KR20050029277A - 전자 레인지용 오븐용기 - Google Patents

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KR20050029277A
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KR1020057001349A
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마이클 로버트 사무엘스
마리언 글렌 웨고너
조엘 데이비드 시트런
로거 문스
챨스 제이. 몰나
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이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니
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Abstract

서셉터(susceptor) 및 열가소성 또는 열경화성 중합체를 포함하는 조성물을 함유하는 전자 레인지용 오븐용기는 조성물의 열전도율이 약 0.7W/m°K 이상일 때 개선된다. 조성물의 열전도율이 높으면, 특히 서셉터를 함유하는 부품이 비교적 두꺼우면, 서셉터에 의한 마이크로파 복사선의 흡수에 의해 생성된 열이 요리되는 음식에 더 쉽게 전도된다. 또한 이러한 조성물을 함유하는 다양한 부분의 오븐용기를 위한 디자인도 기술된다.

Description

전자 레인지용 오븐용기{OVENWARE FOR MICROWAVE OVEN}
우수한 고온 저항성을 갖는 중합체, 전자 레인지에 의해 생성되는 마이크로파 에너지에 대한 서셉터(susceptor)를 함유하고, 비교적 높은 열전도율을 갖는 조성물이 전자 레인지의 오븐용기로서 유용하다. 또한 이러한 오븐용기의 신규한 구조가 기술되어 있다.
포트(pot), 프라이팬 및 제빵용 주석그릇과 같은 일반적인 요리 용기는 일반적으로 금속으로 제작된다. 사람들은 사용되는 요리 방법 및 만들어진 음식의 맛과 조직을 위하여 금속 용기에서 요리하게 되었다. 더 최근에는 전자 레인지의 사용의 보편화되었는데, 마이크로파의 성질 때문에, 금속 용기는 일반적으로 전자 레인지에 사용할 수 없다.
최근 20여년 동안, 더 우수한 고온 저항성을 갖는 열가소성 중합체(TP)가 개발됨에 따라, 이러한 중합체의 오븐용기용 용도가 제안되었다(예를 들어, 본원에 참조로 인용된 미국 특허 제4,626,557호, 제4,503,168호, 제4,585,823호, 제5,308,913호 및 제5,141,985호, 및 유럽 특허출원 제846,419호 참조). 유사한 품목이 열경화성 중합체로부터 제조되었다. 이러한 중합체성 요리 용기는 화력 오븐 및(또는) 전자 레인지에 사용될 수 있고, 종종 이들 오븐에서 보통 사용되는 최고 온도, 예를 들어 약 290℃(~550℉) 이상을 견딜 수 있다. 이들 용기는 몇 가지 이점이 있다. 이들은 쉽게 밀폐될 수 있고 내용물이 냉장 또는 냉동될 수 있도록 실제적으로 임의의 모양으로 성형될 수 있다. 또한, 이들은 비교적 깨지기 어렵고, 중량이 비교적 낮다. 그러나, 이들 용기에서 음식을, 특히 전자 레인지에서 요리할 때, 요리 방법(예를 들어, 시간 및(또는) 온도)은 금속 용기에 사용되는 방법과 다를 수 있거나, 또는 음식은 정상적으로 동일한 맛 및(또는) 조직을 가지지 않을 것이다. 예를 들어, 전자 레인지에서 플라스틱 용기내에서 요리된 빵 또는 카세롤(casserole)은 바깥쪽 표면이 갈변되지 않을 수 있다. 이는 주로, 열이 표면으로부터 전도해 들어가는 것과는 반대로, 전자 레인지에서는 열이 요리되는 물품의 깊은 곳으로 비교적 균일하게 전달된다는 점 때문이다. 또한, 전자 레인지에서는 보통 고온의 표면이 없어서 요리되는 물품이 갈변되지 않는다.
전자 레인지에서 갈변이 없는 점을 극복하기 위하여, 국제 특허출원 WO 01/34720호에 보고된 바와 같이, 서셉터를 함유하는 세라믹을 오븐용기에 도입하였다. 종종, 오븐 용기의 부분인 서셉터-함유 세라믹은 판의 형태이다. 이러한 오븐용기는 무겁고 깨지기 쉽다는 단점이 있다. 또한, 이러한 오븐용기의 소재는 비싸고 성형하기가 어렵다.
일본 특허출원 제63-141591호 및 국제 특허출원 WO 01/34702호에서, 고온에 저항성인 중합체, 특히 액정 중합체(LCP)가 서셉터인 물질로 충전되어 있다고 제안된 바 있다. 사용된 물질은 바륨 티타네이트 및 소량의 탄소 섬유를 포함한다. 생성된 조성물은, 오븐용기로 성형되어 전자 레인지에 사용될 때, 오븐용기와 접촉하는, 요리되는 물품의 표면을 갈변시킨다고 한다. 이러한 표면은 중합체내 서셉터가 마이크로파 에너지를 흡수하기 때문에 가열된다.
전자 레인지에 사용하기 위한 다양한 서셉터-함유 조성물의 용도가 공지되어 있다. 예를 들어, 미국 특허 제5,021,293호, 제5,049,714호, 제4,518,651호, 제4,851,632호 및 제4,933,526호를 참조한다. 이들 특허의 실시예에서, 서셉터를 함유하는 층은 전형적으로 매우 얇다.
발명의 요약
본 발명은 전자 레인지에 사용하도록 적합화된 오븐용기에 관한 것이다. 오븐용기 또는 그의 일부는 약 250℃ 이상의 융점 및(또는) 유리전이온도를 갖는 열가소성 중합체, 또는 약 250℃ 이상의 연화점을 갖는 열경화성 중합체, 및 가열유효량의 마이크로파 서셉터의 혼합물을 포함하는 조성물로부터 제작되는데, 단 이 조성물은 조성물의 면을 통하여 측정하였을 때 열전도율이 약 0.70W/m°K 이상이다.
