Industrial processes

Tecnica di termosaldatura in cui viene applicato momentaneamente un intenso calore all’area da sigillare, seguito immediatamente dal raffreddamento. Viene generato un impulso elettrico ad alta corrente e, grazie alla resistenza dell’elemento di sigillatura (una sottile striscia conduttiva), si verifica un rapido aumento della temperatura. La piccola massa della striscia saldante consente sia un rapido riscaldamento che un rapido raffreddamento della superficie di saldatura. 

La ridotta massa della striscia consente sia un rapido riscaldamento sia un rapido raffreddamento della superficie di saldatura. Grazie alla sua bassa massa termica, l'elemento sigillante è in grado di raggiungere la temperatura di saldatura richiesta nel giro di pochi millisecondi dall'applicazione dell'impulso, e di raffreddarsi altrettanto rapidamente una volta interrotta la corrente. Questo ciclo di riscaldamento e raffreddamento pressoché istantaneo limita la propagazione del calore oltre l'area di saldatura, riducendo il rischio di adesione del materiale e la degradazione termica dei film sensibili al calore.

La resistenza e la qualità della saldatura vengono controllate principalmente regolando la durata dell'impulso, l'intensità di corrente e la pressione applicata, consentendo di adattare finemente il processo a diversi spessori e composizioni del materiale.

Il processo di laminazione consiste nell’incollare insieme due o più film di plastica o nell’incollare assieme più film di materiali diversi (es. Al/Carta, Al/Plastica, Plastica/Carta, ecc.).
Combinando materiali con proprietà complementari, la laminazione consente alla struttura risultante di ottenere prestazioni barriera, resistenza meccanica, stampabilità e saldabilità che nessuno dei singoli strati potrebbe fornire da solo, rendendola un processo chiave per la produzione di imballaggi flessibili ad alte prestazioni.

Possono essere utilizzate diverse tecnologie per unire gli strati tra loro, tra cui

l'accoppiamento con adesivo (adhesive lamination), in cui un adesivo a umido o a base solvente viene steso su un substrato prima che gli strati vengano pressati insieme e fatti aderire;

l'accoppiamento per estrusione (extrusion lamination), in cui un polimero fuso viene estruso direttamente tra i due substrati, fungendo contemporaneamente da strato legante;

e la laminazione termica (thermal lamination), in cui calore e pressione vengono applicati per attivare un rivestimento termosaldabile già presente su uno dei substrati, senza l'aggiunta di un adesivo separato.

Lo stampaggio è un processo di deformazione discreta in cui un substrato sottile metallico, o a base di fibre, viene modellato in una geometria tridimensionale definita mediante una forza di compressione applicata tra un punzone e una matrice in un sistema a pressione. Il processo induce una deformazione plastica o viscoelastica controllata, a seconda della classe di materiale, e si basa sulle proprietà meccaniche, sul comportamento di attrito e sulla progettazione degli utensili per ottenere precisione dimensionale e prestazioni funzionali.

Nel caso di substrati metallici, come l'alluminio, la formatura viene eseguita a temperatura ambiente e può prevedere l'uso di un premilamiera per controllare il flusso del materiale e prevenire la formazione di grinze, con la profondità e la complessità della forma limitate dalla duttilità del materiale prima che si verifichi la rottura. Con substrati a base fibrosa, come la polpa stampata o il cartoncino, lo stampaggio è generalmente abbinato a calore e, in alcuni casi, a un controllo dell'umidità, in modo che le fibre possano essere riorganizzate e consolidate nella forma target senza rotture o sfaldature.

La tecnica è ampiamente utilizzata nel packaging per produrre formati rigidi e autoportanti come vassoi, coppette, coperchi e componenti tipo blister, dove uno spessore di parete costante, una buona definizione dei bordi e la resistenza allo stivaggio rappresentano requisiti di qualità fondamentali.

