahlung verfügbar. Somit tendieren Suszeptoren dazu, das direkte Mikrowelleninduktionserhitzen zu verlangsamen, um einen gewissen Anteil an Wärmeerhitzung zu erzeugen, welche gleichförmiger ist und eher solche wünschenswerte Ergebnisse wie Bräunen oder Knusprigmachen ergibt.
Derzeit ist der kommerziell am erfolgreichsten Mikrowellensuszeptor ein Dünnfilmsuszeptor, welcher mittels des I²R-Mechanismus erwärmt, was zu einem ohmschen Erhitzen führt. Typischerweise werden Dünnfilmsuszeptoren aus einem dünnen Film metallisierten Aluminiums gebildet, das auf einer Polyesterschicht vakuumabgelagert wird, welche auf Papier oder Karton aufgebracht ist. Diese Art von Suszeptor hat ihre Einschränkungen. Beispielsweise bieten diese Dünnfilmsuszeptoren nur eine mäßige Heizleistung. Sie erzeugen nicht die hohe Heizleistung, die erforderlich ist, um Nahrungsmittel mit hohem Feuchtigkeitsgehalt zu bräunen oder knusprig zu machen. Noch entscheidender ist, daß Dünnfilmsuszeptoren kostspielig in der Herstellung sind und nicht die universelle Einsetzbarkeit und Herstellungskostenvorteile haben, welche Beschichtungsmaterialien bieten.
Verschiedene andere Mikrowellensuszeptoren wurden vorgeschlagen, waren aber nicht so kommerziell erfolgreich. Eine große Anzahl dieser Suszeptoren verwendet Graphit oder Kohlenstoff als mikrowellenaktive Teilchen. Obwohl einige dieser Suszeptoren hohe Temperaturen erreichen können, tendieren sie entweder zu einer übermäßigen Erhitzung oder einer signifikanten Verschlechterung. Eine übermäßige Erhitzung tritt auf, wenn eine solch hohe Leistung über den Erhitzungszyklus erzeugt wird, daß die Temperatur über wünschenswerte Grenzen ansteigt. Eine signifikante Verschlechterung tritt auf, wenn sich der Suszeptor während des Kochzyklus abnützt und sich dadurch die Wärmeerzeugung verringert, so daß jegliches Kochen durch Wärmeleitung scheinbar aufhört. Beispiele von solchen Suszeptoren sind in dem US-Patent 4 640 838, ausgegeben an Isakson et al. am 3. Februar 1987, dem US-Patent 4 518 651, ausgegeben am 21. Mai 1985 an Wolfe, Jr., unä dem US-Patent 4 959 516, ausgegeben an Tighe et al. am 25 September 1990, beschrieben. Die WO 90/04516 beschreibt Mikrowellensuszeptoren mit Schichten mit Dämpfungsteilchen. Die Dämpfungsteilchen können jedes beliebige einer Vielzahl von nicht-leitenden mineralischen Pulvern kleiner Partikelgröße enthalten.
Als weiteres Beispiel offenbart das am 26. Februar 1980 an Turpin et al. ausgegebene US-Patent 4 190 757 eine Mikrowellenverpackung. Die Verpackung enthält einen Suszeptor, der aus einem bevorzugt metallischen Substrat und einer verhältnismäßig dicken Trockenlage zusammengesetzt ist. Die Trockenlage ist aus einem ein verlustbehaftetes Material enthaltenden Bindemittel gefertigt. Natriumsilikat wird als Bindemittel erwähnt und solche Komponenten wie Halbleiter, ferromagnetische Materialien, Kohlenstoff oder Graphit werden als verlustbehaftetes Material vorgeschlagen.
Es wird angenommen, daß die vorliegende Erfindung eine einzigartige Kombination von Vorteilen bietet. Der Suszeptor der vorliegenden Erfindung ist in der Lage, extrem hohe Temperaturen zu erreichen. Dies ermöglicht es, Nahrungsmittel zu kochen, welche bislang in einem Mikrowellenofen nicht richtig braun und knusprig wurden. Darüber hinaus kann der Suszeptor so formuliert werden, daß, wenn eine Maximaltemperatur erreicht ist, der Suszeptor "abschaltet", was eine übermäßige Erhitzung vermeidet. Dies kann beispielsweise wesentlich sein, wenn kostengünstige, aber entflammbare Susbtrate wie Papier gewünscht sind; insbesondere wenn eine Temperatur nahe dem Flammpunkt für ein wirksames Kochen gewünscht ist. Ferner kann, obwohl diese hohen Temperaturen erreicht werden können, die Masse des Suszeptors klein sein, um ein rasches Abkühlen zu ermöglichen, was eine mögliche Verletzung ausschließt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Mikrowellensuszeptor geschaffen, welcher ein mikrowellenaktives Beschichtungsmaterial und ein dielektrisches Substrat aufweist. Das mikrowellenaktive Beschichtungsmaterial enthält ein Silikatbindemittel und einen aktiven Bestandteil. Das Gewichtsverhältnis von Silikat zu aktivem Bestandteil in dem Beschichtungsmaterial beträgt etwa 98:2 oder weniger (d.h. weniger Silikat). Das dielektrische Substrat besitzt eine Trockenlage des mikrowellenaktiven Beschichtungsmaterials, welche zumindest über einem Teil des Substrates liegt. Die Trockenlage ist elektrisch stetig und hat eine Oberflächenkonzentration des aktiven Bestandteiles von etwa 1,0 g/m² oder mehr. Das Silikat ist bevorzugt ein Natriumsilikat und der aktive Bestandteil ist bevorzugt Graphit.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Mikrowellensuszeptor geschaffen, welcher eine gemäßigte Heizleistung hat. Dieser Suszeptor enthält ein mikrowellenaktives Beschichtungsmaterial, welches ein Silikatbindemittel und einen aktiven Bestandteil enthält. Das Gewichtsverhältnis von Silikat zu aktivem Bestandteil im Beschichtungsmaterial beträgt von etwa 90:10 bis etwa 80:20. Der Suszeptor enthält auch ein dielektrisches Substrat, welches eine Trockenlage des mikrowellenaktiven Beschichtungsmaterials hat, die zumindest über einem Teil des Substrates liegt, um eine gemäßigte Heizleistung zu erzeugen. Die Trockenlage ist elektrisch stetig und hat eine Oberflächenkonzentration des aktiven Bestandteiles von etwa 1,0 g/m² oder mehr.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Mikrowellensuszeptor geschaffen, welcher eine hohe Heizleistung aufweist. Dieser Suszeptor enthält ein mikrowellenaktives Beschichtungsmaterial, welches ein Silikatbindemittel und einen aktiven Bestandteil enthält. Das Gewichtsverhältnis von Silikat zu aktivem Bestandteil im Beschichtungsmaterial beträgt etwa 80:20 bis etwa 40:60. Der Suszeptor enthält auch ein dielektrisches Substrat, welches eine Trockenlage des mikrowellenaktiven Beschichtungsmaterials besitzt, die zumindest über einem Teil des Substrates liegt, um eine hohe Heizleistung zu erzeugen. Die Trockenlage ist elektrisch stetig und hat eine Oberflächenkonzentration des aktiven Bestandteiles von etwa 1,0 g/m² oder mehr.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Ein-Portionen-Backsystem geschaffen. Dieses Backsystem umfaßt einen gewölbten Oberteil mit einem kuppelförmigen Substrat, welches in der Lage ist, verhältnismäßig hohen Backtemperaturen zu widerstehen. Eine Trockenlage des mikrowellenaktiven Beschichtungsmaterials mit einem ΔT&sub1;&sub2;&sub0; von über etwa 92,3ºC (200ºF) liegt zumindest über einem Teil des kuppelförmigen Substrates. Der gewölbte Oberteil ist dafür ausgelegt, über den zu backenden Gegenstand gesetzt zu werden. Der gewölbte Oberteil wirkt bevorzugt mit einem Basiselement zusammen, um eine äußere Umhüllung zu bilden. Das Backsystem umfaßt ferner bevorzugt einen Suszeptor, der im Bereich des Basiselementes angeordnet ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Suszeptorbackschale geschaffen. Die Backschale weist ein verhältnismäßig flexibles mikrowellendurchlässiges dielektrisches Substrat und eine verhältnismäßig trockene Lage aus spröden Beschichtungsmaterial auf, welches zumindest über einen Teil des Substrates liegt. Ferner ist eine Schutzschicht, welche in der Lage ist, jegliche abgeblätterte Splitter der Trockenlage zurückzuhalten, über der Trockenlage angeordnet, um die Trockenlage zwischen sich und dem Substrat in die Mitte zu nehmen. Die flexible Schicht ist bevorzugt eine Schicht aus einem alkalistabilen Polymerlatex-Weichmacher oder Papier.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Obwohl die Beschreibung mit Ansprüchen schließt, welche die Erfindung besonders herausstreichen und unterscheidend beanspruchen, wird angenommen, daß die vorliegende Erfindung aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen besser verständlich wird, in denen gleiche Bezugszeichen ähnliche Elemente bezeichnen und wobei:
Fig. 1 eine Perspektivansicht einer bevorzugten Ausführungsforn eines Suszeptors der vorliegenden Erfindung ist, der zu einer Backschale geformt ist;
Fig. 2 ein vergrößerter Querschnitt entlang der Linie 2-2 von Fig. 1 ist;
