JP4358824B2 - 改良された熱可塑性ポリマー耐熱食器 - Google Patents
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Description
比較的高い熱伝導率を有する熱可塑性ポリマー組成物から製造された耐熱食器が、食品の調理において利点を有する。かかる組成物は、熱可塑性ポリマーを比較的高い熱伝導率を有する材料と混合することによって製造され得る。
食品の調理は、今日でも行われる最も古い人間の活動の１つである。調理は、火で簡単に加熱することから、電気またはガスによって加熱される対流オーブン内での様々なタイプの容器（調理用ポット、フライパン、ベーキングティン、クロックポット、二重鍋など）の使用にいたるまで発展してきた。高耐熱性を有する多くの異なったタイプの材料がこれらの容器のために用いられているが、現在は金属が最も一般的である。用いられる調理方法および生み出される食品の味ときめの両方のために、金属容器での調理が一般的である。
ここ２０年ぐらいで、より良い高耐熱性を有する熱可塑性ポリマー（ＴＰ）が開発されたので、耐熱食器のためにこれらのポリマーの使用が提案されており、例えば米国特許公報（特許文献１）、米国特許公報（特許文献２）、米国特許公報（特許文献３）、米国特許公報（特許文献４）、および米国特許公報（特許文献５）、および（特許文献６）（それらの全てを参照によって本願明細書に組み入れるものとする）を参照のこと。これらのポリマー調理用容器は、熱処理オーブンにおいて使用でき、しばしば、これらのオーブンにおいて通常用いられる最も高い温度、例えば約２９０℃（約５５０°Ｆ）以上の温度に耐えることができる。これらの容器は、実際的見地からどんな形状にも成形される利点を有し、内容物を冷蔵または冷凍できるように容易に密封される容器であってもよく、比較的軽量である。しかしながら、これらの容器中で食品を調理するとき、調理方法（例えば時間および／または温度）を金属容器のために用いた方法とは変える必要がある場合があり、および／または食品が同じ味および／またはきめを有しない場合がある。例えば、プラスチック容器内で焼かれたパンまたはキャセロールは、金属容器内で焼かれた場合のように調理用容器の表面と接触している外表面が褐色にならない場合がある。これは主に、特に金属と比較したとき、ポリマーが概して非常に低い熱伝導率を有する傾向があるという事実のためである。従って、より金属容器のように挙動するＴＰ調理用容器が望ましい。
この発明は、１．０ワット／ｍ°Ｋ以上の平面貫通方向の熱伝導率を有する熱可塑性ポリマー組成物を含む、耐熱食器品目に関する。
この発明はまた、調理中に食品を保持または支持する容器が１．０ワット／ｍ°Ｋ以上の平面貫通方向の熱伝導率を有する熱可塑性ポリマー組成物を含む、食品の調理方法に関する。
当該組成物がＴＰを含有する。熱可塑性樹脂を溶融し、次いで、それをその融点および／またはガラス転移温度より低い温度に冷却することによって、このようなポリマーを改質することができる。かかるポリマーは架橋されない。示差走査熱量測定によって測定したとき、概してＴＰは約３０℃より高い温度の融点および／またはガラス転移温度を有し、融点を溶融吸熱のピークとし、ガラス転移温度を転移の中間とする。このような測定をＡＳＴＭ方法Ｄ３４１８に従って実施することができる。
本発明において有用なＴＰは好ましくは、調理用オーブンにおいて通常見出される温度において使用できるように、十分な耐熱性を有するのがよい。上記のＴＰの定義にもかかわらず、好ましくはそれらは、約２００℃以上、より好ましくは約２５０℃以上、特に好ましくは約３００℃以上の融点および／またはガラス転移点を有するのがよい。
