WO1992022179A1 - Heat generation body for absorbing microwave and method for forming heat generation layer used therein - Google Patents

Heat generation body for absorbing microwave and method for forming heat generation layer used therein Download PDF

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WO1992022179A1
WO1992022179A1 PCT/JP1992/000723 JP9200723W WO9222179A1 WO 1992022179 A1 WO1992022179 A1 WO 1992022179A1 JP 9200723 W JP9200723 W JP 9200723W WO 9222179 A1 WO9222179 A1 WO 9222179A1
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microwave
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Masaharu Matsuki
Sumihiko Kurita
Toshiaki Yoshihara
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Kabushiki Kaisha Kouransha
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    • Y10T442/2926Coated or impregnated inorganic fiber fabric
    • Y10T442/2992Coated or impregnated glass fiber fabric

Definitions

  • the present invention relates to a microphone mouth-wave absorption heating element that generates heat by absorbing the energy of the microphone mouth-wave in a microwave oven.
  • the present invention also relates to a method for forming a heating layer in such a microwave absorbing heating element.
  • Microwave ovens are cooked by utilizing the property that the irradiated microphone's mouth wave is absorbed by molecules such as water contained in the food and the food is heated directly from the inside. It has the advantage that it can be cooked in time. On the other hand, it is not possible to burn food surfaces like heating from the outside such as ovens, gas ranges, and electric heaters.
  • heating elements and heating containers that can burn food using substances that absorb and generate heat from microphone mouth waves, such as fly silicon, metal, and barium titanate, etc.
  • Ceramics incorporating a sintered body or sintered body such as silicon carbide and the like, as well as those obtained by coating a base material with these powders and the like have been devised.
  • Microphone port wave absorbing and heat generating bodies t its main manufacturing method consists of a material having a function on heat resistance thereof, A 1 and S n 0 2 such as a conductive thin on the surface of the heat-resistant substrate by vapor deposition: The method of forming.
  • a 1 and S n 0 2 such as a conductive thin on the surface of the heat-resistant substrate by vapor deposition: The method of forming.
  • Method obtained by sintering a neutral powder There is a method of fixing a microwave-absorbing and heat-generating powder on the surface of a heat-resistant substrate with a heat-resistant organic adhesive.
  • the heating element obtained by vapor deposition and sintering requires a high temperature at the time of production and is expensive in terms of facilities and the like.
  • the method of fixing the material of the microphone absorption / heating element with an organic adhesive has a limitation on the heat resistance temperature.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a sheet-shaped microwave-absorbing heating element that is lightweight, flexible, has excellent heat characteristics, and is inexpensive. C at the point
  • the former object is achieved by the following microphone mouth-wave absorption heating element. That is,
  • a microphone mouth-wave absorption heating element characterized in that a conductive coating mainly composed of crystalline carbon is formed on a sheet-like substrate.
  • the heating element absorbs the microphone mouth waves emitted from the microwave oven by the conductive coating mainly composed of carbon coated on the sheet-shaped base material, and converts the microphone mouth waves into thermal energy due to the resistance loss. It generates heat and reaches a high temperature, and conducts external heating such as browning the food by conduction and radiant heat from the heating element.
  • the sheet-shaped substrate on which the conductive coating is applied is a material that can withstand high temperatures (200 to 400 'C) during heat generation. If it is a microwave-permeable material, it can be made of flame-retardant paper, heat-resistant resin film, inorganic Although it can be used widely for fiber paper, etc., when the sheet reaches a very high temperature, if the sheet base contains organic matter, there is a danger that harmful gas, smoke and off-flavor will be produced. Sheets are desirable, especially glass cloth, which is relatively inexpensive and flexible and practical.
  • the conductive film is mainly composed of crystalline carbon, and can be easily formed by coating a paint obtained by mixing carbon powder or fiber with an inorganic binder.
  • the coating method can be selected from various methods such as screen printing, letterpress printing, offset printing, and is not limited.
  • carbon in the present invention is generally referred to as lead, and is a network in which a large number of carbon atoms are connected in a regular hexagonal ring in a plane. It is a laminated body having planes stacked in parallel, having regularity in the lamination, being excellent in heat resistance, and characterized by being hardly oxidized crystalline carbon.
  • Amorphous carbon such as carbon black or glassy carbon with a random layer structure, which does not have a regular stacking structure. So-called amorphous carbon lacks heat resistance, reacts with oxygen during heat generation, and has problems such as smoke and property deterioration. Incompatible with substance. Although the excellent properties by forming a surface resistance value of the heating element such that 10 ⁇ ⁇ 10 5 ⁇ is obtained is known as known fact conventionally, in the present invention within this range If so, it shows good characteristics.
  • the resistivity of the coating depends on the blending ratio of carbon, inorganic filler other than carbon, binder, etc. of the coating material to be coated. The lower the volume percentage of carbon, the lower the resistivity, and conversely, the volume of carbon owned decreases. Then, the resistivity increases.
  • the film thickness in accordance with the resistivity of the film it is sufficient to adjust the film thickness in accordance with the resistivity of the film, but the range is generally 5 / tn! ⁇ 1,000 m. If the thickness of the coating is small, the flexibility of the entire sheet will be lost, and the inorganic coating has the drawback of being brittle, so it may be damaged during handling, etc. With a volume percentage of 15% or more and a film thickness of 5 # ⁇ ! It is desirable to set it to 400 m. Is not limited especially if inorganic powder such as S i 0 2, A 1 2 0 3 as another filler other than carbon.