Fig. 3 ein Dreikomponentendiagramm ist, welches die Beziehung zwischen Absorption, Reflektion, Transmission und ungefährem spezifischen Widerstand für eine elektrisch stetige Schicht veranschaulicht;
Fig. 4 eine Perspektivansicht einer bevorzugten Ausführungsform von Fig. 1 ist, die in eine Packung für das Backen von Napfkuchen integriert ist;
Fig. 5 eine Draufsicht auf einen Zuschnitt ist, welcher zur Bildung der Suszeptorbackschale von Fig. 1 verwendet wird;
Fig. 6 eine Perspektivansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines Suszeptors der vorliegenden Erfindung ist, welcher zu einer Kuppel geformt ist;
Fig. 7 ein Querschnitt entlang der Linie 7-7 von Fig. 6 ist;
Fig. 8 eine Perspektivansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsforn eines Mikrowellensuszeptors der vorliegenden Erfindung ist, welcher zum Braten verwendet werden kann;
Fig. 9 ein Querschnitt entlang der Linie 9-9 von Fig. 8 ist; und
Fig. 10 ein vergrößerter Querschnitt ähnlich jenem von Fig. 2 einer weiteren Mikrowellensuszeptorbackschale der vorliegenden Erfindung ist.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Ein bevorzugter Suszeptor der vorliegenden Erfindung, der zu einer Backschale 20 geformt ist, ist in den Fig. 1 und 2 dargestellt und weist grundsätzlich ein dielektrisches Substrat 30 und eine Trockenlage 29 aus einem mirkowellenaktiven Beschichtungsmaterial auf, das über zumindest einem Teil des Substrates 30 liegt. Das Substrat 30 ist im allgemeinen direkt mit der darüberliegenden Trockenlage 29 beschichtet; es kann jedoch eine zusätzliche Materiallage dazwischen angeordnet werden. Diese Ausführungsform enthält auch eine Schutzschicht 28, welche die Trockenlage 29 bedeckt, und eine Antihaftbeschichtung 31. Das Beschichtungsmaterial enthält ein Silikatbindemittel bzw. eine Silikatmatrix und einen mikrowellenaktiven Bestandteil. Der Suszeptor wird im allgemeinen gebildet, indem das Substrat 30 mit dem Beschichtungsmaterial beschichtet wird, während das Substrat 30 in seinem nassen Zustand ist, und trocknen gelassen wird. "Trocken", wie es hier verwendet wird, bedeutet, daß es einen ausreichend geringen Feuchtigkeitsgehalt hat, so daß sich die Zusammensetzung in einem verhältnismäßig stabilen Zustand befindet. Im Falle von Beschichtungsmaterialien dieser Erfindung tritt dieser trockene Zustand im allgemeinen unterhalb von etwa 25% Feuchtigkeitsgehalt auf. Die Trockenlage 29 eines Suszeptors der vorliegenden Erfindung muß elektrisch "stetig" bzw. "durchgängig" sein.
Ob die Trockenlage elektrisch stetig" ist, kann durch Messen des Reflexions-, Absorptions- und Transinissionsvermögens, d.h. der RAT-Werte, bestimmt werden. Wenn die Trockenlage elektrisch stetig ist, wird sie RAT- und Oberflächenwiderstandswerte haben, welche einer speziellen Beziehung genügen. Diese Beziehung ist in Fig. 3 als Kurve in einem Dreikomponentendiagramm gezeigt. Um zu bestimmen, ob eine Trockenlage elektrisch stetig ist, wird einfach ein RAT-Test ausgeführt und die Ergebnisse werden mit Fig. 3 verglichen. Wenn die Ergebnisse auf die Kurve oder auf Grund von Meßabweichungen plus oder minus etwa 15% darüber oder darunter fallen (abhängig von der Absorption, wie aus Fig. 3 ersichtlich), dann ist die Lage elektrisch stetig. Dieses Verfahren ist im Falle von extrem hohen spezifischen Widerständen (d.h. über etwa 10.000 g pro Quadrat auf Grund der Unmöglichkeit, in diesem Bereich genau zu messen, problematisch. Proben mit extrem hohem spezifischen Widerstand tendieren jedoch dazu, weniger effizient zu erhitzen.
Ein Verfahren zum Messen der RAT-Werte verwendet die folgende Hewlett-Packard-Ausrüstung: Einen Signalgenerator Modell 8616A; eine Reflexions-Transmissions-Testeinheit Modell 8743A; einen Oberwellenkonverter Modell 8411A; einen Netzwerkanalysator Modell HP-8410B; einen Hilfsanzeigehalter Modell 8418A; eine Polaranzeigeeinheit Modell 8414A; einen Phasengewinnanzeiger Modell 8413A; einen Niederleistungs-Wellenführungsabschluß Modell S920; und zwei Koaxial-Wellenführungsadapter S281A. Zusätzlich wird ein Digitalmillivoltmeter verwendet.
Man schließe den kalibrierten HF-Leistungsausgang des Signalgenerators 8616A an den HF-Eingang der Reflexions-Transmissions-Testeinheit 8743A an. Der Oberwellenkonverter 8411A wird an das Gehäuse der Reflexions-Transmissions-Testeinheit 8743A und den Netzwerkanalysator 8410B angesteckt. Dann werden der Testkanalausgang, Referenzkanalausgang und der Testphasenausgang des Netzwerkanalysators 8410B an den Testamplitudeneingang, Referenzeingang und Testphaseneingang des Hilfsanzeigehalters 8418A angeschlossen. Der Hilfsanzeigehalter 8418A hat eine Gehäuseverbindung mit der Polaranzeigeeinheit 8414A. Der Phasengewinnanzeiger 8413A hat eine Gehäuseverbindung mit dem Netzwerkanalysator 8410B. Der Amplitudenausgang und der Phasenausgang des Phasengewinnanzeigers 8413A sind an die Eingänge des Digitalmillivoltmeters angeschlossen.
Die Einstellungen des Signalgenerators 8616A sind wie folgt Frequenz ist auf 2,450 GHz eingestellt; der HF-Schalter ist auf EIN; der ALC-Schalter ist auf EIN, um das Signal zu stabilisieren; das DMB-Meter wird unter Verwendung des ALC-Kalibrierungsausgangsknopfes auf Null gestellt; und die Abschwächung wird für einen Betriebsbereich von 11 db eingestellt. Man stelle den Frequenzbereich des Netzwerkanalysators 8410B auf 2,5, was das Referenzkanalpegelmeter in den "Betriebs"-Bereich setzen sollte. Der Aniplitudenverstärkungsknopf und der Amplitudenfeineinstellungsknopf werden entsprechend eingestellt, um die Voltmetermeßwerte für die Reflexions- und Transmissionsmessungen entsprechend auf Null zu stellen.
Kreisförmige Suszeptorproben werden für diesen Testvorgang auf 3 1/2 Zoll Durchmesser geschnitten.
Für die Reflexion wird die Reflexions-Transmissionseinheit 8743A in den Reflexionsmodus gesetzt. Ein Koaxial-Wellenführungsadapter S281 wird an den "Unbekannt"-Anschluß der Reflexions-Transmissions-Testeinheit 8743A angeschlossen. Eine perfekte Abschirmung (Aluminiumfolie) wird flach zwischen die Reflexionsseite des Wellenführungsadapters S281 und den Niederleistungs-Wellenführungsabschluß S290A gesetzt. Die Amplitudenspannung wird unter Verwendung der Amplitudenverstärkungs- und -feineinstellknöpfe des Netzwerkanalysators 8410B auf Null gestellt. Die Abschirmung wird durch die Suszeptorprobe ersetzt. Mit anderen Worten wird die Probe zwischen den Koaxial-Wellenführungsadapter S281A und den Niederleistungs-Wellenführungsabschluß S920A gesetzt und die Abschwächungsspannung gemessen. Normalerweise werden vier Messungen pro Probe genommen und gemittelt. Die Proben werden im Uhrzeigersinn um 90º pro Messung gedreht. Nach der zweiten Messung wird die Probe für die beiden letzten Messungen umgedreht (von oben nach unten). Bei polarisierten, isotropen Proben muß darauf geachtet werden, die Proben so zu orientieren, daß die Maximal- und Minimalwerte in Millivolt (mv) erhalten werden. Der %R-Wert wird aus dem Maximalmeßwert unter Verwendung der Gleichung
%R = 100/Log-1[2 (mv)] berechnet. Die Proben können auch in anderen Inkrenienten als 90º gedreht werden.
Für die Transmission versetze man die Reflexions-Transmissionseinheit 8743A in den Transmissionsmodus. Ein 10db-Abschwächer wird in die Transmissionsseite der Leitung eingesetzt, zwischen den "Eingang"-Anschluß der Reflexions-Transmissionseinheit 8743A und einen zweiten Koaxial-Wellenführungsadapter S281A. Die beiden Koaxial-Wellenführungsadapter S281A sind aufeinander ausgerichtet und fest miteinander verbunden. Die Amplitudensignalspannung wird unter Verwendung der Aniplitudenverstärkungs- und -feineinstellknöpfe des Netzwerkanalysators 8410B auf Null gestellt. Der zu testende Suszeptor wird zwischen die beiden Wellenführungsadapter gesetzt und die Abschwächungsspannung gemessen. Vier Meßwerte in Millivolt (mv) werden wie oben beschrieben für die Reflexionsmessung genommen. Die Reflexions- und Transmissionswerte sollten in der gleichen Weise berechnet werden, d.h. als Mittelwert oder Maximum und unter Verwendung der Gleichung
%T = 100/Log-1[2 (mv)]
Die prozentuelle Absorption wird berechnet, indem die prozentuelle Transmissionsmessung und die prozentuelle Reflexionsmessung von 1,00 subtrahiert werden.
