Sellado ultrasónico de Herrmann: una forma más inteligente de abordar el envasado flexible

A medida que el envasado evoluciona hacia la sostenibilidad y un mayor rendimiento, los fabricantes se enfrentan a nuevos desafíos: sellar monomateriales reciclables, reducir el consumo de energía y garantizar una integridad a prueba de fugas (especialmente en productos líquidos). El sellado térmico tradicional a menudo tiene dificultades para responder a estas exigencias, debido a su dependencia de altas temperaturas y largos tiempos de sellado.

Para hacer frente a estos desafíos, en Mespack nos hemos asociado con Herrmann Ultraschall, líder mundial en tecnología ultrasónica, para integrar el sellado ultrasónico avanzado en nuestras máquinas de envasado. Esta colaboración combina la experiencia de Herrmann en sellado de precisión con el diseño innovador de los equipos de Mespack, ofreciendo así una solución que garantiza sellados más resistentes, un menor consumo de energía y una mayor compatibilidad con los films modernos y ecológicos.

De un vistazo: ¿por qué incorporar tecnología ultrasónica en su máquina Mespack?

• Uso de sellados herméticos con menos fugas, especialmente en aplicaciones de líquidos o cuando el producto puede contaminar la zona de sellado.

• Una apariencia de primera calidad que combina el sellado hermético ultrasónico con un segundo sellado térmico (“cosmético”), ofreciendo así tanto integridad como atractivo en el punto de venta.

• Ahorro de energía y puesta en marcha rápida que no requiere precalentamiento; la energía se consume principalmente y únicamente durante el breve pulso de sellado.
• Compatibilidad con monomateriales gracias a una menor transferencia de calor y a un control preciso de la energía, lo que minimiza la contracción del film y la fusión de la capa portadora.
• Un mayor OEE y menos desperdicio como resultado de una menor tasa de rechazos y un rendimiento más estable en líneas de alta velocidad.

Cómo funciona el sellado ultrasónico de Herrmann (en términos sencillos)

El sellado ultrasónico no solo convierte la energía eléctrica en vibración mecánica de alta frecuencia (normalmente 20, 30 o 35 kHz), sino que además la transmite mediante un conjunto de convertidor–amplificador–sonotrodo sobre un yunque. La vibración localizada genera calor en el interior de la zona de sellado, fusionando las capas con una mínima transferencia de calor al exterior. Las amplitudes de vibración promedio se sitúan en el rango de 9 a 35 μm, lo que permite pulsos de energía muy precisos y de corta duración.

Como el calor se genera internamente en la interfaz del polímero, las superficies externas del film permanecen relativamente frías. En consecuencia, el sellado ultrasónico es especialmente tolerante a una ligera contaminación del producto en la zona de sellado y contribuye a proteger las estructuras sensibles, más delgadas o monomateriales frente a la distorsión.

La ubicación del sistema ultrasónico en las máquinas Mespack

En los equipos de Mespack, el sellado ultrasónico se aplica en la estación de sellado superior con el fin de crear el sellado hermético. Una segunda estación térmica añade el sellado cosmético, proporcionando así una apariencia y un tacto de alta calidad, al mismo tiempo que se preserva la integridad del sellado. Este enfoque de “precisión primero y acabado premium después” combina el rendimiento con la estética de la marca. La configuración resulta especialmente eficaz en plataformas de alta velocidad, incluidas las de movimiento continuo (por ejemplo, HCRM660) y las de movimiento intermitente (por ejemplo, H570), y generalmente no requiere cambios de formato o solo sencillos ajustes de altura al alternar entre el funcionamiento estándar y el ultrasónico.

Aplicaciones más adecuadas

• Stand-up pouches (con o sin tapón en la esquina)
• Formatos con tapón frontal y válvula frontal cuando la integridad del sellado superior es crítica
• Materiales sostenibles (incluidos monomateriales reciclables y laminados a base de papel)

Cuando se utilizan líquidos o productos propensos a contaminar la zona de sellado, el sellado mediante generación interna de calor ultrasónico y la expulsión de residuos asistida por vibración ayudan a establecer un sellado hermético sólido.

Monomateriales, ahora más fáciles de procesar

Con el sellado térmico, los monomateriales pueden sufrir la fusión de la capa portadora, sellados defectuosos o un mal aspecto si la ventana térmica es estrecha. El sellado ultrasónico minimiza la conducción de calor a través del film, reduce la contracción y proporciona una ventana de proceso más ajustada y controlable.

