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.

    Blister Packaging
    The Blister Packaging is the process of creating a blister pack and consists of the following steps:
    • Forming: the base film (usually PVC, PET or aluminium) is heated (for thermoforming) or left at room temperature (for cold forming) and shaped using moulds and pressure/vacuum to create the cavities (pockets).
    • Filling: the product (e.g. tablets, capsules) is automatically inserted into the preformed cavities.
    • Sealing: a cover material (such as aluminium foil or cardboard) is sealed onto the base film using heat and pressure to hermetically seal the product inside each cavity.
    • Cutting and Finishing: the continuous blister strip is cut to the desired final dimensions and the waste is removed.
    Blisteratura
    La blisteratura è il processo di realizzazione di un blister e consiste nella combinazione di diverse funzioni
    • Formatura (Forming): la pellicola di base (solitamente PVC, PET o alluminio) viene riscaldata (per la termoformatura) o lasciata a temperatura ambiente (per la formatura a freddo, o "cold forming") e modellata tramite stampi e pressione/vuoto per creare le cavità (bolle).
    • Riempimento (Filling): il prodotto (es. compresse, capsule) viene inserito automaticamente nelle cavità preformate.
    • Sigillatura (Sealing): un materiale di copertura (come un foglio di alluminio o cartoncino) viene sigillato sulla pellicola di base, tramite calore e pressione, per chiudere ermeticamente il prodotto all’interno di ogni cavità.
    • Taglio e Finitura (Cutting and Finishing): il nastro continuo di blister viene tagliato nelle dimensioni finali desiderate e gli sfridi vengono rimossi.
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    Coating
    Coating is process in which a thin, continuous layer of material is applied to the surface of a packaging substrate (paper, board, plastic, metal, or glass) to modify its functional, protective, or aesthetic properties. It is engineered to provide barrier performance (against moisture, oxygen, grease, or light), adhesion properties, mechanical resistance, printability, or decorative effects.

    The main coating processes used for packaging materials are:
    Extrusion Coating : A molten polymer (e.g., PE, PP, EVOH) is extruded and bonded onto paper, foil, or film substrates.
    Roller Coating: Liquid coating is applied via rollers that spread a uniform layer across flat substrates (paper, paperboard, film and metal sheets).
    Spray Coating: Atomized droplets of coating material are sprayed onto the surface, allowing coverage of complex geometries.
    Printing-based Coating: Coatings applied using printing presses (offset, flexo, Rotogravure) either over the entire surface (flood) or selectively (spot).
    Vacuum Deposition / Plasma Coating: Thin films (e.g., aluminum, SiOx) deposited under vacuum for high barrier properties.
    Dip Coating: Substrate is immersed in a coating bath and withdrawn, leaving a thin layer.
    Thickness of coatings of packaging materilas are typically 1–50 µm depending on function.

    Rivestimento
    Il rivestimento è un processo in cui uno strato sottile e continuo di materiale viene applicato alla superficie di un substrato di imballaggio (carta, cartone, plastica, metallo o vetro) per modificarne le proprietà funzionali, protettive o estetiche. È progettato per fornire prestazioni di barriera (contro umidità, ossigeno, grasso o luce), proprietà di adesione, resistenza meccanica, stampabilità o effetti decorativi.

    I principali processi di rivestimento utilizzati per i materiali da imballaggio sono:
    Rivestimento per estrusione: un polimero fuso (ad es. PE, PP, EVOH) viene estruso e legato a substrati di carta, lamina o film.
    Rivestimento a rullo: il rivestimento liquido viene applicato tramite rulli che stendono uno strato uniforme su substrati piatti (carta, cartone, film).
    Rivestimento a spruzzo: goccioline atomizzate di materiale di rivestimento vengono spruzzate sulla superficie, consentendo la copertura di geometrie complesse.
    Rivestimento basato sulla stampa: rivestimenti applicati utilizzando macchine da stampa (offset, flessografia, rotocalco) su tutta la superficie o in modo selettivo (a pattern).
    Deposizione sotto vuoto / Rivestimento al plasma: film sottili (ad es. alluminio, SiOx) depositati sotto vuoto per ottenere elevate proprietà barriera.
    Rivestimento per immersione: il substrato viene immerso in un bagno di rivestimento e poi estratto, lasciando uno strato sottile.