본 발명은 또한 융점 및(또는) 유리전이온도가 약 250℃ 이상인 열가소성 중합체 또는 연화점이 약 250℃ 이상인 열경화성 중합체, 및 가열유효량의 마이크로파 서셉터의 혼합물을 포함하는 조성물을 포함하는 전자 레인지용 오븐용기에 관한 것으로, 이 조성물의 적어도 일부는 삽입물의 형태이다.
본 발명은 또한 요리할 물품을 전술된 조성물과 접촉시키고, 음식 및 조성물을 마이크로파 복사선에 노출시킴을 포함하는, 전자 레인지에서 요리하는 방법을 포함한다.
도 1 내지 도 6은 서셉터를 함유하고 비교적 높은 열전도율을 갖는 삽입물을 함유하는 전자 레인지 오븐용기의 다양한 부분을 도시한다.
도 7은 유사한 구조의 오븐용기 뚜껑을 도시한다.
본원에 사용되는 바와 같이, 하기 용어들은 하기 의미를 갖는다.
"서셉터" 또는 "마이크로파 서셉터"란, 전자 레인지에 사용되는 주파수의 마이크로파(MR)를 흡수하는 물질을 뜻한다. 전형적으로, 이러한 주파수는 음식을 요리하고(요리하거나) 가열하는데 사용되는 오븐에서 약 2450㎒이다. 또 다르게는, 주파수는 특히 상업용 전자 레인지에서 950㎒ 또는 896㎒일 수 있다. 서셉터는 이러한 MR을 흡수하는데 있어서 그의 효율이 다양할 수 있다(이하 참조). 서셉터가 마이크로파 복사선을 흡수하면, MR의 에너지는 열로 전환된다.
"가열유효량의 (마이크로파) 서셉터"란, 서셉터를 함유하는 오븐용기 부분이 MR에 적용되면 그 부분이 MR에 의해 가열될 수 있어서, 그 부분과 접촉하는 음식 또는 음료가 가열되고, 바람직하게는 요리되고, 더 바람직하게는 갈변되거나, 타거나 또는 유사한 과정을 겪게 되는(본원에서 집합적으로 갈변이라 함) 양의 서셉터를 뜻한다.
본원에서 "오븐용기"란, 음식 또는 음료가 오븐, 바람직하게는 전자 레인지 에서 요리되고(요리되거나) 가열되는 동안, 음식 또는 음료와 접촉하는 기구를 뜻한다. 이것은 사발(bowl), 팬(측면이 있는), 원통형(즉, 음료잔 모양)과 같은 "용기"일 수 있거나, 또는 예를 들어 피자를 요리하기 위한 플랫 스톤(flat stone)과 모양이 유사하게 편평할 수 있다. 일부 경우에서, 기구는 MR을 흡수하거나 흡수하지 않을 수 있는 덮개를 가질 수 있다. 하나의 바람직한 형태에서, 오븐용기는 재사용할 수 있다. 즉 그의 디자인 및 내구성은, 대체로 예를 들어 금속 프라이팬이 다수회 사용될 수 있는 것과 같이, 다수회 재사용될 수 있는 것이다. 바람직하게는 요리 기구는 요리/가열 과정에서 5회 이상, 더 바람직하게는 10회 이상 사용된다.
본원에서 "삽입물"이란, 보통 오븐용기인 더 큰 기구의 부품이며, 오븐용기 의 나머지와 조성이 다른 부품을 뜻한다. 삽입물은 오븐용기에 영구적으로 결합될 수 있거나 또는 오븐용기 부품의 나머지로부터 탈착가능하거나 전혀 결합되어 있지 않을 수 있다. 예를 들어, 오븐용기 부분의 나머지가 또한 열가소성 중합체를 함유하는 조성물인 경우, 원형 요리 팬은 먼저 서셉터를 함유하는 조성물의 원반을 형성한 다음, 서셉터를 함유하지 않는 제2 조성물로 그 위에 원반을 성형하여, 원반이 팬의 바닥 내면을 형성함으로써 성형될 수 있다. 원반의 가장자리는 원반이 제2 조성물에 의해 오버몰딩(overmolding)될 때 제자리에 고정되도록 경사질 수 있다(도 1 참조). 다른 예는 서셉터-함유 물질의 원형 원반으로서, 이는 성형되어 제2 조성물의 원반 위에 간단히 위치될 수 있으며, 서셉터를 함유하는 원반의 위에 요리할 음식 또는 음료가 위치된다(도 2 참조). 두 경우에서, 서셉터를 함유하는 부품은 삽입물로서 여겨진다.
본원에서 "혼합물"이란, 혼합되는, 바람직하게는 적당히 균일하게 혼합되는 성분들(예를 들어, 중합체, 서셉터, 충전제)의 혼합물을 뜻한다. 이것은 하나 이상의 성분(전부는 아님)의 층을 함유하는 물품을 포함하지 않는다.
본원에서 "음식"이란 요리하고(요리하거나) 가열하는 것이 바람직한, 요리되거나 요리되지 않은 음식 및(또는) 음료를 뜻한다.
본원에서 서셉터를 함유하는 조성물은 또한 열가소성(TP) 또는 열경화성 중합체(TSP)를 함유한다.
TP는 열가소성 물질을 용융시킨 다음 그의 융점 및(또는) 유리전이온도 미만으로 냉각시킴으로써 재성형될 수 있다. 이러한 중합체는 가교결합되지 않는다. TP는 시차 주사 열량계에 의해 측정되었을 때, 융점 및(또는) 유리전이온도가 약 250℃보다 높고, 바람직하게는 약 300℃보다 높고, 더 바람직하게는 약 340℃보다 높고, 특히 바람직하게는 약 370℃보다 높으며, 융점은 용융 흡열반응의 최고점으로서 생각되고, 유리전이온도는 전이의 중간으로서 생각된다. 이러한 측정은 ASTM 방법 D3418에 따라 수행될 수 있다. 중합체가 융점이 없고(비정질인 경우) 유리전이온도가 없으면, 그의 분해점이 사용될 것이다.
