JP2008510668A - 微粉用のプラスティックバッグ - Google Patents

Abstract

プラスティックバッグを形成し充填する方法は、複数の微細孔を有するバッグを提供する工程と、当該バッグに粉末製品を充填する工程と、バッグを閉じる工程と、バッグ内に閉じ込められた空気の少なくとも一部を、微細孔を通して除去する工程と、当該微細孔を閉じる工程と、を含む。製品は、複数の微細孔が設けられたプラスティックフィルムから形成されたバッグを備える。バッグ内容物は、頂部及び底部が閉じられたときにバッグ内に存在していた量より少ない空気を含んでおり、バッグ内に封止された空気の少なくとも一部は微細孔から放出されている。封止剤が微細孔を封止するために使用される。
【選択図】 図１

Description

発明の分野

本発明は、粉末材料のパッケージングに関するものである。より詳細には、本発明は、粉末材料に使用されるプラスティックバッグの形成及び充填に関するものである。

背景

伝統的に、粉末製品、例えば、結合剤、セメント、ココア、小麦粉等は、高速の充填及び成形機を用いて、紙製のバッグ内にパッケージングされている。しかしながら、紙製のバッグの使用には、関連する多くの欠点が存在している。紙製のバッグは、耐水性ではない。水、又は高湿条件に晒されると、紙は水を吸収して、しばしば水をバッグの内容物へと透すことがある。当該内容物がセメント、又は石膏を含む場合には、水の導入によってそれら材料が硬化し、当該材料が後の使用時に利用できなくなる。紙製のバッグはまた、強度にも欠ける。紙製のバッグは比較的容易に破裂し又は引き裂かれ、これによって、内容物が漏れ出し、失われる。

粉末製品用のプラスティックバッグを使用する試みが、当該プラスティックバッグが高強度且つ耐水性を有することに起因して、なされている。非多孔性のプラスティックフィルムを使用して水の浸入を防ぐ場合には、バッグの内部にある残気が、当該バッグを封止する際に内部に閉じ込められる。充填時に生成される背圧は、当該バックをバルーン状の外観にする。多くの場合に、バッグは、製品が自動充填の際に当該バッグから噴出されるので、完全には充填されていない。膨らんだバッグは、収納及び輸送用の更なるスペースを要し、積み重ねられた場合に不安定となり、熱封止に欠陥をもたらし、製造ラインの全体的効率及び清浄度を低下させる。余分な空気を除去するために吸引を行うと、しばしば、製品の一部が、除去される空気と共に吸い出される。

封止の前にプラスティックバッグから空気の大部分を除去するプロセス及び装置が開発されてきているが、現状の技術は１分あたり約４バッグに限られている。この速度は、紙製のバッグを用いて従来の成形／充填／封止のプロセスで達成し得る１分あたり１０バッグよりも相等に少ない。

この問題を克服するために、ポリ塩化ビニルバッグにニードルで穿孔を設け、残気が逃げ出すことが可能な開口が提供されている。しかし、比較的細いニードルであっても、当該ニードルのサイズは１０μｍ〜約５０μｍの微粉のサイズと比べて比較的大きなものであり、約１０００ミクロンの穿孔しか得ることができない。パッケージング及び取り扱いの際には、粉末がこれら穿孔を通して逃げ出すことができ、製品の散乱及び損失をもたらす。さらに、ニードルによる穿孔は、直径に大きな変動を有しており、また、不規則なエッジを有しており、これらの孔を詰まらせ、残気が抜け出ることを妨げることがある。

レーザによって形成された通気用の穿孔を有するプラスティックフォイルバッグが、米国特許第４，７４３，１２３号に開示されている。このフォイルの壁には、レーザ放射によって穿孔が設けられている。これら穿孔のサイズの範囲は、約５０μｍ〜約１５０μｍである。穿孔の間隔は、フォイルの強度を保つように選択されなければならない。二つの層を有するバッグを使用して穿孔を交互に設けた場合であっても、空気及び汚染物質は、長く、且つ、より蛇行した辿るべき経路を有することになるが、依然としてバッグ内に入り込む余地がある。

米国特許第６，１２６，９７５号には、微細孔を覆うフラップ弁を有するバッグが開示されている。弁又は逆止め弁による方式では、閉じ込められた空気がバッグから出るときに、フラップ弁が経路から吹き出され、そして、当該フラップ弁は、空気がバッグから到来しなくなると、微細孔を覆うように止まる。しかしながら、このフラップ弁は、隣接するバッグに対する摩擦によって容易に押し退けられ、又は、引き裂かれることがある。二層構造のバッグにおいても同様に、空気、水分、及び製品は、依然としてバッグ内に入り込み、また、バッグから抜け出ることがある。

したがって、当該分野においては、紙製のバッグでの速度に匹敵する速度で成形及び充填が可能な粉末材料用の強固なバッグが要求されている。さらに、バッグ内の残気を急速に放出することが可能なバッグが要求されている。また、さらに、水分に早期に晒されることによって品質が損なわれる微粉用に耐水性のバッグが要求されている。

