专利名称：吸收性微波相互作用包装的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有吸收性并且任选地具有微波相互作用性能的吸收性构造物。
背景技术：
微波炉通常用于以快速和有效的方式烹饪食物。许多材料和包装已经设计用于微波炉中。加热过程中，许多食品释放水、汁、油、脂肪、油脂和血(统称为“渗出物”)。通常，渗出物蓄积在食品下面。虽然一些蓄积物可能增强食品的褐变(browning)和松脆，但是过量的渗出物蓄积可能妨碍褐变和松脆。因此，需要在储存和烹饪过程中吸收食品渗出物的结构。进一步需要在微波炉烹饪过程中吸收渗出物并且增强食品褐变和松脆的结构。
概述本发明一般性地涉及在微波炉中的加热过程中吸收渗出物并且任选地增强食品褐变和松脆的多种材料、板坯、套管、包装、托盘和其它构造物。
附图简述本说明书参考附图，其中相同参考标记表示贯穿几个附图的相同部件，以及其中
图1描绘使用绝缘微波材料的根据本发明多个方面的示例性吸收性结构；图2描绘根据本发明多个方面的另一种示例性吸收性结构；图3A和3B描绘由图2的吸收性结构形成的根据本发明多个方面的示例性板坯；图4描绘由图3A和3B的板坯形成的根据本发明多个方面的示例性套管；图5A和5B描绘根据本发明多个方面的另一种示例性板坯；图6描绘根据本发明可以使用的绝缘微波材料的截面图；图7描绘根据本发明可以使用的另一种绝缘微波材料的截面图；图8描绘图7的绝缘微波材料的透视图；图9描绘暴露于微波能量之后的图8的绝缘微波材料；图10描绘根据本发明可以使用的又一种绝缘微波材料的截面图；图11描绘根据本发明可以使用的仍然另一种绝缘微波材料的截面图；图12描绘没有基座的本发明示例性吸收性构造物的截面图；图13描绘没有基座的本发明另一种示例性吸收性构造物的截面图；图14描绘没有基座的本发明仍然另一种示例性吸收性构造物的截面图；和图15描绘没有基座的本发明又一种示例性吸收性构造物的截面图。
详细说明本发明一般性涉及多种用于包装和加热微波食品的吸收性材料、板坯、套管、包装、托盘和其它构造物(统称为“构造物”或“结构”)。该多种构造物可以用于许多食品，例如肉类、家禽、腊肉、方便食品、比萨饼、三明治、甜品和爆米花以及其它零食。
参考附图可以最佳地理解本发明。为了简明，相同数字可以用来描述相同特征。但是，应理解使用相同数字并不认为是承认或允许此类特征为任何方式的等同物。同样应理解当描述多个类似特征时，并非所有此类相同特征都在附图中加以标记。
图1说明用于形成根据本发明多个方面的套管或其它包装的示例性材料10。材料10包括多个层。应理解虽然在此描述了特定的层组合，但是据此预期其它的层组合。
参看图1，结构10包括由接触食品层12和微波能量相互作用层14形成的基座。该基座通常用于增强食品的褐变和松脆。取决于所选的微波能量相互作用材料及其在包装中的位置，该基座可以根据特定食品的要求吸收微波能量、传送微波能量或反射微波能量。微波能量相互作用材料可以根据需要与食品表面邻近接触、与食品无间隙接触或其组合，以实现所需烹饪结果。因此，具有一个或多个整合的基座的片材、套管、包装或其它构造物可以用来烹饪食品，并且以类似于常规油炸、烘焙或烧烤的方式使食品表面褐变或松脆。许多特定的基座构造、形状和尺寸是本领域中已知的。
微波能量相互作用层14可以包括导电性或半导体材料，例如以金属箔形式提供的金属或金属合金；真空沉积的金属或金属合金；或金属油墨(ink)、有机油墨、无机油墨、金属浆料(paste)、有机浆料、无机浆料或其任意组合。可以适用于本发明的金属和金属合金的实例包括但不限于铝、铬、铜、因科镍合金(含有铌的镍-铬-钼合金)、铁、镁、镍、不锈钢、锡、钛、钨及其任意组合。
虽然金属便宜并且容易以真空沉积或箔片形式得到，但是金属可能并不适合于每种应用。例如，以高真空沉积的厚度和以箔片形式的金属对于可见光是不透明的，并且可能不适合于形成透明的微波包装或部件。此外，此类真空沉积的金属对于加热的相互作用性能经常被限制在窄的热通量和温度范围中加热。因此此类材料对于将所有食品加热、褐变和松脆可能不是最佳的。另外，对于野外操作应用，金属箔和真空沉积的涂层可能难以处理并难以设计成包装，并且可能在结构中的细微缺陷处产生电弧。
因此，根据本发明的另一个方面，微波能量相互作用材料可以包括金属氧化物。可以适用于本发明的金属氧化物的实例包括但不限于铝、铁和锡的氧化物，当需要时和导电性材料一起使用。可以适用于本发明的金属氧化物的另一个实例为铟锡氧化物(ITO)。ITO可以用作微波能量相互作用材料来提供热效应、屏蔽效应或其组合。为了形成基座，ITO通常溅射在透明聚合物薄膜上。如在此使用的，“薄膜”表示包括但不限于热塑性材料的材料或材料组合的薄的连续的片材。溅射工艺通常在比用于金属沉积的蒸发沉积工艺更低的温度下发生。ITO具有更均匀的晶体结构，并且因此在大多数涂层厚度下是透明的。另外，ITO可以用于加热或野外操作活动。ITO还可能具有比金属更少的缺陷，由此制造的ITO的厚涂层比例如铝的金属厚涂层更适合于野外操作。
可选地，微波能量相互作用材料可以包括适合的导电性、半导体或不导电的人造电介质或铁电体。人造电介质包括聚合物或其它适合基质或粘合剂中的导电再分材料，并且可以包括例如铝的导电金属的薄片。
接触食品层12位于微波能量相互作用材料14上部，以及有时支撑微波能量相互作用材料14，并且通常包括电绝缘体，例如聚合物薄膜。薄膜的厚度通常可以为约40到约55gauge。在一个方面，薄膜的厚度可以为约43到约52gauge。在另一个方面，薄膜的厚度可以为约45到约50gauge。在仍然另一个方面，薄膜的厚度可以为约48gauge。适合的聚合物薄膜的实例包括但不限于聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚砜、聚醚酮、玻璃纸或其任意组合。也可以使用其它的不导电基材，例如纸和纸层压材料、金属氧化物、硅酸盐、纤维素或其任意组合。
