專利名稱：改進的熱塑性聚合物烹調(diào)用品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
具有相對高的導(dǎo)熱率由熱塑性聚合物組合物制得的烹調(diào)用品(ovenware)在烹調(diào)食物中具有優(yōu)勢?？梢酝ㄟ^將熱塑性聚合物與具有相對高的導(dǎo)熱率的材料混合制備這樣的組合物。
背景技術(shù)：
烹調(diào)食物是最古老的人類行為一直持續(xù)至今。烹調(diào)已經(jīng)從在火上簡單加熱發(fā)展到在通過電或氣加熱的對流加熱爐中使用多種類型的容器(蒸煮罐、煎鍋、烤罐、甕罐、雙層鍋等)。很多不同種類的材料已被用于這些容器，該材料具有高的耐溫性，最普通的是金屬。人們已經(jīng)習(xí)慣于在金屬容器中烹調(diào)，也習(xí)慣于所使用的烹調(diào)方法以及得到的食物味道和質(zhì)地。
在過去的大約20年中，已發(fā)展了具有較高的耐溫性的熱塑性聚合物(TP)，已提出使用這些聚合物在烹調(diào)用品中的應(yīng)用，參見如U.S.專利4,626,557,4,503,168,4,585,823,5,308,913和5,141,985，以及歐洲專利申請846,419，這些所有內(nèi)容引入作為參考。這些聚合-烹調(diào)容器可被用于熱爐中，并經(jīng)常在這些爐中經(jīng)受很高的溫度，例如約290℃(≈550°F)或更高。這些容器具有模制為實際需要的任何形狀，其可以是易于密封的容器，這樣內(nèi)容物可被冷藏或冷凍，并且該容器具有相對低的重量。當(dāng)在這些容器中烹調(diào)食物時，烹調(diào)方法(例如，時間和/或溫度)不得不隨金屬容器的使用方法而變化，和/或食物將沒有相同的味道和/或質(zhì)地。例如，在塑料容器中烘焙的面包或焙盤(casserole)可以不將與烹調(diào)容器表面接觸的外表面烹調(diào)至呈棕色，如其在金屬容器中。首先由于通常聚合物具有非常低的導(dǎo)熱率，特別是與金屬相比。雖然表現(xiàn)更接近金屬容器的TP烹調(diào)容器將是理想的。
發(fā)明概況本發(fā)明涉及包括熱塑性聚合物組合物的烹調(diào)用品產(chǎn)品，其中所述熱塑性聚合物組合物具有1.0watt/m.°K或更高的穿過平面(throughplane)的導(dǎo)熱率。
本發(fā)明還涉及烹調(diào)食物的方法，其中烹調(diào)時裝盛或支持食物的容器包括熱塑性聚合物組合物，其中所述熱塑性聚合物組合物具有1.0watt/m.°K或更高的穿過平面的導(dǎo)熱率。
發(fā)明詳述該組合物包含TP。這樣的聚合物可以通過熔融該熱塑性塑料然后冷卻至低于其熔點的溫度和/或玻璃轉(zhuǎn)化溫度進行再生成(reformed)。這樣的聚合物是不交聯(lián)的。通常TP的熔點和/或玻璃轉(zhuǎn)化溫度高于30℃，當(dāng)通過差示掃描量熱法測量時，熔點是取其熔融吸熱作用的峰值，玻璃轉(zhuǎn)化溫度取其轉(zhuǎn)化作用的中間值。這樣的測量可以按照ASTM方法D3418進行。
用于本發(fā)明的TP應(yīng)優(yōu)選具有足夠的耐熱性，以使得它們可以在烹調(diào)爐中在一般的溫度下使用。雖然，根據(jù)上述TP的定義，優(yōu)選它們的熔點和/或玻璃轉(zhuǎn)化點應(yīng)為200℃或更高，更優(yōu)選約250℃或更高，特別優(yōu)選約300℃或更高。
有用的熱塑性塑料包括聚烯烴聚酯，如聚(對苯二酸亞乙酯)、聚(1，4-對苯二酸亞丁酯)和聚(1，3-對苯二酸亞丙酯)；聚酰胺，如尼龍-6和尼龍-66；聚醚，如聚(亞苯基氧化物)；聚碳酸酯；聚(醚-砜)；聚(醚-亞胺)；聚硫化物，如聚(對-亞苯基硫化物)；液晶聚合物(LCP)，如芳香族聚酯，聚(酯-亞胺)，和聚(酯-酰胺)；聚(醚-醚-酮)；聚(醚-酮)；氟代聚合物，如聚四氟乙烯，四氟乙烯和全氟(甲基乙烯基醚)的共聚物，和四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物；以及其混合物和共混物。優(yōu)選的TP類型是LCP?！耙壕Ь酆衔铩笔侵府?dāng)使用TOT試驗測試時是各向異性的聚合物或其任何合理的替換方案，如在美國專利4,118,372中所描述的，其內(nèi)容在此引入作為參考。有用的LCP包括聚酯、聚(酯-酰胺)和聚(酯-亞胺)。一種優(yōu)選形式的聚合物是“所有芳族的”，是指在聚合物主鏈中所有的基團都是芳族的(除了連接基團，如酯基團)，但可以存在不是芳族的側(cè)基。
