JP2001163524A

JP2001163524A - シート状材料巻き取り用巻芯

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Publication number: JP2001163524A
Application number: JP34756099A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Kawanomoto; 靖之川野元; Tsutomu Ito; 伊藤　　勉
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1999-12-07
Filing date: 1999-12-07
Publication date: 2001-06-19

Abstract

(57)【要約】【課題】従来品との互換性に優れ、かつ優れた弾性率、
強度を有する高品位の巻芯を提供する。【解決手段】少なくとも炭素繊維を補強繊維とする繊維
強化プラスチックを構成部材として含むシート状材料巻
き取り用巻芯であって、該炭素繊維が巻芯本体重量に対
し５．２重量％以内存在させたことを特徴とするシート
状材料巻き取り用巻芯。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、フイルムなどの
薄いシート状材料を巻き取るための繊維強化プラスチッ
ク製巻芯に関し、巻き取り後の後加工工程時の引き出し
の際、フィルムなどのシート状材料の平面性が良好であ
り、コーテイングや印刷、蒸着等の加工性に優れたフイ
ルムを得るのにに好適なシート状材料巻き取り用巻芯に
関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気テープや粘着テープ、電機絶縁品、
フロツピーデイスク等の各用途において巻芯として繊維
強化プラスチックを用いた巻芯が使用されてきた。この
巻芯は通常中空のパイプ形状のものが使用される。フイ
ルムは原料を溶融させ押出し機により口金から吐出され
たシート状樹脂材を延伸させることにより得られ、フイ
ルム製造の最終工程で巻き取り用のワインダに巻芯を装
着し、フイルムの端部を巻芯に固定した後、巻芯を回転
させてフイルムを巻き取る。巻芯に巻取られたフイルム
は次の後加工工程へ運搬される。

【０００３】この巻き取りの際要求される巻芯の特性と
して以下の４項目がある。１．従来品との互換性最近のフイルムの製造工場では、フイルム需要の増大の
ため、数多くの巻芯が使用されている。この巻芯の品質
管理項目として寸法はもちろんであるが重量が厳しく管
理されている。こういった現場に新型の巻芯を導入する
際、従来のものと重量差があると管理が非常に複雑にな
る。巻芯としては軽量のものが好ましいが、従来品との
互換性の点で、従来品と同一重量のものが必要となって
くる。２．円周方向の弾性率巻き付け張力による導かれる内部応力は巻芯そのものの
変形を引き起こし、これが「シワ」の発生の原因とな
る。特に巻き芯部は巻き締まりが大きく、しばしばシワ
や平面性不良を起こし、巻芯部まで加工することができ
ないことがあった。この「シワ」を防止するために巻芯
には高い剛性が必要とされる。３．強度巻芯は巻き取り用のワインダに取り付けられたり、フイ
ルムの巻き付け張力により大きな力が作用する。巻芯の
特性の一つとして、これらの外力に対し十分な強度を保
持することが必要である。４．線膨張係数保管場所や運搬時の温度変化による巻芯の変形は、素材
の線膨張係数に依存しており、この巻芯の温度変化によ
る寸法変化が「シワ」の発生原因になる。従ってコアの
線膨張係数はある範囲に設定されることが必要となる。

【０００４】従来技術、繊維強化プラスチックを巻芯材
として適用した例としては、例えば特公平３−８９３８
号公報にて提案されている。この公報によれば、「プリ
プレグ化した繊維を巻回して形成される強化プラスチッ
ク製巻芯であって、芯金にプリプレグ化したクロスを巻
回することによって形成した基材層と、この基材層の表
面に繊維を前記芯金の軸方向に対して所定の角度で傾斜
させた状態で巻回することによって形成した第一ワイン
デイング層と、この第１ワインデイング層の表面に前記
繊維を前記角度とは異なる角度で傾斜させた状態で巻回
することによつて形成した第２ワインデイング層と、こ
の第２ワインデイング層の更に表面側に導電性を有する
材料を混入した樹脂をコーテイングすることによつて形
成した導電層とを備え、これらの基材層、第１ワインデ
イング層、第２ワインデイング層および導電層は樹脂に
よつて硬化したものであることを特徴とする強化プラス
チック製巻芯」が開示されている。

【０００５】ところが、この従来の発明においては巻芯
の構成材料として使用する強化繊維の種類や、巻角度、
厚みについて規定されておらず、上記に挙げた巻芯とし
ての特性を全て解決する提案とはなっていないのが現状
である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる上記の
課題を解決し、従来品との互換が容易にでき、円周方向
の弾性率、強度に優れ、線膨張係数も特定の数値で設計
することができ、巻き取り後の後加工工程時の引き出し
の際、フィルムの平面性が良好であり、コーテイングや
印刷、蒸着等の加工性に優れたフイルムを得るのに好適
な繊維強化プラスチック製シート状物巻き取り用巻芯を
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題の解
決のために基本的に下記の構成を有する。すなわち、（１）少なくとも炭素繊維を補強繊維とする繊維強化プ
ラスチックを構成部材として含むシート状材料巻き取り
用巻芯であって、該炭素繊維が巻芯本体重量に対し５．
２重量％以内存在させたことを特徴とするシート状材料
巻き取り用巻芯である。

