KR20020075367A - 마이크로파 조리 응용을 위한 폴리에스테르 오븐기구 - Google Patents

Abstract

하나 이상의 내열성 중합체 및 가열에 효과적인 양의 하나 이상의 마이크로파 감응성 충전제를 포함하는 조성물이 제공된다. 그러한 조성물을 포함하는 조리기구는 피자등과 같이 갈색으로 구워지는 것을 요구하는 식료품을 조리하는 데 특히 유용하다.

Description

마이크로파 조리 응용을 위한 폴리에스테르 오븐기구{POLYESTER OVENWARE FOR MICROWAVE COOKING APPLICATIONS}

굽거나, 끓이거나, 빵으로 굽거나, 튀기는 것에 의해 음식을 가열하고 조리하는 통상적인 방법은 음식에 열을 외부로부터 공급하는 것이다. 음식의 표면은 가열되어, 표면으로부터 내부로 온도구배가 생긴다. 열 확산에 의해 열이 표면으로부터 내부로 전달되어, 시간이 지남에 따라 가장 차가운 부분은 계의 가장 뜨거운 온도로 접근하게 된다. 내부 온도가 바라던 온도에 접근했을 때, 조리 또는 가열과정은 끝난다. 음식의 최대온도는 가열매체의 온도에 의해 제한된다. 예를 들어, 상압에서 물에 담겨진 음식은 물의 끊는 온도인 100℃까지 상승할 수 있지만, 그 이상은 상승할 수 없다.

통상적인 가열방법에 의해 조리된 음식의 표면은 최고 온도로 유지될 것이고, 가장 장시간동안 가열될 것이다. 일반적으로 음식 표면은 조리방법 특유 외관과 질감(texture)을 띄게 될 것이다. 예를 들어, 구운 고기는 그을린 표면을 갖게될 것이고, 구운 빵은 빵껍질을 갖게 될 것이고, 튀긴 식품은 바삭바삭할 수 있다. 그 특징은 문화에 따라 다르지만, 음식의 만족도는 수많은 세대에 걸쳐 발전되거나 획득된 선호에 기초한 적절한 표면 외관을 가졌느냐에 달려있다.

더욱 최근에는 마이크로파 가열이 음식을 조리하고 재가열하는 데 이용되기 시작했고, 빠른 가열과 사용의 편이성때문에 폭넓게 받아들여지고 있다. 마이크로파 가열시 음식은 고주파의 전자파 방사선에 노출된다. 음식에 포함된 물분자는 쌍극자 성질때문에, 전자기파 방사선와 관련된 전기장의 초고주파 진동을 따르려고 하고, 그래서 가열된다. 식료품에 물이 거의 없거나 또는 전혀 없을 경우 또는 물이 증발에 의해 실질적으로 없어진 경우는 가열은 더 이상 일어나지 않는다.

비록 가정용 및 요식업용 전자레인지에서는 음식이 약 100 ℃ 이상으로 가열될 수 없지만, 그 온도는 조리된 음식을 재가열하기에는 충분히 높고, 전자렌지는 대부분의 음식을 적절히 조리할 수 있을 것이다. 그러나, 마이크로파 가열은 음식을 부드럽게 하고, 질감에서 바람직하지 못한 변화를 낳는 경향이 있다. 만족스러움에 필수적인, 통상적인 조리법으로 얻어지는 그을림 및 다른 표면 효과는 마이크로파 가열로는 직접 재현될 수 없다. 그 음식 표면은 통상적인 조리법에서 만나게되는 고온에 이르지 못한다; 정말로, 전자렌지에서 가열된 음식의 표면 온도는 종종 외부냉각때문에 내부온도보다 더 낮다. 따라서 전자렌지에서 조리되는 음식은 통상적인 조리법로 만들어진 것과 닮지 않고, 비록 완전히 조리되고 안전하게 먹을 수는 있을지라도, 식욕을 돋구지 못하고 맛이 없어 보인다.

가장 인기있는 냉동식품중에 하나는 다양한 재료, 일반적으로, 치즈, 토마토 소스 및 육류의 혼합물을 포함한 상부 토핑층 및 밀가루 반죽(도우:Dough)으로 된 하부 크러스트층으로 구성된 피자이다. 토핑 재료는 소비자에게 다양한 제품을 제공하도록 선택된다. 통상적으로 크러스트는 구워지고, 토핑은 유통기간을 연장시키기 위해 조리되지 않은 상태, 일반적으로는 냉동된 상태로 첨가된다. 맛이나 질감면에서 소비자에게 호응을 얻기 위해서, 그러한 층상 음식 또는 제품은 해동된 후, 바람직하게 재생된 질감 및 상태로 회복시키는 몇몇 가열기구에 의해 구어져야 한다. 크러스트의 특징때문에, 고품질의 재생은 오직 콘벡션오븐에서의 가열로만 이뤄질 수 있다. 표준 콘벡션오븐은 신선한 수제 피자와 똑같도록 조리된 토핑이 있는 아드득아드득하고, 바삭바삭한 고품질의 크러스트를 만든다 .

