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DE69115279T2 - MICROWAVE PACKAGING WITH ELECTRICALLY CONDUCTIVE ELEMENTS THAT MODIFY THE MIRKOWAVE FIELD. - Google Patents

MICROWAVE PACKAGING WITH ELECTRICALLY CONDUCTIVE ELEMENTS THAT MODIFY THE MIRKOWAVE FIELD.

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Publication number
DE69115279T2
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Germany
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microwave
elements
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wall
microwave field
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Joseph Milenkevich
Benedikt Munk
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Procter and Gamble Co
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Abstract

A container such as, for example, a disposable carton or package, for use in microwave oven heating, cooking or baking of material (e.g., food) disposed in the container or in the package. Such a container may comprise, in combination, substantially microwave transparent wall portions, and at least one wall zone having a microwave field modifying coating thereon which is disposed to form an array of discrete, electrically conductive pattern elements. Preferably, the microwave field modifying coating material is pattern applied by printing; and, most preferably, by gravure printing. Different wall zones of the container may have the same or different microwave field modifying coating materials applied thereto in different patterns or arrays. Different patterns or arrays may be configured and coated to achieve different combinations of microwave reflectance, absorbance, and transmittance properties from zone to zone to achieve the desired degree of uniformity or asymmetry of the microwave field in a microwave oven to achieve desired heating, cooking, or baking for various contents of the container.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die Erfindung bezieht sich auf Kartons, Verpackungen, Kochgeschirr od.dgl. zur Verwendung beim Mikrowellenerhitzen, Kochen und Backen; und insbesondere auf solche Kartons, Verpakkungen und Kochgeschirre, in welche Mikrowellenfeldmodifizierer eingebaut sind, die für solche Dinge nützlich sind wie das Erzeugen einer hohen Oberflächenhitze auf angrenzendem Nahrungsmittelmaterial, um ein Bräunen und/oder Knusprigwerden zu bewirken; oder ein Ausgleichen zwischen einem Oberflächenerhitzen und einem Mikrowellen-Tiefenerhitzen des darunterliegenden Nahrungsmittelproduktes; oder um ein darunterliegendes oder angrenzendes Nahrungsmittelmaterial vor einer direkten Einstrahlung der Mikrowellenenergie abzuschirmen, um ein Überkochen und/oder Überhitzen des Nahrungsmittelmaterials zu vermeiden; oder einfach nur um ein gleichmäßigeres Mikrowellenenergiefeld zu erzielen.The invention relates to cartons, packages, cookware or the like for use in microwave heating, cooking and baking; and more particularly to such cartons, packages and cookware incorporating microwave field modifiers useful for such things as generating high surface heat on adjacent food material to effect browning and/or crisping; or balancing between surface heating and deep microwave heating of the underlying food product; or shielding underlying or adjacent food material from direct exposure to microwave energy to prevent overcooking and/or overheating of the food material; or simply providing a more uniform microwave energy field.

HINDERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Mikrowellenöfen besitzen die Fähigkeit, Gegenstände, insbesondere Nahrungsmittel, extrem rasch zu erhitzen, zu kochen oder zu backen. Unglücklicherweise hat das Mikrowellenerhitzen auch seine Nachteile. Beispielsweise vermag es ein Mikrowellenerhitzen bei heutigen Mikrowellenöfen oftmals nicht, solch wünschenswerte Ergebnisse wie Ebenheit, Gleichmäßigkeit, Bräunen, Knusprigbacken und Reproduzierbarkeit zu erzielen. Zeitgemäße Versuche, diese und andere wünschenswerte Ergebnisse mit Mikrowellenöfen zu erzielen, umfassen die Verwendung von Mikrowellenfeldmodifiziereinrichtungen, wie Mikrowellensuszeptoren und/oder Mikrowellenabschirmungen. Solche Einrichtungen wurden in Mikrowellenverpackungen eingebaut; letztere umfassen hier Verpackungsmaterialien, Kartons, Behälter, Kochgeschirr od.dgl.Microwave ovens have the ability to heat, cook or bake objects, especially food, extremely quickly. Unfortunately, microwave heating also has its disadvantages. For example, microwave heating in today's microwave ovens often fails to achieve such desirable results as flatness, uniformity, browning, crisping and reproducibility. Contemporary attempts to achieve these and other desirable results with microwave ovens include the use of microwave field modifying devices such as microwave susceptors and/or microwave shields. Such devices have been incorporated into microwave packaging; the latter here includes packing materials, cartons, containers, cookware or the like.

Mikrowellensuszeptoren und -reflektoren haben wie andere Materialien und Konstruktionen ein gewisses Maß an Mikrowellen-Reflexionsvermögen (R), -Absorptionsvermögen (A) und -Transmissionsvermögen (T) ; insgesamt RAT-Eigenschaften genannt. Die RAT-Eigenschaften werden als Prozentsatz der von einem Material oder einer Konstruktion reflektierten (R), absorbierten (A) und transmittierten (T) Mikrowellenenergie gemessen. Somit ergibt die Gesamtheit der R-, A- und T-Werte 100%.Microwave susceptors and reflectors, like other materials and structures, have a degree of microwave reflectivity (R), absorbivity (A) and transmittance (T); collectively called RAT properties. RAT properties are measured as the percentage of microwave energy reflected (R), absorbed (A) and transmitted (T) by a material or structure. Thus, the total of R, A and T values equals 100%.

Im allgemeinen ist eine Mikrowellenabschirmung verhältnismäßig opak für Mikrowellenenergie. In RAT-Werten ausgedrückt wird die Abschirmung einen verhältnismäßig geringen T-Wert haben. Ein Beispiel für Mikrowellenabschirmungen sind solche elektrisch hoch-leitfähige Materialien wie Aluminiumfolie. Obwohl Abschirmungen allgemein als nicht-erhitzende Elemente betrachtet werden, könnte eine Abschirmung aber auch ein Suszeptor sein, d.h. beträchtlich erhitzen, und umgekehrt. Somit ist eine Abschirmung ein Element mit verhältnismäßig geringem T-Wert, unabhängig von seinem Wärmeerzeugungsvermögen.In general, a microwave shield is relatively opaque to microwave energy. Expressed in RAT values, the shield will have a relatively low T-value. An example of microwave shields are such highly electrically conductive materials as aluminum foil. Although shields are generally considered non-heating elements, a shield could also be a susceptor, i.e., heat considerably, and vice versa. Thus, a shield is a relatively low T-value element, regardless of its heat generating capacity.

Allgemein gesprochen sind Mikrowellensuszeptoren Vorrichtungen, die, wenn sie in einem Mikrowellenenergiefeld angeordnet werden, wie es in einem Mikrowellenofen existiert, mit der Erzeugung einer signifikanten Menge an Wärme reagieren. Der Suszeptor absorbiert einen Teil der Mikrowellenenergie und wandelt sie direkt in Wärmeenergie um, welche beispielsweise zum Knusprigbacken oder Bräunen von Nahrungsmitteln nützlich ist. Somit haben Mikrowellensuszeptoren im allgemeinen einen verhältnismäßig hohen Mikrowellen-Absorptionswert (A) . Zusätzlich zu dem hohen Absorptionsvermögen weisen Suszeptoren einen Mechanismus zum Umwandeln der absorbierten Mikrowellenenergie in Wärme auf. Beispielsweise kann die Wärme von einer mikrowelleninduzierten intramolekularen oder intermolekularen Wirkung herrühren; von induzierten elektrischen Strömen, welche zu sogenannten 1²R-Verlusten in elektrisch leitenden Vorrichtungen führen; oder von einem dielektrischen Erhitzen eines dielektrischen Materials, das zwischen elektrisch leitenden Teilchen, Elementen oder Bereichen liegt, welche Art von Erhitzung im weiteren auch als Streufelderwärmung oder kapazitive Erwärmung bezeichnet wird.Generally speaking, microwave susceptors are devices that, when placed in a microwave energy field, such as exists in a microwave oven, react to produce a significant amount of heat. The susceptor absorbs a portion of the microwave energy and converts it directly into heat energy, which is useful for, for example, crisping or browning foods. Thus, microwave susceptors generally have a relatively high microwave absorption value (A). In addition to the high absorption capacity, susceptors have a mechanism for converting the absorbed microwave energy into heat. For example, the heat may result from a microwave-induced intramolecular or intermolecular effect; from induced electrical currents leading to so-called 1²R losses in electrically conductive devices; or by dielectric heating of a dielectric material located between electrically conductive particles, elements or regions, which type of heating is also referred to as stray field heating or capacitive heating.

Wie erwähnt, haben Mikrowellensuszeptoren und -reflektoren sowie andere Materialien und Konstruktionen eine Auswirkung auf die Mikrowellenenergieverteilung im Mikrowellenofen. Das heißt, sie treten auf Grund ihrer RAT-Eigenschaften mit der Mikrowellenenergie im Ofen in Wechselwirkung und bewirken eine Modifizierung des Mikrowellenenergiefeldes. Dementsprechend werden Vorrichtungen und Konstruktionen, welche eine Modifizierung des Mikrowellenfeldes oder der Mikrowellenenergieverteilung in einem Mikrowellenofen bewirken, hier in ihrer Gesamtheit als Mikrowellenfeldmodifizierer bezeichnet.As mentioned, microwave susceptors and reflectors as well as other materials and constructions have an effect on the microwave energy distribution in the microwave oven. That is, due to their RAT properties, they interact with the microwave energy in the oven and cause a modification of the microwave energy field. Accordingly, devices and constructions which cause a modification of the microwave field or the microwave energy distribution in a Microwave oven, referred to here collectively as microwave field modifiers.

Die Patentliteratur ist voll mit einer Vielzahl von Lehren bezüglich der Verwendung von Materialien und Konstruktionen als Mikrowellenerhitzer (z.B. Suszeptoren) und Reflektoren in Mikrowellenöfen. Beispielsweise offenbart das US-Patent 4 230 924, ausgegeben am 28. Oktober 1980 an William A. Brastad et al., ein "Verfahren und ein Material zum Vor-Verpacken von Nahrungsmitteln zur Erzielung einer Mikrowellenbräunung". Dieses Material kann ein dielektrisches Verpackungsblatt mit einer flexiblen Metallbeschichtung, wie Aluminium, in Form eines verhältnismäßig dünnen Filmes oder einer verhältnismäßig dicken Folie sein, wobei die Beschichtung in eine Anzahl einzelner metallischer Inseln oder Flecke unterteilt ist, die durch kreuz und quer verlaufende nichtmetallische Lücken voneinander getrennt sind, welche durch freiliegende dielektrische Streifen auf dem Verpackungsblatt gebildet werden. Ein orthogonales Muster von solchen quadratischen metallischen Inseln ist gezeigt; und Bereiche für die Größe der Inseln und den Abstand der Inseln werden angegeben.The patent literature is replete with a variety of teachings regarding the use of materials and constructions as microwave heaters (e.g., susceptors) and reflectors in microwave ovens. For example, U.S. Patent 4,230,924, issued October 28, 1980 to William A. Brastad et al., discloses a "Method and Material for Pre-Packaging Foods to Achieve Microwave Browning." This material may be a dielectric packaging sheet with a flexible metal coating, such as aluminum, in the form of a relatively thin film or a relatively thick foil, the coating being divided into a number of individual metallic islands or patches separated by crisscrossing non-metallic gaps formed by exposed dielectric strips on the packaging sheet. An orthogonal pattern of such square metallic islands is shown; and ranges for island size and spacing between islands are given.

Bei den Dünnfilmausführungsformen von Brastad et al. besteht ein Gleichgewicht zwischen der Mikrowellenerhitzung im Inneren der dünnen Metallbeschichtungen (d.h. Stromerhitzung in dünnen, dampfabgelagerten metallischen Beschichtungen) und dem Grad an Mikrowellentransparenz, welcher ein direktes Mikrowellenerhitzen z.B. eines im Inneren eines solchen Verpackungsblattes eingehüllten Nahrungsmittels ermöglicht. Bei den Ausführungsformen mit verhältnismäßig dicker Folie besteht ein Gleichgewicht zwischen der mikrowelleninduzierten Erhitzung in den dielektrischen Substratstreifen, die zwischen den mikrowellenreflektierenden, folienbedeckten Inseln liegen (d.h. Streufelderwärmung) und dem Ausmaß an Mikrowellentransparenz des Blattes durch die unbedeckten dielektrischen Streifen hindurch.In the thin film embodiments of Brastad et al., there is a balance between microwave heating in the interior of the thin metal coatings (i.e., current heating in thin vapor-deposited metallic coatings) and the degree of microwave transparency that allows direct microwave heating of, for example, a food product wrapped inside such a packaging sheet. In the relatively thick film embodiments, there is a balance between microwave-induced heating in the dielectric substrate strips located between the microwave-reflective, film-covered islands (i.e., fringe field heating) and the degree of microwave transparency of the sheet through the uncovered dielectric strips.

Das US-Patent 4 883 936, ausgegeben am 28. November 1989 an Maynard et al., offenbart eine "Steuerung der Mikrowellen-Wechselwirkungserhitzung durch gemusterte Deaktivierung". Diese Schrift befaßt sich mit dem Deaktivieren von Abschnitten von Dünnfilmsuszeptoren als ein Weg, Suszeptoren mit gemusterten aktiven Bereichen herzustellen. Die US-A-4 594 492 be schreibt eine mikrowellentaugliche Verpackung mit einer Mikrowellenabschirmung, die an der Seitenwand befestigt ist, und Mikrowellenwechselwirkungsschichten auf der Innenseite der Deckwand.US Patent 4,883,936, issued November 28, 1989 to Maynard et al., discloses "Control of microwave interaction heating by patterned deactivation." This document deals with deactivating sections of thin film susceptors as a way to provide susceptors with patterned active areas. US-A-4 594 492 describes a microwaveable package with a microwave shield attached to the side wall and microwave interaction layers on the inside of the top wall.

Das US-Patent 4 864 089, ausgegeben am 5. September 1989 an Tighe, offenbart ein "Lokalisiertes Mikrowellenstrahlungserhitzen durch Verwendung eines Beschichtungsmediums": Diese Schrift gibt an, daß der Umwandlungswirkungsgrad durch die Auswahl und Menge der leitfählgen und semi-leitfähigen Materialien im Medium gesteuert werden kann.U.S. Patent 4,864,089, issued September 5, 1989 to Tighe, discloses "Localized microwave radiation heating using a coating medium": This document states that the conversion efficiency can be controlled by the selection and amount of conductive and semi-conductive materials in the medium.

Das US-Patent 4 866 232, ausgegeben am 12. September 1989 an James L. Stone, offenbart eine Nahrungsmittelverpackung zur Verwendung in einem Mikrowellenofen, welche, wie angegeben wird, Ablagerungen von metallisierter Druckfarbe auf jenen Bereichen eines Behälters, wo eine erhöhte Wärme gewünscht ist, und/oder Ablagerungen von metallisierter Druckfarbe auf bestimmten Bereichen eines Behälters, um dort einen Mikrowellenschutz zu bieten, aufweisen kann. Stone führt (ohne unterstützende Daten) an, daß solche Druckfarbenablagerungen gleiche oder unterschiedliche Dicken und Dichten haben können, um verschiedene Grade an Erhitzung bzw. Abschirmung zu bewirken.U.S. Patent 4,866,232, issued September 12, 1989 to James L. Stone, discloses a food package for use in a microwave oven which, as stated, may include deposits of metallized ink on those areas of a container where increased heat is desired and/or deposits of metallized ink on certain areas of a container to provide microwave protection there. Stone states (without supporting data) that such ink deposits may have equal or different thicknesses and densities to provide different degrees of heating or shielding.

Das US-Patent 4 904 836, ausgegeben am 27. Februar 1990 an Turpin et al., offenbart einen "Mikrowellenerhitzer und ein Verfahren zu seiner Herstellung", wobei die Erhitzung in einem mikrowellenverlustbehafteten Beschichtungsmaterial bewirkt wird, das spezifizierte Bereiche mit inversen Eindringtiefen aufweist; und wobei Beschichtungen vorgesehen werden, welche Bereiche mit größerer oder kleinerer Tiefe aufweisen als andere Bereiche der Beschichtung aus verlustbehaftetem Material.U.S. Patent 4,904,836, issued February 27, 1990 to Turpin et al., discloses a "microwave heater and method of making the same" wherein heating is effected in a microwave lossy coating material having specified regions of inverse penetration depths; and wherein coatings are provided having regions of greater or lesser depth than other regions of the lossy material coating.

Die europäische Patentanmeldung 0 345 523, eingereicht am 23. Mai 1989, offenbart einen Mikrowellensuszeptor mit einer Vielzahl von Bereichen, wobei zumindest ein Bereich ein verändertes Mikrowellenansprechverhalten hat, was durch Unterbrechungen in der Suszeptoroberfläche erzielt wird.European Patent Application 0 345 523, filed on 23 May 1989, discloses a microwave susceptor having a multiple regions, at least one region having a varied microwave response achieved by interruptions in the susceptor surface.

