Guida completa alle macchine per termosaldatura: metodi, tipi e applicazioni

Introduzione

La termosaldatura è un processo fondamentale nel settore dell'imballaggio, utilizzato per unire pellicole di plastica tramite calore e pressione. Diversi metodi di termosaldatura offrono vantaggi distinti in base al tipo di materiale e alle specifiche esigenze di imballaggio. Che si tratti di sigillare pellicole di polietilene, materiali compositi o pellicole specializzate per prodotti sensibili, la selezione del metodo di termosaldatura corretto può garantire sigillature resistenti e durevoli che mantengono l'integrità del prodotto. Questa guida esplora i metodi di termosaldatura più comuni, tra cui la sigillatura a piastra, a rullo, a impulsi e a ultrasuoni, insieme alle loro applicazioni e ai vantaggi nell'imballaggio.

In base ai diversi metodi di riscaldamento e pressurizzazione, i metodi di termosaldatura delle macchine termosaldatrici possono essere suddivisi nei seguenti tipi.

Saldatura a caldo a piastra

La termosaldatura a piastra è il metodo di termosaldatura più comune. Utilizza una piastra riscaldante per riscaldare e pressurizzare in modo intermittente per ottenere la sigillatura della pellicola di plastica. Il principio di termosaldatura è illustrato nella Figura 6-2. I due strati di pellicola 3 da sigillare vengono trasportati tra la piastra riscaldante 1 e il banco di lavoro 5, quindi premuti saldamente contro il materiale antiaderente 4. La piastra riscaldante 1 e il banco di lavoro 5 riscaldati a una certa temperatura (controllo della temperatura costante) vengono riscaldati e pressurizzati, quindi raffreddati per ottenere una tenuta stagna.
I materiali antiaderenti comunemente utilizzati sono il politetrafluoroetilene resistente alle alte temperature o il tessuto di vetro, principalmente per evitare l'adesione del tavolo a T e dello strato di materiale del film, in modo che la bocca del sacchetto sia ben sigillata e il banco di lavoro possa essere mantenuto pulito. Il filo riscaldante elettrico 2 installato nella piastra riscaldante 1 riscalda la piastra riscaldante. La temperatura di riscaldamento viene solitamente rilevata da un elemento di misurazione della temperatura resistivo e visualizzata da uno strumento di visualizzazione della temperatura. La temperatura viene regolata da un regolatore di tensione o da un dispositivo di resistenza. Per garantire cuciture di tenuta di alta qualità, la superficie di termosaldatura della piastra riscaldante deve essere piana e il piano di supporto deve essere piatto o imbottito con un cuscino di gomma resistente al calore. Il meccanismo di movimento di pressurizzazione termosaldante della piastra riscaldante 1 può essere pneumatico, idraulico, a camma, elettromagnetico, ecc.

Questo dispositivo di sigillatura hot-melt sotto forma di una struttura a lamelle ha una struttura e un principio semplici e una velocità di sigillatura elevata. È ampiamente utilizzato nelle macchine confezionatrici automatiche intermittenti. È utilizzato principalmente per la sigillatura a caldo di pellicole in polietilene e pellicole composite in polietilene, ma non per la sigillatura a caldo di pellicole che si restringono o si decompongono facilmente con il calore.

Saldatura a caldo a rulli

La termosaldatura a rulli consiste nel sigillare la pellicola di plastica applicando pressione con un rullo in rotazione continua e riscaldando con uno o due rulli in una coppia di rulli.
Il principio della termosaldatura a rulli è illustrato nella Figura 6-3. Quando i due strati di pellicola 2 da sigillare vengono tirati attraverso una coppia di rulli riscaldanti 1 (o solo un rullo riscaldante), vengono riscaldati e pressurizzati, quindi raffreddati per ottenere una tenuta stagna. Il riscaldatore a resistenza è posizionato nel rullo riscaldante e la corrente viene trasmessa al filo riscaldante tramite il dispositivo di cablaggio (come spazzole, anelli collettori e fili) isolato dalla macchina. Il dispositivo per la regolazione della temperatura e il dispositivo e lo strumento per rilevare e visualizzare la temperatura del rullo di termosaldatura sono posizionati all'esterno.
La caratteristica della termosaldatura a rulli è la sigillatura continua, adatta alla termosaldatura di pellicole composite composte da pellicola di base (cellophane) e pellicola termosaldante (polietilene); in alcune macchine confezionatrici automatiche continue con funzioni multiple come la fabbricazione di sacchetti, il riempimento e la sigillatura, il rullo termosaldante può non solo completare la termosaldatura longitudinale del materiale della pellicola di imballaggio per la fabbricazione di sacchetti, ma anche svolgere il ruolo di trazione e trasporto della cinghia del materiale della pellicola di imballaggio. Per quanto riguarda la pellicola singola, è facile da deformare a causa del calore, il che influirà sulla qualità della sigillatura, quindi non è adatta all'uso.

