棉签

背景

棉签是一根短纺锤，一端或两端涂有吸水棉垫。这种拭子长期以来一直用于各种美容和个人卫生任务，特别是用于清洁耳朵。棉签是 1920 年代由波兰出生的美国人 Leo Gerstenzang 发明的。 Leo 曾观察到，他的妻子在洗澡时用牙签插在一块棉花上清洁婴儿的耳朵。 Leo 担心木牙签可能会碎裂并割伤婴儿的耳朵，或者棉花可能会从牙签上脱落并卡在耳朵中。他决定设计一种现成的棉签，可用于伤害风险较小的婴儿。考虑到这样的产品会吸引许多父母，Leo 成立了 Leo Gerstenzang Infant Novelty Company 来销售他的拭子和其他婴儿相关产品。他花了几年时间来解决某些设计问题，例如如何在拭子的每一端固定等量的棉花。最终，他不仅开发了一款成功的产品，而且还为他的拭子设计了特殊的包装。该包装设计为用一只手打开，因此父母可以用一只手抱着婴儿轻松打开盒子并用另一只手提取拭子。一旦 Leo 完善了他的产品，他就会寻找一个商业上可行的名字。因为他设计的产品是为了让婴儿在耳朵得到安全清洁时感到快乐，所以他选择了 Baby Gays 这个名字。 1926 年，他更名为 Q-Tips Baby Gays，声称“Q”代表质量。最终，Baby Gays 从名称中删除，拭子被简称为 Q-Tips。今天 Q-Tips 是 Chesebrough-Ponds, Inc. 的注册商标。

设计

自 1920 年代以来，棉签设计有了显着进步。在大多数应用中，木棒被纸纺锤取代，纸纺锤不太可能碎裂和刺穿脆弱的耳组织。薄纸棒是通过滚动厚纸制成的。最近，塑料已成为纺锤体材料的流行选择，因为它具有更好的柔韧性和防水性。但是，必须小心设计塑料轴，使其不会刺穿棒末端的棉花团。为了防止这种情况发生，棉签设计有许多特殊功能。例如，有些拭子在纺锤的末端、棉质涂层下带有一个塑料保护帽。其他人使用缓冲元件，如少量柔软的热熔胶，在操作过程中，如果棒的末端伸出尖端主体，则可以保护它。规避此问题的第三种方法涉及一个过程，该过程会产生带有喇叭形尖端的拭子。由于直径较大，这种喇叭形尖端无法深入耳朵。

虽然婴儿护理是棉签最受欢迎的用途之一，但它们也常用于其他领域。这些其他应用程序有自己的特殊设计要求。例如，用于涂抹彩妆的棉签可以使用由无纺纤维制成的特殊植绒尖端制成。除了个人护理外，棉签还用于工业用途。例如，长柄木拭子专为微生物培养物采样而设计。这是医生用来进行喉咙培养的拭子类型。其他工业 典型的棉签制作机。拭子可能是专门为清洁电子零件而设计的；这些可能有特殊的无绒要求。

原材料

拭子制造涉及三个主要部件：纺锤或棒，形成拭子主体；涂在锭子端部的吸水材料；以及用于容纳拭子的包装。

主轴

锭子可以是由木头、卷纸或挤压塑料制成的棍子。它们可以根据预期用途制成不同的规格。个人护理产品相当小且重量轻，只有大约 3 英寸（75 毫米）长。工业用棉签的长度可能是其两倍以上，并且通常由木头制成，以获得更大的刚性。

吸水端材

棉花最常用作拭子的末端覆盖物，因为它具有吸收性、纤维强度和低成本。也可以使用棉与其他纤维材料的混纺；在这方面有时使用人造丝。

包装

包装要求因拭子的应用而异。一些个人卫生棉签，如 Q-tips，包装在透明的塑料外壳中（称为泡罩包装） 棉签生产必不可少的制造工艺。 棉签生产中使用的典型包装机示意图。它附在纤维板背衬上。 Chesebrough-Ponds 拥有为其 Q-tip 产品设计自分配包装的专利。该专利描述了一种由塑料泡罩体制成的包装，带有模制到塑料中的小突起，目的是将盖子重新固定到泡罩体上。用于拭子的其他包装包括纸套。这种类型的包装对于用于微生物应用的拭子很常见，在使用前必须保持无菌。