Obwohl einige der Probleme, die mit der Erzielung der gewünschten Erhitzungs-, Koch- und Backresultate in Mikrowellenöfen verbunden sind, bis zu einem gewissen Grad von anderen gelöst worden sind, wurden sie nicht in der gleichen Art und Weise oder in demselben Ausmaß gelöst, wie sie bzw. es von der vorliegenden Erfindung geboten wird.Although some of the problems associated with achieving the desired heating, cooking and baking results in microwave ovens are to some extent overcome by other have been solved, they have not been solved in the same manner or to the same extent as offered by the present invention.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine mikrowellentaugliche Verpackung, die eine erste Wand und einen ersten Mikrowellenfeldmodifizierer enthält. Der Mikrowellenfeldmodifizierer weist ein elektrisch leitfähiges mikrowellenaktives Beschichtungsmaterialmuster auf, mit dem eine vorgegebene Zone der Wand beschichtet ist, um eine Gruppe elektrisch leitfähiger diskreter Elemente zu definieren.The present invention relates to a microwaveable package containing a first wall and a first microwave field modifier. The microwave field modifier comprises an electrically conductive microwave active coating material pattern coated on a predetermined zone of the wall to define an array of electrically conductive discrete elements.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine mikrowellentaugliche Verpackung geschaffen, welche eine Deckwand, eine Bodenwand und eine umlaufende Seitenwand aufweist, welche die Deckwand mit der Bodenwand unter Bildung einer Umhüllung verbindet. Die Seitenwand weist einen daran befestigten oder integralen Mikrowellenfeldmodifizierer auf, der eine im wesentlichen durchgehende vertikal angeordnete ringförmige Abschirmung bildet. Der Mikrowellenfeldmodifizierer weist ein elektrisch leitfähiges mikrowellenaktives Beschichtungsmaterialmuster auf, das auf einer vorgegebenen Zone der Wand angeordnet ist, um eine Gruppe von elektrisch leitfähigen diskreten Elementen zu definieren.According to another aspect of the present invention, there is provided a microwaveable package comprising a top wall, a bottom wall and a peripheral side wall connecting the top wall to the bottom wall to form an enclosure. The side wall has a microwave field modifier attached or integral thereto which forms a substantially continuous vertically disposed annular shield. The microwave field modifier comprises an electrically conductive microwave active coating material pattern disposed on a predetermined region of the wall to define an array of electrically conductive discrete elements.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Obwohl die Beschreibung mit Ansprüchen schließt, welche den als die vorliegende Erfindung betrachteten Gegenstand besonders herausstreichen und unterscheidend beanspruchen, wird angenommen, daß die Erfindung aus der folgenden Beschreibung in Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen besser verständlich wird, in denen gleiche Merkmale oder Elemente in den einzelnen Ansichten gleich bezeichnet sind, und wobei:Although the specification concludes with claims which particularly point out and distinctly claim the subject matter regarded as the present invention, it is believed that the invention will be better understood from the following description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which like features or elements are alike designated throughout the several views, and wherein:

Fig. 1 eine Draufsicht eines diskreten Mikrowellenfeldmodifizierers ist, der in Verpackungsausführungsformen der vorliegenden Erfindung eingesetzt oder daran befestigt oder mit diesen integral ausgeführt werden kann;Figure 1 is a plan view of a discrete microwave field modifier that may be incorporated into, attached to, or formed integrally with packaging embodiments of the present invention;

Fig. 2 eine vergrößerte ausschnittsweise Draufsicht des in Fig. 1 gezeigten Mikrowellenfeldmodifizierers ist;Fig. 2 is an enlarged fragmentary plan view of the microwave field modifier shown in Fig. 1;

Fig. 3 eine vergrößerte ausschnittsweise Draufsicht eines alternativen Mikrowellenfeldmodifizierers ist, der in Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eingebaut werden kann;Figure 3 is an enlarged fragmentary plan view of an alternative microwave field modifier that may be incorporated into embodiments of the present invention;

Fig. 4 eine Draufsicht eines weiteren alternativen Mikrowellenfeldmodifizierers ist, welcher in Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eingebaut werden kann;Figure 4 is a plan view of another alternative microwave field modifier that may be incorporated into embodiments of the present invention;

Fig. 5 eine Draufsicht einer weiteren alternativen Ausführungsform eines Mikrowellenfeldmodifizierers ist;Figure 5 is a plan view of another alternative embodiment of a microwave field modifier;

Fig. 6 eine vergrößerte ausschnittsweise Draufsicht des in Fig. 5 gezeigten alternativen Mikrowellenfeldmodifizierers ist;Fig. 6 is an enlarged fragmentary plan view of the alternative microwave field modifier shown in Fig. 5;

Fig. 7 eine Perspektivansicht einer Verpackung der vorliegenden Erfindung mit einer integralen Abdeckung und in der geöffneten Stellung und mit einer Gruppe darin angeordneter eßbarer backbarer Gegenstände ist;Figure 7 is a perspective view of a package of the present invention with an integral cover and in the open position and with an array of edible bakeable items disposed therein;

Fig. 8 ein ausschnittsweiser Querschnitt entlang der Schnittlinie 8-8 von Fig. 7 ist;Fig. 8 is a fragmentary cross-sectional view taken along section line 8-8 of Fig. 7;

Fig. 9 eine Perspektivansicht der Verpackung von Fig. 6 ohne darin angeordnete eßbare backbare Gegenstände und mit einer abgezogenen Seitenwand ist, um den darauf angeordneten Mikrowellenfeldmodifizierer besser darzustellen;Fig. 9 is a perspective view of the package of Fig. 6 without edible bakeable articles disposed therein and with a side panel removed to better illustrate the microwave field modifier disposed thereon;

Fig. 10 eine Draufsicht eines Zuschnittes ist, welcher zur Bildung der Verpackung von Fig. 7 aufgerichtet werden kann;Fig. 10 is a plan view of a blank which can be erected to form the package of Fig. 7;

Fig. 11 eine Perspektivansicht ähnlich Fig. 9 einer zweiten bevorzugten Verpackung der vorliegenden Erfindung ist;Figure 11 is a perspective view similar to Figure 9 of a second preferred package of the present invention;

Fig. 12 eine Draufsicht ähnlich jener von Fig. 10, welche aufgerichtet werden kann, um die Verpackung von Fig. 11 zu bilden;Fig. 12 is a plan view similar to that of Fig. 10, which can be erected to form the package of Fig. 11;

Fig. 13 eine Perspektivansicht ähnlich jener von Fig. 9 einer dritten bevorzugten Verpackung der vorliegenden Erfindung ist;Figure 13 is a perspective view similar to Figure 9 of a third preferred package of the present invention ;

Fig. 14 eine Perspektivansicht ähnlich jener von Fig. 6 einer vierten bevorzugten Verpackung der vorliegenden Erfindung mit getrennten Deck- und Bodenteilen ist; undFig. 14 is a perspective view similar to that of Fig. 6 of a fourth preferred package of the present invention with separate top and bottom portions; and

Fig. 15 eine Draufsicht eines Zuschnittes ist, welcher aufgerichtet werden kann, um entweder den Deck- oder den Bodenteil der Verpackung von Fig. 14 zu bilden.Fig. 15 is a plan view of a blank which can be erected to form either the top or bottom portion of the package of Fig. 14.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDESCRIPTION OF THE INVENTION

Kurz gesagt schafft die vorliegende Erfindung mikrowellentaugliche Verpackungen, welche einen oder mehrere Mikrowellenfeldmodifizierer enthalten. Die bevorzugten Mikrowellenfeldmo difizierer (ein Beispiel dafür ist allgemein mit 20 in Fig. 1 bezeichnet) weisen grundsätzlich ein Substrat 22 und eine Gruppe aus einer Vielzahl diskreter elektrisch leitfähiger Elemente 24 auf, die darauf angeordnet sind. Die diskreten elektrisch leitfähigen Elemente 24 werden bevorzugt durch Auftragen eines Beschichtungsmaterials auf Bereiche des Substrates 22 in einem Muster gebildet; und noch stärker bevorzugt durch Drucken. Die Elemente 24 haben bevorzugt einen langgestreckten Abschnitt und/oder sind bevorzugt seitlich gegeneinander versetzt.In short, the present invention provides microwaveable packages containing one or more microwave field modifiers The preferred microwave field modifiers (an example of which is generally indicated at 20 in Figure 1) generally comprise a substrate 22 and an array of a plurality of discrete electrically conductive elements 24 disposed thereon. The discrete electrically conductive elements 24 are preferably formed by applying a coating material to portions of the substrate 22 in a pattern; and even more preferably by printing. The elements 24 preferably have an elongated section and/or are laterally offset from one another.

Im allgemeinen (und daher ohne spezielle Bezugszeichen) und wie hier verwendet hat "langgestreckt" seine gewöhnliche Bedeutung: d.h. eine Form, die merklich lang im Vergleich zu ihrer Breite ist. Zusätzlich sind die hier beschriebenen langgestreckten Elemente bevorzugt im wesentlichen gerade, obwohl es nicht beabsichtigt ist, dadurch serpentinenförmige, wellige und gekrümmte Formen auszuschließen. Auch haben die langgestreckten Elemente bevorzugt abgerundete Enden, wie gezeigt, um die Neigung zu einer elektrischen Lichtbogenbildung zu mindern.In general (and therefore without specific reference numerals) and as used herein, "elongated" has its usual meaning: i.e., a shape that is noticeably long compared to its width. In addition, the elongated elements described here are preferably substantially straight, although it is not intended to thereby exclude serpentine, wavy and curved shapes. Also, the elongated elements preferably have rounded ends, as shown, to reduce the tendency toward electrical arcing.

"Versetzte" Beziehung, wie hier verwendet, schließt ein (ist aber nicht beschränkt auf) Formen wie langgestreckte, quadratische und rechteckige Elemente, die nebeneinander liegen, deren Enden aber gegenseitig versetzt sind. Der Versatz muß nicht notwendigerweise über die gesamte Gruppe gleichmäßig sein."Staggered" relationship, as used here, includes (but is not limited to) shapes such as elongated, square and rectangular elements that are adjacent to each other but whose ends are offset from each other. The offset does not necessarily have to be uniform across the entire group.

Die Mikrowellenfeldmodifizierer der vorliegenden Erfindung können eine diskrete Einheit sein, die ein gesamtes Substrat oder nur einen Abschnitt davon bedeckt. In gleicher Weise können mehrere Modifizierer mit unterschiedlichen Wirkungen in verschiedenen Zonen desselben Substrates angeordnet werden. Ein Modifizierer kann aus geschichteten Gruppen bestehen. Beispielsweise kann eine Gruppe auf jeder Oberfläche (Seite) eines Substrates angeordnet werden. Alternativ können ein Modifizierer bzw. mehrere Modifizierer in ausgewählte Abschnitte von Verpackungen integriert werden, welche hier Verpackungsmaterialien, Kartons, Behälter, Kochgeschirr od.dgl. umfassen.The microwave field modifiers of the present invention may be a discrete unit covering an entire substrate or only a portion thereof. Similarly, multiple modifiers having different effects may be placed in different zones of the same substrate. A modifier may consist of layered groups. For example, a group may be placed on each surface (side) of a substrate. Alternatively, a modifier or multiple modifiers may be integrated into selected portions of packages, which here include packaging materials, cartons, containers, cookware or the like.

Zusätzlich kann der Modifizierer eine Schicht- oder Laminatstruktur mit beispielsweise einer oder mehreren zusätzlichen Schichten für solche Zwecke wie Verstärkungs-, Lichtbogenunterdrückungs- und Wechselwirkungsveränderungsfunktionen sein. Beispielsweise kann, obwohl es in den Figuren nicht dargestellt ist, eine thermoplastische oder warmaushärtende Beschichtung oder ein derartiger Film auf die Modifiziererstruktur aufgebracht werden, um das elektrisch leitfähige Beschichtungsmaterial zu bedecken, um einen direkten Kontakt zwischen dem elektrisch leitfähigen Beschichtungsmaterial und einer angrenzenden Last, wie einer Nahrungsmittelproduktmenge, auszuschließen; und um den Modifizierer vor einer elektrischen Lichtbogenbildung zu schützen, in dem Falle, daß der Modifizierer sehr nahe an elektrisch leitfähige Gegenstände herangestellt wird. Darüber hinaus können solche Schichtkonstruktionen durch Beschichten einer thermoplastischen Folie mit elektrisch leitfähigem Beschichtungsmaterial in einem Muster und anschließendes Laminieren des musterbeschichteten Filmes auf Papier oder Karton oder ein anderes dielektrisches Substrat hergestellt werden.In addition, the modifier may form a layered or laminated structure with, for example, one or more additional Layers for such purposes as reinforcement, arc suppression, and interaction modification functions. For example, although not shown in the figures, a thermoplastic or thermosetting coating or film may be applied to the modifier structure to cover the electrically conductive coating material, to preclude direct contact between the electrically conductive coating material and an adjacent load, such as a mass of food product; and to protect the modifier from electrical arcing in the event that the modifier is placed in close proximity to electrically conductive objects. In addition, such layered constructions may be made by coating a thermoplastic film with electrically conductive coating material in a pattern and then laminating the pattern-coated film to paper or cardboard or other dielectric substrate.

Die diskreten elektrisch leitfähigen Elemente werden bevorzugt durch Auftragen eines Beschichtungsmaterials auf das Substrat in einem Muster gebildet. Unter den Vorteilen dieser Struktur sind beträchtliche Kosten- und Anlageneinsparungen gegenüber derzeitigen Dünnfilmsuszeptoren. Es ist sogar noch stärker zu bevorzugen, wenn das Beschichtungsmaterial auf das Substrat durch Drucken eder am meisten bevorzugt durch Rotationstiefdruck aufgebracht wird. Drucken bietet Vorteile wie Kosten- und Effizienzeinsparungen gegenüber anderen Beschichtungsverfahren, und ene Rotationstiefdruckausrüstung ist im allgemeinen derzeit für Kartonhersteller verfügbar.The discrete electrically conductive elements are preferably formed by applying a coating material to the substrate in a pattern. Among the advantages of this structure are significant cost and equipment savings over current thin film susceptors. It is even more preferable if the coating material is applied to the substrate by printing, or most preferably by rotogravure printing. Printing offers advantages such as cost and efficiency savings over other coating methods, and rotogravure equipment is generally currently available to carton manufacturers.

Das Beschichtungs:aaterial der vorliegenden Erfindung enthält im allgemeinen ein Bindemittelsystem, welches ein Harz und ein Lösungsmittel umfaßt, und elektrisch leitfähige Partikel. Zusätzlich kann das Eeschichtungsmaterial verschiedene andere Komponenten enthalten.The coating material of the present invention generally contains a binder system comprising a resin and a solvent, and electrically conductive particles. Additionally, the coating material may contain various other components.

Das Bindemittelsystem wird verwendet, um die elektrisch leitfähigen Partikel unter gegenseitiger Berührung zu verbinden. Das Bindemittelsystem dient auch bevorzugt zum Verbinden des Beschichtungsmaterials mit dem dielektrischen Substrat. In einem Bindemittelsystem ist ein Harz und ein Lösungsmittel enthalten. Beispielhafte bevorzugte Harzmaterialien umfassen Nitrozellulose, Ethylzellulose, Polyvinylbutyral, Polyvinylpyrrolidon, Poly (Methylvinylether/Maleinsäure) -Copolymerharze und Acrylharze. Eine Nitrozellulose kann von General Printing, Ink Division, Sun Chemical Corporation, Cleveland, Ohio als 40%-ige Lösung von 18-25 CPS RS Nitrozellulose bezogen werden. (Diese Lösung enthält 17 Gew.-% Isopropylalkohol, 23 Gew.-% Ethylacetat und 20% Gew.-% n-Propylacetat) . Eine Ethylzellulose kann von Hercules Inc., Wilmington Delaware, als Ethylzellulose N-4 bezogen werden. Ein Poly(Methylvinylether/Maleinsäure) - Copolymerharz kann von der GAF Corporation von Wayne, New Jersey, unter dem Handelsnamen Gantrez bezogen werden. Gantrez ist eine registrierte Marke der GAF Corporation. Gantrez gibt es derzeit in drei grundlegenden Formen: Gantrez AN, Gantrez ES und Gantrez S. Gantrez ES-225 wird bevorzugt. Ein Polyvinylbutyral kann von Hoechst-Celanese von Somerville, NJ, unter dem Handelsnamen Mowital bezogen werden. Es ist in verschiedenen Molekulargewichten erhältlich. Die bevorzugten Arten sind von Hoechst-Celanese als B-20H, B-30H und B-30T kodiert. Mowital ist eine registrierte Marke von Hoechst-Celanese. Polyvinylpyrrolidon kann von der GAF Corporation, Wayne, New Jersey, und von Sigma Chemicals von St. Louis, Missouri, bezogen werden.The binder system is used to bond the electrically conductive particles together in contact with each other. The binder system also preferably serves to bond the coating material to the dielectric substrate. A binder system contains a resin and a solvent. Exemplary preferred resin materials include nitrocellulose, Ethyl cellulose, polyvinyl butyral, polyvinyl pyrrolidone, poly(methyl vinyl ether/maleic acid) copolymer resins and acrylic resins. A nitrocellulose can be obtained from General Printing, Ink Division, Sun Chemical Corporation, Cleveland, Ohio as a 40% solution of 18-25 CPS RS nitrocellulose. (This solution contains 17% by weight isopropyl alcohol, 23% by weight ethyl acetate and 20% by weight n-propyl acetate). An ethyl cellulose can be obtained from Hercules Inc., Wilmington Delaware as Ethyl Cellulose N-4. A poly(methyl vinyl ether/maleic acid) copolymer resin can be obtained from GAF Corporation of Wayne, New Jersey under the trade name Gantrez. Gantrez is a registered trademark of GAF Corporation. Gantrez currently exists in three basic forms: Gantrez AN, Gantrez ES, and Gantrez S. Gantrez ES-225 is preferred. A polyvinyl butyral can be obtained from Hoechst-Celanese of Somerville, NJ under the trade name Mowital. It is available in various molecular weights. The preferred types are coded by Hoechst-Celanese as B-20H, B-30H, and B-30T. Mowital is a registered trademark of Hoechst-Celanese. Polyvinylpyrrolidone can be obtained from GAF Corporation, Wayne, New Jersey, and from Sigma Chemicals of St. Louis, Missouri.

