L'evoluzione della termosaldatura

Per contenuto sponsorizzato | 2 giugno 2023

Di Charles H. Trillich / Co-fondatore Packworld USA

La tecnologia della termosaldatura si è evoluta nel corso di molti decenni per ridurre i costi e aumentare i profitti con la termosaldatura di precisione. Questo articolo riflette su questi progressi e su come ottenere ogni volta guarnizioni perfette.

Negli ultimi anni i metodi e i mezzi per tagliare e/o sigillare le pellicole di plastica e per unire i componenti in plastica sono passati da un'arte a una scienza grazie allo sviluppo e all'introduzione di controlli di processo che garantiscono praticamente ogni volta un incollaggio perfetto. Lo sviluppo di questa capacità è stato guidato dalla domanda di materiali di imballaggio in plastica in applicazioni critiche, in particolare nelle scienze della vita, dove è richiesta la convalida e il fallimento non è accettabile.

L'arte di termosaldare le materie plastiche nasce più o meno in concomitanza con lo sviluppo dei materiali termoplastici stessi. Inizialmente, la sigillatura dei materiali veniva effettuata manualmente con semplici bacchette calde o barre saldanti. Quando sigillati manualmente, i tempi e la qualità della sigillatura erano incoerenti e dipendevano dall'abilità dell'operatore. In aggiunta, le guarnizioni erano ancora calde quando i mezzi di sigillatura furono rimossi. Poiché le saldature a caldo sui materiali plastici non vengono fissate saldamente finché la sigillatura non viene raffreddata, l'integrità della sigillatura dipende dall'"adesività a caldo", ovvero dalla capacità degli strati di pellicola di aderire tra loro mentre sono ancora caldi a causa del processo di sigillatura. I film plastici sono stati modificati per aumentarne le qualità di "adesività a caldo". Ciò ha aumentato il costo della pellicola ma non ha necessariamente migliorato la resistenza finale della sigillatura. Nel frattempo, era di fondamentale importanza maneggiare la pellicola calda con grande cura per evitare danni all'integrità o all'aspetto del sigillo. Prima dell'introduzione delle macchine sigillatrici a impulso, la sigillatura veniva eseguita da macchine dotate di "barre calde" o "piastre calde". Le barre calde e le piastre sono ancora in uso per applicazioni in cui il controllo del raffreddamento non è così fondamentale per un'applicazione specifica. Le macchine sigillatrici per plastica con "barre calde" utilizzano barre saldanti costantemente riscaldate con riscaldatori a cartuccia posizionati all'interno della barra con la massima attenzione possibile per fornire un riscaldamento uniforme alla superficie di saldatura delle barre. Barre e piastre costantemente riscaldate sono utili nelle applicazioni in cui la velocità della macchina e la natura dei materiali da sigillare offrono un'ampia finestra di opportunità termiche. Alcuni materiali in film plastico hanno una capacità di sigillatura in un ampio intervallo di temperature e sigillano con successo nonostante un'ampia variazione delle temperature di sigillatura. Tuttavia, molti film non offrono un’ampia tolleranza nell’intervallo di temperature di saldatura. La maggior parte delle operazioni che sigillano o assemblano materiali plastici non possono permettersi il rischio e i costi associati alla creazione di prodotti difettosi causati dalla mancanza di tempo e di controllo della temperatura. Ciò è particolarmente vero nel settore degli imballaggi sanitari, alimentari e di materiali preziosi o nocivi. A metà degli anni '40 fu introdotta sul mercato la "saldatura a caldo a impulsi". Questo è stato un contributo importante all'arte della termosaldatura perché ha fornito l'opportunità di fornire un impulso momentaneo di potenza attraverso un elemento riscaldante relativamente sottile che veniva premuto contro due o più strati di pellicola plastica. L'energia fornita alla fascia produceva calore sufficiente per unire i materiali e le ganasce potevano rimanere chiuse abbastanza a lungo da consentire alla fascia di tenuta di raffreddarsi e creare una tenuta accettabile. La tecnica di sigillatura ad impulso si è gradualmente affermata e ha conquistato una quota significativa di mercato, soprattutto per la sigillatura di polietilene e prodotti simili. Le prime macchine termosaldatrici a impulso potevano essere controllate solo impostando la tensione applicata alla fascia termosaldante e impostando i tempi del ciclo di saldatura. Sulle macchine a funzionamento manuale, la durata di ciascun ciclo veniva determinata di ciclo in ciclo dall'abilità dell'operatore perché la temperatura del nastro e delle barre saldanti diventava gradualmente più calda ad ogni ciclo. Quando una quantità uguale di energia viene aggiunta all'elemento di tenuta ad ogni ciclo aggiuntivo, la temperatura di tenuta aumenta gradualmente e alla fine diventa troppo calda. Pertanto, deve essere regolato frequentemente per evitare il surriscaldamento