綿棒

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背景

綿棒は、片方または両方の端が吸収性の綿のパッドでコーティングされた短いスピンドルです。このような綿棒は、特に耳の掃除のために、さまざまな美容および個人衛生作業に長い間使用されてきました。綿棒は1920年代に、ポーランド生まれのアメリカ人LeoGerstenzangによって発明されました。レオは、彼の妻が入浴時に赤ちゃんの耳をきれいにするために綿に刺さったつまようじを使用したことを観察しました。レオは、木のつまようじが破れて赤ちゃんの耳を切ったり、綿が棒から外れて耳に引っかかったりするのではないかと心配していました。彼は、怪我のリスクが少ない赤ちゃんに使用できる既製の綿棒を設計することにしました。そのような製品が多くの親にアピールするだろうと考えて、レオは彼の綿棒と他の赤ちゃん関連製品を販売するためにLeo Gerstenzang Infant NoveltyCompanyを設立しました。綿棒の両端に等量の綿を固定する方法など、特定の設計上の問題を解決するのに数年かかりました。最終的に、彼は成功した製品を開発しただけでなく、綿棒用の特別なパッケージも作成しました。パッケージは片手で開くように設計されているため、片手で乳児を抱いている親は、もう片方の手で簡単に箱を開けて綿棒を取り出すことができます。レオは自分の製品を完成させた後、商業的に実行可能な名前を探しました。彼は、乳児の耳が安全に掃除され、乳児を幸せに保つように製品を設計したため、BabyGaysという名前を選びました。 1926年、彼は名前をQ-Tips Baby Gaysに変更し、「Q」は品質を表すと主張しました。最終的に、Baby Gaysは名前から削除され、綿棒は単にQ-Tipsとして知られるようになりました。現在、Q-TipsはChesebrough-Ponds、Inc。の登録商標です。

デザイン

綿棒のデザインは1920年代から大幅に進歩しました。ほとんどの用途では、木の棒は紙の紡錘に置き換えられました。紙の紡錘は、繊細な耳の組織を破ったり、穴を開けたりする可能性が低くなりました。細い紙の棒は、重いゲージの紙を巻くことによって作られました。最近では、プラスチックは柔軟性が向上し、水を通さないため、スピンドル材料として人気があります。ただし、スティックの端にある綿の塊を突き抜けないように、プラスチックシャフトを設計するように注意する必要があります。これを防ぐために、綿棒はいくつかの特別な機能を備えて設計されています。たとえば、一部の綿棒は、綿棒の下のスピンドルの端にある保護プラスチックキャップで作られています。他の人は、操作中にスティックが先端の本体から突き出た場合にスティックの端を保護するために、ソフトホットメルト接着剤の軽くたたくようなクッション要素を使用します。この問題を回避する3番目の方法は、先端がフレア状になっている綿棒を生成するプロセスを含みます。このフレアチップは、直径が大きいため、耳に深く浸透することはできません。

乳児ケアは綿棒の最も一般的な用途の1つですが、他の分野でも一般的に使用されています。これらの他のアプリケーションには、独自の特別な設計要件があります。たとえば、カラー化粧品を塗布するために使用される綿棒は、不織布繊維で作られた特別な植毛チップで作ることができます。パーソナルケアに加えて、綿棒は産業目的で使用されます。たとえば、長い柄の木製綿棒は、微生物培養をサンプリングするために設計されています。これは、医師が喉の培養を行うために使用する綿棒の一種です。その他の産業 典型的な綿棒製造機。スワブは、電子部品をクリーニングするために特別に設計されている場合があります。これらには、特別なリントフリーの要件がある場合があります。

原材料

スワブの製造には、3つの主要なコンポーネントが含まれます。スワブの本体を形成するスピンドルまたはスティック。スピンドルの端にコーティングされた吸収材。綿棒を入れるために使用されるパッケージ。