Sobald die Werte für Absorption, Transmission und Reflexion erhalten worden sind, zeichne man die Ergebnisse einfach auf einer der Beziehungskurven von Fig. 3 auf. Wenn die Ergebnisse auf die Kurve fallen oder in einen Bereich von etwa 15% um die Kurve auf Grund von Meßabweichungen, dann ist die Schicht bzw. Lage elektrisch stetig. Wenn die Ergebnisse nicht in diesen Bereich der Kurve fallen, dann ist die Lage nicht elektrisch stetig und nicht im Rahmen dieser Erfindung. Einige Suszeptoren dieser Erfindung verändern sich in ihrem spezifischen Widerstand, wenn sie einem Mikrowellenenergiefeld ausgesetzt sind. Somit verändern sich für diese Suszeptoren auch die Werte für die Absorption, Reflexion, Transmission und den Widerstand während der Verwendung. Während sie sich verändern, bleiben sie elektrisch stetig, d.h. bleiben auf der Kurve, bewegen sich aber in Richtung eines zunehmenden spezifischen Widerstandes. Es sollte beachtet werden, daß einige sehr leitfähige Suszeptoren tatsächlich effizientere Heizwirkung entfalten, wenn ihr Widerstand in den maximalen Leistungserzeugungsbereich zunimmt, d.h. gegen A=50%. Andere Suszeptoren können in ihrer Heizwirkung abfallen, wenn ihr Widerstand über den maximalen Leistungserzeugungsbereich hinaus ansteigt.
Es sollte beachtet werden, daß RAT-Werte, wie sie im Netzwerkanalysator gemessen werden, von tatsächlichen RAT-Werten verschieden sein können, wie sie sich einstellen, wenn ein Mikrowellensuszeptor in Konkurrenz mit einer Nahrungsmittellast angeordnet wird. Darüber hinaus nimmt das obige Verfahren an, daß sich die RAT-Werte nicht in Abhängigkeit vom Substrat ändern. Es können jedoch bestimmte Substrate wie Glas die Genauigkeit dieser RAT-Messungen stören. Somit ist es am besten, diese RAT-Tests mit der Trockenlage auf einem Substrat aus Zellulosematerial, wie einem tonbeschichteten Papier, durchzuführen.
Wie zuvor erwähnt, enthält das mikrowellenaktive Beschichtungsmaterial ein Silikatbindemittel und einen aktiven Bestndteil. Silikatbindemittel werden allgemein mit der Formel
%SiO&sub2;/%M&sub2;O
bezeichnet, wobei M ein Alkalimetall wie Lithium, Kalium oder Natrium ist. Natriumsilikat ist das bevorzugte Silikatbindemittel. Natriumsilikat ist kommerziell in verschiedenen Gewichtsverhältnissen von SiO&sub2;:Na&sub2;O erhältlich, von etwa 1,6:1 bis etwa 3,75:1 in Wasserlösung. Das am stärksten bevorzugte Natriumsilikat hat ein Sewichtsverhältnis von 3,22:1. Ein 3,22-Natriumsilikat kann von Power Silicates Inc., Claymont, Delaware, als "F"-Grad-Lösung mit etwa 37% Feststoffen bezogen werden. Niedrigere Verhältnisse sind stärker alkalisch und absorbieren Wasser bereitwilliger, was sie weniger erstrebenswert macht. Zusätzlich sind sie klebriger, wenn sie trocken sind. Höhere Verhältnisse scheinen, obwohl sie vorstellbar sind, nicht so einfach kommerziell erhältlich zu sein.
Der aktive Bestandteil kann aus Partikeln von Kohlenstoff, Graphit, Metallen, Halbleitern oder einer Kombination davon bestehen; bevorzugt Kohlenstoff oder Graphit; noch stärker bevorzugt Graphit; und am meisten bevorzugt synthetischem Graphit. Graphit erzeugt einen beträchtlichen Wärmefluß und bereitet geringere Lichtbogenprobleme als höher leitfähige aktive Bestandteile, wie Metalle. Synthetischer Graphit hat nicht einige der natürlichen Unreinheiten, die man bei natürlichem Graphit vorfindet. Natürlicher Graphit kann von J. T. Baker Inc., Phillipsburg, NJ, als Ggraphite (96%) (325 Mesh) erhalten werden. Synthetischer Graphit kann von Superior Graphite Co., Chicago, IL, als Synthetic Purified Graphite , Nr. 5535 und Nr. 5539, erhalten werden. Geeignete leitfähige (d.h. 10&supmin;&sup6; bis 10&supmin;&sup4; OHM-CM) Metalle umfassen Aluminium, Kupfer, Eisen, Nickel, Zink, Magnesium, Gold, Silber, Zinn und rostfreien Stahl. Geeignete Halbleitermaterialien (d.h. 10&supmin;&sup4; bis 1 OHM-CM) umfassen Siliziumkarbid, Silizium, Ferrite und Metalloxide wie Zinnoxid und Eisenoxid. Es sollte beachtet werden, daß einige Metalle (wie Aluminium) und einige Halbleiter (wie Silizium) mit dem Natriumsilikat reagieren, und es muß darauf geachtet werden, die Leistungsfähigkeit zu gewährleisten. Auch enthalten viele der sogenannten magnetischen Materialien eine Widerstandskomponente, welche ihre Erhitzung in einem Mikrowellenfeld ermöglicht. Magnetisches Erhitzen ist nicht ein Ziel dieser Erfindung, weil es typischerweise verhältnismäßig dicke Beschichtungen und Metallsubstrate für die optimale Leistungsfähigkeit erfordert, obwohl ein gewisses magnetisches Erhitzen bei einigen Beschichtungsmaterialien dieser Erfindung auftreten kann.
Die aktiven Partikel haben bevorzugt eine maximale Abmessung und Form, welche das Auftragen des Beschichtungsmaterials im bevorzugten Dickenbereich ermöglicht. Die aktiven Partikel haben noch stärker bevorzugt eine Maximalabmessung von unter etwa 100 x 10&supmin;&sup6; m (100 um). Sogar noch stärker bevorzugt ist eine Partikelgröße von weniger als 50 x 10&supmin;&sup6; m (50 um) zur einfacheren Beschichtung und Gleichmäßigkeit. Die Partikelgeometrie sollte so sein, daß der Kontakt zwischen den Partikeln erleichtert wird. Praktisch jede Partikelform kann funktionieren, wenn die Partikel in der richtigen Menge enthalten sind. Bestimmte Formen werden jedoch bevorzugt, weil sie den Kontakt zwischen den Partikeln zu erleichtern scheinen. Beispielsweise werden Partikel mit einem signifikanten Schlankheitverhältnis, d.h. über 10:1, bevorzugt. Andere Partikeleigenschaften können bezüglich der thermischen Betriebsbeendigung von Bedeutung sein. Beispielsweise scheint sich aktivierte Aktivkohle ineinander zu verzahnen, was die Tendenz, den Betrieb einzustellen, verringert. Im Gegensatz dazu tendiert Kohlenstoff mit Druckqualität, welcher verhältnismäßig weich ist, dazu, sehr rasch den Betrieb einzustellen. Die Betriebsbeendigung wird später ausführlicher beschrieben.
Das Silikatbindemittel und der aktive Bestandteil werden bevorzugt so miteinander vermischt, daß das Gewichtsverhältnis der Silikatbindemittelfeststoffe zu dem aktiven Bestandteil im Beschichtungsmaterial bevorzugt etwa 98:2 oder weniger (d.h. weniger Silikat) beträgt. Obwohl das Silikatbindemittel im allgemeinen in Lösungsform gekauft wird, basiert dieses Gewichtsverhältnis auf dem Trockensilikatgewicht, d.h. dem Gewicht der Silikatfeststoffe gegenüber den Feststoffen des aktiven Bestandteiles.
Noch stärker bevorzugte Bereiche hängen von der Art der vom Suszeptor verlangten Leistungsfähigkeit ab. Beispielsweise kann eine spezielle Anwendung eine hohe Heizleistung erfordern, während eine andere Anwendung nur eine gemäßigte Heizleistung erfordert. Die Heizleistung kann mit dem weiter unten beschriebenen Energiekonkurrenztest charakterisiert werden. Dieser Test wurde entwickelt, um die Heizeigenschaften von Suszeptoren (zumindest relativ gegenüber anderen Suszeptoren) zu bestimmen, wenn sie in Konkurrenz mit einer Last stehen. Die Ergebnisse dieses Tests werden an Hand der Temperaturänderung über 120 s, welche sich durch den Suszeptor ergibt, gemessen (im weiteren ΔT&sub1;&sub2;&sub0; bezeichnet). Um den Energiekonkurrenztest durchzuführen, wird ein 150 ml Pyrexbecher, welcher 100 g destilliertes Wasser enthält, in einen Karussellmikrowellenofen gestellt, welcher eine Leistungsaufnahme von 30 kWh/min, gemessen bei einer Last von 1000 g Wasser, hat. Auf das Karussell wird auch eine Pyrexpetrischale mit 3 3/4 Zoll Durchmesser gestellt, welche 30 g Crisco -Öl enthält. Diese Gegenstände werden nebeneinander mit ihren Mittelpunkten etwa 9 Zoll voneinander entfernt in Konkurrenz zueinander aufgestellt. Man nimmt eine anfängliche Temperaturmessung des Öls vor. Diese Gegenstände werden dann der vollen Leistung des Mikrowellenfeldes über insgesamt 120 s unterworfen; in 30 s Intervallen wird der Mikrowellenofen geöffnet und das Öl mit einem Thermoelement umgerührt, gemessen und die Temperatur aufgezeichnet. Diese Messung sollte so rasch wie möglich vorgenommen werden, um die Abkühlung des Öls zu minimieren. Dieses Verfahren liefert eine Kontrollmessung.