  • the above-mentioned coating film can be formed in an area divided into small areas in an array so as not to be continuous with each other, instead of coating the entire surface of the sheet to make the sheet flexible.
  • the heat generation characteristics and the continuous area of the coating are proportionally proportional to the flexibility of the sheet, and the heat generation characteristics (absorption efficiency) improve as the size of the small area increases.
  • the calorific value is small and there is no effect, so a thickness of 55 mm or more is necessary.However, if the size exceeds 60 mm, the flexibility of the sheet is lacking. The range of X5 to 60 x 60mm is most suitable.
  • an inorganic coating that transmits microphone microphone waves as an intermediate layer between the above-mentioned sheet base and conductive coating layer, it has a heat insulating effect and can be used safely even with a base that lacks a little heat resistance.
  • the conductive coating containing crystalline carbon as a main component is black and lacks aesthetics because it is black. It gives a slightly unhygienic appearance for food use and lacks design, but the conductive coating ⁇ has an inorganic pigment, etc. Microphone with added ⁇ -wave transmission inorganic coating
  • An inorganic adhesive is used on the surface of the heat-resistant base material.
  • a microwave-absorbing heat-generating substance is used as a main component, and at least one type of curing agent for the adhesive is used.
  • a method for forming a microphone mouth wave absorption / heating layer comprising applying the above-mentioned mixed agent onto the base material, and then dipping the adhesive in the applied film and then curing.
  • the mixed agent is composed mainly of F e 3 0 4, a microphone port wave absorbing and heat generating layer according to further and Toku ⁇ that the inorganic adhesive is-phosphate salt contact adhesive (1) Formation method.
  • the mixed agent is crystalline carbon consists of F e 3 0 4 and alumina sol, further micro Nami ⁇ according to the Toku ⁇ that the inorganic adhesive is phosphate-based adhesive (1) yield A method for forming a heating layer.
  • the mixture to be applied in advance includes a microphone mouth-wave absorption heat-generating substance and a curing agent effective for an inorganic adhesive to be impregnated later.
  • a curing agent effective for an inorganic adhesive to be impregnated later.
  • the curing agent has an effect, it is not necessary to newly add it.
  • components indispensable for forming a coating film such as water, alcohol, and binder, are included.
  • This mixture does not contain an effective inorganic adhesive for the curing agent contained therein, so that the pot life is substantially increased.
  • the curing reaction starts immediately in the coating film, but if the effect is insufficient, it can be improved by adding a little ripening. Also, a binder etc. in the mixture
  • New paper When an organic component is added by heating, it is necessary to remove it by heating after forming the coating film or after impregnating the inorganic adhesive.
  • the inorganic adhesive used is preferably a phosphate adhesive from the viewpoint of water resistance and adhesive strength. Further, as a curing agent for this, F e 3 0 4 powder, M g O, A 1 ( OH)
  • alumina zole is effective because it has a simple adhesive effect.
  • FIG. 1 is a plan view of a sheet heating element according to the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a heat-generating component formed by supporting the sheet-like heat generating element by a box-shaped support.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state where the above-mentioned heat-treated component is placed on a container of frozen food.
  • FIG. 4 is a sectional view of a heat-generating component using a sheet-like heat-generating element according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 to 5 are plan views similar to FIG. 1 showing various modifications of the arrangement and shape of the conductive film on the sheet-like base.
  • FIG. 1 to FIG. 6 are diagrams illustrating a typical embodiment of the present invention.
  • S is a sheet-like microwave absorbing heating element (referred to as a lower heating sheet)
  • 1 is a sheet-like base material
  • 2 is a conductive film
  • 3 is a food and a food container
  • 4 is a box-shaped support, and 5 is a microwave-permeable inorganic coating.
  • a mixture of blue powder and a silicic acid sol-based inorganic binder was screen-printed to form a continuous 1-strength coating as shown in Fig. 1.
  • Tp printing was performed by dividing the 25 sheets so that they would not be connected to each other, and lHr. Printing was performed at 20 G'C to form a microwave absorbing heat generating sheet.
  • This sheet is adhered to a box-shaped support 4 made of cardboard as shown in the structure of FIG. 2 to form a ripened component H, which is placed on the soil surface of a container 3 ′ of a commercially available frozen gratin 3, House
  • the graphite content Vol% is inversely proportional to the resistivity, and the resistivity increases as the content decreases.When the content decreases, the film thickness must be considerably thicker to obtain an appropriate resistance value It is clear that a thickness of 1 to 10 m is required to achieve 10 2 to 10 3 ⁇ with a content of 9%.
  • the calorific value is remarkably small below D x ⁇ mm, and the calorific value increases as the area increases.
  • Valve is ⁇ waterglass to the paper Nabukin mainly composed of, subjected to an acid treatment, on one side of the sheet 1 and water Method Inui ⁇ subjected to flame Hikiri process, first, A ⁇ 2 0 3 powder and 80 parts of , coated with a mixture of an Lai preparative 20 parts Roh and-phosphate a 1 based Bainda first and hardener, ⁇ :?. allowed formed microphone ⁇ transmissive inorganic coating 5, quiche ⁇ powder on its upper surface Was coated with a mixture of phosphoric acid A1 type binder to form a conductive film 2, and a sheet as shown in Fig. 3 was created. .2 Place a commercially available frozen pizza (5 inches) 3 and cook in a microwave for about 3 minutes.
