チューブ充填は、私たちが日常的に使用するさまざまな製品を包装する上で重要なプロセスです。化粧品から医薬品まで、正確かつ衛生的な商品配送を実現します。
このブログでは、チューブの充填について詳しく説明します。この重要な包装方法に依存するさまざまな機械、技術、業界について学びます。
チューブの充填に関して、まず知っておくべきことは、充填用のチューブの種類です。さまざまな製品や業界に合わせて、主にプラスチックチューブ、ラミネートチューブ、アルミチューブの3種類を用意しています。
プラスチックチューブは成形性と経済性に優れているため人気があります。これらのホースは、ポリエチレン (PE)、ポリプロピレン (PP)、ポリエチレン テレフタレート (PET) などの材料で作られていることが多く、軽量、耐圧性、耐衝撃性に優れています。独特の弾性記憶により、押出後にすぐに元の形状に戻ることができるため、頻繁に使用される製品に最適です。
プラスチック チューブは化粧品、パーソナルケア、食品業界で広く使用されており、特にローション、クレンザー、ハンド クリームなどの軽い質感の製品に適しています。
ラミネートチューブ技術の進歩により、より高度なパッケージングソリューションが実現しました。ラミネートチューブには、アルミニウムバリアラミネート（ABL）チューブとプラスチックバリアラミネート（PBL）チューブの2種類があります。
アルミバリアラミネート（ABL）チューブ
アルミニウム バリア ラミネート (ABL) チューブは、プラスチックの柔軟性とアルミニウムの優れたバリア特性を組み合わせたもので、通常は内側の PE 層、中間のアルミニウム ホイル層、および外側の PE または PET 層を含む複数の層で構成されています。酸素、光、湿気を遮断し、製品の保存寿命を延ばします。そのため、ビタミン C 抽出物や特定の薬用軟膏など、酸化に敏感な製品に特に適しています。
プラスチックバリアラミネート（PBL）チューブ
一方、プラスチック バリア ラミネート (PBL) チューブは、完全に PE/EVOH/PE 構造などの複数のプラスチック層で構成されており、一定レベルのバリア特性を維持しながら、より優れた柔軟性とリサイクル性を提供します。PBL チューブは、多くの場合、歯磨き粉やヘアコンディショナーなど、中程度のバリア特性を必要とする製品に使用されます。
チューブ充填機は、半流動体または粘性液体をあらゆるタイプのチューブに正確な量と速度で充填します。パーソナルケア製品から医薬品まで、チューブ充填機はさまざまな業界で重要な役割を果たしており、低粘度の水性エマルション (例: 粘度が約 5,000 ～ 10,000 cps のシャンプー) から高粘度の軟膏（例：粘度が 100,000 cps を超える薬用軟膏）。
自動化の程度と生産ニーズに応じて、チューブ充填機は主に手動チューブ充填機、半自動チューブ充填機、全自動チューブ充填機の3種類に分類されます。
意味：
手動チューブ充填機は最も基本的な充填装置であり、人間の操作と単純な機械構造を使用して充填プロセスを完了します。これらの機械は通常、ピストンまたは空気圧充填システムを使用しており、充填精度は ±1 ～ 2% に達することがあります。
特徴
少量多品種の生産にも対応できる柔軟な運用
シンプルな構造で維持費、初期投資が安い
充填速度は遅く、通常は 10 ～ 30 チューブ/分です
小規模な生産ラインや低生産量要件の実験室に適しています
応用
アプリケーション シナリオには、小規模の化粧品スタジオ、薬局のカスタム配合、または研究室のサンプル調製が含まれます。ただし、人間の影響が大きいため、このタイプの装置で長期にわたる充填の一貫性を確保することは困難です。
意味
手動操作と機械的自動化を組み合わせた半自動チューブ充填機は、中規模の生産に理想的な選択肢です。これらの機械は通常、サーボ モーター駆動の計量ポンプ システムを利用しており、充填精度は ±0.5 ～ 1% まで改善できます。
特徴：
充填プロセスは自動化されますが、手動での積み下ろしが必要です
充填速度が大幅に向上、最大 30 ～ 60 チューブ/分
ギアポンプやペリスタルティックポンプなどの精密投与システムを装備
さまざまなチューブ サイズ (直径 15 ～ 50 mm) および製品粘度 (1000 ～ 50,000 cps) に合わせてパラメータを調整できます。
応用