Das obige Verfahren wird mit einer im Durchmesser 3 1/2 Zoll großen Probe eines Mikrowellensuszeptors wiederholt, der in das Öl eingetaucht ist. Man beginnt mit dem Öl auf etwa der gleichen Anfangstemperatur wie bei der Kontrollmessung, d.h. etwa 21,1ºC (70ºF). Es kann erforderlich sein, ein inertes Gewicht, wie einen Glasstab, auf die Oberseite des Suszeptors zu stellen, um ihn im Öl eingetaucht zu halten. Die Daten können normalisiert werden, indem die Anfangstemperatur auf einen Standard von 21,1ºC (70ºF) eingestellt wird und die Anfangstemperaturabweichung von 21,1ºC (70ºF) von jeder der aufgezeichneten Temperaturen subtrahiert oder dazu addiert wird.
Sobald der Test durchgeführt worden ist, besteht ein Verfahren, das zum Vergleich der Leistung der verschiedenen Mikrowellensuszeptoren verwendet werden kann, darin, die Temperaturänderung über das 2-min-Zeitintervall zu vergleichen. Somit wird das 120-sec-ΔT für einen gegebenen Suszeptor (im weiteren ΔT&sub1;&sub2;&sub0;) berechnet, indem das 120-sec-ΔT des Öls alleine vom 120-sec-ΔT des Öls und des Suszeptors subtrahiert wird. Zusätzlich wird das 2-min-ΔT des Suszeptors durch Addition oder Subtraktion jeglicher Anfangstemperaturabweichung des Öls von 21,1ºC (70ºF) normalisiert.
Wie bei der Messung des RAT-Wertes durch die Verwendung eines Netzwerkanalysators kann der Energiekonkurrenztest nicht exakt voraussagen, wie gut ein Suszeptor in einem Mikrowellenofen in Verbindung mit einer speziellen Nahrungsmittellast heizen wird. Je größer die Abweichung der Mikrowelleneigenschaften der tatsächlichen Nahrungsmittellast von den Eigenschaften einer Wasserlast ist, desto ungenauer kann dieser Test für die Vorhersage der tatsächlichen Leistung in einer speziellen Anwendung sein. Die Verwendung von Wasser ist jedoch dazu bestimmt, den Suszeptor in Konkurrenz mit einer Last zu simulieren, und liefert ein gültiges Vergleichsmeßwerkzeug.
Wie hier verwendet, erzeugt ein Suszeptor, welcher eine gemäßigte Heizleistung ausübt, ein ΔT&sub1;&sub2;&sub0; von etwa 23,8ºC (75ºF) bis etwa 93, 3ºC (200ºF). Im Gegensatz dazu erzeugt ein eine hohe Heizleistung ausübender Suszeptor ein ΔT&sub1;&sub2;&sub0; von über etwa 200ºF. Ein ΔT&sub1;&sub2;&sub0; von 200ºF entspricht etwas mehr als dem ΔT&sub1;&sub2;&sub0; von Dünnfilmsuszeptoren. Darüber hinaus wird ein Suszeptor, welcher ein ΔT&sub1;&sub2;&sub0; von über etwa 200ºF aufweist, dazu tendieren, ein Papiersubstrat in einer Leerlaufsituation zu schwärzen oder zu verbrennen, d.h. in einem Mikrowellenofen (welcher z.B. eine Leistungsaufnahme von 35 kWh/min hat, gemessen mit einer Wasserlast von 1000 g), in dem keine Last vorhanden ist.
Für einen wärmeerzeugenden Mikrowellensuszeptor aus Graphit, Kohlenstoff oder anderen aktiven Bestandteilen mit einer Massenoberflächenkonzentration von etwa 1,7 g/cm³ bis etwa 2,5 g/m³ beträgt das Gewichtsverhältnis von Bindemittel zu aktivem Bestandteil noch stärker bevorzugt etwa 98:2 bis etwa 40:60. Das Gewichtsverhältnis von Bindemittel zu aktivem Bestandteil für eine gemäßigte Heizleistung ist am stärksten bevorzugt etwa 90:10 bis etwa 80:20. Das Gewichtsverhältnis von Bindemittel zu aktivem Bestandteil für eine hohe Heizleistung ist am stärksten bevorzugt etwa 80:20 bis etwa 40:60. Für Metalle und andere aktive Bestandteile mit einer Oberflachenkonzentration von etwa 8,5 g/cm³ oder mehr beträgt das Gewichtsverhältnis von Bindemittel zu aktivem Bestandteil noch stärker bevorzugt etwa 96:4 bis etwa 5:90. Das Gewichtsverhältnis von Bindemittel zu aktivem Bestandteil für eine gemäßigte Heizleistung ist am stärksten bevorzugt etwa 80:20 bis etwa 60:40. Das Gewichtsverhältnis von Bindemittel zu aktivem Bestandteil für eine hohe Heizleistung ist am stärksten bevorzugt etwa 60:40 bis etwa 10:90.
Das dielektrische Substrat muß für diese Erfindung ein Nichtmetall sein. Bei Suszeptoren mit gemäßigter Heizleistung ist das Substrat noch stärker bevorzugt aus einem Zellulosematerial gefertigt und das Zellulosematerial kann mit Silikat oder einem anderen flammhemmenden Material behandelt sein, um eine Entzündung zu vermeiden, wenn es der Hitze ausgesetzt wird, die durch die Trockenlage erzeugt wird. Zusätzlich kann das Zellulosematerial mit einer Beschichtung beschichtet sein, um seine Porosität zu verringern. Tonbeschichtete Papiere werden bevorzugt. In jedem Fall wird das Zellulosematerial bevorzugt eine minimale Schwärzung aufweisen, wenn es der von der Trockenlage erzeugten Wärme unterworfen wird. Eine Schwärzung bzw. ein Verkohlen macht mehr verkoktes Material verfügbar, was drastisch die Erhitzung beschleunigen kann; dadurch wird ein Durchbrennen bzw. eine übermäßige Erhitzung erzeugt. Für Suszeptoren mit hoher Heizleistung werden keramische Substrate wie Glas bevorzugt. Bestimmte Polymere können auch in der Lage sein, den hohen Temperaturen zu widerstehen.
Einmal gemischt, kann das mikrowellenaktive Beschichtungsmaterial auf das Substrat in jeder gewünschten Weise aufgetragen werden. Als Beispiele wären Drucken, Malen, Sprühen, Bürsten, Mayer-Stäbe und sogar Auflaminieren unter Verwendung eines Einzugspaltes akzeptable Wege, das Substrat mit dem Beschichtungsmaterial zu beschichten. Die Trockenlage sollte jedoch so abgelegt werden, daß eine ausreichende Oberflächenkonzentration des aktiven Bestandteiles vorhanden ist, um die gewünschte Erhitzung zu ermöglichen.
Die Trockenlage hat bevorzugt eine Oberflächenkonzentration des aktiven Bestandteiles von etwa 1,0 g/m² oder mehr im Falle vom Graphit. Noch stärker bevorzugt beträgt die Oberflächenkonzentration des aktiven Bestandteiles etwa 1,0 g/m² bis etwa 100 g/m²; und am stärksten bevorzugt etwa 2,0 g/m² bis etwa 30 g/m². Für schlechtere Leiter (d.h. > 10&supmin;³ OHM-CM) und dichtere Materialien (d.h. > 2,5 g/cm³) beträgt der bevorzugte Bereich allgemein über 100 g/m². Es ist zu beachten, daß höhere Temperaturen sich allgemein dann ergeben, wenn die Oberflächenkonzentration des aktiven Bestandteiles für ein gegebenes Beschichtungsmaterial erhöht wird. Die Oberflächenkonzentration des aktiven Bestandteiles kann bestimmt werden, indem das Anfangssubstratgewicht von dem kombinierten Substrat- und Beschichtungsgewicht subtrahiert wird. Auch muß der Wassergehalt der Trockenlage bestimmt werden. In Kenntnis des Wassergehaltes, des Gewichtes des Beschichtungsmaterials, des Gewichtsverhältnisses zwischen den Silikatfeststoffen und dem aktiven Bestandteil und jeglichen anderen Additiven kann das Gewicht des aktiven Bestandteiles in der Trockenlage bestimmt werden. Dieses Gewicht wird dann durch die gesamte beschichtete Fläche dividiert, um die Dimensionseinheiten Gramm pro m² zu ergeben.
Die Dicke der Trockenlage wird etwas von der Oberflächenkonzentration des aktiven Bestandteiles in der Trockenlage bestimmt. Dies ist nicht ganz richtig, weil verschiedene Substrate verschiedene Mengen der Trockenlage in ihren Grenzen halten, was zu verschiedenen Bruttoabmessungen führt. Beispielsweise würde, wenn die Trockenlage zwischen zwei poröse Substrate, wie Papier, einlaminiert wird, dieselbe Materialmenge eine geringere Bruttoabmessung haben, als wenn sie direkt auf ein einziges nicht-poröses Substrat aufgetragen würde, u.zw. wegen der Absorption in das Substrat hinein. In der Tat kann die Leistungsfähigkeit leiden, wenn zu viel Beschichtungsmaterial absorbiert wird. Um die Menge an Beschichtungsmaterial, das in das Substrat absorbiert wird, zu reduzieren, kann ein beschichtetes Papier verwendet werden. Beispielsweise hat sich tonbeschichtetes Papier als nützlich erwiesen. Allgemein gesagt ist die gemessene Dicke der Trockenlage bevorzugt geringer als etwa 5,08 x 10&supmin;&sup4; m (0,020 Zoll). Dickere Lagen funktionieren auch, sind aber teurer und aufwendiger ohne tatsächlichen Vorteil. Stärker bevorzugt beträgt die Dicke der Trockenlage etwa 2,54 x 10&supmin;&sup6; m (0,0001 Zoll) bis etwa 2,5 x 10&supmin;&sup4; m (0,010 Zoll), und am stärksten bevorzugt etwa 12,7 x 10&supmin;&sup6; m (0,0005 Zoll) bis etwa 15,24 x 10&supmin;&sup5; m (0,006 Zoll).