【０００８】（２）上記炭素繊維を補強繊維とする繊維
強化プラスチックが、上記炭素繊維が巻角度±７０〜８
５°で巻かれてなるものであることを特徴とする前記
（１）記載のシート状材料巻き取り用巻芯である。

【０００９】（３）フイルム巻き取り用巻芯が、補強繊
維としてガラス繊維および炭素繊維を用い、その積層構
成がガラス繊維強化プラスチック層、炭素繊維強化プラ
スチツク層、ガラス繊維強化プラスチック層からなり、
かつその表面に樹脂層を有することを特徴とする前記
（１）または（２）記載のシート状材料巻き取り用巻芯
である。

【００１０】

【発明の実施の形態】次にこの発明を図面に基いて詳細
に説明するが、これらに何ら限定されるものではない。

【００１１】図１は、本発明におけるフイルム用に適用
したシート状材料巻き取り用巻芯の形状の一例を示す。
図２は、図１における巻芯の端面部拡大図であり、図３
は、図１における巻芯の端面切り欠き部拡大図である。

【００１２】本発明の巻芯は、図１に示すように、全体
は円筒体１で構成され、両端部には、図２に示すように
巻き取り装置との組み付けを容易にできるように、内周
面コーナー部に面取り２を施したり、図３に示すよう
に、切り欠け部３を設けたりして取扱性の向上を図って
いる。また巻芯の品番および重量を記載するための溝４
が形成されている。

【００１３】図４は、図１における巻芯の一例を示す概
略断面図であり、図５は、この発明の別の実施態様に係
る巻芯の概略断面図である。

【００１４】フイルム用巻芯の断面構成は図４に示すよ
うに、好ましくは内周面側からガラス繊維強化プラスチ
ック層５、炭素繊維強化プラスチック層６、ガラス繊維
強化プラスチック層７、表面樹脂層８の４層から構成さ
れている。

【００１５】本発明における巻芯の円周方向弾性率（Ｅ
θ）は１５００ｋｇｆ／ｍｍ²以上であることが好まし
く、更に好ましくは２５００ｋｇｆ／ｍｍ²であること
が好ましい。かかる範囲に満たない巻芯を使用するとフ
イルムの巻き取り時に作用する張力と接圧により巻芯が
変形してしまうことがある。

【００１６】このような物性を得るために本発明では、
第２層６に巻角度７０〜８５°からなる炭素繊維の層を
０．５〜０．７ｍｍ設けるものであることが好ましい。

【００１７】本発明においては、炭素繊維強化プラスチ
ック層外側の３層以降にガラス繊維強化プラスチック層
７のおよび／または炭素繊維強化プラスチック層を複数
層設けることも可能である。

【００１８】炭素繊維強化プラスチック層外側の３層以
降のガラス繊維強化プラスチック層７の構成は概略±４
０〜８５゜の巻角度範囲で選択することが出来るが、最
外層に±７０〜８０゜付近の角度を選択すると剛性・強
度の点で好ましい。巻芯の全体厚みは巻き付け量や巾に
よって異なるが５〜１０ｍｍの範囲から選択されてい
る。

【００１９】ここで、巻角度とは、円筒体の軸方向に対
して補強繊維を円周方向に巻き付けたときの円筒体の軸
方向に対する補強繊維の巻き付け角度で表されるもので
ある。

【００２０】また、最内層は巻き取り装置との取り付け
や搬送時に他部材との擦過が生じるため、表面に耐摩耗
性を付与することが重要となるためガラス繊維強化プラ
スチック層で構成されることが好ましい。

【００２１】また、フイルム巻き取り後の状態で環境温
度の変化によりフイルムは膨張または収縮するが、この
とき巻芯の熱膨張係数との間に差があるとフイルムに
「シワ」が発生する恐れがある。本発明では巻芯に炭素
繊維強化プラスチック層を介在させることにより、巻芯
の線膨張係数をフイルム物性に合わせた巻芯を設計する
ことが可能となる。

【００２２】一例としてポリエステルフイルムの熱膨張
係数を挙げるが、概略６×１０^-6／℃〜４×１０^-6／℃
の範囲であることが知られている。

【００２３】フイルムの生産工程では巻芯の管理項目と
して重量があり、新規巻芯の開発でもこの項目を従来仕
様の範囲に設計することが重要となる。外径、内径等の
寸法は同一であることはもちろんである。互換性が重要
なポイントとなるが、従来の繊維強化樹脂製巻芯の多く
は補強繊維としてガラス繊維を用いている。

【００２４】重量の公差は全体重量に対し±２．５％以
内であることが必要とされる。このため本発明で用いる
炭素繊維の量は巻芯本体の総重量に対し５．２重量％以
内で構成されておれば、上記公差内に重量変化率を抑え
ることができる。