根据本发明的一个方面，聚合物薄膜可以包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。适合用作基材的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜的实例包括但不限于从DuPont Teijan Films(Hopewell，Virginia)商购的MELINEX，和从SKC，Inc.(Covington，Georgia)商购的SKYROL。聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜用于商购的基座，例如QWIK WAVEFocus基座和MICRO-RITE基座，两者均购自Graphic PackagingInternational(Marietta，Georgia)。
在一些情况下，聚合物薄膜可以具有充分的不粘性能，使得不需要额外的防粘涂层。在其它情况下，防粘涂层(未示出)可以施涂于聚合物薄膜上以提供所需性能。防粘涂层或材料可以与食品连续或不连续地无间隙接触。可以根据需要使用任何适合的防粘材料，条件是其适用于食品接触、与其所施涂的基材相容、以及在其所暴露的温度下耐降解。适合用于本发明的材料的实例包括但不限于硅氧烷类材料、铬或铬-脂肪酸络合物、蜡及其任意组合。防粘涂层可以使用任何涂布手段，例如凹版印刷、辊涂和气刀、刷涂处理、喷涂、浸涂、绕线棒控涂漆或其组合施涂于接触食品的表面。可选地，防粘材料可以引入到吸收性结构中，例如引入到聚合物纤维中，使得防粘材料扩散到纤维表面。
微波能量相互作用材料可以任何适合的方式施加于接触食品的层或基材上，以及在一些情况下，将微波能量相互作用材料印刷、挤出、溅射、蒸发或层压在基材上。微波能量相互作用材料可以任何图案以及使用任何技术施加于基材上，以实现食品的所需加热效果。例如，微波能量相互作用材料可以连续或不连续的层或涂层、圆形、环形、六边形、岛形、正方形、矩形、八角形等形式提供。适合用于本发明的可选图案和方法的实例在美国专利Nos.6,765,182；6,717,121；6,677,563；6,552,315；6,455,827；6,433,322；6,414,290；6,251,451；6,204,492；6,150,646；6,114,679；5,800,724；5,759,422；5,672,407；5,628,921；5,519,195；5,424,517；5,410,135；5,354,973；5,340,436；5,266,386；5,260,537；5221,419；5,213,902；5,117,078；5,039,364；4,963,424；4,936,935；4,890,439；4,865,921；4,775,771；和Re.34,683中提供；在此将每个都全部引入作为参考。虽然在此示出并描述了微波能量相互作用材料的特定实例，但是应理解本发明预期了微波能量相互作用材料的其它图案。
仍然参看图1，微波能量相互作用层14位于吸收性层16上部。吸收性层16可以由在微波加热过程中能够吸收来自食品的渗出物的任何材料形成。例如，在本发明的这一和其它方面中，吸收性层可以由纤维素材料、聚合物材料或其组合形成，并且可以为织造或非织造材料。
适合用于本发明的纤维素材料的实例包括但不限于木绒毛(woodfluff)、木绒毛纱布、薄纱和毛巾布。纤维素材料可以包括浆粕纤维或来自其它来源，例如亚麻、马利筋、蕉麻、大麻、棉或其任何组合的纤维。用于形成纤维素材料的工艺是本领域技术人员公知的，在此不做描述。
通常，纤维通过氢键和共价和/或离子键在纸和薄纱产品中维持在一起。在一些情况下，可能有利的是以使纤维-纤维键合点稳定并使它们在潮湿状态下耐受破坏的方式将纤维键合，所述潮湿状态例如当暴露于水或其它水溶液、血、脂肪、油脂和油类时。因此，纤维素材料任选地包括湿强性树脂(wet strength resin)。但是，此类湿强性树脂通常使吸收性降低，因此所需性能必须加以平衡。
在一个方面，每克吸收性材料能够吸收至少约0.5克来自食品的渗出物。在另一个方面，每克吸收性材料能够吸收至少约1克来自食品的渗出物。在仍然另一个方面，每克吸收性材料能够吸收至少约1.25克来自食品的渗出物。在另一个方面，每克吸收性材料能够吸收至少约1.5克来自食品的渗出物。在又一个方面，每克吸收性材料能够吸收至少约1.75克来自食品的渗出物。在仍然另一个方面，每克吸收性材料能够吸收至少约2克来自食品的渗出物。在另一个方面，每克吸收性材料能够吸收至少约2.5克来自食品的渗出物。在另一个方面，每克吸收性材料能够吸收至少约4克来自食品的渗出物。在又一个方面，每克吸收性材料能够吸收至少约5克来自食品的渗出物。在另一个方面，每克吸收性材料能够吸收至少约8克来自食品的渗出物。在又一个方面，每克吸收性材料能够吸收至少约10克来自食品的渗出物。在仍然另一个方面，每克吸收性材料能够吸收至少约12克来自食品的渗出物。在另一个方面，每克吸收性材料能够吸收至少约15克来自食品的渗出物。
在一个特定实例中，吸收性层包括以名称RelianceTM商购的Fiber MarkTM吸油板产品。每立方英寸Fiber MarkTM吸油板可以吸收约7到约9克来自一人份零食的油类。此外，吸油板可以为约0.025英寸厚，基重为每平方米约370克(每3,000平方英尺227.4磅)。