마이크로파 가열에 의해 피자를 재생시키려는 시도는 덜 만족스럽고, 콘벡션 오븐에서 재생된 피자와 비교해볼 때 절충된 극한의 품질을 갖는 피자를 만든다. 전자렌지를 이용하여 냉동피자를 굽거나 조리하는 것은 확실히 조리시간을 단축시킨다; 그러나, 질감은 나빠지고 크러스트는 거의 바삭바삭하지 못하고 아삭아삭 씹히는 맛이 없다. 일반적으로, 크러스트를 바삭바삭하게 만들 정도의 충분한 열은 토핑재료를 지나치게 조리하는 경향이 있다. 피자를 먹을 때 바로 먹지 않으면 크러스트는 딱딱해져서 부서지기 쉬울 수 있고, 제품은 일반적으로 탄력성을 잃고 질겨지며 토핑의 일부를 이루는 뜨거운 소스는 이미 구어진 크러스트의 셀로 이동하게 된다.

피자를 포함한 음식의 재가열시 바삭거림 및 질감의 손실에 대해 포장재 디자인의 측면에서 시도가 있어왔다. 그러한 포장재 식품을 내부에 지탱시키는 늑재(肋材) 또는 돌기부를 포함하고 표면에서 증기를 제거시키도록 공기를 순환시킨다. 그러한 포장재에 사용되는 물질은 주로 방사선 흡수성 충전제 (예를 들면, 카본블랙, 흑연 입자, 잘게 잘라진 탄소섬유 입자등)를 포함하는 열가소성 시트 물질이다. 충전제는 마이크로파 에너지를 흡수하여, 유전가열되어, 용기 또는 포장재의 온도를 높인다. 그러한 포장재는 마이크로파 조사 순환이 끝난 후에도 계속하여 식품에 열을 전달해주어 식품내 냉점의 발생을 줄여주고, 건조 및 바삭거림을 향상시킨다.

피자의 재가열의 사용에 특히 적합한 포장재 디자인은 전자렌지의 하부벽에 또는 그로부터 이격되어 놓이는, 플레이트 또는 대(platform)로서 사용되는 마이크로파 감응체 시트를 포함한다. 감응체는 일반적으로 도금된 표면을 갖거나 또는 마이크로파 에너지를 흡수하는 다른 전도성 물질로 이루어진 층들로된 층상 시트 스톡을 포함한다. 전자렌지의 에너지장에 놓이면, 감응체는 유도가열되어, 100℃이상으로 온도가 올라가기 때문에, 가열중에 수분을 제거하고 건조 및 바삭거림을 향샹시키도록 디자인될 수 있다.

그와 같이 향상된 포장재의 제조를 위해 선행기술에서 개시된 물질은 일반적으로 셀룰로우즈성시트 스톡, 및 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 및 폴리에틸렌 테레프탈레이드와 같은 폴리에스테르등을 포함하는 충전된 열가소성수지를 포함한다. 비록 향상된 포장재가 음식의 그을림 및 비슷한 가공에 필요한 고온을 제공할 성능을 어느 정도 가지고 있긴 하지만, 일반적으로 포장재는 바삭거림을 요구하는 미리 조리된 음식의 재가열, 및 적당한 온도, 즉 온도는 약 100 ℃를 많이 넘지 않는온도에서 성공적으로 조리될 수 있는 요리의 조리에 이용하는 것을 의도한 것이다. 즉,

마이크로파 에너지로 조사되었을 때 고온에 도달할 수 있는 충전된 세라믹 복합 물질도 역시 알려져있다. 예를 들어, 탄소섬유, 알루미나 섬유 등의 마이크로파 감응성 충전제로 채워진 탄화규소를 포함하는 자기가열성 구조체가 마이크로파 조리에 이용되는 것이 개시되어 있다. 전자렌지내에서 조사되었을 때, 이 자기가열성 구조체는 500 ℃정도로 높은 온도에 도달할 수 있다. 따라서, 식품을 조리하는 마이크로파에 의한 가열을 내부 온도가 통해 빨리 상승하는 동안, 그와 같은 용기와 접촉하는 음식의 표면은 음식을 조리하는 통상의 오븐내에서처럼 빨리 가열될 것이다. 그 결과 얻은 식품은 적절하게 충분히 조리되고 동시에 원하는 갈색 또는 그을린 표면을 갖는다. 유사한 구조체가 피자가공시에도 이용될 수 있다. 이 경우, 자기-가열성 비트로세라믹(vitroceramic) 디스크 또는 판은 마이크로파로 조사되고 300 ℃ 근처의 온도로 미리 가열된다. 조리되지 않은 피자 베이스 또는 크러스트를 판위에 올려놓고 미리 조리하고, 그에 의해 크러스트를 저온살균하고, 바삭바삭하거나 갈색의 하부 표면을 만든다. 베이스를 판에서 옮기고, 토핑을 첨가한 후 통상적인 콘벡션 오븐에서의 최종 조리를 위해 보관한다.

