JP2005512902A - 電子レンジ用包装材料のための酷使に耐性のある金属パターンアレイ - Google Patents

Abstract

酷使に耐性のある電子レンジ食品包装材料（２００）は、基体（２１４）上に配置された、例えば、アルミ箔製のマイクロ波エネルギ反射材料の無穿孔形状（２０８）のアレイ（２１５）を含む。マイクロ波エネルギ反射材料の形状（２０８）のアレイ（２１５）は、作動中の電子レンジを酷使する調理条件下でも、火花又は火事に対して十分な耐性能力を発揮しながら、食品からマイクロ波エネルギを遮断する。

Description

本発明は、マイクロ波が相互作用する包装材料に係り、より詳細には、電子レンジで調理可能な食品を調理する包装材料における安全で酷使に耐性のあるのマイクロ波遮断構造に関する。

電子レンジが極めて普及している割には、その調理特性はまだ理想的とは言い難い。例えば、電子レンジで調理される食品は、概して、従来のオーブンで食品が調理されるときに得られるようなテクスチャ（質感）、褐色化（焦げ目）、又はパリパリ感が得られない。他の例としては、調理過剰や調理不足、生焼け、焼きすぎなどが食品の一部に発生して、食品が均一に調理されない。
米国特許第６，１３３，５６０号明細書 米国特許第６，１１４，６７９号明細書 米国特許第６，２０４，４９２Ｂ１号明細書 米国特許第５，９１０，２６８号明細書

従来のオーブンと同様の調理結果を得るべく、食品を電子レンジで調理することを可能とする材料又は器具を作成するために大いに尽力されてきたが、現在使用されている最も人気の高い装置は、マイクロ波電界の影響下で加熱される寸法が安定した基体上で支持される極薄（一般に、２０乃至１００Å）の金属フィルムの感受体材料である。いろいろな無地の感受体（一般的にアルミニウムであるが、多くの変形例がある）及びいろいろなパターン形成された感受体（例えば、正方形マトリックス、花弁形状、六角形、スロットマトリックス、及び「ヒューズ」構造）が一般に電子レンジ調理には安全とされる。しかしながら、感受体は、例えば、マイクロ波出力の遮断や再分布によって、食品の非均一なマイクロ波加熱パターンを改良するだけの強力な能力を有していない。感受体材料の半連続的な電気的性質は、大きな誘導電流の発生を防止することにより、出力反射能力を制限するので、その出力反射能力は、一般に、入射マイクロ波エネルギの約５０％乃至５５％の反射となる。共通に所有される特許文献１は、感受体基体にパターン形成することにより低位Ｑファクタ共鳴回路を作成することによって、この問題に取り組んでいて、限定された出力バランスを提供する。とはいえ、電子レンジにおいて均一な調理結果を得るには、感受体材料の能力だけでは不充分である。

電気的に「厚い」又は「隔壁」金属材料（例えば、箔材料）が電子レンジで調理される食品の遮断及び加熱を高めるために使用されていた。例えば、無穿孔の箔シートは、マイクロ波エネルギを１００％反射し、これによって、食品を完全に遮断する。箔材料は、感受体の薄肉の金属フィルムよりもずっと厚い金属層である。箔材料は、大抵はアルミニウムであるが、加熱効果を再分布させ、箔の縁部周辺の誘導電流に生成される熱で調理される食品の表面の褐色化とパリパリ感を創り出すことによって、電子レンジで調理される食品に局所に集中する過熱や熱いスポットが発生するのを防止するのに、極めて効果的である。しかしながら、多くの設計が、設計不良又は材料の誤使用による結果として、火事を起こしたり、包装材料が黒焦げになったり、或いは火花（アーク）を発生することによって、基本的な消費者の安全に対する要求を満たせないでいる。

このような安全に関する問題の原因は、いかなる隔壁金属物質でも、電子レンジの調理環境においては、印加される高い電磁界に応答して、非常に高い誘導電流を担持可能な点にある。これによって、任意の電流の不連続性を横切って、非常に高い誘導電磁界強度の電位が生じる（例えば、開回路の接続部を通して又は包装材料とレンジの壁面との間に）。包装に使用される隔壁金属材料のサイズが大きくなればなるほど、隔壁金属材料の周縁に沿って発生する潜在的な誘導電流及び誘導電圧が高くなる。国産の電子レンジにおいて印加される電界の強度は、無負荷又は軽負荷状態での動作の下では、１５ｋＶ／ｍぐらいの高さである。局所的に発生する高い電流濃度による過熱の惧れのみならず、食品包装の基体内の電圧破壊が生じる惧れが安全上の様々な失敗を招く。これらの懸念は、食品包装における隔壁箔材料の商品化に歯止めをかける。

共通に所有されている特許文献２は、アルミニウム箔パターンを用いた、（電子レンジ）酷使下でのリスク回避手段を提案する。開示されている構造は、包装材料の各金属素子の物理的な寸法を小さくすることによって、隔壁箔材料に関連する問題を解決しようとするものである。この構造によれば、たとえ、酷使される調理条件下でも、多くの電子レンジにおいて、電圧破壊も電流過熱も発生しない。電子レンジ酷使下での調理条件には、その意図する目的に相反した材料を任意に使用することもある。これには、カットされたり折り畳まれた包装材料を用いた調理や、包装材料の予測する食品負荷をかけない調理なども含まれる。更に、これらの金属材料の加熱効果は、箔パターンを共鳴ループとして作用させる各小素子間の隙間の誘電負荷を通して最大化される（とはいえ、無穿孔ループより低いＱファクタにおいて）。これらの箔パターンは、表面加熱に効果的であった。しかしながら、適切に設計された金属ストリップパターンが、均一な調理を一層促進するためにマイクロ波エネルギを効果的に遮断するように作用できるとは、認識されなかった。