Die Trockenlage hat bevorzugt einen anfänglichen spezifischen Widerstand von etwa 2 Ohm pro Quadrat bis etwa 20.000 Ohm pro Quadrat; stärker bevorzugt etwa 10 Ohm pro Quadrat bis etwa 5000 Ohm pro Quadrat. Ein Verfahren, den spezifischen Oberflächenwiderstand zu messen, verwendet eine Leitfähigkeitssonde wie eine berührungslose Leitfähigkeitssonde Modell LEI 1300MU, welche von Lehighton Electronics, Inc., Lehighton, PA, erhältlich ist. Vor der Vornahme einer Messung wird das Instrument auf Null gestellt. Um eine Messung vorzunehmen, wird die Probe unter den Meßwandler eingebracht. Der spezifische Widerstand wird dann von der Digitalanzeige in MHOS pro Quadrat abgelesen und umgewandelt, um Ohm pro Quadrat zu ergeben. Es sollte beachtet werden, daß das Messen des spezifischen Widerstandes alleine mit diesem Verfahren nicht zwischen einer elektrisch stetigen Schicht und einer kapazitiven Schicht unterscheiden kann.
Das mikrowellenaktive Beschichtungsmaterial kann auf vielerlei Arten getrocknet werden. Beispielsweise kann die Beschichtung umgebungsgetrocknet werden, d.h. bei Raumtemperatur trocknen gelassen werden, oder die Beschichtung kann in einem Ofen auf einen Zielfeuchtigkeitsgehalt getrocknet werden. Die Beschichtung sollte bis auf einen Punkt getrocknet werden, zu dem das Beschichtungsmaterial verhältnismäßig stabil ist. Der Feuchtigkeitsgehalt der Trockenlage beträgt bevorzugt etwa 25% oder weniger, stärker bevorzugt etwa 5% bis etwa 20%, und am stärksten bevorzugt etwa 15% bis etwa 20%.
Wie zuvor erwähnt, verändern sich die Absorption, Reflexion, Transmission und der spezifische Widerstand der Trockenlage vieler dieser Suszeptoren, wenn sie einem Mikrowellenenergiefeld ausgesetzt werden. Obwohl nicht beabsichtigt ist, sich auf diese Theorie festzulegen, scheint ein Grund für diese Anderung der Eigenschaften auf die Volumenexpansion des Silikats zurückzuführen zu sein. Beim Erhitzen verdampft das Wasser im Silikat und bildet Blasen. Über etwa 200ºF weicht die Silikatmatrix auf und ermöglicht es dem entweichenden Wasserdampf, ein Aufschäumen des Silikats einzuleiten, wodurch es expandiert. Wenn das Silikat expandiert, nimmt die elektrische Qualität des Kontaktes zwischen den einzelnen aktiven Partikeln ab. In der Folge nimmt der Widerstand der Trockenbeschichtung zu. Abhängig davon, wo die Veränderung auf dem RAT-Dreikomponentendiagramm von Fig. 3 begonnen hat, erhöht oder verringert sich die Erhitzung auf Grund dieser Veränderung. Im allgemeinen nimmt, wenn der Widerstand anwächst, die Erhitzung ab und der Suszeptor beginnt den Betrieb einzustellen; d.h. die Menge an Wärme, die er erzeugt, nimmt ab.
Ein weiteres Phänomen, welches bewirken kann, daß der Suszeptor den Betrieb einstellt, hat mit den Relativgeschwindigkeiten der Wärmeausdehnung zwischen dem Substrat und der Trockenlage zu tun. Wenn sich das Substrat signifikant rascher ausdehnt als die Trockenlage beim Erhitzen, können Diskontinuitäten oder Teilrisse zu einem erhöhten spezifischen Widerstand der Trockenlage führen. Auf Grundlage der RAT-Analyse und Fig. 3 erscheint es, daß diese Sprünge nicht bewirken, daß die Trockenlage elektrisch unstetig wird.
Ungeachtet der Ursache ist die Betriebseinstellung bzw. -beendigung oft vorteilhaft. Beispielsweise liefert die Betriebsbeendigung einen gesteuerten Erhitzungsvorgang in einigen Anwendungen. Auch kann ein Substrat, welches nicht In der Lage ist, hohen Temperaturen zu widerstehen, vor einer Schwärzung oder einem Verbrennen geschützt werden. Dies trifft beispielsweise dort zu, wo eine gemäßigte Heizleistung gewünscht ist und ein Papiersubstrat verwendet wird. In der Tat kann das Beschichtungsmaterial der vorliegenden Erfindung so formuliert werden, daß es bei Temperaturen sehr nahe dem Punkt abschaltet, an welchem Papier oder ein anderes Substrat in einer Situation ohne Last ankohlen würde.
Anderseits ist die Betriebsbeendigung in einigen Anwendungsfällen nicht wünschenswert; insbesondere wenn eine hohe Heizleistung bei der speziellen Anwendung erforderlich ist. Oberhalb dieser Temperaturen können Nahrungsmittel, welche hohe Temperaturen erfordern, effizient gekocht oder gebacken werden, so daß ein verhältnismäßig herkömmliches Aussehen und eine verhältnismäßig herkömmliche Textur erhalten werden können. Beispiele von Nahrungsmitteln, welche solche Temperaturen erfordern, umfassen Nahrungsmittel mit hohem Feuchtigkeitsgehalt wie Backartikel; d.h. Napfkuchen, Muffins und kleine Schokoladekuchen (Brownies).
Die Betriebsbeendigung auf Grund der Volumenexpansion des Silikatbindemittels kann reduziert werden, indem ein Saccharid der Beschichtungsmaterialmischung zugegeben wird. Beispielhafte Saccharide umfassen Maissirup mit hohem Fructosegehalt, Maissirup mit hohem Maltosegehalt, Saccharose oder Dextrcse. Obwohl technisch kein Saccharid, kann Sorbit auch in diese Liste einbezogen werden. Ein Gewichtsverhältnis von Silikatfeststoffen zu Saccharid von ungefähr 40:60 oder weniger (d.h. weniger Saccharid) ist vorzuziehen. Höhere Verhältnisse von Saccharid führen zu weichen, klebrigen Beschichtungen, die üblicherweise nicht wünschenswert sind. Glyzerin ist ein weiteres bevorzugtes Additiv, welches die Tendenz zum Abschalten verringern kann. Ein Gewichtsverhältnis von Silikatfeststoffen zu Glyzerin von etwa 40:60 oder weniger (d.h. weniger Glyzerin) ist vorzuziehen. Höhere Verhältnisse von Glyzerin führen zu weichen klebrigen Beschichtungen, die üblicherweise nicht gewünscht sind.
Obwohl nicht gewünscht ist, an diese Theorie gebunden zu werden, scheint der Grund für die erhöhte Betriebsbeendigungstemperatur, wenn Glyzerin und Saccharide dem Beschichtungsmaterial beigegeben werden, daran zu liegen, daß diese Additive den Dampfdruck verringern. Somit verkocht das Wasser in der Silikatbeschichtung bei höheren Temperaturen. Dies führt zu einer beobachteten Abnahme der Expansion der Silikatmatrix, was die elektrische Qualität des Kontaktes zwischen den aktiven Partikeln physisch nicht signifikant verändert. Weil nur eine kleine Veränderung des spezifischen Widerstandes auftritt, heizt das System mit einer konstanten Rakte ohne eine signifikante Abnahme des Wärmeflusses.
Die Betriebsbeendigung auf Grund der relativen Expansionsgeschwindigkeiten zwischen dem Substrat und dem Beschichtungsmaterial kann auf verschiedene Arten minimiert werden. Es kann ein Substrat gewählt werden, welches eine Expansionsgeschwindigkeit ähnlich der verhältnismäßig spröden Trockenlage (d.h. Glas) hat. Ein Silikat kann gewählt werden, das weniger spröde ist, wenn es trocken ist. Additive können der Mischung zugegeben werden, welche das Silikat weniger spröde machen, wenn es trocken ist. Beispielsweise kann ein Weichmacher irgendeiner Art verwendet werden. Die oben angegebenen Saccharide und Glyzerine sind Weichmacher, welche die Trockenlage weniger spröde machen und dadurch diese Art von Betriebsbeendigung ebenfalls herabsetzen.
Zusätzlich können in speziellen Anwendungen, wo eine Betriebsbeendigung auch gewünscht ist, Weichmacher wünschenswert sein. Beispielsweise wäre ein weniger sprödes Beschichtungsmaterial wünschenswert, wenn das Substrat nach der Beschichtung in eine spezielle Form gebracht werden müßte. In diesen Fällen können Saccharid- oder Glyzerinadditive verwendet werden, wenn eine Balance zwischen der gewünschen Flexibilität und der gewünschten maximalen Temperatur erreicht wird. Alkalistabile Polymerlatex-Weichmacher sind eine weitere bevorzugte Klasse von Weichmachern. Weichmacher in dieser Klasse können von Findley Adhesives, Inc., Wauwatosa, WI, als Ethylen-Vinylacetat-Emulsion Nr. 695-883, Bindemittel Nr. M2244 Vinylacetat-Ethylen-Copolymer und Bindemittel M2245 Vinylchlorid-Vinylacetat- Ethylen-Terpolymer bezogen werden.
Der Latexweichmacher wird der Silikat/Graphit-Mischung unter heftigen Rühren langsam beigegeben. Ein Gewichtsverhältnis von Natriumsilikat zu Weichmacher beträgt bevorzugt 2:1 oder weniger (d.h. weniger Natrium). Um eine Verdünnung der Menge an aktiven Bestandteil im Beschichtungsmaterial zu vermeiden, wird bevorzugt die minimale Menge an Weichmacher verwendet. Ein weiteres Verfahren, welches eine Verdünnung vermeidet, besteht darin, den Latexweichmacher als gesonderte Beschichtungslagen als Unterbeschichtung und/oder Überbeschichtung anzuwenden. Somit kann das mikrowellenaktive Beschichtungsmaterial zwischen einer Weichmacherschicht und dem Substrat oder zwischen zwei Schichten von Weichmachern in die Mitte genommen werden.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen die universelle Einsetzbarkeit des Beschichtungsmaterials der vorliegenden Erfindung.