본 발명에서 유용한 TP는 바람직하게는, 이들이 설계된 바와 같이, 음식 및(또는) 음료를 함유하는 경우, 전자 레인지에서 MR에 노출될 때 용융되지 않을 정도로 충분한 내열성을 가져야 한다. 더 바람직하게는 오븐용기가 전자 레이지에서 MR에 노출되고 음식 또는 음료가 존재하지 않을 때 이들은 용융하지 않아야 한다. 전형적으로 이러한 가정용 전자 레인지는 약 1500와트의 마이크로파 에너지의 최대 출력을 사용한다.
유용한 열가소성 물질로는 폴리올레핀; 폴리에스테르(예: 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 및 폴리(에틸렌 2,6-나프탈레이트)); 폴리아미드(예: 나일론-6,6, 및 헥사메틸렌 디아민과 이소프탈산으로부터 유도된 폴리아미드); 폴리에테르(예: 폴리(페닐렌 옥사이드); 폴리(에테르-술폰); 폴리(에테르-이미드); 폴리술파이드(예: 폴리(p-페닐렌 술파이드)); 액정 중합체(LCP)(예: 방향족 폴리에스테르, 폴리(에스테르-이미드), 및 폴리(에스테르-아미드)); 폴리(에테르-에테르-케톤); 폴리(에테르-케톤); 플루오로중합체(예: 폴리테트라플루오로에틸렌, 테트라플루오로에틸렌과 퍼플루오로(메틸 비닐 에테르)의 공중합체, 및 테트라플루오로에틸렌과 헥사플루오로프로필렌의 공중합체); 및 이들의 혼합물 및 블렌드가 있다.
TP의 바람직한 유형은 LCP이다. "액정 중합체"란, 본원에 참조로 인용된 미국 특허 제4,118,372호에 기술된 바와 같이, TOT 시험 또는 그의 임의의 적당한 변법을 사용하여 시험하였을 때 이방성(異方性)인 중합체를 뜻한다. 유용한 LCP로는 폴리에스테르, 폴리(에스테르-아미드) 및 폴리(에스테르-이미드)가 있다. 중합체의 하나의 바람직한 형태는 "모두 방향족"이지만(즉, 에스테르 기와 같은 연결기는 제외하고 중합체 주쇄내 모든 기가 방향족임), 방향족이 아닌 측기가 존재할 수 있다.
서셉터-함유 조성물에 TP 대신에 TSP가 사용될 수 있다. TSP는 ASTM 방법 D648(열 변형 온도), 방법 A에 의해 1.82㎫의 하중에서 측정하였을 때, 연화점이 약 250℃ 이상이고, 바람직하게는 약 300℃보다 높고, 더 바람직하게는 약 340℃보다 높고, 특히 바람직하게는 약 370℃보다 높다. 유용한 TSP로는 고온 용도의 에폭시 수지, 및 비스(말레이미드)트리아진이 있다.
TP가 본 발명에 사용하기에 바람직한 유형의 중합체이다.
상기 기재된 유형을 포함한, 실질적으로 모든 TP 및 TSP의 열전도율은 일반적으로 << 1W/m°K이다. 마이크로파는 서셉터-함유 물질의 깊숙한 곳에서 흡수되기 때문에, 물질의 두께를 통하여 실질적인 온도 구배를 갖는 것이 가능하다. 이들 구배는 외면이 딱딱한 채로 있는 동안 서셉터-함유 물질의 내부가 용융될 정도로 충분히 클 수 있다. 이러한 상황을 피하기 위하여, 서셉터-함유 물질은 약 0.7W/m°K 이상의 열전도율을 가져야 한다.
서셉터-함유 조성물의 열전도율은 TP 또는 TSP를, 자체가 비교적 높은 열전도율을 갖는(예: 약 10W/m°K 이상, 더 바람직하게는 약 20W/m°K 이상) 입상 물질(충전제)과 혼합함으로써 상승시킬 수 있다. 유용한 충전제는 토울로우키안(Y. S. Touloukian) 등의 문헌[Thermophysical Properties of Matter, Vol. 2, IFI/Plenum, New York, 1970]에 보고된 바와 같이, 이하에 약 273°K에서의 대략의 열전도율과 함께(괄호내에 나타냄) 보고되어 있다. 유용한 충전제로는 흑연(카본 블랙 및 탄소 섬유를 포함함)(50 내지 200, 광범위하게 변함), MgO(60), BeO(200), 알루미나(45-150), 산화 아연(28), CaF2(700) 및 SiC(~100-500)가 있다. 바람직한 열전도성 충전제는 흑연, MgO, 및 알루미나, 카본 블랙 및 탄소 섬유이다. 특히 바람직한 열전도성 충전제는 흑연, 카본 블랙 및 탄소 섬유이다.
하나보다 많은 이러한 충전제가 사용될 수 있다. 일반적으로 말하면, 더 다량의 열전도성 충전제가 사용될수록, TP 또는 TSP 조성물의 열전도율은 더 높아질 것이다. 사용될 수 있는 열전도성 충전제의 상한은 달성된 실제 열전도율에 의해서보다는 조성물의 물리적 강도 및 인성에 대한 그의 효과에 의해 더 많이 결정될 수 있다. 이러한 열전도성 충전제, 특히 서셉터가 아닌 것을 임의로 서셉터-함유 조성물에 첨가하여 열전도율을 바람직한 수준으로 증가시킬 수 있다.
유용한 서셉터는 당업계에 공지되어 있다. 유용한 서셉터인 물질로는 선택된 무기 화합물, 반도체 및 불량한 전기 전도체(예: 탄소 및 금속)가 있다. 구체적인 물질로는 알루미늄(분말 또는 가루), 탄소(카본 블랙, 흑연 분말 및 탄소 섬유와 같은 다양한 형태), 바륨 티타네이트, 및 금속 산화물(예: 산화 아연, 및 산화철(예: 마그네타이트))이 있다. 일부 경우에서, 금속은 서셉터의 유리한 형태가 아닐 수 있다.