비트로세라믹판은 일반적으로 약간 부서지기 쉬워, 손상되거나 파손되기 쉽고, 무거워서 보관하기 불편하고, 사용하기는 더욱 힘들다. 게다가, 충전된 세라믹물질 및 특히 섬유 충전된 탄화규소 구조체는 복잡한 생산과정을 요구하고, 매력적인 가정용품으로 성형하기 쉽지 않을 것이다.

전자렌지의 편리함은 소비자가 예를 들어 냉동된 식품을 단지 소비자의 냉장고에서 꺼내서 전자렌지에서 가열시킴으로써제조된 식품을 빠르고 쉽게 재가열할 수 있도록 하였다. 전자렌지로 가열하고 조리하는 것은 그을림(browning) 또는 바삭바삭함을 요구하지 않는 부드러운 식품 및 국물, 소스등이 있는 식품을 가공하는 데 더욱 한계가 있다. 마이크로파 가열을 이용하여 그을림이나 바삭바삭함을 필요로 하는 예를 들면 피자, 해쉬브라운 감자요리, 생선스틱등의 음식을 가열하거나 조리할 수 있게 하는 향상된 물질 및 그러한 향상된 물질을 포함하는 조리기구 및 용기에 대해 큰 필요성이 있다.

본 발명은 조리기구, 더 특히 전자렌지에 유용한 조리기구에 관한 것이다. 보다 더 특히, 본 발명은 식료품, 특히 피자와 같은 것의 마이크로파 처리에 유용한 조리기구 및 그를 위한 내열성 수지 및 방사선 흡수제, 바람직하게 탄소섬유를 포함하는 충전된 조성물에 관한 것이다.

본 발명에 따른 충전된 조성물은 마이크로파 에너지를 흡수하고 그것으로 가열된다. 그러한 조성물을 전자렌지에서 음식을 조리하는데 적합한 오븐 조리기구, 예를 들면 조리용 트레이, 시트, 팬, 접시, 캐서롤 등의 제조에 특히 유용할 수 있다.

발명의 요약

본 발명은 음식 조리 응용에 적합한 향상된 중합체 조성물에 관한 것이다. 상기 조성물은 하나 이상의 내열성 중합체 물질, 및 마이크로파 온도 증진 물질로서 사용하기에 적합한 가열에 효과적인 양의 하나 이상의 마이크로파 감응성 충전제물질을 포함한다. 본 발명의 조성물은 마이크로파 이용에 적절한 조리기구를 제조하는 데 유용하므로, 본 발명은 또한 마이크로파 조리기구 및 그러한 조리기구의제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 하나 이상의 내열성 중합체 물질 및 가열에 효과적인 양의 하나 이상의 마이크로파 감응성 충전제를 포함하는 조리기구 내에서 또는 그 위에 음식을 놓아서 음식을 만드는 방법에 관한 것으로도 볼 수 있다.

본원에서 사용하는 "가열에 효과적인 양"이라는 용어는 마이크로파 방사선에 를 노출될 때 충전제를 포함하는 조리기구의 온도를 조리기구가 조리기구 내에 또는 위에 놓인 식품을 가열하거나, 조리하거나 또는 바람직하게는 그을릴, 그러나 가열, 조리 또는 그을리는 도중에 중합체 물질의 용융 또는 과다한 연화를 일으키지 않는 온도까지 상승시키는 마이크로파 감응성 충전제의 양을 의미한다.

발명의 상세한 설명

본 발명에 따른 개선된 중합체 조성물은 내열성 중합체 및 마이크로파 감응성 충전제를 포함하는 충전된 중합체이다.

본 발명의 조성물 및 조리기구를 형성하는 데 유용한 내열성 중합체 또는 수지는 특히 식품을 조리하는 데, 특히 음식의 표면을 그을리는 데 적합한 온도까지 음식을 가열하는 데 필요한 온도를 견디기에 충분한 내열성을 가진 중합체이다. 약 140 ℃ 이상, 바람직하게는 약 200 ℃ 이상, 가장 바람직하게는 약 250 ℃ 이상의 용융온도(Tm)을 갖는 결정성 또는 부분결정성 열가소성 중합체 및 약 140 ℃이상, 바람직하게는 약 200 ℃이상, 더욱 바람직하게 약 250 ℃이상의 유리전이온도(Tg)를 갖는 무정형 열가소성 중합체가 일반적으로 본 발명의 목적에 적합할 것이다. 일반적으로, 열에 단시간 노출시켜 육류 등을 재빠르게 그을리는것이 요구되는 경우에는, 250 ℃ 를 훨씬 초과하는 온도내지 350 ℃ 정도로 높은 또는 더 높은 온도에 접할 수도 있으며, 가교된 및 열경화성 수지등의 사용을 필요로 한다. 이러한 수지의 열분해 온도가 예상 사용온도, 즉 약 250 내지 350 ℃보다 높다면, 가교된 및 열경화성 수지도 유용할 수도 있다.

Tg 및 Tm 은 중합체의 열분해 온도와 마찬가지로 표준화된 열중량분석 방법을 이용한 선행기술에 의해 결정된다. 본 발명에 따른 조성물을 설명하고 특성화하기 위한 목적에서, 20 ℃/분의 가열속도로 수행되는 시차주사열량측정법(DSC)이 편리하게 이용된다.