発明の概要

これら及び他の要求は、微粉をプラスティックバッグ内にパッケージングするための本発明のプロセス、及び当該プロセスによって生成されるバッグによって、実現される。プラスティックバッグを形成し充填する本プロセスは、少なくとも一つのプラスティックフィルムを提供する工程と、当該フィルムに複数の微細孔を生成する工程と、当該フィルムからバッグを形成する工程と、当該バッグに粉末製品を充填する工程と、当該バッグを閉じる工程と、当該バッグ内に閉じ込められた空気の少なくとも一部を、当該微細孔を透して除去する工程と、を含む。本発明の好適な実施の形態では、微細孔がＵＶ硬化樹脂を用いて封止される。

本発明の別の側面は、底部、少なくとも一つの側部、及び頂部を有するバッグであって、複数の微細孔が生成されたプラスティックフィルムから形成されており、その頂部及び底部が閉じられている当該バッグと、当該バッグ内の内容物であって、粉末製品、及び、頂部及び底部が閉じられたときにバッグ内に存在していた量より少ない量の空気を含んでおり、バッグ内に封止された空気の少なくとも一部が、上記の微細孔を通して放出されている、当該内容物と、上記の微細孔を封止するように構成された封止剤と、を備えている。本発明の更に別の側面は、バッグの一部のみに穿孔を設けることである。

本製品及び関連の製造プロセスは、成形／充填／封止装置で効率的に形成及び充填される粉末材料用のバッグを提供する。バッグを封止する前に残気を除去することを要する代わりに、上記の閉じる工程を充填の直後に実施することができる。これは、バッグを閉じた後に空気を除去可能であるからである。これによって、より旧来の成形／充填／封止装置を使用し、バッグの充填及び封止の速度を向上することが可能になる。

バッグ内に封止された空気は、微細孔を通して急速に放出されるが、当該微細孔は小さく、非常に少ない量の粉末材料がバッグから空気と共に逃げ出す程度である。残気を容易に排出できることによって、バッグを非多孔性の構成材から形成することが可能になる。この構成材は、例えば、プラスティック、フォイル、及び、他の材料といったものであり、空気及び水分がバッグ内に入り込むことを防ぎ、パッケージングされた製品の品質を維持するものである。空気がバッグ内から放出されると、当該バッグが、コンテナ、輸送車両、及び倉庫内で閉める収納スペースが少なくなり、従って輸送コスト及び収納コストが削減される。

微細孔を閉じるために封止剤を使用することによって、さらに、空気、水分、及び汚染物質がバッグ内に入り込むことが阻止される。また、多湿の空気が、微細孔を通ってバッグ内に入り、焼成された石膏、セメント、又は他の水硬性の材料と反応することを防止することが可能である。微細孔の封止によって、また、微粉をバッグ内に保持することができ、バッグ内が満たされた完全な重量で消費者に輸送することができ、バッグが輸送トラックから店舗の棚へ、消費者の車両へ、最終的には倉庫又は使用場所に移動されるときに漏れ出す微細孔の散乱を低減することが可能である。

好適な実施の形態では、レーザを使用して、フィルムに孔を切る。レーザは実際には回転して、小さく円形の滑らかな孔をフィルムに焼く。開口のサイズは、厳密に制御されており、空気の流れを低下させ又は微粉を当該開口に詰まらせる粗いエッジをもたない。したがって、レーザの利用によって、機械的切断装置によって得られるよりも、より均一で制御された微細孔が得られる。

発明の詳細な説明

ここで、図１及び図２を参照する。微粉が、大まかに参照符号１０で特定されたバッグ内にパッケージングされており、当該バッグ内において輸送され、また、収納される。バッグ１０は、微細孔１２を有している。バッグ１０は、頂部１４と、一対の側部１５と、底部１６と、表面１８を有し且つ頂部と底部の間に位置する少なくとも一つの壁１７と、を有している。バッグの構造のバリエーションは、用途、及びパッケージングされる製品に応じて考えられる。あるバッグは、本発明のプロセスでの使用に好適であるが、列挙したバッグ１０の構成要素の全てを必ずしも備えていなくてもよい。バッグ１０は、バッグ内容物２０で満たされている。説明のために、バッグの頂部１４は、バッグの一部分として画成されているものであり、それを通して、バッグ内容物２０が、バッグ内に封止の前に入れられるものとする。

バッグ１０は、パッケージング材料から形成されており、当該材料は十分な強度を有しており、成形／充填／封止プロセスを停止させることなく、輸送され、棚に積み上げられ、内容物が使用される場所に移動されることに耐え得るものである。パッケージング材料は、好ましくはプラスティックフィルムであり、工程５０にて提供され、好ましくは高速装置で使用される大きなロールで提供される。好ましくは、パッケージング材料は、耐水性であり、水分が封止後にバッグに入ることを防ぐものである。より好ましくは、パッケージング材料は、少なくとも一つのプラスティックフィルムを有する。好適なプラスティックには、ポリエチレン、ポリオレフィン、及び、熱可塑性材料がある。その他の好適なプラスティックには、ポリプロピレン、ナイロン、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ＴＹＶＥＫ（登録商標）材料（デラウェア州ウィルミントンのデュポン社）、ＭＹＬＡＲ（登録商標）ポリエステルフィルム（デラウェア州ウィルミントンのデュポン社）のようなポリエチレンテレフタレート、又は、任意の封止可能なプラスティックフィルムがある。