TP계 또는 TSP계 조성물내 서셉터의 농도(조성물의 질량 및 서셉터의 효율과 함께)는 MR의 몇 분율이 흡수될 지를 결정할 것이다. 서셉터-함유 조성물에 의해 흡수되는 분율이 높을수록, 임의의 특정 요리 상황에서 음식 또는 음료에 의해 직접 흡수되도록 이용가능한 것이 더 적어진다. 서셉터-함유 조성물에 의해 흡수되는 MR의 분율이 높을수록, 조성물은 더 뜨거워질 것이다.
하나의 물질은 서셉터 및 열전도성 충전제 둘다로서 기능할 수 있다. 예를 들어, 다양한 형태의 탄소는 서셉터이고, 높은 열전도율을 갖는다. 예를 들어, 흑연 분말, 탄소 섬유 또는 카본 블랙 형태의 탄소는 바람직한 혼합 서셉터 및 열전도성 충전제이다. 분말 또는 가루 형태의 금속도 또한 서셉터이고, 높은 열전도율을 갖는다.
바람직하게는 충전제(들) 및 서셉터는 비교적 작은 입자이어야 한다. 전형적으로, 입상 물질의 최대 치수(평균)는 약 500㎛ 미만이어야 하고, 섬유상 물질이 사용되는 경우에는 길이(평균)가 1㎜ 미만이어야 한다. 섬유 및 서셉터는 바람직하게는 TP 또는 TSP에 균일하게 분산되어 있다. 이들은 표준의 용융 혼합 기법 및 장치(예: 1축 또는 2축 압출기)를 사용하여 TP내로 혼합될 수 있다. 이들은 가교결합되지 않은 TSP에 사용되는 표준의 혼합 방법에 의해 TSP가 가교결합되기 전에 TSP로 혼합될 수 있다.
일부 경우에서 조성물의 열전도율은 약 0.7W/m°K 이상, 바람직하게는 약 1.0W/m°K 이상, 더 바람직하게는 약 2.0W/m°K 이상, 매우 바람직하게는 약 3.0W/m°K 이상, 특히 바람직하게는 약 5.0W/m°K 이상이어야 한다. 그러나, 본원에 기술된 바와 같이, 서셉터를 함유하는 삽입물은 모든 경우에서, 예를 들어 삽입물이 비교적 얇고(얇거나) 일부인 오븐용기내에서 효율적으로 냉각되는 경우, 비교적 높은 열전도율을 가질 필요가 없다. TP 또는 TSP는 바람직하게는 조성물내에 연속 상으로서 존재한다. 전형적으로, 높은 열전도율의 충전제(또는 서셉터가 또한 높은 열전도율을 갖는 경우에는, 서셉터)는 조성물의 약 5 내지 약 65중량%이다. 조성물의 열전도율은 ASTM 방법 D5930을 사용하여, 오븐용기의 시험 단편 또는 부분의 면(가장 얇은 횡단면)을 통하여 측정된다.
오븐용기에 대하여 이전에 기술된 중합체 조성물(실재량의 서셉터를 함유하지 않는)의 열전도율은 전형적으로 매우 낮다. 예를 들어, 하기 실시예 1 내지 4에 사용된 동일한 LCP를 사용하여, LCP 51.6%, LCP내 청색 안료 농축물 13%, 활석 35% 및 울트라녹스(Ultranox, 등록상표) 산화방지제 0.56%(모든 비율은 전체 조성물의 중량을 기준으로 함)를 함유하는 조성물을 제조하였고, 원반으로 성형하였다. 100℃에서, 원반의 면을 통한 열 전도율은 0.40W/m°K이었다.
서셉터를 함유하는 오븐용기의 설계에서 하나의 중요한 고려사항은 서셉터에 의한 MR의 흡수에 의해 생성된 열을 요리되는 음식에 전달하는 것이다. 이는 두께(적어도 그 부품의 일부에서)가 약 50㎛ 이상, 더 특히 두께가 약 100㎛ 이상, 매우 특히 두께가 약 200㎛ 이상인 부품에 서셉터가 함유되는 경우에 특히 그러하다. 일반적으로 중합체는 불량한 열전도율을 갖는다. 서셉터-함유 물질내의 열이 그 물질 밖으로 전도되지 않으면, 그의 온도, 특히 내부 온도가 상승할 것이고, 열은 요리되는 음식으로 효율적으로 전달되지 않을 것이다. 이는 물론 서셉터-함유 물질을 사용하는 이점의 일부를 부정한다. 아마도, 중요하게는, 서셉터-함유 물질의 온도가 조성물의 TP 또는 TSP의 융점 또는 유리전이온도(어느 것이든 더 높은 것)로 상승하면, 서셉터-함유 물질이 융용하거나, 분해하거나 또는 심지어 불이 붙을 수 있거나, 또는 요리되는 음식이 못쓰게 되고(되거나) 불이 붙을 수 있다. 서셉터-함유 물질과 접촉하는 조성물, 예를 들어 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같은 삽입물과 접촉하는 물질의 경우에 그러할 수 있다. 따라서, 서셉터-함유 물질이 전술한 바와 같은 두께를 갖는 경우, 서셉터-함유 조성물은 또한 비교적 높은 열전도율을 갖는 것이 유리하다.
