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Settore del packaging ecologico: come ottenere una produzione sostenibile

Pubblicato il 2022-02-09 15:25:25 UTC a Sustainable Manufacturing

Settore del packaging ecologico: come ottenere una produzione sostenibile

La sostenibilità nel settore del packaging è uno degli aspetti chiave della lotta ai rifiuti plastici e, in generale, al cambiamento climatico. Le sfide che questo comporta richiedono una tecnologia di automazione flessibile e potente.
Con i crescenti sforzi volti ad aumentare la sostenibilità, è essenziale trovare nuovi modi per sviluppare packaging più ecologici, preservare le risorse e affidarsi a linee di produzione intelligenti ed efficienti.
Sono necessari nuovi concetti olistici. Prendiamo le capsule di caffè, ad esempio: da una parte, i consumatori vogliono un modo rapido e semplice per preparare una tazza di caffè espresso al mattino, ma dall'altra, le capsule monouso più diffuse hanno un enorme impatto ambientale. Un consumatore più attento all'ambiente chiede che i chicchi di caffè vengano coltivati in modo più equo e sostenibile, che le capsule vengano prodotte nel rispetto dell'ambiente e che il loro riciclaggio diventi più ecologico. Adottare nuovi approcci alla produzione sostenibile è la soluzione.
Che in tutto il mondo venga prodotta e smaltita una quantità eccessiva di plastica è purtroppo evidente. Negli ultimi anni, la produzione di plastica è aumentata in modo esponenziale, passando da 2,3 milioni di tonnellate nel 1950 a 448 milioni di tonnellate nel 2015, e si prevede che questo valore raddoppierà nuovamente entro il 2050. Un altro problema: la plastica spesso contiene additivi che la rendono più resistente, flessibile e durevole e molti di questi additivi prolungano la durata dei prodotti quando diventano rifiuti, con tempi di decomposizione stimati di almeno 400 anni. In questo contesto, il settore del packaging è uno dei principali fattori che contribuiscono a questo eccesso di plastica, che occorre arginare con urgenza. Il settore deve affrontare l'impresa titanica di sviluppare alternative sostenibili, ridurre al minimo gli sprechi, risparmiare energia e utilizzare fonti di energia alternative.

I cinque pilastri del packaging sostenibile

Ci sono dei punti chiave da considerare per un packaging più sostenibile: la prima cosa è la riduzione del materiale del packaging - non solo in termini di contenuto di plastica vergine dell'imballaggio primario, ma anche di quello secondario e terziario. Un altro punto su cui lavorare è eliminare la necessità di confezioni monouso. Alcune strategie per affrontare questo problema prevedono l'aumento dell'impiego e della scalabilità di sistemi riutilizzabili e ricaricabili, la riprogettazione delle confezioni con materiali di imballaggio alternativi che facilitino il riciclaggio, siano biodegradabili, compostabili o abbiano un impatto ambientale minore se finiscono in discarica. Confezioni realizzate in un unico materiale rappresentano un'altra strategia che sta suscitando un crescente interesse nel settore del packaging. Hanno una migliore riciclabilità, ma la migrazione a queste soluzioni potrebbe essere molto impegnativa e richiedere numerosi e rigorosi controlli, per non parlare del fatto che le apparecchiature di imballaggio dovrebbero essere adattate o personalizzate per ottenere processi di formatura, riempimento e sigillatura avanzati che garantiscano la stessa qualità e le stesse prestazioni della confezione.
Tutti questi sforzi tesi a realizzare packaging più sostenibili devono essere accompagnati da un'infrastruttura di raccolta che consenta di ridurre al minimo o eliminare gli sprechi in futuro, unitamente all'impellente modifica dei comportamenti di consumatori, mercato, retailer e dell'intero sistema circolare.