在另一个方面，吸收性层包括聚合物材料。如在此使用的，术语“聚合物材料”或“聚合物”包括但不限于均聚物，共聚物例如嵌段、接枝、无规和交替共聚物，三元共聚物等，以及其共混物和变体。此外，除非另外具体限定，术语“聚合物”应包括分子的所有可能的几何构型。这些构型包括但不限于全同立构、间同立构和无规对称。
可以用于本发明的典型热塑性聚合物包括但不限于聚烯烃例如聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯及其共聚物，聚四氟乙烯，聚酯例如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙酸乙烯酯、聚氯乙烯-乙酸乙烯酯，聚乙烯醇缩丁醛，丙烯酸类树脂例如聚丙烯酸酯和聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯，聚酰胺(即，尼龙)，聚氯乙烯，聚偏二氯乙烯，聚苯乙烯，聚乙烯醇，聚氨酯，纤维素树脂(即，硝酸纤维素、乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、乙基纤维素)等，任何上述材料的共聚物，例如乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物和苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物，Kraton商标聚合物。
另一方面中，吸收性层可以包括纤维素材料和聚合物材料两者。适合的此类材料的实例包括但不限于共成型材料、毡、针刺材料或其任意组合。
根据本发明的一个方面，吸收性层包括由共成型工艺形成的共成型材料。如在此使用的，术语“共成型工艺”表示一种其中至少一个熔喷模头靠近斜槽设置，其它材料通过该斜槽加入到聚合物熔喷纤维中以形成纤网(web)。该纤网然后可以压延、粘合和/或缠绕成辊。此类其它材料可以为例如浆粕、纤维素或短纤维。
如在此使用的，术语“熔喷纤维”表示由熔喷法形成的未取向聚合物的细纤维。通常通过将熔融的热塑性材料经由多个细小的通常为圆形的口模毛细管，以熔融纱线或长丝形式挤入汇聚的通常是热的高速气体(例如，空气)流中，形成熔喷纤维，所述气体流使熔融热塑性材料的长丝变细，使其直径减小，可以达到微纤维直径。其后，该熔喷纤维由该高速气体流携带并沉积在收集表面上，形成随机分配的熔喷纤维的纤网。熔喷纤维可以为连续的或不连续的，并且平均直径通常小于10微米。
如在此使用的，术语“非织造”材料或织物或纤网表示具有个体的纤维或纱线形成的插层结构(但并非如针织物中的可区别方式)的纤网。非织造织物或纤网已经由许多方法形成，例如纺粘法、熔喷法和粘合梳理纤网法。
如在此使用的，术语“纺粘纤维”表示由纺粘法形成的分子取向聚合物的小直径纤维。通过由具有挤出长丝直径的多个细小的通常为圆形的喷丝头毛细管，以长丝形式挤出熔融热塑性材料，然后迅速减小其直径形成纺粘纤维。
“粘合梳理纤网(bonded carded web)”表示由送过精梳或梳理设备的短纤维制造的纤网，所述设备将短纤维分隔并以纵向排列，形成大致纵向取向的纤维非织造纤网。这种纤维通常以放置在清棉机中的捆包形式购买，所述清棉机在梳理设备之前分离纤维。一旦纤网形成，其然后通过一些已知粘合方法的一种或多种加以粘合。一种这样的粘合方法为粉末粘合，其中粉末化的粘合剂分布在整个纤网中，然后通常通过用热空气加热该纤网和粘合剂使粉末化的粘合剂活化。另一种适合的粘合方法为图案化粘合(pattern bonding)，其中加热的轧光辊或超声波粘合设备用于将纤维通常以局部化的粘合图案粘合在一起，但是如果需要，纤网可以横穿其整个表面加以粘合。另一种适合和公知粘合方法为热风透吹粘合法(through-air bonding)，特别是当使用双组分短纤维时。
在一个方面，吸收性层包括毡。如在此使用的，“毡”表示由天然和/或合成纤维形成的、通过机械和化学作用、压力、湿气和热量的组合制造的缠结的非织造材料。在此所述的任何纤维和聚合物可以用来形成根据本发明的毡。因此，例如，毡可以由聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚丙烯形成。本发明使用的毡可以具有约50lb/ream(3000平方英尺)到约100lb/ream，例如75lb/ream的基重。在一个方面，毡具有约50到约60lb/ream的基重。在另一个方面，毡具有约60到约70lb/ream的基重。在又一个方面，毡具有约70到约80lb/ream的基重。在仍然另一个方面，毡具有约80到约90lb/ream的基重。在另一个方面，毡具有约90到约100lb/ream的基重。适合用于本发明的毡材料的实例为商购自HDK Industries(Greenville，SouthCarolica)、Hollingsworth & Vose Company(East Walpole，Massachusetts)和BBA Fiberweb(Charlotte，NC)的那些。
另一方面，吸收性层包括由针刺法形成的针刺材料。如在此使用的，“针刺”表示将松散纤维的毛层转化为聚结的非织造织物的方法，其中钩针刺穿过毛层，由此将纤维缠结。在此所述的任何纤维和聚合物可以用来形成根据本发明的针刺材料。例如，吸收性层可以包括含有棉纤维和/或浆粕纤维的针刺纺粘材料。
仍然参看图1，结构10还包括液体防渗层18来容纳由食品释放的渗出物。当结构10用于形成包装时，液体防渗层18在使用者拿取时保持干燥感觉。另外，液体防渗层18防止渗出物从包装渗漏。任何疏水性和/或疏油性材料可以用来形成液体防渗层18。适合材料的实例包括但不限于聚烯烃例如聚丙烯、聚乙烯及其共聚物，丙烯酸类聚合物，氟烃，聚酰胺，聚酯，聚烯烃，丙烯酸共聚物，部分中和的酸共聚物，以及石蜡。这些材料可以单独使用，或者以混合物形式或以共挤出层形式使用。