Elektrisch leitfähige Partikel, die verwendet werden können, um Beschichtungsmaterialien herzustellen, umfassen reine Metallpartikel, einige Metalloxide, Metallegierungspartikel, Kohlenstoffpartikel und Graphitpartikel. Ferner haben die leitfähigen Partikel bevorzugt unregelmäßige Formen; noch stärker bevorzugt sind sie auch verhältnismäßig flach; und am stärksten bevorzugt haben sie auch unterschiedliche Formen und Größen; welche Maßnahmen alle den elektrischen Kontakt zwischen den Elementen fördern.Electrically conductive particles that can be used to make coating materials include pure metal particles, some metal oxides, metal alloy particles, carbon particles, and graphite particles. Furthermore, the conductive particles preferably have irregular shapes; more preferably they are relatively flat; and most preferably they have different shapes and sizes; all of which promote electrical contact between the elements.

Eine bevorzugte Art von leitfähigen Partikeln, welche sich als erfolgreich erwiesen hat, ist Nickel Flake HCA-1, welche von Novamet Company, Wyckoff, N.J., bezogen werden kann. Die Novamet Nickel Flake HCA-1 sind dendritische Partikel, die aus Sphäroiden gebildet sind, welche untereinander verbunden und abgeflacht worden sind. Somit besitzt ein bevorzugtes leitfähiges Partikel eine abgeflachte dentritische Form. Ein zweites bevorzugtes Partikel kann von Cabot Corporation, Waitham, Mass. als Carbon Black Regal 99R bezogen werden. Dieses Partikel ist ebenfalls flach und hat eine Größe von etwa 0,36 nm.A preferred type of conductive particle which has proven successful is Nickel Flake HCA-1 which can be obtained from Novamet Company, Wyckoff, NJ. The Novamet Nickel Flake HCA-1 are dendritic particles formed from spheroids which have been interconnected and flattened. Thus, a preferred conductive particle has a flattened dendritic shape. A second preferred particle can be obtained from Cabot Corporation, Waitham, Mass. as Carbon Black Regal 99R. This particle is also flat and has a size of about 0.36 nm.

Einige andere Komponenten, welche als Bestandteile von Beschichtungsmaterialien verwendet werden können, umfassen Bindemittel-Lösungsmitteln, Emulgatoren, Säuren und Flüssigkeiten, welche sich mit den anderen Bestandteilen des Beschichtungsmaterials chemisch verbinden, um eine Verfestigung des Beschichtungsmaterials nach einem Aufbringen in fluidisiertem Zustand zu bewirken. Bei Beschichtungsmaterialanwendungen, welche einen gewissen Grad an Flexibilität erfordern, können die Beschichtungsmaterialien weiters Weichmacher enthalten. Zusätzlich können Schwebemittel oder andere Bestandteile in den Beschichtungsmaterialformulierungen enthalten sein.Some other components that may be used as components of coating materials include binder solvents, emulsifiers, acids and liquids that chemically combine with the other components of the coating material to cause solidification of the coating material after application in a fluidized state. In coating material applications that require a certain degree of flexibility, the coating materials may further contain plasticizers. In addition, suspending agents or other components may be included in the coating material formulations.

Zusätzlich erhöht eine auf dem Substrat vor dem Druckvorgang aufgebrachte Unterbeschichtung die Leitfähigkeit. In gleicher Weise erhöht eine über den Elementen angeordnete Überbeschichtung die Leitfähigkeit. Die Leitfähigkeit wird weiters durch die Verwendung sowohl einer Unterbeschichtung als auch einer Überbeschichtung erhöht. Wenn das Bindemittel der Unterbeschichtung und/oder Überbeschichtung dasselbe Lösungsmittel wie das Bindemittel des Beschichtungsmaterials verwendet, wird die Leitfähigkeit sogar noch weiter erhöht. In der Folge wird eine Unterbeschichtung oder Überbeschichtung verwendet, stärker bevorzugt eine Unterbeschichtung und eine Überbeschichtung, noch stärker bevorzugt eine Unterbeschichtung oder eine Überbeschichtung, bei der dasselbe Lösungsmittel wie bei dem Beschichtungsmaterial verwendet wird, und am meisten bevorzugt wird eine Unterbeschichtung und eine Überbeschichtung verwendet, bei denen dasselbe Lösungsmittel wie bei dem Bindemittel des Beschichtungsmaterials verwendet wird.In addition, an undercoat applied to the substrate prior to printing increases conductivity. Similarly, an overcoat placed over the elements increases conductivity. Conductivity is further increased by using both an undercoat and an overcoat. If the binder of the undercoat and/or overcoat uses the same solvent as the binder of the coating material, conductivity is increased even further. Consequently, an undercoat or overcoat is used, more preferably an undercoat and an overcoat, even more preferably an undercoat or an overcoat using the same solvent as the coating material, and most preferably an undercoat and an overcoat using the same solvent as the binder of the coating material.

Darüber hinaus scheint eine Erhöhung des Säuregrades des Bindemittels einen vorteilhaften Effekt auf die Leitfähigkeit zu haben. Je saurer das Bindemittel ist, desto größer ist die Leitfähigkeit. Somit kann es günstig sein, dem Beschichtungsmaterial saure Bindemitteladditive beizugeben, z.B. säurekomplexbildende Additive. Ohne daß beabsichtigt ist, sich darauf festzulegen, wird angenommen, daß die Oberflächenchemieeffekte der Adsorption diesen Vorteil erzeugen. Die Adsorption scheint einen engeren Kontakt der Metallpartikel untereinander zu gestatten, was eine bessere Leitfähigkeit nach sich zieht. Auch ist es möglich, daß Salze mit den Oxiden ausgebildet werden, was das Metall für eine elektrische Leitung freier macht.In addition, increasing the acidity of the binder appears to have a beneficial effect on conductivity. The more acidic the binder, the greater the conductivity. Thus, it may be beneficial to add acidic binder additives to the coating material, e.g. acid complexing additives. Without intending to be bound by this, it is believed that the surface chemistry effects of adsorption produce this benefit. Adsorption appears to allow closer contact of the metal particles with each other, which results in better conductivity. It is also possible that salts are formed with the oxides, which makes the metal more suitable for electrical conduction.

Fig. 1 zeigt einen beispielhaften Mikrowellenfeldmodifizierer, allgemein mit 20 bezeichnet, welcher die vorliegende Erfindung verkörpert. Das Substrat 22 von Fig. 1 ist 20-Punkt-Pappkarton, wie er häufig zu solchen Dingen wie Kartons zum Verpacken von mikrowellentauglichen Nahrungsmittelprodukten verarbeitet wird: d.h. Verpackungen, die dafür geeignet sind, in einen Mikrowellenofen zum Erhitzen, Kochen oder Backen des Packungsinhaltes gestellt zu werden, ohne den Inhalt aus dem Karton zu entfernen. Andere beispielhafte Materialien für das Substrat 22 umfassen Pappkarton, beschichteten Pappkarton, thermoplastischen Film, thermoplastische Vliese, warmaushärtbare Kunststoffe oder Keramik.Fig. 1 shows an exemplary microwave field modifier, generally designated 20, embodying the present invention. The substrate 22 of Fig. 1 is 20-point paperboard, as is often made into such things as cartons for packaging microwavable food products: i.e., packages suitable for being placed in a microwave oven to heat, cook or bake the contents of the package without removing the contents from the carton. Other exemplary materials for the substrate 22 include paperboard, coated paperboard, thermoplastic film, thermoplastic nonwovens, thermosetting plastics, or ceramics.

Auf dem Substrat 22 ist eine Gruppe angeordnet, die aus einer Vielzahl diskreter elektrisch leitfähiger Elemente 24 gebildet ist. In Fig. 1 erstreckt sich die Gruppe über die gesamte Deckfläche 28 des Substrates 22 mit Ausnahme einer Umfangszone 29, welche frei von Beschichtungsmaterial 26 ist. Die Umfangszone 29 dient zur Isolierung der Kanten des Modifizierers 20, um eine Lichtbogenbildung zwischen den elektrisch leitfähigen Elementen 24 und jeglichen neben dem Modifizierer 20 angeordneten metallischen Materialien im wesentlichen zu verhindern. Darüber hinaus kann der Modifizierer, obwohl die Gruppe von Fig. 1 sich über die gesamte Oberfläche des Substrates 22 erstreckt, auf eine oder mehrere Zonen des Substrates 22 beschränkt sein.Disposed on the substrate 22 is an array formed of a plurality of discrete electrically conductive elements 24. In Fig. 1, the array extends over the entire top surface 28 of the substrate 22 except for a peripheral zone 29 which is free of coating material 26. The peripheral zone 29 serves to insulate the edges of the modifier 20 to substantially prevent arcing between the electrically conductive elements 24 and any metallic materials disposed adjacent to the modifier 20. Moreover, although the array of Fig. 1 extends over the entire surface of the substrate 22, the modifier may be confined to one or more zones of the substrate 22.

Unter Bezugnahme auf die vergrößerte Ausschnittsansicht von Fig. 2 weist der bevorzugte Modifizierer 20 von Fig. 1 Elemente 24 auf, die gleiche Größe und Form haben, mit Ausnahme an einigen Reihenenden, und Längen L bzw. Breiten W haben. Somit umfaßt die Gruppe bevorzugt im wesentlichen Elemente 24, die gleich ausgebildet sind. Zusätzlich sind die Elemente 24 bevorzugt linear in geraden, zueinander parallelen Reihen ausgerichtet. In linearer Richtung haben die Reihen einen Abstand, der mit SL bezeichnet ist; und nebeneinanderliegende Reihen haben in Querrichtung einen Abstand, der mit SW bezeichnet ist. Ferner sind die Reihen zueinander versetzt, so daß Seite an Seite nebeneinanderliegende Elemente in linearer Richtung um einen Abstand versetzt sind, der mit OS bezeichnet ist. Der Versetzungsgrad in Prozent einer solchen Gruppe ist (OS/L) (100).Referring to the enlarged fragmentary view of Fig. 2, the preferred modifier 20 of Fig. 1 comprises elements 24 that are the same size and shape, except at some row ends, and have lengths L and widths W, respectively. Thus, the array preferably comprises substantially identical elements 24. In addition, the elements 24 are preferably linearly aligned in straight, parallel rows. In the linear direction, the rows are spaced apart by a distance designated SL; and adjacent rows are spaced apart by a distance designated SW in the transverse direction. Furthermore, the rows are offset from one another so that side-by-side adjacent elements are offset in the linear direction by a distance denoted by OS. The degree of offset in percent of such a group is (OS/L) (100).

Unter Bezugnahme auf Fig. 3 ist eine alternative Ausführungsform eines Mikrowellenfeldmodifizierers 120 der vorliegenden Erfindung dargestellt, bei welchem die langgestreckten Elemente 124 eine allgemeine Serpentinenforn haben. Die Länge L jedes Elementes 124 wird entlang seiner Mittellinie gemessen. Mit Ausnahme der Form der Elemente 124 und des Versetzungsgrades ist der Modifizierer 120 in der Konstruktion im wesentlichen ähnlich dem Modifizierer 20 von Fig. 1. Dementsprechend kann das Substrat 122 das gleiche dielektrische Material wie das Substrat 22 von Fig. 1 sein, oder kann aus einem unterschiedlichen dielektrischen Material sein. Die Elemente 124 können sich in der Größe und/oder der Form unterscheiden; und die Elemente 124 können das gleiche oder verschiedene Beschichtungsmaterialien aufweisen (z.B. Beschichtungsmaterialien mit einem unterschiedlichen Oberflächenwiderstand). Wie gezeigt sind bei dieser Anordnung die Elemente 124 benachbarter Reihen um etwa 50% versetzt.Referring to Fig. 3, an alternative embodiment of a microwave field modifier 120 of the present invention is shown in which the elongated elements 124 have a generally serpentine shape. The length L of each element 124 is measured along its centerline. Except for the shape of the elements 124 and the degree of offset, the modifier 120 is substantially similar in construction to the modifier 20 of Fig. 1. Accordingly, the substrate 122 may be the same dielectric material as the substrate 22 of Fig. 1, or may be made of a different dielectric material. The elements 124 may differ in size and/or shape; and the elements 124 may have the same or different coating materials (e.g., coating materials with a different surface resistivity). As shown, in this arrangement the elements 124 of adjacent rows are offset by approximately 50%.

Der Modifizierer 120 von Fig. 3 ist isotroper als der Modifizierer 20 von Fig. 1. Mit anderen Worten ist die Wirksamkeit der Gruppe als Abschirmung weniger abhängig von der Orientierung der Gruppe bezüglich einer eintreffenden Mikrowelle. Wenn die R-Werte über einen Drehwinkel von 360º unter Verwendung des anschließend beschriebenen RAT-Tests aufgezeichnet werden, ergibt sich eine sinusartige Kurve. Für den Modifizierer 20 von Fig. 1 wäre der maximale R-Wert verhältnismäßig hoch und dieser Teil der Kurve wäre verhältnismäßig breit. Zusätzlich wäre der Kurvenabschnitt mit niedrigem R verhältnismäßig schmal Für den Modifizierer 120 von Fig. 3 hätte die Kurve im allgemeinen dieselbe Form, der maximale R-Wert wäre jedoch geringer und der Kurvenabschnitt mit niedrigem R wäre schmaler, wogegen der Kurvenabschnitt mit hohem R breiter wäre. Somit würde ein Modifizierer 120, welcher isotroper ist als ein zweiter Modifizierer 20, eine bessere Abschirmung in einem Mikrowellenofen ergeben, sogar obwohl sein maximaler R-Wert geringer ist, weil im Mikrowellenofen die Wellen unter allen Winkeln eintreffen.The modifier 120 of Fig. 3 is more isotropic than the modifier 20 of Fig. 1. In other words, the effectiveness of the array as a shield is less dependent on the orientation of the array with respect to an incoming microwave. When the R values are plotted over a 360º angle of rotation using the RAT test described below, a sinusoidal curve results. For the modifier 20 of Fig. 1, the maximum R value would be relatively high and that portion of the curve would be relatively wide. In addition, the low R portion of the curve would be relatively narrow. For the modifier 120 of Fig. 3, the curve would have generally the same shape, but the maximum R value would be lower and the low R portion of the curve would be narrower, whereas the high R portion of the curve would be wider. Thus, a modifier 120 that is more isotropic than a second modifier 20 would provide better shielding in a microwave oven, even though its maximum R-value is lower, because in the microwave oven the waves arrive at all angles.

Der Modifizierer 20 von Fig. 1 kann jedoch isotroper gemacht werden, indem die Anordnung in Schichten aufgebaut wird (z.B. durch Bedrucken beider Seiten eines einzigen Substrates), in der Art, daß die Elemente 24 in einer Lage im wesentlichen senkrecht zu den Elementen 24 der anderen Lage angeordnet sind (d.h. so, daß der Bereich hohen R-Wertes für die eine Schicht Wellen abschirmen wird, die unter einem Winkel niederen R-Wertes für die andere Schicht eintreffen). Ein Beispiel dafür kann in Fig. 7 ersehen werden, welche später erörtert wird. Dies liefert einen isotropen Modifizierer mit sogar noch höherem R als der Modifizierer 120 von Fig. 3.However, the modifier 20 of Fig. 1 can be made more isotropic by building up the array in layers (e.g., by printing both sides of a single substrate) such that the elements 24 in one layer are arranged substantially perpendicular to the elements 24 of the other layer (i.e., such that the high R region for one layer will shield waves arriving at a low R angle for the other layer). An example of this can be seen in Fig. 7, discussed later. This provides an isotropic modifier with even higher R than the modifier 120 of Fig. 3.

Unter Bezugnahme auf eine zweite alternative Ausführungsform, in Fig. 4 ersichtlich, weist der diskrete Mikrowellenmodifizierer 220 ein dielektrisches Substrat 222 auf, auf dem eine versetzte Gruppe von quadratischen Elementen 224 angeordnet ist und das eine unbeschichtete Umfangszone 229 besitzt. Mit Ausnahme der Form der Elemente 224 und des Versetzungsgrades ist der Modifizierer 220 in seiner Konstruktion im wesentlichen ähnlich dem Modifizierer 20 von Fig. 1. Dementsprechend kann das Substrat 222 dasselbe dielektrische Material wie das Substrat 22 von Fig. 1 sein, oder kann aus einem anderen dielektrischen Material sein, oder eine andere Größe und/oder Form haben; und die Elemente 224 können dasselbe oder ein anderes Beschichtungsmaterial aufweisen (z.B. ein Beschichtungsmaterial mit einem anderen Oberflächenwiderstand). Obwohl die Elemente 224 mit nicht-abgerundeten Ecken gezeigt sind, ist nicht beabsichtigt, dadurch auszuschließen, daß quadratische und rechteckige Elemente abgerundete Ecken haben.Referring to a second alternative embodiment, seen in Fig. 4, the discrete microwave modifier 220 includes a dielectric substrate 222 having a staggered array of square elements 224 disposed thereon and having an uncoated peripheral region 229. Except for the shape of the elements 224 and the degree of staggering, the modifier 220 is substantially similar in construction to the modifier 20 of Fig. 1. Accordingly, the substrate 222 may be the same dielectric material as the substrate 22 of Fig. 1, or may be of a different dielectric material, or may have a different size and/or shape; and the elements 224 may have the same or a different coating material (e.g., a coating material with a different surface resistivity). Although the elements 224 are shown with non-rounded corners, it is not intended to preclude square and rectangular elements from having rounded corners.