  • the craft had a brownish brown color and a strong crisp feel, and was cooked reasonably without overheating as a whole. On the other hand, no smoke or off-flavor was observed from the sheets.
  • the sheet 1 consisting Garasuku Ross and 30 parts of graphite and F e 3 0 4 70 parts to a thickness of 200 m a mixture with water glass based by Sunda one at risk Li Ichin printing
  • a mixture with water glass based by Sunda one at risk Li Ichin printing As shown in Fig. 4, after printing and drying so that the center part is large and the size of the film is small as it goes to the peripheral part, it is immersed in a 20% aqueous acetic acid solution, and the water glass is converted to silica gel.
  • the film was insolubilized to form a film, and an exothermic sheet was created.
  • a commercially available frozen pizza was placed on this sheet and cooked in a microwave oven. As a result, the crispiness was uniform and the texture was good.
  • Example 2 In the same manner as in Example 1, a sheet was prepared in which the area of the coating was changed for each part as shown in Fig. 6, and bread was spread in a small area and pizza was spread in a large area. Cooking was done at the same time.
  • the heat generation sheet of the present invention is lightweight, inexpensive, has excellent heat generation characteristics, can be manufactured using printing techniques, can be easily mass-produced, and is used as a disposable sheet in a package together with commercially available frozen foods and the like. It can also be used in the package or integrated with the package.
  • the heat generation characteristics can be controlled not only by the film thickness but also by sharing the carbon content and the area of the coating, making it easy to design for the food. Also, depending on the location
  • the sheet can be given flexibility, it can be used after being deformed according to the shape of the food.
  • Z r0 2 (average particle ⁇ 10um), Z n 0 (average particle diameter 5 m), F e 3 0 4 (- 20 0 mesh), MgO (average particle diameter 5 m), active A l 2 0 3 ( with average particle size .delta..theta Paiiota) powder, these water as a solvent, S i 0 2 sol (® production chemical industry Co., Ltd. Snowtex 30), a 1 z 0 3 sol (Nissan chemical Industries Co., Ltd.: Alumina sol 200) after adding an appropriate amount of was coated 0.5 mm thick in the Z r 0 2 ⁇ of 50X50 hidden and room dried. Further, the coating film was soaked with water glass (JIS No. 3) and aluminum phosphate 1 (manufactured by Taki Kagaku Co., Ltd .: 100 L) and then dried indoors. Table 3 shows the results of the 1 hour rush boiling test of the obtained sample.
  • New paper Table 3 Z n 0 for more clear water glass as is, for the first-phosphate Aruminiumu F e 3 0 4, M g O, activated alumina and A 1 2 0 3 sol curing agent It is understood that this is effective and can also impart water resistance.
  • the thickness of the heat generating layer was 10 m , and the resistance value was 100 to 1000 ⁇ .
  • the dish-shaped heating element was subjected to a boiling test for 1 hour, but no change in melting or resistance was observed.
  • the dish was heated in a microwave oven at 500 W for 1 minute, and its surface temperature was measured with a radiometer. The measured temperature was 260 ° C. However, cracks due to heat impingement on the heating layer itself were observed. No separation was observed.
  • the F e 3 0 4 powder graphs eye preparative powders and single 200-mesh average particle size 4 m in Weight ratio of 15 were mixed in 85, further added an appropriate amount of A 1 2 0 3 sol described above, subscription Ichinshirushi ⁇ Ink for ⁇ .
  • This was printed on the surface of the glass cloth 0 by screen printing in the pattern shown in Fig. 1, dried at room temperature, and furthermore, the printed layer was soaked with the first aluminum phosphate of the front groove in the same pattern. Then, it was dried at 200'C for 1 minute to obtain a microwave absorbing and heating sheet.
  • the thickness of the heat generating layer was and the resistance was 200 to 500 ⁇ .
  • This sheet was subjected to a 1 hour boiling test, but no dissolution or change in resistance was observed.
  • New paper Diameter 1 information an outer diameter of 160 Jour, mesh acid treated surface of the steel nets of 15Nun, the appropriate roughness,
  • a microphone-like mouth wave absorption heating element was obtained. The net was subjected to a boiling test for 1 hour, but no elution was observed.
  • the use of the method according to the present invention enables a heat-resistant microwave absorption / heating layer to be obtained at a low temperature in a short time. Further, the present invention is excellent in workability because the reaction between the curing agent and the adhesive occurs only inside the coating film. At this time, by selecting a water-absorbing porous material such as cordier light glass cloth for the heat-resistant base material and a thin heat-generating layer, the drying time can be further shortened and the base material and the heat-generating layer can be adhered to each other. You can try to improve the strength.
  • the microphone ⁇ -wave absorption heating element according to the present invention can be used to heat and cook food from the outside by absorbing the microwave of the microwave of the microwave oven and generating heat during microwave cooking.
  • the method for forming a heat generating layer according to the present invention can be used to manufacture the microwave absorbing heat generating element as described above.