これらの機械は、中小規模の化粧品生産ライン、製薬メーカー、食品および調味料メーカーでよく見られます。通常、簡単な生産データの記録とパラメータ調整のための PLC 制御システムが装備されています。
意味
全自動チューブ充填機は最高レベルのチューブ充填技術を表しており、大規模な工業生産に適しています。これらの機械は高度なメカトロニクス技術を統合しており、チューブの装填、位置決め、充填、シールからバッチ番号の印刷までの完全な自動化を実現します。
特徴
高い生産効率、最大 100 ～ 300 チューブ/分
高精度サーボシステムと高度な流量制御技術により、最大±0.2～0.5%の充填精度を実現
高度な PLC または産業用 PC 制御システムを統合して、複雑な生産レシピ管理とデータのトレーサビリティをサポートします。
時間圧力計、容積計、質量流量計などの幅広い充填システムと互換性があり、さまざまな粘度 (1 ～ 500,000 cps) および特性の製品に対応します。
他の自動化機器 (箱詰め機やラベル貼付機など) とシームレスに統合して、完全な生産ラインを形成します。
応用
これらの機械は、大手化粧品会社、製薬会社の高速生産ラインや工業用バッチ生産に広く使用されています。完全に自動化されたシステムの多くは、インライン品質検査 (金属検出、重量チェックなど)、インテリジェントな IoT 接続、環境に優しいエネルギー効率の高い設計 (エネルギー消費量が 30 ～ 50% 低いサーボ駆動システムなど) も統合しています。
ホッパーまたはタンク: 通常は 316L ステンレス鋼で作られ、容量は 50 ～ 500 リットルの範囲です。
撹拌機: 20 ～ 200 RPM の範囲で速度を調整でき、製品の均一性を確保します。
温度制御: 製品を最適な粘度に維持します (精度は ±0.5°C)。
容積式ポンプ: 通常はサーボ駆動のピストンまたはロータリーローブポンプです。
精度: 重量または体積の ±0.5% が可能。
流量: 製品の粘度に応じて、1 ml/min から 1000 ml/min まで調整可能。
粘度範囲: 1 cPs ～ 1,000,000 cPs の製品を処理できます。
材質: 316L ステンレス鋼または FDA 承認のポリマー。
液だれ防止機構：エア式またはサーボ式カットオフバルブを採用。
ノズル径：2mm～25mmまで交換可能。
Fill-from-Bottom テクノロジー: 酸化に敏感な製品にとって重要な空気の閉じ込めを軽減します。
供給機構: 振動ボウルフィーダーまたはマガジンローダーを使用します。
位置決め精度: ±0.1mm、サーボ制御グリッパーにより保証されます。
チューブサイズ: 直径 10mm ～ 50mm、長さ 50mm ～ 250mm に対応します。
ヒートシール：プラスチックチューブの場合、温度は±1℃に制御されます。
クリンプ シーリング: 調整可能なクリンプ パターンを備えた金属チューブ用。
超音波シール: ラミネートチューブの場合、20 ～ 40 kHz の周波数で動作します。
シールの完全性: 通常、最大 3 bar の圧力に耐えられるようにテストされています。
PLC: Allen-Bradley または Siemens、サイクル時間はわずか 1ms。
HMI: レシピ管理機能を備えたタッチスクリーン インターフェイス (通常は 10 ～ 15 インチ)。
データログ: 充填重量、シール温度、サイクル時間などの重要なパラメータを記録します。
接続性: OPC-UA や MQTT などのインダストリー 4.0 プロトコルをサポート
チューブ供給: 空のチューブが機械に供給され、正しい方向に配置され、充填ノズルの下に配置されます。
製品の準備: 製品はホッパー内で均質化され、最適な温度と粘度を維持しながら充填ステーションにポンプで送られます。
充填操作: ノズルがチューブ内に下降し、定量ポンプが正確な量の製品を分注します。空気の閉じ込めを減らすために、底から充填技術を採用することもできます。
チューブのシール: 充填後、チューブはシール ステーションに移送され、そこで適切な方法 (熱、圧着、または超音波) を使用してシールされます。
品質管理: 充填および密封されたチューブは、重量チェック (精度 ±0.1g) およびシールの完全性と充填レベルの視覚検査を受けます。
コーディングとマーキング: バッチ番号と有効期限は、通常、最大 600 DPI の解像度のレーザーまたはインクジェット技術を使用して印刷されます。