Wie gezeigt sind bei dieser Anordnung die Elemente 224 benachbarter Reihen um etwa 50% versetzt. Durch den Versatz ist der Modifizierer 220 mit quadratischen Elementen 224 sowohl als Abschirmung als auch als Suszeptor, d.h. Heizeinrichtung, wirksamer als Quadrate, die orthogonal ausgerichtet sind.As shown, in this arrangement, the elements 224 of adjacent rows are offset by approximately 50%. The offset makes the modifier 220 with square elements 224 more effective as both a shield and a susceptor, i.e., heater, than squares that are orthogonally aligned.

Zusätzlich ist der Modifizierer 220 von Fig. 4 isotroper als der Modifizierer 20 von Fig. 1 und der Modifizierer 120 von Fig. 3. In der Folge hat der Modifizierer 220 von Fig. 4 auch einen niedrigeren maximalen R-Wert als jede der vorigen Ausführungsformen.In addition, the modifier 220 of Fig. 4 is more isotropic than the modifier 20 of Fig. 1 and the modifier 120 of Fig. 3. As a result, the modifier 220 of Fig. 4 also has a lower maximum R value than any of the previous embodiments.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 5 und 6 ist ein weiterer alternativer Mikrowellenfeldmodifizierer 320 gezeigt, der eine Gruppe aus Y-förmigen Elementen 324 auf einem dielektrischen Substrat 322 aufweist. Fig. 4 ist eine ausschnittsweise vergrößerte Ansicht des Modifizierers 320. Die Y-förmigen Elemente 324 haben drei langgestreckte Abschnitte und sind Seite an Seite in vertikal verlaufenden Reihen angeordnet. Die Länge L des langgestreckten Abschnittes ist bei dieser Ausführungsform der maximale Weg entlang der Mittellinie. Bei dieser Ausführungsform sind die drei möglichen Wege alle gleich lang. In den Reihen dieser Ausführungsform sind die Stiele der Y-förmigen Elemente 324 teilweise zwischen den Armen der angrenzenden Y-förmigen Elemente 324 aufgenommen. Auch sind die Arme der Y-förmigen Elemente 324 in benachbarten Reihen teilweise seitlich zwischen den Armen angrenzender Y-förmiger Elemente 324 aufgenommen; und einige der Arme seitlich verschränkter Y-förmiger Elemente 324 liegen zueinander parallel. Die Streufelderwärmung kann bei einer solchen Anordnung durch Verändern des Abstandes zwischen Abschnitten benachbarter Y-förmiger Elemente 324 sowie der Größe der Y-förmigen Elemente 324, der Breite ihrer langgestreckten Abschnitte und der dielektrischen Verlusteigenschaften des Substratmaterials 322 verändert werden. Diese Modifizierer 320 sind im Vergleich zu Modifizierem 20 ähnlich jenem von Fig. 1 isotroper; d.h. ihre RAT-Eigenschaften sind weniger empfindlich auf Positionsveränderungen, wenn derartige Modifizierer 320 in Mikrowellenöfen gestellt werden, und haben geringere maximale R-Werte.Referring to Figures 5 and 6, another alternative microwave field modifier 320 is shown which includes an array of Y-shaped elements 324 on a dielectric substrate 322. Figure 4 is a partial enlarged view of the modifier 320. The Y-shaped elements 324 have three elongated sections and are arranged side by side in vertically extending rows. The length L of the elongated section in this embodiment is the maximum path along the centerline. In this embodiment, the three possible paths are all equal in length. In the rows of this embodiment, the stems of the Y-shaped elements 324 are partially received between the arms of adjacent Y-shaped elements 324. Also, the arms of the Y-shaped elements 324 in adjacent rows are partially received laterally between the arms of adjacent Y-shaped elements 324; and some of the arms of laterally interleaved Y-shaped elements 324 are parallel to each other. The stray field heating in such an arrangement can be varied by varying the spacing between portions of adjacent Y-shaped elements 324, as well as the size of the Y-shaped elements 324, the width of their elongated portions, and the dielectric loss properties of the substrate material 322. These modifiers 320 are more isotropic compared to modifier 20 similar to that of Figure 1; i.e., their RAT properties are less sensitive to position changes when such modifiers 320 are placed in microwave ovens and have lower maximum R values.

Wie zuvor erwähnt ist eine Abschirmung verhältnismäßig opak für Mikrowellen. Mit anderen Worten hat eine Abschirmung einen verhältnismäßig geringen T-Wert. Somit hat eine Abschirmung bevorzugt einen T-Wert von weniger als etwa 40%, bevorzugter von weniger als etwa 10% und am stärksten bevorzugt von weniger als etwa 5%. Auf Grund ihrer geringen T-Werte haben Abschirmungen auch im allgemeinen hohe R-Werte. Abschirmungen sind besonders nützlich für solche Zwecke wie das Verhindern einer Überhitzung in bestimmten Bereichen, d.h. an Ecken und Kanten, und allgemein beim Verlangsamen des Mikrowellenkochvorganges.As previously mentioned, a shield is relatively opaque to microwaves. In other words, a shield has a relatively low T-value. Thus, a shield preferably has a T-value of less than about 40%, more preferably less than about 10%, and most preferably less than about 5%. Because of their low T-values, shields also generally have high R-values. Shields are particularly useful for such purposes as preventing overheating in certain areas, i.e., corners and edges, and generally slowing down the microwave cooking process.

Jeder Modifizierer kann durch seine Mikrowellenreflexions-, Absorptions- und Transmissionswerte charakterisiert werden, d.h. seine RAT-Werte. Weil Abschirmungen aber an Hand ihrer RAT-Werte gekennzeichnet werden, und insbesondere ihres R- und T-Wertes, sind die RAT-Werte besonders nützlich bei der Bestimmung des Abschirmungsvermögens.Each modifier can be characterized by its microwave reflection, absorption and transmission values, i.e. its RAT values. However, because shields are characterized by their RAT values, and in particular their R and T values, the RAT values are particularly useful in determining shielding performance.

Ein Verfahren zum Messen der RAT-Werte verwendet die folgende Hewlett-Packard-Ausrüstung: Einen Signalgenerator Modell 8616A; eine Reflexions-Transmissions-Testeinheit Modell 8743A; einen Oberwellenkonverter Modell 8411A; einen Netzwerkanalysator Modell HP-8410B; einen Hilfsanzeigehalter Modell 8418A; eine Polaranzeigeeinheit Modell 8414A; einen Phasengewinnanzeiger Modell 8413A; einen Niederleistungs-Wellenführungsabschluß Modell S920; und zwei Koaxial-Wellenführungsadapter S281A. Zusätzlich wird ein Digitalmillivoltmeter verwendet.One method for measuring RAT values uses the following Hewlett-Packard equipment: A Model 8616A signal generator; a Model 8743A reflection-transmission test unit; a Model 8411A harmonic converter; a Model HP-8410B network analyzer; a Model 8418A auxiliary display holder; a Model 8414A polar display unit; a Model 8413A phase gain indicator; a Model S920 low-power waveguide termination; and two S281A coaxial waveguide adapters. In addition, a digital millivoltmeter is used.

Man schließe den kalibrierten HF-Leistungsausgang des Signalgenerators 8616A an den HF-Eingang der Reflexions-Transmissions-Testeinheit 8743A an. Der Oberwellenkonverter 8411A wird an das Gehäuse der Reflexions-Transmissions-Testeinheit 8743A und den Netzwerkanalysator 8410B angesteckt. Dann werden der Testkanalausgang, Referenzkanalausgang und der Testphasenausgang des Netzwerkanalysators 8410B an den Testamplitudeneingang, Referenzeingang und Testphaseneingang des Hilfsanzeigehalters 8418A angeschlossen. Der Hilfsanzeigehalter 8418A hat eine Gehäuseverbindung mit der Polaranzeigeeinheit 8414A. Der Phasengewinnanzeiger 8413A hat eine Gehäuseverbindung mit dem Netzwerkanalysator 8410B. Der Amplitudenausgang und der Phasenausgang des Phasengewinnanzeigers 8413A sind an die Eingänge des Digitalmillivoltmeters angeschlossen.Connect the calibrated RF power output of the 8616A Signal Generator to the RF input of the 8743A Reflection Transmission Test Unit. The 8411A Harmonic Converter is connected to the 8743A Reflection Transmission Test Unit chassis and the 8410B Network Analyzer. Then, the 8410B Network Analyzer's test channel output, reference channel output, and test phase output are connected to the 8418A Auxiliary Display Holder's test amplitude input, reference input, and test phase input. The 8418A Auxiliary Display Holder has a chassis connection to the 8414A Polar Display Unit. The 8413A Phase Gain Indicator has a chassis connection to the 8410B Network Analyzer. The amplitude output and the phase output of the 8413A phase gain indicator are connected to the inputs of the digital millivoltmeter.

Die Einstellungen des Signalgenerators 8616A sind wie folgt: Frequenz ist auf 2,450 GHz eingestellt; der HF-Schalter ist auf EIN; der ALC-Schalter ist auf EIN, um das Signal zu stabilisieren; das DMB-Meter wird unter Verwendung des ALC-Kalibrierungsausgangsknopfes auf Null gestellt; und die Abschwächung wird für einen Betriebsbereich von 11 db eingestellt. Man stelle den Frequenzbereich des Netzwerkanalysators 8410B auf 2,5, was das Referenzkanalpegelmeter in den "Betriebs"-Bereich setzen sollte. Der Amplitudenverstärkungsknopf und der Amplitudenfeineinstellungsknopf werden entsprechend eingestellt, um die Voltmetermeßwerte für die Reflexions- und Transmissionsmessungen entsprechend auf Null zu stellen.The settings of the 8616A signal generator are as follows: frequency is set to 2.450 GHz; the RF switch is ON; the ALC switch is ON to stabilize the signal; the DMB meter is zeroed using the ALC calibration output knob; and the attenuation is set for an operating range of 11 db. Set the frequency range of the 8410B network analyzer to 2.5, which should put the reference channel level meter in the "operating" range. The amplitude gain knob and the amplitude fine adjustment knob are set accordingly. to zero the voltmeter readings for the reflection and transmission measurements, respectively.

Mikrowellenmodifiziererproben haben einen Durchmesser von 3 1/2 Zoll.Microwave modifier samples are 3 1/2 inches in diameter.

Für die Reflexion wird die Reflexions-Transmissionseinheit 8743A in den Reflexionsmodus gesetzt. Ein Koaxial-Wellenführungsadapter S281 wird an den "Unbekannt"-Anschluß der Reflexions-Transmissions-Testeinheit 8743A angeschlossen. Eine perfekte Abschirmung (Aluminiumfolie) wird flach zwischen die Reflexionsseite des Wellenführungsadapters S281 und den Niederleistungs-Wellenführungsabschluß S290A gesetzt. Die Amplitudenspannung wird unter Verwendung der Amplitudenverstärkungs- und -feineinstellknöpfe des Netzwerkanalysators 8410B auf Null gestellt. Die Abschirmung wird durch die Suszeptorprobe ersetzt. Mit anderen Worten wird die Probe zwischen den Koaxial-Wellenführungsadapter S281A und den Nieder leistungs-Wellenführungsabschluß S920A gesetzt und die Abschwächungsspannung gemessen. Normalerweise werden vier Messungen pro Probe genommen und gemittelt. Die Proben werden im Uhrzeigersinn um 90º pro Messung gedreht. Nach der zweiten Messung wird die Probe für die beiden letzten Messungen umgedreht (von oben nach unten). Bei polarisierten, isotropen Proben muß darauf geachtet werden, die Proben so zu orientieren, daß die Maximal- und Minimalwerte erhalten werden. Der R-Wert ist der maximale Meßwert. Diese Proben können auch in anderen Inkrementen als 90º gedreht werden.For reflection, the 8743A reflection transmission unit is set to reflection mode. A coaxial waveguide adapter S281 is connected to the "Unknown" port of the 8743A reflection transmission test unit. A perfect shield (aluminum foil) is placed flat between the reflection side of the waveguide adapter S281 and the low power waveguide termination S290A. The amplitude voltage is zeroed using the amplitude gain and fine tune knobs of the 8410B network analyzer. The shield is replaced by the susceptor probe. In other words, the probe is placed between the coaxial waveguide adapter S281A and the low power waveguide termination S920A and the attenuation voltage is measured. Typically, four measurements are taken per sample and averaged. Samples are rotated clockwise 90º per measurement. After the second measurement, the sample is flipped (top to bottom) for the final two measurements. For polarized, isotropic samples, care must be taken to orient the samples to obtain the maximum and minimum values. The R value is the maximum measurement. These samples can also be rotated in increments other than 90º.

Für die Transmission versetze man die Reflexions-Transmissionseinheit 8743A in den Transmissionsmodus. Ein 10db-Abschwächer wird in die Transmissionsseite der Leitung eingesetzt, zwischen den "Eingang"-Anschluß der Reflexions-Transmissionseinheit 8743A und einen zweiten Koaxial-Wellenführungsadapter S281A. Die beiden Koaxial-Wellenführungsadapter S281A sind aufeinander ausgerichtet und fest miteinander verbunden. Die Amplitudensignalspannung wird unter Verwendung der Amplitudenverstärkungs- und -feineinstellknöpfe des Netzwerkanalysators 8410B auf Null gestellt. Der zu testende Modifizierer wird zwischen die beiden Wellenführungsadapter gesetzt und die Abschwächungsspannung gemessen. Vier Meßwerte werden wie oben beschrieben für die Reflexionsmessung genommen. Die Reflexions- und Transmissionswerte sollten in der gleichen Weise berechnet werden; d.h. als Mittelwert oder Maximum.For transmission, place the 8743A reflection transmission unit in transmission mode. A 10db attenuator is inserted into the transmission side of the line, between the "input" port of the 8743A reflection transmission unit and a second S281A coaxial waveguide adapter. The two S281A coaxial waveguide adapters are aligned and firmly connected. The amplitude signal voltage is set to zero using the 8410B network analyzer's amplitude gain and fine tune knobs. The modifier under test is placed between the two waveguide adapters and the attenuation voltage is measured. Four readings are taken for the reflection measurement as described above. The reflection and transmission values should be calculated in the same way; ie as mean or maximum.

Die Absorption wird berechnet, indem die Transmissionsmessung und die Reflexionsmessung von 1,00 subtrahiert werden.Absorption is calculated by subtracting the transmission measurement and the reflection measurement from 1.00.

Es sollte beachtet werden, daß RAT-Werte, wie sie im Netzwerkanalysator gemessen werden, von tatsächlichen RAT-Werten verschieden sein können, wie sie sich einstellen, wenn ein Mikrowellenfeldmodifizierer in Konkurrenz mit einer Nahrungsmittellast angeordnet wird. Das Nahrungsmittel und der Mikrowellenfeldmodifizierer konkurrieren um die verfügbare Mikrowellenenergie. Die Konkurrenz kann einem Schaltkreis gleichgesetzt werden, der aus einem Generator besteht, welcher an zwei parallele Impedanzlasten angeschlossen ist. Der Generator stellt das Magnetron dar, während die eine Impedanziast die Nahrungsmittellast und die andere Impedanzlast den Mikrowellenfeihmodifizierer darstellt. Das obige Netzwerkanalysatorverfahren enthält nicht den Nahrungsmittellastwiderstand. Somit ist, wenn die Nahrungsmittellast dem Schaltkreis zugefügt wird, ihre "Impedanz" relativ zu dem Widerstand des Mikrowellenfeldmodifizierers nicht bekannt. Wenn die "Impedanz" der Nahrungsmittellast signifikat kleiner ist als die "Impedanz" des Modifizierers, strömt ein Großteil der Mikrowellenenergie durch das Nahrungsmittel. Folglich umfaßt das Entwerfen eines Modifizierers unvermeidlich einiges an Versuch und Irrtum, abhängig von dem tatsächlichen, zu erhitzenden Nahrungsmittel.It should be noted that RAT values as measured in the network analyzer may be different from actual RAT values as they occur when a microwave field modifier is placed in competition with a food load. The food and the microwave field modifier compete for the available microwave energy. The competition can be equated to a circuit consisting of a generator connected to two parallel impedance loads. The generator represents the magnetron, while one impedance load represents the food load and the other impedance load represents the microwave modifier. The above network analyzer method does not include the food load resistance. Thus, when the food load is added to the circuit, its "impedance" relative to the resistance of the microwave field modifier is not known. If the "impedance" of the food load is significantly less than the "impedance" of the modifier, much of the microwave energy will pass through the food. Consequently, designing a modifier inevitably involves some trial and error, depending on the actual food being heated.

Wie zuvor beschrieben ist ein Suszeptor ein Mikrowellenfeldmodifizierer, welcher Mikrowellenenergie absorbiert und sich spürbar erwärmt, wenn er einem Mikrowellenfeld ausgesetzt wird. Ein Verfahren, das Heizvermögen eines Modifizierers (zumindest relativ zu einem anderen Mikrowellenfeldmodifizierer) zu bestimmen, ist der nachstehend beschriebene Energiekonkurrenztest. Unter Verwendung eines Karusellmikrowellenofens, der eine Leistungsaufnahme von 30 kWh/min hat, gemessen bei einer Last von 1000 g Wasser, hat ein wirksamer Suszeptor bevorzugt ein ΔT bei 2 min von etwa 90ºF oder mehr, stärker bevorzugt etwa 150ºF oder mehr, und am stärksten bevorzugt etwa 200ºF oder mehr.As previously described, a susceptor is a microwave field modifier that absorbs microwave energy and heats up appreciably when exposed to a microwave field. One method of determining the heating capability of a modifier (at least relative to another microwave field modifier) is the energy competition test described below. Using a carousel microwave oven having a power consumption of 30 kWh/min, measured at a load of 1000 g of water, an effective susceptor preferably has a ΔT at 2 min of about 90°F or more, more preferably about 150°F or more, and most preferably about 200°F or more.

