Uno di quei componenti dell’imballaggio che vengono raramente notati, a meno che non funzionino male, è la pellicola per imballaggio. Tipicamente, una perdita o un guasto della sigillatura si verifica perché pellicola, contenitore e condizioni di sigillatura non sono compatibili tra loro. Che tu sia un produttore o un consumatore di imballaggi per alimenti, conoscere come si sviluppa la resistenza della sigillatura e come scegliere la pellicola per imballaggio più adatta al prodotto fa la differenza tra un buon imballaggio e un reclamo che ti costa molto denaro. Troverai questa guida facile da seguire, poiché scompone le variabili pratiche rilevanti.
Cosa accade effettivamente durante la sigillatura termica
Il processo di sigillatura termica non consiste semplicemente nel fondere due superfici. La sigillatura termica è un processo controllato in cui lo strato sigillante della pellicola viene riscaldato al di sopra del suo punto di ammorbidimento ma al di sotto della sua temperatura di fusione o degradazione, viene premuto contro una superficie adeguata e quindi raffreddato sotto pressione. Il risultato è un’intreccio molecolare all’interfaccia.
I tre parametri che regolano questo processo sono la temperatura, la pressione e il tempo di permanenza. Tutti e tre interagiscono tra loro. A volte una temperatura più bassa può essere compensata da un aumento del tempo di permanenza, ma solo fino a un certo punto. Se il sigillante viene riscaldato insufficientemente, le catene polimeriche non si interdiffonderanno e la tenuta sarà debole o non si staccherà correttamente. Tuttavia, troppo calore può provocare un eccessivo flusso del sigillante, assottigliarlo al bordo della tenuta, causare la degradazione del sigillante, tenute fragili e perdite.
Lo strato di sigillante è solitamente costituito da un polimero con punto di fusione più basso (ad esempio polietilene, acetato di etilene-vinile o un ionomero), coestruso o laminato su uno strato strutturale che fornisce resistenza, rigidità e proprietà barriera. Lo strato strutturale non sigilla; lo supporta. È sbagliato confonderli, poiché non funzionerebbe bene.
La resistenza della tenuta non è un singolo valore
La resistenza della sigillatura è spesso specificata come valore medio in grammi per 25 mm o newton per 15 mm, ma applicazioni diverse richiedono modalità di rottura differenti. Un pasto pronto deve avere un coperchio rimovibile che si stacchi facilmente senza delaminazione né strappi. Una busta per liquidi deve resistere alla pressione di scoppio. Un vassoio per prodotti freschi richiede una sigillatura che resti integra durante l’impilamento, ma che si apra senza strappare le fibre.
Nella pratica si effettuano tre misurazioni. Innanzitutto, la resistenza allo sbollentamento (peel strength) è la forza necessaria per separare la sigillatura con un determinato angolo. In secondo luogo, la resistenza allo scoppio (burst strength) indica la pressione interna che la sigillatura riesce a sopportare. Terzo, la resistenza termica immediata (hot tack)—cioè la resistenza della sigillatura allo stato caldo—è fondamentale nelle operazioni di confezionamento verticale form-fill-seal, dove la sigillatura viene sottoposta a sollecitazione prima del raffreddamento. La resistenza termica immediata può rappresentare un problema su linee di imballaggio ad alta velocità, anche se il film presenta un’eccellente resistenza finale allo sbollentamento.
Abbinamento del film al substrato del contenitore
La maggior parte dei guasti delle sigillature deriva da considerazioni di compatibilità. Un sigillante efficace per vassoi in polietilene non funzionerebbe su tereftalato di polietilene, polipropilene o cartone. La regola è semplice: materiali simili si sigillano tra loro, oppure il sigillante deve essere progettato appositamente per aderire al substrato.
In genere, uno strato sigillante in polietilene garantisce una sigillatura uniforme e affidabile per vassoi in polietilene. Per evitare la deformazione di contenitori in polipropilene, è necessario un sigillante che fonda a temperatura inferiore rispetto a quella del contenitore. I sigillanti a base di ioni sono spesso utilizzati per vassoi in PET e PET amorfo, grazie alla loro buona capacità di adesione e distacco. Cartone e fibre modellate sono più difficili da sigillare. Il film deve aderire a una superficie porosa e fibrosa, e il rivestimento o la dispersione applicata sul cartone è fondamentale per determinare se si formerà una sigillatura.