본 발명의 실시에 사용하기에 적절한 내열성을 갖는 중합체는 폴리(아릴에테르 설폰), 폴리설폰, 방향족 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리(아릴에테르 케톤), 폴리에테르이미드, 지방족 폴리아미드, 부분적인 방향족 및 방향족 폴리아미드 및 폴리이미드, 특히 방향족 폴리이미드 등을 포함할 수 있다. 특히 바람직한 것은 방향족 폴리에스테르 및 폴리(아릴에테르 설폰)이다.

폴리(아릴에테르 설폰)은 선행기술에 잘 알려져있다. 그런 중합체의 시판되는 적절한 예는 비피 아모코 폴리머스, 인크(BP Amoco Polymers, Inc)의 열가소성수지인 우델(Udel) 및 라델(Radel)을 포함한다. 본 발명의 실시에 유용한 것으로 보이는 폴리(아릴에테르 설폰)은 선행기술, 예를 들면 미국특허 제 4,293,670호 및 캐나타 특허 제 847,963호에서 잘 설명되어 있다. 본 발명의 실시에 유용한 방향족 폴리에스테르, 특히 방향족 액정폴리에스테르 역시 선행기술에 잘 알려져있고, 비피 아모코 폴리머스, 인크로부터 상업적으로 입수가능한 액정중합체인자이다(Xydar)를 포함한다. 특히 자이다 에스알티-400(SRT-400) 및 자이다 에스알티-900 액정중합체가 유용하고 적절하다. 이러한 자이다 열가소성중합체는 테레프탈산, 이소프탈산 및 p-하이드록시벤조산의 혼합물을 바이페놀과 중합하여 만들어진 전방향족 폴리에스테르이다. 본 발명의 사용에 적절한 방향족 폴리에스테르 및 그것의 제조방법은 미국특허 제 3,637,595호, 제 4,503,168호, 제 4,583,508호 및 제 4,626,557호에 개시되어 있다.

폴리에테르이미드도 또한 잘 알려진 내열성 중합체물질이고, 사용에 적절할고 상업적으로 입수가능한 폴리에테르이미드는 제너럴 일렉트릭 컴파니(General Electric Compnay)에서 제조한 열가소성 수지인 울템(Ultem)을 포함한다. 추가적인 폴리에테르이미드 및 그것의 제조방법은 미국 특허 제 4,293,670 호 및 미국 특허 제 4,503,168호에 개시되어 있다.

본 발명의 실시에 유용한 폴리(아릴에테르 케톤)은 비피 아모코 폴리머스, 인크에서 판매하고 있고, 빅트렉스(Victrex)도 가능하다. 유용한 폴리(아릴에테르 케톤)및 그것의 제조방법의 예는 예를 들어 미국특허 제 4,713,426호에 개시되어 있다.

방향족 및 부분방향족 폴리아미드도 역시 본 발명의 실시에 유용하다. 그러한 폴리아미드는 비피 아모코 폴리머스, 인크에서 아모델(Amodel)이라는 이름으로 판매하고 있으며, 적절한 방향족 및 부분방향족 폴리아미드 뿐만 아니라 방향족 및 부분방향족 폴리아미드를 제조하는 방법은 미국 특허 재등록 제 34,447호에 개시되고 설명되어 있다. 방향족 폴리카보네이트도 역시 본 발명에 따른 일부 응용에 유용하다는 것을 알 수 있으며, 렉산(Lexan)이란 이름으로 제너럴 일렉트릭 컴파니에서 판매되고, 바이엘 코포레이션(Bayer Corporation)에서도 판매한다. 폴리카보네이트 및 그것의 제조방법은 미국 특허 제4,018,750호, 제 4,123,436호 및 제 3,153,008호에 개시되어 있고 설명되어있다. 위에 언급된 미국 특허 및 캐나다 특허들은 전체적으로 본원에서 인용문헌으로 포함된다.

사용할 때, 본 발명에 따른 조성물이 가열되고 있는 음식에 직접 접촉할 것이라는 점이 이해될 수 있을 것이다. 음식, 특히 젖거나 또는 가열시 즙이나 다른 유체가 생기는 음식은 가소제, 잔류 단량체, 안정제등의 저분자량 성분을 수지 조성물로부터 추출 및 용해시키는 경향이 있다. 게다가, 어떤 수지는 수분, 및 산성 또는 강한 염기성의 음식성분에 의한 가수분해 공격을 받기 쉽고, 심지어 가열된 경우에는 음식성분과 화학적으로 반응한다. 따라서, 그러한 식품과의 반응에 저항성이 있고, 그러한 용도로 허용될 수 있는 등급의 수지 및 충전제, 및 첨가제 성분(포함되는 경우)만을 포함하는 수지 조성물을 선택할 필요가 있다. 일반적으로, 식품과 접촉하는 응용분야에서 사용되도록 의도된 플라스틱 물질은 수지 제조업자에 의해 식품 용도에 적합하도록 만들어진 특수한 등급으로 제공된다. 폴리에틸렌 테레프탈레이트 뿐만 아니라 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌을 포함하는 가공온도가 낮은 열가소성 수지의 식품용으로 승인된 등급은 여러곳에서 구할 수 있다. 액정 열가소성 수지인 자이다의 식품 접촉에 적합한 등급 역시 구할 수 있고, 폴리(아릴에테르 설폰), 폴리카보네이트 및 폴리에테르 이미드를 포함하는 다른 내열성 열가소성수지의 적절한 등급도 역시 구할 수 있다.