包括上述類型幾乎所有的TP的導(dǎo)熱率通常是＜＜1watt/m.°K。該導(dǎo)熱率可以通過將TP與自身具有相對高的導(dǎo)熱率的特殊材料(填料)混合來進行提高。有用的填料包括(在括號中是導(dǎo)熱率的大約數(shù))石墨(包括碳黑)(50-200，寬范圍變化)、MgO(60)、BeO(200)、氧化鋁(45-150)、氧化鋅(28)、MgO·3.5Al2O3(125)、CaF2(700)和SiC(～100-500)。優(yōu)選載體是石墨(包括碳黑)、MgO、氧化鋁和MgO·3.5Al2O3，特別優(yōu)選碳黑和石墨。這些導(dǎo)熱率是在約273.°K的導(dǎo)熱率，并是取自Y.S.Touloukian等人“Thermophysical Properties of Matter”卷2，IFI/Plenum，NewYork，1970?？梢允褂枚嘤?種這樣的填料。優(yōu)選該填料是固有的(不是散裝的)，其導(dǎo)熱率為約50watt/m.°K或更高。
優(yōu)選填料應(yīng)具有相對小的顆粒，通常顆粒性物質(zhì)的最大尺寸(平均數(shù))小于約500μm，如果是纖維性的，則長度(平均數(shù))小于1mm，其合理的均勻的分散在TP中。使用標(biāo)準(zhǔn)的熔融混合技術(shù)和設(shè)備將它們混合至TP中，例如單-或雙螺桿壓出機。這些粒度平均值是填料的初級粒子(未聚集的尺寸大小)，而且可以通過合適的顯微鏡法(例如光學(xué)顯微鏡或電子顯微鏡)測量，并使用合適的成像軟件以計算粒度。
該組合物的導(dǎo)熱率必須是1watt/m.°K或更高，優(yōu)選約2watt/m.°K或更高，更優(yōu)選是約3watt/m.°K或更高，特別優(yōu)選是約5watt/m.°K或更高。TP優(yōu)選以連續(xù)相存在于組合物中。通常，高導(dǎo)熱率的填料占組合物重量的約5-約65重量％。該組合物的導(dǎo)熱率是使用ASTM方法5930通過測試部分平面(最薄的橫截面)或烹調(diào)用品進行測量的。
所述烹調(diào)用品的聚合物組合物的導(dǎo)熱率通常是相當(dāng)?shù)偷摹＠?，使用下述實施?-4中相同的LCP，制得包含51.6％LCP、13％在LCP中的藍(lán)色顏料濃縮物、35％滑石和0.56％Ultranox抗氧化劑(所有百分比是基于組合物總重量的重量百分比)的組合物，并模塑成圓盤。在100℃，通過圓盤平面的導(dǎo)熱率為0.40W/m.°K。
該組合物可以包含其它成分，通常以一般在這樣的組合物中所使用的量加入熱塑性塑料，如填料，增強劑，增塑劑，阻燃劑，抗氧化劑，抗臭氧劑和潤滑劑。這些添加劑可以影響導(dǎo)熱率，其導(dǎo)熱率限度仍必須是合適的。
該組合物可以被制成烹調(diào)用品(用于烹調(diào)食物)，如鍋，各種大小和形狀的鍋如正方形、圓形、長方形、具有傾斜的或垂直的側(cè)面的八邊形的，平鍋例如比薩餅平底鍋，焙盤型盤，面包鍋，蛋糕鍋和烤餅鍋。這些容器的蓋可以由相同的材料制得或如果不需要導(dǎo)熱率和/或不放置于爐中則可以使用其它材料制得。該烹調(diào)用品可以單獨使用，例如在住宅廚房中，或多種使用，如在商業(yè)車間中用于烘烤面包或蛋糕。該組合物制得的烹調(diào)用品將通過一般用于TP的成型技術(shù)進行制得，如熔融注入成型、熔融壓縮模塑、熱成型、吹塑和轉(zhuǎn)動模塑法。優(yōu)選的熔融成型是注入成型。通常，當(dāng)由熱成型或吹塑形成的部分可以是成層的或整體的時候，由注入成型、壓縮模塑和轉(zhuǎn)動模塑所形成的部分是一件(整體)部分。優(yōu)選，烹調(diào)用品部分是一件(整體)部分。還優(yōu)選，在由本發(fā)明組合物制得的烹調(diào)用品部分中，當(dāng)食物被加熱(烹調(diào))時，食物與包含組合物的TP直接接觸。
這些烹調(diào)用品部分可以使用剝離涂料涂覆一個、一些或所有表面，該涂料如全氟聚合物特別是聚四氟乙烯、四氟乙烯和全氟(甲基乙烯基醚)的共聚物或四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物。
此處所述的烹調(diào)用品部分還可以用于對流加熱爐以加熱產(chǎn)品而不是食物，例如水、烹調(diào)油、燭用蠟和蜂蠟。