パッケージング材料は、任意ではあるが、一以上の層から形成されており、これに限定するものではないが、紙、プラスティックフィルム、又はフォイルを含んでいる。これら層は、好ましくは、熱接着又は接着剤を含む任意の適切な方法を用いて互いに接着されている。パッケージング材料の一つの具体的な実装の形態は、多層プラスティックフィルムである。多層プラスティックフィルムの好適な例としては、プラスティック被覆の紙、及び、数層のポリエチレン又は二層のポリエチレン間に挟まれた一層のナイロンを有する多層プラスティックフィルムがある。内側のポリエチレンの層の使用は、良好な封止を行うために好ましいものである。

パッケージング材料が工程５２でロールから解かれて、成形／充填／封止装置に移動された後、微細孔１２が工程５４で当該パッケージング材料に形成される、好適な実施の形態では、微細孔１２は、バッグ１０を形成する前に生成される。パッキング材料、充填速度、封止剤、及びバッグ内容物２０によって、微細孔１２の正確なサイズと数が決定される。バッグ内容物２０が微細になる程、微細孔１２は内容物を収容するためにより小さくならなければならない。例えば、約２０μｍ〜約３０μｍの平均粒子サイズを有する粉末は、約１５０μｍまでの微細孔によってバッグから逃げ出すことが阻止される。バッグ内容物２０がより大きい平均粒子サイズを有する場合には、これにつれてより大きさ微細孔１２を使用してもよい。

微細孔１２の最大サイズはまた、当該微細孔を閉じるために使用される封止剤２２によって制御される。封止剤２２が塗布されると、当該封止剤２２は微細孔１２を埋めて、硬化するまでその完全性を維持することが可能でなければならない。微細孔１２が大きくなるにつれて、封止剤２２のフィルムは薄くなり、最終的に封止剤は硬化する前に破損する。好適なポリエチレン樹脂の場合には、最大の微細孔は約１６０μｍである。その他の樹脂、即ち封止剤は、異なる最大穿孔サイズを有する傾向がある。

微細孔１２の最小サイズは、少なくとも部分的には、パッケージングライン（図示せず）の充填速度によって決定される。より小さい微細孔１２は、より遅い速度で閉じ込められた空気を排出する。石膏ベースの結合剤を収容しており、４０μｍ程度の２４００個の微細孔を有する１８パウンドのバッグからは、数秒で空気が押し出される。しかしながら、４０μｍより小さい場合には、微細孔の数を増加させるか、さもなければ、閉じ込められた空気を逃すのに要する時間が増加する。バッグ内容物２０が、石膏又は焼成された石膏を含む場合には、微細孔１２は、好ましくは、約５０μｍ〜約１５０μｍの範囲にあり、より好ましくは、約７０μｍ〜約１００μｍの範囲にある。図においては、微細孔１２は、開示のために示してあるが、使用されるものでは、１５０μｍ以下のものであり、裸眼では見難いものである。微細孔１２の密集したグループは、壁面１８の光沢の変化としてある角度においては観察可能である。

微細孔１２の数及びサイズの両者は、種々の基準を満たすよう個々に又は共に変更され得る。微細孔１２のサイズの変更に応じて、閉じ込められた空気がバッグ１０から放出される箇所の表面積を同等に維持することが望ましい場合には、微細孔の数を変更させることが好ましい。一定のサイズとする場合には、微細孔１２の数は、空気が目標の充填速度を満たす程度に十分早く放出される限りにおいて、変更可能である。封止剤２２の変更によって、異なるサイズ及び数の微細孔が必要となることがある。約１０００〜約３０００個の微細孔１２は、バッグ内容物２０として石膏ベースの結合剤を含む場合の１８パウンドのバッグ１０に、好適である。上述の考察から、当業者は、封止剤２２の特性、バッグ内容物２０、充填速度、及び、パッケージング材料に調和させて、微細孔１２の適切なサイズ及び数を決定することができるであろう。

好ましくは、微細孔１２は、バッグの少なくとも一部に設けられている。微細孔１２はバッグ１０の全表面１８にわたって分散していることが効果的であるが、購入価格がより高くなり、封止剤２２をバッグ全体に塗布することがより困難であるので、好ましいものではない。封止剤２２はまた、微細孔１２がバッグ１０の折り曲げられた部分（図示せず）の内部、継ぎ目２６の近傍、又は、曲線部２８上にある場合に、塗布し難くなる。必要ならば、封止剤２２は、バッグ１０の表面全体をコーティングするよう、多工程で塗布可能である。したがって、バッグ１０の単一の面に微細孔１２を設けることが好ましい。より好ましくは、微細孔１２は、バッグ１０の一部に設けられる。この一部とは、封止剤２２の塗布のために接近が容易であり、且つ、比較的平坦な箇所である。したがって、バッグ１０の壁１７は、微細孔１２用に好適な箇所である。

