Scellage ultrasonique par Herrmann : une approche plus intelligente de l’emballage flexible

À mesure que l’emballage évolue vers davantage de durabilité et de performances, les fabricants font face à de nouveaux défis: sceller des monomatériaux recyclables, réduire la consommation d’énergie et garantir une intégrité étanche (en particulier pour les produits liquides). Le thermoscellage traditionnel, bien qu’éprouvé, peine souvent à répondre à ces exigences en raison de sa dépendance à des températures élevées et à des temps de maintien prolongés.

Pour répondre à ces défis, chez Mespack nous nous sommes associés à Herrmann Ultraschall, leader mondial de la technologie ultrasonique, afin d’intégrer un scellage ultrasonique avancé à nos machines d’emballage. Cette collaboration combine l’expertise de Herrmann en scellage de précision avec la conception innovante des équipements Mespack, offrant ainsi une solution qui garantit des scellages plus résistants, une consommation d’énergie réduite et une compatibilité accrue avec les films modernes et écoresponsables.

En bref: pourquoi le scellage ultrasonique sur votre machine Mespack

• Utilisation de scellages hermétiques avec moins de fuites, notamment pour les applications liquides ou chaque fois qu’un produit peut contaminer la zone de scellage.

• Une apparence haut de gamme associe le scellage hermétique ultrasonique à un second scellage thermique (« esthétique ») afin d’offrir à la fois l’intégrité et l’attrait en rayon.

• Économies d’énergie et démarrage rapide ne nécessitant aucun préchauffage ; la puissance est principalement et uniquement consommée pendant la brève impulsion de scellage.

• Compatibilité avec les monomatériaux grâce à un transfert de chaleur réduit et à un contrôle précis de l’énergie, qui minimise le retrait du film et la fusion de la couche porteuse.

• Un OEE plus élevé et moins de déchets sont le résultat d’un nombre réduit de rejets et d’une performance plus stable sur les lignes à grande vitesse.

Comment fonctionne le scellage ultrasonique de Herrmann (en termes simples)

Le scellage ultrasonique ne se contente pas de convertir l’énergie électrique en vibration mécanique haute fréquence (généralement 20, 30 ou 35 kHz), il la transmet également via un empilage convertisseur–amplificateur–sonotrode monté sur une enclume. La vibration localisée génère de la chaleur à l’intérieur de l’interface de scellage, fusionnant les couches de scellage avec un transfert de chaleur externe minimal. Les amplitudes moyennes de vibration sont de l’ordre de 9 à 35 µm, permettant ainsi des impulsions d’énergie très courtes et très précises.

Comme la chaleur est générée en interne à l’interface polymère, les surfaces externes du film restent relativement fraîches. Par conséquent, l’ultrason est particulièrement tolérant à une légère contamination de produit dans la zone de scellage et aide à protéger les structures sensibles, plus fines ou en monomatériau, contre la déformation.

Emplacement du scellage ultrasonique sur les machines Mespack

S’agissant des équipements Mespack, le scellage ultrasonique est appliqué à la station de scellage supérieure afin de créer le scellage hermétique. Une seconde station thermique ajoute le scellage esthétique, offrant ainsi un aspect et un toucher soignés tout en préservant l’intégrité du scellage. Cette approche « précision d’abord, finition premium ensuite » allie performance et esthétique de marque. La configuration est particulièrement efficace sur des plateformes à grande vitesse, y compris en mouvement continu (p. ex. HCRM660) et en mouvement intermittent (p. ex. H570), et ne nécessite généralement aucun changement de format ou seulement de simples réglages de hauteur lors du passage entre le mode standard et le mode ultrasonique.

Applications Idéales

• Pochettes stand-up (avec ou sans bec verseur)
• Formats avec bec ou valve frontal lorsque l’intégrité du scellage supérieur est cruciale
• Matériaux durables (y compris les monomatériaux recyclables et les laminés à base de papier)

Lorsque des liquides ou des produits susceptibles de contaminer la zone de scellage sont utilisés, le scellage par génération de chaleur interne ultrasonique et l’expulsion assistée par vibration des résidus permettent de créer un joint hermétique solide.

Monomatériaux Facilitée

Avec le scellage thermique, les monomatériaux peuvent subir une fusion de la couche porteuse, des joints peu étanches ou une apparence médiocre si la plage thermique est étroite. Le scellage ultrasonique limite la conduction de la chaleur à travers le film, réduisant le retrait et offrant une plage de processus plus étroite et mieux contrôlable.