液体防渗层可以使用本领域已知的任何适合的方法、技术或工艺形成，包括但不限于层压、挤出和溶液涂布。因此，液体防渗层可以为层压到构造物上的薄膜，或者可以溶液、熔融聚合物等形式直接施涂到构造物上。
可以在结构10中提供多个局部狭缝、孔口、凸起或穿孔20(统称为“穿孔”)，以限定从接触食品表面22经由各层到吸收性层16的路径。如图1所示，穿孔20贯穿各层12和14，但是并未贯穿吸收性层16或液体防渗层18。以这种方法，来自食品的渗出物移动通过穿孔并被吸收进吸收性层中。
如果需要，穿孔可以贯穿构造物的整个厚度。但是，在这种结构中，渗出物将在吸收性层中被主要地吸收，而一些液体可能残留在微波托盘上或另外残留在包装的外表面上。虽然在此以特定结构示出，但是穿孔可以定义为许多可能的形状，例如圆形、椭圆形、梯形，或者所需的或希望的任何其它形状。此外，穿孔的数量和结构可以改变，这取决于所要放置在该构造物之上或之中的食品的液体含量，以及许多其它因素。
如图2中的另一种示例性构造物24所示，基座可以层压到载体26上。载体可以由纸、纸板、低收缩聚合物或任何其它适合的材料形成。因此，例如金属化的聚合物薄膜可以层压到例如牛皮纸的纸上，或者例如铸型尼龙6或尼龙6，6薄膜的低收缩聚合物薄膜，或者含有这种聚合物的共挤出薄膜，并且共同穿孔。适合用于本发明的一种此类材料为可商购自DuPont Canada的DARTEK。当载体为纸时，载体可以具有约15到约30lb/ream的基重。在一个方面，纸载体的基重为约20到约30lb/ream。在另一个方面，纸载体具有约25lb/ream的基重。当载体为纸板时，载体可以具有约8到约20密耳的厚度。在一个方面，纸板载体具有约10到约18密耳的厚度。在另一个方面，纸板载体具有约13密耳的厚度。
图3A和3B说明由图2的吸收性结构24形成的示例性板坯28。板坯28包括多个由折线连接的板。底板30分别由折线36和38连接到第一侧板32和第二侧板34。第一侧板32由折线42连接到第一顶板部分40a。第二侧板34由折线44连接到第二顶板部分40b。第一侧板32和第二侧板34通常沿着板中线分别包括孔口46和48。这种孔口通常用于使包含在由板坯28形成的包装中的食品放气。应理解这种放气孔口是任选的，而且在此预期许多其它的放气用特征和构造。虽然不希望受理论束缚，但是还是据信这种孔口使得一部分微波能量主要地进入食品方向，加热食品中心，如1990年8月14日公开的标题为“Apertured Microwave Reactive Package”的美国专利No.4,948,932中所述的，在此将其全部内容引入作为参考。第一侧板32和第二侧板34还分别包括在由板坯28形成的包装或套管中形成联接板的折线50和52。
图4描述图3A的板坯28折叠成套管54。为形成套管56，各板沿着折线36、38、42、44折叠。第一顶板部分40a和第二顶板部分40b彼此相对并重叠，使得得到的顶板(在此也表示为“相对食品板”)40与底板(在此也表示为“承载食品板”)30基本具有相同的尺寸。但是应理解，在其它包装构造中，这种对称可能并非必需或希望的。在此预期许多包装形状和构造。第一顶板部分40a和第二顶板部分40b胶接或以其它方式连接以形成套管54，该套管54具有容纳食品(未示出)的腔56和开放端58和60。第一侧板32和第二侧板34沿着折线50和52向着腔56折叠。
当食品在其中被加热时，来自食品的任何渗出物流过各层中的穿孔20，由吸收性层16吸收，并且由液体防渗层18容纳(参见图3B)。因此，当使用者从微波炉取出食品时，几乎没有或者没有渗出物从套管54渗漏。
图5A和5B描绘根据本发明多个方面的另一种示例性板坯62。在该实施例中，仅沿着板坯62的一部分长度L提供吸收性层16。在该实施例中，仅沿着由板坯62形成的套管的底板30设置吸收性材料16。另外，仅在底板30中提供穿孔20，使渗出物可以流到吸收性层16。与具有完整吸收性层的板坯(例如，图3A和3B中所示)相比，通过形成仅具有局部吸收性层16的板坯62，板坯62可以更容易折叠、更加柔软、更便宜以及更容易在其中插入食品。
应理解虽然在此讨论了某些构造物，但是在此预期许多其它的吸收性结构、材料、套管、包装和构造物。另外，应理解根据本发明可以使用许多其它的层。例如，在一个方面，构造物可以包括“绝缘微波材料”。如在此使用的，“绝缘微波材料”表示提供绝缘效果的各种层的任何结构，所述层例如聚酯层、基座层、聚合物层、纸层、连续和不连续的粘合剂层，以及图案化粘合剂(patterned adhesive)层。包装可以包括一个或多个基座，一个或多个可膨胀绝缘室，或者基座和可膨胀绝缘室的组合。单独的或组合的适合材料的实例包括但不限于QwikWave基座包装材料，QwikWaveFocus包装材料，Micro-Rite包装材料，MicroFlexQ包装材料和QuiltWaveTM基座包装材料，它们均商购自Graphic Packaging International，Inc。这种材料的实例记载在PCT申请No.PCT/US03/03779中，在此将其全部内容引入作为参考。
用于本发明的绝缘微波材料可以包括至少一个基座。通过与基座结合使用绝缘微波材料，由基座产生的更多显热被输送到食品表面，而非使环境加热，由此增强食品的褐变和松脆。相反，没有绝缘材料，由基座产生的一些或全部热量可能经由传导到周围空气和其它传导介质，例如微波炉底部或转盘而发生损耗。此外，当在微波炉中烹饪时，绝缘微波材料可以保留食品中的水份，由此改善食品的结构和味道。另外，这种包装通常触摸起来更凉，由此使得使用者可以更舒服地拿取食品。