도 1 내지 도 6은 본 발명에 따라 구성된 다양한 부분의 오븐용기를 도시한다. 도 1은 상부(도 1a) 및 횡단면(도 1b)에서 본 프라이팬 또는 요리팬을 도시한다. 도 1a에서, (1)은 상면(5)을 갖는, 서셉터를 함유하는 삽입물이다. (2)는 서셉터를 갖지 않고 비교적 낮은 열전도율을 갖는 열가소성 조성물로 이루어진 프라이팬의 본체이다. 본체(2)는 (1)의 가장자리에 걸쳐 오버몰딩되고, (3)은 (임의의) 성형된 손잡이이다. 도 1b는 횡단면의 (1), (2), 및 (3)을 도시하고, 특히 (1)의 경사진 가장자리(4), 및 (2)가 어떻게 이 경사진 가장자리에 걸쳐 오버몰딩되어 (1)을 제자리에 고정시키는지를 도시한다. 또한, 도 1의 팬은 (2)의 조성물의 받침 부분을 가져 전자 레인지의 바닥 위에 팬을 고정시키므로, MR이 전자 레인지의 금속 바닥로부터 튐으로써 (1)의 바닥 중앙을 쉽게 가열하도록 할 수 있다. 손잡이(3)는 서셉터를 함유하지 않는 조성물로부터 만들어지고 비교적 낮은 열전도율을 갖기 때문에, 손잡이는 요리 과정을 통해 상대적으로 차갑고, 종종 요리사가 손을 데지 않고 팬을 들어올릴 수 있다. 삽입물(1)의 높은 열전도율에 의해 열은 상면(5)으로 쉽게 흘러서 요리되는 음식으로 흐를 수 있다. 이는 (1) 및(또는) (2)의 과열을 방지한다. 도 1의 팬은 프라이팬으로서, 요리하는 동안 음식의 바닥을 갈변시키는데 사용할 수 있거나, 또는 표면 쿡탑(cooktop)에서 포트로서 많이 사용될 수 있다. 도 1의 팬에 대한 대부분의 도면부호는 다른 도면에 도시된 오븐용기에 적용가능하다.
도 2는 삽입물(6)이 "반대로 경사진" 가장자리(7)를 가져서, (6) 및(또는) (8)을 쉽게 닦고(닦거나), (6) 및(또는) (8)을 쉽게 교체하기 위하여, (6)이 본체(8)로부터 제거되게 한 것을 제외하고는, 도 1의 것과 유사한 팬의 횡단면을 도시한다.
도 3은 삽입물(9)이 단지 손잡이(11)를 갖는 기부(10) 위에 있는 "피자 스톤(pizza stone)"의 상면도(도 3a) 횡단면도(도 3b)를 도시한다. 기부는 임의로 받침 부분(도시되지 않음)에 성형되어 피자 스톤을 전자 레인지의 바닥 위에 고정시킬 수 있으며, 이는 또한 팬에서 선택사항이다. 기부(10)는 (9)의 직경보다 약간 더 큰 약간의 오목한 곳을 가져서, 피자 스톤이 (식탁으로) 운반되는 동안 기울어지는 경우 (9)가 (10)에서 쉽게 미끌어지지 않도록 할 수 있다. 도 3C는 세워진 가장자리(12)를 갖는 (9)의 또 다른 구조를 도시한다. 이러한 세워진 가장자리는 피자가 (9)에서 미끌어지지 않도록 하고(하거나) 피자의 가장자리(도시되지 않음)를 갈변시키도록 도울 수 있다.
도 4는 몇 가지의 직사각형 팬(13)의 상면도를 도시하는데, 각각의 팬은 다양한 패턴으로 존재하는 둘 이상의 삽입물(14)을 갖는다. 이들 삽입물은 대체로 도 1의 팬의 삽입물과 같이 오버몰딩될 수 있고, (14)는 각각 (4)와 유사한 경사진 가장자리를 가질 수 있다.
도 5는 전자 레인지용 중국요리 팬(wok)의 횡단면을 도시하는데, 손잡이(18)를 갖는 본체(17)가 오버몰딩된 일반적으로 구형인 중국요리 팬(중국요리 팬의 열원은 보통 중국요리 팬의 아래에 있음)의 바닥에 삽입물(16)이 있다.
도 6은 손잡이(21)를 갖는 본체(20)의 안에 삽입물(19)을 갖는 오븐용기의 원통형 부분의 상면도(도 6a) 및 횡단면도(도 6b)를 도시한다. 삽입물은 도 6에 도시된 바와 같이 전체 바닥 및 내부 측면의 대부분을 덮을 수 있거나, 또는 다만 내부 바닥 및(또는) 측면의 일부를 덮을 수 있다(도시되지 않음). 전자 레인지를 낮은 전력 수준에서 사용함으로써, 이러한 유형의 오븐용기는 소위 슬로우 쿠커(slow cooker) 또는 크락 쿠커(crock cooker)를 모의할 수 있고, 이것은 요리되는 음식을 가열할 뿐만 아니라 요리 용기 측면 및(또는) 바닥과 접촉하는 음식을 갈변시키는 경향이 있다.
오븐용기 품목(도 1 내지 도 6에 도시된 것과 같은)은 또한 오븐용기 품목의 뚜껑에 정합하거나 또는 오븐용기 품목내 음식의 위에 직접 정합하는 뚜껑(도 7 참조)을 가질 수 있다. 통상의 금속 포트에 뚜껑이 사용되는 것 같이, 이 뚜껑은 단순히 오븐용기 품목의 상부를 폐쇄하는데 사용될 수 있다. 그러나, 특히 음식과 직접 접촉할 때 뚜껑은 또한 서셉터를 함유하고 임의의 최소 열전도율을 갖는, 전술된 바와 같은 조성물일 수 있다. 서셉터-함유 조성물은, 도 1 내지 도 6에 도시된 삽입물과 유사한 삽입물로서 뚜껑에 존재할 수 있다. 일부 경우에서, 특히 요리되는 음식물의 상부를 갈변시키는 것이 목적일 때, 오로지 뚜껑은 서셉터-함유 물질을 함유할 수 있다. 그러한 경우에서, 오븐용기 품목은 오늘날 사용되고 있는 것과 같은 통상의 오븐용기 품목일 수 있다. 도 7은 (23)이 오버몰딩된 삽입물(22)로서 존재하는 서셉터-함유 조성물, 서셉터를 함유하지 않는 다른 조성물, 손잡이(24)를 갖는 오버몰딩 조성물을 갖는 그러한 뚜껑을 도시한다. 일부 경우에서, (25)는 음식을 수용하는 용기보다 작아서, 뚜껑이 음식의 상부에 직접 접촉하는 것이 바람직할 수 있다(도시되지 않음). 본원에 기술된 서셉터-함유 조성물을 함유하는 뚜껑은 또한 본원의 오븐용기 부분으로서 여겨진다.