スピンドル

スピンドルは、木、圧延紙、または押し出しプラスチックで作られたスティックにすることができます。用途に応じて仕様を変えることができます。パーソナルケア製品はかなり小さくて軽量で、長さはわずか約3インチ（75 mm）です。工業用に作られた綿棒は2倍以上の長さで、通常は剛性を高めるために木で作られています。

吸収性最終材料

綿は、その吸収特性、繊維強度、および低コストのために、綿棒のエンドカバーとして最もよく使用されます。綿と他の繊維材料のブレンドも使用できます。この点でレーヨンが使われることもあります。

パッケージング

梱包要件は、綿棒の用途によって異なります。 Qチップなどの一部の個人用衛生綿棒は、透明なプラスチックシェル（ブリスターパックと呼ばれます）にパッケージ化されています。 綿棒の製造に不可欠な製造プロセス。 綿棒の製造に使用される典型的な包装機の概略図。ファイバーボードの裏地に取り付けられています。 Chesebrough-Pondsは、Q-tip製品のセルフディスペンシングパッケージの設計に関する特許を取得しています。この特許は、カバーを本体に再固定する目的でプラスチックに成形された小さな突起を備えたプラスチックバブル本体で作られたパッケージについて説明しています。綿棒に使用される他のパッケージには、紙のスリーブが含まれます。このタイプのパッケージは、微生物学的用途に使用される綿棒に一般的であり、使用前に無菌状態に保つ必要があります。

製造
プロセス

綿棒の設計に応じて、綿棒の製造にはさまざまな方法が使用されます。一般に、このプロセスは、スピンドルの製造、綿棒の塗布、および完成した綿棒のパッケージングという3つの主要なステップで説明できます。

スピンドルの製造

• 1スピンドルは、その構成材料に応じていくつかの方法で作られます。木製のスピンドルは、さまざまな旋盤プロセスによって成形されます。紙のスピンドルは、厚手の紙を型抜きし、紙をしっかりと巻いてスティックを形成することによって作られます。プラスチックスピンドルは、押出成形プロセスによって作られています。この場合、プラスチック樹脂と他の添加物は、パスタメーカーがスパゲッティのストランドを絞り出すのと同様のプロセスで、一緒にブレンドされ、加熱され、ダイを通して押し出されます。製造後、綿の塗布に備えて、スピンドルが製造ラインのホッパーにロードされます。

コットンアプリケーション

• 2ある米国特許は、一連のワークステーションを含む複雑な操作について説明しています。最初のステーションでは、スピンドルでいっぱいのホッパーが振動して、スピンドルがホッパーの下部にある長くて細いスロットを通って回転スティックキャリアに落下します。このキャリアは、外側の縁の周りにクロススロットが配置されたドラムタイプのメカニズムです。スティックは一度に1つずつこれらのスロットに入り、次のステーションに運ばれます。
• 3ホイールがスティックを動かすと、スティックは回転する摩擦ホイールに接触し、スワブスピンドルをこすって回転させます。キャリアは、スティックの両端に接着剤が塗布されているグルーポットステーションを介してスティックを前進させます。
• 4次のステーションでは、ロープの形で入ってくる綿が、ハブから伸びる一連の金属の指で別の回転ホイールに供給されます。これらの指は、綿のロープをスティックの接着剤でコーティングされた端に向け、ホイールに沿って移動します。 Chesebrough PondのQチップの場合、スピンドルには、上部と下部に沿って一連の4〜8個のくぼみまたは浅い切り込みがあります。おそらくこれらは、綿がシャフトに供給されるときに、シャフトが綿をつかんで保持するのに役立ちます。その後、綿は紡錘体に付着し、紡績棒でしっかりと巻かれます。約0.05〜0.1 gの綿がスピンドルに付着した後、一連の回転ブレードが綿を残りのロープから切り離します。
• 5綿棒の端は、回転している間に一連の狭いチャネルを通過します。これらのチャネルは、スティックの端にある綿を圧縮して形を整え、滑らかな形にします。化学コーティング剤を綿に導入することができる。セルロースポリマー溶液を含むこれらのコーティング剤は、チップがその形状を維持するのを助け、斑点やカビを防ぐのを助けます。最後に、脱進機ホイールがスティックをキャリアからスロット付きトランスファーキャリアベルトに、次に自動パッケージングユニットに迂回させます。