Lo stampaggio con schiuma di polpa di cellulosa è un metodo di stampaggio che prevede il riempimento dello stampo con una miscela di materiale contenente ingredienti schiumogeni, quindi il riscaldamento per creare minuscole bolle all’interno del prodotto stampato.

La schiuma viene tipicamente generata disperdendo fibre di cellulosa in una schiuma acquosa contenente un tensioattivo o agente schiumogeno, che stabilizza le bolle d'aria all'interno della sospensione fibrosa prima che questa venga distribuita nella cavità dello stampo. Una volta conferita la forma, l'acqua viene progressivamente rimossa dalla struttura schiumosa umida tramite essiccazione (e, in alcuni processi, calore e pressione), consolidando le fibre attorno alle celle d'aria e ottenendo un pezzo rigido, a bassa densità, con una struttura cellulare fine e uniforme.

Poiché si basa su fibra di cellulosa, il pulp foam moulding rappresenta un'alternativa rinnovabile, biodegradabile e generalmente riciclabile o compostabile per applicazioni di imballaggio protettivo e di ammortizzazione.

L’iniezione di pasta di cellulosa è un metodo in cui la materia prima viene iniettata e riempita in uno stampo sigillato per essere modellata. La materia prima per lo stampaggio a iniezione è costituita da pasta di cellulosa e amido disciolti in acqua, mescolati accuratamente fino a ottenere una sostanza pastosa e poi preparati sotto forma di piccoli granuli delle dimensioni di un chicco di riso. Questi granuli vengono riscaldati all’interno dell’ugello di iniezione, trasformandosi in uno stato fuso e viscoso. Questo materiale fuso viene quindi iniettato a riempire lo stampo, e viene applicato un ulteriore riscaldamento per far evaporare l’umidità contenuta nel materiale. 

A differenza dello stampaggio a iniezione di materie plastiche convenzionale, il processo richiede che lo stampo venga aperto leggermente e periodicamente durante il ciclo, consentendo al vapore di fuoriuscire e all'umidità residua nel materiale di evaporare prima che il pezzo si consolidi completamente. Poiché il processo segue gli stessi principi dello stampaggio a iniezione di materie plastiche, consente di realizzare geometrie complesse, pareti sottili, sottosquadri ed elementi come nervature, rilievi e flange, difficili da ottenere con i tradizionali metodi di formatura della pasta di cellulosa o della carta. Dopo lo stampaggio e l'essiccazione, il pezzo finito viene generalmente rifilato per rimuovere il materiale in eccesso e le bave.

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.

L’astucciamento a carico dall’alto è un processo di confezionamento in cui astucci preformati vengono riempiti verticalmente dall’alto - mediante sistemi pick‑and‑place robotizzati o inserimento per gravità - e successivamente chiusi tramite incastro, colla o sistemi di bloccaggio.

Questo approccio è particolarmente adatto a prodotti fragili, flessibili o di forma irregolare (come buste, sacchetti o articoli delicati) che potrebbero danneggiarsi a causa del movimento di spinta laterale tipico del caricamento frontale, poiché l'apertura dall'alto consente di depositare o far scendere delicatamente il prodotto senza farlo scorrere contro le pareti dell'astuccio.

In molti sistemi, il caricamento del prodotto viene eseguito da robot delta o cartesiani dotati di guida a visione artificiale, che prelevano gli articoli, singolarmente o in gruppi pre-collazionati, da un nastro di alimentazione e li posizionano direttamente nell'apertura superiore dell'astuccio secondo uno schema di imballaggio definito.

Poiché le funzioni di caricamento e chiusura possono essere più facilmente separate in stazioni distinte e configurabili in modo indipendente, i sistemi top-load consentono generalmente cambi formato più rapidi e maggiore flessibilità tra diverse dimensioni di astuccio e configurazioni di confezionamento rispetto alle astucciatrici a caricamento frontale.