「電子レンジ調理のために酷使に耐性のある金属包装材料」と題された２００１年３月２０日発行の特許文献３には、電子レンジで調理される食品の局所的過熱の発生を抑制するためにマイクロ波エネルギから食品を遮断し、隣接する食品の表面にマイクロ波を集中させる酷使に耐性のある電子レンジ用包装材料が開示されている。この酷使に耐性のある電子レンジ用包装材料を作成するためには、１組以上の連続的に反復するマイクロ波が相互作用する金属セグメントがマイクロ波安全基体上に置かれる。金属セグメントの各セットは、作動中の電子レンジにおける効果的な波長の所定の小部分（フラクション）に等しい周辺を画定する。このような所定のフラクションの波長を選択する方法が、本明細書中に参照することによって組み込まれ、特許文献４に説明されている。金属セグメントは、箔セグメントであってもよいし、基体に堆積された高い光学濃度の蒸着材料のセグメントであってもよい。第１のセットの各セグメントは、（直流の）電気的不連続性をセグメント間に生成するために、隣接するセグメントから離間される。好ましくは、金属セグメントのセットは、５つの花弁からなる花形を画定する。５つの花弁からなる花形は、その周辺からその中心にかけて、エネルギを分布することによって、隣接する食品へのマイクロ波エネルギの均一な分布を活性化させる。この酷使に耐性のある包装の設計は、平均して、入射するマイクロ波エネルギの７０％乃至７３％の反射を達成する。

本発明は、電子レンジ用包装材料に使用するための電子レンジの酷使に耐性のある酷使に耐性のある反射遮断パターン及びその製造方法に関する。酷使に耐性のあるパターンは、最少のマイクロ波エネルギ吸収を可能としながら、マイクロ波エネルギの反射を大きくするために、入射マイクロ波エネルギに対して実質的に不透過である。無穿孔のマイクロ波エネルギ反射形状の反復パターン又はアレイは、包装材料の切れや破れによる酷使に耐え、食品の負荷なしで調理する間も、連続的隔壁箔材料とほぼ同じくらい効果的にマイクロ波エネルギを遮断することができる。本発明において、反射形状の酷使に耐性のあるアレイは、入射マイクロ波エネルギの８０％乃至８５％反射を達成する。無穿孔の反射形状のアレイは、箔から、又は基体に堆積された高い光学濃度の蒸着材料から、製造可能である。高い光学濃度材料は、１より大きな光学濃度を有する堆積された金属フィルムを含む。

反射形状は、包装材料の縁部又は包装材料の切れや破れの周辺に大きな誘導電流が生成されるのを防止し、これによって、火花、黒こげ、又は、大きな誘導電流及び電圧によって生じる火事の発生を減少させる。この反射形状はアレイ内に形成され、このアレイ内で、各形状は、隣接する形状と協働して実際のパーセンテージの入射マイクロ波照射を反射するように作用し、これによって、食品を局所的に遮断し、過剰調理を防止する。誘電負荷（即ち、食品）がない場合、マイクロ波エネルギは、各反射形状において小さな誘導電流のみを発生し、これによってその表面近傍で非常に低い電界強度を生成し、火花発生の可能性を低減する。誘導食品の負荷の導入によって、電流は更に一層減少され、酷使に耐性のある特性が高まる。

好ましくは、酷使に耐性のある反射材料の出力反射は、本発明による材料を従来の感受体フィルムの層と組み合わせることによって大きくなる。この構成において、この感受体フィルムの更なる励起によってより高い表面加熱環境が整えられる。その反面、本発明による酷使に耐性のある反射材料によれば、出力を食品負荷に直接伝送することが大きく減少され、結果的に、遮断機能が高まる。包装材料に接触する食品がない場合、本発明によれば、マイクロ波出力照射の際に、低電流、最小電界、及び電圧差が生成されるように、反射形状の大きさが決定される。このように、包装材料の無負荷時又は不良負荷時に、火花及び燃焼が発生する頻度が減少される。

本発明をより良く理解するために、以下の詳細な記述は、本発明の例示的な実施の形態を図解し説明する、添付図面を参照して、行われる。

例示的な実施の形態において、様々な連続的基体ウェブへのアプリケーション及びそれらの組み合わせを含む連続的なプロセスにおいて、電子レンジ用包装材料が製造される。連続基体ウェブは、任意の幅であってよく、概して、製造設備のサイズ、及び製造者から得られる基体の在庫ロールのサイズによる。しかしながら、このプロセスは、連続的である必要はなく、各基体シートに適用してもよい。同様に、本明細書中に記載されるプロセス工程の各々は個別に且つ随時実行されてもよい。

