Comment fonctionne le scellage ultrasonique ?
Les outils de scellage (enclume ou sonotrodes) concentrent l’énergie ultrasons sur le point de scellage, et la chaleur de frottement est générée. Le temps de scellage est compris entre 100 et 200 millisecondes. Contrairement au scellage thermique, la chaleur requise dans la technologie ultrasons n’est générée qu’au sein des matériaux à assembler.
Les outils restent froids et supportent la dissipation thermique. La résistance de la soudure à chaud (résistance de la soudure directement après le soudage sans refroidissement) est également bien plus élevée qu’avec d’autres méthodes de scellage.
Pour que le soudage soit précis, l’énergie des ondes ultrasons doit être concentrée (concentration d’énergie). Cette condition est assurée soit par la géométrie de l’outil, soit par la conception de la zone de soudure sur le matériau. Dans le cas de la conception de la zone de soudure, la zone au niveau de laquelle le matériau doit être soudé présente des formes spéciales telles que des points ou des arêtes. Dans le cas de la géométrie de l’outil, les sonotrodes ou l’enclume sont spécialement formées pour concentrer l’énergie.
Le scellage ultrasonique est particulièrement bien adapté aux matériaux d’emballage thermoplastiques couramment utilisés dans l’industrie agroalimentaire. Ces matériaux sont le PE, le PP, le PET, le PS, ainsi que les pellicules de protection et films multicouches dont au moins une couche est thermoplastique.
Les ultrasons permettent également un scellage fiable des matériaux d’emballage écologiques. Il s’agit notamment des emballages en papier, avec et sans revêtements thermoplastiques, ainsi que de nombreuses structures mono-matériaux conçues à des fins de recyclage.
Le scellage ultrasonique aide les fabricants à respecter les réglementations en matière de durabilité, dont le règlement de l’UE sur les emballages et les déchets d’emballages (PPWR), en favorisant des concepts d’emballages recyclables et économes en matériaux.
La technologie convient tout particulièrement aux structures mono-matériaux et aux emballages papier avec revêtements thermoplastiques, lesquels jouent un rôle clé dans la conformité PPWR. Le scellage ultrasonique introduisant de l’énergie uniquement dans la zone de scellage, il permet de créer des jointures constantes et solides, et ce même avec de fines couches de matériau.
De plus, le scellage ultrasonique permet un scellage sans résidus des produits liquides et pulvérulents. Cette technique promet donc une baisse significative du nombre d’emballages défectueux et de retouches, et aide les fabricants à réduire les déchets d’emballage dans leur ensemble. De même, elle permet une réduction considérable de la zone de scellage, pour encore plus d’économies de matériaux.
Parallèlement, le processus exige moins d’énergie, contribuant ainsi à une empreinte environnementale réduite, sans compromettre l’intégrité de la jointure de scellage ni même la sécurité alimentaire.
Le scellage ultrasonique offre des avantages évidents par rapport aux méthodes thermiques conventionnelles, en particulier dans les emballages alimentaires. Le procédé introduit l’énergie avec précision dans la zone de scellage et permet une surveillance et un contrôle minutieux des paramètres clés tels que l’amplitude, la force, le temps et l’énergie. Il en résulte un processus de scellage hautement stable et reproductible.
En conséquence, cette technologie garantit des jointures de scellage solides et constantes, même en présence de résidus de produits, ce qui réduit considérablement les rebuts. Le contrôle précis permet également des temps de cycle rapides, une consommation d’énergie limitée et un scellage fiable des matériaux fins ou recyclables, améliorant ainsi l’efficacité du processus tout en soutenant les objectifs de qualité et de durabilité.
Pour savoir si le scellage ultrasonique est adapté à votre application, le mieux est de procéder à des tests pratiques.
Les matériaux d’emballage, les caractéristiques des produits et les exigences de processus varient considérablement, en particulier dans les emballages alimentaires. C’est pourquoi nous proposons des tests dans nos laboratoires d’ultrasons de pointe, où vos matériaux et formats d’emballage d’origine sont analysés et scellés à l’aide de paramètres pertinents pour la production.
Ces tests permettent d’évaluer et de valider la faisabilité du scellage, la qualité de la jointure et la stabilité du processus. Cette approche expérimentale offre une base fiable pour la prise de décision et réduit les risques techniques avant la mise en œuvre.
Oui. Le scellage ultrasonique peut accroître le rendement de la ligne d’emballage en favorisant des cycles de scellage rapides, hautement contrôlés et reproductibles. L’énergie étant appliquée directement sur la zone de scellage, les temps de scellage sont réduits et les interruptions de processus minimisées.
Par exemple, l’augmentation de la vitesse de la ligne de 40 à 50 paquets par minute peut entraîner une hausse du rendement de 25 %, soit jusqu’à 600 paquets supplémentaires par heure. Les gains réels dépendent du matériau, de l’application, de la configuration de la machine et de la configuration globale de la ligne.
Oui. Le scellage ultrasonique est particulièrement efficace lorsque des résidus de produit (par exemple, humidité, fibres, poudre, etc.) sont présents dans la zone de scellage. Les vibrations ultrasons évincent les résidus de la zone de scellage, permettant alors des jointures constantes et étanches.
Cette technologie est donc parfaitement adaptée aux applications d’emballage alimentaire où des zones de scellage propres sont difficiles à assurer, notamment lorsqu’il s’agit de produits laitiers, de liquides, de poudres, de salades, d’aliments pour animaux de compagnie et de produits similaires.
Le scellage ultrasonique est particulièrement bien adapté aux applications d’emballage qui nécessitent des jointures rapides, fiables et étanches, même lorsque des résidus de produit sont présents dans la zone de scellage. Parmi les applications typiques figurent les sachets, les pots, les barquettes, les sachets coussins, les cartons, les capsules et d’autres formats d’emballage thermoplastiques utilisés dans les industries telles que les produits laitiers, les denrées alimentaires, les aliments pour animaux de compagnie, les produits médicaux et les biens de consommation.
Cette technologie est idéale pour les produits sensibles, les mono-matériaux recyclables, les vitesses de ligne élevées et les hautes exigences en matière de qualité de scellage. L’adéquation dépend du matériau, de la géométrie de l’emballage, des caractéristiques du produit et des objectifs de performance.
Pour déterminer si le scellage ultrasonique est la bonne solution pour votre application, vous pouvez travailler directement avec notre Trusted Advisor et effectuer des essais en utilisant vos matériaux d’origine dans notre laboratoire d’ultrasons.
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