Industrial processes


    Main industrial processes including production, material conversion, and packaging of goods. 

    Observing these processes enables an understanding of how production technologies, industrial constraints, and scalability requirements influence design configurations and the performance of packaging systems. 

    Analysed in relation to materials, morphologies, and models of innovation, industrial processes help outline the technical and production framework within which contemporary packaging solutions are developed.

    Modified Atmosphere Packaging (MAP)
    Process by which the internal atmosphere of a package is adjusted from ambient air to a controlled gas composition. typically by gas flushing, gas injection, or vacuum-gas cycles, before final sealing, in order to establish a defined gaseous environment around the product.

    MAP involves the removal, replacement, or adjustment of the internal atmosphere using gases such as nitrogen, carbon dioxide, or oxygen‑controlled mixtures.
    The process is performed prior to or during final sealing of the primary package and requires the package to have sufficient gas‑barrier properties to maintain the modified atmosphere.
    MAP is distinct from vacuum packaging, which removes air without replacing it with a controlled gas mixture, and from active packaging, which uses scavengers or emitters to modify the atmosphere after sealing.
    The functional outcomes of MAP such as shelf‑life extension, oxidation control, or microbial growth reduction, are not part of the process definition, but result from the controlled atmosphere established by the process.
    Confezionamento in atmosfera modificata
    Processo mediante il quale l’atmosfera interna di una confezione viene modificata  dall’aria ambiente a una composizione gassosa controllata, tipicamente mediante lavaggio con gas, iniezione di gas o cicli vuoto-gas, prima della sigillatura finale, al fine di creare un ambiente gassoso definito attorno al prodotto.

    Il MAP prevede la rimozione, la sostituzione o la regolazione dell’atmosfera interna mediante gas quali azoto, anidride carbonica o miscele a contenuto controllato di ossigeno.
    Il processo viene eseguito prima o durante la sigillatura finale della confezione primaria e richiede che la confezione possieda proprietà di barriera ai gas sufficienti a mantenere l’atmosfera modificata.
    Il MAP si distingue dal confezionamento sottovuoto, che rimuove l’aria senza sostituirla con una miscela di gas controllata, e dal confezionamento attivo, che usa scavenger o emettitori per modificare l’atmosfera dopo la sigillatura.
    I risultati funzionali del MAP  quali l’estensione della durata di conservazione, il controllo dell'ossidazione o la riduzione della crescita microbica, non fanno parte della definizione del processo, ma derivano dall’atmosfera controllata stabilita dal processo stesso.
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    Radio Frequency (RF) Welding
    RF welding, also known as High Frequency (HF) welding or Dielectric welding, is a method of joining thin sheets of polar thermoplastic material together. It uses high frequency (13 to 100 MHz, typical 27.12MHz) electromagnetic energy to fuse the materials. The electric field causes the polar molecules found in some thermoplastics to oscillate and the energy generated by this process causes a temperature increase which results in melting of the materials. Appliying a pressure, a solid joint is achieved.

    Because heat is generated internally within the material through molecular friction, only polar polymers such as PVC, polyurethane and certain copolymers, respond effectively to the process, while non-polar materials like polyethylene or polypropylene cannot be RF welded.
    The energy is delivered through a shaped metal electrode (or die) that also defines the geometry of the weld and, where required, trims the surrounding excess material in the same operation, making the technique well suited to producing precise, decorative or complex seal patterns. Pressure is maintained on the electrode for a short period after the RF energy is switched off, allowing the melted material to cool and solidify under load, which is essential to achieving a strong, uniform and often airtight or liquid-tight bond, as used in applications such as blister packaging, inflatable products and medical or industrial pouches.
    Saldatura a radiofrequenza
    La saldatura a Radio Frequenza (RF), nota anche come saldatura ad alta frequenza (HF) o saldatura dielettrica, è un metodo per unire fogli sottili di materiale termoplastico polare. Utilizza energia elettromagnetica ad alta frequenza (da 13 a 100 MHz, tipicamente 27,12 MHz) per fondere i materiali. Il campo elettrico provoca l’oscillazione delle molecole polari presenti in alcuni termoplastici e l’energia generata causa l'aumento della temperatura che porta alla fusione dei materiali. Applicando una pressione, si ottiene un giunto solido.

