L'évolution du thermoscellage

Par contenu sponsorisé | 2 juin 2023

Par Charles H. Trillich / Co-fondateur de Packworld USA

La technologie du thermoscellage a évolué au fil de plusieurs décennies pour réduire les coûts et augmenter les bénéfices grâce au thermoscellage de précision. Cet article revient sur ces avancées et sur la manière d'obtenir des étanchéités parfaites à chaque fois.

Ces dernières années, les méthodes et moyens de découpe et/ou de scellement de films plastiques et d'assemblage de composants en plastique sont passés d'un art à une science grâce au développement et à l'introduction de contrôles de processus qui garantissent pratiquement une liaison parfaite à chaque fois. Le développement de cette capacité a été motivé par la demande de matériaux d'emballage en plastique dans des applications critiques, en particulier dans les sciences de la vie, où une validation est requise et où une défaillance n'est pas acceptable.

L'art du thermoscellage des matières plastiques a commencé plus ou moins en même temps que le développement des matières thermoplastiques elles-mêmes. Initialement, le scellement des matériaux était réalisé manuellement avec de simples baguettes chauffantes ou des barres de scellement. Lors du scellement manuel, le timing et la qualité du scellement étaient incohérents et dépendaient des compétences de l'opérateur. De plus, les joints étaient encore chauds lorsque le moyen d'étanchéité a été retiré. Étant donné que les thermoscellages sur les matières plastiques ne sont pas fermement liés jusqu'à ce que le joint soit refroidi, l'intégrité du joint dépendait du « hot tack », la capacité des couches de film à adhérer les unes aux autres alors qu'elles étaient encore chaudes suite au processus de scellage. Les films plastiques ont été modifiés pour augmenter leurs qualités de « hot-tack ». Cela augmentait le coût du film mais n'améliorait pas nécessairement la résistance finale du joint. Entre-temps, il était extrêmement important de manipuler le film chaud avec le plus grand soin pour éviter d'endommager l'intégrité ou l'apparence du joint. Avant l'introduction des machines de scellage par impulsion, le scellage était réalisé par des machines équipées de « barres chaudes » ou de « plateaux chauds ». Les barres et plateaux chauffants sont toujours utilisés pour les applications où le contrôle du refroidissement n'est pas aussi critique pour une application spécifique. Les machines à sceller le plastique avec « barres chaudes » utilisent des barres de scellage qui sont constamment chauffées avec des cartouches chauffantes positionnées aussi soigneusement que possible à l'intérieur de la barre pour fournir un chauffage uniforme à la surface de scellage des barres. Les barres et les plateaux constamment chauffés sont utiles dans les applications où la vitesse de la machine et la nature des matériaux à sceller offrent une large fenêtre d'opportunité thermique. Certains matériaux en film plastique ont une large plage de températures de scellage et se scelleront avec succès malgré une grande variation des températures de scellage. Cependant, de nombreux films n’offrent pas une large tolérance dans la plage de températures de scellage. La plupart des opérations qui scellent ou assemblent des matières plastiques ne peuvent pas se permettre de prendre le risque et les coûts associés liés à la création de produits défectueux causés par un manque de temps et de contrôle de la température. Cela est particulièrement vrai dans les emballages destinés aux soins de santé, aux aliments et aux matériaux précieux ou nocifs. Au milieu des années 1940, le « thermoscellage par impulsion » a été introduit sur le marché. Il s'agissait d'une contribution importante à l'art du thermoscellage car elle offrait la possibilité de fournir une impulsion momentanée de puissance à travers un élément chauffant relativement mince pressé contre deux ou plusieurs couches de film plastique. L'énergie fournie à la bande produisait suffisamment de chaleur pour joindre les matériaux et les mâchoires pouvaient rester fermées suffisamment longtemps pour que la bande de scellement refroidisse et crée une étanchéité acceptable. La technique de scellement par impulsion s'est progressivement imposée et a conquis une part importante du marché, notamment pour le scellement du polyéthylène et des produits similaires. Les premières machines de thermoscellage à impulsion ne pouvaient être contrôlées qu'en réglant la tension appliquée à la bande de thermoscellage et en réglant le timing du cycle de scellage. Sur les machines à commande manuelle, la durée de chaque cycle était déterminée de cycle en cycle par l'habileté de l'opérateur car la température de la bande de scellage et des barres devenait progressivement plus chaude à chaque cycle. Lorsqu'une quantité égale d'énergie est ajoutée à l'élément de scellement à chaque cycle supplémentaire, la température de scellage augmente progressivement et devient finalement trop chaude. Il faut donc l’ajuster fréquemment pour éviter une surchauffe