各种示例性绝缘材料在图6-11中描绘。在此所示的每个实施例中，应理解不必按照透视法示出层宽。例如在一些情况下，粘合剂层可能相对于其它层非常的薄，但是仍然显示具有一定厚度，以便清楚地说明各层的结构。
参看图6，材料64可以为多个不同层的组合。例如使用粘合剂70将由微波相互作用材料66在第一塑料薄膜68上的薄层形成的基座粘合到尺寸稳定的基材72，例如纸上。使用图案化粘合剂76或其它材料将基材72粘合到第二塑料薄膜74上，使得在材料64中形成闭合室78。闭合室78基本耐受蒸汽迁移。在本发明的这一和其它方面，当使用这种材料时以及当形成狭缝或穿孔时，这种穿孔可以在各室之间提供。
任选地，另外的基材层80可以通过粘合剂82或通过其它方式粘合到第一塑料薄膜68上，与微波相互作用材料66相对，如图7中所绘。该另外的基材层80可以为纸层或任何其它适合材料层，并且可以将其提供以保护食品(未示出)免受加热过程中破裂并从基材剥离的任何基座薄膜碎片的影响。绝缘材料64形成基本平坦的多层片材84，如图8所示。
图9描绘暴露于来自微波炉(未示出)的微波能量之后图8的示例性绝缘材料84。当受到微波能量冲击，基座进行加热时，通常容纳在基材72，例如纸中的水蒸汽和其它气体，以及封闭在闭合室78中的第二塑料薄膜74和基材72之间的窄间隙中的任何空气发生膨胀。闭合室78中的水蒸汽和空气的膨胀在闭合室78一侧上的基座薄膜68和基材72以及另一侧上的第二塑料薄膜74上施加压力。形成闭合室78的材料64的每个侧面同时但唯一地对加热和蒸气膨胀起反应。室78膨胀或膨大形成由基座薄膜68和基材72层压体中的通道(未示出)分开的枕状充填的顶部表面86，其位于由第二塑料薄膜74形成的底部表面88之上。这种膨胀可以在激发的微波炉中在1到15秒内发生，以及在一些情况下，可以在2到10秒内发生。
图10和11描绘适合用于本发明任何各种包装的可选示例性微波绝缘材料层构造。首先参看图10，绝缘微波材料90显示具有通过图案化粘合剂层粘合在一起的两个对称层结构。从附图上部开始，第一对称层结构包括PET薄膜层92、金属层94、粘合剂层96和纸或纸板层98。金属层94可以包括沿着部分或全部PET薄膜层92沉积的金属，例如铝。PET薄膜92和金属层94一起限定基座。粘合剂层96将PET薄膜92和金属层94粘合到纸板层98上。
从附图底部开始，第二对称层结构也包括PET薄膜层100、金属层102、粘合剂层104和纸或纸板层106。如果需要，两个对称的结构可以通过将一层结构在其自身上折叠而形成。第二对称层结构的各层以与第一对称结构的各层类似的方式粘合在一起。图案化粘合剂层108在两个纸层98和106之间提供，并且限定将其设置以当暴露于微波能量时发生膨胀的闭合室110的图案。在一个方面，根据本发明，具有两个金属层94和102的绝缘材料90产生更多的热量和更大的室膨胀(loft)。
参看图11，示出了另一种绝缘微波材料90。材料90可以包括PET薄膜层92、金属层94、粘合剂层96和纸层98。另外，材料90可以包括透明PET薄膜层100、粘合剂104和纸层106。各层通过限定多个闭合可膨胀室110的图案化粘合剂108粘合或固定。
根据本发明的另一个方面，提供没有基座材料的吸收性构造物。当不希望或不需要褐变和松脆时，或者当不需要基座来得到所需褐变和松脆时，这种构造物可能是有用的。例如，当在微波炉中烹饪腊肉时，腊肉可以在不使用基座的情况下变得松脆。
图12和13说明在没有基座材料的情况下，在微波炉中加热食品的示例性构造物112。该构造物包括多个叠加的层。在该实施例中，构造物112特征在于具有不粘表面116的吸收性层114。不粘表面116可以通过以下方法形成使用具有固有防粘性能的材料来形成吸收性层114(图12)，可以通过将防粘添加剂引入吸收性层中而形成，例如当吸收性层由聚合物材料(未示出)形成时，或者可以通过例如凹板印刷、辊涂和气刀、刷涂处理、喷涂、浸涂、绕线棒控涂漆或其任意组合，在至少一部分吸收性层114之上施涂防粘涂层或层118(图13)。
在这一和其它方面中，防粘涂层或材料可以连续或不连续地与食品无间隙接触。可以根据需要使用任何适合的防粘材料，例如硅氧烷类材料、铬或铬-脂肪酸络合物例如可商购自Zaclon，Inc.(ClevelandOhio)的QUILON铬络合物、蜡或其任意组合。
参看图14，构造物可以包括用于防粘材料或涂层118的载体层或载体120。载体层120用作食品(未示出)和吸收性材料之间的阻隔层，由此保护食品免受吸收性结构中含有的松散纤维和添加剂的影响。另外，当吸收性结构已经吸收难看的渗出物时，载体层可以改善它的外观。
载体层可以由任何适合的刚性或半刚性材料形成，例如纤维素材料、非织造材料、薄膜、纸或其任意组合。载体层可以具有渗出物容易通过的穿孔。可以根据需要以任何适合的图案或构造提供孔口或狭缝，实现经过载体层的所需流通。
在一个方面，载体层可以包括例如上述那些的穿孔的纤维素材料。纤维素载体层可以包括总基重为约10到约30lb/ream(约4.5到约13.6kg/ream)的一个或多个叠层。在一个方面，纤维素载体层具有约15到约25lb/ream的基重。在另一个方面，纤维素载体层具有约20lb/ream的基重。
可选地，载体层可以包括例如上述那些的非织造材料。非织造载体层可以包括总基重为约6到约70克/平方米(gsm)的一个或多个叠层。在一个方面，非织造载体层具有约8到约30gsm的基重。在另一个方面，非织造载体层具有约10gsm的基重。
在另一个方面，载体层可以包括例如穿孔牛皮纸的穿孔纸。纸载体层可以具有约5到约30lb/ream的基重。在一个方面，纸载体层具有约10到约20lb/ream的基重。在另一个方面，纸载体层具有约15lb/ream的基重。