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Description

明 細 書
マイク口波吸収発熱体およびマイクロ波吸収発熱体における発熱層の形成方法
技術分野
本発明は電子レンジ中でマイク口波のエネルギーを吸収することにより発熱す るマイク口波吸収発熱体に関するものである。
本発明はまたかかるマイクロ波吸収発熱体における発熱層の形成方法に関する 背景技術
電子レンジは、 照射されたマイク口波が被調理物中に舍まれる水などの分子に より吸収され、 調理物が直接内部より加熱される性質を利用して調理するもので あり、 一般に短時間で調理できるという利点を有する。 その反面、 オーブン、 ガ スレンジ、 電熱器などの外部からの加熱のように食品表面を焼き焦がしたりする ことが出来ない。
上記欠点を解決するため、 フ ライ トゃ S i c、 金属、 チタン酸バリゥムなど のマイク口波を吸収して発熱する物質を利用して食品に焦げ目をつけたりするこ とができる発熱体、 発熱容器が考案されており、 フ ライ トゃ炭化珪素などの焼 結体あるいは焼結体を組み込んだ陶磁器、 さらにはこれらの粉末等を基材に被膜 したものなどが考案されている。
しかし、 これらの発熱体は発熱特性が不十分であったり、 急激な発熱による 衝撃に耐えられなかったり、 高価格で重量も重いなど問題点が多い。
一方、 耐熱紙や耐熱樹脂フィルム等にアルミニゥムなどの金属蒸着を施した ¾ 熱シートが考案されているが、 その蒸着厚みをかなり薄くする必要があり、 薄膜 状であるため均一に厚みを制御するのが難しく、 また蒸着膜厚が変化した場台、 その発熱特性も大きく変化するため、 安定した発熱量を得にくいという欠点が? る
マイク口波吸収発熱体はその機能上耐熱性を備えた物質より構成される t そ 主な製造方法は、 蒸着により耐熱性基材の表面に A 1や S n 0 2 等の導電性薄 : を形成させる方法。 フ ライ ト、 S i C、 B a T i 0 3 等のマイク口波吸収癸 ^
新たな ¾紙 Z
性の粉末を焼結することにより得る方法。 耐熱性基材の表面にマイクロ波吸収発 熱性の粉末を耐熱性有機接着剤にて固着させる方法等がある。
しかしながら、 蒸着及び焼結によって得られる該発熱体は製造時に高温を要す るとともに設備等の面からもコスト高となる。 また有機接着剤にてマイク口波吸 収発熱体の材料を固着させる方法はその耐熱温度に制限がある。
また、 これらを解決するために無機接着剤に加熱または硬化剤を加え固着する 方法が考えられるが、 これも加熱を要する様な場合にはそれに伴うエネルギー及 び設備コス トのアップに、 また硬化剤を添加する場合、 可使時間の低下に起因す る作業能率の低下につながり、 大量生産を要する様な場合には不適当である。 本発明はかかる点に鑑みなされたものであり、 本発明の一目的は、 軽量で可と う性があり、 ¾熱特性に優れ、 しかも安価な、 シート状のマイクロ波吸収発熱体 を提供する点にある c
本発明の他の目的は、 無機接着剤を用い耐熱性基材の上に低温で、 しかも十分 な可使時間の下でマイク口波吸収発熱層を形成する方法を提供することにある。 究明の開示
本発明によれば、 上記前者の目的は次のようなマイク口波吸収発熱体により達 成される。 すなわち、
(1) シ一ト状基材上に結晶黉炭素を主成分とする導電性被膜が形成されてなるこ とを特徽とするマイク口波吸収発熱体。
(2' 該導電性被膜中に結晶質炭素の舍有体積%が 15%K上であることを特徵とす る上記 ωに記載の発熱体。
) 該被膜層とシ一ト状基材との間あるいは被膜層の上面にマイク口波透過性の 無機被膜層が積層されていることを特徽とする上記 ω、 (2)に記載の発熱体。
該被膜の膜厚が 5 m〜400 であることを特徵とする上記 (1)、 (2;、 )に 記載の発熱体。
) 該被膜が小面積に分割された区域に互いに連続しない様な配列で形成されて なる構造の穽熱体において、 その連続した面積が 5 X 5〜60 X 60画であることを 特餒とした上記 (2:'、 )、 (4)に記載の発熱体。
¾ 7 な甩紙 (6) 該被膜の分割された面積をシート基材上の部位によって変化させることを特 徵とする上記 (5)に記载の発熱体。
上記発熱体は、 電子レンジから発せられるマイク口波をシート状基材に被覆さ れた炭素を主成分とする導電性被膜が吸収し、 その抵抗損失によってマイク口波 が熱エネルギーに変換することで発熱し高温に達するものであり、 かかる発熱体 からの伝導熱および放射熱によって食品に焦げ目をつけるなどの外部加熱を行う ものである。
上記導電性被膜を施すシート状基材は発熱時の高温 (200〜400 ' C ) に耐え 得る材料であって、 マイクロ波透過性材料であるならば、 難燃紙、 耐熱性樹脂 フィルム、 無機繊維紙など幅広く使用できるが、 シ一トがかなり高温に達する場 合、 シー ト基材に有機分が含まれると有害ガス、 煙、 異臭が究生する危険がある ため、 完全に無機踅のシートが望ましく、 とりわけガラスクロスが比較的安価で 可とう性も有しており、 実用的である。
