自動紙コップ製造機の生産プロセスは何ですか?

使い捨てカップが 2 秒以内に紙から出てくるのを見たことがある人は、自動紙カップ製造機が働いているのを見たことがあるでしょう。それはとても単純なことのように思えました。しかしそうではありません。このスムーズな動きの背後には、密接に連携した 6 つの段階があります。それぞれの誤差は、ミリメートル単位で測定される非常に小さな誤差に基づいています。

この記事では、制作プロセス全体を段階的に説明します。ブランドや企業リンクは使用しません。平らなロール紙がどのようにして完成したカップになるのかという本当の仕組みだけを示しています。

ステージ 1: 用紙の送りと巻き戻し

すべては食品グレードの紙のロールから始まりました。{0}通常は 180 ～ 350 GSM。それは、一重壁のコーヒー カップを作るか、二重壁のスープ容器を作るかによって異なります。{6}

スクロールは油圧式巻き出しスタンドに設置されています。張力制御システムは、紙が機械に入るときに紙をしっかりと保ちます。紙が緩すぎるとシワが発生します。きつすぎると破れてしまいます。 FAOの2022年包装持続可能性報告書によると、紙の張力の一貫性は、紙カップ製造上の欠陥の最も一般的な原因です。これにより、マグカップの約30％が拒否されました。

次に、紙は予熱ゾーンを通過します。ローラー上で紙を約80〜120℃に加熱します。これにより、繊維が折れることなく曲げられるほど柔らかくなります。この手順を省略すると、成形中にカップの壁に亀裂が入ってしまいます。最先端のものでも、自動紙コップ製造機材料の柔軟性を確保するには、この基本的な予熱に依存します。

ステージ 2: カップ壁形成 (ローレット加工とカーリング)

ここで、平らな紙がチューブになり始めます。

ローラーで紙に長いスリットを押し込む機械です。次に、加熱したカーリングボードで紙を円形に曲げます。エッジのオーバーラップは約 3 ～ 5 mm。カップのサイドシームを重ねます。

国際貿易センター (ITC) の技術速報によると、成形段階では +/-2 度の精度の温度制御が必要です。わずかな温度変化により、紙がひどくカールしたり、焼けたりする可能性があります。

この時点で、上下が開いた紙管ができました。コップすらないよ。

ステージ 3: サイドシール (超音波または熱風)

紙管の重なり合った端を永久的な継ぎ目で接合する必要があります。新しい機械のほとんどは、接着剤の代わりに超音波溶接を使用します。

超音波発生器は、スピーカーとアンビルを通じて、通常 20～40 kHz の高周波振動を送信します。{0}摩擦により熱が発生します。この熱は継ぎ目の紙の繊維を溶かすのに十分です。ストレスはそれらを混ぜ合わせます。このプロセスには 0.3 秒もかかりません。

世界知的所有権機関によると、2018年から2024年の間にカップマシン用の超音波シール特許が340件以上出願された。これはこのアイデアが新しいからではない。良いシールを作るのが難しいからです。シールは液体を保持するのに十分な強度があり、食べられるほどきれいで、高い収量を生み出すのに十分な速さでなければなりません。

一部の古い機械や安価な機械では依然として熱風シールが使用されています。機能しますが、速度が遅く、縫い目が厚くなっていました。国連工業開発機関 (UNIDO) は、2023 年の中小企業機器ガイドの中で、超音波シールが食品グレードのカップ製造の業界標準であると述べています。-高品質-自動紙コップ製造機ほとんどの場合、この段階のコアコンポーネントとして超音波シーリングを備えています。

ステージ 4: 底部のシールと成形

次に、機械はパイプの底を閉じる必要があります。また、紙コップの底が湾曲するように成形する必要もあります。

このプロセスは 2 つの小さなステップに分かれています。

4a.底部パンチング-円形のダイが紙の底部を切り抜きます。この立方体がカップの底になります。

4b.底部の折り曲げとシール-カットされたリングを湾曲した型に押し込みます。端は内側に折り込まれて一連のプリーツになります。カップのサイズにもよりますが、通常は 4 ～ 6 個のプリーツです。次に、超音波または熱風システムを使用してプリーツをカップの壁にシールします。