Um den Energiekonkurrenztest durchzuführen, wlrd ein 150 ml Pyrexbecher, welcher 100 g destilliertes Wasser enthält, in einen Mikrowellenofen auf ein Karusell gestellt, u.zw. gemeinsam mit einer Pyrex-Petrischale mit 3 3/4 Zoll Durchmesser, welche 30 g Crisco -Öl enthält. Diese Gegenstände werden nebeneinander mit ihren Mittelpunkten etwa 9 Zoll voneinander entfernt in Konkurrenz zueinander aufgestellt. Man nimmt eine anfängliche Temperaturmessung des Öls vor. Diese Gegenstände werden dann der vollen Leistung des Mikrowellenfeldes über insgesamt 2 min unterworfen; in 30 s Intervallen wird der Mikrowellenofen geöffnet und das Öl mit einem Thermoelement umgerührt, gemessen und die Temperatur aufgezeichnet. Diese Messung sollte so rasch wie möglich vorgenommen werden, um die Abkühlung des Öls zu minimieren. Dieses Verfahren liefert eine Kontrollmessung.To perform the energy competition test, a 150 ml Pyrex beaker containing 100 g of distilled water is placed on a carousel in a microwave oven with a 3 3/4" diameter Pyrex Petri dish containing 30 g of Crisco oil. These items are placed side by side in competition with their centers approximately 9" apart. An initial temperature measurement of the oil is taken. These items are then subjected to the full power of the microwave field for a total of 2 minutes; at 30 second intervals the microwave oven is opened and the oil is stirred with a thermocouple, measured and the temperature recorded. This measurement should be taken as quickly as possible to minimize cooling of the oil. This procedure provides a control measurement.

Das obige Verfahren wird mit einer im Durchmesser 3 1/2 Zoll großen Probe eines Mikrowellenfeldmodifzierers wiederholt, der in das Öl eingetaucht ist. Man beginnt mit dem Öl auf etwa der gleichen Anfangstemperatur wie bei der Kontrollmessung. Es kann erforderlich sein, ein inertes Gewicht, wie einen Glasstab, auf die Oberseite des Modifizierers zu stellen, um ihn im Öl eingetaucht zu halten. Die Daten können normalisiert werden, indem die Anfangstemperatur auf einen Standard von 70ºF eingestellt wird und die Anfangstemperaturabweichung von 70ºF von jeder der aufgezeichneten Temperaturen subtrahiert oder dazu addiert wird.The above procedure is repeated with a 3 1/2 inch diameter sample of microwave field modifier immersed in the oil. Start with the oil at approximately the same initial temperature as the control measurement. It may be necessary to place an inert weight, such as a glass rod, on top of the modifier to keep it immersed in the oil. The data can be normalized by setting the initial temperature to a standard of 70ºF and subtracting or adding the initial temperature deviation of 70ºF from each of the recorded temperatures.

Sobald der Test durchgeführt worden ist, besteht ein Verfahren, das zum Vergleich der Leistung der verschiedenen Mikrowellenfeldmodifizierer verwendet werden kann, darin, die Temperaturänderung über das 2 min Zeitintervall zu vergleichen. Somit wird das 2-min-ΔT berechnet, indem das 2-min-AT des Öls alleine vom 2-min-ΔT des Öls und des Suszeptors subtrahiert wird. Zusätzlich wird das 2-min-AT des Suszeptors durch Addition oder Subtraktion jeglicher Anfangstemperaturabweichung des Öls von 70ºF normalisiert.Once the test has been conducted, one method that can be used to compare the performance of the various microwave field modifiers is to compare the temperature change over the 2 min time interval. Thus, the 2 min ΔT is calculated by subtracting the 2 min AT of the oil alone from the 2 min ΔT of the oil and the susceptor. Additionally, the 2 min AT of the susceptor is normalized by adding or subtracting any initial temperature deviation of the oil from 70ºF.

Wie bei der Messung der RAT-Werte durch die Verwendung eines Netzwerkanalysators kann der Energiekonkurrenztest nicht exakt voraussagen, wie gut ein Modifizierer im Mikrowellenofen in Verbindung mit einer Nahrungsmittellast heizen wird. Die Verwendung von Wasser ist jedoch dazu bestimmt, den Modifizierer in Konkurrenz mit einer Last zu simulieren. Je größer die Abweichung der Mikrowelleneigenschaften der tatsächlichen Nahrungsmittellast von den Eigenschaften einer Wasserlast ist, desto ungenauer wird dieser Test sein. Folglich kann es wünschenswert sein, eine andere Wassermenge oder Konkurrenzlast in einer speziellen Anwendung, welche mögliche Mikrowellenfeldmodifizierer vergleicht, zu verwenden, um das Ausmaß an Versuch und Irrtum zu reduzieren, das erforderlich ist, um die gewünschten Ergebnisse mit der tatsächlichen Nahrungsmittellast zu erzielen. In jedem Fall wird aber ein gewisser Versuch und Irrtum unvermeidlich notwendig sein.As with measuring RAT values by using a network analyzer, the energy competition test cannot accurately predict how well a modifier will heat in the microwave oven in conjunction with a food load. However, the use of water is intended to simulate the modifier competing with a load. The larger the The more the microwave properties of the actual food load deviate from the properties of a water load, the less accurate this test will be. Consequently, it may be desirable to use a different amount of water or competing load in a particular application comparing potential microwave field modifiers to reduce the amount of trial and error required to achieve the desired results with the actual food load. In any event, however, some trial and error will inevitably be necessary.

Trotz des oben Gesagten kann ein Mikrowellenfeldmodifizierer der vorliegenden Erfindung mit einem minimalen Ausmaß an Versuch und Irrtum so konstruiert werden, daß er die gewünschten RAT-Werte und Heizeigenschaften aufweist, indem bestimmte Variable selektiv geändert werden. Somit kann ein Modifizierer mit einem breiten Bereich von Abschirm- und Heizeigenschaften entwickelt werden. Einige dieser Variablen beziehen sich auf die Gruppenanordnung, d.h. die Elementform, -größe, -orientierung und -anordnung relativ zu anderen Elementen; einige auf das Beschichtungsmaterial; und zuletzt einige auf das Substrat oder mögliche Über- und Unterbeschichtungen. Allgemein gesprochen wird der Richtungseinfluß der verschiedenen Variablen im Hinblick auf die Anpassung der RAT-Eigenschaften nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben. Der Richtungseinfluß trifft jedoch auf alle Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu.Despite the above, a microwave field modifier of the present invention can be designed with a minimal amount of trial and error to have the desired RAT values and heating properties by selectively changing certain variables. Thus, a modifier with a wide range of shielding and heating properties can be developed. Some of these variables relate to the array arrangement, i.e., element shape, size, orientation and arrangement relative to other elements; some to the coating material; and finally, some to the substrate or possible overcoatings and undercoatings. Generally speaking, the directional influence of the various variables with respect to tailoring the RAT properties is described below with reference to Figure 2. However, the directional influence applies to all embodiments of the present invention.

Unter den Gruppenanordnungsvariablen sind die Länge, die Breite, der Abstand und der Versetzungsgrad zwischen den benachbarten Elementen 24. Eine Variable ist die Länge L des Elementes 24. Im allgemeinen ist die maximale Länge L des Elementes 24 bevorzugt kleiner als etwa 4 cm und noch stärker bevorzugt kleiner als etwa 3 cm. Zusätzlich beträgt die Länge L bevorzugt 1/2 cm oder mehr und am stärksten bevorzugt 1 cm oder mehr. In jedem Fall sollte die Länge L kleiner als der Wert sein, der eine elektrische Lichtbogenbildung hervorrufen würde. In diesem allgemeinen Bereich erhöht eine zunehmende Länge L das Mikrowellenreflexionsvermögen und verringert sowohl das Mikrowellenabsorptionsvermögen als auch -transmissionsvermögen des Modifizierers 20. Zusätzlich erhöht eine Zunahme der Länge L der Elemente 24 die Größe der Wechselspannung und des Wechselstromes, welche in den Elementen 24 induziert werden, und erhöht daher auch die Tendenz zu einer Lichtbogenbildung über die Lücken zwischen den Enden benachbarter Elemente 24 und zu einer Überhitzung im Inneren der Elemente 24.Among the array variables are the length, width, spacing and degree of offset between adjacent elements 24. One variable is the length L of element 24. In general, the maximum length L of element 24 is preferably less than about 4 cm, and even more preferably less than about 3 cm. In addition, the length L is preferably 1/2 cm or more, and most preferably 1 cm or more. In any event, the length L should be less than the value that would cause electrical arcing. In this general range, increasing the length L increases the microwave reflectivity and decreases both the microwave absorptivity and transmittance of the modifier 20. In addition, increasing the length L of the elements 24 increases the magnitude of the alternating voltage and current induced in the elements 24 and therefore also increases the tendency for arcing across the gaps between the ends of adjacent elements 24 and for overheating inside the elements 24.

Bezüglich der Breite W wird eine Breite von etwa 0,001 Zoll bis etwa 1,0 Zoll bevorzugt; wobei eine Breite W von etwa 0,010 Zoll bis etwa 0,10 Zoll stärker bevorzugt wird. In diesem allgemeinen Bereich verringert eine zunehmende Breite W das Mikrowellenreflexionsvermögen und erhöht die Bandbreite des Wellenlängenansprechverhaltens des Modifizierers 20, was den Modifizierer 20 weniger empfindlich für Wellenlängenänderungen macht, welche von solchen Dingen wie einen Kontakt mit einer Nahrungsmittellast hervorgerufen werden können. Zusätzlich haben die langgestreckten Elemente 24 bevorzugt ein L/W-Verhältnis von etwa 2:1 bis etwa 200:1; und sogar noch stärker bevorzugt von etwa 10:1 bis etwa 40:1.With respect to width W, a width of from about 0.001 inch to about 1.0 inch is preferred; with a width W of from about 0.010 inch to about 0.10 inch being more preferred. In this general range, increasing width W decreases the microwave reflectivity and increases the bandwidth of the wavelength response of the modifier 20, making the modifier 20 less sensitive to wavelength changes that can be caused by such things as contact with a food load. In addition, the elongated elements 24 preferably have a L/W ratio of from about 2:1 to about 200:1; and even more preferably from about 10:1 to about 40:1.

Der Ende-zu-Ende-Abstand SL beträgt bevorzugt etwa 0,010 Zoll bis etwa 0,100 Zoll, und in diesem Bereich verringert ein zunehmender Ende-zu-Ende-Abstand SL oder ein zunehmender Seite-zu-Seite-Abstand SW das Mikrowellenreflexionsvermögen, erhöht sowohl das Mikrowellenabsorptionsvermögen als auch das -transmissionsvermögen des Modifizierers 20 und verringert die Streufelderwärmung der dazwischenliegenden Abschnitte des dielektrischen Substrates 22.The end-to-end distance SL is preferably about 0.010 inches to about 0.100 inches, and in this range, increasing end-to-end distance SL or increasing side-to-side distance SW decreases the microwave reflectivity, increases both the microwave absorptivity and transmittance of the modifier 20, and reduces the stray field heating of the intervening portions of the dielectric substrate 22.

Der Seite-zu-Seite-Abstand SW liegt bevorzugt zwischen etwa 0,010 Zoll und etwa 0,10 Zoll. Ein zunehmender Seitenabstand SW in diesem Bereich verringert sowohl die Streufelderwärmung als auch die Abschirmung.The side-to-side distance SW is preferably between about 0.010 inches and about 0.10 inches. Increasing side distance SW in this range reduces both stray field heating and shielding.

Der Versetzungsgrad beträgt bevorzugt etwa 30% oder 35% für maximale Abschirmung und Erhitzung bei hoch-leitfähigen Beschichtungsmaterialien.The degree of dislocation is preferably about 30% or 35% for maximum shielding and heating in highly conductive coating materials.

Unter den Beschichtungsmaterialvariablen sind der spezifische Widerstand, die Form und die Größe der leitfähigen Partikel; und die dielektrischen Eigenschaften (d.h. die Dielektrizitätskonstanten, Verlustfaktoren und Durchschlagsfestigkeiten) und die elektrische Oberflächenleitfähigkeit des getrockneten Beschichtungsmaterials. Die elektrische Oberflächenleitfähigkeit der leitfähigen Elemente 24 ist verhältnismäßig hoch, ge messen als Oberflächenwiderstand: bevorzugt 100 Ohm pro Quadrat oder weniger; stärker bevorzugt 10 Ohm pro Quadrat oder weniger; noch stärker bevorzugt 3 Ohm pro Quadrat oder weniger; sogar noch stärker bevorzugt 1 Ohm pro Quadrat oder weniger; und am stärksten bevorzugt 0,1 Ohm pro Quadrat oder weniger. Eine zunehmende elektrische Oberflächenleitfähigkeit der Elemente 24 in diesem Bereich erhöht direkt das Mikrowellenreflexionsvermögen und verringert das Mikrowellentransmissionsvermögen des Modifizierers 20.Among the coating material variables are the resistivity, shape and size of the conductive particles; and the dielectric properties (i.e., dielectric constants, loss factors and breakdown strengths) and the electrical surface conductivity of the dried coating material. The electrical surface conductivity of the conductive elements 24 is relatively high, ge measure as surface resistance: preferably 100 ohms per square or less; more preferably 10 ohms per square or less; even more preferably 3 ohms per square or less; even more preferably 1 ohm per square or less; and most preferably 0.1 ohm per square or less. Increasing the surface electrical conductivity of the elements 24 in this region directly increases the microwave reflectivity and decreases the microwave transmittance of the modifier 20.

Das Erreichen einer getrockneten Beschichtung mit einer Leitfähigkeit in den oben angeführten, gewünschten Bereichen wird durch bestimmte Maßnahmen unterstützt. Beispielsweise ist das Ablegen einer ausreichenden Menge an Beschichtungsmaterial wesentlich. Je mehr Beschichtungsmaterial, d.h. je dicker das Beschichtungsmaterial, desto höher ist die Leitfähigkeit. Die Beschichtungsmaterialdicke Liegt bevorzugt zwischen 0,0001 Zoll und etwa 0,003 Zoll und noch stärker bevorzugt zwischen etwa 0,0005 Zoll und etwa 0,002 Zoll.Achieving a dried coating with a conductivity in the desired ranges listed above is aided by certain measures. For example, depositing a sufficient amount of coating material is essential. The more coating material, i.e. the thicker the coating material, the higher the conductivity. The coating material thickness is preferably between 0.0001 inches and about 0.003 inches, and even more preferably between about 0.0005 inches and about 0.002 inches.

Auch kann die Viskosität des Beschichtungsmaterials wesentlich sein, abhängig von dem verwendeten Beschichtungsverfahren. Die Viskosität des Beschichtungsmaterials beträgt bevorzugt etwa 50 cps bis etwa 7000 cps. Für den Rotationstiefdruck liegt die Viskosität bevorzugt zwischen etwa 100 cps bis etwa 175 cps, gemessen mit einer Zahn-Schale Nr. 3. Auf jeden Fall sollte die Viskosität so sein, daß das Beschichtungsmaterial für das gewählte Beschichtungsverfahren geeignet ist; sei es Malen, Sprühen, Drucken, Siebdrucken oder Rotationstiefdrucken. Das Erreichen der gewünschten Viskosität kann die Zugabe von Harz, Lösungsmitteln oder anderen Additiven nach dem anfänglichen Vermischen des Beschichtungsmaterials erfordern, wie es allgemein bei Druckverfahren gemacht wird.Also, the viscosity of the coating material may be important, depending on the coating process used. The viscosity of the coating material is preferably from about 50 cps to about 7000 cps. For rotogravure printing, the viscosity is preferably from about 100 cps to about 175 cps, as measured with a Zahn No. 3 cup. In any event, the viscosity should be such that the coating material is suitable for the coating process chosen; be it painting, spraying, printing, screen printing or rotogravure printing. Achieving the desired viscosity may require the addition of resin, solvents or other additives after the initial mixing of the coating material, as is generally done in printing processes.

Zusätzlich erhöht eine auf dem Substrat vor dem Druckvorgang aufgebrachte Unterbeschichtung die Leitfähigkeit. In gleicher Weise erhöht eine über den Elementen angebrachte Überbeschichtung die Leitfähigkeit. Die Leitfähigkeit wird weiter erhöht, wenn sowohl eine Unterbeschichtung als auch eine Überbeschichtung verwendet werden. Wenn das Bindemittel der Unter- und/oder Überbeschichtung dasselbe Lösungsmittel verwendet wie das Bindemittel des Beschichtungsmaterials, wird die Leitfähigkeit sogar noch weiter erhöht. Folglich wird eine Unterbeschichtung oder eine Überbeschichtung verwendet, stärker bevorzugt eine Unterbeschichtung und eine Überbeschichtung, noch stärker bevorzugt eine Unterbeschichtung oder eine Überbeschichtung, welche dasselbe Lösungsmittel verwenden wie das Beschichtungsmaterial, und am stärksten bevorzugt eine Unterbeschichtung und eine Überbeschichtung, welche dasselbe Lösungsmittel verwenden wie das Bindemittel des Beschichtungsmaterials. Zusätzlich kann eine Überbeschichtung aus Gantrez AN oder Gantrez S beispielsweise nützlich sein, um eine FDA-genehmigte Schutzschicht zu schaffen.In addition, an undercoat applied to the substrate prior to printing increases conductivity. Similarly, an overcoat applied over the elements increases conductivity. Conductivity is further increased when both an undercoat and an overcoat are used. If the binder of the undercoat and/or overcoat uses the same solvent as the binder of the coating material, conductivity is increased even further. Consequently, an undercoat or an overcoat is used, more preferably an undercoat and an overcoat, even more preferably an undercoat or an overcoat using the same solvent as the coating material, and most preferably an undercoat and an overcoat using the same solvent as the binder of the coating material. In addition, an overcoat of Gantrez AN or Gantrez S, for example, may be useful to create an FDA-approved protective layer.