上記導電性被膜は結晶質炭素を主成分として構成されるものであって、 炭素粉 末あるいは繊維を無機バインダ一と混合した塗料をコーティングすることで容易 に形成し得る。
コーティ ング方法はスク リーン印刷、 凸版印刷、 オフセッ ト印刷など種々の方 法が選択でき限定されるものではない。
従来より炭素は発熱物賀として公知のものであるが、 本癸明における炭素は一 般に黑鉛と称されるものであって、 炭素原子が正六角環状に平面的に多数連なつ た網面が平行に積み重なった積層体でその積層に規則性を持ち、 耐熱性に優れ、 酸化されにくい結晶質炭素であることを特徵とするものである。
積層に規則性を持たない乱層構造のカーボンブラックやガラス状炭素などの -. わゆる無定型炭素では耐熱性に欠け、 発熱時に酸素と反応して発煙、 特性劣化な どの問題があり、 発熱物質として不適合である。 また、 発熱体の表面抵抗値を 10ζ〜105 Ωになるように形成することで良好な特性が得られることが従来より 公知の事実として知られているが、 本発明においてもこの範囲内であれば良好な 特性を示すものである。
^たな用紙 抵抗値と抵抗率および膜厚との間には次のような閻係式が成立する。
抵抗値 =抵抗率 z膜厚
被膜の抵抗率は被覆する塗料の炭素、 炭素以外の無機フイラ一、 バインダーな どの配合割合によって異なり、 炭素の含有体積%が增すと抵抗率は小さくなり、 逆に炭素舍有体積%が減少すると抵抗率は大きくなる。
目的とする抵抗値を得るためには被膜の抵抗率にあわせた膜厚を得るように篛 整すれば良いが、 その範囲はおおむね 5 /t n!〜 1 , 000 mである。 被膜の厚みが 增すとシ一ト全体の可とう性がなくなり、 また無機性被膜はもろいという欠点を 有しているため、 取り扱い時などに破損する恐れがあることなどから被膜中の炭 素の舍有体積%が15%以上とし、 膜厚を 5 # π!〜 400 « mとすることが望ましい。 炭素以外の他のフィラーとしては S i 0 2 、 A 1 2 0 3 など無機粉末であれば特 に限定されるものではない。 さらに上記被膜はシー卜に可とう性をもたせるため にシート全面にコーティングするのではなく、 小面積に分割された区域に、 互い に連続しない様な配列で形成させることもできる。 その場合、 単にシートに可と う性を持たせるためだけでなく、 発熱特性と被膜の連続面積とが比例闋係にあり、 小面積の大きさが大きくなるに従って発熱特性 (吸収効率) が向上することに着 目して発熱特性を抑制する場合には被膜の面積を小さく、 逆に発熱量をあげる場 合には大きくすることで食品種あるいは量にあわせて容易に発熱量を調節するこ とができる。
被膜の連続面積は小さすぎると発熱量が小さく効果が無いため、 5 5 mm以上 は必要であるが、 大きさが 60ズ 60随を越えるとシートの可とう性が欠けてくるた め、 5 X 5 〜60 x 60mmの範囲が最も適している。
また、 上記シート基材と導電性被膜層との間にマイク口波透過性の無機被膜を 中間層として施すことで断熱効果をもたせ、 やや耐熱性に欠ける基おでも安全に 使用することを可能にする e
さらに結晶質炭素を主成分とする導電性被膜は黒色であるがために美観に欠け 食品用としてやや視覚的に非衛生感を与え、 意匠性に欠けるが、 導電性被膜 ©上 に無機顔料などを添加したマイク π波透過性無機被膜を施すことで特性を低下さ
¾rたな用紙 せることなく意匠性を高めることができる。
上記無機被膜は S i 0 2 、 A 1 23 、 粘土、 ガラスなど特に限定されるもの ではない。
本発明の前記後者の目的は、 次の方法により達成される。 すなわち、
(1) 耐熱性基材の表面に無機接着剤を用い、 マイクロ波吸収発熱層を形成するに 際して、 マイクロ波吸収発熱物質を主成分とし、 更に該接着剤の硬化剤を少なく とも一種以上舎む混合剤を該基材の上に塗布した後、 該塗布膜に該接着剤を舍浸 後硬化させてなることを特徴とするマイク口波吸収発熱層の形成方法。
(2) 上記混合剤が F e 3 0 4 を主成分とし、 更に上記無機接着剤がリ ン酸塩系接 着剤であることを特徵とする (1)に記載のマイク口波吸収発熱層の形成方法。
(3) 上記混合剤が結晶質炭素を主成分とし、 更に上記無機接着剤がリ ン酸塩系接 着剤であることを特徵とする (1)に記載のマイク口波吸収発熱層の形成方法。
(4) 上記混合剤が結晶質炭素、 F e 3 0 4 及びアルミナゾルよりなり、 更に上記 無機接着剤がリン酸塩系接着剤であることを特徵とする (1)に記載のマイクロ波吸 収発熱層の形成方法。