BEISPIEL 1

Laminatsuszeptorbackschalen

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 besteht eine nutzbringende Verwendung für Mikrowellensuszeptoren der vorliegenden Erfindung im Backen von Napfkuchen oder ähnlichen Nahrungsmitteln mit einem hohen Feuchtigkeitsgehalt in einem Standard-Haushaltsmikrowellenofen. Diese Anwendung ist beispielhaft für einen Suszeptor mit gemäßigter Heizleistung. Dies kann erzielt werden durch die Verwendung einer Mikrowellensuszeptorbackschale 20. Mikrowellensuszeptorbackschalen 20 werden gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt und können dazu verwendet werden, gelbe Napfkuchen zu backen. Acht Napfkuchen werden in einer Mikrowellenbackschachtel wie nachstehend beschrieben und in Fig. 4 dargestellt gebacken.
Die Mikrowellensuszeptorbackschalen 20 haben ihrerseits eine Laminatstruktur. Das Laminat besteht aus einer Schicht 29 der Trockenlage des Beschichtungsmaterials der vorliegenden Erfindung, die zwischen zwei Papierlagen 28 und 30 liegt. Die Papiere 28 und 30 können von James River, Neenah, Wisconsin, als einseitig chronbeschichtetes Papier 50# (0,0035") Dun-cote II bezogen werden.
Man vermische 28674,5 g 3,22-Natriumsilikatlösung, die 37% Feststoffe enthält, mit 26,5 g synthetischen Graphits. Das Natriumsilikat kann von Power Silicates Inc., Claymont, Delaware, als "F"-Grad-Lösung-Natriumsilikat bezogen werden. Das Graphit kann von Superior Graphite Company, Chicago, IL, als #5539 Superior Synthetic Graphite bezogen werden. Die Komponenten werden in einem kleinen Glastiegel mit Hilfe einer Spachtel aus rostfreiem Stahl mit der Hand vermischt. Das Rühren wird fortgesetzt, bis alle Klumpen verteilt sind und die Probe gleichförmig gemischt ist. Eine kleine Menge Wasser kann hinzugegeben werden, um die Vermischung bei sehr hohen Konzentrationen an aktivem Material zu erleichtern. Das Gewicht der Natriumsilikatlösung (Gramm) mal dem Prozentsatz an Feststoffen dividiert durch 100 im Verhältnis zu dem Gewicht des Graphits ist gleich dem Gewichtsverhältnis von Silikat zu Graphit auf Trockenbasis. Diese Berechnung, basierend auf den oben angegebenen Mengen, führt zu einem Beschichtungsmaterial 29 mit einem Gewichtsverhältnis von Silikat zu Graphit von 80:20 (Trockenbasis).
Dieses 80:20-Beschichtungsmaterial 29 wird dann zwischen die beiden Papierblätter 28 und 30 eingelegt, um ein Laminat zu bilden. Die tonbeschichtete Seite des Papiers 28 und 30 wird dem Beschichtungsmaterial 29 zugewandt. Die Beschichtung 29 wird aufgebracht, indem ein Satz von Meßwalzen verwendet wird, der auf eine Anwendungsdicke von 0,002" eingestellt ist, um das Laminat zu bilden. Die Oberflächenkonzentration des aktiven Bestandteiles des Trockenbeschichtungsmaterials 29 beträgt etwa 17 g/m². Das Beschichtungsmaterial 29 dient auch als Klebstoff. Diese Laminatstruktur wird über zumindest 3 h umgebungsgetrocknet.
Um Haftprobleme beim Backen zu vermeiden, wird eine Seite des Laminates mit einer Silikon-Antihaftbeschichtung 31 beschichtet. Die Bestandteile der Silikonbeschichtung können von PCL Co., Rock Hill, S.C., bezogen werden. Die Silikon-Antihaftbeschichtung 31 setzt sich aus 40 Teilen PC-165, 3 Teilen PC-138 und 157 Teilen Wasser zusammen. Die Antihaftbeschichtung 31 wird mit einem Mayer-Stab RDS #12 aufgebracht, welcher annähernd 1,08 Millizoll Naßfilm abgibt. Die Antihaftbeschichtung 31 wird zunächst bei Umgebungstemperatur über zumindest 3 h getrocknet und dann bei 300ºF über 2 min in einem Konvektionsturboofen ausgehärtet.
Anschließend wird der oben beschriebene Laminatsuszeptor zu acht Mikrowellensuszeptorbackschalen 20 geformt. So werden acht Mikrowellensuszeptorschalen 20 gebildet, die etwa 4,7 cm im Quadrat an der Basis, etwa 6,0 cm im Quadrat an der Oberseite und eine Tiefe von etwa 2,9 cm haben. Die Backschalen 20 werden durch Ausschneiden von Zuschnitten ähnlich dem von Fig. 5 und Falten und Zusammenkleben der Kanten der Seitenpanele 25 mit einem guten Scotch-Klebeband 26 gebildet, das während des Backens hält.
Ein gelber Duncan-Hines -Kuchenschlagteig könnte in diesen Mikrowellensuszeptorbachschalen 20 gebacken werden. 40 g gelber Kuchenschlagteig wird in jede der acht Backschalen 20 eingebracht. Unter Bezugnahme auf Fig. 4 sind die acht Schalen 20 am Umfang einer annähernd (20,32 x 10&supmin;² m) x (20,32 x 10&supmin;² m) x (4,75 x 10&supmin;² m), d.h. 8" x 8" x 1 5/8" großen Kartonbackschachtel 40 mit einem Deckel 42 angeordnet, wobei die Mitte frei bleibt. Ein Stapelelement 44 kann verwendet werden. Die Backschachtel 40 ist völlig mikrowellentransparent. Alternativ kann die Backschachtel 40 eine Mikrowellenabschirmung an den Seitenwänden 46 aufweisen, welche eine vertikal liegende ringförmige Abschirmung bildet, und die innere obere Wand 42 kann einen Suszeptor aufweisen. Die Abschirmung der Seitenwand 46 und der Suszeptor der Deckwand 42 können gedruckte Muster aus elektrisch leitfähigen Beschichtungsmaterialien oder kommerziell erhältliche Abschirmungen und Suszeptoren sein. Die Napfkuchen werden 4 min lang mit hoher Leistung mit einer Drehung von 180º der Schachtel nach 1 min in einem 600 Watt-Mikrowellenofen bei geschlossener Backschachtel 40 und geschlossenem Deckel 42 gebacken.
Die Ergebnisse dieses Backverfahrens sollten gute Backergebnisse ergeben. Ein kritischer Punkt beim Erzielen von akzeptablen Napfkuchen ist der Feuchtigkeitsverlust. Der durchschnittliche Feuchtigkeitsverlust könnte etwa 14% sein. Ferner sollten das Aussehen und die Textur ähnlich jenem bzw. jener von Napfkuchen sein, die in herkömmlichen Dünnfilmbackschalen gebacken worden sind, bei beträchtlichen Kosteneinsparungen. Napfkuchen, die wie oben beschrieben gebacken worden sind, würden eine gute Seitenabrundung, Wölbung und ein gutes Oberflächenaussehen aufweisen.
Es wäre zu erwarten, daß die obenstehend beschriebene Laminatstruktur die folgenden Testergebnisse erzielen würde. Das ΔT&sub1;&sub2;&sub0; aus dem Energiekonkurrenztest könnte etwa 67,8ºC (154ºF) sein. Die anfänglichen RAT-Werte würden alle Proben als elektrisch stetig angeben, weil ihre Werte auf der elektrisch stetigen RAT-Kurve liegen, die in dem Dreikomponenten-RAT-Diagramm gezeigt ist. In gleicher Weise würden RAT-Messungen, die nach dem Backen vorgenommen werden, angeben, daß alle Proben nach der Verwendung elektrisch stetig geblieben sind. Der RAT-Wert nach dem Backen könnte etwa 3,4% - 33,3% - 63,3% sein.

