El sellado por inducción es el proceso de unión de materiales termoplásticos mediante calentamiento por inducción . Se trata de calentar de forma controlada un objeto conductor de electricidad (normalmente papel de aluminio) mediante inducción electromagnética , a través del calor generado en el objeto por corrientes parásitas .
El sellado por inducción se utiliza en muchos tipos de fabricación. En el envasado , se utiliza para la fabricación de envases, como formar tubos a partir de materiales flexibles, unir cierres de plástico a los envases, etc. Quizás el uso más común del sellado por inducción es el sellado de tapas , un método sin contacto para calentar un sello interno [1 ] [2] para sellar herméticamente la parte superior de envases de plástico y vidrio . Este proceso de sellado tiene lugar después de que el recipiente ha sido llenado y tapado. [3]
El cierre se suministra al embotellador con una capa de papel de aluminio ya insertada. Aunque hay varios revestimientos para elegir, un revestimiento de inducción típico tiene varias capas. La capa superior es una pulpa de papel que generalmente está pegada a la tapa. La siguiente capa es cera que se utiliza para unir una capa de papel de aluminio a la pulpa. La capa inferior es una película de polímero laminada a la lámina. Después de aplicar la tapa o cierre, el recipiente pasa bajo una bobina de inducción , que emite un campo electromagnético oscilante . A medida que el recipiente pasa por debajo de la bobina de inducción (cabezal de sellado), el revestimiento conductor de papel de aluminio comienza a calentarse como resultado de las corrientes parásitas que se inducen. El calor derrite la cera, que es absorbida por el respaldo de la pulpa y libera el papel de aluminio de la tapa. La película de polímero también se calienta y fluye sobre el borde del recipiente. Cuando se enfría, el polímero crea una unión con el recipiente dando como resultado un producto sellado herméticamente. Ni el recipiente ni su contenido se ven afectados negativamente y el calor generado no daña el contenido. [4]
Es posible sobrecalentar la lámina y causar daños a la capa de sellado y a cualquier barrera protectora. Esto podría provocar sellos defectuosos, incluso semanas después del proceso de sellado inicial, por lo que el tamaño adecuado del sellado por inducción es vital para determinar el sistema exacto necesario para ejecutar un producto en particular.
El sellado se puede realizar con una unidad portátil o con un sistema transportador. Un desarrollo más reciente (que se adapta mejor a un pequeño número de aplicaciones) permite utilizar el sellado por inducción para aplicar un sello de lámina a un recipiente sin necesidad de un cierre. En este caso, la lámina se suministra precortada o en bobina. Cuando se suministra en bobina, se troquela y se transfiere al cuello del recipiente. Cuando la lámina está en su lugar, el cabezal del sello la presiona hacia abajo, se activa el ciclo de inducción y el sello se adhiere al recipiente. Este proceso se conoce como aplicación directa o, a veces, sellado por inducción "sin tapa".
Hay diversas razones por las que las empresas optan por utilizar el sellado por inducción:
Con las regulaciones de la Administración de Alimentos y Medicamentos de los EE. UU. (FDA) relativas a los envases resistentes a la manipulación , los envasadores farmacéuticos deben encontrar formas de cumplir como se describe en la Sec. 450.500 Requisitos de embalaje a prueba de manipulaciones para ciertos productos farmacéuticos humanos de venta libre (OTC) (CPG 7132a.17).
Los sistemas de sellado por inducción cumplen o superan estas regulaciones gubernamentales. Tal y como se recoge en el apartado 6 de Sistemas de Envasado:
"...6. SELLOS INTERIORES DE LA BOCA DEL ENVASE. Se sella papel, plástico térmico, película plástica, papel de aluminio o una combinación de ellos en la boca de un recipiente (por ejemplo, botella) debajo de la tapa. El sello debe estar rasgado o roto. Los sellos aplicados por inducción de calor a los recipientes de plástico parecen ofrecer un mayor grado de resistencia a la manipulación que aquellos que dependen de un adhesivo para su creación . el vínculo..."
Algunas compañías navieras exigen que los productos químicos líquidos se sellen antes del envío para evitar que se derramen productos químicos peligrosos en otros envíos.