Darüber hinaus scheint eine Erhöhung des Säuregrades des Bindemittels eine günstige Auswirkung auf die Leitfähigkeit zu haben. Je saurer das Bindemittel, desto größer ist die Leitfähigkeit. So kann es vorteilhaft sein, dem Beschichtungsmaterial saure Bindemitteladditive beizugeben, wie säurekomplexbildende Additive. Obwohl nicht beabsichtigt ist, daran gebunden zu werden, wird angenommen, daß die Oberflächenchemieeffekte der Adsorption Ursache dieses Vorteiles sind. Die Adsorption gestattet einen engeren Kontakt der Metallpartikel untereinander, was eine bessere Leitfähigkeit nach sich zieht. Auch ist es möglich, daß Salze mit den Oxiden ausgebildet werden, was das Metall für die elektrische Leitung freier macht.In addition, increasing the acidity of the binder appears to have a beneficial effect on conductivity. The more acidic the binder, the greater the conductivity. Thus, it may be advantageous to add acidic binder additives, such as acid complexing additives, to the coating material. Although not intended to be bound by this, it is believed that the surface chemistry effects of adsorption are the cause of this benefit. Adsorption allows the metal particles to be in closer contact with one another, resulting in better conductivity. It is also possible that salts are formed with the oxides, making the metal more available for electrical conduction.

Was die leitfähigen Partikel des Beschichtungsmaterials des Elementes 24 betrifft, sind die elektrisch leitfähigen Partikel bevorzugt kleiner als 25 um in der Größe (d.h. in ihren maximalen Abmessungen); und stärker bevorzugt kleiner als 10 um. Feinere Partikel führen zu einer größeren Beschichtungsleitfähigkeit bei einem gegebenen Gewichtsprozentsatz der Partikel in einem gegebenen Beschichtungsmaterial. Auch bewirkt eine Mischung verschiedener Partikelgrößen eine Erhöhung der elektrischen Oberflächenleitfähigkeit bei einem gegebenen Gewichtsprozentsatz der Partikel in einem gegebenen Beschichtungsmaterial. Das Partikelaspektverhältnis - d.h. das Verhältnis der längsten Abmessung zur kürzesten Abmessung eines Partikels - ist ebenfalls wesentlich. Ein hohes Aspektverhältnis (d.h. größer als 10:1) wird bevorzugt, weil es den elektrischen Kontakt zwischen den Partikeln in verfestigten Beschichtungsmaterialien fördert, und solche leitfähigen Partikel sind für ein Mikrowellenerhitzen besser befähigt als Partikel mit kleineren Aspektverhältnissen. Zusätzlich bewirken Partikel mit einem höheren spezifischen Widerstand eine Abnahme der Oberflächenleitfähigkeit des Beschichtungsmaterials; und Partikel mit eingekerbten Formen und Kanten tendieren dazu, den elektrischen Kontakt zwischen den leitfähigen Partikeln in einem Beschichtungsmaterial zu fördern und daher die Oberflächenleitfähigkeit der Elemente 24 zu erhöhen.With respect to the conductive particles of the coating material of element 24, the electrically conductive particles are preferably less than 25 µm in size (i.e., in their maximum dimensions); and more preferably less than 10 µm. Finer particles result in greater coating conductivity for a given weight percentage of particles in a given coating material. Also, a mixture of different particle sizes causes an increase in surface electrical conductivity for a given weight percentage of particles in a given coating material. The particle aspect ratio - i.e., the ratio of the longest dimension to the shortest dimension of a particle - is also essential. A high aspect ratio (i.e., greater than 10:1) is preferred because it increases electrical contact between particles in consolidated coating materials. and such conductive particles are more amenable to microwave heating than particles with smaller aspect ratios. In addition, particles with higher resistivity cause a decrease in the surface conductivity of the coating material; and particles with indented shapes and edges tend to promote electrical contact between the conductive particles in a coating material and therefore increase the surface conductivity of the elements 24.

In Bezug auf die dielektrischen Eigenschaften des getrockneten Bindemittels und anderer Fluide bewirkt ein hoher dielektrischer Verlustfaktor eine Erhöhung der dielektrischen Erwärmung (d.h. der kapazitiven Erwärmung im Inneren eines leitfähigen Elementes 24 zwischen leitfähigen Partikeln); eine hohe Durchschlagsfestigkeit verringert die Tendenz zur Lichtbogenbildung; und eine hohe Dielektrizitätskonstante erhöht das Mikrowellenreflexionsvermögen und die Leistungs-Widerstandsfähigkeit.With respect to the dielectric properties of the dried binder and other fluids, a high dielectric loss factor increases dielectric heating (i.e., capacitive heating inside a conductive element 24 between conductive particles); a high dielectric strength reduces the tendency to arc; and a high dielectric constant increases microwave reflectivity and power withstand capability.

Unter den übrigen Variablen sind die dielektrischen Eigenschaften (d.h. die Dielektrizitätskonstanten, Verlustfaktoren und Durchschlagsfestigkeiten) des Substrates 22 und jeglicher optionaler Überbeschichtungsmaterialien. In Bezug auf das Substrat 22 bewirkt eine hohe Dielektrizitätskonstante eine Erhöhung des Mikrowellenreflexionsvermögens und der Leistungs-Widerstandsfähigkeit; ein hoher dielektrischer Verlustfaktor bewirkt eine Erhöhung der dielektrischen Erwärmung; und eine hohe Durchschlagsfestigkeit verhindert einen Zusammenbruch bei höheren induzierten Spannungen. Somit verringert eine hohe Durchschlagsfestigkeit die Tendenz zur Lichtbogenbildung und tendiert daher dazu, eine Lichtbogenschwärzung des Substrates 22 zu verhindern. Dies schützt den Modifizierer 20 vor einem Zusammenbruch, insoweit, als Kohlenstoffpartikel, welche sich aus der Lichtbogenbildung ergeben würden, dazu tendieren würden, die Elemente über die zwischenliegenden Spalte kurzzuschließen. Dasselbe gilt für jede beliebige optimale Über- oder Unterbeschichtung, welche aufgebracht werden kann, um den Modifizierer an einer direkten Berührung des Nahrungsmittels zu hindern.Among the remaining variables are the dielectric properties (i.e., dielectric constants, loss factors, and breakdown strengths) of the substrate 22 and any optional overcoating materials. With respect to the substrate 22, a high dielectric constant causes an increase in microwave reflectivity and power withstand capability; a high dielectric loss factor causes an increase in dielectric heating; and a high breakdown strength prevents breakdown at higher induced voltages. Thus, a high breakdown strength reduces the tendency for arcing and therefore tends to prevent arc blackening of the substrate 22. This protects the modifier 20 from breakdown insofar as carbon particles resulting from arcing would tend to short the elements across the gaps therebetween. The same applies to any optimal overcoating or undercoating that can be applied to prevent the modifier from directly contacting the food.

Die oben angeführte Richtungsinformation bezüglich der verschiedenen Variablen trifft allgemein zu. Es gibt jedoch eine komplexe Beziehung zwischen den verschiedenen Variablen. Auf Grund dieser komplexen Beziehung kann eine Veränderung einer speziellen Variablen, während die übrigen Variablen konstant gehalten werden, eine minimale Auswirkung in einer speziellen Situation haben; d.h. bei einem speziellen Beschichtungsmaterial und Beschichtungsmuster. Im Gegensatz dazu kann eine Veränderung derselben Variablen eine wirklich signifikante Auswirkung in einer anderen Situation haben.The directional information given above regarding the various variables is generally true. However, there is a complex relationship between the various variables. Due to this complex relationship, a change in a specific variable, while keeping the other variables constant, may have a minimal effect in a specific situation; i.e. a specific coating material and coating pattern. In contrast, a change in the same variable may have a truly significant effect in another situation.

Ohne die Erfindung beschränken zu wollen, ist ein mögliches Verfahren des Entwerfens eines Mikrowellenfeldmodifizierers der vorliegenden Erfindung mit den gewünschten RAT-Eigenschaften wie folgt. Man nehme ein Beschichtungsmaterial, welches den gewünschten Leitfähigkeitsbereich hat, wenn es getrocknet ist (siehe oben), und ein geeignetes Substrat. Man bestimme die maximale Linienlänge, die verwendet werden kann, ohne daß eine Lichtbogenbildung auftritt. Dies wird gemacht, indem eine Reihe von Linien mit verschiedenen Längen bis zu etwa 4 cm und bevorzugt etwa 3 mm breit auf das gewählte Substrat aufgetragen werden. Man ordne diese Linien in dem Mikrowellenfeld zusammen mit 100 g Wasser in einem Becher (um eine Nahrungsmittellast zu simulieren) an.Without wishing to limit the invention, one possible method of designing a microwave field modifier of the present invention with the desired RAT properties is as follows. Take a coating material having the desired conductivity range when dried (see above) and a suitable substrate. Determine the maximum line length that can be used without arcing occurring. This is done by applying a series of lines of varying lengths up to about 4 cm and preferably about 3 mm wide to the chosen substrate. Place these lines in the microwave field together with 100 g of water in a beaker (to simulate a food load).

Man wählt eine Linienlänge etwa 20% kleiner als die minimale Linienlänge, welche Lichtbogen bildet. Man erzeugt eine Musterbeschichtung mit dieser Linienlänge L, einer Breite W von 1 mm, Lücken von 1 mm zwischen den Enden SL und den Seiten SW der Linien und einem 25%-igen Versatz zwischen benachbarten Linienreihen.Choose a line length approximately 20% smaller than the minimum line length that will form an arc. Create a pattern coating with this line length L, a width W of 1 mm, gaps of 1 mm between the ends SL and the sides SW of the lines and a 25% offset between adjacent rows of lines.

Man bestimme die Leistungseigenschaften der Anordnung. Der Modifizierer kann in einem Netzwerkanalysator getestet werden, um die RAT-Werte zu bestimmen. Man führe auch einen Energiekonkurrenztest durch, um das Heizvermögen zu bestimmen. Alternativ kann diese Anordnung in Verbindung mit einer tatsächlichen Nahrungsmittellast getestet werden, um ihre Leistungseigenschaften zu bestimmen.Determine the performance characteristics of the arrangement. The modifier can be tested in a network analyzer to determine the RAT values. Also perform an energy competition test to determine heating capacity. Alternatively, this arrangement can be tested in conjunction with an actual food load to determine its performance characteristics.

Um die Erhitzung und Abschirmung zu erhöhen, erhöhe man die Linienlänge und verringere die Größe der Lücken. Der Übergang auf ein leitfähigeres Beschichtungsmaterial oder das Ablagern einer dickeren Beschichtung (was die Leitfähigkeit er höht) erhöht ebenfalls die Erhitzung und Abschirmung. Wenn eine übermäßige Erhitzung auftritt und eine Verringerung der Abschirmungswirkung tolerierbar ist, nehme man eine entgegengesetzte Anpassung vor.To increase heating and shielding, increase the line length and reduce the size of the gaps. The transition to a more conductive coating material or the Depositing a thicker coating (which increases conductivity) also increases heating and shielding. If excessive heating occurs and a reduction in shielding effectiveness is tolerable, make an opposite adjustment.

Wenn diese Anordnung einfach nur eine zu starke Erhitzung für die erforderliche Abschirmung erzeugt, dann verändere man die Dielektrizitätseigenschaften im Beschichtungsmaterial, dem Substrat und jeglicher Über- oder Unterbeschichtung, um die Verlustmaterialien zu verringern, und man gehe möglicherweise auf ein leitfähigeres Beschichtungsmaterial über. Ein anderer möglicher Weg, um die Abschirmung zu erhöhen, ist eine Erhöhung des Versetzungsgrades. Das oben genannte Verfahren und die oben genannte Liste von einstellbaren Variablen ist nicht als erschöpfende Aufzählung gedacht, sondern veranschaulicht nur, wie eine Einstellung der gewünschten RAT-Werte vorgenommen werden kann.If this arrangement simply produces too much heating for the required shielding, then alter the dielectric properties in the coating material, the substrate, and any overcoating or undercoating to reduce the loss materials, and perhaps move to a more conductive coating material. Another possible way to increase shielding is to increase the degree of dislocation. The above procedure and list of adjustable variables is not intended to be an exhaustive list, but merely illustrates how adjustment to the desired RAT values can be made.

Wie oben angegeben können die relativen RAT-Werte des Mikrowellenfeldmodifizierers der vorliegenden Erfindung speziell an die spezifischen Bedürfnisse verschiedener Nahrungsmittel angepaßt werden, indem solche Parameter wie die elektrische Oberflächenleitfähigkeit oder der elektrische Oberflächenwiderstand der Elemente variiert werden; die Längen, Breiten, der Abstand und der Versetzungsgrad zwischen benachbarten Elementen; der spezifische Widerstand, die Form, die Größe und das Aspektverhältnis der leitfähigen Partikel; und die dielektrischen Eigenschaften (d.h. Dielektrizitätskonstanten, Verlustfaktoren und Durchschlagsfestigkeiten) des Substrates und/oder des dielektrischen Bindemittels.As indicated above, the relative RAT values of the microwave field modifier of the present invention can be specifically tailored to the specific needs of different foods by varying such parameters as the surface electrical conductivity or surface electrical resistance of the elements; the lengths, widths, spacing and degree of displacement between adjacent elements; the resistivity, shape, size and aspect ratio of the conductive particles; and the dielectric properties (i.e., dielectric constants, loss factors and breakdown strengths) of the substrate and/or dielectric binder.

Um die Vielseitigkeit der Mikrowellenfeldmodifizierer der vorliegenden Erfindung zu veranschaulichen, werden drei beispielhafte Ausführungsformen vorgestellt: Eine mit hohen Abschirmungseigenschaften und geringen Erhitzungseigenschaften; eine mit hohen Abschirmungseigenschaften und hohen Erhitzungseigenschaften; und eine mit geringen Abschirmungseigenschaften und hohen Erhitzungseigenschaften;To illustrate the versatility of the microwave field modifiers of the present invention, three exemplary embodiments are presented: one with high shielding properties and low heating properties; one with high shielding properties and high heating properties; and one with low shielding properties and high heating properties;

Beispiel 1example 1

Ein beispielhafter Mikrowellenfeldmodifizierer der vorliegenden Erfindung mit verhältnismäßig hohen Abschirmungseigenschaften und verhältnismäßig geringen Erhitzungseigenschaften kann unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 beschrieben werden. Die Anordnung wird auf 20-Punkt-Karton unter Verwendung eines Siebes der Siebgröße 109 Mesh aus Monofilamentpolyester mit 0,0032 Zoll Durchmesser siebgedruckt. Das Beschichtungsmaterial besteht aus etwa 60 Gew.-% Silberpartikeln und weist einen Trockenoberflächenwiderstand von weniger als 0,5 Ohm pro Quadrat auf. Ein solches Beschichtungsmaterial kann von Acheson Colloids Company, einer Abteilung von Acheson Industries, Inc., Port Huron, Michigan, bezogen werden und wird unter der Bezeichnung Electrodag 477SS geführt.An exemplary microwave field modifier of the present invention having relatively high shielding properties and relatively low heating characteristics can be described with reference to Figs. 1 and 2. The assembly is screen printed on 20 point cardstock using a 109 mesh screen made of 0.0032 inch diameter monofilament polyester. The coating material consists of about 60 weight percent silver particles and has a dry surface resistivity of less than 0.5 ohms per square. Such a coating material can be obtained from Acheson Colloids Company, a division of Acheson Industries, Inc., Port Huron, Michigan, and is sold under the designation Electrodag 477SS.

Weiterhin unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 sind die langgestreckten Elemente 24 2,5 cm lang, 0,040 Zoll breit, haben ein Ende-zu-Ende-Abstand von 0,160 Zoll und einen Seite-zu-Seite-Abstand von 0,160 Zoll und einen Versatz (Musterversatz) OS von etwa 25%. Das Muster kann mit den langgestreckten Elementen 24 horizontal auf der Vorderseite des Substrates 22 und mit den langgestreckten Elementen 24 vertikal auf der Rückseite des Sübstrates 22 aufgedruckt werden.Still referring to Figures 1 and 2, the elongated elements 24 are 2.5 cm long, 0.040 inches wide, have an end-to-end spacing of 0.160 inches and a side-to-side spacing of 0.160 inches, and an offset (pattern offset) OS of about 25%. The pattern can be printed with the elongated elements 24 horizontally on the front side of the substrate 22 and with the elongated elements 24 vertically on the back side of the substrate 22.