일반적으로 설명하면, 마이크로파 감응성 충전제는 마이크로파 에너지를 흡수하여 그것에 의해 가열되는 전기전도성 입자이다. 본 발명의 실시에 사용되기에 적합한 충전제는 곱게 잘라진 형태의 금속, 예를 들어, 분말화된 원소 철, 주석, 구리, 알루미늄, 은 등을 원소 금속으로서 또는 산화물 형태로 포함한다. 금속염, 예를 들어 하이드록사이드, 클로라이드 또는 브로마이드같은 할라이드, 설페이트 등도 역시 유용한 것으로 밝혀졌다; 바람직하게는 그러한 화합물은 불용성, 음식에 의해 또는 씻을 때와 같이 물에 담궈졌을 때 스며나오지 않은 것이다.

탄소 미립자, 및 특히 탄소섬유는 마이크로파 감응성 충전제로 특히 적절하다. 카본 블랙 또는 비슷하게 곱게 잘라진 입자형태의 탄소가 사용될 수 있다. 더욱 바람직한 것은 적어도 부분적으로, 예를 들어 약 50중량% 이상, 더욱 바람직하게는 약 75중량% 이상 훨씬 더 바람직하게는 실질적으로 전부가 흑연화되고, 가장 바람직하게는 입자형태의 탄소이다.

피치 또는 폴리아크릴로니트릴(PAN)섬유와 같은 합성원료로부터 제조된 탄소섬유가 특히 유용하다. 약 50중량%이상 흑연화 탄소, 더욱 바람직하게는 약 75중량%을 넘어 실질적으로 100%까지 흑연화된 피치-기반 탄소섬유 역시 쉽게 구입이 가능하다. 특히 본 발명의 실시에 적절한 매우 흑연화도가 높은 탄소섬유는 전도성이 높다라고 특징지워질 수 있고, 약 80 내지 약 120, 더욱 바람직하게는 약 100 내지 약 115 MSI(평방인치당 백만파운드, 즉, million lbs./in²)의 탄성율을 갖는 섬유가 일반적으로 공급된다.

탄소섬유는 잘라진(chopped) 탄소섬유형태 또는 섬유의 밀링이나 세분에 의해 얻어질 수 있는 다른 입자형태로 이용될 수 있다.

본 발명에 따른 조성물에 사용되는 마이크로파 감응성 충전제의 양은 선택된 충전제의 성질에 부분적으로 달려있다. 흑연화도가 높은 탄소섬유 및 금속과 같이 전도성이 더 높은 충전제는 카본블랙, 금속산화물 등을 포함하는 덜 감응성인 충전제보다 낮은 수준으로 사용될 것이다. 일반적으로, 사용된 양은 피자 또는 다른 식료품과 접촉하는 또는 그것에 매우 근접하는 조리기구 표면의 온도를 원치 않는 태움이나 또는 조리기구 손상없이, 갈색으로 굽거나 그을리기(scorching)에 충분한 수준으로 높이도록 선택된다. 이러한 목적에 적절한 표면 온도는 약 180 ℃ 내지 수지성분의 사용온도의 상한치, 바람직하게는 약 200 ℃ 내지 약 260 ℃의 범위이다. 갈색으로 굽거나 또는 조리하는 온도까지 빨리 도달하게 하는 것이 필수적인 것이라고 생각되지만, 과량의 감응성 충전제가 들어있는 조성물은 온도를 계속해서 상승시켜 해당 오븐의 안전범위를 넘는 온도까지 이를 수 있다. 게다가, 많은 양의 전도성 충전제를 포함하는 조성물은 마이크로파 방사선을 반사하는 경향이 있어 그것에 의해 오븐이 손상될 수 있다. 그래서, 충전제의 수준은 또한 예상되는 최종 용도를 고려하여 선택될 것이다. 바람직하게는, 충전된 조성물을 포함하는 제품은 안전한 상한온도를 넘거나 또는 오븐에 손상을 주지 않으면서 1 내지 약 20분간의 보통 가열주기를 견딜 수 있다.

가수분해 또는 다른 음식성분에 의한 공격에 저항성이 있고, 식품과 접촉해서 사용하기에 적절한 내열성 수지로부터 선택된 수지를 포함하는 조성물의 경우,사용되는 마이크로파 감응성 충전제의 양은 바람직하게는 중합체 및 충전제의 총 중량을 기준으로 하여 약 0.1 내지 약 10.0 중량%, 더 바람직하게는 약 0.2 내지 약 5 중량%, 훨씬 더 바람직하게는 약 0.5 내지 약 5 중량%의 범위에 있다. 언급된 것처럼, 흑연화 탄소섬유를 포함하는 고전도성 충전제는 위의 바람직한 범위의 하한 수준으로, 바람직하게는 약 0.5 내지 약 4.0 중량%로 이용될 것이다. 충전제는 단독으로 또는 복합해서 사용될 수 있다; 예를 들어 세분된 탄소섬유는 염료등급의 카본블랙과 복합되어 매력적인 색상 및 외관과 함께 원하는 열적 성질을 갖는 적절하게 착색된 조성물로 될 수 있다.

내열성 수지 및 마이크로파 감응성 충전제 이외에, 본 발명에 따른 조성물은 마이크로파 감응성 충전제가 아닌 다른 첨가제 및 성분, 예를 들면 활석 또는 다른 무기물 충전제 및 보강충전제, 비전도성 섬유 등을 수지 컴파운딩 성형업계에서의 통상적인 관행에 따라 내열강도 및 강성을 포함하는 기계적 물성을 증가시키기에 충분한 수준으로 포함할 수 있다. 열안정제, 가소제, 자외선안정제, 윤활제, 이형제, 착색제 및 다른 첨가제 및 중합체 성형업계에서 통상적으로 사용되는 성분도 역시 필요에 따라 포함될 수가 있다. 언급했듯이, 만약 포함된다면, 첨가제 성분은 그러한 용도에 허용될 수 있는 등급만이 사용될 것이라는 점이 이해된다.

내열성 수지 및 마이크로파 감응성 충전제는, 사용될 수 있는 그런 다른 첨가 성분과 함께 잘 알려지고 폭 넓게 실시되고 있는 방법 및 절차에 따라, 중합체 블렌딩기술에서 통상적으로 사용되는 표준장비를 이용하여 블렌딩 및 압출될 수 있다. 본 발명의 중합체 조성물은 사출성형, 블로우성형, 열성형, 용융압출 등을 포함하여 플라스틱 제조기술에서 통상적으로 사용되는 방법 및 관행을 이용하여 조리기구 및 유사한 제품으로 만들어질 수 있다. 본 발명에 따른 조리기구는 어떠한 편리한 형태도 될 수 있다. 예를 들어, 팬, 트레이, 시트, 접시, 사발, 카세롤접시, 피자스톤 또는 다른 형태의 조리기구가 있다. 트레이, 시트 등은 본 발명의 조성물로부터 쉽게 제조 가능하며 다양한 용도의 조리 및 굽기에 적합할 것으로 보인다; 따라서, 그러한 제품은 조리기구중 가장 바람직한 형태가 될 것이다.

이하의 실시예의 조성물을 제조하기 위해 사용된 성분은 이하를 포함한다:

LCP: 액정 중합체, 용융온도 350 ℃의 방향족 폴리에스테르 (비피 아모코 폴리머스, 인크., 자이다 에스알티 900)

활석 : 버탈(Vertal) 1000 (루젠나크 아메리카 인크(Luzenac America, Inc.))

탄소섬유: 세분된 흑연화 탄소섬유, (비피 아모코 폴리머스, 인크., 더말그라프 디케이엑스디(ThermalGraph DKXD))

실시예 1-4 및 비교예

본 발명에 따른 조성물을 대조 조성물과 함께 제조하고, 열적 성질 시험을 위해 3 인치 X 2인치 X 1/8 인치의 플레이트로 성형하였다. 조성물을 하기의 표 I에 요약하였다. 조성물에 또한 LCP, 활석 및 탄소섬유의 총중량 100부를 기준으로하여 착색제로서 안료등급의 0.25 pph 이산화티타늄, 0.32 pph 채널 블랙 (Channel Black), 0.55 pph 켈리 그린(Kelly Green) 및 2.0 pph 라이트패스트옐로우(Lightfast Yellow)를 포함시켰다.

표 I

실시예번호	C1	1	2	3	4
LCP 중량%	55	55	55	55	55
탄소섬유 중량%	-	2	4	6	8
활석 중량%	45	43	41	39	37

플레이트를 전자렌지(1000watt)에 놓고 10분간 마이크로파 방사선에 노출시켰다. 실시예 1-4의 플레이트는 높은 온도에 이르렀음을 만져본으로써 확인했으나, 비교예의 플레이트는 중요한 온도상승이 없었다.

실질적으로 실시예 1 및 2에 나타낸 바와 같은 조성물로부터 추가의 플레이트를 성형하였다. 성형된 플레이트를 밀가루반죽 크러스트 및 토핑(치즈및 토마토소스를 포함한다)을 포함하는 시판 피자를 조리하는데 사용하였다. 약 5분간의 가열 후, 피자가 적절히 조리된 토핑과 허용될 만큼 갈색으로 구워진 표면을 갖는 다는 것을 발견 하였다.

실시예 5-11

본 발명에 따른 추가의 조성물을 제조하고 열적성질 시험을 위해 3 인치 X 2인치 X 1/8 인치의 플레이트로 성형하였다. 성형된 플레이트를 전자렌지(1000watt)에 놓고, 각 플레이트가 마이크로파에 노출되었을 때 각 플레이트의 표면온도를 열전기쌍으로 측정하였다. 200 ℃까지 도달하고 그 후 260 ℃를 넘어서는데 걸리는 총 시간을 기록하였다.