例示的なプロセスにおいて、４８ゲージのポリエステルフィルムウェブなどのポリエステル基体は、マイクロ波照射による入射時に加熱される構造を形成するため、アルミニウムなどのマイクロ波相互作用材料によって被覆される。このような基体層は、厚紙などの寸法安定基体と組み合わされ、一般に、感受体（ｓｕｓｃｅｐｔｏｒ）として知られる。本明細書中では、ポリエステル‐アルミニウムの組合せのみを「感受体フィルム」と呼ぶ。感受体フィルムのマイクロ波相互作用層を形成するためにアルミニウムを使用する場合は、厚さが２０Å乃至１００Åになるように、例えば、スパッタリング法又は真空付着法によって、ポリエステル基体に塗布されてもよい。次に、完成した感受体フィルム層は、少なくとも一つの他の基体層との積層体（ラミネート）を形成するために露光されたポリエステルを有する側面よりもむしろ、好ましくは、ドライボンド接着剤によって、アルミニウム付着層に塗布される。この説明の後半においてより明確に理解されるであろうが、アルミニウム付着層に更なる基体を接着させることによって、ポリエステルは、マイクロ波相互作用素子の保護層として、作用する。

感受体フィルムは、次に、無穿孔シートとして、マイクロ波エネルギを１００％反射するマイクロ波エネルギ反射層、例えば、金属箔の層に積層される。例示的な実施の形態においては、ドライボンド接着剤及び積層プロセスでの加熱及び／又は加圧によって、厚さ約７μｍのアルミニウム箔が感受体フィルムに接着される。電子レンジ用包装材料に用いられる箔が受容可能な厚さの一般的な範囲は、６μｍ乃至１００μｍである。

他の実施の形態において、基体に堆積された高い光学濃度の蒸着材料を、感受体フィルムへ積層する箔の代わりに、使用してもよい。高い光学濃度の材料は、１より大きい光学濃度を有する付着金属フィルムを含む（光学濃度は入射光に対する透過光の比率の負の対数から求められる）。高光学濃度材料は、概して、きらきら光る外観を有する一方、より薄肉の金属材料、例えば、感受体フィルムは、つやのない不透明な外観を呈する。

第１の例示的な実施の形態を参照すると、次に、箔層は、パターン形成された耐エッチングコーティング（塗布膜）によって被覆される。この例示的なプロセスのレジスト塗布膜は、本発明の箔の酷使に耐性のあるパターンの無穿孔形状又はパッチを作成するためにパターンに塗布される。例えば、特許文献１、２、及び３に記述されるように、食品のいろいろな部分を通して所望の調理結果を得るために、（例えば、図２及び図３（ａ）におけるように、）他のタイプの箔パターンが、電子レンジ用包装材料の様々な部位において本発明の箔パターンと組み合わされて使用されてもよい。感受体フィルムと箔層は、本発明によって考えられる電子レンジ用包装材料に組み込み得る例示的なタイプのマイクロ波が相互作用する材料である。例示的な実施の形態において、レジスト塗布膜は、例えば、ロトグラビア印刷、ウェブ印刷、オフセット印刷、又はスクリーン印刷などの任意の公知の印刷方法によって箔表面に印刷され得る、保護性ドライインクである。レジスト塗布層は、箔層内に所望されるパターン（又は複数のパターン）をエッチングする苛性液に対して耐性である必要がある。

次に、所望のパターンになるように箔をエッチングするために、感受体フィルム、箔、及びレジスト塗布膜のラミネートウェブを苛性浴に浸漬し、パターンを描く。このような脱金属方法は、共に譲渡された特許文献４乃至８に記述され、これらの文献の開示内容は、参照することによって本明細書中に組み込まれる。例示的な実施の形態において、保護インクの印刷パターンで覆われていない領域において、露光されたアルミ箔をエッチングするために、適切な温度の水酸化ナトリウム溶液が使用される。インクレジスト塗布液も苛性浴の温度に耐えることが可能でなければならない。所望のパターンを達成するために、同様のエッチング技術によって、又は蒸着材料をマスキング表面へ付着させることによって、高い光学濃度蒸着材料のパッチが生成され得る。箔と感受体フィルムとの間で、ドライボンド接着剤が保護レジスト塗布膜として作用することにより、感受体を形成するポリエステル基体上の薄いアルミニウム付着が苛性液によってエッチングされるのが防止される。

苛性浴から出した時に、苛性を中和するためにラミネートを酸性液で洗い、次に、溶液の残渣を取り除くために、例えば、水で再びすすいでもよい。次に、ラミネートウェブは、拭き取って乾燥されるか又は熱風ドライヤーによって空気乾燥される。得られたエッチングされた箔パターンの無穿孔形状は、無負荷時にマイクロ波エネルギへ露光された際に低いＥ界（電界）を発生する、酷使に耐性のある高いマイクロ波反射層を提供し、感受体と組み合わされると共に食品によって負荷がかかった際には更にレベルの高い反射遮断を提供する。

次に、ラミネートウェブは、紙、厚紙、又はプラスチック基体などの丈夫な包装基体への最後の積層ステップとして、接着剤が塗布される。選択された基体が紙又は厚紙である場合、好ましくは、ウェットボンド接着剤が使用され、基体がプラスチックである場合、ドライボンド接着剤が好ましいとされる。本発明と共に使用され得る代表的なタイプの紙基体は、１０ ｌｂ（４５３５．９ｇ）乃至１２０ ｌｂ（５４４３０ｇ）である。本発明と共に使用され得る厚紙基体の代表的な厚さは、８ポイント乃至５０ポイントの厚紙を含む。同様に、厚さ０．５ミル（０．００１２７ｃｍ）乃至１００ミル（０．２５４ｃｍ）のプラスチック基体も適用可能である。