微細孔１２の数及び密度は、微細孔用に使用されるバッグ表面１８の上記部分のサイズを決定する。１平方インチ程度の表面積が、微細孔１２による対象範囲用に想定される。１平方インチあたり約１０〜約８００個の微細孔１２の密度が、上述した１８パウンドの結合剤用のバッグ１０に好適であり、約２４００個の穿孔用に３〜６平方インチを使用する。最小の好ましい密度は、バッグ１０の表面１８に微細孔１２を収めることができる密度であり、一方、最大の密度は、微細孔の近傍におけるバッグの強度を不十分な強度へと低下させることがない密度である。好ましくは、微細孔１２は均等な間隔をおいて設けられるが、必ずしもそうである必要はない。

微細孔１２の全てが、バッグ１０の単一の部分に制限される必要はない。微細孔１２は、任意の向き、形状、又は所望の形状の組み合わせで、構成可能である。例えば、微細孔１２は、商標、企業のロゴ、又はその両者を綴るように構成されていてもよい。二以上の部分、例えば、バッグ１０の壁１７のそれぞれの一部を、微細孔１２用に用いることができる。個々の微細孔１２は、好ましくは、壁表面１８において実質的に円形をなしているが、エッジが滑らかであり、その形状が微細孔の詰りを促進しない限り、如何なる特定の形状も要求されない。

好ましくは、微細孔１２は、プログラム可能なレーザ（図示せず）によって形成される。しかしながら、滑らかなエッジを有する適切なサイズの微細孔１２を製造する任意の方法を使用することが可能である。好適なレーザは、８０ワットの炭酸ガスレーザであり、コンピュータによって制御される。また、好ましくは、レーザは、適切な形状、サイズ、及び密度で微細孔１２を形成するためにプログラム可能である。基板のレーザスコアリング用のプロセス、例えば、米国特許第５，６３０，３０８号及び第５，１５８，４９９号に開示のプロセスを、本発明に好適に使用可能である。なお、これら米国特許を、参照することによって、本明細書に援用する。適切なレーザは、マサチューセッツ州ウォルサムのＰｒａｌｌａｘ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｉｎｃ．から入手可能である。

工程６２において、バッグ１０の側部１６及び底部１６が閉じられるときに、バッグは、バッグ内容物２０及び空気で充填される。本バッグ１０は、微粉末での使用に特に好適なものであるが、閉じ込められた空気の除去が有益な如何なる製品にも有用である。例えば、コーヒーは、空気に去らされることを最小限に抑えると新鮮に保たれるので、バッグ１０の内容物２０として好適である。しかしながら、その最大の利点は、バッグ１０が、セメント、石膏、ココア、結合剤、炭酸カルシウム、小麦粉、石灰等を含む内容物２０に使用されるときに、発揮される。また、バッグ１０を充填する任意の方法を適用可能である。バッグ１０が、その形成工程６０にてコーンの周りに設けられる場合には、同じコーンを任意に使用してバッグを工程６２にて充填し、バッグが充填された後に後退させる。

水分が、バッグ内容物２０に特に影響を与える場合には、水分除去デバイス又は乾燥剤が、任意にバッグ１０に加えられる。乾燥剤は、任意の形態の水分捕集剤であり、パケット又はタブレットを含むものである。シリカ・ゲルは、パッケージングにおいて水分を除去するためにしばしば利用される。乾燥剤は、バッグ内容物２０の前に、それと同時に、又はその後に、バッグ１０に適切に加えられる。

充填に引き続き、バッグ１０の頂部１４が、工程６４にて閉じられる。この工程は、熱封止、接着、折り畳み、及び締め付けを含み、バッグア内容物２０及び維持された空気の両者を閉じ込める任意の方法によることができる。充填作業による背圧は、必ずしもそうではないが、過度の量の空気をバッグ１０内に導く傾向がある。閉じた直後には、バッグ１０は、一以上の壁１７を外側に膨張させて、膨らんだ外観を呈する傾向がある。

バッグが閉じられたときに、閉じ込められた空気は、好ましくは、バッグ１０から工程６６にて微細孔１２を通り、能動的に放出される。閉じ込められた空気の少なくとも一部は、バッグが積み重ねられた場合に安定し且つコンパクトであることが可能であるように、十分に放出される。幾分かの空気が、外力無しではバッグに残されるが、空気を急速に放出して紙製のバッグに匹敵する充填速度を維持することが好ましい。