조성물 및 시험결과를 하기의 표 II에 요약하였다.

표 II

실시예번호	C2	5	6	7	8	9	10	11	12
LCP (중량%)	55	55	55	55	55	55	55	55	55
활석 (중량%)	45	44.5	44	43.5	43	42.8	42.5	42	41.5
탄소섬유 (중량%)	-	0.5	1.0	1.5	2.0	2.2	2.5	3.0	3.5
카본 블랙 (중량%)	0.32	0.32	0.32	0.32	0.32	0.32	0.32	0.32	0.32
시간 (분)	> 10	> 10	> 10	> 10	9*	>10	6	4.5	3.8
비고:*시험된 추가시료는 10분 이상임

시험 플레이트를 260 ℃를 초과하지 않으면서 10분 넘게 유지시키는 데는 감응성 충전제 수준이 수지, 탄소섬유 및 활석의 총중량을 기준으로 약 2.5중량% 미만 또는 수지 및 탄소섬유의 총중량을 기준으로 4.4중량% 미만일 것을 요구한다는 것을 볼 수 있다. 카본블랙이 약간 전도성이고 그래서 또한 마이크로파 가열에 감응성인 관계로, 증가된 수준의 카본블랙을 갖는 조성물을 평가하였다.

실시예 12-21

본 발명에 따른 추가의 조성물을 제조하고 열적 성질 시험을 위해 3 인치 X 2인치 X 1/8 인치의 플레이트로 성형하였다. 성형된 플레이트를 전자렌지(1000watt)에 놓고 각 플레이트가 마이크로파에 노출될 때 각 플레이트의 표면온도를 열전기쌍으로 측정하였다. 200 ℃까지 도달하고 그 후 260 ℃를 넘어서는데 걸리는 시간을 기록하였다.

조성물 및 시험결과를 하기의 표 III에 요약하였다.

실시예번호	13	14	15	16	17	18	19	20	21
LCP (중량%)	55	55	55	55	55	55	55	55	55
활석 (중량%)	44.1	44.1	44.1	44	44	44	43.9	43.9	43.9
탄소섬유(중량%)	0.9	0.9	0.9	1.0	1.0	1.0	1.1	1.1	1.1
카본블랙(pph)	1.4	1.5	1.6	1.4	1.5	1.6	1.4	1.5	1.6
시간(분)	4	4.75	3.5	5	5	6.25	7.75	6	5

1.2 중량% 탄소섬유 및 1.4 pph 카본블랙을 포함하는 추가 시료를 성형하고실험하여 가열시간 3.25분을 얻었다.

실시예 13-21의 시편의 열적 거동을 10분 이상의 가열시간을 갖는 1 중량% 탄소섬유 및 0.32pph 카본블랙을 포함하는 실시예 6의 시편과 비교한다. 카본블랙의 증량은 가열속도를 매우 증가시킨다는 것이 인정될 것이다. 그러나, 탄소섬유 수준 및 카본블랙 수준의 작은 변화가 가열시간에 있어서 다소 비정상적인 차이를 나타내는 것이 명확해보인다. 일반적으로, 이러한 차이는 사용된 측정기술의 오차범위내에 드는 것으로 보이고, 시편내의 카본블랙 및 탄소섬유의 불균일한 분포에 적어도 일부 기인하는 것으로 보인다.

감응성 충전제로 오직 탄소섬유만을 포함하는, 즉 카본블랙이 없는, 조성물도 제조하고 평가하였다.

실시예 22-28

본 발명에 따른 추가 조성물을 실시예 5-11처럼 제조하고 열적 성질 시험을 위해 3 인치 X 2인치 X 1/8 인치의 플레이트로 성형하였다. 성형된 플레이트를 전자렌지(1000watt)에 놓고 각 플레이트가 마이크로파에 노출될 때 각 플레이트의 표면온도를 열전기쌍으로 측정하였다. 200 ℃까지 도달하고 이어서 260 ℃를 넘어서는데 걸리는 총 시간을 기록하였다.

조성물을 하기의 표 IV에 요약하였다.

표 IV

실시예 번호	22	23	24	25	26	27	28
LCP (중량%)	55	54.1	54	53.9	53.8	53.7	53.6
활석 (중량%)	45	45	45	45	45	45	45
탄소섬유 (중량%)	0	0.9	1.0	1.1	1.2	1.3	1.4
수지 및 탄소섬유기준 탄소섬유 중량%	0	1.6	1.8	2.0	2.2	2.4	2.5

액정 중합체 또는 폴리에스테르수지 및 흑연화 탄소섬유를 포함하는 조성물의 경우, 수지 및 탄소섬유의 총중량기준으로 약 2중량%의 탄소섬유수준이 피자등의 조리에 적당할 것이다.