接着剤は、感受体フィルム及び／又は箔ラミネートウェブの金属箔側面に塗布される。従って、接着剤は、エッチングされた箔形状を覆うレジスト塗布層と、箔がエッチングされて除去された後の感受体フィルムを覆う露光されたドライボンド接着と、を各様に被覆する。次に、包装基体は、ラミネートウェブに塗布され、これら二つが、接着剤によって、及び積層プロセスにおいて加熱及び／又は加圧によって、貼り合わせられる。

一般的なプロセスにおいて、次に、電子レンジ用包装ラミネートのウェブは、打抜かれるか、又は、特定の包装形状に使用するように所望の形状に合わせてダイカット（型抜き）される。例えば、ウェブは、ピザ用包装に用いるため、円形にカットされてもよい。例えば、鋭い切削端を有する打抜き型は、包装材料のシート又はウェブから、所望の形状の包装用打抜きをカットするために使用される。予め打抜かれた電子レンジ用包装ブランク（打抜き素材）は、加圧時に三次元包装を作成するために嵌合する雄型と雌型の側面を有する成形モールドになるように配置されてもよい。成形モールドは、電子レンジ用包装が、例えば、側壁（縁）のあるトレイ、鍋又はキャセロール鍋であるときに使用される。この状況において、トレイは、一般に、トレイ又は他の包装形態の側壁に打抜きの部分をスラストする（押し込む）ように、電子レンジ用包装材料の平らな打抜き（ブランク）をモールド内へ圧縮することによって形成される。

図１には、得られた電子レンジ用包装材料１００の断面が示されている。この例示的な実施の形態の電子レンジ用包装材料１００は、感受体フィルム１０５を作成するために、アルミニウム１０４の薄い付着層で覆われたポリエステル基体１０２から、形成される。電子レンジ用包装材料１００の最終的な結果である寸法が安定した基体（例えば、厚紙）と組み合わせて積層された場合、ポリエステル基体１０２とアルミニウム層１０４とは、感受体として作用する。アルミニウム層１０４は、ドライボンド接着層１０６によって、被覆される。前述されているように、アルミニウム箔層１０８は、ドライボンド接着層１０６を介して、感受体フィルム１０５に接着される。次に、パターン形成されたインクレジスト塗布膜１１０が箔層１０８にプリントされ、露光された箔層１０８が苛性浴中でエッチングされ除去される。エッチングプロセス後に残るパターン形成された箔層１０８がパターン形成されたインクレジスト塗布膜１１０で被覆された状態を図１に示す。パターン形成された箔層１０８及びインクレジスト塗布膜１１０は、第２の接着層１１２によって被覆される。比較するために、この実施の形態においては、第２の接着層１１２は、ウェットボンド接着である。接着層１１２は、パターン形成された箔素子１０８間でエッチングされた領域を更に被覆し、これらの領域内でドライボンド接着層１０６に接着される。この例示的な実施の形態の最終的な構成素子は、第２の接着層１１２によって前述された複数の層に接着される、寸法が安定した厚紙基体１１４である。このように、電子レンジ用包装材料１００を形成するために種々の層が互いに積層される。

図２は、本発明による電子レンジ用包装材料２００の例示的な実施の形態を示す。図２の電子レンジ用包装材料２００は、前述された方法によって製造され得る。基体２１４は、基体２１４の表面を被覆する感受体フィルム層２０５を支持する。二つの分離したタイプの酷使に耐性のあるエッチングされた箔パターンがこの実施の形態に含まれる。第１のエッチングされた箔パターンは、本発明による反射形状２０８のアレイ２１５を有する。第２のエッチングされた箔パターンは、特許文献１及び特許文献３に詳細に開示され記述されているタイプの出力伝送パターン２２０を有する。

図２に示されているように、電子レンジ用包装材料２００は、側壁のある丸型トレイや鍋に合わせて、圧縮モールド内で後から成形される平らな打抜き（ブランク）である。電子レンジ用包装材料２００は、その最終形状において、反射形状２０８のアレイ２１５に覆われる側壁に、約８０％乃至８５％の反射率の、高いマイクロ波エネルギ遮断を提供する。この反射レベルは、従来技術の酷使に耐性のある包装によって達成される７０％の範囲の反射値よりはるかに高い。より広い範囲で食品を感受体フィルム２０５へ露光した結果として、鍋の底はより多くの焦げ目とパリパリ感を提供し、出力伝送パターン２２０は食品の中心にマイクロ波エネルギを集中させる。

図３（ａ）は、本発明による電子レンジ用包装材料３００の他の例示的な実施の形態を示す。図３の電子レンジ用包装材料３００も前述された方法によって製造され得る。基体３１４は、基体３１４の表面を覆う感受体フィルム層３０５を支持する。三つの分離したタイプの酷使に耐性のあるエッチングされた箔パターンがこの実施の形態に含まれる。第１のエッチングされた箔パターンは、本発明による反射形状３０８のアレイ３１５を有する。第２のエッチングされた箔パターンは、特許文献１及び特許文献３に開示され、詳述されたタイプの出力伝送パターン３２０を有する。第３のエッチングされた箔パターンは、特許文献３に開示され記述されるような区画された酷使に耐性のあるパターン３２５を有する。

図３（ａ）に示されているように、電子レンジ用包装材料３００は、側壁を有する略長方形のキャセロール鍋に合わせて圧縮モールド内で後から成形される平らなブランクである。その最終形状において、電子レンジ用包装材料３００は、反射形状３０８のアレイ３１５に覆われる上部側壁に、高いマイクロ波エネルギ遮断を。提供する。下部側壁とキャセロール鍋との間の移行部分は、区画された酷使に耐性のあるパターン３２５の機能によって、より少ない反射遮断とより多くの焦げ目とパリパリ感とを提供し、出力伝送パターン３２０は食品の中心にマイクロ波エネルギを集中させる。