好ましくは、バッグ１０は、工程６６にて圧縮され、閉じ込められた空気の少なくとも一部を放出する。しかしながら、空気をバッグから微細孔１２を通じて放出させる任意の方法を利用可能である。振動するコンベヤー上におけるように、バッグ１０の振動によって、閉じ込められた空気がバッグ１０の最上部に集められる。微細孔１２が当該位置にあるように位置調整されると、空気の少なくとも幾分かは、微細孔を通じて逃げ出すことになる。閉じ込められた空気を除去する好適な装置（図示せず）としては、振動するコンベヤー、バッグ平坦化（flattening）コンベヤー、ピストン駆動プレート、ピンチローラ、又は任意の他の適切な装置がある。バッグ平坦化コンベヤー、ピンチローラ、及びピストン駆動プレートは全て、バッグ１０の表面１８に圧力を加え、当該表面１８をバッグの中心に向けて内側へ押し込む。圧力が加えられると、閉じ込められた空気は、バッグから微細孔１２を通って押し出される。

空気除去装置、バッグ１０、及び微細孔１２は、好適には、当該装置が空気の微細孔を通じた逃げ出しを妨げないように、設計され、配置される。例えば、ピストン駆動プレートを工程６６にて使用して、閉じ込められた空気をバッグ１０から圧搾する場合には、微細孔１２１の直上のプレートの一部が、空気を逃がすための一以上の切り欠きを任意に有する。

所望の場合には、粉塵収集システム（図示せず）を、製品の粉塵が周囲に逃げ出すことを防止するために、空気除去装置に適用可能である。放出された空気は、クリーニング用に清掃機によって、周囲から任意に除去される。空気と共に逃げ出した微粉は、クリーニングに適した任意の技術手段によって除去可能であり、当該手段としては、限定するものではないが、フィルタ、又は電気集塵がある。

工程６６における閉じ込められた空気の一部の除去に引き続き、封止剤２２が工程６８にて提供され、微細孔１２が工程７４にて封止されて、空気及び水分が周囲からバッグ１０内に再進入することが防止される。封止剤２２は、工程６８にて任意に提供されて、微細孔１２を封止するものであり、限定するものではないが、樹脂及び接着剤を含むものである。ホットメルト接着を、ある種のパッケージング材料と共に用いる封止剤２２として使用可能である。天然樹脂又は合成樹脂の使用が考えられ、例えば、水性樹脂、溶剤型樹脂、ＵＶのようなある周波数の光への露出によって硬化する樹脂を挙げることができる。封止剤２２は、パッケージング材料との十分な接着性、及び、微細孔１２によって画成されるギャップを埋めるフィルム強度を有していなければならず、また、それが硬化するまでフィルムの完全性を維持して微細孔を封止しなければならない。

封止剤２２の多くは、必要に応じて種々の仕上がりを呈するようにカスタマイズ可能である。樹脂２２を、バッグ１０の色及び／又は模様に合致するように形成して、バッグ１０に調和させることがある。種々のデザインが好まれる場合には、樹脂２２を着色可能として、色を調整又は色にコントラストを与えて、必要に応じてバナー又はパターンを生成する。したがって、樹脂２２は、製品１０の商用の装飾の一部になって、必要に応じてバッグ１０の全体的な外観に寄与することができる。

急速硬化樹脂２２は、微細孔１２の封止での使用に特に適しており、光に晒されることによって硬化する樹脂が特に適している。これらの樹脂２２は、ブラシによって容易に塗布され、特定の周波数の光に晒されるまで非常に低速に硬化する。ＵＶ波長の光に晒されたときに硬化するＵＶ硬化樹脂が更に好ましい。ＵＶ光は、オリゴマーを架橋する重合反応を開始させ、強固な表面を形成させる。ＵＶ硬化樹脂の例としては、ポリウレタン、アクリル、ウレタンアクリル、エポキシ、及びこれらの混合物がある。好適なＵＶ硬化樹脂としては、イリノイ州ショウンバーグのApplied Polymer System社によって販売されているApsqure 3020-92がある。この樹脂は、約４０〜約６０重量％のアクリル酸アクリル（ジョージア州SmyrnaのUCB Surface Specialists）、約２０〜約４０重量％の
イソボルネオールアクリレート、約１０％〜約２０％のエチルオキシレート・トリメチルプロパン・トリアクリレート（ジョージア州SmyrnaのUCB Surface Specialists）、及び、約５〜１０重量％の光開始剤パッケージを含む。

封止剤２２を選択する場合には、多くの因子が考慮される。好適な封止剤２２は、パッケージング材料との相性が良く、バッグ１０の一部を実質的に融解又は溶解させることなく微細孔１２を封止する。封止剤２２がパッケージング材料と外観において融和することが望まれる場合には、好適な封止剤の別の特性として、パッケージング材料と同様の表面の模様及び可撓性を有すること、また、少ない気泡又は表面の欠陥をもって乾燥することが挙げられる。好ましくは、封止剤２２は、乾燥後に剥がれ落ちない程度に十分なパッケージング材料に対する接着性を有する。この環境ではバッグの表面を粉末無しに保つことは困難であるので、封止剤とバッグの間の接着が、封止の間にバッグの表面における粉末の存在によって妨げられないことが好ましい。また、石膏、又はセメントのような幾つかの製品２０のバッグ１０であるので、封止剤は、上述した特性を、約華氏３２度〜約華氏１１０度の温度範囲で維持しなければならない。