有用な熱可塑性樹脂には、ポリオレフィン；ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリ（１，４−ブチレンテレフタレート）およびポリ（１，３−プロピレンテレフタレート）などのポリエステル；ナイロン−６およびナイロン−６，６などのポリアミド；ポリ（フェニレンオキシド）などのポリエーテル；ポリカーボネート；ポリ（エーテル−スルホン）；ポリ（エーテル−イミド）；ポリ（ｐ−フェニレンスルフィド）などのポリスルフィド；芳香族ポリエステル、ポリ（エステル−イミド）、およびポリ（エステル−アミド）などの液晶ポリマー（ＬＣＰ）；ポリ（エーテル−エーテル−ケトン）；ポリ（エーテル−ケトン）；ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレンとペルフルオロ（メチルビニルエーテル）とのコポリマーおよびテトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとのコポリマーなどのフルオロポリマー、およびその混合物ならびにブレンドなどがある。
好ましいタイプのＴＰがＬＣＰである。「液晶ポリマー」の意味は、米国特許公報（特許文献７）（その内容を参照によって本願明細書に組み入れたものとする）に記載されているように、ＴＯＴ試験またはそれらのどれかの適当な変型を用いて試験されるとき、異方性であるポリマーである。有用なＬＣＰには、ポリエステル、ポリ（エステル−アミド）、およびポリ（エステル−イミド）などがある。ポリマーの好ましい形の１つは、“すべて芳香族”、すなわち、（エステル基などの結合基を除いて）ポリマーの主鎖中の基のすべてが芳香族であるが、芳香族ではない側基が存在していてもよい。
上に記載したそれらのタイプを含めて、たいていのＴＰの熱伝導率が概して＜＜１ワット／ｍ°Ｋである。比較的高い熱伝導率をそれ自体が有する粒状材料（充填剤）を前記ＴＰと混合することによって、熱伝導率を上げることができる。有用な充填剤（およその熱伝導率を括弧内に入れる）には、黒鉛（カーボンブラックなど）（５０〜２００、広範囲に変化する）、ＭｇＯ（６０）、ＢｅＯ（２００）、アルミナ（４５〜１５０）、酸化亜鉛（２８）、ＭｇＯ．３．５Ａｌ２Ｏ３（１２５）、ＣａＦ２（７００）、およびＳｉＣ（約１００〜５００）などがある。好ましい支持体は、黒鉛（カーボンブラックなど）、ＭｇＯ、アルミナ、およびＭｇＯ．３．５Ａｌ２Ｏ３であり、カーボンブラックおよび黒鉛が特に好ましい。これらの熱伝導率は約２７３°Ｋにおいての熱伝導率であり、（非特許文献１）から引用される。１つより多いかかる充填剤を使用してもよい。好ましくはこの充填剤は、約５０ワット／ｍ°Ｋ以上の固有（非バルク）熱伝導率を有する。
好ましくは、充填剤が比較的小さい粒子であるのがよく、典型的には粒状材料の最大寸法が約５００μｍより小さく（数平均）、繊維状である場合、長さが１ｍｍより小さく（数平均）、それらはＴＰ中にかなり均一に分散される。それらは、標準溶融混合技術および一軸または二軸スクリュー押出機などの装置を用いてＴＰに混合されてもよい。これらの数平均粒度は充填剤の一次粒度（凝集寸法ではない）であり、顕微鏡検査（例えば光学顕微鏡検査または電子顕微鏡検査）の適切な形式、および粒度を計算するための適切な画像形成ソフトウェアの使用によって測定されてもよい。
組成物の熱伝導率は、１ワット／ｍ°Ｋ以上、好ましくは約２ワット／ｍ°Ｋ以上、より好ましくは約３ワット／ｍ°Ｋ以上、特に好ましくは約５ワット／ｍ°Ｋ以上でなければならない。ＴＰが組成物中に連続した相として存在しているのが好ましい。典型的には高熱伝導率の充填剤は、組成物の約５〜約６５重量％である。前記組成物の熱伝導率は、ＡＳＴＭ方法Ｄ５９３０を用いて、耐熱食器の試験部分または試験片の平面（最も薄い断面）貫通方向に測定される。
