Analysis of thermal sealing of polymer-based laminates for the industrial bag-making process improvements

This thesis aims to understand the sealing processes of thermoplastics to produce high-barrier flexible packaging, specifically focusing on the last production steps, where the laminate is folded and sealed to produce bags ready to be filled. After a brief description of all the different types of commercially available materials, the most used laminates, and the characterization of one bag-making machine used in Goglio S.p.A., the thermal sealing and ultrasonic welding are described and deeply analyzed to understand what parameters affect them. Moreover, two experiments have been set up in the Quality Control department to understand the correlation between the thermal sealing strength and temperature and pressure parameters. All the results are then statistically analyzed and implemented on MATLAB® to verify any correlation between all the parameters and then model the phenomenon.

Lo scopo di questo lavoro è approfondire alcune tematiche relative ai processi di saldatura che prevedono l’uso di termoplastiche per la produzione di componenti di imballaggio flessibile ad alta barriera, con un'attenzione particolare agli ultimi passi del processo durante il quale il laminato viene piegato e saldato per formare sacchetti o buste pronte per essere riempite. Dopo una descrizione preliminare delle diverse tipologie di materiali disponibili sul mercato, i principali tipi di laminato utilizzati e la presentazione di una macchina per il confezionamento di buste prodotta dalla Goglio S.p.A., sono illustrati il processo di saldatura termica di polimeri e di saldatura a ultrasuoni, allo scopo di identificare i principali parametri fisici che ne condizionano le esecuzioni. Sono stati quindi definiti e realizzati una serie di esperimenti nel laboratorio di Controllo Qualità di Goglio S.p.A. allo scopo di comprendere i fenomeni fisici coinvolti nella saldatura termica e la correlazione fra la forza, la temperatura e la pressione a cui la saldatura avviene. I risultati dei molteplici esperimenti realizzati sono quindi commentati ed analizzati anche dal punto di vista statistico. Inoltre i dati sperimentali sono anche utilizzati per la modellizzazione per mezzo di MATLAB® allo scopo di valutare l’eventuale presenza di una correlazione fra le grandezze fisiche misurate e modellare il fenomeno.