これは機械的に最も複雑な段階です。プリーツは滑らかでなければなりません。プリーツが均一でない場合、カップを表面に平らに置くことができません。圧力がかかると漏れます。包装機械製造協会（PMMI）は、底部シールの欠陥がカップ生産における品質不良の約 25% につながったと述べました。

ステージ 5: カップ戦のノックアウトと転送

底部が密閉されると、完成したカップは型の中に残ります。タップピンがカップを成形型から押し出します。次に、真空搬送システムまたはロボット アームがそれをピックアップし、出力コンベアに移動します。

毎分 150 カップを超える高速回線では、送信に 50 ミリ秒かかる必要があります。-遅延が発生するとボトルネックが発生し、回線の速度が低下します。

OECD の 2023 年製造コスト指数によると、ミドルエンド モデルとハイエンド モデルの主な違いは伝達機構の設計です。-安価な機械では基本的なロボット アームが使用されます。先進的なラインでは、リアルタイムの位置追跡を備えたサーボ駆動の真空システムを使用しています。-この転送精度が標準ユニットとプレミアムユニットを分けるものです自動紙コップ製造機速度と信頼性の点で。

ステージ 6: 積み重ね、計数、梱包

最終ステージはカップ自体の一部ではありません。しかし、それは依然としてマシンの出力の重要な部分です。

ティーカップは 25 個または 50 個のグループに積み重ねられます。これらは標準的な数です。光学式計数センサーが数をチェックします。カウントが間違っている場合、スタックは自動的に拒否されます。

次に、スタックを薄いプラスチックで包むか、段ボール箱に入れます。一部の生産ラインには、在庫を追跡するための自動ラベル付けシステムまたはバーコード プリンターが備えられています。

欧州標準化委員会 (CEN) は、機械のコンプライアンスに関するガイダンスの中で、EU 市場で販売される機械については、計数と梱包の段階で一定レベルの精度を満たさなければならないと述べています。これは通常、50 枚のスタックごとに ±1 カップです。

すべてをまとめる: サイクルタイムの内訳

各カップは 2 秒間、つまり 1 分間に 30 カップ持続します。ダブルチャンバーは毎分60杯です。 4 つのチャンバー、毎分 120 カップ。そのため、容量はマシンの価格設定の主要な要素となります。最終的には、合計サイクル タイムがあらゆるデバイスの出力定格を決定します。自動紙コップ製造機.

このプロセスが購入者にとって重要な理由

生産プロセスを理解することで、実際に支払っている金額を理解することができます。安価な機械では、予熱ステップを省略したり、超音波の代わりに基本的なエアシールを使用したりする場合があります。それは第一にお金を節約します。しかし、その結果、より多くのカップが拒否され、より多くのダウンタイムが発生し、人々が使用すると故障するカップが発生します。

Global Packaging Machinery Industry Association による中国包装機械産業製品市場調査報告書 2023 によると、完全な超音波シールとサーボ駆動の搬送システムの機械的故障率は 2% 未満です。-基本的な半自動生産ラインの平均故障率は 8 ～ 12% です。{4}} 1 年間の生産では、廃棄物の違いだけで 2 台の機械の価格差を超えることがあります。

ステッカーの価格を比較するだけでなく、自動紙カップ成形機もチェックしてください。プロセスを比較してください。現在、あらゆる段階で正しく動作する機械のコストは高くなります。しかし、明日はもっと節約できるでしょう。

情報源

• FAO、包装持続可能性報告書 2022
• 国際貿易センター (ITC)、包装機器技術速報
• WIPO 特許データベース、超音波シール特許 2018 ～ 2024 年
• 国連工業開発機関 (UNIDO)、中小企業機器ガイド 2023
• 包装機械製造者協会 (PMMI)、2024 年品質不合格分析
• OECD 製造コスト指数 2023
• 欧州標準化委員会 (CEN)、機械コンプライアンス ガイドライン
• 世界包装機械工業会、2023 年市場レポート