図２及び図３（ａ）の例示的な実施の形態に示されている反射形状２０８及び反射形状３０８は、無穿孔のタイル状六角形のパッチである。六角形は、高度な円筒形相似性をもち且つ完全に入れ子状にすることが可能であるために選択される、優れた基本多角形である。反射形状２０８及び反射形状３０８として使用される、円、楕円、及び、他の曲線形、好ましくは、相似曲線形、三角形、正方形、長方形、及び、多角形、好ましくは、正多角形、より好ましくは、等辺多角形などの他の形状は、本発明の範囲を逸脱するものではない。これらの反射形状は、これらが同じようにタイル状及び入れ子状にすることが可能であるように、好ましくは、アレイ内で構成される。加えて、反射形状２０８と反射形状３０８それぞれのアレイ２１５とアレイ３１５とは、単一形状の反復である必要はないがその代わり、反射形状の２０８と反射形状３０８の各々の間の小さな隙間と一緒に、好ましくは、入れ子状又はタイル状にすることが可能な種々の形状の組み合わせであってもよい。例えば、アレイの形状は、サッカーボールのパッチワークにおけるように、入れ子状の六角形及び多角形のアレイであってもよい。

本明細書において使用されているように、用語「相似曲線形」は、二つの片側半分がそれらを分割する軸に対して相似形であるように半分に分割することができる閉曲線形のことである。本明細書において使用されているように、用語「正多角形」は、二つの片側半分がそれらを分割する軸に対して相似形であるように半分に分割され得る多角形のことである。従って、等辺多角形は、正多角形の部分集合であってもよい。

反射形状２０８及び反射形状３０８の形を変更すること以外に、図３（ｂ）に詳細に示されるように、反射形状３０８の周辺の幅Ａ及び／又は長さは、効果的なマイクロ波エネルギ遮断強度及びアレイ３１５の酷使に耐性のある度合を決定する他の特徴である。幅Ａが小さすぎる場合、マイクロ波が任意の実質的な表面領域に妨害されないので、反射形状３０８の透過性が高くなる。幅Ａが大きすぎる場合、反射形状３０８間のエネルギ分が極めて一様でなくなり、高くなりすぎるものもあり、酷使に対する耐性（丈夫さ）が低下する。

効果的なマイクロ波エネルギ遮断強度及びアレイ３１５の酷使に耐性のある度合に影響を与える第３の特徴は、図３（ｂ）に詳細に示されるように、酷使に耐性のある反射アレイ３１５内の反射形状３０８間の間隔Ｂである。各反射形状３０８間の間隔が大きくなるにつれて、遮断能力がより効果的に発揮され、これに対して、各反射形状３０８間の間隔が小さくなるにつれて、遮断効果は大きくなるが、反射形状間の火花発生の頻度が増す。

酷使に耐性のある反射アレイ３１５の反射能力を制御する特徴、即ち、形状、幅、及び間隔のそれぞれは、電子レンジを酷使する（酷使的）調理状態においても安全な耐性レベルを維持しながら、任意の特定の食品に所望される遮断の適切なレベルに達成するために、単独で又は組み合わされて、変化し得る。例えば、一つの好ましい実施の形態において、各反射形状３０８は等辺六角形であり、各六角形の幅Ａは約４ｍｍ、各金属パッチ間の間隔Ｂは約１ｍｍである。

酷使に耐性のあるのパターン形成された箔層１０８は、感受体フィルム１０５によりマイクロ波エネルギを吸収しつつも、マイクロ波エネルギの反射を大きくすることによって、入射されるマイクロ波エネルギを再分布させる。図２に示されるように、例えば、金属箔のマイクロ波反射形状２０８の反復されるパターン又はアレイ２１５は、連続隔壁箔材料とほぼ同じくらい効果的に入射マイクロ波エネルギの大半を遮断することができる。アレイ２１５は、反射形状２０８間の隙間を介して、いくらかのマイクロ波エネルギを吸収し、いくらかのエネルギは、隣接する感受体フィルム２０５に到達し、そうでなければ、感受体が達成する熱の強度には満たないとはいえ、いくらかの局所的加熱を生じる。

反射形状２０８のアレイ２１５は、電子レンジを酷使する酷使的調理条件に十分な耐性を有する。酷使的調理条件には、例えば、電子レンジ用包装材料２００がわずかな部分的負荷を受けた時や食品が置かれない無負荷の時に、または、包装材料２００が破れたりちぎれたりした時に、包装材料２００を入れた電子レンジの作動も含まれる。反射形状２０８の本発明のアレイ２１５を用いることによって、包装材料２００の端部や包装材料２００の切れや破れの周辺に大きな誘導電流が発生することが防止され、これによって、大きな誘導電流及び電圧によって生じる火花、黒こげ、火事の発生が減少する。

