紙スティックメーカーとプラスチックスティックメーカーの違いは何ですか?

質問は簡単そうに思えます。紙から棒を作ります。もう一つはプラスチックで棒を作ります。しかし、各機械の背後で実際に行われている作業は、単に材料を変更することだけではありません。紙ロッドとプラスチックスティック成形機は、まったく異なる製造方法です。各材料は、さまざまな種類の材料 (ポリマーまたは植物繊維)、さまざまな成形方法、およびさまざまな最終用途に最適です。どのマシンが自社の製品、ルール、市場経路に適合するかを知りたい人にとって、これらの違いを理解することは重要です。

本稿ではこの２モデルを，原材料の投入，本成形方法，寸法管理方法，成形後の追加工程，特性や規則性への影響，コスト構成の６つの側面から紹介した。

原材料投入: 植物繊維 vs. 熱可塑性プラスチック

紙張り子は紙素材を使用しています。これらは、クラフト紙ストリップ、新聞紙ロール、または特殊なセルロースシートをチューブ状に撚ったものです。この材料は、一定の重量 (通常 60 ～ 120 g/m2)、含水量 (安定した絡みが発生する場合は最大 5 ～ 7%)、および縦方向 (MD) および横方向 (CD) の繊維配向に関連する強度を備えた薄片状の材料です。 ISO 1924-2:2008 では、これらの強度値の試験方法が規定されています。巻き取り中のチューブの柔軟性によって、完成したチューブが円形のままか楕円形のままになるかが決まるため、これらの値は紙ロッドの製造にとって重要です。

プラスチックスティックマシンは、熱可塑性のペレットまたは顆粒を使用します。ポリプロピレン (PP)、ポリエチレン (PE)、ポリスチレン (PS)、植物ベースのポリ乳酸 (PLA) などです。材料は固体ドリルビットとして機械に入ります。形になる前に溶かす必要がありました。この区別 - は、既成のシート - ではなく固体粒子から始まる - ということは、各プラスチック スティック機械には、紙スティック ラインにはない溶解システム (ホッパー、スクリュー バレル、加熱ゾーン、金型) があることを意味します。

材料の違いはプロセスの他の部分に影響を与えます。植物繊維は空気中の水分を吸収します。なので少し膨らみます。製造中に空気の湿度が変化すると、最終的なロッドのサイズが変化します。熱可塑性プラスチックは水を吸収しません。しかし、彼らは熱に反応します。溶融物の厚さは温度に応じて非線形に変化します。-溶融ゾーンの温度がわずかに変化すると、出力サイズに大きな変化が生じます。これら 2 つのまったく異なる材料の挙動を制御するには、まったく異なるセンサーと制御コンポーネントが必要です。

コアの成形方法: 巻き取り vs 溶融成形

これが 2 つのタイプの最大の作業の違いです。

ペーパーロッドマシンはスパイラル巻きプロセスを採用しています。安定した紙片を一定の角度で回転ロッドに送り込みました。ロッドが回転するたびに、最後の部分に紙の層が巻き付けられました。これにより、目標の外形サイズに達するまで壁の厚さが徐々に増加します。接着剤-通常は最終用途に応じてポリビニル アルコール (PVA)、でんぷん質ベース、またはホットメルト-を巻き取り中に層の間に入れます。 Gadhave et al (2022) は、紙梱包用接着剤システムのレビューの中で、層間の接着の強さが荷重下で接着剤が割れない能力を決定すると指摘しています。したがって、紙のグレードに関係なく、糊の選択、さらには塗布が紙の品質を決定する重要な要素となります。

巻き付け角度（紙ストリップの方向とロッドシャフトの間の角度）は、寸法が形成される速度と完成したチューブの強度を制御します。巻き角度が浅くなると (90 度近く、ほぼ円周方向に)、各ロッドの回転強度が高まりますが、寸法の成長は遅くなります。急な角度（長さ方向に近づく）は、サイズをより早く大きくすることができますが、周囲の強度が低下し、ねじれ負荷の下で層になる可能性が高くなります。

プラスチックスティックマシンは溶融成形し、サイズを固定します。粒子はスクリューバレル内で溶けます。次に、それらを円形の型に押し込み、溶融ポリマーを中空のチューブ形状に成形します。次にチューブをスラリー スリーブ (通常は水で冷却) に直接挿入し、ポリマーが完全に硬化する前に外形サイズを測定します。このプロセスはノンストップです。-片端の素材。完成したスティックがもう一方の端から突き出ています。押出物と同じ速度で移動するナイフまたは回転ナイフを使用して、所定の長さに切断されます。