在實施例1-4中，所使用的LCP與美國專利5,110,896中的LCP-4相同，該專利內(nèi)容在此引入作為參考。所使用的碳纖維(CF)是Panex33CF碳纖維(可從Zdtek Corp.購得)，所使用的玻璃纖維(GF)是Owens Corning級408(Owens Corning玻璃纖維，Toledo，OH，USA)和所使用的其它碳纖維，CF300是可從Conoco，Inc.，Houston，TX，USA購得的瀝青碳纖維(pitch carbon fiber)。
抗張強度和抗張伸展率是通過ASTM方法D638測量的，彎曲模量和強度通過ASTM方法D790測量，導(dǎo)熱率(通過實驗部分的平面)率是通過ASTM方法D5930測量的。
在桶設(shè)置為340-350℃下，在30mm Werner&Pfleiderer雙螺桿擠出機中，通過熔融混合表1(所示百分比示基于組合物總重量的重量百分比)所示成分制得LCP樣品。冷卻所擠出的股并切成顆粒。將該顆粒注射模塑成片和實驗部分，實驗結(jié)果在表1中示出。通過片的厚度測量導(dǎo)熱率。
表1

a還包含9重量％CF300碾碎為細(xì)小粉末
權(quán)利要求
1.一種烹調(diào)用品產(chǎn)品，其包含熱塑性聚合物組合物，其中所述熱塑性聚合物組合物通過平面的導(dǎo)熱率為1.0watt/m.°K或更高。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的烹調(diào)用品產(chǎn)品，其中所述導(dǎo)熱率為約2watt/m.°K或更高。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的烹調(diào)用品產(chǎn)品，其中在所述熱塑性聚合物組合物中熱塑性塑料具有熔點和玻璃轉(zhuǎn)化溫度的一個或兩個都是約250℃或更高。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的烹調(diào)用品產(chǎn)品，其中所述熱塑性塑料示液晶聚合物。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求任一項的烹調(diào)用品產(chǎn)品，其中所述熱塑性聚合物組合物包含導(dǎo)熱率為約50watt/m.°K或更高的填料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的烹調(diào)用品產(chǎn)品，其中所述填料包括石墨。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5的烹調(diào)用品產(chǎn)品，其中所述熱塑性聚合物組合物包括石墨、MgO、BeO、氧化鋁、氧化鋅、MgO·3.5Al2O3、CaF2或SiC。
8.一種烹調(diào)食物的方法，其中烹調(diào)時裝盛或支持食物的容器包括熱塑性聚合物組合物，其中所述熱塑性聚合物組合物具有1.0watt/m.°K或更高的穿過平面的導(dǎo)熱率。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中所述導(dǎo)熱率是約2watt/m.°K或更高。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9任一項的方法，其中所述熱塑性聚合物組合物具有熔點和玻璃轉(zhuǎn)化溫度的一個或兩個都是約250℃或更高。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中所述熱塑性塑料是液晶聚合物。
12.根據(jù)權(quán)利要求8、9、10或11任一項的方法，其中所述熱塑性聚合物組合物包含導(dǎo)熱率為約50watt/m.°K或更高的填料。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中所述填料包括石墨。
14.根據(jù)權(quán)利要求8-12任一項的方法，其中所述熱塑性聚合物組合物包括石墨、MgO、BeO、氧化鋁、氧化鋅、MgO·3.5Al2O3、CaF2或SiC。
全文摘要
具有相對高導(dǎo)熱率的由熱塑性聚合組合物制得的烹調(diào)用品在烹調(diào)食物中具有優(yōu)勢?？梢酝ㄟ^將熱塑性聚合物與具有相對高的導(dǎo)熱率的微粒材料混合制備這樣的組合物。該組合物可以較快加熱食物和/或改進與烹調(diào)用品表面接觸的食物呈棕色。
文檔編號C08L1/00GK1671784SQ03817921
公開日2005年9月21日 申請日期2003年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月26日
發(fā)明者R·穆恩斯 申請人:納幕爾杜邦公司