酷使に耐性のある反射アレイ２１５の出力反射は、（図１に示されるように、）感受体フィルム層１０５とパターン形成された箔層１０８との組み合わせによって、大きくなる。例えば、食品、ガラス製の皿、又は無地の感受体フィルム層が、反射形状２０８の酷使に耐性のあるアレイ２１５と接触する時、これらの物質の各々が、小さな反射形状２０８を上に配置した一般的な基体２１４よりもはるかに大きな比誘電率を有する場合、隣接する反射形状２０８間のキャパシタンスが上昇する。これらの物質のうち、食品が最も高い比誘電率を有する（大きさに準ずる場合が多い）。これが、連結された反射形状２０８の連続性による効果を生み、次に、これらの反復形状２０８は、さもなければ、電子レンジの酷使条件に耐えることが不可能であろう多くのデザインの同一機能によって、低位Ｑファクタの出力反射シートとして作用する。各反射形状２０８がマイクロ波エネルギの影響を受けた際は、反射形状２０８が反射されなかったマイクロ波エネルギを伝送するというよりも寧ろ、吸収する程度に、各反射形状２０８は小さな加熱素子としても作用する。

この構成においては、表面加熱環境は、感受体フィルム２０５の更なる励起と、食品と小さな反射形状２０８との間で露光された感受体フィルム２０５と、の間の接触を介して、更に生成される。しかしながら、このような表面の加熱は十分ではない。実践上、包装材料２００の一部に有効な表面加熱を提供するために包装デザイン全体において感受体フィルム２０５を使用したいとする場合、包装材料のウェブ全体領域を介して感受体フィルムを単純に組み込み、エネルギ反射をさせたい位置において感受体フィルムを反射アレイ２１５で被覆することが製造プロセスにおいて経済的である。このような構成の場合、感受体フィルム２０５はアレイ２１５の反射度を高めるが、感受体フィルム２０５による同一領域における加熱は十分ではない。

この構成においては、表面加熱環境は、感受体フィルム２０５の更なる励起と、食品と小さな反射形状２０８との間で露光された感受体フィルム２０５と、の間の接触を介して、更に生成される。しかしながら、このような表面の加熱は十分ではない。実践上、包装材料２００の一部に有効な表面加熱を提供するために包装デザイン全体において感受体フィルム２０５を使用したいとする場合、包装材料のウェブ全体領域を介して感受体フィルムを単純に組み込み、エネルギ反射をさせたい位置において感受体フィルムを反射アレイ２１５で被覆することが製造プロセスにおいて経済的である。このような構成の場合、感受体フィルム２０５はアレイ２１５の反射度を高めるが、感受体フィルム２０５による同一領域における加熱は十分ではない。

感受体フィルム２０５がアレイ２１５と一緒に使用される場合、アレイ２１５内で隣接する反射形状２０８間の間隔は、反射形状２０８の特定の大きさに対して、アレイ２１５が感受体フィルム２０５なしで使用される時の最適な間隔よりも大きくしなければならないこともある。（或いは、反射形状２０８の大きさは、同様の結果が得られるまで、減少される。）感受体フィルム２０５がアレイ２１５の反射性を高めるのを補助するとともにわずかな表面加熱を提供している間、感受体フィルム２０５は、ある程度、誘電体としても作用するが、感受体フィルム２０５のマイクロ波エネルギが相互作用する特性は、反射形状２０８の端部に生成された電界を高めることもできる。また、高い加熱条件の下では、半導電材料を生成するために破断されることが知られていた。感受体フィルム２０５によって誘導されるこれらの条件によって、隣接する反射形状２０８間の火花発生傾向をわずかに上昇させる結果となる。このため、隣接する反射形状２０８間の間隔は、アレイ２１５が感受体フィルム２０５と一緒に使用される際には、反射形状２０８間の間隔Ｂが、３０％乃至５０％、大きくなる。これらの微調整が行われるとき、感受体フィルム３０５の層を含む、本発明による酷使に耐性のある電子レンジ用包装材料２００は、電子レンジ内調理時間が１分以上の場合、マイクロ波エネルギに露光された時の火花及び燃焼に対して耐性を示した。

高出力反射特性のおかげで、酷使に耐性のある反射アレイ２１５層を通して、食品負荷に直接向けての出力伝送が大幅に低減され、これによって、食品がマイクロ波エネルギから遮断される。同時に、マイクロ波エネルギは、アレイ２１５を有する各反射形状２０８内に、小さな誘導電流のみ、即ち、電子レンジ用包装材料２００の表面近傍に非常に低い電界強度と、マイクロ波照射出力に対して隣接する反射形状３０８間に低電圧の間隙と、を生成する。このように、電子レンジ用包装材料２００が無負荷の場合や不適切に負荷された場合の火花や焼け焦げが発生しなくなる。

本発明は、本明細書中では、恐らく、廃棄可能な種々の電子レンジ用包装材料の例示的な実施の形態について記載されているが、本発明の教示することが、再利用可能な、例えば、調理器具、例えば、ガラス製容器やセラミック容器と一緒に使用されてもよいことが認識されよう。本明細書に開示されているマイクロ波エネルギ反射形状のアレイは、例えば、接着及びエッチング又はパターン形成気相付着によって再利用可能な調理器具の選択された表面に塗布され得る。また、ガラス製の調理器具の場合、マイクロ波エネルギ反射形状のアレイを有するフィルムは、調理器具の製造工程中にガラスの層間にサンドイッチ状に置かれてもよい。これらの実施の形態において、マイクロ波エネルギ反射形状のアレイは、再利用可能な調理器具において調理された食品に対して同様の遮断特性を提供することができる。