    Lo spessore dei rivestimenti dei materiali di imballaggio è tipicamente compreso tra 1 e 50 µm a seconda della funzione.
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    Coding & Marking
    Process by which variable or static information is generated and applied directly onto a packaging material, packaging component, or product surface using non‑contact or contact marking technologies such as inkjet, laser, thermal transfer, or embossing.

    Coding & marking enables the application of alphanumeric text, barcodes, serialized identifiers, regulatory information, date/lot codes, or other data carriers directly onto the substrate.
    The process involves both the generation of the information (e.g., variable data, serialization, batch data) and its direct deposition or marking on the surface.
    When coding & marking is used to apply serialized identifiers or track‑and‑trace carriers, these data features are considered outputs of the process, not separate processes.
    Coding & marking may be performed in‑line within the packaging sequence or off‑line on components prior to packaging.

    Marcatura e codifica
    Processo mediante il quale vengono generate informazioni variabili o statiche e applicate direttamente su un materiale di imballaggio, un componente di imballaggio o la superficie di un prodotto utilizzando tecnologie di marcatura senza contatto o a contatto quali getto d’inchiostro, laser, trasferimento termico o goffratura.

    La codifica e la marcatura consentono di applicare testo alfanumerico, codici a barre, identificatori serializzati, informazioni normative, codici di data/lotto o altri vettori di dati direttamente sul substrato.
    Il processo comporta sia la generazione delle informazioni (ad es. dati variabili, serializzazione, dati di lotto) sia la loro deposizione diretta o marcatura sulla superficie.
    Quando la codifica e la marcatura vengono utilizzate per applicare identificatori serializzati o supporti di tracciabilità, queste caratteristiche dei dati sono considerate output del processo, non processi separati.
    La codifica e la marcatura possono essere eseguite in linea all’interno della sequenza di confezionamento o fuori linea sui componenti prima del confezionamento.
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    Heat sealing
    Heat sealing is the process of joining thermoplastic films by the application of heat and pressure for a specific period of time, causing the surfaces to soften or melt and fuse together into a continuous bond.

    There are various methods for heating the surfaces to be joined, which distinguish the different sealing technologies:
    • hot bar
    • pulse
    • hot air
    • induction
    • ultrasonic
    • radio frequency
    Unless otherwise specified, the term ‘heat sealing’ usually refers to hot bar sealing.
    This process also includes all joints made between non-plastic films that are coated with a polymer, which allows the surface to behave in the same way as the bulk polymer.
    Saldatura a caldo (Termosaldatura)
    La termosaldatura è il processo di unione di film termoplastici mediante l’applicazione di calore e pressione per un determinato intervallo di tempo, che provoca l’ammorbidimento o la fusione delle superfici e la loro unione in un legame continuo.

    Esistono diverse modalità per generare il riscaldamento delle superfici da unire, che vanno a differenziare le diverse tecnologie di saldatura:
    • a barra calda
    • a impulsi
    • ad aria calda
    • ad induzione
    • a ultrasuoni
    • a radiofrequenza
    Se non diversamente specificata la tecnologia, per termosaldatura si intende solitamente una saldatura a barra calda.
    Rientrano in questo processo anche tutte le giunzioni effettuate fra film non plastici, ma dotati di un rivestimento polimerico che permette di avere in superficie lo stesso comportamento del polimero in massa.
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    In-line Digital Printing
    In-line digital printing in packaging is a process where digital printing units (i.e. inkjet printers) are integrated directly into the production or filling line. This allows for "just-in-time" printing of text, graphics, and variable data onto packaging materials as they move through the line, rather than using pre-printed stock.

    Several digital printing technologies can be used depending on speed, resolution and substrate requirements, including continuous inkjet (CIJ) for high-speed coding, thermal inkjet (TIJ) and drop-on-demand (DOD) piezo inkjet for higher-quality text and graphics, and laser marking for permanent, contactless coding.
    This approach enables late-stage customization, allowing the same packaging line to produce multiple product variants, languages or regional formulations without changeovers or the need for dedicated pre-printed stock.
    Typical applications include printing batch numbers, expiry dates, barcodes and serialization codes for traceability and regulatory compliance, as well as region-specific text, promotional messages and personalized or sequential variable data. 
    Stampa digitale in linea
    La stampa digitale in linea nel settore dell’imballaggio è un processo in cui le unità di stampa digitale (ad esempio le stampanti a getto d’inchiostro) sono integrate direttamente nella linea di produzione o di riempimento. Ciò consente la stampa “just-in-time” di testi, grafica e dati variabili sui materiali di imballaggio mentre questi ultimi avanzano lungo la linea, anziché utilizzare stock prestampati.