パッケージング

• 6包装ユニットに向かう途中で、完成した綿棒はカウントホイールを通過します。ガイドレールが綿棒を所定の位置に保持し、カウントホイールが1つのトレイ層の綿棒の数をカウントします。綿棒が数えられると、傾斜面に押し付けられます。カウントホイールは、十分な綿棒が収集されたことを通知すると、ピストン装置に信号を送信します。ピストン配列は、綿棒のグループを紙の仕切りにスライドさせます。次に、仕切りと綿棒をプラスチックパッケージに落とします。その後の操作では、板紙の裏地が充填されたプラスチック容器に接着され、アセンブリ全体が出荷用に梱包されます。

副産物/廃棄物

綿棒の製造プロセスでは、スピンドルの製造に使用される材料に応じて、綿棒、プラスチック、紙、または木くずの形で廃棄物が発生する可能性があります。綿の一部は再生利用して、入ってくる供給経路に戻すか、他の場所でスクラップとして使用することができます。スピンドルに使用されるプラスチックは熱可塑性です。つまり、後で使用するために再粉砕および再溶解することができます。

品質管理

綿棒が受け入れられることを保証するために、多くの品質管理措置が使用されています。スピンドルをチェックして、スピンドルが真っ直ぐで、応力亀裂やその他の成形欠陥などの欠陥がないことを確認する必要があります。端をコーティングするために使用される綿は、特定の純度、柔らかさ、および繊維の長さでなければなりません。完成した綿棒は、接着剤や鋭いエッジが失われていない必要があり、先端はしっかりと包まれている必要があります。これらの対策は、乳児用に設計された綿棒にとって特に重要です。他の用途を対象とした綿棒の場合、他の品質要件がより重要になる場合があります。たとえば、生物学的目的で使用される綿棒は、使用するまで無菌状態を維持する必要があります。一部のアプリケーションでは、緩いリントの欠如が不可欠な場合があります。特定の品質管理要件は、アプリケーションによって異なります。もちろん、綿棒の各箱は、正しい数の綿棒が各箱に詰められていることを確認するために計量する必要があります。

未来

綿棒が耳の組織に損傷を与えるのを防ぐために使用される最近の技術革新は、中空のスピンドルに余分な綿を詰めた綿棒です。効果を達成するために、綿棒アプリケーターは、弾力性のある綿の塊の上にプラスチックチューブを押し出すことによって作られています。スティックの一方の端にはキャップが取り付けられており、もう一方の端には、より伝統的な綿の綿棒のような突起があります。キャップを取り外して、ファイバーコアにディスペンスしたい液体を充填することができます。この手法は、さまざまな洗浄液や局所薬の塗布に役立つ可能性があります。スワブ技術の将来の開発は、宇宙技術で役割を果たす可能性があります。 Micro Clean Companyは、米国航空宇宙局（NASA）からの技術ライセンスに基づいて、綿の吸収品質を持ちながら、NASAのクリーンルームでの使用に関する糸くずや接着剤のない要件を満たす最初の綿棒を最近完成させました。この綿棒はナイロンシースで囲まれ、木製のハンドルは繊維の放出やその他の汚染を防ぐためにシュリンクフィルムで囲まれています。シュリンクフィルムは、ダボがより多くの応力を吸収することを可能にし、使いやすく、手に滑りにくくします。被覆および収縮フィルムは、特別な用途または特定の溶媒適合性のためにカスタム設計することができます。