Sigillatura laser delle buste di plastica per alimenti: cos’è, come funziona, quali sono i vantaggi

Continuiamo il nostro viaggio nelle applicazioni del laser CO₂ per il mondo del packaging. Qualche tempo fa avevamo descritto come fosse possibile realizzare la micro-perforazione laser delle buste di plastica per la conservazione dei prodotti alimentari freschi. In questa applicazione il laser a CO₂ permette di ottenere una precisione e una velocità di esecuzione inimmaginabili con i metodi di produzione tradizionali.

Grazie alla micro-perforazione laser diventa possibile realizzare facilmente packaging per alimenti da confezionare in atmosfera controllata. In questo tipo di confezionamento è fondamentale controllare gli scambi di gas fra l’interno e l’esterno della busta, perché da questo parametro dipende la buona conservazione del prodotto sugli scaffali.

Non è un caso che il laser abbia trovato applicazione in questo ambito. L’industria del packaging si basa su specifiche produttive molto stringenti. Non solo i packaging per alimenti devono garantire la qualità del prodotto, ma devono anche rispondere a requisiti di resistenza meccanica, sterilità della confezione e sicurezza alimentare. Tutti questi aspetti devono inoltre conciliarsi anche con un aspetto estetico. Il packaging è decisivo nell’influenzare i comportamenti di acquisto dei consumatori e un imballaggio realizzato con poca cura può, ad esempio, ridurre la qualità percepita del prodotto.

In questo articolo descriveremo un’altra delle applicazioni del laser al CO₂ per il mondo del packaging mostrando come il laser sia lo strumento ideale per creare senza sforzo imballaggi che abbiano tutte queste caratteristiche. Parleremo infatti della sigillatura delle buste in plastica per prodotti alimentari realizzata tramite processi di saldatura laser della plastica.

I metodi convenzionali per sigillare le buste in plastica per alimenti

Perché il laser è un processo innovativo nella sigillatura laser delle buste per alimenti? Per saperlo vediamo brevemente quali sono i metodi tradizionalmente utilizzati per sigillare le buste di plastica per alimenti.

Convenzionalmente la sigillatura delle buste in plastica è un processo di saldatura basato sull’utilizzo del calore e della pressione. Il calore infatti riduce la viscosità delle termoplastiche utilizzate che, in questo modo, si uniscono e si saldano tra di loro. Che sia per sfregamento, per elettromagnetismo o per produzione di calore, questo processo è di tipo meccanico e comporta l’utilizzo di strumenti creati appositamente per il tipo di packaging da confezionare. Questo significa che le parti della macchina che eseguono la lavorazione devono essere cambiate ogni volta che si cambia lavorazione o tipo di packaging. La presenza di meccanismi e di parti in movimento inoltre comporta che questi sistemi abbiano strutture più massicce: i pezzi da lavorare devono essere bloccati saldamente e questo richiede la creazione di una massiccia struttura della macchina.

Una linea produttiva di questo tipo è poco flessibile: un produttore di alimenti può aver bisogno di lavorare con confezioni diverse all’interno dello stesso ciclo produttivo. Questo comporta la sostituzione di pezzi della macchina e altri interventi di manutenzione ordinaria e straordinaria che diminuiscono la produttività e consumano risorse.

Sono proprio questi alcuni degli svantaggi che hanno reso l’introduzione del laser nei processi di sigillatura delle buste in plastica uno strumento irrinunciabile.

Sigillatura delle buste in plastica per alimenti tramite saldatura laser

Il processo di sigillatura laser delle buste alimentari rientra nei processi di saldatura laser delle termoplastiche. Le buste maggiormente utilizzate nel campo del confezionamento degli alimenti sono quelle trasparenti, in polipropilene o in polietilene.

Questi materiali assorbono molto bene la lunghezza d’onda a 10.6 micrometri sviluppata dal laser a CO₂. Quando il raggio laser, grazie a una testa di scansione, raggiunge la superficie del materiale da saldare, lo riscalda facendogli raggiungere la temperatura di fusione e permettendo di saldare i due fogli di plastica che costituiscono i lembi della busta.

Il processo è istantaneo e molto veloce: le velocità raggiungibili con questo metodo di saldatura laser delle buste di plastica sono dell’ordine di decine di pezzi al minuto.

Quali sono i vantaggi della sigillatura laser

I vantaggi di un sistema di sigillatura delle buste in plastica basato sul laser sono molteplici:

• Si possono cambiare forma e dimensione degli imballaggi da sigillare senza bisogno di lunghe interruzioni del flusso di produzione. Non è necessario produrre di volta in volta strumenti su misura per realizzare la sigillatura in quanto il laser si può applicare a qualsiasi tipo di contenitore e a qualsiasi tipo di lavorazione anche all’interno dello stesso ciclo produttivo.
• La sigillatura può essere effettuata anche su film plastici molto sottili senza correre il rischio che il materiale si rovini. Questo permette di realizzare lavorazioni di estrema precisione riducendo al minimo la quantità di materiale utilizzato e quindi i rifiuti.
• Poiché in un sistema laser non sono utilizzate parti meccaniche o altri meccanismi ingombranti, in questo tipo di macchine gli ingombri sono ridotti al minimo e si adattano bene a impianti di produzione in spazi ristretti.
• Come ogni lavorazione laser, anche il processo di saldatura delle buste in plastica è un processo senza contatto tra le parti. In questo modo i residui della lavorazione sono praticamente inesistenti rendendo il processo asettico, quindi ideale per i processi di confezionamento degli alimenti.

Quali componenti sono necessari

Ma quali sono i componenti di un sistema così costituito? È difficile stabilire nel dettaglio le componenti o i vari elementi che comporranno il sistema. Ogni produttore ha le proprie necessità in fatto di potenza, velocità produttiva, materiale trattato etc. Tuttavia è possibile definire questi tre elementi fondamentali di un simile sistema.

Sorgente laser CO₂

genera il raggio laser che eseguirà la lavorazione sul pezzo. Sono disponibili diverse potenze di funzionamento che vanno, nel caso delle sorgenti El.En. da150 ai 1200W.

Testa di scansione laser

La testa di scansione è un dispositivo che ha la funzione di “movimentare” il raggio laser mantenendolo perfettamente focalizzato sul punto della lavorazione ma avendo la possibilità di realizzare diverse geometrie, anche particolare. Le teste di scansione El.En. effettuano questo processo ad altissima velocità, grazie agli specchi al berillio montati su motori galvanometrici.

Software di controllo

Il vantaggio della lavorazione laser è che tutto il processo è controllato in maniera digitale. Tramite il software è possibile controllare tutti i parametri rilevanti della lavorazione ed eseguire modifiche on-the-fly, senza interrompere il flusso della lavorazione.