    A seconda dei requisiti di velocità, risoluzione e substrato, possono essere utilizzate diverse tecnologie di stampa digitale, tra cui il getto d'inchiostro continuo (CIJ, continuous inkjet) per la codifica ad alta velocità, il getto d'inchiostro termico (TIJ) e piezoelettrico drop-on-demand (DOD, ) per testo e grafica di qualità superiore, e la marcatura laser per una codifica permanente e senza contatto.
    Questo approccio consente la personalizzazione in fase avanzata (late-stage customization), permettendo alla stessa linea di confezionamento di produrre più varianti di prodotto, lingue o formulazioni regionali senza cambi formato né la necessità di materiale pre-stampato dedicato.
    Le applicazioni tipiche includono la stampa di lotti, date di scadenza, codici a barre e codici di serializzazione per la tracciabilità e la conformità normativa, oltre a testi specifici per area geografica, messaggi promozionali e dati variabili personalizzati o progressivi.
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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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    Thermoforming
    Thermoforming is a manufacturing process in which a thermoplastic sheet is heated to a pliable state and then pressed into a mould to achieve the desired shape. Products such as cups, blister, trays, and clamshell packaging are produced by pressing thin plastic sheets into moulds.
    There are two main thermal molding methods: vacuum forming and pressure forming. In these methods, air pressure or vacuum is used to press hot, molten plastic sheets into molds.

    In vacuum forming, air is evacuated from between the softened sheet and the mold surface, so that atmospheric pressure alone drives the sheet into the mould cavity, whereas in pressure forming compressed air is additionally applied from the opposite side, pushing the sheet against the mould with greater force and enabling finer surface detail and sharper features.
    The plastic sheet can be processed either from pre-cut blanks (sheet-fed thermoforming), typically used for heavier gauge materials and larger parts, or fed continuously from a roll (roll-fed thermoforming), which is common for thinner gauge materials in high-volume packaging production.
    Once formed and cooled, the parts are trimmed from the surrounding sheet using a separate or in-line cutting station, with the trim scrap often reground and reintroduced into the extrusion process to reduce material waste.
    Termoformatura
    La termoformatura è un processo in cui un foglio di materiale termoplastico viene riscaldato fino a renderlo malleabile e quindi pressato in uno stampo per ottenere la forma desiderata. Prodotti come bicchieri, blister, vassoi e confezioni clamshell vengono realizzati pressando sottili fogli di plastica in stampi. Esistono due metodi principali di stampaggio termico: la formatura sottovuoto e la formatura a pressione. In questi metodi, la pressione dell’aria o il vuoto vengono utilizzati per pressare fogli di plastica rammollita in stampi.

    Nella formatura sottovuoto, l'aria viene aspirata dallo spazio tra il foglio rammollito e la superficie dello stampo, in modo che sia la sola pressione atmosferica a spingere il foglio nella cavità dello stampo; nella formatura a pressione, invece, viene applicata anche aria compressa dal lato opposto, spingendo il foglio contro lo stampo con maggiore forza e consentendo di ottenere dettagli superficiali più fini e profili più definiti.
    Il foglio plastico può essere lavorato sia a partire da sbozzati pretagliati (termoformatura a foglio, sheet-fed), tipicamente impiegata per materiali di spessore maggiore e pezzi di grandi dimensioni, sia alimentato in continuo da bobina (termoformatura in linea da bobina, roll-fed), soluzione comune per materiali di spessore ridotto nella produzione di imballaggi ad alto volume.
    Una volta formati e raffreddati, i pezzi vengono rifilati dal foglio circostante mediante una stazione di taglio dedicata o integrata in linea, con lo scarto di rifilatura spesso rimacinato e reintrodotto nel processo di estrusione per ridurre gli sprechi di materiale.
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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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