另外可选地，载体层可以包括穿孔薄膜。薄膜载体层可以具有约0.2到约1密耳的厚度。在一个方面，薄膜层具有约0.3到约0.8密耳的厚度。在另一个方面，薄膜层具有约0.4密耳的厚度。适合用于形成供本发明使用的薄膜的热塑性材料实例包括但不限于聚丙烯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、玻璃纸、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚己内酰胺、聚酯、聚四氟乙烯、或其任何的混合物或共聚物或共挤出物。
如在前所述，在此描述或在此预期的任一种吸收性构造物可以包括用于连接各层的一个或多个粘结或粘合剂层。例如，如图15中说明的，粘结层122可以用来将载体层120连接到吸收性层114上。粘结层122可以为聚合物材料、粘合剂或任何其它适合的材料。
在此描述或在此预期的任何构造物中，超吸收性材料可以用来增强该结构的吸收性。如在此使用的，“超吸收剂”或“超吸收性材料”表示在适宜条件下，在含0.9wt％氯化钠的水溶液中能够吸收至少约20倍其重量，以及更理想的，至少约30倍其重量的水溶胀性、水溶性有机或无机材料。适合用作与本发明结合使用的超吸收性材料的有机材料包括但不限于天然材料，例如瓜尔胶、琼脂、果胶等；以及合成材料，例如合成水凝胶聚合物。这种水凝胶聚合物包括例如聚丙烯酸的碱金属盐、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、乙烯、马来酸酐共聚物、聚乙烯基醚、甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟基丙基纤维素、聚乙烯基吗啉酮以及乙烯基磺酸的聚合物和共聚物、聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、聚乙烯基吡啶等。其它合适的聚合物包括水解的丙烯腈接枝的淀粉、丙烯酸接枝的淀粉和异丁烯马来酸酐聚合物及其混合物。水凝胶聚合物优选发生轻微交联以使该材料基本不溶于水。交联可以例如通过辐射或通过共价、离子、van der Waals或氢键完成。超吸收性材料可以为适用于吸收性结构的任何形式，包括颗粒、纤维、薄片、球粒等。通常超吸收性材料以约5到约95wt％的量存在于吸收性结构中，基于吸收性结构的总重量。超吸收剂通常可以约20到约1000微米的粒度获得。
本发明的吸收性构造物可以用来形成用于各种包装和加热应用的许多产品。
根据本发明的一个方面，为各种食品和烹饪设备的使用者提供吸收性构造物。该吸收性构造物可以各种形式提供，并且需要时使用者保留吸收性结构的供应。
例如，吸收性结构可以用来形成用于个人(家庭、工作、旅游、露营等)、商业(例如，餐馆、公共饮食业、自动售货等)或机构(例如，大学、医院等)应用的预切一次性吸收性片材。该片材可以任何形状提供，例如，正方形、矩形、圆形、椭圆形、多边形、星形、菱形或任何其它图案。该片材可以各种尺寸提供，取决于预定用途是否为用于微波炉、常规烤箱、烤炉烘箱、电热板、电气煎锅或烤架。例如，可以切割片材以配合标准的板尺寸、平底锅或烤板。片材可以单独缠卷用于旅游用途，或者可以多个片材的缠卷组合件形式提供。片材可以在箱或袋中提供。片材可以在弹出或下拉分配器中提供，并且可以包括单个折叠或交插折叠，例如C折或三折。
吸收性片材可以用来在微波炉中烹饪食品。更具体地，吸收性片材可以用来在微波炉中烹饪腊肉。在这种情况下，吸收性片材从包装中分配出并任选放置在盘子或托盘上。腊肉放置在吸收性结构上。当在微波炉中烹饪腊肉时，油脂从腊肉条中流出并透过吸收性结构的各层，如果有的话，并在吸收性层中被吸收。因此，烹饪的腊肉较不油腻并且更加松脆。然后将吸收性结构和其中的油脂一起方便地丢弃。
可选地，可以为使用者以吸收性材料卷材的形式提供吸收性结构。在一个方面，该卷材由具有纵向尺寸和横向尺寸的连续片材形成。该卷材通过任选在芯上、在纵向缠绕材料而形成。该卷材可以在沿着纵向尺寸的间隔位置处包括横向穿孔，使得使用者可以将片材从该卷材中撕开。当需要用于微波炉、常规烤箱、烤炉烘箱、电气煎锅、烤架或其它烹饪设备时，使用者可以单独地撕开一个或多个片材，或者将卷材展开来取出两个或更多个连接的片材。在另一个方面，卷材由多个重叠片材形成，其可以容纳在例如带有盖的柔性或刚性容器中，盖带有开口以便容易取出卷材中的最外层片材。吸收性片材然后通过盖中的开口进行分配。
根据本发明的另一个方面，吸收性结构可以用于托盘或其它容器的吸收性片材形式提供。食物容器和/或包装自身的特定形式可以包括本领域技术人员已知的大量形式的任何一种，例如包覆的托盘、纸板盒、塑料容器、可密封袋等。在一个方面，吸收性片材供给特定食品，但是在烹饪之前，其与包装中的食品保持分离。在另一个方面中，吸收性片材与包装中的食品以无间隙接触的形式放置。在这一方面，吸收性片材在烹饪之前以及过程中和/或烹饪之后吸收渗出物。片材可以附着于托盘或容器，或者可以由其上承载的食品保持在适当位置。
当用于包装肉类和家禽时，吸收性结构可以放置在泡沫塑料或塑料托盘的中心部分之上。虽然矩形构造是最常用的，但是托盘的实际尺寸可以显著变化，取决于所要包装的产品的性质和数量。可以调整吸收性结构的大小，配合托盘作为单一连续装置，或者可以将吸收性结构设置为分几部分位于托盘上部。此外，虽然在其上放置产品之前，吸收性片材可以简单地放置在载体托盘之上，但是吸收性片材可以永久地附着于托盘，以防止其在操作中发生移动。作为一个实例，吸收性片材可以粘附于托盘。此外，吸收性片材可以制成托盘本身的组成部分。
作为另一个实例，可以在肉类，例如腊肉包装中的托盘中提供吸收性片材。吸收性片材可以容纳在包装中，与腊肉分离，该腊肉通常用食品级塑料包裹。使用者将吸收性片材放置在托盘上，去掉腊肉的包裹，并将腊肉放置在吸收性片材上。放有吸收性片材和腊肉的托盘放置在微波炉中进行烹饪。当腊肉烹饪时，油脂从腊肉中流出并容纳在吸收性层中。