따라서, 본 발명은 식품 특히 피자 등의 마이크로파 가공에 사용되는 조리기구, 및 그를 위한 내열성 수지 및 방사선 흡수성 충전제를 포함하는 충전된 조성물에 관한 것으로 보일 것이다. 일반적으로 본 발명의 조성물은 마이크로파 감응성 충전제와 함께 내열성 중합체, 바람직하게는 180℃ 이상의 용융온도(Tm)을 갖는 결정성 또는 준결정성 중합체를 포함할 것이다. Tm이 약 200 ℃ 내지 약 350 ℃인 액정중합체, 및 가열에 효과적인 양 바람직하게는 약 0.2 내지 약 5 중량%인 미립자형태의 탄소섬유, 특히 흑연화된 탄소섬유를 포함하는 조성물이 특히 적절하다. 본 발명의 조성물은 게다가 수지 컴파운딩 분야에서 통상적으로 이용되는 관행 및 방법에 따라 안료, 착색제, 열안정제, 산화방지제 등 뿐만 아니라 향상된 기계적 물성을 제공하기 위해 필요한 만큼의 활석 등을 포함하는 추가적인 충전제를 포함할 수 있다.

본 발명의 조성물은 조리기구의 제조, 및 음식제조에 사용되는 성형품에 유용하고, 마이크로파 조리시에 특히 유용할 수 있다. 그러한 조리기구를 이용한 음식 가공방법 뿐만 아니라 그러한 조리기구도 또한 본출원에서 개시되고 설명된 발명의 범위에 들어간다고 생각된다. 비록 발명의 실시태양이 특정의 실시예의 형태로 설명되어지지만, 이러한 실시태양은 본 발명을 예시하기 위해 제공되고, 그것을 제한하지는 않는다. 게다가 본원에서 개시된 내용의 변형 및 응용은 당업자에게는 명백할 것이고, 이하의 청구항에서 정의된 본 발명의 범위내인 것으로 본다

Claims (15)

180 ℃를 초과하는 유리전이온도 Tg를 갖는 무정형 중합체 및 180 ℃를 초과하는 결정용융온도 Tm을 갖는 결정성 및 부분결정성 중합체로 구성된 군에서 선택된 하나 이상의 내열성 중합체 및 가열에 효과적인 양의 하나 이상의 마이크로파 감응성 충전제를 포함하는 조성물.

약 180 ℃ 이상의 결정용융온도 Tm을 갖는 결정성 또는 부분 결정성 중합체 및 가열에 효과적인 양의 하나 이상의 마이크로파 감응성 충전제를 포함하는 조성물.

제 2항에 있어서, 중합체 물질이 방향족 폴리에스테르인 조성물.

제 1항에 있어서, 마이크로파 감응성 충전제가 탄소섬유인 조성물.

180 ℃를 초과하는 결정용융온도 Tm을 갖는 방향족 폴리에스테르 및 상기 폴리에스테르와 충전제의 총중량 기준으로 약 0.2 내지 약 5 중량%의 마이크로파 감응성 충전제를 포함하는 조성물.

제 5항에 있어서, 마이크로파 감응성 충전제가 탄소섬유인 조성물.

제 5항에 있어서, 상기 방향족 폴리에스테르가 약 200 ℃ 내지 약 350 ℃의 Tm을 갖는 액정중합체인 조성물.

제 5항에 있어서, 방향족 폴리에스테르 액정 중합체가 약 200 ℃ 내지 약 350℃ 의 Tm을 갖고, 충전제가 세분된 탄소섬유인 조성물.

180 ℃를 초과하는 결정용융온도 Tm을 갖는 방향족 폴리에스테르 및 가열에 효과적인 양의 탄소섬유를 포함하는 조리기구내에 또는 위에 음식을 놓고 음식을 마이크로파 방사선에 노출시키는 것을 포함하는 음식 제조방법.

제 9항에 있어서, 상기 방향족 폴리에스테르가 약 200 ℃ 내지 약 350 ℃의 Tm을 갖는 액정 중합체인 제조방법.

제 9항에 있어서, 상기 조리기구가 상기 섬유 및 상기 폴리에스테르의 총중량을 기준으로 약 0.5 내지 약 5 중량%의 세분된 탄소섬유를 포함하는 것인 제조방법.

180 ℃를 초과하는 결정용융온도 Tm을 갖는 방향족 폴리에스테르 및 가열에 효과적인 양의 탄소섬유를 포함하는 조성물로부터 제조된 마이크로파 사용에 적절한 조리기구.

제 12항에 있어서, 상기 방향족 폴리에스테르가 약 200 ℃ 내지 약 350 ℃의 Tm을 갖는 액정 중합체이고, 상기 조성물이 상기 섬유 및 상기 중합체의 총중량을 기준으로 약 0.5 내지 5중량%의 세분된 탄소섬유를 포함하는 것인 조리기구.

약 200 ℃ 내지 약 350 ℃의 Tm을 갖는 액정 중합체, 및 상기 중합체 및 섬유의 총중량 기준으로 약 1 내지 5 중량%의 세분된 탄소섬유를 포함하는 전자렌지내에서 사용하기에 적합한 성형품.

제 14항에 있어서, 약 2 중량%의 세분된 탄소섬유를 포함하는 성형품.