Altri fattori di compatibilità includono la contaminazione. La presenza di grasso, umidità, briciole o polvere nell'area di sigillatura indebolisce la tenuta. I film con strati sigillanti più spessi e maggiore fluidità fusa possono tollerare una certa contaminazione; tuttavia, nessun sigillo su film risulta affidabile attraverso uno strato di olio. Per questo motivo, nelle applicazioni per il settore della ristorazione è frequente prevedere un passaggio di pulizia o spurgo prima della sigillatura.
Spessore, struttura e requisiti di barriera
L'altro fattore importante è la struttura del film, che influenza la resistenza del sigillo. Uno strato sigillante sottile consente una sigillatura rapida, ma può essere espulso sotto alta pressione. Uno strato sigillante più spesso fornisce una maggiore quantità di materiale da diffondere con gli altri materiali e offre una maggiore tolleranza alla contaminazione, ma richiede più calore per attivarsi. I film coestrusi, dotati di uno strato sigillante dedicato, uno strato adesivo e uno strato barriera, offrono il massimo controllo, ma richiedono finestre di sigillatura molto ristrette.
La situazione si complica a causa dei requisiti relativi ai materiali barriera. Quando un film deve escludere ossigeno o umidità, lo strato barriera è generalmente separato dallo strato sigillante per evitare danni durante la sigillatura. I film in foglio di alluminio o con strati metallizzati possono essere sigillati efficacemente, ma la saldatura deve essere sufficientemente resistente da prevenire il distacco tra lo strato barriera e quello sigillante. In queste strutture, la saldatura non è sempre il punto di rottura; al contrario, il punto di rottura si trova di solito nel legame tra gli strati.
Prove e risoluzione dei problemi nella pratica
Un programma pratico di valutazione della resistenza della saldatura inizia sigillando una serie di campioni a diverse temperature, utilizzando pressione e tempo di permanenza costanti, e misurando la forza di distacco. La curva ottenuta sale tipicamente fino a raggiungere un plateau, per poi diminuire. La finestra operativa target potrebbe non corrispondere al punto più alto del plateau, bensì al suo centro, poiché ciò consente una tolleranza rispetto alle normali variazioni.
Se la sigillatura non funziona, fornisce un indizio sul punto in cui è fallita. Una bassa resistenza e uno stacco pulito indicano una temperatura troppo bassa o un’area di sigillatura sporca. Se la sigillatura si rompe strappando il substrato, significa che è stata eseguita con eccessiva intensità o che è stato utilizzato un sigillante incompatibile. Una separazione tra gli strati del film indica un difetto nella coestrusione o nell’adesivo. Una sigillatura che perde a freddo potrebbe dipendere da una pressione insufficiente o da un tempo di raffreddamento troppo breve.
Xiamen Xiefa Packing Co., Ltd. collabora con clienti dei settori retail, food service, industriale e hospitality per personalizzare film termosaldabili da abbinare a diversi tipi di vassoi, tazze, sacchetti e contenitori. L’azienda possiede oltre 50 brevetti per la progettazione di prodotti, un laboratorio interno per la realizzazione di stampi e oltre 2.000 codici articolo di proprietà per supportare lo sviluppo di stampe personalizzate, strutture, materiali e accessori, nonché la progettazione e persino la fornitura di campioni gratuiti per valutazione. La resistenza della sigillatura è una proprietà del sistema: i risultati migliori si ottengono quindi testando insieme film e contenitore direttamente in linea.
Conclusione
Il film per sigillatura termica non è un prodotto da scegliere esclusivamente in base al prezzo. La resistenza del sigillo risulta dall’interazione tra temperatura, pressione, tempo di permanenza, chimica del sigillante, substrato e contaminazione. Quando si conoscono tutti i fattori coinvolti, gli acquirenti e gli utilizzatori di imballaggi possono selezionare film che sigillano in modo affidabile, si aprono in modo affidabile e fungono da barriera lungo l’intera catena distributiva. L’approccio migliore consiste nel considerare il film e il contenitore come un unico sistema di imballaggio, utilizzando misurazioni reali per determinare la finestra di sigillatura e analizzando il modo di rottura qualora insorgano problemi.