Industrial processes

La saldatura a induzione è un processo senza contatto in cui un campo elettromagnetico alternato induce correnti parassite in uno strato conduttivo, generando calore localizzato che attiva un materiale termoplastico. Il polimero ammorbidito si lega a un substrato adiacente, producendo una saldatura ermetica.

Poiché il calore viene generato direttamente nel foglio metallico anziché trasmesso da barre saldanti riscaldate attraverso più strati di materiale, la temperatura di saldatura viene raggiunta quasi istantaneamente, conferendo al processo un'inerzia termica molto bassa.

Il processo richiede uno strato metallico, tipicamente un foglio di alluminio, all'interno della struttura dell'imballaggio: senza di esso non si genera calore e la sigillatura non può avvenire. Con il packaging che si orienta verso strutture mono-materiale e riciclabili, l'alluminio viene progressivamente eliminato da molti poliaccoppiati; la sigillatura a induzione rimarrà quindi probabilmente diffusa soprattutto in settori di nicchia come il farmaceutico, dove il foglio metallico svolge anche altre funzioni (barriera, inviolabilità) che ne giustificano il mantenimento. 

Processo di prodiuzione che consiste nell’iniezione ad alta pressione di un polimero fuso allì’interno di uno stampo dove raffredda e solidifica nella forma desiderata del componente. Solitamente utilizzato per la produzione in larghi volumi di prodotti in plastica con precisioni e ripetibilità elevate.

Il polimero, tipicamente fornito sotto forma di granuli o pellet, viene prima fuso e omogeneizzato in un cilindro riscaldato da una vite rotante, che genera anche la pressione necessaria a iniettare il fuso nella cavità dello stampo chiuso. Una volta riempita la cavità, viene mantenuta una pressione di mantenimento per un breve periodo, per compensare il ritiro del materiale durante il raffreddamento; lo stampo si apre quindi e il pezzo viene espulso, pronto per l'inizio di un nuovo ciclo.

Poiché ogni ciclo è relativamente breve e altamente ripetibile, lo stampaggio a iniezione è particolarmente adatto alla produzione ad alto volume di pezzi con geometrie complesse, tolleranze strette ed elementi come filettature, cerniere o sottosquadri.

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.

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.

Processo mediante il quale un foglio preformato o continuo di materiale di imballaggio flessibile viene avvolto attorno a un singolo prodotto o a una confezione multipla e sigillato con mezzi meccanici, termici o adesivi per creare un involucro esterno aderente o decorativo.

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.

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.

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.

L'aggraffatura (seaming) è il processo di creazione di una "doppia cucitura" ermetica, ottenuta interbloccando meccanicamente la flangia del corpo del contenitore con il bordo arricciato del coperchio (fondello), mediante rulli di aggraffatura e un mandrino. Questo garantisce che il contenitore sia a tenuta d'aria e sicuro per il confezionamento di alimenti, bevande o aerosol. 

La doppia cucitura viene realizzata in due operazioni sequenziali, entrambe eseguite tenendo il contenitore saldamente premuto contro il mandrino di aggraffatura:

Prima dell'aggraffatura viene generalmente applicato un composto sigillante sul bordo arricciato del coperchio, che riempie eventuali spazi residui tra gli strati interbloccati, assicurando che la cucitura sia a tenuta anche in presenza di pressione interna e per l'intera durata di conservazione del prodotto.