Beispiel 2Example 2

Ein beispielhafter Mikrowellenfeldmodifizierer der vorliegenden Erfindung mit hohen Abschirmungseigenschaften und im wesentlichen hohen Heizeigenschaften kann unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 beschrieben werden. Bei diesem Beispiel wird die Wärme vor allem als Ergebnis der Streufelderwärmung bzw. kapazitiven Erwärmung zwischen den Elementen 24 auf Grund der verhältnismäßig hohen Leitfähigkeit und der verhältnismäßig hohen Dielektrizitätseigenschaften der Beschichtungsmaterialkomponenten erzeugt. Etwas Wärme wird jedoch auch durch die I²R-Erwärmung der Elemente 24 selbst erzeugt. Der Oberflächenwiderstand des getrockneten Beschichtungsmaterials beträgt weniger als etwa 2 Ohm pro Quadrat.An exemplary microwave field modifier of the present invention having high shielding properties and substantially high heating properties can be described with reference to Figures 1 and 2. In this example, the heat is generated primarily as a result of stray field heating or capacitive heating between the elements 24 due to the relatively high conductivity and relatively high dielectric properties of the coating material components. However, some heat is also generated by the I²R heating of the elements 24 themselves. The surface resistance of the dried coating material is less than about 2 ohms per square.

Die Anordnung wird auf ein 20-Punkt-Kartonsubstrat 22 unter Verwendung eines Siebes der Siebgröße 109 Mesh aus Monofilamentpolyester mit 0,0032 Zoll Durchmesser siebgedruckt. Das verwendete Beschichtungsmaterial ist ein Beschichtungsmaterial aus 47% Kupfer und 53% Acrylbindemittelsystem, welches von Acheson Colloids Company, Port Huron, Michigan, als Acheson Kupfer Electrodag #437 bezogen werden kann.The assembly is screen printed on a 20 point paperboard substrate 22 using a 109 mesh 0.0032 inch diameter monofilament polyester screen. The coating material used is a 47% copper and 53% acrylic binder system coating material available from Acheson Colloids Company, Port Huron, Michigan as Acheson Copper Electrodag #437.

Die Anordnung hat ein Aussehen, das ähnlich jenem ist, welches in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist. Die langgestreckten Elemente 24 sind 2 cm lang und 0,032 Zoll breit. Die Anordnung hat einen Endabstand von 0,045 Zoll, einen Seitenabstand von 0,027 Zoll und einen Versatz von 30%.The assembly has an appearance similar to that shown in Figures 1 and 2. The elongated elements 24 are 2 cm long and 0.032 inches wide. The assembly has an end pitch of 0.045 inches, a side pitch of 0.027 inches and an offset of 30%.

Beispiel 3Example 3

Eine beispielhafte Ausführungsform mit geringem Abschirmungsvermögen und beträchtlichem Heizvermögen kann unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben werden. Bei diesem Beispiel wird die Wärme im wesentlichen in den Elementen 224 selbst erzeugt, u.zw. auf Grund der verhältnismäßig geringen Leitfähigkeit der Elemente 224 und der dielektrischen Eigenschaften der Beschichtungsmaterialkomponenten.An exemplary embodiment with low shielding capability and significant heating capability can be described with reference to Figure 4. In this example, the heat is generated substantially within the elements 224 themselves, due to the relatively low conductivity of the elements 224 and the dielectric properties of the coating material components.

Die Anordnung wird als Muster auf ein 20-Punkt-Kartonsubstrat 222 unter Verwendung eines Siebes der Siebgröße 109 Mesh aus Polyestermonofilament mit 0,0032 Zoll Durchmesser oder eines ähnlichen 18-F-Multifilamentsiebes aufgetragen. Das Beschichtungsmaterial besteht aus 60 Gew.-% Nickel und 40% Gew.-% Nitrozellulose. Das Nickel kann von Novament Company von Wyckoff, New Jersey, bezogen werden und wird unter der Bezeichnung Nickel-HCA-1-Flocken geführt. Die Nitrozellulose kann von General Printing Ink Division, Sun Chemical Corp., Cleveland, Ohio, bezogen werden und wird als Nitrozelluloselösung #266-133 geführt.The assembly is patterned onto a 20 point paperboard substrate 222 using a 109 mesh 0.0032 inch diameter polyester monofilament screen or a similar 18F multifilament screen. The coating material consists of 60% nickel and 40% nitrocellulose by weight. The nickel can be obtained from Novament Company of Wyckoff, New Jersey and is sold under the designation Nickel HCA-1 Flake. The nitrocellulose can be obtained from General Printing Ink Division, Sun Chemical Corp., Cleveland, Ohio and is sold as Nitrocellulose Solution #266-133.

Die Anordnung kann ein Aussehen ähnlich jenem haben, das in Fig. 4 dargestellt ist. Die Elemente 224 sind Quadrate zu 7 mm, die einen Abstand von 0,6 mm auf allen Seiten haben. Zusätzlich haben die Elemente 224 einen Versatz von 50%.The arrangement may have an appearance similar to that shown in Figure 4. The elements 224 are 7 mm squares spaced 0.6 mm apart on all sides. Additionally, the elements 224 have an offset of 50%.

Zusätzliche beispielhafte Ausführungsformen unter Verwendung verschiedener Bindemittelsysteme sind nachstehend angeführt:Additional exemplary embodiments using different binder systems are listed below:

Beispiel 4Example 4

Dies ist eine beispielhafte Ausführungsform, welche eine 10%ige Lösung von Mowital B30H Polyvinylbutyral verwendet. Eine 10%ige Lösung kann erhalten werden, indem 5 g B30H-Pulver in 45 g Methanol (Methylalkohol) gelöst werden. Dazu werden 75 g Novamet-Nickel zugegeben; was eine Lösung aus 60% Nickel und 40% Harzlösung (10% Festharz) ergibt. Somit besteht die endgültige Lösung aus 75 g Nickel und 50 g 10%iger Harzlösung.This is an exemplary embodiment using a 10% solution of Mowital B30H polyvinyl butyral. A 10% solution can be obtained by dissolving 5 g of B30H powder in 45 g of methanol (methyl alcohol). To this is added 75 g of Novamet nickel; resulting in a solution of 60% nickel and 40% resin solution (10% solid resin). Thus, the final solution consists of 75 g of nickel and 50 g of 10% resin solution.

Dieses Beschichtungsmaterial kann in einem Muster ähnlich jenem von Fig. 1 siebgedruckt werden. Die Abmessungen dieses Musters können wie folgt sein: Endspalt SL 0,045 Zoll, Seitenspalt SW 0,275 Zoll, Länge L 0,787 Zoll, Breite W 0,035 und Überlappung 31%.This coating material can be screen printed in a pattern similar to that of Fig. 1. The dimensions of this pattern can be as follows: end gap SL 0.045 inches, side gap SW 0.275 inches, length L 0.787 inches, width W 0.035 and overlap 31%.

Ferner können, wenn dieses Beschichtungsmaterial auf ein Substrat wie Karton siebgedruckt wird, welches mit einer Schicht aus Polyvinylbutyrallösung (d.h. 10%iger Lösung in Methanol ohne Nickel) unter Verwendung einer Abziehklinge oder eines Mayer-Stabes vorbeschichtet worden ist, die Leitfähigkeit und das Reflexionsvermögen (R) erhöht werden.Furthermore, when this coating material is screen printed onto a substrate such as cardboard which has been pre-coated with a layer of polyvinyl butyral solution (i.e. 10% solution in methanol without nickel) using a doctor blade or Mayer bar, the conductivity and reflectivity (R) can be increased.

Wenn die erste Probe mit derselben 10%igen Lösung beschichtet wird, um eine Überbeschichtung der Suszeptorbeschichtung zu erzeugen, kann die Anderung der RAT-Eigenschaften ähnlich jenen der zweiten Probe sein, welche eine Unterbeschichtung hat.If the first sample is coated with the same 10% solution to create an overcoat of the susceptor coating, the change in RAT properties can be similar to that of the second sample which has an undercoat.

Wenn die Probe mit der Unterbeschichtung aus Polyvinylbutyral nun überbeschichtet wird, um eine gedruckte Probe mit Nickel zu erzeugen, welche sowohl eine Unterbeschichtung als auch eine Überbeschichtung aufweist, können die Leitfähigkeit und das Reflexionsvermögen (R) weiter erhöht werden.If the sample with the polyvinyl butyral undercoat is now overcoated to produce a nickel printed sample that has both an undercoat and an overcoat, the conductivity and reflectivity (R) can be further increased.

Beispiel 5Example 5

Dieses Beispiel verwendet eine 20%ige Lösung von Gantrez ES-225. Eine 20%ige Lösung kann erhalten werden, indem von 20 g des Materials, wie es geliefert wird, (50% Harz und 50% Ethanollösungsmittel) ausgegangen wird. Dies ergibt 10 g Harz und 10 g Lösungsmittel. Man gebe 30 g Ethanollösungsmittel der Lösung zu; wodurch eine Lösung aus 20% Harz und 80% Lösungsmittel geschaffen wird. Dies ergibt 10 g Harz und 40 g Lösungsmittel bzw. 50 g gesamte Lösung. Dem gebe man 75 g Novament-Nickel zu; was ein Beschichtungsmaterial aus 60% Nickel und 40% Harzlösung (20% Harz) ergibt. Somit besteht die endgültige Lösung aus 75 g Nickel und 50 g 20%iger Harzlösung.This example uses a 20% solution of Gantrez ES-225. A 20% solution can be obtained by starting with 20 g of the material as supplied (50% resin and 50% ethanol solvent). This gives 10 g resin and 10 g solvent. Add 30 g ethanol solvent to the solution; creating a solution of 20% resin and 80% solvent. This gives 10 g resin and 40 g solvent, or 50 g total solution. To this add 75 g of Novament Nickel; creating a plating material of 60% nickel and 40% resin solution (20% resin). Thus, the final solution is 75 g nickel and 50 g 20% resin solution.

Diese Lösung wird dann in einem Muster ähnlich jenem von Fig. 1 siebgedruckt oder tiefgedruckt (mit nur kleineren Anpassungen der Viskosität). Die Abmessungen dieses Musters können wie folgt sein: Endspalt SL 0,045 Zoll; Seitenspalt SW 0,0275 Zoll; Länge L 0,787 Zoll; Breite W 0,035 Zoll; und Versatz 31%.This solution is then screen printed or gravure printed (with only minor viscosity adjustments) in a pattern similar to that of Fig. 1. The dimensions of this pattern can be as follows: end gap SL 0.045 in.; side gap SW 0.0275 in.; length L 0.787 in.; width W 0.035 in.; and offset 31%.

Beispiel 6Example 6

Dieses Beispiel verwendet eine 10%ige Lösung aus Polyvinylpyrrolidon. Eine 10%ige Lösung kann erhalten werden, in dem 5 g Polyvinylpyrrolidon-Pulver in 45 g Methanol (Methylalkohol) gelöst werden. Dem gebe man 75 g Novament-Nickel zu; was eine Lösung aus 60% Nickel und 40% Harzlösung (10% Festharz) ergibt. Somit enthält die endgültige Lösung 75 g Nickel und 50 g 10%ige Harzlösung.This example uses a 10% solution of polyvinylpyrrolidone. A 10% solution can be obtained by dissolving 5 g of polyvinylpyrrolidone powder in 45 g of methanol (methyl alcohol). To this add 75 g of Novament Nickel; giving a solution of 60% nickel and 40% resin solution (10% resin solids). Thus, the final solution contains 75 g of nickel and 50 g of 10% resin solution.

Diese Lösung kann dann in einem Muster ähnlich jenem von Fig. 1 siebgedruckt werden. Die Abmessungen dieses Musters können wie folgt sein: Endspalt SL 0,045 Zoll, Seitenspalt SW 0,275 Zoll, Länge L 0,787 Zoll, Breite W 0,035 Zoll und Überlappung 31%.This solution can then be screen printed in a pattern similar to that of Fig. 1. The dimensions of this pattern can be as follows: end gap SL 0.045 inches, side gap SW 0.275 inches, length L 0.787 inches, width W 0.035 inches and overlap 31%.

Beispiel 7Example 7

Dieses Beispiel verwendet eine 5,4%-Lösung von Ethylzellulose. Eine 5,4%-Lösung kann erzielt werden, indem von 2,2 g Ethylzelluloseharz ausgegangen wird. Dazu gebe man 0,5 g eines Schwebemittels wie Bentone SD2, welches von National Lead Chemicals, Hightstown, New Jersey, erhältlich ist. Man gebe 4,4 g eines Modifizierers wie Uni-Rez 7055 (fumarsäuremodifiziertes Harzsäureesterbindemittel) zu, das von Union Camp Corp., Wayne, New Jersey, erhältlich ist; und 1,8 g eines Weichmachers wie Herculon D (hydrerter Harzsäuremethylester), erhältlich von Hercules Chemical Corp., Wilmington, Delaware. Man gebe auch 32,1 g n-Propylacetat als Lösungsmittel zu, was eine 5,4%-Ethylzelluloselösung liefert. Dem gebe man 59 g Novament-Nickel-HCA-1-Flocken zu; was ein Beschichtungsmaterial aus 59% Nickel und 41% (5,4% Harz) Ethylzelluloseharzlösung ergibt. Somit besteht die endgültige Lösung aus 59 g Nickel und 41 g 5,4%iger Harzlösung.This example uses a 5.4% solution of ethyl cellulose. A 5.4% solution can be obtained by starting with 2.2 g of ethyl cellulose resin. To this add 0.5 g of a suspending agent such as Bentone SD2, available from National Lead Chemicals, Hightstown, New Jersey. Add 4.4 g of a modifier such as Uni-Rez 7055 (fumaric acid modified rosin acid ester binder) available from Union Camp Corp., Wayne, New Jersey; and 1.8 g of a plasticizer such as Herculon D (hydrogenated rosin acid methyl ester) available from Hercules Chemical Corp., Wilmington, Delaware. Also add 32.1 g of n-propyl acetate as a solvent, yielding a 5.4% ethyl cellulose solution. To this add 59 g of Novament Nickel HCA-1 flakes; resulting in a coating material of 59% nickel and 41% (5.4% resin) ethyl cellulose resin solution. Thus, the final solution consists of 59 g of nickel and 41 g of 5.4% resin solution.

Diese Lösung wird dann in einem Muster ähnlich jenem von Fig. 1 siebgedruckt oder tiefgedruckt (mit nur kleineren Anpassungen der Viskosität) . Die Abmessungen dieses Musters können wie folgt sein: Endspalt SL 0,045 Zoll; Seitenspalt SW 0,0275 Zoll; Länge L 0,787 Zoll; Breite W 0,035 Zoll; und Versatz 31%.This solution is then screen printed or gravure printed (with only minor viscosity adjustments) in a pattern similar to that of Fig. 1. The dimensions of this pattern can be as follows: end gap SL 0.045 in.; side gap SW 0.0275 in.; length L 0.787 in.; width W 0.035 in.; and offset 31%.

Aus den vorangehenden Beispielen, welche verschiedene Kombinationen aus einem verhältnismäßig hohen bzw. einem verhältnismäßig niedrigen Abschirmungsvermögen mit einem verhältnismäßig hohen bzw. einem verhältnismäßig niedrigem Erhitzungsvermögen umfassen, kann ersehen werden, daß Modifizierer mit praktisch beliebigen Eigenschaften entworfen werden können. Bei den obigen Beispielen wird ein hohes Abschirmungsvermögen definiert als ein Transmissionsvermögen von etwa 10% oder weniger, und ein hohes Erwärmungsvermögen als ein ΔT bei 2 min von etwa 125ºF oder mehr.From the previous examples, which show different combinations of a relatively high or a relatively low shielding capacity with a relatively high or relatively low heating capacity, it can be seen that modifiers with virtually any properties can be designed. In the above examples, high shielding capacity is defined as a transmittance of about 10% or less, and high heating capacity as a ΔT at 2 min of about 125°F or more.

Die oben beschriebenen Mikrowellenfeldmodifizierer der vorliegenden Erfindung können beispielsweise bei Verpackungen zum Erhitzen, Backen, Kochen usw. verschiedener Nahrungsmittelprodukte verwendet werden. Unter Bezugnahme auf die Fig. 7 und 8 ist eine Verpackung 30 mit aufgedruckten Mikrowellenfeldmodifizierern zum Backen eines Napfkuchenschlagteigproduktes dargestellt. Der Karton 30 weist einen schachtelartigen Behälterabschnitt 31 und einen integralen Deckel 32 auf. Der schachtelartige Behälterabschnitt 31 des Kartons 30 weist eine Bodenwand 35, Seitenwände 41, 42, 43 und 44 und vier Klebelaschen auf, die mit 45 bezeichnet sind. Der integrale Deckel 32 des Kartons 30 weist eine Deckwand 36, Seitenwände 46, 47 und 48 und zwei Klebelaschen 49 auf.The microwave field modifiers of the present invention described above can be used, for example, in packages for heating, baking, cooking, etc., various food products. Referring to Figures 7 and 8, a package 30 with printed microwave field modifiers for baking a pound cake batter product is shown. The carton 30 includes a box-like container portion 31 and an integral lid 32. The box-like container portion 31 of the carton 30 includes a bottom wall 35, side walls 41, 42, 43 and 44, and four adhesive tabs, designated 45. The integral lid 32 of the carton 30 includes a top wall 36, side walls 46, 47 and 48, and two adhesive tabs 49.