BEISPIEL 2

Backsystem mit hoher Heizleistung

Unter Bezugnahme auf die Fig. 6 und 7 besteht eine weitere vorteilhafte Verwendung der Suszeptoren dieser Erfindung im Erhitzen von Muffins oder ähnlichen Gegenständen. Diese Anwendung ist ein Beispiel für einen Suszeptor mit hoher Heizleistung. Grundsätzlich könnte jede Standard-Formulierung verwendet werden. Beispielsweise kann ein Schlagteig, der aus einer Trockenmischung wie der Duncan-Hines -Blaubeeren-Muffinmischung zubereitet wird, welche kommerziell erhältlich war, verwendet werden. 60 g Schlagteig (einschließlich Blaubeeren) wird in eine kommerziell erhältliche Dünnfilmsuszeptorbackschale 51 mit (5,08 x 10&supmin;² m) Durchmesser x (3,175 x 10&supmin;² m), d.h. 2" Durchmesser x 1 1/4", eingebracht. Die anfängliche Höhe des Schlagteiges in der Schale 51 beträgt etwa 1 Zoll. Eine solche Dünnfilmbackschale 51 kann von Ivex Inc., Madison, Georgia bezogen werden. Alternativ kann eine Backschale 51 ähnlich der in dem Beispiel 1 oben beschriebenen verwendet werden. Um die universelle Anwendbarkeit dieses Backsystems zu veranschaulichen, kann der Schlagteig in den Suszeptorbackschalen 51 auf annähernd 0ºF über 24 h gefroren werden.
Das Backsystem 51 dieses Beispieles enthält drei Komponenten. Die erste Komponente ist ein Basiselement 52 aus Pyrexglas, das aus einem 250 ml Pyrexbecher gebildet ist und annähernd (4,345 x 10&supmin;² m) Durchmesser x (3,4925 x 10&supmin;² m) Höhe, d.h. 2 3/4" Durchmesser x 1 3/8" Höhe mißt, mit einer flachen Lippe um seine Oberkante mit einem Durchmesser von 9,86 x 10&supmin;² m (3 1/2"). Die zweite Komponente ist die schlagteiggefüllte Backschale 51, welche in das Basiselement 52 mit einem sie abstützenden 1,5675 x 10&supmin;² m großen (5/8") Glasabstandhalter eingebracht wird. Die dritte Komponente des Mikrowellenbacksystems ist eine Pyrexglaskuppel 54, die etwa (8,255 x 10&supmin;² m) Durchmesser x (1,905 x 10&supmin;² m) Höhe, d.h. 1 3/4" Durchmesser x 3 1/4" Höhe mißt (geschnitten aus einem Kochfläschchen mit rundem Boden mit 250 ml), welche auf der Lippe 53 des Basiselenientes 52 sitzt. Die Außenoberfläche der Kuppel besitzt eine Trockenlage eines mikrowellenaktiven Hochtemperatur-Beschichtungsmaterials gemäß der vorliegenden Erfindung.
Das Hochtemperatur-Beschichtungsmaterial 56 besteht aus Natriumsilikat, Graphit und Maissirup mit hohem Fructosegehalt (HFCS). 17,22 g einer 3,22-Silikatlösung mit 37% Feststoffgehalt werden verwendet. Ein 3,22-Natriumsilikat kann von Power Silicates Inc., Claymont, Delaware, als "F"-Grad-Lösung- Natriumsilikat bezogen werden. 3,31 g synthetischer Graphit werden dem Natriumsilikat beigegeben. Der synthetische Graphit kann von Superior Graphite Co., Chicago, IL, als #5539 Superior Synthetic Graphite bezogen werden. Zu der obigen Mischung werden 4,47 g Maissirup mit hohem Fructosegehalt beigegeben. Maissirup mit hohem Fructosegehalt kann von A. E. Stalley, Decatur, Illinois, ISO Sweet 100 mit 72% insgesamt gelösten Feststoffen bezogen werden. Diese Mischung wird dann wie in Beispiel 1 beschrieben mit der Hand vermischt. Somit wird ein Beschichtungsmaterial 56 mit einem Gewichtsverhältnis basierend auf trockenen Feststoffen von 49,4% 3,22-Natriumsilikat; 25,7% synthetischem Graphit; und 24,9% Maissirup mit hohem Fructosegehalt erzeugt. Darüber hinaus beträgt das Gewichtsverhältnis von Silikat zu aktivem Bestandteil etwa 65,8:34,2 und das Gewichtsverhältnis von Silikat zu HFCS 66,4:33, 6.
Diese Beschichtungsmaterialformulierung 56 wird auf die Außenseite des kuppelförmigen Substrates 58 mit der Hand unter Verwendung einer 1/2" breiten Bürste aufgetragen, um eine Trockenlage 56 so gleichförmig wie möglich aufzutragen. Nach dem Trocknen bei Umgebungstemperatur für zumindest 3 h beträgt ihre Beladung an aktiven (Graphit-) Bestandteilen etwa 22,5 g/m² bis etwa 24,5 g/m². Die Dicke der trockenen Beschichtung 56 liegt im Bereich von etwa 0,001" bis etwa 0,003".
Die Mikrowellensuszeptorschale 51, welche den gefrorenen Blaubeerenmuffinschlagteig enthält, wird in das Innere des Glasbasiselementes 52 gestellt und die Kuppel 54 über den Schlagteig wie in Fig. 7 ersichtlich gesetzt. Dieses Backsystem 50 wird dann im Inneren eines Mikrowellenofen mit 615 Watt bzw. 35 kWh/min (basierend auf einer Wasserlast von 1000 g) über 2 min auf hoher Leistung gebacken.
Der Schlagteig könnte etwa 12% Feuchtigkeitsverlust aufweisen und auf etwa 2,0" Höhe anwachsen. Ferner wird erwartet, daß der Muffin eine gut gebräunte Oberseite und einen guten Geschmack, Feuchtigkeit und Textur hat.
Es wäre zu erwarten, daß die Kuppel 54, welche mit dem Beschichtungsmaterial 56 beschichtet ist, die folgenden Testergebnisse liefert. Ein ΔT&sub1;&sub2;&sub0; von 375ºF, gemessen im Energiekonkurrenztest. Einen RAT-Wert von 38% - 49% - 13%, welcher elektrische Stetigkeit sowohl anfänglich als auch nach der Verwendung anzeigt, was angibt, daß das Beschichtungsmaterial elektrisch stetig bleibt und sich nicht verschlechtert.

BEISPIEL 3

Mikrowellenbraten von Schweinefleischwürstchen

Unter Bezugnahme auf die Fig. 8 und 9 werden zwei frische Würstchen unter Verwendung einer simulierten Glasbratpfanne 60 gebraten, die mit einem Beschichtungsmaterial 62 der vorliegenden Erfindung beschichtet ist. Diese Anwendung ist beispielhaft für einen Suszeptor mit hoher Heizleistung. Das Beschichtungsmaterial 62 dieses Beispieles enthält 3,22-Natriumsilikat und Nickelflocken in einem Gewichtsverhältnis von 35:65. Diese Beschichtung wird hergestellt, indem 19,9 g 3,22-Natriumsilikatlösung, die 37% Feststoffe enthält, mit 13,7 g Nickelflocken wie in Beispiel 1 beschrieben gemischt werden. Das 3,22-Natriumsilikat kann von Power Silicates Inc., Claymont, Delaware als "F"-Grad-Lösung-Natriumsilikat bezogen werden. Das Nickel kann von Novamet Company, Wyckoff, New Jersey, als Nikkel-HCA-1-Flocken bezogen werden. Dies führt zu einem Gewichtsverhältnis von 35:65 von Silikat zu aktiven Bestandteil.
Die simulierte Bratpfanne 60 wird geschaffen, indem das Beschichtungsmaterial 62 auf die Innenseite des Bodens eines Petrischalenabdeckungssubstrates 60 aufgetragen wird, welches etwa 3,525 x 10&supmin;² m (3 3/4") im Durchmesser hat. Eine 2,26 x 10&supmin;² m (1/2") Bürste wird verwendet, um die Petrischalenabdeckung 60 mit der Hand so gleichförmig wie möglich zu beschichten. Die Beschichtung 62 wird bei Umgebungstemperatur über 2 h getrocknet. Die trockene Beschichtung 62 hat eine Dicke im Bereich von etwa 2,54 x 10&supmin;&sup5; bis etwa 7,62 x 10&supmin;&sup5; m (0,001" bis etwa 0,003"). Die Oberflächenkonzentration des aktiven Bestandteiles in der Trockenschicht 62 beträgt etwa 291 g/m².
Zwei Würstchen mit einem Anfangsgewicht von etwa 55 g werden in die simulierte Bratpfanne 60 eingebracht. Bob-Evans- Farms -Würstchen mit kleiner Hülle können verwendet werden. Die Würstchen werden in die Hälfte geteilt, um vier Würstchen zu bilden, welche nebeneinander in das Suszeptorbratsystem 60 passen. Zusätzlich werden 8 g Crisco-Öl in das Bratsystem 60 eingebracht. Die Würstchen wurden über 1 min und 45 s in einem 615 Watt Mikrowellenofen von General Electric erhitzt, ohne das Öl oder den Suszeptor 60 vorzuerhitzen. Nach 1 min 15 s wurden die Würstchen umgedreht, um die andere Seite für zumindest 30 s zu bräunen.
Die Würstchen sind erwartungsgemäß auf beiden Seiten gut gebräunt und haben einen Gewichtsverlust von etwa 22%. Die Eßqualität ist in gleicher Weise sehr gut und umfaßt einen Bratgeschmack. Die beschichtete Petrischale 60 würde erwartungsgemäß die folgenden Testergebnisse liefern. Ein ΔT&sub1;&sub2;&sub0; von 248º. Der anfängliche RAT-Wert für die Petrischale 60 wäre erwartungsgemäß 78% - 20% - 2%.

