ハニカム紙のセルサイズとスリットパターン：保護性能への影響
ハニカム紙のセルサイズとスリットパターンが緩衝性、グリップ、破れやすさにどう影響するか、特許の内容、そして2種類のカットパターンを机上で比較する方法を解説します。
2つのハニカム紙を並べると、ほとんど同じに見えることがあります。
しかし引き伸ばすと違いがわかります。一方は小さく密なセルに開き、もう一方は大きくゆったりしたセルに開きます。どちらもハニカム紙と呼ばれ、ラベルに80 GSMと書かれていることもあります。
セルサイズはスリットパターン、つまりスリットの長さ、スリット間に残る紙の幅、そして列同士の間隔によって決まります。小さなセルは1平方メートルあたりのセル壁が多くなり、2022年の米国特許はそれがより高い耐圧縮性と復元性につながると示しています。大きなセルは、早く覆えるもののゆるいラップになり、衝撃を受ける壁が少なくなります。セルの形状も重要で、直立した六角形は平たく潰れたひし形より荷重をよく支えます。確実に選ぶ唯一の方法は、お客様の製品で2つのパターンを比較することです。
セルの大きさを決めるものは何か？
抜き型の3つの数値が決めます。
- スリットの長さ、つまり各切り込みの長さ。
- ランド、つまり同じ列の2つのスリットの間に残る未カットの紙の帯。
- 列間隔、つまりあるスリット列から次の列までの距離。
紙を引き伸ばすと、各スリットがセルに開きます。長いスリットは大きなセルになります。列同士が近いと紙の帯が細くなり、薄く密なセル壁ができます。
3つの数値はすべて、鋼製定規を使って平らな試料で測定できます。セルは開くと形が変わるため、紙を引き伸ばす前に測定してください。
小さいセルと大きいセルについて特許は何と言っているか？
ハニカムカットに関する公開情報の多くは、教科書ではなく特許に載っています。
私たちは、どのメーカーも競合の図面を読むときと同じように、注意深く、そして多少の疑いを持って読みます。仕様書を書くなら、次の2件は読む価値があります。
1997年の米国特許US5667871Aは、1/2インチのスリットを3/16インチ間隔、列間隔1/8インチで、厚さ約0.008インチの紙に入れるパターンを記載しています。これにより、平らな紙の厚さの約20倍に開くと報告されています。また、適切な比率であればセルはひし形ではなく六角形に開き、六角形はばねのように振る舞うと説明しています。
2022年の米国特許US11401090B2は逆の方向で、スリットを0.30〜0.45インチに短くし、列間隔を狭めています。標準的な1/2インチパターンと比べて、平方フィートあたりのセル脚数が少なくとも20%多いと報告しています。その要点は、「平方フィートあたりより多くのセルを作るスリットパターンは、より高い耐圧縮性と復元性をもたらす」という一文です。また、5/8インチのスリットのような大きなパターンも実用的なラップになるが、1層あたりの保護性能は低くなると指摘しています。
注意点が2つあります。特許は発明を保護するために書かれているため、自社の設計を最もよく見せる形で記述しています。また、どちらもお客様のマグカップや香水瓶にどのパターンが合うかは教えてくれません。どこを見るべきかを教えてくれるだけです。
小さいセルか大きいセルか：トレードオフ
| 小さいセル | 大きいセル | |
|---|---|---|
| 1平方メートルあたりのセル壁 | 多い | 少ない |
| 1層あたりの耐圧縮性 | 2022年特許によれば一般に高い | 一般に低い |
| 見た目 | 細かく均一な質感 | 大きく開いた質感 |
| 小さな部品の突き抜け | しにくい | しやすい |
| 層間のグリップ | パターンによる。要テスト | パターンによる。要テスト |
| 注意点 | 1メートルあたりのスリット端が多いため、高速時の破れを確認 | 重い物品の下でセルが潰れることがある |
グリップを「要テスト」としたのは意図的です。Communications Materials誌の2023年の研究Strong conformable structure via tension activated kirigamiでは、単純な1本スリットのパターンは試験中にほどけやすい一方、別のカットは自らロックしました。グリップはセルサイズだけでなく、パターンの幾何学的形状から生まれます。
