Machines VFFS (Vertical Form Fill and Seal) pour le remplissage de poudres

1. Introduction aux machines VFFS

Qu'est-ce qu'une machine de formage-remplissage-scellage verticale (VFFS) ?

Les machines de remplissage vertical sont un modèle répandu dans de nombreuses industries pour le conditionnement de matériaux en petits emballages. Elles sont utilisées dans les secteurs chimiques (détergents) et surtout agroalimentaires pour le remplissage de toutes sortes de poudres, et parfois de matériaux plus granulaires (bonbons).

Les machines VFFS sont automatisées pour atteindre des capacités de remplissage adaptées aux besoins industriels et sont donc équipées de multiples composants qui doivent être activés de manière coordonnée afin d'assurer un remplissage optimal. Étant donné que ce type de machine est très répandu dans l'industrie, les ingénieurs souhaitant en savoir plus sur les machines VFFS trouveront sur cette page des informations concernant la séquence de remplissage et les différents modèles de systèmes de remplissage disponibles sur le marché. Les informations se concentrent sur le remplissage de poudres.

2. Principe de fonctionnement : la séquence de remplissage

Comment fonctionnent les machines d'emballage VFFS (Vertical Form Fill Seal) ?

2.1 Conception des machines VFFS

Une machine d'emballage verticale telle que la VFFS est composée des sections suivantes :

• Système de dosage
• Zone de formage
• Alimentation et alignement du film
• Scellage et découpe

Le schéma suivant d'une machine de formage-remplissage-scellage verticale montre les différents composants de la machine et son principe de fonctionnement :

Figure 1 : Étapes de remplissage et composants d'une machine VFFS typique

2.2 Séquence de remplissage

ÉTAPE 1 : Déroulement du matériau d'emballage

Le matériau d'emballage, par exemple une feuille d'aluminium, un stratifié plastique ou même du papier, est fourni en rouleaux. Le matériau doit donc être déroulé, ou "dévidé", afin d'être utilisé.Le film est tiré et mis en tension grâce à plusieurs rouleaux et un bras pivotant lesté afin d'être prêt pour un bon formage. Le dévidoir est positionné à l'arrière de la machine.

ÉTAPE 2 : Formage du sachet

Le matériau est alimenté à plat et tendu vers le tube de remplissage. Cependant, la forme du sachet doit être donnée au matériau d'emballage afin de permettre le remplissage. Cela est réalisé grâce à une partie spécifique du tube de formage, appelée épaulement de formage ou collerette de formage. Le matériau d'emballage est ensuite enroulé autour du tube de formage et tiré le long du tube, ce qui permet les étapes suivantes du processus de remplissage.

Juste après le formage, des courroies de tirage vers le bas sont installées afin de déplacer le film (dans certains modèles, d'autres utilisent les mâchoires de scellage pour tirer le film).

ÉTAPE 3 : Scellage vertical

Une fois que le matériau d'emballage est bien enroulé autour du tube de formage, un premier scellage, sur le côté, peut être effectué. La collerette de formage et la largeur de la bobine d'emballage doivent être telles qu'il y ait un chevauchement lors de l'enroulement du matériau autour du tube. Une paire de mâchoires de scellage, ou barres de scellage, est ensuite utilisée pour presser l'une contre l'autre les deux parties du matériau chevauchant et les souder, souvent grâce à un chauffage, pour créer un scellage latéral. Il est à noter qu'il existe différents types (formes) de scellages.

ÉTAPE 4 : Scellage du fond

Le produit ne peut pas encore être introduit dans le tube de remplissage car il n'y a pas de scellage au fond du sachet. Cela est réalisé par une autre paire de barres de scellage qui soude également le matériau par pression et chauffage.

Le matériau est ensuite tiré vers le bas d'une longueur correspondant à la longueur souhaitée du sachet.

ÉTAPE 5 : Remplissage du produit

Le système de dosage positionné au-dessus du tube de formage peut enfin être activé afin de doser la quantité de produit à introduire. Le matériau tombe à travers le tube de formage et à l'intérieur du sachet ouvert en cours de fabrication.

La technologie de remplissage peut être de différents types :

• Peseuse multi-têtes : un système de dosage spécifique est installé au-dessus de la machine de remplissage et délivrera la quantité exacte de matériau pré-pesé lorsque la machine de remplissage sera prête à le recevoir. Le pesage peut être effectué grâce à une balance linéaire (relativement lente) ou une balance combinée (très rapide et précise mais limitée en quantité à peser). Ce système est particulièrement adapté aux produits granulaires, par exemple les noix ou les croquettes pour animaux de compagnie. Il permet également le co-dosage et le mélange (dosera par exemple 2 composants séparément et les déversera simultanément dans l'emballage).

• Remplissage par vis sans fin : ce système de dosage utilise une vis positionnée verticalement à l'intérieur d'une trémie afin de doser la quantité requise de matériau dans le sachet. C'est un bon système pour les poudres car il est fermé et évite ainsi la dispersion de poussière. Bien que ce soit un système volumétrique, l'utilisation de servomoteurs pour activer très précisément la vis assure une bonne précision de remplissage. Un tel système à vis peut permettre d'avoir plusieurs voies dans une seule machine et ainsi augmenter la capacité.
• Dosage volumétrique par godets : c'est une solution simple où le matériau s'écoule par gravité dans des godets de volume défini, mais elle est fiable uniquement avec des poudres très fluides et dont la densité ne varie pas ; pour changer la quantité dosée, il est en effet nécessaire de changer les godets, ce qui est beaucoup moins flexible que le remplissage par vis sans fin, par exemple, où le nombre de tours de la vis peut être ajusté.
• Dosage de liquides : il est important de noter que les machines VFFS peuvent également être adaptées au remplissage de liquides.

ÉTAPE 6 : Scellage du haut

Une fois le dosage du produit effectué, les mêmes mâchoires de scellage qui ont réalisé le scellage du fond sont activées à nouveau pour, cette fois, créer le scellage supérieur et fermer le sachet.

À noter que pour certains modèles, les mâchoires de scellage peuvent également avoir un mouvement vertical de haut en bas, ce qui permet de tirer le film tout le long de la machine et de le dérouler depuis la bobine positionnée sur le dévidoir.

ÉTAPE 7 : Découpe et évacuation

Après la fermeture du sachet, celui-ci est ensuite découpé et tombe dans un système de collecte, généralement un convoyeur à bande qui amène le sachet à l'étape suivante de l'emballage (mise en boîte...).

2.3 Remplissage intermittent ou continu

Pour les machines d'emballage VFFS les plus simples, les étapes ci-dessus sont effectuées de manière séquentielle. Cependant, des modèles plus rapides permettant un processus continu sont également disponibles chez certains fournisseurs.

Selon la technologie, les fabricants indiquent des vitesses de remplissage de 30 à 80 sachets par minute pour les machines d'emballage VFFS intermittentes et de 100 à 200, voire jusqu'à 300 sachets par minute pour les machines de formage-remplissage-scellage verticales continues.

3. Types de sachets

Les machines VFFS peuvent être adaptées pour remplir différents types de sachets. Les formes typiques de sachets pour les machines d'emballage VFFS sont présentées ci-dessous :

4. Applications des machines d'emballage VFFS

Les machines d'emballage VFFS (Vertical Form Fill Seal) sont largement utilisées dans divers secteurs industriels pour conditionner différents produits. Dans l'industrie agroalimentaire, les machines VFFS sont utilisées pour emballer une large gamme de produits, y compris les snacks, les produits de boulangerie et les produits frais. Dans l'industrie pharmaceutique, les machines VFFS sont utilisées pour conditionner les pilules, les comprimés et autres médicaments. D'autres secteurs utilisant des machines VFFS incluent l'alimentation animale, les produits ménagers et les produits de soins personnels. La polyvalence et la flexibilité des machines VFFS les rendent adaptées à l'emballage de produits de différentes formes, tailles et consistances. Grâce à la possibilité de personnaliser le matériau, la taille et la forme de l'emballage, les machines VFFS peuvent être adaptées pour répondre aux besoins spécifiques de chaque produit et secteur industriel.

5. Fabricants de machines VFFS

Vous envisagez d'acheter une machine d'emballage VFFS ?

De nombreux fabricants proposent des machines verticales de formage-remplissage-scellage (FFS) à la vente, cependant la qualité de livraison peut être très variable, car ces machines, en particulier les plus rapides, nécessitent une grande précision d’ingénierie et d’assemblage pour fonctionner de manière fiable en usine. En cas de doute, contactez 4 à 5 fournisseurs et commencez par échanger avec eux en posant des questions techniques, par exemple en utilisant les informations de cet article pour évaluer leur niveau technique. Si les réponses sont convaincantes, demandez les références du fabricant afin de vérifier qu’il possède déjà une expérience dans l’application visée.

Certaines entreprises pouvant être consultées pour des détails et des ventes : http://www.petra-pack.com/

(Notez que cette entreprise n’a aucun lien avec PowderProcess.net)