BEISPIEL 4

Beschichtete Suszeptorbackschalen mit Weichmacher

Unter Bezugnahme auf Fig. 10 kann ein Mikroweilensuszeptorbeschichtungsmaterial 72 zur Verwendung auf Mikrowellenbackschalen 70 angefertigt werden, welches einen signifikanten Grad an Flexibilität besitzt. Diese Anwendung ist beispielhaft für einen Suszeptor mit gemäßigter Heizleistung. Dieses Suszeptorbeschichtungsmaterial 72 enthält Glyzerin als Additiv, um die Flexibilität der Beschichtung 72 zu verbessern, wenn die getrocknet ist. Das Beschichtungsmaterial 72 enthält 9,64 g 3,22- Natriumsilikatlösung mit 37% Feststoffen; 1,80 g synthetischen Graphits; und 3,56 g Glyzerin. Das 3,22-Natriumsilikat kann von Power Silicates Inc., Claymont, Delaware, als "F"-Grad-Lösung- Natriumsilikat bezogen werden. Der synthetische Graphit kann von Superior Graphite Co., Chicago, Illinois, als Synthetic Purified Graphite Nr. 5539 bezogen werden. Das Glyzerin kann als Lab Grade Glyzerine von Fisher Scientific, Fairlawn, New Jersey, bezogen werden. Nach dem Vermischen dieser Bestandteile ergibt sich ein Gewichtsverhältnis von Silikat zu aktiven Bestandteilen von 80:20. Das Verhältnis von Glyzerin zu Silikat ist ein Gewichtsverhältnis von 50:50.
Zwei Schichten dieses Beschichtungsmaterials 72 werden per Hand auf die beschichtete Seite eines tonbeschichteten Papiersubstrates 74 mit einer 2,26 x 10&supmin;² m (1/2") Bürste aufgetragen. Das Papier 74 ist ein 3-mil-Papier und kann von James River, Neenah, Wisconsin, als einseitig tonbeschichtetes Papier 50# (0,0035") Dun-cote II bezogen werden. Die Beschichtung 72 wird bei Umgebungstemperatur für zumindest 2 h getrocknet. Die Trockenlage 72 kann eine Beschichtungsdicke von etwa 10,16 x 10&supmin;&sup5; m (0,004") und eine Oberflächenkonzentration des aktiven Bestandteiles von etwa 20 g/m² bis etwa 35 g/m² aufweisen.
Der oben hergestellte Mikrowellensuszeptor wird zu Backschalen 70 wie in Beispiel 1 beschrieben geformt. Die Suszeptorbeschichtungsmaterialseite 72 wird dem Schlagteig zugewandt. Während dieses Formungsverfahrens tritt erwartungsgemäß eine geringere Rißbildung und Abblätterung des Beschichtungsmaterials 72 auf. Die Trockenlage 72 ist flexibler als ähnliche Beschichtungen ohne Glyzerin. Die Trockenlage 72 bleibt erwartungsgemäß sogar nach der Verwendung flexibel.
Die Backschalen 70 werden wie in Beispiel 1 beschrieben verwendet und die Backschalen 70 haben erwartungsgemäß ein vergleichbares Verhalten zu jenen von Beispiel 1. Es kann jedoch ein stärkeres Ankleben auftreten, obwohl dies durch die Zugabe einer Antihaftbeschichtung beseitigt werden kann.
Die folgenden Testergebnisse können erwartet werden. Ein ΔT&sub1;&sub2;&sub0; im Energiekonkurrenztest von 92,2ºC (198ºF), was die notwendige Leistung zum richtigen Backen von gelben Napfkuchen zur Verfügung stellen würde. Die anfänglichen RAT-Werte von 5% - 32% - 63% verändern sich auf etwa 2% - 22% - 76% nach dem Backen.
Obwohl spezielle Ausführungsformen der Erfindung gezeigt und beschrieben wurden, können Modifikationen an dem Mikrowellensuszeptor vorgenommen werden, ohne die Lehren der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Demgemäß umfaßt die vorliegende Erfindung alle Ausführungsformen im Rahmen der angeschlossenen Ansprüche.

Claims

1. Mikrowellensuszeptor mit einem mikrowellenaktiven Beschichtungsmaterial und einem dielektrischen Substrat, wobei eine Trockenlage des mikrowellenaktiven Beschichtungsmaterials zumindest über einem Teil des Substrates liegt, dadurch gekennzeichnet, daß das mikrowellenaktive Beschichtungsmaterial ein Silikatbindemittel und einen aktiven Bestandteil enthält; das Gewichtsverhältnis von Silikat zu aktivem Bestandteil etwa 98:2 oder weniger beträgt; bevorzugt etwa 98:2 bis etwa 40:60; besonders bevorzugt etwa 90:10 bis etwa 80:20 für gemäßigte Heizleistung oder etwa 80:20 bis etwa 40:60 für hohe Heizleistung; und die Trockenlage elektrisch stetig ist und eine Oberflächenkonzentration des aktiven Bestandteiles von etwa 1,0 g/m² oder mehr aufweist.

2. Mikrowellensuszeptor nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, daß das Silikatbindemittel aus der Gruppe bestehend aus Natriumsilikat, Kaliumsilikat und Lithiumsilikat gewählt ist; bevorzugt Natriumsilikat; und besonders bevorzugt Natriumsilikat mit einem Gewichtsverhältnis Si&sub2;:Na&sub2;O von 3:22.

3. Mikrowellensuszeptor nach Anspruch 1 oder 2, ferner dadurch gekennzeichnet, daß der aktive Bestandteil aus der Gruppe bestehend aus Metallen und Halbleitern gewählt ist; bevorzugt Kohlenstoff oder Graphit.

4. Mikrowellensuszeptor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner dadurch gekennzeichnet, daß das mikrowellenaktive Beschichtungsmaterial auch ein Additiv enthält, welches aus der Gruppe bestehend aus Maissirup mit hohem Fructosegehalt, Maissirup mit hohem Maltosegehalt, Saccharose, Dextrose, Sorbit oder Glyzerin gewählt st.

5. Mikrowellensuszeptor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Trockenlage eine Dicke von etwa 2,54 10&supmin;&sup6; m bis etwa 12,7.10&supmin;&sup6; m (etwa 0,0001 Zoll bis etwa 0,020 Zoll) besitzt.

6. Mikrowellensuszeptor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner dadurch gekennzeichnet, daß das mikrowellenaktive Beschichtungsmaterial einen Trocken-Feuchtigkeitsgehalt von bis zu etwa 25% hat.

7. Mikrowellensuszeptor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Deckschicht an die Trockenlage aus mikrowellenreaktivem Beschichtungsmaterial angrenzt, so daß die Trockenlage zwischen der Deckschicht und dem Substrat liegt.

8. Ein-Portionen-Backsystem, dadurch gekennzeichnet, daß das System einen gewölbten Oberteil mit einem kuppelförmigen Substrat, das in der Lage ist, verhältnismäßig hohen Backtemperaturen zu widerstehen, und einem mikrowellenaktiven Trockenschicht-Beschichtungsmaterial aufweist, das ein ΔT&sub1;&sub2;&sub0; von über etwa 93,3ºC (200ºF) besitzt und zumindest teilweise die Unterseite des kuppelförmigen Substrates bedeckt; wobei der gewölbte Oberteil über den zu backenden Gegenstand setzbar ist, ferner dadurch gekennzeichnet, daß das mikrowellenaktive Beschichtungsmaterial ein Silikatbindemittel und einen aktiven Bestandteil enthält; das Gewichtsverhältnis von Silikat zu aktivem Bestandteil etwa 98:2 oder weniger beträgt; bevorzugt etwa 98:2 bis etwa 40:60; und besonders bevorzugt etwa 80:20 bis etwa 40:60; und die Oberflächenkonzentration des aktiven Bestandteiles des Beschichtungsmaterials etwa 1,0 g/m² oder mehr beträgt.

9. Ein-Portionen-Backsystem nach Anspruch 8, ferner dadurch gekennzeichnet, daß ein Basiselement mit dem gewölbten Oberteil zusammenwirkt, um eine äußere Umhüllung zu bilden; oder eine Suszeptorbackschale den zu backenden Gegenstand im Inneren des Basiselementes hält; oder beides.

10. Suszeptorbackschale mit einem verhältnismäßig flexiblen mikrowellendurchlässigen dielektrischen Substrat; und einer Trockenlage aus Beschichtungsmaterial, welche zumindest unter einem Teil des Substrates liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Trockenlage verhältnismäßig spröde ist und eine Schutzschicht, welche in der Lage ist, jegliche abgeblätterte Splitter der Trockenlage zurückzuhalten, über der Trockenlage liegt, um die Trockenlage zwischen sich und dem Substrat in die Mitte zu nehmen, ferner dadurch gekennzeichnet, daß das verhältnismäßig spröde Beschichtungsmaterial ein Silikatbindemittel und einen aktiven Bestandteil enthält; und das Gewichtsverhältnis von Silikat zu aktivem Bestandteil etwa 98:2 oder weniger beträgt; bevorzugt etwa 98:2 bis etwa 40:60; und besonders bevorzugt etwa 80:20 bis etwa 40:60; und die Oberflächenkonzentration des aktiven Bestandteiles des Beschichtungsmaterials etwa 1,0 g/m² oder mehr beträgt.

11. Suszeptorbackschale nach Anspruch 10, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht eine beschichtete Lage aus alkalistabilem Polymerlatex-Weichniacher oder eine Lage aus auflaminiertem Zellulosematerial ist.