특히 상업적 용도를 위한 다른 유형의 오븐용기에서, 서셉터-함유 물질은 콘베이어 벨트(conveyor belt), 특히 콘베이어 벨트위에 있는 음식과 접촉하는 콘베이어 벨트의 표면일 수 있다. 따라서, 이는 콘베이어 벨트의 표면과 접촉하고 있던 음식의 표면을 갈변시키는 메카니즘일 것이다.
일부 경우에서, 서셉터-함유 중합체와 접촉하여 요리되고(요리되거나) 가열되는 음식의 표면은 요리/가열이 끝날 때 바삭하게 구워지는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 피자 크러스트(pizza crust) 및 많은 제빵 제품은 종종 바람직하게는 바삭바삭한 표면을 갖는다. 음식과 접촉하는 서셉터-함유 중합체의 표면이 매끄러우면, 요리/가열 과정동안 형성된 수증기는 쉽게 빠져 나올 수 없어서, 부드러운(죽같은/설구워진) 조직의 음식 표면이 생성된다. 표면이 "수증기 탈출 통로"를 함유하면, 음식의 표면은 종종 훨씬 더 바삭거리는 것으로 나타났다. 이러한 통로는 요리/가열 과정에서 형성된 수증기가 음식의 표면과 서셉터-함유 중합체의 표면의 사이로부터 빠져 나올 수 있는 홈, 불규칙 표면, 우툴두툴한 패턴 통로, 구멍 또는 다른 "통로"를 뜻한다. 이러한 통로는 통상의 수단에 의해 형성될 수 있으며, 예를 들어 이들은 서셉터-함유 중합체의 표면내로 기계가공되거나 엠보싱될 수 있지만, 이들 통로는 음식 표면과 접촉하는 삽입물 또는 서셉터의 다른 표면의 성형 과정동안 형성되는 것이 바람직하다.
본원에 기술된 요리 기구를 사용하는 경우 및(또는) 본원에 기술된 요리 과정에서 바람직한 유형의 식품은 피자이다.
상기 요리 기구 품목의 제조는 통상의 용융 성형 기법, 예를 들어 사출성형에 의해 수행될 수 있다. 삽입물이, 예를 들어 도 1에서와 같이, 오븐용기 품목내로 "고정"될 때, 삽입물은 서셉터를 함유하지 않는 중합체성 조성물에 의해 오버몰딩될 수 있다. 이러한 유형의 상황에서, 삽입물 및 오버몰딩된 조성물의 TP 또는 TSP는 동일하거나 거의 동일한 조성을 갖는 것이 바람직하다(중합체와 혼합된 것이 있다면, 중합체 자체이고, 충전제 및 다른 물질은 아님). 이로써 삽입물의 시차 수축 및 후속 열분해 및(또는) 완화를 피할 수 있다. LCP가 두 부분에 사용되는 경우, 성형 공정으로부터 이들 부분에서의 전체 배향은 최종 오븐용기 품목에서 동일한 방향인 것이 바람직하다. 삽입물 및 오버몰딩된 조성물의 중합체의 융점 또는 유리전이온도가 동일하거나 유사하면, 오버몰딩 공정동안 삽입물을 유의적으로 용융시키거나 또는 달리 변형시키지 않도록 조심해야 한다.
본원에 기술된 모든 중합체성 조성물은 열가소성 물질(또는 열경화성 물질)에 전형적으로 첨가되는 기타 성분, 예를 들어 충전제, 보강제, 가소화제, 난연제, 안료, 산화방지제, 오존방지제 및 윤활제를, 이러한 조성물에 보통 사용되는 양으로 함유할 수 있다. 이들 첨가제는 열전도율에 다소 영향을 줄 수 있으며, 임의의 열전도율 제한은 여전히 충족되어야 한다.
오븐용기 품목은 요리되는 음식이 오븐용기에 달라 붙는 것을 방지하고(방지하거나) 오븐용기의 세척을 더 쉽게 하는 다양한 유형의 이형 코팅제로 완전 또는 부분 코팅될 수 있다(서셉터를 함유하는 조성물의 코팅을 포함함). 예를 들어, 테플론(Teflon, 등록상표) 및 실버스톤(Silverstone, 등록상표) 상표명으로 입수가능한 것과 같은 다양한 유형의 플루오로중합체-함유 코팅제가 사용될 수 있다.
서셉터-함유 조성물(예: 도 1 내지 도 6의 삽입물)이 재사용가능한 오븐용기 부품에서 바람직한 수준의 내구성을 갖기 위하여, 바람직하게는 두께가 약 0.25㎜ 이상, 더 바람직하게는 약 0.50㎜ 이상이어야 한다.
본원에 기술된 오븐용기 품목은 통상의 요리 방식(본원에서 요리는 음식 및 음료의 초기 요리 및 간단한 (재)가열을 포함함)이 요리되거나 가열되는 음식 또는 음료에 의한 MR의 흡수방식인 전자 레인지에서 특히 유용하다. 대부분의 전자 레인지는 MR을 사용하여 열 에너지를 제공하지만, 일부는 또한 대류(열) 열원을 가질 수 있다. 본원에 기술된 오븐용기는 상기 모든 유형의 전자 레인지에 사용될 수 있다. 오븐용기 품목은 또한 우수한 내열성을 가지므로 "통상의" 대류 오븐에 사용될 수 있다.