制造
过程

根据拭子的设计，在拭子制造中使用不同的方法。一般来说，该过程可分为三个主要步骤：纺锤体制造、棉花应用和成品拭子的包装。

主轴制造

• 1 主轴的制造方法有多种，取决于它们的组成材料。木锭是通过各种车床工艺成型的。纸轴是通过模切厚纸，然后将纸紧紧卷成一根棍子而制成的。塑料主轴是通过挤压成型工艺制成的。在这种情况下，塑料树脂和其他添加剂混合在一起，加热，然后通过模具挤出，过程类似于面食制造商挤出一缕意大利面的方式。制造完成后，锭子被装入生产线上的料斗中，为棉花应用做准备。

棉花应用

• 2 一项美国专利描述了涉及一系列工作站的复杂操作。在第一个工位，装满锭子的料斗振动，使锭子通过料斗底部的细长槽落到旋转棒载体上。该托架是一种鼓型机构，其外缘周围设有十字槽。木棒一次一个地进入这些槽并被带到下一站。
• 3 当轮子移动棒时，它们会接触一个旋转的摩擦轮，摩擦轮摩擦拭子轴，导致它们旋转。载体推进棒通过胶罐站，在那里粘合剂被施加到棒的相对端。
• 4 在下一个工位，进入的棉花以绳索的形式被送到另一个旋转轮上，轮子上有一系列从轮毂伸出的金属指。当它们沿着轮子移动时，这些手指将棉绳引导到木棍涂有胶水的末端。对于 Chesebrough Pond 的 Q-tips，纺锤的顶部和底部有一系列四到八个凹痕或浅切口。据推测，当棉花被送入轴时，这些有助于轴抓住并抓住棉花。然后粘在纺锤上的棉花被纺纱棒紧紧缠绕。在锭子上沉积了大约 0.05-0.1 克棉花后，一系列旋转刀片将棉花与绳索的其余部分分开。
• 5 拭子的末端然后在它们仍在旋转时穿过一系列狭窄的通道。这些通道压缩并塑造棒末端的棉花并使其具有光滑的形状。可以将化学涂层剂引入棉花中。这些涂层剂包括纤维素聚合物溶液，可帮助尖端保持其形状并有助于防止出现斑点和发霉。最后，擒纵轮将木棒从载体转移到有槽的传输载体带，然后转移到自动包装单元。

包装

• 6 在前往包装单元的途中，完成的拭子通过计数轮。导轨将拭子固定到位，同时计数轮计算一个托盘层的拭子数量。在对拭子进行计数时，将它们推向倾斜平面。当计数轮发出信号表示已收集到足够的拭子时，它会向活塞装置发送信号，该装置将拭子组滑动到分纸器上。然后将分隔器和棉签放入塑料包装中。在随后的操作中，将纸板背衬粘在装满塑料的容器上，然后将整个组件包装好以便运输。

副产品/废物

棉签制造过程可能会产生松散棉花以及塑料、纸张或木屑形式的废物，具体取决于用于制造锭子的材料。一些棉花可以被回收并重新加入进料路径，或者作为废料在别处使用。纺锤中使用的塑料是热塑性塑料，这意味着它可以重新研磨和重新熔化以备后用。

质量控制

许多质量控制措施被用来确保棉签是可接受的。必须检查锭子以确保它们是直的并且没有缺陷，例如应力裂纹或其他成型缺陷。用于包覆末端的棉花必须具有特定的纯度、柔软度和纤维长度。完成的拭子必须没有脱落的粘合剂和锋利的边缘，并且尖端必须紧紧包裹。这些措施对于专为婴儿使用而设计的拭子尤其重要。对于用于其他应用的拭子，其他质量要求可能更为重要。例如，用于生物目的的拭子在使用前必须保持无菌。对于某些应用程序，缺少松散的 lint 可能是必要的。特定的质量控制要求会因应用而异。当然，每盒拭子都必须称重，以确保每个盒中的拭子数量正确。

未来

用于帮助防止拭子损坏耳组织的最新创新是在空心纺锤中填充额外棉花的拭子。为了达到这种效果，拭子涂抹器是通过在弹性棉花块上挤压塑料管制成的。棍子的一端装有一个帽子，另一端有一个更传统的棉签状突起。可以取下盖子，并用任何需要分配的液体填充纤维芯。这种技术可用于应用各种清洁液或外用药物。拭子技术的未来发展可能会在空间技术中发挥作用。 Micro Clean 公司在美国国家航空航天局 (NASA) 的技术许可下，最近完善了第一款具有棉花吸收特性但符合 NASA 对无尘室使用的无绒、无粘合剂要求的棉签。这种棉签包裹在尼龙护套中，木柄包裹在收缩膜中，以防止纤维脱落或其他污染。收缩膜使销钉能够吸收更多应力，使其更易于使用且不易在手中滑动。护套和收缩膜可以针对特殊应用或特定溶剂兼容性进行定制设计。