本発明によりマイク口波吸収発熱層を形成するに際し、 予め塗布する混合剤に はマイク口波吸収発熱物質及び後ほど含浸させる無機接着剤に有効な硬化剤が舍 有されるが、 該発熱物資が該硬化剤の効某も具備する場合には新たにこれを加え る必要はない。 また、 該混合剤中にはこれらの他にも水、 アルコ ール、 バイ ンダ —等、 塗布膜形成に不可欠な成分も舍むものである。
この混合剤中には含有される硬化剤に対して有効な無機接着剤が含まれな t、.た め、 事実上可使時間は大幅にアップするものである。
塗布膜の形成方法はスプレー、 ディ ッビング、 印刷等種々考えられるが、 必要 に応じて適宜使い分けることができる。
塗布膜形成後、 適当な条件で乾燥した後、 無機接着剤を含浸させるが、 こ © 1% もスプレー、 デイ ツビング、 印刷等使い分けることができる e
含浸後、 直ちに塗布膜內部で硬化反応が始まるが、 効果が不十分な場合は若ェ の加熟を加え、 これを改善することができる。 また混合剤中にバインダー等と し
新たな用紙 て有機分を加えた場合、 塗布膜形成後あるいは無機接着剤含浸後に加熱し、 これ を除去する必要がある。
使用する無機接着剤は耐水性、 接着強度の面からリン酸塩系接着剤が好ましい。 また、 これに対する硬化剤としては、 粉末で F e 3 04、 M g O、 A 1 ( O H )
3 、 活性アルミナ等種々考えられるが、 液状ではアルミナゾレが、 それ単味での 接着効果もあり効果的である。
図面の簡単な説明
第 1図は本発明によるシート状発熱体の平面図である。
第 2図は上記シート状発熱体を箱状支持体により支持して形成した発熱部品の 断面図である。
第 3図は上記癸熱部品を冷凍食品の容器上に载置した状態を示す断面図である。 第 4図は本発明の他の実施例によるシート状発熱体を用いた発熱部品の断面図 である。
第 5図ないし第も図はシート状基剤上における導電性被膜の配置、 形状の各種 変形例を示す第 1図と同様な平面図である。
発明を実施するための最良の形態
本発明の代表的な実施例を図面により説明する。
第 1図から第 6図は本発明の代表的な実施例を説明した図である。
第 1図から第 6図において、 Sはシート状マイクロ波吸収発熱体 ( 下発熱シ ートと称する) 、 1はシート状基材、 2は導電性被膜、 3は食品および食品容器、
4は箱状支持体、 5はマイクロ波透過性無機被膜である。
例— 1
ガラスクロスからなるシート状基材 1の片面に、 黑色粉末をシリ力ゾル系無機 バインダーと混合したものを、 スクリーン印刷にて第 1図の如く 1倔の連続被.膜 2の大きさを口 25画として互いが連镜しないように分割して tp刷を行い、 20G ' Cで l H r . 焼付けを行い、 マイクロ波吸収発熱シート 成した。
このシートを第 2図の構造のように厚紙よりなる箱状支持体 4に接着して癸熟 部品 Hを形成し、 これを市販の冷凍グラタン 3の容器 3 ' の土面に設置して、 家
新たな用紙 庭用電子レンジで約 7分間加熱調理を行った。
また上記黒鉛粉末の他に A 1 z 0 3 粉末をフィラーとして加えて、 黒鉛の含有 量を変えたものについても同様にテス トを行った。
その結果を表 1 に示す。
新たな ¾紙 表 1
Figure imgf000010_0001
¾f たな用紙 表 1からあきらかなように抵抗値が 102 〜105 Ω、 特に 102 〜103 Ω範囲が良 好な結果を示している。 '
黒鉛の含有 Vol %は抵抗率と反比例関係にあり、 含有量低下とともに抵抗率の 増加が認められ、 含有率が少なくなると適切な抵抗値を得るためには膜厚をかな り厚く しなければならないことがよくわかり、 含有率 9 %のもので 102 〜: 103 Ω にするためには 1 〜10mの厚さが必要となる。
例一 2
ガラスクロスの片面に全体としての面積を同じになるように個々の分割された 被膜の面積を口 3 圆〜口 50 まで変化させた導電性被膜を形成して、 家庭用レン ジにて加熱して表面温度を放射温度計により測定した。
尚、 レンジ加熱の際、 負荷として 500cc の水を同時に加熱して行った。
その結果を表 2に示す。
新たな用紙 ID
表 2
Figure imgf000012_0001
D x δ mm以下では著しく発熱量が小さく、 面積が大きくなるに従つて発熱量が 大きくなっていることがわかる。
例一 3
バルブを主成分とする紙ナブキンに水ガラスを舍浸させ、 酸処理を行い、 水法 乾爆して難燧化処理を施したシート 1の片面に、 まず A 〗 2 0 3 粉末を 80部、 ノ 一ライ ト 20部をリ ン酸 A 1系バィンダ一と硬化剤と混合したものを被覆し、 §? :. マイク π狻透過性無機被膜 5を形成せしめ、 その上面にキッシュ黑鉛粉末を |ξ く リン酸 A 1系バインダ一にて混合したものを被覆し、 導電性被膜 2を形成せ め、 第 3図構造のようなシ一トを作成した、 このシ一トの上面に当接するよう .二 市販冷凍ピザ ( 5 インチ) 3を載せ、 電子レンジにて約 3分調理を行つたとこ 0