대류 오븐 또는 전자 레인지에서 요리할 때, 사람들은 음식의 질량의 전체적인 열 이력을, 보통 하나 이상의 표면에서 일어나는 갈변의 정도와 견주어 보기를 원한다. 예를 들어, 대류 오븐에서 오븐의 온도가 너무 높으면, 음식물의 내부가 완전히 요리되기 전에 음식물의 외면이 너무 많이 갈변될 수 있다(즉, 타버릴 수 있다). 따라서, 빵 덩어리는 내면이 완전히 구워지기 전에 외면이 타버릴 수 있었다. 대류 오븐에서 이러한 요인들을 제어하기 위하여, 요리사는 경험 및 실험을 통하여 음식 요리법, 요리 온도, 요리 용기(물질), 및 요리되는 음식의 모양 및 질량을 조절하여 요리 대 갈변의 상대적인 정도를 조절하는 것을 배웠다. 본 발명의 오븐용기를 가지고 전자 레인지에서 요리할 때 유사한 고려사항이 작용한다. 어느 정도까지는 바람직하게는 요리되는 음식에 의해 직접 흡수되는 MR의 양을, 서셉터에 의해 흡수되어 열로 전환되는 MR의 양과 비교하여야 한다. 서셉터로부터의 이러한 열은 비교적 높은 열전도성 조성물에 의해 요리되는 음식의 표면으로 전도되는데, 이때 열은 음식의 표면으로 전달된다. 음식 및 서셉터에 의해 직접 흡수되는 MR의 상대적인 양은 서셉터 및 음식의 상대적인 질량, 모양 및 구성, 및 오븐에서의 MR의 패턴에 의해 영향받는다. 다시, 서셉터의 질량, 모양 및 구성은 서셉터-함유 조성물내 서셉터의 농도, 이 조성물의 체적 및 특히 두께, 서셉터-함유 조성물의 열전도율, 및 오븐내 음식의 위치에 대한 이 조성물의 상대적 위치에 의해 결정된다. 갈변 정도 대 요리 정도에 영향을 줄 수 있는 다른 변수는 음식 자체의 요리법이다. 다소의 실험이 필요할 수 있지만, 새로운 요리 용기 및(또는) 음식 요리법을 고안할 때 이것은 정상적인 과정이다.
서셉터-함유 조성물에서 특성, 특히 MR 흡수 효율 및 열전도율의 바람직한 균형을 얻기 위하여, 서셉터 및 열전도성 충전제로서 작용하는 별개의 물질을 사용할 수 있고, 각각의 특성을 따로따로 균형잡거나(이들 두 물질의 존재는 각각 조성물의 체적 비율을 차지하기 때문에 다른 물질의 성능에 다소 영향을 줄 것임), 또는 서셉터이고 매우 열전도성인 하나의 물질, 또는 이들의 임의의 혼합물을 사용하는 것이 가능할 수 있다.
실시예에서 사용된 LCP는 본원에 참조로 인용된 미국 특허 제5,110,896호의 LCP-4와 동일한 조성이었다. 이 LCP의 조성(몰 부)은 50/50/70/30/320의 히드로퀴논/4,4'-비페놀/테레프탈산/2,6-나프탈렌 디카르복실산/4-히드록시벤조산이었다. 사용된 탄소 섬유(CF)는 파넥스(Panex, 등록상표) 33CF 탄소 섬유(졸텍 코포레이션(Zoltek Corp.)사로부터 입수가능함)이었고, 사용된 유리 섬유(GF)는 오웬스 코닝(Owens Corning) 408급(미국 오하이오주 톨레도 소재의 오웬스 코닝 화이버글래스(Owens Corning Fiberglass)사)이었고, 사용된 다른 탄소 섬유 CF300은 미국 텍사스주 휴스턴 소재의 코노코 인코포레이티드(Conoco, Inc.)사로부터 입수가능한 피치(pitch) 탄소 섬유이다. 모든 중합체 조성 비율은 중량%이다.
인장 강도 및 신도는 ASTM 방법 D638에 의해 측정되었다. 굴곡 탄성률 및 강도는 ASTM 방법 D790에 의해 측정되었고, 열전도율(시험 단편의 면을 통한)은 ASTM 방법 D5930에 의해 측정되었다.
실시예 1 내지 4
LCP 샘플은 하기 표 1에 나타낸 성분들(제시된 양은 전체 조성물의 중량%임)을 30㎜ 베르너 앤 플라이더러(Werner & Pfleiderer) 2축 압출기에서 용융 혼합하여 제조하였고, 배럴(barrel)은 340 내지 350℃로 설정하였다. 압출된 스트랜드(strand)를 냉각하여 펠렛으로 잘랐다. 펠렛을 플라크(plaque) 및 시험 단편으로 사출성형하였고, 시험 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 LCP% CF300% 유리% CF% 열전도율W/m°K 인장강도(㎫) 인장신도% 굴곡 탄성률(㎬) 굴곡 강도(㎫)
1 40 60 0 0 2.65 45.7 0.76 9.31 11.5
2 35 55 0 10 3.17 47.8 0.47 14.5 12.2
3 35 55 10 0 3.27 56.8 0.67 13.8 13.4
4a 31 51 9 0 3.6 53.6 0.51 14.6 12.6
a미세 분말로 분쇄된 9중량%의 CF300을 또한 함유함
실시예 5
실시예 4의 조성물을, 두께 0.32㎝ 및 직경 5.1㎝의 치수를 갖는 원형 원반으로 사출성형하고, 이를 물 240㎖를 함유하는 유리컵과 함께 제너럴 일렉트릭(General Electric) 전자 레인지에 넣었다. 전자 레인지는 정격 전력이 1.58㎾인 모델 번호 JVM1440AA 001이었다. 마이크로파는 2분동안 최고 출력치에서 작동되었다. 이 시간이 끝난 후, 물 컵을 꺼내고, 손으로 만져서 물의 온도를 시험하였다. 온도는 체온보다 더 높았지만, 손가락을 계속 담그지 못할 정도로 너무 뜨겁지는 않았다. 그 다음, 원반의 온도를 시험하였는데, 너무 뜨거워서 계속 만질 수 없었다.