耐熱食器用の前述のポリマー組成物の熱伝導率は典型的に非常に低い。例えば、以下の実施例１〜４に用いたのと同じＬＣＰを用いて、５１．６％のＬＣＰと、前記ＬＣＰ中の青色顔料濃厚物１３％と、３５％のタルクと、０．５６％のウルトラノックス（Ｕｌｔｒａｎｏｘ）（登録商標）酸化防止剤とを含有する組成物（すべてのパーセンテージは全組成物の重量に基づいている）を製造し、ディスクに成形した。１００℃においてディスクの平面貫通方向の熱伝導率は０．４０Ｗ／ｍ°Ｋであった。
前記組成物が、充填剤、補強剤、可塑剤、難燃剤、酸化防止剤、オゾン亀裂防止剤、および潤滑剤など、熱可塑性樹脂に一般に添加される他の成分を、かかる組成物に通常用いられる量で含有してもよい。これらの添加剤は、熱伝導率に影響を及ぼすことがあり、熱伝導率の制限条件をやはりを満たさなくてはならない。
傾斜面または垂直面を有する正方形、丸い形、矩形、八角形などの様々な寸法および形状のパン、ポット、ピザパンなどの平らなパン、キャセロールタイプの皿、ブレッドパン、ケーキパン、およびマフィンパンなど、（食品の調理用）耐熱食器に前記組成物を形成してもよい。これらの容器用のカバーが同じ材料から形成されてもよく、または、それらが熱伝導率を必要としない場合、他の材料であってもよく、および／またはオーブン内に置かれてもよい。この耐熱食器は例えば住宅の台所で単独で用いられてもよく、または、例えばパンまたはケーキを焼くための商業プラントで複合的に用いられてもよい。この組成物による耐熱食器が、溶融射出成形、溶融圧縮成形、熱成形、ブロー成形、および回転成形などのＴＰのために使用される代表的な形成技術によって形成される。射出成形が溶融形成の好ましい方法である。典型的に射出成形、圧縮成形、および回転成形によって形成された成形品は、一体成形（モノリシック）品であるが、熱成形またはブロー成形は層状であるか、またはモノリシックである場合がある。耐熱食器成形品は一体成形（モノリシック）品であるのが好ましい。又、当該組成物から製造された耐熱食器成形品中で、食品が加熱される（調理される）間、食品がＴＰ含有組成物と直接接触しているのが好ましい。
これらの耐熱食器製品は、ペルフルオロポリマー、特にポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレンとペルフルオロ（メチルビニルエーテル）とのコポリマー、またはテトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとのコポリマーなどの剥離コーティングで１つ、いくつかまたは全ての表面をコートされてもよい。
又、本明細書に記載された耐熱食器成形品を対流オーブン内で用いて食品以外の品目、例えば水、調理用油、蝋燭の蝋および蜜蝋を加熱することができる。
実施例１〜４において、用いられたＬＣＰは米国特許公報（特許文献８）（その内容を参照によって本願明細書に組み入れたものとする）のＬＣＰ−４と同じ組成物であった。用いられたカーボンファイバー（ＣＦ）はパネックス（Ｐａｎｅｘ）（登録商標）３３ＣＦカーボンファイバー（ゾルテック・コーポレーション（Ｚｏｌｔｅｋ Ｃｏｒｐ．）から入手可能）、用いられたガラスファイバー（ＧＦ）は、オーエンズ・コーニング（Ｏｗｅｎｓ Ｃｏｒｎｉｎｇ）銘柄４０８（米国、オハイオ州、トレドのオーエンズ・コーニング・ファイバーグラス（Ｏｗｅｎｓ Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ（Ｔｏｌｅｄｏ，ＯＨ，ＵＳＡ））製）であり、用いられた他のカーボンファイバー、ＣＦ３００は、米国、テキサス州、ヒューストンのコノコ社（Ｃｏｎｏｃｏ，Ｉｎｃ．（Ｈｏｕｓｔｏｎ，ＴＸ，ＵＳＡ））から入手可能なピッチカーボンファイバーである。
