Saldatura laser del film plastico

Il laser a CO₂ ha trovato numerose applicazioni nel settore del packaging. Non c’è da sorprendersi se si pensa che i materiali più utilizzati per produrre imballaggi siano anche quelli che meglio si prestano per composizione e forma alla lavorazione mediante laser a CO₂.

Abbiamo già visto alcune delle numerose applicazioni su materiali come film termoplastici, legno e i suoi derivati come l’MDF, la carta e il cartone consentano di ottenere imballaggi innovativi, dal basso costo, atti a qualsiasi personalizzazione. La particolare lunghezza d’onda del laser a CO₂ rende il taglio, la perforazione, l’incisione e la marcatura particolarmente efficienti e vantaggiose.

Un’altra lavorazione molto diffusa nel settore del packaging è che ha trovato nel laser a CO₂ uno strumento efficace, versatile e preciso è la saldatura laser delle termoplastiche. Il processo sfrutta la capacità di questi materiali di essere facilmente lavorabili quando sono sottoposti a trattamento termico. Generalizzando, il processo consiste nell’utilizzare il raggio laser per riscaldare il punto di giunzione dei due pezzi fino al punto di fusione e realizzare in questo modo la saldatura.

Il processo è applicabile su vari tipi di plastica sia laminata che sagomata. Inoltre, può essere eseguito sia su plastiche opache che trasparenti. I vantaggi della saldatura laser sono diversi:

• è un processo molto veloce
• è estremamente precisa e controllabile, come tutti i processi laser
• non lascia residui o scorie
• non sottopone i pezzi a sollecitazioni di tipo termico o meccanico in quanto la zona riscaldata è localizzata e il processo non è di tipo meccanico
• è altamente automatizzabile e integrabile ad altri sistemi sia digitali che analogici

Queste sue caratteristiche hanno fatto sì che questo processo sia stato sperimentato in quei settori in cui sono determinanti la precisione, la pulizia del processo e l’assenza di sollecitazioni termiche o meccaniche dovute alla lavorazione. Gli esempi sono tanti e possono includere la produzione di dispositivi biomedicali, la produzione di dispositivi elettronici, la realizzazione di parti e componenti per il settore automotive, la produzione di imballaggi ermetici in ambito farmaceutico o alimentare.

La saldatura laser dei film plastici

Per quanto riguarda il settore degli imballaggi, le termoplastiche laminate sono i materiali su cui la saldatura laser è applicata più comunemente. In questo ambito il laser a CO₂ è il tipo di laser più utilizzato.

La tecnica di saldatura utilizzata è principalmente la saldatura diretta che si presta bene alle applicazioni con materiali sottili. A differenza della saldatura laser per trasmissione, utilizzata soprattutto nella saldatura di pezzi sagomati o tridimensionali, nella saldatura diretta il laser interviene direttamente sul materiale da lavorare e realizza la saldatura. Questo processo consente di raggiungere altissime velocità di produzione permettendo di aumentare la produttività e abbattere i costi di produzione.

I materiali che è possibile sottoporre a lavorazione sono quelli più usati nel settore degli imballaggi:

• nylon
• polietilene
• polipropilene
• PMMA

L'efficacia dell’interazione del raggio laser sul materiale non può essere definita a priori. Molto dipende dal tipo di polimero, dalla eventuale aggiunta di additivi alla formulazione, dalla velocità di spostamento del raggio laser sulla superficie, dalla potenza del raggio laser stesso. In linea di massima però possiamo dire che l’effetto del laser è maggiore sulla superficie del materiale e diminuisce progressivamente man mano che si scende in profondità. L’aggiunta di carbonio alle termoplastiche consente inoltre di aumentare notevolmente le capacità di assorbimento energetico del materiale, rendendo quindi il laser molto più efficiente.

Un aspetto della lavorazione è che si può intervenire in maniera molto localizzata eseguendo anche saldature basate su una forma complessa. In questo modo la saldatura laser si presta alla produzione di packaging innovativi, capaci di dare valore al prodotto.

L’equipaggiamento per la saldatura laser dei film plastici

Un sistema laser per la saldatura laser deve essere composto da diversi componenti. I componenti fondamentali sono rappresentati da una sorgente laser, da una testa di scansione e da un sistema software di programmazione e controllo del processo.

Oltre a questi dispositivi un sistema per la saldatura laser deve prevedere la presenza di altri dispositivi per la gestione del prodotto, il carico e scarico, l’alimentazione della sorgente laser.

Le applicazioni possibili sono numerose in quanto il laser è molto versatile. È possibile adattare il sistema di saldatura laser a processi totalmente digitali o integrarlo in linee produttive analogiche. In ogni caso, questa tecnologia permette di abbassare notevolmente i costi di produzione, aumentare la produttività e migliorare la qualità dei prodotti.