    Poiché il calore viene generato internamente al materiale tramite attrito molecolare, solo i polimeri polari come PVC, poliuretano e alcuni copolimeri, rispondono efficacemente al processo, mentre materiali non polari come polietilene o polipropilene non possono essere saldati a radiofrequenza.
    L'energia viene erogata tramite un elettrodo metallico sagomato (o fustella), che definisce anche la geometria della saldatura e, se necessario, trancia contestualmente il materiale in eccesso, rendendo la tecnica adatta alla realizzazione di sigillature precise, decorative o dal disegno complesso. La pressione viene mantenuta sull'elettrodo per un breve periodo dopo lo spegnimento dell'energia RF, consentendo al materiale fuso di raffreddarsi e solidificarsi sotto carico, un passaggio essenziale per una saldatura solida, uniforme e spesso a tenuta d'aria o di liquidi, come nel caso di applicazioni quali blister, prodotti gonfiabili e sacche medicali o industriali.
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    Sealing
    Sealing is a general term describing the process of joining two or more layers of packaging material by applying energy (typically in the form of heat) together with pressure for a defined period of time, without the addition of external materials such as adhesives. The specific energy source used to generate the heat (i.e. a heated bar, an electrical impulse, ultrasonic vibration, an induced electromagnetic field or a radio-frequency field) depends on the sealing technology employed, but the underlying process sequence remains consistent across methods:
    Position & Align: the materials to be sealed are positioned and aligned by the handling system to ensure correct registration of the sealing area.
    Apply Pressure & Activate Energy: the sealing tool applies a targeted force to the aligned layers while the energy source is activated, softening or melting the material at the interface.
    Maintain Dwell: pressure is held for a defined dwell time, allowing the softened material at the interface to interpenetrate, forming a continuous bond as it consolidates.
    Cool & Release: the energy source is deactivated, the joint is allowed to cool (or is actively cooled) under pressure to stabilize the bond, and the tool then opens to release the sealed package.
    Saldatura
    La saldatura (sealing) è un termine generale che descrive il processo di unione di due o più strati di materiale di imballaggio mediante l'applicazione di energia (tipicamente sotto forma di calore) combinata con pressione per un periodo di tempo definito, senza l'aggiunta di materiali esterni come adesivi. La specifica fonte di energia utilizzata per generare il calore (barra riscaldata, impulso elettrico, vibrazioni ultrasoniche, campo elettromagnetico indotto o campo a radiofrequenza) dipende dalla tecnologia di sigillatura impiegata, ma la sequenza di processo di base rimane coerente tra i vari metodi:
    Posizionamento e allineamento: i materiali da sigillare vengono posizionati e allineati con precisione dal sistema di movimentazione, per garantire la corretta registrazione dell'area di saldatura.
    Applicazione di pressione e attivazione dell'energia: l'utensile di sigillatura applica una forza mirata sugli strati allineati mentre la fonte di energia viene attivata, rammollendo o fondendo il materiale all'interfaccia.
    Mantenimento del contatto (dwell): la pressione viene mantenuta per un tempo definito, consentendo al materiale rammollito all'interfaccia di compenetrarsi, formando un legame continuo durante la sua consolidazione.
    Raffreddamento e rilascio: la fonte di energia viene disattivata, il giunto viene lasciato raffreddare (o raffreddato attivamente) sotto pressione per congelare il legame, dopodiché l'utensile si apre rilasciando la confezione sigillata.
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    Ultrasonic Sealing
    A heat-sealing method accomplished by the application of ultrasonic frequencies (20 to 40 kHz) to the materials being sealed together. The vibration at the interfaces generates enough localized heat to melt and fuse thermoplastic materials. A pressure is applied at the same time between the vibrating element (sonotrode) and the contrast (anvil).

    The main characteristics of ultrasonic welding are:
    • high energy efficiency; as there is no need to heat metal masses with high thermal inertia and heat dissipation, the energy can be concentrated solely in the weld zone.
    • very small welding zone (even less than 1 mm if necessary)
    • very short welding times (100–200 ms), as it is not affected by the time taken for heat to travel through the thickness of the material to be heated
    • no or very limited thermal damage (Heat Affected Zone); prevents the formation of heat-induced warping and overheating of the surface in contact with the welder
    • insensitive to minor contamination of the welding surface; allows any impurities that may remain beneath the contact zone to be displaced.
    Saldatura a Ultrasuoni
    Metodo di saldatura termico basato sul calore che si sviluppa all’interfaccia di 2 materiali plastici per effetto della vibrazione  trasmessa dalla sorgente di ultrasuoni (20 to 40 kHz) e della pressione di contatto fra il sonotrodo e il contrasto.

    Le principali caratteristiche di una saldatura a ultrasuoni sono:
    • elevata efficienza energetica; non dovendo riscaldare masse metalliche con forte inerzia termica e dissipazione, permette di concentrare l’energia nella sola zona di saldatura.
    • dimensioni della zona di saldatura molto contenute (anche meno di 1mm se necessario)
    • tempi di saldatura molto corti (100-200 ms), non essendo influenzata dal tempo di trasmissione del calore attraverso lo spessore del materiale da riscaldare
    • danneggiamento termico assente o molto contenuto (Heat Affected Zone); evita la formazione di ondulazioni da riscaldamento e il surriscaldamento della superficie di contatto col saldatore
    • insensibile a leggere contaminazioni della superficie di saldatura; permette di dislocare eventuali impurità che possano rimanere sotto la zona di contatto.
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    Vacuum Metallising
    Vacuum metallising is a process in which a thin layer of metal, typically aluminium, is deposited onto a plastic film, paper or other substrate inside a vacuum chamber, through evaporation and condensation of the metal at the molecular level.