出力: 完成したチューブは二次包装用のコンベア上に排出されます。
管状容器に適切な充填機を選択することは複雑な意思決定プロセスであり、機器が特定の生産要件と品質基準を確実に満たすことができるようにするために、多くの要素を考慮する必要があります。通常、次の側面を考慮する必要があります。
まず、充填する製品のレオロジー特性を詳しく分析する必要があります。ニュートン流体の場合は、従来の容積充填システムを使用できますが、非ニュートン流体 (例: ずり減粘タイプまたはずり増粘タイプ) の場合は、サーボ駆動の容積式ポンプなどのせん断速度補償を備えた高度な充填システムを使用する必要があります。考慮されます。同時に、製品の粘度範囲 (1 cPs ～ 1,000,000 cPs) は、ポンプ システムの選択に直接影響します。
予想される生産量に基づいて、適切な自動化レベルを選択します。少量多品種の生産の場合は、半自動システム (30 ～ 60 チューブ/分) の方が費用対効果が高い場合があります。大規模生産の場合は、完全に自動化されたシステム (100 ～ 300 チューブ/分) がより適切です。同時に、さまざまなサイズのチューブ（直径 10 ～ 50 mm、長さ 50 ～ 250 mm）の迅速な切り替えを実現できるサーボ駆動調整システムの使用など、装置の迅速な切り替え機能を考慮してください。
業界が異なれば、充填精度に対する要件も異なります。たとえば、製薬業界では± 0.5% の高精度が必要ですが、化粧品業界では ± 1% で十分である場合があります。一貫性を確保するには、質量流量計やサーボ駆動ピストン ポンプなどの高度な計量技術を選択し、オンライン重量チェック システム (精度最大 ±0.1g) と組み合わせるときに考慮する必要があります。
使用するチューブ本体のタイプ (プラスチック、金属、または複合材料) に基づいて、適切なシーリング技術を選択します。たとえば、プラスチックチューブはヒートシール（温度制御精度±1℃）に適しており、金属チューブは圧着シールが必要ですが、複合チューブは超音波シール（20〜40kHz）が必要な場合があります。機器は、さまざまなシール要件に対応できる十分な柔軟性が必要です。
製薬または食品産業の場合、CIP (定置洗浄) および SIP (定置滅菌) 機能を備えた 316L ステンレス鋼構造の cGMP 準拠の装置が必要です。充填システムはデッドスペースのないように設計する必要があり、最高水準の衛生状態を確保するために EHEDG 認定コンポーネントの使用を検討してください。
最新の充填装置には、レシピ管理とデータ ログをサポートする 10 ～ 15 インチのタッチスクリーン HMI を備えた Allen-Bradley や Siemens PLC などの高度な制御システムが必要です。同時に、生産監視とトレーサビリティのために MES システムとのシームレスな統合を実現するために、機器は OPC-UA や MQTT などのインダストリー 4.0 プロトコルをサポートする必要があります。
エネルギー消費量を 30 ～ 50% 削減できるサーボ ドライブ システムなど、エネルギー効率の高い設計の機器を選択してください。また、機器の騒音レベル、設置面積、環境制御要件 (温度と湿度の制御など) も考慮してください。
規制産業の場合、機器は FDA 21 CFR Part 11 準拠などの関連規制要件を満たしている必要があります。ベンダーが検証プロセスを合理化するために包括的な IQ/OQ/PQ ドキュメント サポートを提供できるかどうかを検討してください。
初期投資に加えて、エネルギー消費、メンテナンス要件、スペアパーツの入手可能性などの長期的な運用コストを評価します。リモート診断機能と予知保全を備えた機器を選択すると、ダウンタイムとメンテナンスのコストを大幅に削減できます。
チューブ充填機に関するこの究極のガイドでは、さまざまなタイプのチューブ充填機とその機能について説明しました。また、考慮すべき重要な要素が参考のためにリストされています。
最適なチューブ充填機を選択することは、ビジネスの成功にとって非常に重要です。この重要な決定を下す際には、ためらわずに専門家のアドバイスを求めてください。チューブ包装を次のレベルに引き上げる準備はできていますか?専門家の指導と一流のチューブ充填ソリューションについては、今すぐWEJINGにお問い合わせください。