可选地，吸收性片材可以与其上的腊肉一起放置在托盘上，并且容纳腊肉和吸收性片材的整个托盘可以用食品级塑料包裹。在这种情况下，使用者去掉托盘的包裹，将放有腊肉和吸收性片材的托盘放置在微波炉中进行烹饪。另外可选地，吸收性片材上的腊肉可以一起包裹，并且包裹的腊肉和吸收性片材放置在包装内的托盘上。在这种情况下，使用者去掉腊肉和吸收性片材的包裹，并将它们放置在托盘上进行烹饪。烹饪之后，取出腊肉，并丢弃吸收性片材和托盘。
本发明的各种构造物可以按照许多不同工艺形成。这些工艺是本领域技术人员公知的，在此仅做简要描述。
吸收性结构的每层可以材料的缠绕卷材形式制备和提供。各层然后可以展开、叠加和结合以形成吸收性结构。如上所述，各层可以进行粘合剂结合、机械结合、热结合、超声波结合或其任意组合。选择结合的程度和类型，以提供充分的结构完整性，而不妨碍渗出物向吸收性层的流动。
热结合工艺的实例包括但不限于压延、热风透吹粘合和点结合。点结合涉及使要结合的材料在加热的轧光辊和支撑辊之间通过。通常但非总是如此，轧光辊形成图案，使得整个织物不在其整个表面上发生结合，以及支撑辊通常是平坦的。因此，已经按照功能和美观性原因开发了轧光辊的各种图案。机械结合包括使用卡钉、缝线、索眼和其它紧固件将各层连接。粘合剂结合技术使用例如粘合带、热熔粘合剂和各种可固化粘合剂。超声波结合包括使要结合的材料在sonichorn和支撑辊之间通过，将机械能转化为热量。一方面，在一个或多个其它层之间施加聚合物层，例如聚丙烯、聚乙烯或其组合或其共聚物，以连接各层。
要连接的各层有选择地加以结合，实现结构完整性、强度和渗透性之间的平衡。通常，结合使强度和结构完整性提高，但使渗透性下降。一方面，周围边缘至少是部分未结合的，使得从接触食品表面流出的渗出物可以经由边缘加以吸收。吸收性结构然后可以缠绕成卷材，进行冲切以及包装。
可选地，吸收性结构各层的一个或多个可以作为连续工艺的一部分形成。因此，例如，防粘涂层可以施涂于基材，例如纸或非织造材料上，并且卷成卷材。分别地，可以形成基片，并可以在其上形成吸收性层并使用聚合物粘合剂将其与基片粘合。为了组装吸收性结构，如上所述将两个复合材料放在一起、层叠、结合，并且做成最终的卷材、片材、垫片或其它构造物。
如上所述，根据特定应用的需要或要求，可以在构造物的一个或多个层中提供穿孔。通常称为“吻合切割(kiss cut)”的局部深度切割可以用来在组装的构造物中的少于全部层的部分层中穿孔。穿孔也可以使用旋转冲切狭缝的双切割纤网工艺形成，例如要求2002年1月18日提交的标题为“Container and Methods AssociatedTherewith”的相关美国申请No.10/053,732的优先权、标题为“Container and Methods Associated Therewith”的PCT申请PCT/US03/00573和2002年12月13日提交的标题为“Packages，Blanksfor Making Packages，and Associated Methods and Apparatus”的美国专利申请No.10/318,437中所述，在此将其全部内容引入作为参考。例如，吸收性层可以定位并粘附于基座。可选地，在组装成为吸收性结构之前，这些层可以形成有狭缝。
一方面，粘合剂施加在穿孔线之间，这样粘合剂不会妨碍渗出物流过穿孔。通过以这种方式施加粘合剂，各层的一个或多个可以在组装为构造物之前进行穿孔。另一方面，在将各层穿孔之前，可以组装构造物并使任何粘合剂干燥。
本发明进一步通过以下实施例进行说明，它们不以任何方式解释为对本发明范围强加限制。相反，可以清楚地理解，在不脱离本发明的精神和/或所附权利要求的范围的前提下，本领域技术人员在阅读本文描述之后可以得到启示，采取措施得到各种其它方面、改进方案及其等同物。
实施例评价多种吸收性构造物，确定是否流体防渗层会阻止渗出物流到微波炉的转盘上。通过使用约4.4gsm以商品名“3482”商购自BasicAdhesives(Brooklyn，New York)的粘合剂，将金属化的(铝)聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜层压到基重为约130lb/ream的纸板载体上，制备具有6英寸×6英寸基底和1英寸深度的纤网转角托盘(webcornered tray)。将得到的结构层压到基重为约123gsm的购自Ahlstrom Corporation(Mount Holly Springs，Pennsylvania)的“1279”吸收性滤纸上。然后在形成托盘之前将一些试样层压到流体防渗薄膜上。使用CAD/CAM试样测绘板，所有试样都具有约198个切割刻痕或狭缝，其穿过金属化的薄膜和纸板载体并且进入(但未贯穿)吸水性纸。狭缝约0.25英寸长并且间隔约0.375英寸。称重每个试样托盘中的吸水性纸层为约2.5g。
将每个托盘放置在一片白色复印机纸之上，并与约5克低芥酸菜子油一起放入1100W微波炉中。将低芥酸菜子油和托盘加热约2分钟。从微波炉中取出试样并观察打印纸的玷污。结果在表1中给出。在每种情况下，在加热过程中大部分低芥酸菜子油穿过狭缝。在每个对于流体防渗薄膜进行评价的试样中，基本上所有的5克油都被2.5克吸收性层吸收。
表1
应理解在此描述和在此预期的各种板坯和纸板中的每一种中，“折线”可以为促进折叠延续的弱化形式的任何基本线形，但不一定为直线。更具体地，但并非为了缩小本发明的范围，折线可以为刻线，例如采用在材料中沿着所需弱化线形成破碎部分的钝刻刀等形成的线条；沿着所需弱化线部分延伸至材料中的切口，和/或沿着所需弱化线部分延伸至材料中和/或完全贯穿材料的许多切口；以及这些特征的不同组合。当切口用于形成折线时，切口通常将不以可能使理性的使用者错误地认为折线就是撕裂线的形式过度扩展。
例如，一种常规的撕裂线类型为完全贯穿材料延伸的许多切口形式，相邻的切口略微地间隔开，使得相邻切口之间界定的间隙(例如，小的略微桥形的材料片)通常用于暂时连接穿过撕裂线的材料。该间隙在沿着撕裂线撕开过程中发生断裂。包括间隙的这种撕裂线也可以称为切割线，因为间隙通常占目标线条的相对小百分比，以及可选地，间隙可以从这种切割线中省略掉。如上所述，当切口用于提供折线时，切口通常将不以可能使理性的使用者错误地认为折线就是撕裂线的形式过度扩展。同样，当切割线(例如，撕裂线)中存在间隙时，间隙通常将不以可能使理性的使用者错误地认为目标线条就是折线的形式过度地大或过度地多。
术语“胶水”和“胶接”旨在包括本领域技术人员已知的用于粘合材料的任何粘合剂或方式或技术。虽然在此使用术语“胶水”和“胶接”，但是应理解在此预期固定各种片状物的其它方法。
因此，鉴于上述发明详述，本领域技术人员将容易理解，本发明可以具有广泛的实用性和应用。根据本发明及其上述详细说明，在不脱离本发明的主旨或范围的前提下，不同于在此描述那些的本发明的许多改进，以及许多变化、改良和等效结构将是显而易见的或者被合理启示的。
虽然如上已经以一定详细程度描述了本发明的许多实施方案，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明精神或范围的前提下，对公开的实施方案做出大量变化。所有方向性基准(例如，上部、下部、向上、向下、左侧、右侧、向左、向右、顶部、底部、之上、之下、垂直、水平、顺时针和逆时针)仅用于辨认目的，以帮助读者理解本发明的实施方案，并不形成限制，特别是关于本发明的位置、方向或用途的限制，除非权利要求中特别指明。连接基准(例如，附着、偶联、连接等)应加以宽泛解释，可以包括连接元件之间的中间部份以及元件之间的相对运动。就此而论，连接基准不一定表示两个元件直接连接以及彼此处于固定关系。
本领域技术人员将认识到，参考各实施方案讨论的各种因素可以互换形成处于本发明范围内的全新的实施方案。希望上述说明书中包含的或附图中所示的所有要素应被解释为仅是说明性的而非限制性的。在不脱离如所附权利要求中限定的本发明的精神前提下，可以在细节或结构中进行改变。在此阐述的详细说明不希望被解释为限制本发明或者排除任何本发明的此类其它实施方案、改进、变化、改良和等效结构。
权利要求
1.一种吸收性构造物，以层状构造包括聚合物薄膜；包括金属层的微波能量相互作用材料；每克吸收性材料能够吸收约0.5到约2.5克渗出物的吸收性层；和液体防渗材料，其中吸收性构造物包括贯穿聚合物薄膜和微波能量相互作用材料的多个穿孔。
2.权利要求1的构造物，其中聚合物薄膜包括聚丙烯、聚乙烯或其组合或其共聚物。
3.权利要求1的构造物，其中金属层包括铟锡氧化物。
4.权利要求1的构造物，进一步包括位于至少一部分聚合物薄膜之上的防粘涂层，其中防粘涂层包括硅氧烷类材料、铬络合物、蜡或其任意组合。
5.一种吸收性结构，以层状构造包括包括多个可膨胀室的绝缘微波材料，在可膨胀室之间具有不可膨胀区域；和与至少一部分绝缘微波材料叠加的吸收性层。
6.权利要求5的吸收性结构，进一步包括贯穿绝缘微波材料的不可膨胀区域的多个穿孔。
7.权利要求5的吸收性结构，进一步包括在绝缘微波材料末端与吸收性层叠加的液体防渗层。
8.一种包装板坯，包括包括承载食品板的多个毗连的板，该承载食品板包括基座层；和与至少一部分基座层叠加的吸收性层。
9.权利要求8的板坯，其中承载食品板进一步包括至少一个穿过基座层的穿孔。
10.权利要求8的板坯，其中承载食品板进一步包括与吸收性层叠加的流体防渗层，使得吸收性层位于基座层和流体防渗层之间。
11.权利要求8的板坯，其中多个板进一步包括沿着各自折线连接到承载食品板的第一侧板和第二侧板；连接到第一侧板的相对食品板的第一部分；和连接到第二侧板的相对食品板的第二部分。
12.一种微波加热套管，包括承载食品板，以叠加构造包括接触食品层、微波能量相互作用层和吸收性层，其中接触食品层和微波能量相互作用层具有至少一个贯穿其中的穿孔；连接到承载食品板的第一侧板和第二侧板；和连接到第一侧板和第二侧板的相对食品板，其中承载食品板、第一侧板、第二侧板和相对食品板限定出在其中容纳食品的腔。
13.权利要求12的套管，其中第一侧板和第二侧板中的至少一个包括至少一个孔口。
14.权利要求12的套管，其中第一侧板、第二侧板和相对食品板各自包括基座。
15.一种吸收性片材，包括包括硅氧烷、铬络合物、蜡或其任意组合的不粘的接触食品表面；和包括聚对苯二甲酸乙二醇酯的吸收性层。
16.权利要求15的吸收性片材，其中硅氧烷、铬络合物、蜡或其组合由穿孔的载体承载。
17.权利要求16的吸收性片材，进一步包括在载体和吸收性层之间的聚丙烯粘合层。
18.权利要求15的吸收性片材，其中吸收性层包括基重为约50到约100lb/ream的聚对苯二甲酸乙二醇酯毡。
19.一种托盘，包括权利要求15的吸收性片材。
20.一种吸收性材料卷材，包括至少两个重叠的权利要求15的吸收性片材。
全文摘要
提供多种在微波炉中的加热过程中吸收渗出物并任选增强食品的褐变和松脆的构造物。
文档编号B65D81/34GK101031483SQ200580028449
公开日2007年9月5日 申请日期2005年8月25日 优先权日2004年8月25日
发明者S·W·米德尔顿, T·P·拉弗蒂, W·J·舒尔茨, N·L·杰斯奇, J·C·法尔斯, T·沃尔弗德 申请人:印刷包装国际公司