Saldatura a caldo della cinghia

Come mostrato nella Figura 6-4, inserisce i due strati di pellicola 2 tra una coppia di sottili cinghie circolari 1 (come una cinghia in politetraetilene, una cinghia in acciaio, una cinghia in acciaio inossidabile o una cinghia in tessuto di nylon) che ruotano in direzioni opposte e li riscalda nelle parti riscaldanti 4 poste su entrambi i lati della cinghia ad anello per far aderire i due strati di pellicola tra le cinghie ad anello, quindi pressa a freddo nella parte di raffreddamento 5 per sigillare la pellicola 2. Prima che la guarnizione sia completamente formata, la guarnizione viene goffrata da una coppia di ruote goffratrici con pressione pre-regolata, quindi la data di produzione viene stampata dalla ruota del codice di stampa e infine la guarnizione è completata.

Questo metodo è adatto per la termosaldatura di materiali compositi in pellicola. Anche le pellicole che sono facili da deformare possono essere termosaldate in modo continuo utilizzando questa macchina, e la velocità di sigillatura è relativamente alta, quindi è ampiamente utilizzata.

Saldatura a caldo con rulli scorrevoli

Come mostrato nella Figura 6-5, i due strati sovrapposti di pellicola 1 vengono fatti passare tra una coppia di piastre riscaldanti 4 per essere riscaldati fino a uno stato ammorbidito e fuso e, quando passano tra le ruote del rullo di termosaldatura 3 strettamente pressate, vengono schiacciati e saldati. Le caratteristiche di questo tipo di dispositivo di sigillatura sono che il riscaldatore a resistenza e la ruota del rullo di termosaldatura sono ciascuno componenti indipendenti, il che semplifica la struttura della ruota del rullo. La struttura complessiva è semplice e ha un'ampia gamma di applicazioni.
Questo metodo può essere applicato alla termosaldatura continua di materiali di imballaggio in pellicola e può anche essere utilizzato per la termosaldatura continua di pellicole con grande deformazione termica. Se la macchina si ferma inaspettatamente, il materiale della pellicola tra le piastre riscaldanti elettriche si surriscalda e si perde, quindi è necessario che il riscaldatore sia in grado di evacuare automaticamente per evitare il surriscaldamento della pellicola.

Saldatura termica scorrevole

La termosaldatura scorrevole viene utilizzata per avvolgere gli imballaggi, come mostrato nella Figura 6-6. Utilizza una pellicola 3 per avvolgere l'oggetto confezionato 2, in modo che scorra sulla piastra riscaldante 4, e si affida alla leggera pressione applicata dall'oggetto confezionato e al calore della piastra riscaldante 4 per legare le parti sovrapposte dei due strati di pellicola.

Saldatura a caldo a impulsi

Come mostrato nella Figura 6-7, la striscia di lega di nichel-cromo 2 preme la pellicola 4 sulla gomma resistente al calore 5, e la striscia di lega di nichel-cromo 2 viene riscaldata all'istante da una grande corrente, e il calore viene utilizzato per la termosaldatura. La sua caratteristica è che la striscia di lega 2 lascia la parte termosaldata solo dopo il raffreddamento, quindi anche le pellicole che si deformano facilmente possono essere termosaldate utilizzando questo metodo. Questo metodo è adatto per sigillare prodotti con elevati requisiti di resistenza alla sigillatura e tenuta, come imballaggi liquidi e imballaggi sottovuoto. Questo metodo è generalmente adatto per la sigillatura intermittente ed è ampiamente utilizzato nelle macchine per la fabbricazione di sacchetti o nelle macchine per l'imballaggio automatico.

Termosaldatura a fusione

Come mostrato nella Figura 6-8, il coltello riscaldante 5 (o filo di acciaio) viene utilizzato per fondere e tagliare la pellicola 2 e sigillarla allo stesso tempo. Questo meccanismo di sigillatura ha una struttura semplice, una velocità di sigillatura elevata e può completare simultaneamente la fusione, il taglio e la sigillatura della pellicola. Tuttavia, a causa della limitazione dell'area del giunto di saldatura, la resistenza della sigillatura è relativamente ridotta ed è facile da aprire. È adatto solo per l'imballaggio interno di piccole quantità di polvere fine e articoli granulari.