バッグ内容物２０が水又は水分への露出に敏感である場合には、封止剤２２は、耐水性を有し、且つ、水分が時間の経過に連れて微細孔１２を通ってバッグ１０に進入することを阻止することが好ましい。好適な耐水性の封止剤２２に使用される一つの試験は、当該封止剤が、日用のユーティリティシンクからの水の直接噴霧に３０秒間、製品１０の内容物２０を悪化させることなく、耐え得るというものである。

封止剤２２の使用の前に、多くの樹脂が、追加の光開始剤と、工程７０にて混合される。特定の周波数の光に晒されると、光開始剤は、フリーラジカルに分解し、樹脂の重合を開始して、強固なプラスティックフィルムを形成する。選択された樹脂２２において重合を開始しパッケージング材料と相性が良ければ、任意の光開始剤を本発明に使用可能である。好適な光開始剤としては、アセトフェノン、ベンゾフェノン、及びこれらの混合物がある。好適な樹脂としては、ウィスコンシン州ミルウォーキーのAldrich Chemicalから利用可能な約５〜１０％の光開始剤パッケージがある。このパッケージは、アセトフェノン、及びベンゾフェノンを光開始剤として含み、微量の蛍光増白剤を含んでいる。幾つかの硬化樹脂２２は、例えば、オハイオ州ダブリンのAshland Specialty ChemicalによるFlexcure Resinsのように、光開始剤を必要としない。

幾つかの光開始剤又は樹脂２２は、時間の経過に連れて、黄変する。色が真の色のままであることが重要である場合には、樹脂及び光開始剤を、この目的に留意して選択すべきである。任意のＵＶ吸収剤、又は蛍光増白剤の添加によって、過剰なＵＶへの露出による副作用によって発生する黄変が最小限に抑えられる。

樹脂２２の他の任意の成分は、増感剤であり、工程７２にて添加される。多くの光開始剤は、光に晒される以外の方法でフリーラジカルを形成することができる。増感剤は、光開始剤とは異なる波長のエネルギーを吸収し、当該エネルギーを光開始剤に伝達し、光開始剤の吸収スペクトラムを効果的にシフトする。増感剤は、ある環境において硬化速度と効率を向上することに有益である。任意ではあるが、工程７０及び７２は、ＵＶ硬化樹脂２２が製造者によって光抑制剤及び増感剤が添加されている場所に提供される工程６８の前に、行われてもよい。

樹脂２２が、工程６８、７０、及び７２にて準備されて、使用の準備が整った後に、封止剤が、工程７４にて、微細孔１２を含むバッグ１０の一部、又は複数の部分に塗布される。任意の塗布方法を使用してもよく、当該方法としては、限定するものではないが、ブラッシング、ローラ塗布、コーティング、スプレイ、スタンピング、又は、スクリード塗布がある。樹脂２２は、バッグ表面１８に残っている個々の粒子の周囲をシールすることになるので、バッグ１０は樹脂２２の塗布の前にクリーニングされる必要はない。しかしながら、バッグ１０の十分な部分が、樹脂の接着のために利用可能でなければならない。

バッグ１０に工程７４にて塗布されると、樹脂２２は硬化して微細孔１２を覆うシールを工程７６にて形成する。幾つかの封止剤は、単に空気で乾燥して硬い表面となる。ＵＶ照射源（図示せず）に工程７６で晒されると、樹脂２２及び光開始剤は数秒で反応して硬化し、微細孔１２を封止する。ＵＶ硬化樹脂は、好ましくは、永続的なシールを微細孔１２上に形成するのに十分な時間、ＵＶ源に晒される。実際の反応時間は、放射源、当該放射源とバッグ１０の距離、及び使用される実際の樹脂２２及び光開始剤に依存する。メリーランド州ゲイサーズバーグのFusion UV System社製のモデルF300Sバルブは、好適な照射源である。通常、３００ワットの収束光システムに晒された場合に、３〜４秒の反応時間が達成される。樹脂２２がバッグ１０の折り目のような領域に塗布されている場合には、不十分な光への露出による不完全な硬化が発生することがある。したがって、ＵＶ源は、樹脂コーティング領域の全てが所望の硬度まで硬化するように配置される。追加のＵＶ源又は高ワット量の照射源の使用も、樹脂全体を適切に硬化させるために可能である。低いワット量の照射源も使用可能であるが、硬化時間が長くなる。樹脂２２が適切に塗布されて硬化されると、微細孔１２が封止されて、空気及び水分がバッグ１０に入ることから保護される。

以下の実施例では、プラスティックバッグを製造して、Easy Sand setting-type結合剤（イリノイ州シカゴのＵＳＧ社製）の１８パウンド（８．７Ｋｇ）バッグ用の大体パッケージングとして試験した。微細孔は、パッケージング材料にレーザによってバッグの形成前に形成した。次いで、チューブを形成するために壁の継ぎ目を熱封止し、次いで、バッグの底部を形成するよう一端を熱封止することによって、バッグを形成した。そして、バッグを結合剤の粉末で充填した。次いで、バッグの頂部を閉じるように熱封止した。そして、バッグ内に閉じ込められた空気を、振動とピンチローラの併用によって当該閉じ込められえた空気を微細孔を通じて押し出す力を与えて、除去した。空気の除去の後、封止剤を微細孔にブラシによって塗布して、硬化させた。