Nuovi requisiti per gli impianti di produzione

Una delle strategie per una maggiore sostenibilità nel settore dell'imballaggio consiste nel ridurre la quantità di plastica, soprattutto se vergine. Una tattica chiave per farlo è il passaggio da imballaggi rigidi a flessibili. Pareti più sottili, dimensioni più piccole, giunzioni più strette e pesi inferiori permettono di ridurre la quantità di plastica vergine utilizzata nel contenitore primario. A questo si aggiunge l'uso dei monomateriali già menzionati, polimeri biologici e materiali basati su carta, nonché l'aumento della percentuale di materiale riciclato nell'imballaggio principale, di protezione e di trasporto (imballaggio primario, secondario e terziario). Ciò ha implicazioni per i processi e le tecnologie in fabbrica che devono essere rivisti: ad esempio, le aziende devono verificare la compatibilità delle proprie attrezzature e, se necessario, regolare le impostazioni. Le linee devono essere flessibili per consentire il passaggio ai nuovi materiali. È necessario collegare e gestire le nuove informazioni machine-to-machine, nonché controllare le prestazioni delle macchine nelle nuove condizioni ed evitare il più possibile gli sprechi.

Passaggio a nuovi materiali e garanzia di qualità e sicurezza

Oltre a utilizzare materiali più sostenibili nelle confezioni, è altrettanto importante garantire la qualità del prodotto finale. Nella linea di produzione, passare a materiali più sostenibili significa evitare problemi tipici nella confezione primaria, come inceppamenti o lacerazioni, tenuta di scarsa qualità o etichettatura errata.
Ad esempio, i materiali basati su carta hanno una diversa resistenza alla lacerazione e alla perforazione, il che implica un controllo più preciso nella formatura delle confezioni; il film termoretraibile in plastica riciclata ha proprietà di termoretrazione molto diverse rispetto al film realizzato in materiali vergini, richiedendo un controllo della temperatura di termoretrazione versatile ma preciso. Inoltre, ci sono altri aspetti da prendere in considerazione nell'imballaggio secondario che stanno suscitando sempre più interesse: la riduzione dei punti di fusione degli adesivi durante la formazione e la sigillatura delle scatole di cartone, l'implementazione di strategie di riduzione dei materiali, inclusi i materiali ondulati leggeri, o il disimballaggio e il reimballaggio del contenuto di un pallet con scatole realizzate in cartone più sostenibile e materiali alternativi ne sono solo alcuni esempi. Tutte queste strategie per aumentare la sostenibilità dell'imballaggio richiedono un'attenta analisi per identificare il punto della linea che dovrebbe essere aggiornato in modo da garantire la qualità e la sicurezza del prodotto.
Ciò che serve è una produzione all'avanguardia con tecnologia di automazione e robotica flessibile e compatibile con materiali diversi. Gli esempi che seguono mostrano i fattori ai quali le aziende dovrebbero prestare attenzione:

1. Inceppamento dei film

I film più sottili e riciclati sono più sostenibili, ma possono anche aggrovigliarsi più rapidamente. Anche lievi cambiamenti nello spessore del film determinano avvolgimento e svolgimento irregolari e aumentano la tensione sul film. Una tensione non uniforme, a sua volta, provoca difetti durante la formatura o la sigillatura dei sacchetti, come arricciature, strappi, piegature, spostamenti laterali o disallineamenti. Una corretta gestione con la massima resa e il minimo consumo di film è fondamentale per l'OEE (Original Equipment Effectiveness) complessivo. Pertanto, se si formano piegature nella sigillatura, gli operatori devono verificare la presenza di errori della macchina che contribuiscono a non alimentare correttamente il film. Alcuni esempi includono rulli disallineati, dispositivi di alimentazione diversi o rulli bloccati che non ruotano liberamente. Il sistema di controllo della tensione dei film di OMRON fornisce un controllo sincronizzato della tensione, dell'alimentazione e del taglio. Tutto questo è integrato dal rilevamento di tacche (colorate) per la compensazione del film attraverso il motion control per garantire uno srotolamento ottimale del rotolo. La OMROM Packaging Library offre un'ampia gamma di blocchi funzione per la lavorazione dei film nelle macchine VFFS.