以上、本発明の種々の実施の形態について、ある程度の特殊性をもって、又は、一つ以上の個別の実施の形態について、記述されてきたが、当業者は、本発明の精神及び範囲を逸脱することがない限りにおいて、開示されている実施の形態の数多くの代替を行なうことができる。上記内容に含まれ且つ添付図面に示される全ての事柄は、特定の実施の形態についてのみ説明するものであり、これらに限定されるものではないことが理解されよう。以下の請求項に定義されている本発明の基本要素から逸脱しない限り、細部又は構造の変更が可能である。

本発明による酷使に耐性のある電子レンジ用包装材料の一辺を示す断面図である。 側壁を作るためのブランクが形成される前のパイ皿用の平らなブランクに置かれた本発明の第１の実施の形態による箔パターンの上部平面図である。 （ａ）は、側壁を作るためのブランクが形成される前のキャセロール鍋用の平らなブランクに置かれた本発明の第２の実施の形態による箔パターンの上部平面図であり、（ｂ）は、図３（ａ）のキャセロール鍋用の平らなブランクの一部を示す拡大図である。

Claims (45)

1. 基体と、
   前記基体に支持されるアレイ内に配置された、マイクロ波エネルギ反射材料からなる複数の無穿孔形状と、
   を備え、
   前記複数の無穿孔形状の各々が、
   それぞれの所定形状と、
   それぞれの所定の大きさと、
   を有し、
   前記アレイ内の前記複数の無穿孔形状の各々が各隣接する形状から、各所定の間隔を置いて、離間され、
   前記所定の形状と前記所定の大きさと前記所定の間隔との組み合わせによって、作動中の電子レンジが酷使される調理条件下で、前記包装材料の火花又は火事に対して十分な耐性が提供される、
   酷使に耐性のある電子レンジ用包装材料。
2. 前記基体に支持されたマイクロ波が相互作用する材料層を更に備える、請求項１に記載の酷使に耐性のある電子レンジ用包装材料。
3. 前記マイクロ波が相互作用する材料層が感受体フィルムを備える、請求項２に記載の酷使に耐性のある電子レンジ用包装材料。
4. 前記感受体フィルムがマイクロ波透過性基体上にアルミニウム付着を備える、請求項３に記載の酷使に耐性のある電子レンジ用包装材料。
5. 前記前記マイクロ波エネルギ反射材料が金属箔を備える、請求項１に記載の酷使に耐性のある電子レンジ用包装材料。
6. 前記金属箔がアルミニウム箔を備える、請求項５に記載の酷使に耐性のある電子レンジ用包装材料。
7. 前記マイクロ波エネルギ反射材料が、マイクロ波透過基体上に堆積された高い光学濃度の付着材料を備える、請求項１に記載の酷使に耐性のある電子レンジ用包装材料。
8. 前記高い光学濃度の付着材料がアルミニウムを備える、請求項７に記載の酷使に耐性のある電子レンジ用包装材料。
9. 前記所定の形状が、円、楕円、曲線形、相似曲線形、三角形、正方形、長方形、多角形、正多角形、及び等辺多角形を有する形状の群より選択される形状を備える、請求項１に記載の酷使に耐性のある電子レンジ用包装材料。
10. 前記等辺多角形が六角形である、請求項９に記載の酷使に耐性のある電子レンジ用包装材料。
11. 前記アレイ内の前記複数の無穿孔形状の各々が、タイル状のパターン内の前記アレイ内の前記隣接する形状の各々と入れ子状態になっている、請求項１に記載の酷使に耐性のある電子レンジ用包装材料。
12. 前記アレイ内の前記複数の無穿孔形状の各々が、前記アレイ内の前記隣接する形状の各々から等間隔で離間されている、請求項１に記載の酷使に耐性のある電子レンジ用包装材料。
13. 前記所定の間隔が約１ｍｍの距離である、請求項１１に記載の酷使に耐性のある電子レンジ用包装材料。
14. 前記所定の大きさが約４ｍｍの幅である、請求項１に記載の酷使に耐性のある電子レンジ用包装材料。
15. 前記基体がマイクロ波透過性である、請求項１に記載の酷使に耐性のある電子レンジ用包装材料。
16. 前記基体が、紙、厚紙、プラスチック、ガラス、及びセラミックを備えた基体の群から選択される、請求項１に記載の酷使に耐性のある電子レンジ用包装材料。
17. 前記電子レンジ用包装材料が前記作動中の電子レンジ内に配置された時、前記包装材料が、前記電子レンジ用包装材料上に入射されるマイクロ波エネルギの８０乃至８５％を反射する、請求項１に記載の酷使に耐性のある電子レンジ用包装材料。
18. 基体を提供することと、
    マイクロ波エネルギ反射層を前記基体に接着することと、
    を有し、
    前記マイクロ波エネルギ反射層がアレイ内に配置されたマイクロ波エネルギ反射材料からなる複数の無穿孔形状を備え、
    前記複数の無穿孔形状の各々が、
    各所定の形状と、
    各所定の大きさと、
    を更に備え、
    前記アレイ内の前記複数の無穿孔形状の各々が、各隣接する形状から、各所定の間隔を置いて、離間され、
    前記所定の形状、前記所定の大きさ、及び前記所定の間隔を組み合わせることによって、作動中の電子レンジが酷使される調理条件の下で、前記電子レンジ用包装材料の火花又は火事に対して十分な耐性が提供される、
    電子レンジ用包装材料を製造する方法。
19. 前記電子レンジ用包装材料を包装形状にカットすることを更に有する、請求項１８に記載の方法。