なぜセルの形状が重要なのか？
直立した六角形に開くセルは、荷重を受けるのに適した角度で壁が立っています。1997年の特許は、盛り上がった帯の理想的な角度を、シートに対して約45〜70度としています。
引き伸ばしすぎたセルは、長く平たいひし形になります。その壁は倒れかかるため、製品が押しつけられるとより早く折れ曲がります。ディスペンサーのブレーキを強くしすぎると、紙が破れるだけでなく保護性能も損なわれるのはこのためです。膨張率に関するガイドでは、引き伸ばし方が形状をどう変えるかを説明しています。
2つのカットパターンを机上で比較する方法
必要なものは、鋼製定規、巻尺、1リットルの水のボトル（約1kg）、そしてまな板のような小さな平板です。
- 各サンプルの平らな紙で、スリットの長さ、ランド、列間隔を測定し、記録します。
- 各1メートルを、普段のブレーキ設定でご自身のディスペンサーから引き出します。
- 引き伸ばした紙の10cmの線上にあるセルを数えます。10cmあたりのセル数が多いほど、細かいパターンです。
- 引き伸ばした紙を3層のパッドに折り畳みます。定規で厚さを測ります。
- パッドの上に板を置き、その上に水のボトルを載せます。1分後、荷重下での厚さを測ります。
- 荷重を外し、1分待ってからもう一度測ります。
荷重下で最も厚さを保ち、解放後に最も回復するパッドが、よりばね性の高いセルを持っています。製品が重い場合は、2本目のボトルで手順4〜6を繰り返してください。
その後、実際の試験を行ってください。製品を各紙で包み、梱包し、テーブルの高さから箱を落とします。詳しい手順は卓上強度試験ガイドにまとめています。
グレードとパターン、どちらが重要か？
どちらも重要で、互いに作用し合います。
パターンは壁の数を決め、GSMは各壁の硬さを決めます。極薄の紙に細かいパターンを使うと、それでも押しつぶれることがあり、重い紙に粗いパターンを使うと、角が露出することがあります。
破損の問題に取り組むなら、一度に1つずつ変えます。まず、単純な順序変更で済むグレードを変えます。グレードだけでは解決しない場合にのみ、パターンを変えます。グレード側の詳細はGSMガイドをご覧ください。
私たちの立ち位置
私たちはジャイプールで、50〜120 GSMのハニカム紙を複数の生産ラインで製造しています。摩耗した抜き型はセルを不均一にするため、ロット全幅のカット品質をすべて確認しています。また、ディスペンサーで使用試験を行い、梱包作業者の速度でセルがどう開くかを確認しています。確認項目は品質ページに記載しています。
ここでの根拠は乏しいことを正直にお伝えします。ハニカムラップのセルサイズを比較した、独立した公開試験データはごくわずかです。私が知っている最良の公開情報は、上記の特許と1件の研究です。したがって、当社のパンフレットを含め、どのサプライヤーのカタログからもパターンを選ばないでください。
お問い合わせページから平らなサンプルをご依頼いただき、定規でカットを測定し、現在お使いの紙と同じ条件で押圧試験を行ってください。
購入者からのよくあるご質問
坪量（GSM）はセルサイズを変えますか？
いいえ。セルサイズは抜き型（カッティングダイ）で決まります。GSMは各セル壁の硬さを決めるものです。同じカットで異なるGSMの2つのロールは同じセルになりますが、重い方が荷重下で形状をよく保ちます。
サプライヤーは複数のセルサイズを提供できますか？
複数の抜き型を持っている場合に限ります。新しいセルサイズには新しい型が必要で、小さな変更ではありません。仕様を組み立てる前に、サプライヤーが実際にどのパターンを生産しているかを確認してください。
テープを使わずにラップを最もしっかり留めるパターンはどれですか？
お客様の振りテストに合格するパターンです。製品を2周巻き、端を折り込んで手を離し、振ってみてください。グリップはカット、紙、梱包作業者の手の組み合わせで決まるため、必ご自身の作業台で試験してください。
小さいセルなら小さな部品が突き抜けにくくなりますか？
はい、小さな開口部は小さな部品を引っかけにくくなります。ただし、ジュエリーの留め具、注ぎ口、非常に小さな物品には、セルサイズに関係なく、薄葉紙を重ねるか、部品を袋に入れることをお勧めします。