Der Karton 30 weist darauf angeordnete Mikrowellenfeldmodifizierer auf und ist dafür ausgelegt, ein Napfkuchenschlagteigprodukt 52 zu backen. Der Karton 30 enthält acht kommerziell erhältliche Suszeptorschalen 54, d.h. Papierschalen, die mit einer dünnen dampfabgelagerten metallischen Beschichtung ausgekleidet sind und von IVEX Corporation, Newton, MA, erhalten werden können, auf welche der Schlagteig 52 aufgeteilt wird. Die Schalen 54 können alternativ einen Mikrowellenfeldmodifizierer wie oben beschrieben enthalten, welcher für eine Erwärmung ausgelegt ist. Diese Schalen 54 werden mit Schlagteig 52 gefüllt und in einer kreisförmigen Anordnung um eine zentral angeordnete thermoplastische Meßschale 55 angeordnet. Eine solche Konfiguration hat sich als sehr effizient für die Erzielung eines gleichförmigen Beckens, Aufgehens und Bräunens von Napfkuchen erwiesen.The carton 30 has microwave field modifiers disposed thereon and is designed to bake a pound cake batter product 52. The carton 30 contains eight commercially available susceptor trays 54, i.e., paper trays lined with a thin vapor-deposited metallic coating, available from IVEX Corporation, Newton, MA, into which the batter 52 is dispensed. The trays 54 may alternatively contain a microwave field modifier as described above, designed to heat. These trays 54 are filled with batter 52 and arranged in a circular array around a centrally located thermoplastic measuring tray 55. Such a configuration has been found to be very effective in achieving uniform soaking, rising and browning of pound cakes.

Unter Bezugnahme auf Fig. 9 weisen die Seitenwände 41, 42, 43 und 44 der Kartonbasis 31 einen Mikrowellenfeldmodifizierer 20 ähnlich dem Beispiel 1 auf. Die Innenoberfläche der Seitenwände 41, 42, 43 und 44 ist mit einer Anordnung aus langgestreckten Elementen 24 beschichtet, welche horizontal verlau fen, und die Außenoberfläche der Seitenwände 41, 42, 43 und 44 weist eine identische Anordnung aus langgestreckten Elementen 24 auf, welche vertikal angeordnet sind. Ein Abschnitt der Seitenwand 43 ist abgezogen (und eine Klebelasche entfernt), um diese Anordnung darzustellen. Solche Zweischichtenanordnungen aus Musterelementen 24 (d.h. auf beiden Oberflächen der Seitenwände) bieten ein besser isotopes Reaktionsverhalten auf Lageunterschiede, wenn derartige Konstruktionen in Mikrowellenofenfeldern angeordnet werden. Der Modifizierer der Seitenwände 41, 42, 43 und 44 liefert eine Abschirmung um die Seiten herum, um das Backen an den Rändern zu verlangsamen und auch um den Backvorgang gleichmäßiger zu gestalten.Referring to Fig. 9, the side walls 41, 42, 43 and 44 of the cardboard base 31 have a microwave field modifier 20 similar to Example 1. The inner surface of the side walls 41, 42, 43 and 44 is provided with an array of elongated elements 24 which run horizontally and the outer surface of the side walls 41, 42, 43 and 44 has an identical array of elongated elements 24 arranged vertically. A portion of the side wall 43 is peeled away (and an adhesive tab removed) to show this arrangement. Such two-layer arrangements of pattern elements 24 (ie, on both surfaces of the side walls) provide a better isotopic response to positional differences when such structures are placed in microwave oven fields. The modifier of the side walls 41, 42, 43 and 44 provides shielding around the sides to slow baking at the edges and also to make the baking process more uniform.

Die Deckwand 36 des Kartons 30 weist einen zweiten Modifizierer 220 ähnlich der Fig. 3 auf, mit dem Unterschied, daß die Elemente 224 orthogonal ausgerichtet sind. Die Innenoberfläche der Deckwand 36 des Kartons 30 ist mit einer Anordnung aus allgemein quadratischen Elementen 224 beschichtet. Dieser Modifizierer 220 kann ähnlich dem von Beispiel 3 sein. Der Modifizierer 220 erzeugt eine beträchtliche Menge an Wärme, welche die Oberfläche der Napfkuchen bräunt und dazu beiträgt, diesen das traditionelle kuppelhaubenförmige Aussehen zu verleihen.The top wall 36 of the carton 30 includes a second modifier 220 similar to Figure 3, except that the elements 224 are orthogonally oriented. The interior surface of the top wall 36 of the carton 30 is coated with an array of generally square elements 224. This modifier 220 may be similar to that of Example 3. The modifier 220 generates a significant amount of heat which browns the surface of the cupcakes and helps to give them the traditional domed appearance.

Der Karton 30 kann aus dem in Fig. 10 dargestellten Zuschnitt gefertigt werden. Der Zuschnitt zeigt den Modifizierer 220, welcher auf die Deckwand 36 aufgetragen ist. Der Zuschnitt zeigt auch die Modifizierer der Seitenwände 41, 42, 43 und 44, welche auf die Panele 41, 42, 43 und 44 aufgetragen sind, obwohl die langgestreckten Elemente 24, welche auf die Rückseite dieser Panele 41 bis 44 aufgetragen sind, nicht gezeigt sind. Die gedruckten Muster aus Beschichtungsmaterial haben von den distalen Kanten und Endkanten der Wände 41 bis 44 Abstand, und ebenfalls von den Kanten der Deckwand 36. Dieser Abstand dient dazu, zu gewährleisten, daß benachbarte Abschnitte der beschichteten Wände sich im aufgerichteten Karton 30 nicht berühren; und dies gewährleistet wieder, daß keine Lichtbogenbildung in diesen Bereichen des Kartons 30 auftritt.The carton 30 can be made from the blank shown in Fig. 10. The blank shows the modifier 220 applied to the top wall 36. The blank also shows the side wall modifiers 41, 42, 43 and 44 applied to the panels 41, 42, 43 and 44, although the elongated elements 24 applied to the back of these panels 41 to 44 are not shown. The printed patterns of coating material are spaced from the distal and end edges of the walls 41 to 44, and also from the edges of the top wall 36. This spacing serves to ensure that adjacent portions of the coated walls do not touch each other in the erected carton 30; and this again ensures that no arcing occurs in these areas of the box 30.

Fig. 11 ist eine Perspektivansicht eines alternativen mikrowellentauglichen Kartons 130, welcher im wesentlichen gleich dem Karton 30, Fig. 9, ist, mit der Ausnahme, daß der Karton 130 keine elektrisch leitfähigen Musterelemente 24 auf den Außenoberflächen seiner Seitenwände 141, 142, 143 und 144 hat; und daß die Anordnung von quadratischen Musterelementen 242 auf der Deckwand 136 in der versetzten Beziehung von Fig. 4 ist, anstatt in der orthogonalen Anordnung des Kartons 30, Fig. 9. Fig. 12 veranschaulicht einen Zuschnitt, welcher aufgerichtet werden kann, um den Karton 30 von Fig. 11 zu bilden.Fig. 11 is a perspective view of an alternative microwaveable carton 130 which is substantially similar to carton 30, Fig. 9, except that the carton 130 does not have electrically conductive pattern elements 24 on the outer surfaces of its side walls 141, 142, 143 and 144; and that the arrangement of square pattern elements 242 on the top wall 136 is in the staggered relationship of Fig. 4 rather than in the orthogonal arrangement of the carton 30, Fig. 9. Fig. 12 illustrates a blank which can be erected to form the carton 30 of Fig. 11.

Fig. 13 ist eine Perspektivansicht eines alternativen mikrowellentauglichen Kartons 230, welcher im wesentlichen gleich dem Karton 30 ist, mit der Ausnahme, daß er keine Anordnung aus elektrisch leitfähigen Musterelementen 224 auf der nach innen weisenden Oberfläche der Deckwand 236 besitzt. Wenn ein solcher Karton 230 mit Napfkuchen ähnlich den in Fig. 7 gezeigten gefüllt wird, werden die Napfkuchen kuppelförmig, goldgefärbt, feucht und ziemlich gleichmäßig in ihrem Aussehen, aber nicht ganz in demselben Ausmaß wie bei der Verpackung 30, Fig. 11. Ein Vorteil dieser Ausführungsform ist jedoch, daß nur eine Seite des Zuschnittes mit Beschichtungsmaterial beschichtet werden muß.Fig. 13 is a perspective view of an alternative microwaveable carton 230 which is substantially similar to carton 30 except that it does not have an array of electrically conductive pattern elements 224 on the inwardly facing surface of top wall 236. When such carton 230 is filled with cupcakes similar to those shown in Fig. 7, the cupcakes become dome-shaped, gold-colored, moist, and fairly uniform in appearance, but not quite to the same extent as package 30, Fig. 11. An advantage of this embodiment, however, is that only one side of the blank needs to be coated with coating material.

Fig. 14 ist eine Draufsicht eines geschnittenen, gekerbten und musterbeschichteten Kartonzuschnittes 3308, welcher aufgestellt werden kann, um entweder den Behälterabsohnitt 331 oder den Deckelabschnitt 332 des Kartons 330 von Fig. 15 zu bilden. Diese Ansicht zeigt, daß die gedruckten Muster aus Beschichtungsmaterial von den distalen Kanten und Endkanten der Wände 341 bis 344 beabstandet sind, und auch Abstand von den Kanten der Deckwand 336 haben. Dieser Abstand dient dazu, zu gewährleisten, daß angrenzende Abschnitte der beschichteten Wände sich im aufgerichteten Karton nicht berühren; und dies gewährleistet wiederum, daß keine Lichtbogenbildung in diesen Bereichen des Kartons 330 auftritt.Fig. 14 is a top view of a cut, scored and pattern coated carton blank 3308 which can be erected to form either the container section 331 or the lid section 332 of the carton 330 of Fig. 15. This view shows that the printed patterns of coating material are spaced from the distal and end edges of the walls 341 through 344, and also spaced from the edges of the top wall 336. This spacing serves to ensure that adjacent portions of the coated walls do not touch in the erected carton; and this in turn ensures that arcing does not occur in these areas of the carton 330.

Der Deckel 332 hat bezüglich des Bodens 331 eine solche Größe, daß der Deckel 332 über den Boden 331 paßt. Die Innenseiten der Seitenwände 341, 342, 343 und 344 des Bodens 331 und die Innenseiten der Seitenwände 346, 347, 348 und 350 des Dekkeis 332 sind mit Anordnungen aus elektrisch leitfähigen Musterelementen 24 wie jenen des Kartons 30 von Fig. 9 versehen. Somit sind, wenn der Deckel 332 den Boden 331 überdeckt, zwei Schichten aus Musterelementen 24 über die doppelten Seitenwände des Kartons 330 angeordnet. Funktionell wird angenommen, daß die Seitenwände dieser Konstruktion etwa denselben mikrowellenfeldmodifizierenden Effekt haben wie die Seitenwandabschnitte des Kartons 30, Fig. 9, Obwohl diese Ausführungsforn ohne den Deckwandmodifizierer gezeigt ist, wie bei der Ausführungsform Fig. 13, könnte ein Deckwandmodifizierer wie bei der Ausführungsform von Fig. 11 hinzugefügt werden. Wieder besteht ein Vorteil dieser Ausführungsform darin, das Beschichtungsmaterial nur auf eine Seite der Zuschnitte aufdrucken zu müssen.The lid 332 is sized relative to the base 331 such that the lid 332 fits over the base 331. The inner sides of the side walls 341, 342, 343 and 344 of the base 331 and the inner sides of the side walls 346, 347, 348 and 350 of the lid 332 are provided with arrays of electrically conductive pattern elements 24 like those of the carton 30 of Fig. 9. Thus, when the lid 332 covers the base 331, two layers of pattern elements 24 are provided over the double side walls. of the carton 330. Functionally, the side walls of this construction are believed to have approximately the same microwave field modifying effect as the side wall portions of the carton 30, Fig. 9. Although this embodiment is shown without the top wall modifier, as in the embodiment of Fig. 13, a top wall modifier could be added as in the embodiment of Fig. 11. Again, an advantage of this embodiment is the need to print the coating material on only one side of the blanks.

Claims (8)

1. Mikrowellentaugliche Verpackung, mit einer ersten Wand und einem ersten Mikrowellenfeldmodifizierer, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrowellenfeldmodifizierer ein elektrisch leitfähiges mikrowellenaktives Beschichtungsmaterialmuster aufweist, mit dem eine vorgegebene Zone der Wand beschichtet ist, um eine Gruppe elektrisch leitfähiger diskreter Elemente zu definieren.1. A microwaveable package comprising a first wall and a first microwave field modifier, characterized in that the microwave field modifier comprises an electrically conductive microwave active coating material pattern coated on a predetermined zone of the wall to define an array of electrically conductive discrete elements. 2. Mikrowellentaugliche Verpackung nach Anspruch 1, weiters gekennzeichnet durch eine zweite Wand und einen zweiten Mikrowellenfeldmodifizierer, wobei der zweite Mikrowellenfeldmodifizierer ein elektrisch leitfähiges mikrowellenaktives Beschichtungsmaterialmuster aufweist, mit dem eine vorgegebene Zone der zweiten Wand beschichtet ist, um eine Gruppe von elektrisch leitfähigen diskreten Elementen zu definieren.2. Microwaveable packaging according to claim 1, further characterized by a second wall and a second microwave field modifier, the second microwave field modifier comprising an electrically conductive microwave active coating material pattern coated on a predetermined zone of the second wall to define an array of electrically conductive discrete elements. 3. Mikrowellentaugliche Verpackung nach Anspruch 1, mit einer Deckwand, einer Bodenwand und einer umlaufenden Seitenwand, welche die Deckwand mit der Bodenwand unter Bildung einer Umhüllung verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwand einen daran befestigten oder integralen Mikrowellenfeldmodifizierer aufweist, der eine im wesentlichen durchgehende vertikal angeordnete ringförmige Abschirmung bildet, wobei der Mikrowellenfeldmodifizierer ein elektrisch leitfähiges mikrowellenaktives Beschichtungsmaterialmuster aufweist, das auf einer vorgegebenen Zone der Wand angeordnet ist, um eine Gruppe von elektrisch leitfähiaen diskreten Elementen zu definieren.3. Microwaveable packaging according to claim 1, comprising a top wall, a bottom wall and a peripheral side wall which connects the top wall to the bottom wall to form an envelope, characterized in that the side wall has an attached or integral microwave field modifier which forms a substantially continuous vertically arranged annular shield, the microwave field modifier comprising an electrically conductive microwave active coating material pattern which is arranged on a predetermined zone of the wall to define a group of electrically conductive discrete elements. 4. Mikrowellentaugliche Verpackung nach Anspruch 3, weiters gekennzeichnet durch einen zweiten Mikrowellenfeldmodifizierer, der auf der Innenseite der Deckwand liegt, um eine beträchtliche Wärmemenge zu erzeugen, wobei die Deckwand vom Inhalt der Verpackung durch einen Kopfraum getrennt ist, und wobei der Mikrowellenfeldmodifizierer ein elektrisch leitfähiges mikrowellenaktives Beschichtungsmaterialmuster aufweist, das auf einer vorgegebenen Zone der Wand angeordnet ist, um eine Gruppe von elektrisch leitfähigen diskreten Elementen zu definieren.4. A microwaveable package according to claim 3, further characterized by a second microwave field modifier located on the inside of the top wall to generate a substantial amount of heat, the top wall being separated from the contents of the package by a headspace, and wherein the microwave field modifier comprises an electrically conductive microwave active coating material pattern disposed on a predetermined zone of the wall to define an array of electrically conductive discrete elements. 5. Mikrowellentaugliche Verpackung nach den Ansprüchen 1 bis 4, bei welcher die diskreten Elemente einheitliche Länge haben und in mehreren Reihen parallel nebeneinander liegen, wo bei die Reihen so angeordnet sind, daß sich ein vorgegebener Versatz zwischen den in benachbarten Reihen liegenden diskreten Elementen ergibt.5. Microwaveable packaging according to claims 1 to 4, in which the discrete elements have uniform length and are arranged parallel to one another in several rows, the rows being arranged in such a way that a predetermined offset results between the discrete elements in adjacent rows. 6. Mikrowellentaugliche Verpackung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welcher der Mikrowellenfeldmodifizierer zwei Schichten von diskreten elektrisch leitfähigen Elementen aufweist; wobei die erste Schicht von Elementen als Muster auf der Innenseite der Wand und die zweite Schicht von Elementen als Muster auf der Außenseite der Wand aufgetragen ist.6. Microwaveable packaging according to one of claims 1 to 5, wherein the microwave field modifier comprises two layers of discrete electrically conductive elements; the first layer of elements being applied as a pattern on the inside of the wall and the second layer of elements being applied as a pattern on the outside of the wall. 7. Mikrowellentaugliche Verpackung nach Anspruch 1, bei welcher die erste Wand mehrere Schichten aufweist und der Mikrowellenfeldmodifizierer zwei Schichten von diskreten elektrisch leitfähigen Elementen umfaßt; wobei die erste Schicht von Elementen als Muster auf einer Oberfläche einer ersten Schicht der ersten Wand und die zweite Schicht von Elementen als Muster auf einer Oberfläche einer zweiten Schicht der ersten Wand aufgetragen ist.7. A microwaveable package according to claim 1, wherein the first wall has multiple layers and the microwave field modifier comprises two layers of discrete electrically conductive elements; the first layer of elements being applied as a pattern on a surface of a first layer of the first wall and the second layer of elements being applied as a pattern on a surface of a second layer of the first wall. 8. Mikrowellentaugliche Verpackung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, bei welcher die erste Schicht von diskreten elektrisch leitfähigen Elementen im wesentlichen senkrecht zu der zweiten Schicht von diskreten elektrisch leitfähigen Elementen liegt.8. Microwaveable packaging according to one of claims 6 or 7, in which the first layer of discrete electrically conductive elements is substantially perpendicular to the second layer of discrete electrically conductive elements.
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