試験中には、バッグを種々の温度及び湿度で収納し、多様な収納条件を模擬した。また、バッグを極端に高温及び低温の間のサイクルに晒す場合には、当該バッグを週末を除いて対照的な条件に１日に１回移し変えた。温度／湿度試験が完了したときに、バッグの全内容物を取り出して１２メッシュスクリーンを介してふるいをかけ、残った塊の重量を計測した。

（実施例１）
３層のポリエチレン（コネチカット州WillingtonのPlassein International Packaging）製のプラスティックバッグを、１２５μｍの微細孔をバッグの各側部の長手方向に沿って有するように、準備した。微細孔は、バッグの各側部に沿って延びる狭い帯状の領域内に密に詰め込んだ。また、バッグを、１２．５パウンド（５．７Ｋｇ）の結合剤で充填し、封止を実施し、閉じ込められた空気を放出して、頂部にある封止部で熱封止を実施してバッグを閉じた。また、ＧＬＵＥＦＡＳＴエチルアクリレート／２−エチルへキシルアクリレート共重合体の封止剤（ニュージャージ州トレントンのHughes Enterprises）をブラシで塗布して空気乾燥させた。

経時試験を実施して、封止剤の塗布が長期にわたって有益であるか否かを求めた。試験用のバッグを、一定の温度及び湿度に保持し、また、種々の温度及び湿度条件の間のサイクルに１１日間、晒した。以下の試験条件を使用した。
試験条件１： 華氏９０度（３２℃）且つ９０％の相対湿度を持続
試験条件２： 華氏９０度（３２℃）且つ９０％の相対湿度の条件と、華氏４０且つ８０％の相対湿度の条件の間のサイクル。
試験条件３： 華氏９０度（３２℃）且つ９０％の相対湿度の条件と、華氏−６度（−２３℃）に設定された冷蔵冷凍室の間のサイクル

試験の結果を表１に示す。

封止剤をプラスティックバッグ・タイプＡに塗布することによって、極端な熱及び湿度の間のサイクル中に発生する塊の形成が、紙製のバッグ及び封止剤無しの微細孔付きバッグの両者と比べて、低減された。

（実施例２）
実施例１で使用したタイプ及び原料のポリエチレンバッグを試験用に入手した。約２４００の微細孔を、バッグの前面の１インチ×４インチ（２．５ｃｍ×１０ｃｍ）の細長い領域に形成した。各微細孔は１００μｍであった。

１８パウンドバッグをEasy Sand結合剤混合物で充填し、熱封止をその頂部に行った。封止剤であるApsqure 9010-20 ＵＶ硬化樹脂（イリノイ州ショウンバーグのApplied Polymer System社）をブラシによって塗布した。穿孔を施した領域は、バッグの前面から結合剤の粉塵の全てを除去するよう塗布の前にクリーニングはしなかった。４２フィート／分（０．２ｍ／秒）で移動させる一方で、バッグを、３００ワット／インチ^２（４６ワット／ｃｍ^２）の以下に説明するＵＶ源から約６インチ（１５ｃｍ）を隔てて通過させた。

以下の試験で、Easy Sand setting-type結合剤を収容したプラスティックバッグの微細孔を封止することに関する紫外線硬化樹脂の有効性を実証した。

二つの異なる種類のＵＶランプ、即ち、Ｈスペクトラムランプ及びＤスペクトラムランプを試験した。Ｈスペクトラムランプは、透明な溶液用に設計されており、Ｄスペクトラムランプは、より厚く不透明な溶液用に使用される。「ＵＶ抑制剤」とラベル付けした列では、通常の又は制御された（ＣＯＮ）濃度の抑制剤を使用したサンプルを、必要以上の量（ＸＰＩ）の光抑制剤を用いたサンプルと区別した。サンプル４、５、及び６は、樹脂が完全に硬化することを確実にし、また、ＵＶに多く露出したことよる効果を求めるために、ＵＶランプを２回通過させた。また、必要以上の光抑制剤を、サンプルに添加した。

実施例１にて説明した試験条件１、２、及び３に加えて、上述のサンプルの幾つかを、以下に説明する追加の条件下で試験した。
試験条件４： 華氏４０度（５℃）且つ８０％の相対湿度を持続
試験条件５： 華氏７５度（２４℃）且つ３０％の相対湿度を持続
試験条件６： 完全に水中へ浸漬
試験条件７： 華氏４０度（５℃）且つ８０％の相対湿度と、華氏３０度（０℃）且つ０％の相対湿度の間のサイクル。