La configuration TSM avec COS de Mespack combine le scellage hermétique, le scellage cosmétique et le refroidissement dans une séquence compacte, offrant ainsi un scellement sûr et constant avec une finition visuellement attrayante, tout en simplifiant la maintenance grâce à la consolidation de ces trois fonctions.

Impact Mesurable : Qualité, Énergie et CO₂

Moins de Fuites et Moins de Déchets

Dans un exemple représentatif d’un remplisseur à quatre lignes fonctionnant à 60 cycles/min, le passage du scellage thermique au scellage ultrasonique a réduit les fuites sur le joint supérieur de 40–200 pour 100 000 à environ 1 pour 100 000. Cela représente une diminution d’environ 127–633 pochettes défectueuses/jour à ~3 ; les déchets de matière quotidiens passent de 12,7–63,4 kg à environ 0,32 kg. (Les valeurs dépendent du produit, du format et des heures de fonctionnement.)

Consommation d’Énergie

Comme le scellage ultrasonique est « instantané « , l’énergie est concentrée sur environ 20 % de chaque cycle où le scellage a lieu (contre 100 % pour le scellage thermique). À 60 cycles/min et sur 16 heures de production par jour, l’exemple montre environ 1 kWh/jour pour l’ultrasonique contre 8 kWh/jour pour le thermique (soit environ 300 kWh/an contre ~2 600 kWh/an sur 300 jours de production).

Empreinte CO₂

Si le même profil de charge est utilisé, l’impact CO₂ passe d’environ 3,36 kg/jour (thermique) à 0,403 kg/jour (ultrasonique), soit ~1,008 t/an contre ~0,121 t/an. Multiplé sur 10 lignes, cela représente environ 10,08 t/an contre 1,21 t/an (les valeurs réelles dépendent du mix de production).

(mix électrique local).

Coût Total de Possession (TCO)

Moins de rejets, moins de retouches, une consommation d’énergie réduite et l’absence de pertes liées au préchauffage se traduisent par un TCO avantageux pour les applications de pochettes stand-up et au-delà. L’exemple de TCO présenté dans le webinaire illustre comment ces facteurs se combinent au fil du temps pour améliorer le retour sur investissement.

Notes de Mise en Œuvre pour les Ingénieurs

• Fréquences et Contrôle de l’Amplitude : Les piles ultrasoniques fonctionnent généralement à 20/30/35 kHz avec des amplitudes contrôlées (~9–35 μm) pour s’adapter aux structures de film et à la géométrie du joint.
• Pile et Outillage : L’ensemble convertisseur–amplificateur–sonotrode injecte l’énergie dans le profil de la mâchoire, tandis que l’enclume soutient le film, contribuant ainsi à concentrer la chaleur à l’interface.
• Robustesse du Processus : Le chauffage interne et la livraison rapide de l’énergie rendent le processus tolérant à une légère contamination et réduisent le risque de chauffage externe du film.
• Intégration en Ligne : Sur les lignes Mespack, la Station de Scellage Supérieure 1 est utilisée pour le scellage hermétique ultrasonique et la Station de Scellage Supérieure 2 pour le scellage thermique cosmétique. D’après de nombreux cas, seuls de simples ajustements de hauteur sont nécessaires lors du passage d’un format à un autre.

Quand Choisir l’Ultrasonique

Envisagez de spécifier le scellage ultrasonique lorsque vous avez besoin de :

• Une intégrité maximale du joint en présence de contamination par le produit (typique pour de nombreux remplissages liquides).
• Débit élevé avec performance stable et rejets minimaux.
• Compatibilité avec les monomatériaux recyclables et les laminés à base de papier, tout en préservant l’apparence de l’emballage.
• Consommation d’énergie réduite et empreinte CO₂ moindre, sans compromettre l’aspect ni la texture.

Sceller l’Avenir en Toute Confiance

Le scellage ultrasonique va au‑delà d’une simple mise à niveau technologique ; c’est un choix stratégique en faveur de l’efficacité, de la durabilité et de la qualité produit supérieure. En réduisant les déchets, en diminuant la consommation d’énergie et en permettant l’utilisation de monomatériaux recyclables, cette solution aide les marques à atteindre leurs objectifs opérationnels et environnementaux sans compromettre la rapidité ni l’esthétique.

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