    The substrate is unwound and passed close to metal-coated ceramic filaments or boats, which are resistively heated until the aluminium wire fed onto them vaporises; under the low pressure of the vacuum chamber the metal vapour travels in a straight line and condenses onto the cooler, moving substrate, forming a continuous, extremely thin metallic layer typically only a few tens of nanometres thick.
    Because the coating is so thin, metallized films retain much of the flexibility, transparency (when viewed against light) and processability of the base substrate, while gaining a reflective, mirror-like appearance together with barrier properties against light, oxygen and moisture.
    Vacuum metallizing is widely used in flexible packaging (for example on BOPP, PET or paper webs) to enhance shelf appeal, provide product protection, and, in some applications, offer a lower-cost, easier-to-recycle alternative to laminating a separate aluminium foil layer.
    Metallizzazione sotto vuoto
    La metallizzazione sottovuoto (vacuum metallizing) è un processo in cui un sottile strato di metallo, tipicamente alluminio, viene depositato su un film plastico, carta o altro substrato all'interno di una camera a vuoto, tramite evaporazione e condensazione del metallo a livello molecolare.

    Il substrato viene svolto e fatto passare in prossimità di filamenti o navicelle ceramiche rivestite di metallo, riscaldati per resistenza fino a vaporizzare il filo di alluminio alimentato su di essi; grazie alla bassa pressione presente nella camera a vuoto, il vapore metallico si propaga in linea retta e condensa sul substrato più freddo in movimento, formando uno strato metallico continuo ed estremamente sottile, tipicamente di poche decine di nanometri.
    Poiché il rivestimento è così sottile, i film metallizzati conservano gran parte della flessibilità, della trasparenza (se osservati controluce) e della lavorabilità del substrato di base, acquisendo al contempo un aspetto riflettente, simile a uno specchio, insieme a proprietà barriera contro luce, ossigeno e umidità.
    La metallizzazione sottovuoto è ampiamente utilizzata nel packaging flessibile (ad esempio su bobine di BOPP, PET o carta) per migliorare l'appeal sullo scaffale, offrire protezione al prodotto e, in alcune applicazioni, rappresentare un'alternativa più economica e più facilmente riciclabile rispetto alla laminazione con uno strato separato di foglio di alluminio.
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    Vertical Form-Fill-Seal (VFFS)
    Vertical Form-Fill-Seal (VFFS) is a form-fill-seal process in which the packaging material is unwound at the back of the machine and follows a vertical path over a forming collar where the flat material is shaped into a tube. A longitudinal seal is put into the tube, and the product is introduced from the top. After product fill­ing, horizontal sealing bars place a heat-seal across the bag width, at the same time cutting across the center of the horizontal seal to separate one package, while leav­ing the tube sealed al the bollom ready to receive the next product dump. 

    The VFFS process is particularly well suited to the packaging of powders, granules or liquids, and can accommodate everything from very small formats containing just a few grams to much larger bags weighing several kilograms.
    Compared to HFFS packaging, it takes up significantly less floor space.
    It does not allow for the differentiation of contents, their controlled arrangement, or the inclusion of accessories such as trays and dividers.
    Vertical Form-Fill-Seal (VFFS)
    Il processo Form-Fill-Seal verticale (VFFS) consiste nel formare, riempire e sigillare il materiale di confezionamento che viene srotolato nella parte posteriore della macchina e segue un percorso verticale sopra un collare di formatura dove il materiale piatto viene modellato in un tubo. Nel tubo viene realizzata una saldatura longitudinale e il prodotto viene introdotto dall 'alto. Dopo il riempimento del prodotto, delle barre di saldatura orizzontali applicano una saldatura a caldo lungo la larghezza del sacchetto, tagliando contemporaneamente il centro della saldatura orizzontale per separare una confezione, lasciando il tubo sigillato nella parte inferiore pronto per ricevere il prodotto successivo.

    Il processo VFFS è particolarmente adatto per il confezionamento di sostanze in polvere, granuli o liquidi ed è possibile variare da formati di piccolissime dimensioni con un contenuto di pochi grammi a sacchi molto più grandi con pesi di diversi chili.
    Rispetto al confezionamento HFFS occupa uno spazio decisamente inferiore in pianta.
    Non permette di differenziare il contenuto, di disporlo in maniera controllata o di includere accessori quali vassoi e separatori.
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