新たな用紙 I I
クラフ トはキツネ色に焦げ色が付く とともに力 リ ツ とした良好なク リスピ一感が 得られ、 全体としても加熱されすぎることなく、 適度に調理された。 一方、 シー トからも発煙、 異臭など全く認められなかった。
例一 4
ガラスク ロスからなるシー ト 1の片面に黒鉛 30部と F e 3 0 470 部とを水ガラ ス系バイ ンダ一で混合したものをスク リ一ン印刷にて膜厚 200 mになるように 第 4図の如く、 中心部を大き く、 周辺部にいくに従って膜の大きさを小さ くする ように印刷して乾燥した後、 酢酸 20%水溶液に浸清し、 水ガラスをシリカゲル化 させ、 不溶化して被膜を形成せしめ、 発熱シー トを作成した。 このシー トの上に 市販の冷凍ピザを载せ、 レンジで調理を行ったところ、 全面ムラなく ク リスピ一 性がついて良好な食感を示した。
これと同様に第 5図の如く、 全面同一の被膜を形成せしめ、 テス トを行ったと ころ、 中心部は焦げ目が付かずしっとりしており、 周辺部のみにしかク リスピ一 性を付与することができなかった。
例 - 5
例一 4 と同様の方法で第 6図のように部位ごとに被膜の面積を変えたシー トを 作成して、 面積の少ないところに食パンを载せ、 面積の大きいところにピザを载 せて同時に調理を行った。
食パンはピザに比べ、 負荷が小さ く焦げやすいが、 シー トの癸熱量が異なるた め両方同時に調理を行っても同じように適度な焦げ目を付けることができた。 本実施例以外にもランチボックス等、 食品種の異なるものを同時に調理する際 に有効と思われる。
以上、 説明したように本発明の発熱シー トは軽量、 安価で発熱特性に優れ、 製 造方法も印刷の手法が使え、 大量生産も容易であり、 使い捨てシー トとして市販 冷凍食品などとともにパッケージ内に揷入、 あるいはバッケージと一体化させて 使用することも可能である。
発熱特性の調整も膜厚だけでなく、 炭素含有量と被膜の面積とを共用してコ ン トロールできるため、 食品にあわせた設計が容易である。 また、 部位によって発
新た な ^紙 /2
熱量を変えることも容易であるので、 均一調理や選択的加熱をすることができる - さらに、 シートに可とう性をも付与できるため、 食品の形状に合わせて変形し て用いることができる。
例一 6
Z r02 (平均粒柽 10um) 、 Z n 0 (平均粒径 5 m) 、 F e 3 04 (- 20 0 メ ッシュ) 、 MgO (平均粒径 5 m) 、 活性 A l 2 03 (平均粒径 δθ πι) 粉末を用い、 これらに溶媒として水、 S i 02 ゾル (ョ産化学工業㈱製:スノー テックス 30) 、 A 1 z 03 ゾル (日産化学工業㈱製: アルミナゾル 200 ) を適量 加えた後、 50X50隱の Z r 02 扳上に厚さ 0.5 mmにコーティングし、 室内乾燥し た。 更にこれらの塗布膜に水ガラス ( J I S 3号) 、 第 1リン酸アルミニゥム (多木化学㈱製: 100 L) をハケ塗りにて舍浸後、 室内乾燥した。 得られた試料 を 1時藺煮沸試験した結果を表 3に示す。
新たな用紙 β
表 3
Figure imgf000015_0001
:溶出無 X :溶出有
新た な用紙 表 3より明らかな様に水ガラスに対しては Z n 0が、 第 1 リ ン酸アルミニゥム に対しては F e 3 0 4 、 M g O、 活性アルミナ及び A 1 2 0 3 ゾルが硬化剤とし て有効で、 なおかつ耐水性も付与できることがわかる。
例— 7
平均粒径 4 ja mのグラフアイ ト粉末及び平均粒径 5 / mの M g 0粉末を重量比 で 35: 65に混合した後、 適量の水を加え、 ί5 200 のコーディヱライ ト製の皿の上 にスプレーにて塗布膜を形成した。 室温乾燥後、 同じくスプレーにて前述の第一 リン酸アルミニウムを塗布膜に含浸し、 室温にて乾燥後更に 200 ' Cにて 30分間 乾燥し、 マイクロ波吸収癸熱体を得た。
この時発熱層の膜厚は 10 ^ mであり、 抵抗値は 100 〜1000Ωであった。 この皿 状発熱体を 1 時間煮沸試験したが、 溶岀及び抵抗値の変化は認められなかった。 また、 この皿を 500 Wの電子レンジにて 1分閭マイクロ波加熱し、 その表面温度 を放射溫度計にて測定したところ、 260 ° Cを示したが、 発熱層自体に熱衝擊に よるクラックおよび剝離の発生は認められなかった。
例一 8
平均粒径 4 mのグラフアイ ト粉末及び一 200 メッシュの F e 3 0 4 粉末を重 量比で 15 : 85に混合し、 更に前述の A 1 2 0 3 ゾルを適量加え、 スクリ一ン印赖 用のィ ンクとした。 これをガラスクロス 0表面にスクリ一ン印刷にて第 1図のバ ターンに印刷後室温乾燥し、 更に同様のパターンでこの印刷層に前逑の第 1 リン 酸アルミニウムを舍浸した。 その後、 200 ' Cにて 1分間乾燥し、 マイクロ波吸 収発熱シートを得た。