Il confezionamento sottovuoto con pellicola aderente (Vacuum Skin Packaging, VSP) è un processo di confezionamento in cui un film plastico rammollito dal calore viene richiamato dal vuoto e fatto aderire strettamente al prodotto posizionato su un supporto piano o sagomato, come un cartoncino o una vaschetta rigida o semi-rigida, seguendone i contorni quasi come una seconda pelle, e legandosi al supporto ovunque avvenga un contatto diretto, tramite un rivestimento adesivo pre-applicato oppure per termosaldatura.

Il film viene tipicamente pre-riscaldato contro una camera a cupola prima che l'aria circostante il prodotto venga evacuata e brevemente reimmessa, facendo aderire il film rammollito in un contatto intimo e con aria residua minima al prodotto e al supporto. Questa aderenza stretta riduce al minimo l'ossidazione e la proliferazione microbica, rendendo il VSP particolarmente adatto a estendere la shelf life di prodotti deperibili come carne fresca, pesce, formaggio e piatti pronti, mentre la sua stretta conformità al prodotto ne valorizza anche l'aspetto visivo e tattile sullo scaffale.

I film multistrato utilizzati per il VSP sono appositamente progettati per resistere al riscaldamento e allo stiro del processo, garantendo le prestazioni barriera richieste e, ove necessario, una saldatura ad apertura facilitata.

Lo stampaggio a umido è un processo di produzione di imballaggi a base di fibre e prodotti in pasta di cellulosa stampata in cui le fibre vengono sospese in acqua per formare un impasto liquido, depositato in uno stampo, quindi disidratato ed essiccato per creare strutture tridimensionali rigide.

Lo stampo, tipicamente una fine rete metallica sagomata secondo la geometria desiderata, viene immerso nella sospensione o irrorato con essa, mentre un vuoto applicato dall'interno richiama l'acqua attraverso la maglia, formando sulla sua superficie uno strato di fibre intrecciate fino a raggiungere lo spessore di parete richiesto.

Il "semilavorato" fibroso umido così ottenuto viene quindi essiccato in forno oppure trasferito a uno stampo di pressatura riscaldato, dove viene compresso ed essiccato contemporaneamente, variante che consente maggiore precisione dimensionale, una finitura superficiale più liscia e tempi di ciclo più brevi rispetto alla semplice essiccazione in aria.

Una volta essiccati, i pezzi stampati vengono rifilati per rimuovere il materiale in eccesso e possono essere sottoposti a ulteriori operazioni di finitura, come stampa a caldo, goffratura o applicazione di rivestimenti funzionali per la resistenza ad acqua, olio o grassi, prima di essere utilizzati come vassoi, clamshell, inserti protettivi o altri formati di imballaggio a base fibrosa.

Il confezionamento per avvolgimento è un metodo di imballaggio in cui un cartoncino piatto fustellato viene piegato e incollato con precisione attorno a un prodotto o a un gruppo di prodotti per creare un cartone o una scatola robusta e su misura. A differenza dei metodi di confezionamento tradizionali che utilizzano scatole preformate, questo processo modella il materiale di imballaggio attorno agli articoli durante il processo di confezionamento stesso.

Il prodotto o il gruppo di prodotti viene prima raggruppato secondo lo schema di imballaggio richiesto e posizionato sullo sbozzato piano, che viene quindi progressivamente avvolto attorno ad esso, tipicamente piegando in sequenza i pannelli laterali e di testata, mentre l'adesivo viene applicato per fissare le alette sovrapposte e formare un involucro rigido.

Poiché la scatola viene formata direttamente attorno all'ingombro del prodotto anziché essere pre-eretta a una dimensione fissa, il wrap-around cartoning riduce al minimo gli spazi vuoti interni e il consumo di materiale, ottenendo una confezione compatta e ben aderente, che offre anche una buona resistenza allo stivaggio.

Questo metodo è ampiamente utilizzato per raggruppare lattine, bottiglie, vasetti e altri contenitori rigidi in multipack pronti per la vendita o casse da trasporto, combinando la protezione del prodotto con un utilizzo efficiente e a basso spreco di cartone.