上述したサンプルを以下のテーブルに列挙した条件で試験した。

これら試験は、微細孔の封止が塊の形成を効果的に低減し、種々の条件下でバッグを水分から保護することを示している。サンプル７では、バッグを水で満たされた３０ガロン（１１１リットル）の容器内に置くことによって、当該バッグを完全に水中に浸漬し、封止の耐水性を試験した。気泡がバッグからのリークを示すときに、当該バッグを水中から取り出した。バッグを開けたときに、結合剤はバッグの両端で水和していた。しかしながら、微細孔の下にある粉末は、乾燥しており、塊を発生していなかった。このことは、リークがバッグの両端における熱封止から発生しており、微細孔を通じては発生していなかったことを示している。二つのバッグで生じた粉末のリーク、即ちサンプル５及び６は、バッグの角部に由来するものであり、微細孔の封止の欠陥によるものではなかった。

高温高湿度と低温低湿度の間のサイクルに晒すことによって経時変化させた二つのバッグは、ＵＶ樹脂にクモの巣状の非常に細いクラックを生じた。このクラックの見栄えは良くないが、バッグ表面への樹脂の接着に影響するものではなく、如何なる粉末のリークも生じなかった。

本発明の特定の実施の形態を示し説明したが、それらの変形及び変更を本発明から逸脱せずに、本発明の広い側面において、また、特許請求の範囲に記載されたように、なし得ることが当業者には理解できよう。

本発明のバッグを上面斜視図である。 本発明のバッグ充填及び封止プロセスの流れ図である。

Claims (19)

1. プラスティックバッグを形成し充填する方法であって、
   少なくとも一つのプラスティックフィルムを提供する工程と、
   前記フィルムに複数の微細孔を生成する工程と、
   前記フィルムから、少なくとも一つの壁と底部とを備えるバッグを形成する工程と、
   前記バッグを、製品及び空気を含むバッグ内容物で充填する工程と、
   前記バッグを閉じる工程と、
   前記バッグ内に閉じ込められた空気の一部を、前記微細孔を通して除去する工程と、
   前記微細孔を封止する工程と、
   を含む方法。
2. 前記封止する工程は、封止剤を前記微細孔に塗布する工程を含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記封止剤をＵＶ放射光に塗布後に晒すことを含む硬化工程を更に備える、請求項２に記載の方法。
4. 前記生成する工程は、前記パッケージング材料を局所的領域で加熱して前記微細孔を形成することを含む、請求項１に記載の方法。
5. プラスティックバッグを形成し充填する方法であって、
   微細孔が設けられたバッグを提供する工程と、
   前記バッグを製品で充填する工程と、
   前記バッグ内に閉じ込められた空気の少なくとも一部を、前記微細孔を通して除去する工程と、
   ＵＶ硬化封止剤を前記微細孔に塗布する工程と、
   前記封止剤をＵＶ照射光に晒す工程と、
   を含む方法。
6. 前記塗布する工程は、前記ＵＶ硬化封止剤を、当該封止剤を塗布する前に準備することを含む、請求項５に記載の方法。
7. 前記準備する工程は、適切な量の光抑制剤を前記封止剤に添加することを含む、請求項６に記載の方法。
8. 前記準備する工程は、適切な量の増感剤を前記封止剤に添加することを含む、請求項６に記載の方法。
9. 前記除去する工程は、前記バッグを圧縮し、閉じ込められた空気を、前記微細孔を通して放出することを含む、請求項５に記載の方法。
10. 底部、少なくとも一つの側部、及び頂部を有し、複数の微細孔が生成されたパッケージング材料から形成され、前記頂部及び底部が閉じられたバッグと、
    前記バッグの内部のバッグ内容物であって、製品、並びに、前記頂部及び底部が閉じられたときに前記バッグ内に存在していた量より少ない量の空気を含み、前記バッグの内部に封止された前記空気の少なくとも一部が前記微細孔を通して排出されている、該内容物と、
    を備えるパッケージ製品。
11. 前記パッケージング材料が、プラスティックフィルムである、請求項１０に記載の製品。
12. 前記プラスティックが、ポリエチレンを含む、請求項１１に記載の製品。
13. 前記バッグ内容物が、セメント、石膏、及び結合剤混合物のうちの少なくとも一つを含む、請求項１０に記載の製品。
14. 前記封止剤は、ＵＶ硬化樹脂である、請求項１０に記載の製品。
15. 光開始剤を更に含む、請求項１４に記載の製品。
16. 前記微細孔が、レーザによって形成されており、約５０μｍ〜約１５０μｍのサイズを有する、請求項１０に記載の製品。
17. 前記微細孔が、約６０μｍ〜約１００μｍのサイズを有する、請求項１６に記載の製品。
18. 頂部及び底部を有し、微細孔が形成されたバッグと、
    前記バッグの内部のバッグ内容物であって、粉末製品、並びに、前記頂部及び前記底部が閉じられたときに前記バッグ内に存在していた量より少ない量の空気を含み、前記閉じ込められた空気の少なくとも一部が前記微細孔を通して放出されている、該内容物と、
    を備える、パッケージングされた粉末製品。
19. 前記ＵＶ硬化樹脂が、光開始剤を含む、請求項１８に記載のパッケージ。

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