Saldatura a ultrasuoni: la sostenibilità è possibile

La domanda di monomateriali e di materiali compositi a base di carta per il packaging è in aumento e nel laboratorio di ultrasuoni di Herrmann Ultrasuoni crescono le richieste riguardanti i nuovi materiali riciclabili. Molte delle maggiori aziende del settore alimentare si sono prefissate obiettivi di sostenibilità elevati e stanno testando i nuovi materiali. Inoltre, la saldatura a ultrasuoni di compositi a base di cartone con e senza barriera di alluminio è già un processo consolidato. Bioplastiche come il PLA hanno dimostrato buone proprietà di sigillatura a ultrasuoni, una tecnologia già applicata alle capsule di caffè.

Un punto di partenza per un’autentica economia circolare e un maggiore tasso di riciclo è l’utilizzo di materiali di confezionamento di un’unica varietà. Questo significa, per esempio, che i film non sono più costituiti da strati di materiali plastici diversi, ma solo da uno o più strati di un unico materiale. Questo ha ripercussioni sui processi tradizionali, come la saldatura a induzione e la termosaldatura per contatto. La saldatura a induzione non funziona senza la presenza di alluminio, e i processi di termosaldatura per contatto sono in genere molto limitati per i compositi a base di carta per via dell’effetto isolante di questi ultimi.

I vantaggi della saldatura a ultrasuoni sono molto evidenti per l’attuale tendenza verso il confezionamento con monomateriali. Gli ultrasuoni generano energia termica solo all’interno dell’area di giunzione della sigillatura. Lo strato di supporto non fonde, anche se realizzato con il medesimo materiale. Questo significa che la quantità di energia introdotta può essere definita con molta precisione, il che rappresenta un enorme vantaggio per i monomateriali che tendono ad avere finestre di lavorazione più strette.

Possibilità di mantenere limiti di processo più ristretti

Robert Hueber, Direttore della divisione PACKAGING di Herrmann Ultrasuoni, spiega: “La tecnologia a ultrasuoni può anche fornire buoni risultati di sigillatura con limiti di processo ristretti, soprattutto in termini di tenuta ed estetica. L’espansione termica è mantenuta al minimo. I processi di saldatura a caldo hanno lo svantaggio di un’eccessiva immissione di calore, soprattutto nella saldatura di film in bobina costituiti da monomateriali. Ciò può provocare l’allungamento incontrollato del film continuo e pertanto compromettere la riuscita del processo.” 

I monomateriali sono anche più suscettibili al raggrinzamento del film per via di strati di supporto meno stabili in termini meccanici e termici. L’aspetto del cordone di sigillatura ne può risentire e sono possibili adesioni. La sigillatura a ultrasuoni può neutralizzare questo rischio grazie all’utilizzo di utensili freddi, i quali, a loro volta, hanno un effetto positivo sui tempi di inattività e sull’esigenza di materiali di usura quali nastri in Teflon ad alta temperatura. Gli ultrasuoni necessitano di energia solo durante il tempo di sigillatura, per cui non si ha un elevato consumo nelle fasi in stand-by come negli altri processi di termosaldatura. Gli utensili sono immediatamente pronti all’uso senza necessitare di riscaldamento: un altro fattore che contribuisce alla riduzione dell’impatto sull’ambiente.

Buono a sapersi: la principale differenza della sigillatura a ultrasuoni è che il calore viene generato unicamente all'interno della sigillatura

La sigillatura a ultrasuoni e diventata una reale alternativa alla sigillatura termica per varie applicazioni, come per esempio nel caso di alimenti umidi contenenti proteine e bevande zuccherate in buste, così come per le insalate e i prodotti in polvere. La differenza rispetto alla sigillatura tradizionale con ganasce termiche è il modo in cui viene generato il calore. Mentre nel caso delle ganasce di sigillatura termica il calore proviene dall’esterno e pertanto riscalda e può avere ripercussioni sullo strato di supporto, nella sigillatura a ultrasuoni il calore è generato dalle vibrazioni ultrasoniche all’interno dello strato di sigillatura. In questo modo si garantisce che gli strati di sigillatura siano uniti insieme a livello molecolare prima che si verifichi l’indesiderata conduzione di calore all’intero materiale di confezionamento. L’imballaggio può così essere chiuso con molta più delicatezza per il tipo di imballaggio e di materiale di riempimento. Raggrinzimenti ed eventuali perdite sono ridotti al minimo.