引張強度および伸びをＡＳＴＭ方法Ｄ６３８によって測定し、曲げ弾性率および曲げ強度をＡＳＴＭ方法Ｄ７９０によって測定し、（試験片の平面貫通方向の）熱伝導率をＡＳＴＭ方法Ｄ５９３０によって測定した。
バレルを３４０〜３５０℃に設定した、３０ｍｍのワーナー＆プフライダー（Ｗｅｒｎｅｒ ＆ Ｐｆｌｅｉｄｅｒｅｒ）二軸スクリュー押出機中で表１に示された成分（示した量は全組成物の重量パーセントである）を溶融混合することによってＬＣＰ試料を製造した。押出されたストランドを冷却し、ペレットに切断した。ペレットをプラックおよび試験片に射出成形し、試験結果を表１に示す。熱伝導率をプラックの厚さ方向に測定した。
１． １．０ワット／ｍ°Ｋ以上の平面貫通方向の熱伝導率を有する熱可塑性ポリマー組成物を含むことを特徴とする耐熱食器品目。
２． 前記熱伝導率が約２ワット／ｍ°Ｋ以上であることを特徴とする前記１．に記載の耐熱食器品目。
３． 前記熱可塑性ポリマー組成物中の熱可塑性樹脂が、約２５０℃以上の融点およびガラス転移温度の一方または両方を有することを特徴とする前記１．あるいは２．に記載の耐熱食器品目。
４． 前記熱可塑性樹脂が液晶ポリマーであることを特徴とする前記３．に記載の耐熱食器品目。
５． 前記熱可塑性ポリマー組成物が、約５０ワット／ｍ°Ｋ以上の熱伝導率を有する充填剤を含むことを特徴とする前記１．から４．のいずれか一項に記載の耐熱食器品目。
６． 前記充填剤が黒鉛を含むことを特徴とする前記５．に記載の耐熱食器品目。
７． 前記熱可塑性ポリマー組成物が、黒鉛、ＭｇＯ、ＢｅＯ、アルミナ、酸化亜鉛、ＭｇＯ．３．５Ａｌ２Ｏ３、ＣａＦ２、またはＳｉＣを含むことを特徴とする前記１．から５．のいずれか一に記載の耐熱食器品目。
８． 調理中に食品を保持または支持する容器が、１．０ワット／ｍ°Ｋ以上の平面貫通方向の熱伝導率を有する熱可塑性ポリマー組成物を含むことを特徴とする食品の調理方法。
９． 前記熱伝導率が約２ワット／ｍ°Ｋ以上であることを特徴とする前記８．に記載の方法。
１０． 前記熱可塑性ポリマー組成物中の熱可塑性樹脂が、約２５０℃以上の融点およびガラス転移温度の一方または両方を有することを特徴とする前記８．あるいは９．に記載の方法。
１１． 前記熱可塑性樹脂が液晶ポリマーであることを特徴とする前記１０．に記載の方法。
１２． 前記熱可塑性ポリマー組成物が、約５０ワット／ｍ°Ｋ以上の熱伝導率を有する充填剤を含むことを特徴とする前記８．から１１．のいずれか一項に記載の方法。
１３． 前記充填剤が黒鉛を含むことを特徴とする前記１２．に記載の方法。
１４． 前記熱可塑性ポリマー組成物が、黒鉛、ＭｇＯ、ＢｅＯ、アルミナ、酸化亜鉛、ＭｇＯ．３．５Ａｌ２Ｏ３、ＣａＦ２、またはＳｉＣを含むことを特徴とする前記８．から１２．のいずれか一に記載の耐熱食器品目。
Claims (4)
- １．０ワット／ｍ°Ｋ以上の平面貫通方向の熱伝導率を有する熱可塑性ポリマー組成物を含み、前記熱可塑性ポリマー組成物中の熱可塑性樹脂が液晶ポリマーであることを特徴とするオーブン加熱調理用耐熱食器容器。
- 前記熱可塑性樹脂が、約２５０℃以上の融点およびガラス転移温度の一方または両方を有することを特徴とする請求項１に記載のオーブン加熱調理用耐熱食器容器。
- 前記熱可塑性ポリマー組成物が、約５０ワット／ｍ°Ｋ以上の熱伝導率を有する充填剤を含むことを特徴とする請求項１から２のいずれか一項に記載のオーブン加熱調理用耐熱食器容器。
- 前記熱可塑性ポリマー組成物が、黒鉛、ＭｇＯ、ＢｅＯ、アルミナ、酸化亜鉛、ＭｇＯ．３．５Ａｌ２Ｏ３、ＣａＦ２、またはＳｉＣを含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のオーブン加熱調理用耐熱食器容器。
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