El sellado por inducción evita que contaminantes no deseados se filtren en los productos alimenticios y puede ayudar a extender la vida útil de ciertos productos.
Los recipientes sellados por inducción ayudan a evitar que el producto se rompa al dejar un residuo visible en los recipientes de plástico debido al propio revestimiento. Las compañías farmacéuticas compran revestimientos que deliberadamente dejan residuos de película/lámina en los frascos. Las empresas de alimentos que utilizan sellos de inducción no quieren que queden residuos en el revestimiento, ya que podrían interferir con el producto en sí al dispensarlo. Ellos, a su vez, ponen un aviso en el producto de que ha sido sellado por inducción para su protección; informar al consumidor que fue sellado al salir de fábrica y que debe verificar que esté intacto antes de usarlo.
En algunas aplicaciones, se puede considerar que el sellado por inducción contribuye a los objetivos de sostenibilidad al permitir pesos de botella más bajos, ya que el paquete depende de la presencia de un sello de lámina de inducción para su seguridad, en lugar de un cuello y cierre de botella mecánicamente resistentes. [5]
Algunos fabricantes han producido dispositivos que pueden monitorear la intensidad del campo magnético presente en el cabezal de inducción (ya sea directa o indirectamente a través de mecanismos como bobinas captadoras), prediciendo dinámicamente el efecto de calentamiento en la lámina. Dichos dispositivos proporcionan datos cuantificables posteriores a la soldadura en un entorno de producción donde la uniformidad, particularmente en parámetros como la resistencia al despegue de la lámina, es importante. Los analizadores pueden ser portátiles o estar diseñados para funcionar junto con sistemas de cinta transportadora.
Se pueden utilizar técnicas de análisis de energía de alta velocidad (medición de voltaje y corriente casi en tiempo real) para interceptar el suministro de energía desde la red eléctrica al generador o del generador al cabezal con el fin de calcular la energía entregada a la lámina y el perfil estadístico de ese proceso. Como la capacidad térmica de la lámina es típicamente estática, se puede utilizar información como la potencia real, la potencia aparente y el factor de potencia para predecir el calentamiento de la lámina con buena relevancia para los parámetros finales de soldadura y de manera dinámica.
Se pueden calcular muchos otros parámetros derivados para cada soldadura, lo que genera confianza en un entorno de producción que es notablemente más difícil de lograr en sistemas de transferencia por conducción, donde el análisis, si está presente, generalmente se realiza después de la soldadura como una masa térmica relativamente grande de elementos de calefacción y conducción combinados. perjudicar el cambio rápido de temperatura. El calentamiento inductivo con retroalimentación cuantitativa, como la proporcionada por las técnicas de análisis de potencia, permite además la posibilidad de realizar ajustes dinámicos en el perfil de entrega de energía al objetivo. Esto abre la posibilidad de sistemas de alimentación anticipada en los que las propiedades del generador de inducción se ajustan casi en tiempo real a medida que avanza el proceso de calentamiento, lo que permite un seguimiento del perfil de calentamiento específico y una posterior retroalimentación de cumplimiento, algo que generalmente no es práctico para los procesos de calentamiento por conducción.
El sellado por conducción requiere una placa de metal duro para hacer un contacto perfecto con el recipiente que se está sellando. Los sistemas de sellado por conducción retrasan el tiempo de producción debido al tiempo requerido de calentamiento del sistema. [ cita necesaria ] También tienen sensores de temperatura y calentadores complejos.
A diferencia de los sistemas de sellado por conducción, los sistemas de sellado por inducción requieren muy pocos recursos de energía, ofrecen un tiempo de inicio instantáneo y tienen un cabezal de sellado que puede ajustarse a contenedores "fuera de especificación" al sellar. [ cita necesaria ]
El sellado por inducción también ofrece ventajas al sellar vidrio: el uso de un sellador por conducción para sellar una estructura de lámina simple al vidrio no proporciona tolerancia ni compresibilidad para permitir cualquier irregularidad en el acabado de la superficie del vidrio. Con un sellador por inducción, la cara de contacto puede ser de un material comprimible, asegurando una unión perfecta en todo momento. [ cita necesaria ]
El sellado por inducción se utiliza ampliamente para preservar la frescura y la integridad de diversos productos, como:
