Qu'est-ce qu'une machine de formage, remplissage et scellage verticale (VFFS) ? – Le guide ultime pour un emballage efficace

Une machine de formage-remplissage-scellage verticale (VFFS) est un système d'emballage automatisé qui forme des sacs à partir d'un rouleau de film continu, les remplit de produit et les ferme hermétiquement. Dans une machine VFFS, un film d'emballage plat (souvent plastique ou laminé) est introduit dans la machine, enroulé autour d'un tube de formage vertical et scellé sur ses bords pour créer un sac tubulaire continu. Le produit (poudres, granulés, snacks ou liquides) est ensuite distribué dans le sac ouvert. Le haut du sac est ensuite thermoscellé pour finaliser l'emballage.

Ce procédé de formage-remplissage-scellage est extrêmement polyvalent. Les machines VFFS traitent aussi bien les produits solides que liquides avec fiabilité. Des sources industrielles indiquent que « les solides comme les liquides peuvent être ensachés » sur les équipements VFFS. Le concept VFFS remonte à un brevet déposé en 1936 par Walter Zwoyer, et ces machines sont aujourd'hui utilisées dans le monde entier pour l'emballage à grande vitesse. aliments, produits pour animaux de compagnie, produits chimiques, et plus encore. Les spécialistes de l'emballage soulignent que les systèmes VFFS offrent une « automatisation de l'emballage durable et polyvalente » pour les applications alimentaires et non alimentaires.

Terminologie : Dans l'industrie, une machine VFFS peut également être appelée ensacheuse verticale ou simplement machine de formage-remplissage-scellage (en référence au style vertical). Toute machine qui « forme, remplit et scelle » des emballages est un système de formage-remplissage-scellage, et VFFS indique l'orientation verticale. D'autres noms incluent machine de formage-remplissage-scellage verticale, machine de formage-remplissage verticale ou machine de formage-scellage verticale. Dans tous les cas, l'accent est mis sur un processus de chaîne de montage intégré qui forme le sac à partir du film, le remplit de produit et le scelle en un seul cycle continu.

Comment fonctionnent les machines VFFS

Une machine VFFS automatise le processus d'emballage dans un format compact et vertical. Les principales étapes de fonctionnement sont les suivantes :

1. Déroulement et guidage du film : Un grand rouleau de film d'emballage est monté sur la machine. Des rouleaux et des tendeurs alimentent le film dans la machine tout en le maintenant lisse et aligné.
2. Formation du sac : Le film plat passe sur un dispositif de mise en forme (tube de formage). Il est enroulé dans un tube vertical. Une longue mâchoire de scellage verticale presse et chauffe les bords du film, les scellant ainsi en une ailette, formant ainsi un tube vertical continu.
3. Étanchéité inférieure : Avant le remplissage, le fond du tube de film est fermé. Une barre de soudure horizontale applique chaleur et pression pour souder le fond du sachet. Cette opération peut se produire par intermittence (interrompant la soudure du film) ou en continu, selon la conception de la machine.
4. Remplissage du produit : Une fois le sac ouvert par le haut, la machine y distribue le produit. La méthode de remplissage varie selon le produit : les petits solides ou les snacks peuvent être pesés et déposés par un doseur à balance, les poudres par des remplisseuses à vis sans fin et les liquides par des pompes ou des remplisseuses volumétriques. Des capteurs de remplissage garantissent que chaque sac reçoit le poids ou le volume correct.
5. Scellage et découpe par le haut : Après le remplissage, une mâchoire de scellage horizontale se ferme pour former la soudure supérieure du sac et la soudure inférieure du sac suivant. Cette même mâchoire comprend généralement un couteau qui sépare le sac rempli du tube. Le sac est ainsi scellé et séparé en une seule opération.
6. Déchargement du sac : Le sachet fini est déchargé sur un convoyeur de sortie. Le cycle se répète immédiatement avec la formation d'un nouveau sachet en dessous.

Ce cycle continu peut produire des centaines de sacs par minute, selon leur taille et le flux de produits. Des commandes électroniques précises synchronisent l'alimentation du film, les temps de scellage et les quantités de remplissage. Par exemple, des capteurs suivent la position du film pour une découpe précise, et des systèmes de dosage garantissent des poids de remplissage constants.

Options : De nombreuses lignes VFFS proposent des options pour améliorer l'emballage. Des imprimantes intégrées permettent d'imprimer des dates ou des codes de lot sur le film, et des unités de soufflage de gaz inerte (par exemple, de l'azote) peuvent être injectées dans le sachet avant la fermeture afin de prolonger sa durée de conservation. Les machines peuvent également être équipées d'encoches de déchirure, de fermetures à glissière ou de poignées. Toutes ces fonctions sont intégrées au cycle continu de formage-remplissage-scellage.

Composants clés d'une machine VFFS

Une machine VFFS se compose de plusieurs sous-systèmes interconnectés :

• Déroulement du film et contrôle de la tension : Maintient le rouleau de film et l'alimente dans la machine. Les rouleaux et les capteurs maintiennent la tension et l'alignement corrects.
• Formage du tube et du collier : Un tube métallique creux (souvent muni d'un collier réglable) donne au film une forme tubulaire. Le diamètre de ce tube détermine la largeur du sac.
• Barres de soudure verticales : De longues mâchoires chauffantes longent le tube de formage. Elles serrent les bords du film et appliquent chaleur et pression pour créer un joint vertical continu.
• Mâchoires de scellage et de coupe horizontales : Une paire de mâchoires scelle le film pour former les parties supérieure et inférieure du sac. Un couteau intégré ou un fil chaud sépare ensuite le sac fini du film.
• Système de remplissage : Équipements permettant de distribuer le produit dans chaque sac. Les appareils courants comprennent les peseuses multi-têtes pour les solides en vrac, les remplisseuses à vis sans fin ou à piston pour les poudres et les remplisseuses à pompe pour les liquides.
• Système de contrôle : Automate programmable industriel (API) ou ordinateur qui contrôle les fonctions de la machine. Les opérateurs saisissent les paramètres (longueur du sac, poids de remplissage, vitesse) via une interface tactile.
• Accessoires auxiliaires : Convoyeurs (alimentation du produit, déchargement des sacs), imprimantes/codeurs, systèmes de rinçage au gaz et protections de sécurité.

Chaque composant doit fonctionner de concert pour assurer un fonctionnement optimal. Par exemple, un contrôle précis de la tension empêche le film de se froisser, et une pression de scellage précise garantit des joints étanches et constants.

Types de machines VFFS

Les machines VFFS sont disponibles dans différentes configurations :

• Type de mouvement : Intermittent (arrêt-démarrage) ou continu ? Les machines intermittentes alimentent puis interrompent le film pour la soudure ; les machines continues maintiennent le film en mouvement pendant qu'une barre de soudure mobile ferme le sac. Les machines VFFS à mouvement continu atteignent des cadences plus élevées (souvent des centaines de sacs par minute), tandis que les machines intermittentes sont plus simples et peuvent gérer des charges de film ou de produit plus lourdes.
• Système d'entraînement : Pneumatiques ou servocommandés. Les machines pneumatiques VFFS utilisent des vérins pneumatiques pour actionner les joints et les couteaux, offrant simplicité et fiabilité. Les machines servocommandées utilisent des servomoteurs électriques, assurant un mouvement précis et rapide pour les étapes de scellage et de découpe. Les servocommandes facilitent également l'intégration avec les commandes numériques et la robotique.
• Simple bande vs. double bande : La plupart des machines VFFS forment des sachets à partir d'une seule bande de film (créant ainsi des sachets à trois côtés ou des sachets coussins). Les machines VFFS à double bande (scellage sur quatre côtés) utilisent deux films (un pour chaque face du sachet), ce qui est idéal pour les sachets médicaux ou spécialisés nécessitant des structures multi-matériaux.
• Format du sac : Une ligne VFFS donnée peut souvent être reconfigurée pour différents types de sacs en changeant les tubes et les mâchoires de formage. Les formats courants incluent les sacs coussins, les sacs à soufflets (à fond plat), les sacs à quatre soudures ou à fond plat. Certaines machines sont dédiées à un seul type de sac, tandis que d'autres permettent des changements rapides de format.

Le choix dépend des besoins de production. Par exemple, un petit producteur pourrait opter pour un VFFS pneumatique intermittent afin de réaliser des économies, tandis qu'un grand fabricant pourrait opter pour un VFFS servo-commandé continu pour un rendement maximal.

Machine VFFS - Petite machine d'emballage verticale à pince et traction	Machine VFFS pour le conditionnement de poudre	Machine VFFS avec balance électronique

Applications des machines VFFS

Les machines VFFS servent un large éventail de marchés :

• Produits alimentaires : Les snacks (chips, pop-corn, noix), les bonbons, les fruits secs, les céréales et les produits de boulangerie sont généralement emballés dans des machines VFFS. Les produits de base comme le sucre, le sel, les épices, le riz et la farine sont souvent pesés et conditionnés en sachets. De nombreux aliments surgelés (par exemple, les légumes et les pizzas) sont également emballés dans des machines VFFS.
• Liquides et sauces : Les produits liquides tels que les soupes, les sauces, les jus et les condiments sont souvent conditionnés en sachets par des ensacheuses verticales. L'orientation verticale simplifie le remplissage des produits versables. Carepac souligne que les ensacheuses VFFS sont idéales pour les liquides nécessitant un emballage stable et étanche.
• Café et thé : Les torréfacteurs et les mélangeurs de thé utilisent des machines VFFS pour le café moulu, les grains entiers et les feuilles de thé. Ces lignes incluent souvent un système de remplissage au gaz pour préserver les arômes. Même les dosettes de café individuelles et les sachets de thé sont créés grâce à des variantes de lignes de remplissage verticales.
• Nourriture pour animaux de compagnie : Sec aliments pour animaux de compagnieLes friandises et les compléments alimentaires sont conditionnés à l'aide de systèmes VFFS. Ces machines peuvent remplir de grands sacs lourds (par exemple, des aliments pour chiens) ou des sachets de friandises plus petits, souvent dotés de fermetures à glissière ou de poignées refermables intégrées.
• Médical et pharmaceutique : Les machines VFFS construites selon des normes sanitaires peuvent emballer des poudres, des comprimés et des fournitures médicales stériles dans des sachets en aluminium ou laminés.
• Biens industriels et de consommation : Des produits tels que des détergents (poudre/liquide), des produits chimiques, du matériel (écrous, boulons) et des graines sont également ensachés sur les lignes VFFS.
• Cosmétiques et spécialités : Les sels de spa, les poudres cosmétiques, les mélanges d'herbes et autres articles spécialisés sont souvent emballés par des systèmes VFFS.

En raison de leur polyvalence, les machines VFFS sont utilisées pour des applications alimentaires et non alimentaires.

Avantages de l'emballage VFFS

Les systèmes de formage-remplissage-scellage verticaux offrent de nombreux avantages :

• Haut débit : Le fonctionnement automatisé permet des cadences de production très élevées, bien supérieures aux méthodes manuelles. Les lignes VFFS peuvent produire des centaines de sachets par minute.
• Cohérence et qualité : L'automatisation assure un remplissage et une fermeture uniformes. Cette précision réduit les déchets et garantit la conformité de chaque emballage. Résultat : un emballage de qualité constante.
• Flexibilité: Une machine VFFS permet de changer rapidement de taille, de style et de matériau de sac. Les fabricants ont souvent recours à des réglages sans outil pour minimiser les temps d'arrêt lors du changement de référence.
• Empreinte compacte : Les machines verticales occupent moins d'espace au sol que de nombreuses emballeuses horizontales. Cette conception compacte est avantageuse pour les installations disposant d'un espace limité.
• Coûts d'emballage réduits : Former des sacs à partir de rouleaux de film élimine le besoin d'acheter des sacs préfabriqués. Les rouleaux de film sont généralement moins chers et nécessitent moins de matériaux d'emballage.
• Protection renforcée : Les sachets hermétiques protègent les produits de l'humidité et des contaminants. Des options comme le rinçage au gaz permettent de préserver davantage la fraîcheur, ce qui rend les sachets VFFS idéaux pour les denrées périssables.
• Polyvalence des matériaux : Les machines VFFS acceptent une large gamme de films (polyéthylène, films laminés, films biodégradables, etc.). Elles traitent tous types de films, des films fins pour snacks aux films laminés très résistants.
• Intégration facile : Les lignes VFFS s'intègrent parfaitement aux peseuses ou remplisseuses en amont et aux convoyeurs ou encaisseuses en aval, créant ainsi une cellule d'emballage entièrement automatisée.

En simplifiant les opérations, les machines VFFS offrent souvent un retour sur investissement élevé. De nombreux fabricants optent pour des machines VFFS afin de répondre efficacement à la demande et de réduire leurs coûts.

VFFS vs autres méthodes d'emballage

Le VFFS est une forme d'emballage form-fill-seal. À titre de comparaison :

• Formage-Remplissage-Scellage Horizontal (HFFS) : Les machines HFFS forment et scellent les sacs horizontalement sur un convoyeur. Elles peuvent atteindre des vitesses très élevées pour les produits plats et rigides (comme les produits de boulangerie ou les barres), mais ont tendance à occuper plus d'espace au sol. Elles traitent également mieux les solides que les liquides. En revanche, les machines VFFS excellent avec les granulés en vrac et les liquides, et nécessitent un encombrement réduit.
• Remplisseurs de sachets préfabriqués : Ceux-ci utilisent sacs préfabriqués (pochettes à fermeture éclair, sacs préformés) qui sont ensuite remplis et scellés. Cette méthode nécessite de commander et de stocker des sachets personnalisés à l'avance. Les machines VFFS éliminent ce besoin en formant des sachets à la demande à partir de rouleaux de film.
• Manuel/Semi-automatique : Le remplissage et la fermeture manuels des sacs sont lents et irréguliers. Même les machines semi-automatiques nécessitent des étapes manuelles. Les lignes VFFS entièrement automatisées augmentent considérablement le rendement et la régularité.

La meilleure méthode dépend du produit et du volume de production. Dans de nombreux cas, le VFFS offre un équilibre idéal entre rapidité, automatisation et flexibilité.

Améliorations et accessoires

Les lignes VFFS modernes incluent souvent des accessoires pour des fonctionnalités supplémentaires :

• Nettoyage au gaz / MAP : Remplacer l'oxygène par un gaz inerte (par exemple de l'azote) à l'intérieur de la pochette pour prolonger la durée de conservation.
• Fermetures refermables : Fermetures à glissière intégrées ou bandes déchirables pour une refermeture facile par le consommateur.
• Encoches de déchirure et ouverture facile : Encoches ou perforations découpées pour une ouverture sans effort.
• Impression en ligne : Codeurs de date/lot et imprimantes d'étiquettes intégrés au parcours du film.
• Peseuses multi-têtes : Remplissage précis de sachets multi-ingrédients ou à poids variable.
• Intégration robotique : Les machines VFFS à servomoteur peuvent être associées à des robots pour l'emballage de caisses ou le chargement de plateaux.
• Épissure automatique de film : Les systèmes haut de gamme épissent un nouveau rouleau de film sans arrêter la machine.

Ces fonctionnalités transforment une machine VFFS de base en une ligne d'emballage complète, produisant des sachets finis et étiquetés prêts à être emballés.

Conclusion

Les machines verticales de formage, remplissage et scellage ont révolutionné l'emballage en combinant le formage, le remplissage et le scellage des sacs en un seul processus automatisé. Les experts du secteur soulignent que les systèmes VFFS offrent une efficacité et une flexibilité inégalées. Ils peuvent traiter divers produits et formats, et sont dotés de fonctionnalités avancées (comme le soufflage de gaz ou les fermetures à glissière) pour répondre à toutes les exigences. En bref, la technologie VFFS reste un élément clé de l'emballage à grande échelle. Alors que les tendances de fabrication privilégient la rapidité et l'automatisation, les systèmes VFFS devraient rester un atout majeur pour des lignes d'emballage performantes.

FAQ : Machine de formage, remplissage et scellage verticale (machine VFFS)