プラスチック押出材には層構造がありません。壁の厚さは、ダイのギャップと張力比（ダイの出口速度と引取速度の比）によって決まります。したがって、プラスチック棒は均一な壁構造（すべて同じ方向）を持っています。紙ロッドは、層状の巻きパターンにより、異なる方向 (長さに沿ったものではなく、円の円周方向) で異なる強度を持ちます。この構造の違いは、紙スティックおよびプラスチックスティック成形機を購入する人が、機械の出力を製品負荷要件に合わせるときに考慮する必要がある最も重要な技術的な違いです。

サイズ管理: 各マシンを適切なサイズに保つ方法

スティックのサイズ公差は、-ロリポップのハンドル、綿棒のシャフト、ブレンダー、または工業用ツールとして使用されるかどうか-、通常、外径 (OD) 公差、肉厚の平坦度、長さの公差、真直度によって決まります。 ISO 286 は、円形部品の制限と公差に関する一般的な枠組みを提供します。しかし、特定の分野 (食品への曝露、医薬品、化粧品) では、より厳格な内部規則が使用されることがよくあります。

機械システムを作成するための紙スティックとプラスチックスティックでは、これらの公差を維持する方法が大きく異なります。

ロッド径の制御：ロッドの寸法精度（内径を決定します）、巻き層の数、紙の厚さの均一性に依存します。ロール内で紙の重量が ±3% を超えて変化すると、製造中の層の蓄積により OD ドリフトが発生します。レーザー センサーの自動直径検出を使用して、紙ストリップの巻き取り速度または送り速度にフィードバックを送信し、ハイエンド マシンでこのドリフトをリアルタイムで修正します。-

プラスチックスティックの直径制御: 金型の形状精度、溶融圧力の安定性、冷却速度の均一性、離型速度の安定性に依存します。-スクリュー速度の変化、温度コントローラーの循環、または不均一なペレットの供給によって引き起こされる溶融圧力の波-は、同じ周波数で直接 OD パルスになります。-最新のプラスチックラベル貼付機は、スクリューとダイの間に配置されるギアポンプ (溶融計量ポンプ) を使用します。これにより、圧力変動と出力サイズの変動が分離されます。安定動作時の外径公差は±0.05mm以上です。

壁厚の均一性: 紙スティックの場合、これは連続する巻き取りパス間の重なりの均一性によって決まります。近くのストリップの間に隙間があると、局所的な剥離が発生する可能性があります。プラスチックロッドの場合、これは、ダイのセンタリング精度 (ダイロッドが外側のダイリングの中心に完全に位置している必要があります) と、パス設定ツールに入る前に溶けてチューブに垂れがないという事実によって決まります。

形成後の追加手順

どちらのモデルも、巻線ヘッドまたはダイ出口の端で完成品を提供することはできません。どちらも追加の手順が必要となり、コストと時間が増加します。

紙スティックの追加手順:

• 切断：可動ナイフまたはロータリーシャーラーを使用して、安定した巻かれたチューブを目的の長さに切断します。切断品質は重要です。エッジがギザギザになると断片化が発生する可能性があります。これは、食品との接触やオーラルケアでは許可されていません。
• 端部仕上げ：用途によっては、丸い端、先細の先端、または面取りされたエッジが必要です。これらは、回転する砥石車、加熱シェーパー、または切断ステーションの後ろに並ぶ超音波切断ツールによって作られます。
• ドライ：水性接着剤は、巻き付けた後に接着を適切に確立するために乾燥した溝を必要とします。{0}}熱風乾燥機または赤外線トンネルを使用すると、パイプの速度と接着剤の混合に応じて、床面積が 2 ～ 10 メートル追加される可能性があります。
• チェック：層の欠陥、仕様を超える直径、真直度の問題を確認します。ワイヤ-スキャンカメラを使用する自動視覚システムは、高速回線ではより一般的です。-

プラスチックスティックの追加手順:

• 切断：同じ引取速度のロータリーカッター。切断面の清浄度は刃の切れ味と切断温度によって決まります。とても寒いので、エッジのあるチップスです。熱すぎてエッジが曲がります。
• 冷却：サイジング スリーブを出た後、ロッドはウォーターバスまたは空冷コンベヤを通過します。-これにより、処理前に完全な硬化が保証されます（ポリプロピレンやポリエチレンなどの半結晶性ポリマーの場合）-。冷却が不十分だと変形が発生し、梱包後にスティックが変形する可能性があります。
• 印刷・装飾：表面印刷（フレキソ印刷またはパッド印刷）は、滑らかで穴のない仕上がりのため、プラスチック棒の方が簡単です。{0}}スティックに印刷することはできますが、最初にインクが繊維に浸透するのを防ぐために表面シールまたはプライマーが必要です。

自然への影響とルール

紙とプラスチックスティックの特性を比較するのは簡単ではありません。ライフサイクル全体を考慮せずに主張するのは間違っているかもしれません。紙とプラスチックスティックは、炭素カウントのフレームワークとルール環境という 2 つのまったく異なる廃棄物システムでペアで機能します。

ペーパースティックは木材パルプから作られており、再生可能な資源です。 EN 13432 規則に準拠した産業用堆肥化施設（12 週間以内に 90% 以上分解、濾過後の分解が 10% 以下、生態毒性要件-）。しかし、紙自体は多くのエネルギーを消費します。また、廃水の処理を必要とする化学パルプ化プロセスも使用されます。 NCASI は、プラスチックと紙の包装のライフサイクルへの影響を比較した 2020 年のレビューで、紙製品の製造段階での二酸化炭素排出量が同様のプラスチック製品よりも高いことを発見しました。{10}これは、複数回再利用またはリサイクルした場合にのみ相殺されます。

化石燃料の PP または PE から作られたプラスチック棒は、通常の自然条件下では分解しません。適切に処理されないと、海や陸上でプラスチック汚染が増加する可能性があります。しかし、現代のプラスチックスティック生産の単位品質エネルギー消費量は、紙スティック生産ラインよりも低いです。ポリオレフィンの機械的リサイクル システムは、多くの市場で確立されています。 PLA の紙への移行など、植物に基づいた選択により、寿命の終わりに何が起こるかバランスが取れています。しかし、彼らは農場での使用や堆肥化施設にも独自に依存しています。

特に欧州連合における規則の傾向は、規則 (EU) 2024/1251 (2026 年から使い捨てプラスチック指令を変更) やその他の同様の規則に沿って、食品サービスやパーソナルケア用途での使い捨てプラスチック製品を制限する傾向にあります。{0}{3}ロリポップ、マドラー、使い捨て綿棒などのカテゴリのスティック製品の場合、規則では植物由来の素材が優先されます。-だからといって、プラスチック製のスティックマシンが動作しないわけではありません。これは、市場の焦点が再利用可能、耐久性、または医療グレードの用途に移り、プラスチックの性能上の利点により継続使用が正当化されることを意味します。{9}}

コスト構成要素の比較

両モデルには、単価、ランニングコスト、トータルコストの点で大きな違いがあります。

プラスチック ベニヤの合計単価は、場所、人件費、エネルギーコストにもよりますが、紙スティックの損益分岐点よりも低くなります。{0}}しかし、スティックの平均サイズ（直径 3 ～ 8 ミリメートル、長さ 50 ～ 200 ミリメートル）は年間約 100 万本から 300 万本です。

マッチングガイドを使用する

2 つのマシンタイプのどちらを選択するかは、ロッドの用途によって決まります。

次の場合はペーパースティックマシンを選択してください。

• 最終製品は、プラスチック規制に直面している食品、オーラルケア、または使い捨て消費財です。{0}
• ブランドイメージは、持続可能性、堆肥化可能または「自然」に関する重要な情報に焦点を当てています。
• この製品には、長さ方向に十分な押し強度と適度な柔軟性が必要です (ロリポップのハンドルなど、壊れないように曲げる必要があります)。
• 経済性 プラスチックの融点以下の生産量

プラスチックステッカーを選択するとき:

• 最終製品に必要なサイズ精度は、風力ベースのプロセスで確実に達成できる精度を超えています。-
• 使用には耐薬品性、防水性または滅菌処理（オートクレーブ）が必要です
• 製品は耐久性のある、または再利用可能なアイテムです (化粧品アプリケーター、工業用プローブ)
• 機械投資を正当化する量、市場はプラスチック材料を受け入れる

紙とプラスチックスティックのメーカーは、同じ屋根の下に 2 つの生産ラインを設置しており、メーカーは 1 つの生産サイトで 2 種類の材料を提供できます。これにより、顧客は単一種類のメーカーでは提供できない材料を選択できるようになります。