この時発熱層の膜厚は であり、 抵抗値は 200〜500 Ωであった。 こ ©シ ートを 1時藺煮沸試験したが溶出及び抵抗値の変化は認められなかった。
更にこのシートの周縁部に紙製の支持体を設け、 第 2図に示すマイク口波吸^ 穽熱部品 Hを得た。 これを同図に示す様に市販の冷凍グラタンの上に設置し、 500 Wの電子レンジにて 8分間マイクロ波加熱を行ったところ、 グラタンの表面 には適度な焦げ目が付き、 内部も十分な調理具合であった- 例一一 9
新たな用紙 線径 1 細、 外径 160關 、 目開き 15nunのスティール製のネッ トの表面を酸処理し, 適当な粗さにし、 一200 メ ッ シュの F έ 3 0 4 粉末及び A 1 2 0 3 ゾルより成る スラ リーの中にディ ッ ビングした。 その後、 室温乾燥し、 更に 200 ° Cで 1時間 乾燥し、 これに前述の第一リ ン酸アルミニゥムをハケ塗りにて十分含浸させた後 室温乾燥し、 200 ° Cで 1時間乾燥しネッ ト状のマイク 口波吸収発熱体を得た。 このネッ トを 1時間煮沸試験したが、 溶出は認められなかった。
更にこのネッ トに市販の 6ィ ンチ冷凍ピザを載せ、 500 Wの電子レンジにて 3. 分間マイク口加熱したところ、 ピザのクラフ ト部に焦げ目の付いた調理ができた。 また、 調理後の発熱体にはクラックおよび剝離等の異常は認められなかった。 以上詳述した様に本発明による方法を用いることにより、 耐熱性のあるマイ ク 口波吸収発熱層を低温で短時間のうちに得ることができる。 また、 本発明は塗布 膜内部でのみ硬化剤と接着剤の反応が起こるため、 作業製に優れるものである。 この時、 耐熱製基材にコ一ディヱライ トゃガラスクロス等の吸水性のある多孔 体を、 また薄膜製の発熱層を選ぶことにより、 更に乾燥時間の短縮及び基材と発 熱層の密着強度の向上を謀ることができる。
また電子レンジ用食品中には水分が含まれるため、 発熱体が食品と接する様な 場合、 本発熱層には耐水性が要求されるが、 第一リ ン酸アルミ ニウムに代表され る耐水性のある無機接着剤を選ぶことにより、 これを克服することができる c 産業上の利用可能性
本発明によるマイク α波吸収発熱体は、 電子レンジ調理に際して電子レンジの マイク口波を吸収して発熱することにより食品を外部より加熱調理するのに利用 することができる。
本発明による発熱層形成方法は上記のようなマイ クロ波吸収発熱体を製造する のに利用できる。
新た な 用 紙

Claims

/ 請求の範面
1 . シ一ト状基材上に結晶質炭素を主成分とする導電性被膜が形成されてなるこ とを特徵とするマイク口波吸収癸熱体。
2 . 該導電性被膜中の結晶 ¾炭素の舎有体積%が 15%以上であることを特徽とす る請求の範囲第 1項に記載の発熟体。
3 . 該被膜層とシート状基材との間あるいは被膜層の上面にマイク口波透過性の 無機被膜展が稹層されてなることを特徵とする請求の範囲第 1項または第 2項に 記載の発熱体。
4 . 該被膜の膜厚が 5 ^ m〜400 ^ mであることを特徴とする請求の範囲第 1項、 第 2項または第 3項に記載の発熱体。
5 . 該被膜が小面積に分割された区域に互いに連続しない様な配列で形成されて なる構造の発熱体においてその連続した面積が 5 5〜60ズ60隱であることを特 徴とした請求の範囲第 1項、 第 2項、 第 3項または第 4項に記載の発熱体。
6 . 該被膜の分割された面積をシート状基材上の部位によって変化させることを 特徽とする請求の範囲第 5項に記載の癸熱体。
7 . ©熱性基材の表面に無機接着剤を用い、 マイク α波吸収発熱層を形成するに 際して、 マイクロ吸収癸熱物質を主成分とし、 更に該接着剤の硬化剤を少なく と も一種以上含む混合荊を該基剤の上に塗布した後、 該塗布膜に該接着¾を舍浸 ¾ 硬化させてなることを特徵とするマイクロ波吸収発熱層の形成方法。
S . 上記混合剤が F e 3 0 4 を主成分とし、 更に上記無機接着剤がリン酸埕系接 着剤であることを特徵とする請求の範囲第 1項に記載のマイクロ波吸収発熱層 形成方法。
S . 上記混合剤が結晶質炭素を主成分とし、 更に上記無機接着剤がリ ン酸埕系接 着 ¾であることを特徽とする請求の範囲第 7項記載のマイクロ波吸収発熱層 © 成方法。
10. 上記混合剤が結晶質炭素、 F e 3 0 4 及びアルミナゾ よりなり、 更に上 無機接着剤がリン酸塩系接着荊であることを特徵とする請求の範囲第 7項に記 ¾ ©マイク π波吸収穽熱層の形成方法。
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