2. Sigillatura dei film

Film più sottili offrono costi inferiori e un'estetica migliore. Tuttavia, questi materiali sono più sensibili al calore e soggetti a bruciature quando si utilizzano adesivi e tecnologie di sigillatura tradizionali. La temperatura di sigillatura effettiva deve quindi essere controllata in modo costante e preciso e regolata automaticamente per evitare perdite di produzione o difetti di sigillatura in grado di generare scarti e sprechi. OMRON affronta questa sfida con un algoritmo di controllo della temperatura basato su intelligenza artificiale sincronizzato con il movimento delle macchine e la tecnologia dei sensori, che possono essere posizionati più vicino alla barra sigillatrice. Il rumore è compensato da una funzione di regolazione automatica del filtro.

3. Controllo qualità di packaging ed etichetta

Le confezioni o i sacchetti richiudibili con ugelli stanno sostituendo in maniera crescente i contenitori in plastica rigida. L'imballaggio flessibile con nuovi elementi, come il design richiudibile, richiede diversi test di integrità e qualità dell'imballaggio. I film più sottili, i materiali a base biologica o quelli con un contenuto riciclato più elevato hanno un profilo termico, di allungamento e di resistenza alla perforazione diverso. Queste differenze possono causare irregolarità nella forma e nei bordi durante la formatura e il taglio. Anche i materiali più sostenibili, come quelli non laminati o monomateriali, cambiano forma e possono ridurre la precisione o le prestazioni di stampa delle etichette. La lettura, il controllo o la verifica delle informazioni sull'etichetta della confezione è difficile quando la forma è irregolare o la qualità di stampa cambia. OMRON risolve questo problema grazie all'ispezione ad alta velocità, un sistema semplice e scalabile, adatto per più linee e per l'integrazione trasparente con i sistemi robotici. Offre una piattaforma a più fotocamere con un unico controllore per l'acquisizione di diverse immagini ad alta velocità in grado di individuare in modo affidabile potenziali difetti. Gli algoritmi avanzati consentono di rilevare caratteri difficili da leggere, anche in condizioni di luce variabili e ad alta velocità.

4. Nuovi adesivi e tecniche di incollaggio

L'eliminazione dei nastri e la riduzione al minimo degli adesivi aumentano la riciclabilità dei cartoni. Eliminando la necessità di una striscia di silicone, i cartoni sono riciclabili e biodegradabili al 100%. Per produrre e sigillare i cartoni, le aziende si affidano sempre più a un'applicazione degli adesivi ridotta e strategica. Ciò richiede un elevato livello di precisione e un costante controllo qualità. Con il suo sistema di ispezione visiva automatizzato, OMRON supporta il rilevamento accurato dei modelli di colla. Le impostazioni di alta risoluzione e luminosità consentono di rilevare difetti a basso contrasto, anche in condizioni di scarsa luminosità o in presenza di materiali difficili da rilevare.

5. Movimentazione di oggetti multimateriale

Le scatole di cartone realizzate con fibre riciclate hanno una maggiore porosità e sono più flessibili. Con l'utilizzo di macchine tradizionali o il disimballaggio e reimballaggio manuali, movimentare scatole realizzate in cartone riciclato senza danneggiarle può essere complicato. Le soluzioni di pallettizzazione tradizionali sono difficili da adattare e programmare, occupano molto spazio e non possono essere riposizionate in altre parti dell'impianto quando necessario. L'ideale sarebbe pertanto disporre di una soluzione integrata di robot collaborativi (cobot) con pinze dedicate in grado di movimentare in tutta sicurezza oggetti con forme irregolari, livelli di porosità e gradi di fragilità diversi.
OMRON offre una soluzione completa per l'automazione della linea di confezionamento sostenibile in grado di aiutare le aziende a diventare più efficienti ed ecologiche, utilizzando le macchine per nuovi materiali riciclabili e garantendo la qualità dei prodotti. Sysmac è una piattaforma di automazione integrata che fornisce il controllo e la gestione completi dell'impianto di automazione. Al centro di questa piattaforma, la serie Machine Controller supporta il controllo sincrono di tutti i dispositivi della macchina e offre funzioni avanzate quali motion, robotica e connettività al database. Questo concetto multidisciplinare consente di semplificare l'architettura della soluzione, ridurre il lavoro di programmazione e ottimizzare la produttività.

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  • Patricia Torres

    Patricia Torres

    Patricia is Industry Marketing Manager Food and Commodities Solutions at Omron Industrial Automation Europe.