Saldatura a caldo con fusione a impulsi

La termosaldatura a fusione richiede un riscaldamento frequente della lama e del filo di acciaio, mentre la termosaldatura a taglio a impulsi è l'opposto, come mostrato nella Figura 6-9. Quando la piastra di pressione 6 spinge il filo di lega fusa 1 per premere la pellicola 2 sulla gomma resistente al calore 3, il filo di lega di nichel-cromo 1 viene istantaneamente energizzato e continua a premere la parte di sigillatura riscaldata e fusa fino a quando non viene rilasciata dopo il raffreddamento. Questo metodo può anche completare la fusione e la sigillatura della pellicola allo stesso tempo.

Saldatura a caldo con fusione

Come mostrato nella Figura 6-10, si tratta di portare la piastra riscaldante 1 o la fiamma vicino a un'estremità del film sovrapposto 4 per fonderli e legarli. Questo metodo può conferire al film in polipropilene biassialmente orientato termoretraibile una forte resistenza alla sigillatura.

Saldatura termica ad ultrasuoni

Come mostrato nella Figura 6-11, questo meccanismo di termosaldatura è composto da un oscillatore ad alta frequenza, un vibratore magnetostrittivo 1 che converte l'energia elettrica ad alta frequenza in vibrazione longitudinale e un amplificatore di ampiezza della curva esponenziale 2 che trasmette la vibrazione longitudinale alla pellicola. Durante la termosaldatura, la vibrazione ultrasonica trasmessa dall'amplificatore di ampiezza della curva esponenziale fa sì che la superficie sovrapposta della pellicola 4 si riscaldi, si fonda e si leghi.
Questo metodo di sigillatura è caratterizzato dalla generazione di calore al centro della sovrapposizione del film, che è adatto per la sigillatura continua di film che si restringono facilmente con il calore, come i film stirati biassialmente. Può sigillare a caldo una varietà di materiali in film plastici (come polipropilene, nylon, materiali compositi alluminio-plastica, lattine in poliossietilene, ecc.) e può essere ben sigillato anche se il materiale di imballaggio viene accidentalmente contaminato da acqua, olio, ecc. durante il riempimento del materiale. Ha anche un'elevata qualità di sigillatura per le plastiche che sono soggette a deformazione da restringimento termico o decomposizione termica. È particolarmente adatto per la sigillatura a caldo nel confezionamento di alimenti, medicinali, componenti radio ed elettronici sensibili alle radiazioni termiche ed è ampiamente utilizzato nelle macchine per la fabbricazione di sacchetti o nelle macchine per l'imballaggio automatico.

Saldatura a caldo ad alta frequenza

Come mostrato nella Figura 6-12, la termosaldatura ad alta frequenza consiste nel premere la pellicola 4 con un elettrodo ad alta frequenza 2, aggiungere una tensione ad alta frequenza e termosaldare tramite la perdita dielettrica del polimero. La temperatura della parte di sigillatura è più alta sulla superficie di sigillatura, quindi la pellicola non si surriscalda e la resistenza di sigillatura è elevata.

Il tempo di termosaldatura della termopressa è correlato alla temperatura di riscaldamento, al metodo di riscaldamento, al materiale della pellicola, allo spessore del materiale della pellicola e alla pressione di sigillatura. Per materiali della pellicola dello stesso materiale e spessore, quando la pressione di sigillatura è costante, maggiore è la temperatura di riscaldamento, più breve è il tempo di termosaldatura. La temperatura di riscaldamento, la pressione, il tempo e altri parametri della termosaldatura devono essere determinati mediante metodi sperimentali basati sulle proprietà meccaniche e fisiche del materiale sigillato.

Conclusione

Una macchina termosaldatrice è una macchina che sigilla i contenitori di imballaggio mediante termosaldatura. È ampiamente utilizzata per la termosaldatura di vari sacchetti di plastica. La comprensione della varietà di metodi di termosaldatura, dalla semplicità della termosaldatura a piastra alle capacità avanzate della sigillatura a ultrasuoni, consente ai produttori di selezionare la soluzione più efficiente e adatta alle loro esigenze di imballaggio. Ogni metodo di sigillatura offre vantaggi specifici in base ai materiali, alla velocità di produzione e alla qualità richiesta. Scegliendo la tecnica giusta, le aziende possono migliorare l'efficienza dell'imballaggio, ridurre gli sprechi e garantire sigillature di alta qualità che soddisfano gli standard del settore.