La configuración TSM con COS de Mespack combina sellado hermético, sellado cosmético y enfriamiento en una secuencia compacta, ofreciendo así un sellado seguro y consistente, con un acabado visualmente atractivo, al mismo tiempo que simplifica el mantenimiento al consolidar tres funciones.

Impacto Medible: Calidad, Energía y CO₂

Menos fugas y menos desperdicio

En un caso representativo de una llenadora de cuatro carriles a 60 ciclos/minuto, el paso del sellado térmico al sellado ultrasónico redujo los fallos en el sellado superior de 40–200 por cada 100.000 a ~1 por cada 100.000. Esto supone una disminución aproximada de 127–633 sobres defectuosos al día a ~3; el desperdicio diario de material se reduce de 12,7–63,4 kg a aproximadamente 0,32 kg. (los valores dependen del producto, el formato y las horas de operación).

Consumo de energía

Como el sellado ultrasónico es de “encendido instantáneo”, la energía se concentra en aproximadamente el 20 % de cada ciclo, únicamente durante la fase de sellado (frente al 100 % en el caso del sellado térmico). A 60 ciclos por minuto y más de 16 horas de producción al día, la comparación de ejemplo muestra un consumo aproximado de 1 kWh/día para el ultrasónico frente a 8 kWh/día para el térmico (lo que equivale a ~300 kWh/año frente a ~2.600 kWh/año en 300 días de producción).

Huella de CO₂

Si se utiliza el mismo perfil de trabajo, el impacto ilustrativo de CO₂ se reduce de aproximadamente 3,36 kg/día (sellado térmico) a 0,403 kg/día (sellado ultrasónico), es decir, de ~1,008 t/año a ~0,121 t/año. Al multiplicarlo por 10 líneas, esto equivale aproximadamente a 10,08 t/año frente a 1,21 t/año (los valores reales dependen de la combinación de factores).

Coste Total de Propiedad (TCO)

Menos rechazos, menos retrabajos, menor consumo de energía y ausencia de pérdidas por precalentamiento se traducen en un TCO favorable en aplicaciones de stand-up pouch y más allá. El ejemplo de TCO del seminario web destaca cómo estos factores se acumulan con el tiempo para mejorar el retorno de la inversión.

Notas de implementación para ingenieros

• Frecuencias y control de amplitud: los conjuntos ultrasónicos suelen operar a 20/30/35 kHz con amplitudes controladas (~9–35 μm) para adaptarse a las estructuras del film y a la geometría del sellado.
• Conjunto y utillaje: el ensamblaje convertidor–amplificador–sonotrodo transmite la energía al perfil de la mordaza, mientras que el yunque sostiene el film, contribuyendo así a concentrar el calor en la interfaz.
• Robustez del proceso: el calentamiento interno y la rápida entrega de energía hacen que el proceso sea tolerante a una ligera contaminación y reduzca el riesgo de calentamiento externo del film.
• Integración en la línea: en las líneas de Mespack, la estación de sellado superior 1 se utiliza para el sellado hermético ultrasónico y la estación de sellado superior 2 se emplea para el sellado térmico cosmético. Según numerosos casos, solo son necesarios sencillos ajustes de altura al cambiar entre formatos.

Cuándo elegir la tecnología ultrasónica

Considere especificar el sellado ultrasónico cuando necesite:

• Máxima integridad del sellado en presencia de contaminación del producto (habitual en muchos llenados de líquidos).
• Rendimiento de alta velocidad con un rendimiento estable y un mínimo de rechazos.
• Compatibilidad con monomateriales reciclables y laminados a base de papel, al tiempo que protege el aspecto del envase.
• Menor consumo energético y reducción de la huella de carbono sin sacrificar el aspecto ni la textura.

Sellando el futuro con confianza

El sellado ultrasónico es más que una mejora tecnológica; es un paso estratégico hacia la eficiencia, la sostenibilidad y una calidad superior del producto. Al reducir los residuos, disminuir el consumo de energía y permitir el uso de monomateriales reciclables, esta solución ayuda a las marcas a cumplir sus objetivos operativos y medioambientales sin comprometer la velocidad ni la estética.

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