실시예 6
실시예 1 내지 4에 기술된 것과 유사한 방법에 의해, 공칭 공급속도 13.6㎏/h(총), 스크류 속도 300rpm, 및 배럴 온도 설정값 350℃를 가지고, LCP 35%, CF300 55% 및 유리섬유 10%를 함유하는 마스터배치(masterbatch)를 제조하였다. 압출된 스트랜드를 냉각하고 펠렛으로 잘랐다. 이들 펠렛을 펠렛 블렌드내 순수한 LCP의 펠렛으로 "희석"하여, 펠렛 블렌드는 LCP 70%, CF300 25% 및 유리섬유 5%를 함유하였다. 그 다음, 이 펠렛 블렌드를 후방 대역 온도 337℃, 및 중앙 및 전방 대역 온도 340℃, 및 스크류 속도 117rpm으로 사출성형하여(1.0㎫의 역압을 사용하여 펠렛 블렌드내 두 유형의 펠렛을 잘 혼합시킴), 두께 0.32㎝ 및 직경 10.2㎝의 원반을 생성하였다.
실시예 7
상업적으로 입수가능한 냉동된 씬 크러스트 피자(thin crust pizza)를 식품점에서 구입하여 조각으로 잘랐다. 피자를 실시예 6의 원반 위에 놓고, 회전반이 설치된, 정격 출력(입력) 1.54㎾의 파나소닉(Panasonic) 모델 NN-6470A 전자 레인지에 위치시켰다. 전자 레인지를 1.5 내지 25분동안 돌려서(완전 출력으로), 피자를 요리하고 바닥 (크러스트) 피자 표면을 갈변시켰다. 그러나, 매끄러운 표면을 갖는 원반을 사용하면, 바닥 크러스트는 일반적으로 갈변이 덜 일어나는 경향이 있었다. 수증기 탈출 통로를 갖는 원반을 사용한 경우(예를 들어, 뚫린 구멍 또는 기계가공된 "V"형 홈), 피자의 바닥 크러스트 표면은 일반적으로 더 갈변되었다.

Claims (26)

  1. 융점 및(또는) 유리전이온도가 약 250℃ 이상인 열가소성 중합체 또는 연화점이 약 250℃ 이상인 열경화성 중합체, 및 가열유효량의 마이크로파 서셉터(susceptor)의 혼합물을 포함하는 조성물을 포함하고, 이 조성물의 면을 통해 측정하였을 때 조성물의 열전도율이 약 0.70W/m°K 이상인 오븐용기.
  2. 제1항에 있어서, 조성물의 적어도 일부가 두께가 약 100㎛ 이상인 오븐용기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 조성물을 포함하는 뚜껑을 또한 포함하는 오븐용기.
  4. 제1항에 있어서, 뚜껑 및 바닥을 포함하는 오븐용기.
  5. 제1항에 있어서, 열가소성 중합체가 사용되는 오븐용기.
  6. 제5항에 있어서, 열가소성 중합체가 액정 중합체인 오븐용기.
  7. 제1항에 있어서, 열전도율이 약 2.0W/m°K 이상인 오븐용기.
  8. 제1항에 있어서, 수증기 탈출 통로를 추가로 포함하는 오븐용기.
  9. 제1항에 있어서, 열전도율이 약 20W/m°K 이상인 충전제를 추가로 포함하는 오븐용기.
  10. 제1항에 있어서, 서셉터가 흑연을 포함하는 오븐용기.
  11. 융점 및(또는) 유리전이온도가 약 250℃ 이상인 열가소성 중합체, 또는 연화점이 약 250℃ 이상인 열경화성 중합체, 및 가열유효량의 마이크로파 서셉터의 혼합물을 포함하는 조성물을 포함하고, 이 조성물의 적어도 일부가 삽입물의 형태인 오븐용기 부분.
  12. 제11항에 있어서, 조성물의 적어도 일부가 두께가 약 100㎛ 이상인 오븐용기.
  13. 제11항에 있어서, 상기 조성물을 포함하는 뚜껑을 또한 포함하는 오븐용기.
  14. 제11항에 있어서, 뚜껑인 오븐용기.
  15. 제11항에 있어서, 열가소성 중합체가 존재하고, 열가소성 중합체가 액정 중합체인 오븐용기.
  16. 제11항에 있어서, 수증기 탈출 통로를 추가로 포함하는 오븐용기.
  17. 제11항에 있어서, 마이크로파 서셉터가 흑연을 포함하는 오븐용기.
  18. 요리할 물품을, 융점 및(또는) 유리전이온도가 약 250℃ 이상인 열가소성 중합체, 또는 연화점이 약 250℃ 이상인 열경화성 중합체, 및 가열유효량의 마이크로파 서셉터의 혼합물을 포함하는 조성물(단, 이 조성물은 조성물의 면을 통해 측정하였을 때 열전도율이 약 0.70W/m°K 이상임)과 접촉시키고, 이 조성물과 접촉하는 음식을 마이크로파에 노출시킴을 포함하는, 전자 레인지에서 요리하는 방법.
  19. 제18항에 있어서, 오븐용기내의 상기 조성물의 적어도 일부가 두께가 약 100㎛ 이상인 방법.
  20. 제18항에 있어서, 열가소성 중합체가 사용되는 방법.
  21. 제20항에 있어서, 열가소성 중합체가 액정 중합체인 방법.
  22. 제18항에 있어서, 열전도율이 약 2.0W/m°K 이상인 방법.
  23. 제18항에 있어서, 조성물이 수증기 탈출 통로를 추가로 포함하는 방법.
  24. 제18항에 있어서, 마이크로파 서셉터가 흑연을 포함하는 방법.
  25. 제18항에 있어서, 상기 조성물을 포함하는 요리 기구가 재사용되는 방법.
  26. 제18항에 있어서, 피자가 요리되고(요리되거나) 가열되는 방법.
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