20. 側壁を有する鍋又はトレイを作成するために前記電子レンジ用包装材料を圧縮成形することを更に有する、請求項１９に記載の方法。
21. 前記マイクロ波が相互作用する材料層を前記マイクロ波エネルギ反射層に接着することを更に有する、請求項１７に記載の方法。
22. 前記前記マイクロ波が相互作用する材料層が感受体フィルムを備える、請求項２１に記載の方法。
23. 前記感受体フィルムがマイクロ波透過性基体上にアルミニウムの付着を備える、請求項２２に記載の方法。
24. 前記マイクロ波エネルギ反射材料が金属箔を備える、請求項１８に記載の方法。
25. 前記金属箔がアルミニウム箔を備える、請求項２４に記載の方法。
26. 前記マイクロ波エネルギ反射材料が、マイクロ透過性基体に付着された高い光学濃度の蒸着材料を備える、請求項１８に記載の方法。
27. 前記高い光学濃度の蒸着材料がアルミニウムを備える、請求項２６に記載の方法。
28. 前記所定の形状が、円、楕円、曲線形、相似曲線形、三角形、正方形、長方形、多角形、正多角形、及び等辺多角形を有する形状の群より選択される形状を備える、請求項１８に記載の方法。
29. 前記等辺多角形が六角形である、請求項２８に記載の方法。
30. 前記アレイ内の前記複数の無穿孔形状の各々が、タイル状のパターンにおいて前記アレイ内の各前記隣接する形状と入れ子状態にされる、 請求項１８に記載の方法。
31. 前記所定の間隔が、前記アレイ内の各前記隣接する形状から、等距離、離間されている、請求項１８に記載の方法。
32. 前記所定の間隔が距離約１ｍｍである、請求項３１に記載の方法。
33. 前記所定の大きさが幅約４ｍｍである、請求項１８に記載の方法。
34. 前記基体がマイクロ波透過性である、請求項１８に記載の方法。
35. 前記基体が、紙、厚紙、プラスチック、ガラス、及びセラミックを備えた基体の群から選択される、請求項１８に記載の方法。
36. 前記電子レンジ用包装材料が、前記包装材料が前記作動中の電子レンジ内に配置された時に前記包装材料に入射されたマイクロ波の８０乃至８５％を反射する、請求項１８に記載の方法。
37. 基体と、
    前記基体上に支持されるマイクロ波エネルギ反射材料の無穿孔形状のアレイと、
    を備える、
    酷使に耐性のあるマイクロ波遮断材料であって、
    前記無穿孔形状の各々が、
    各所定の形状と、
    各所定の大きさと、
    を有し、
    前記アレイ内の前記無穿孔形状の各々が、各隣接する無穿孔形状から、等距離、離間され、
    前記酷使に耐性のあるマイクロ波遮断材料が前記作動中の電子レンジ内に配置された時、前記遮断材料に入射されたマイクロ波エネルギの８０乃至８５％を反射し、
    前記所定の形状、前記所定の大きさ及び前記所定の間隔を組み合わせることによって、作動中の電子レンジが酷使される調理条件下で、前記包装材料の火花又は火事に対して十分な耐性が提供される、
    酷使に耐性のあるマイクロ波遮断材料。
38. 前記所定の形状が、円、楕円、曲線形、相似曲線形、三角形、正方形、長方形、多角形、正多角形、及び等辺多角形を有する形状の群より選択される形状を備える、請求項３７に記載の酷使に耐性のあるマイクロ波遮断材料。
39. 前記等辺多角形が六角形である、請求項３８に記載の酷使に耐性のあるマイクロ波遮断材料。
40. 前記基体が、紙、厚紙、プラスチック、ガラス、及びセラミックを備えた基体の群から選択される、請求項３７に記載の酷使に耐性のあるマイクロ波遮断材料。
41. 再利用可能なマイクロ波安全調理器具の改善点であって、
    前記改善点が、
    酷使に耐性のあるマイクロ波遮断材料が、
    基体と、
    前記基体上に支持されるマイクロ波反射材料の無穿孔形状のアレイと、
    を備え、
    前記無穿孔形状の各々が、
    各所定の形状と、
    各所定の大きさと、
    を備え、
    前記アレイの前記無穿孔形状の各々が各隣接する無穿孔形状から、等距離、離間され、
    前記酷使に耐性のあるマイクロ波遮断材料が、前記再利用可能な調理器具に適用され、
    前記酷使に耐性のあるマイクロ波遮断材料が、前記作動中の電子レンジ内に配置された時に前記遮断材料に入射されるマイクロ波エネルギの８０乃至８５％を反射し、
    前記所定の形状、前記所定の大きさ、及び前記所定の間隔を組み合わせることによって、前記作動中の電子レンジが酷使される調理条件下で、前記酷使に耐性のあるマイクロ波遮断材料の火花及び火事に対して十分な耐性が提供される、
    ことよりなる、
    再利用可能なマイクロ波安全調理器具の改善点。
42. 前記基体によって支持されるマイクロ波が相互作用する材料層を更に備える、請求項４１に記載の改善点。
43. 前記再利用可能な調理器具がセラミック製の調理器具を備える、請求項４１に記載の改善点。
44. 前記再利用可能な調理器具がガラス製の調理器具を備える、請求項４１に記載の改善点。
45. 前記ガラス製の調理器具が第１のガラス層と第２のガラス層とを更に備え、
    前記酷使に耐性のあるマイクロ波遮断材料が前記第１のガラス層と前記第２のガラス層との間にサンドイッチ状に置かれる、請求項４４に記載の改善点。

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