【００２５】本発明において繊維強化製巻芯の成形方法
としてはフイラメントワインデイグ成形、シートワイン
デイング成形、引き抜き成形など円筒体の成形方法を用
いることができる。

【００２６】本発明において繊維強化製巻芯に用いられ
る補強材としてはガラス繊維、炭素繊維などの高強度の
補強繊維を用いることができ、繊維の形態はストラン
ド、シート状織物など成形方法に併せて選択することが
できる。

【００２７】本発明において繊維強化製巻芯に用いられ
る樹脂（ブラスチック）としては、エポキシ、ビニルエ
ステル、不飽和ポリエステルなどの熱硬化型樹脂を用い
ることができる。

【００２８】本発明において巻芯の表面は、フイルムの
平滑性を保持するために繊維強化プラスチック層７の外
周面に樹脂層を設け、かつ機械研削されていることが好
ましい。

【００２９】樹脂層表面の粗さはＲａ０．２±０．２か
ら０．７μｍの範囲が好ましく、硬さはバーコール硬さ
で２０以上がフイルム用巻芯として好ましい。また、埃
の付着を防止するために表面樹脂層に導電性を付与する
ことも好ましい。

【００３０】上記表面の粗さは触針式表面粗さ計により
測定したものである。

【００３１】また、硬さはバーコール硬さ試験機により
測定したものである。

【００３２】図４の例では、第２層に炭素繊維層を設け
ているが、巻芯に要求される物性に併せて、若しくは成
形性により、その他の層に配置することもできる。

【００３３】更に、炭素繊維層を単独で構成しなくて
も、同様の効果は得られる。すなわちガラス繊維と炭素
繊維のストランドを合糸した状態で構成することも可能
である。この方法はフイラメントワインデイグ成形にお
いて容易に成形することができ、ストランドの切り替え
などの生産性にも優れた構成とすることができる。

【００３４】次に、図５に示した本発明の別の実施態様
について説明する。最内層からガラス繊維強化プラスチ
ック層５、炭素繊維強化プラスチック層６、ガラス繊維
強化プラスチック層７、炭素繊維強化プラスチック層
８、ガラス繊維強化プラスチック層９、表面樹脂層１０
の６層から構成されているフイルム用巻芯は強度・剛性
の点で好ましい。

【００３５】上記図５に示す実施態様においては、ガラ
ス繊維強化プラスチック層７は全体の肉厚をもたすため
に２層構成にしてあるが、これに限定されるものではな
い。

【００３６】また、このとき炭素繊維強化プラスチック
６を炭素繊維とガラス繊維の複合体で構成する構成もス
トランドの交換など成形性に優れ好ましい。

【００３７】以下に従来のガラス繊維強化プラスチツク
製巻芯と本発明の繊維強化プラスチツク製巻芯の諸物性
について次の表１および表２で比較した。

【００３８】

【表１】

【００３９】

【表２】

【００４０】表１、表２に示す通り、本発明で解決すべ
き課題について、本発明品は、従来品と比較し物性が大
幅に改善され、かつ重量変化が少ないため従来品との互
換性の点で全く問題がない。

【００４１】更に巻芯としてフイルムなどを巻き付けた
後の品位でもシワの発生、平滑性において従来巻芯と遜
色なく、本発明のフイルム用巻芯の優位性が明らかであ
る。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したこの発明の繊維強化プラス
チック製巻芯は、従来品との互換性に優れ、弾性率・強
度、線膨張係数が最適化されているので、フイルムを巻
き取った後、後加工工程で引き出した際にシワの発生が
少なく平面性不良を防止できる点で優れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明におけるフイルム用に適用したシート状
材料巻き取り用巻芯の形状の一例を示す。

【図２】図１における巻芯の端面部拡大図である。

【図３】図１における巻芯の端面切り欠き部拡大図であ
る。

【図４】図１における巻芯の一例を示す概略断面図であ
る。

【図５】この発明の別の実施態様に係る巻芯の概略断面
図である。

【符号の説明】１：巻芯２：面取り部３：切り欠き部４：溝５：ガラス繊維強化プラスチック層６：炭素繊維強化プラスチック層７：ガラス繊維強化プラスチック層８：表面層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも炭素繊維を補強繊維とする繊維
強化プラスチックを構成部材として含むシート状材料巻
き取り用巻芯であって、該炭素繊維が巻芯本体重量に対
し５．２重量％以内存在させたことを特徴とするシート
状材料巻き取り用巻芯。
【請求項２】上記炭素繊維を補強繊維とする繊維強化プ
ラスチックが、上記炭素繊維が巻角度±７０〜８５°で
巻かれてなるものであることを特徴とする請求項１記載
のシート状材料巻き取り用巻芯。
【請求項３】フイルム巻き取り用巻芯が、補強繊維とし
てガラス繊維および炭素繊維を用い、その積層構成がガ
ラス繊維強化プラスチック層、炭素繊維強化プラスチツ
ク層、ガラス繊維強化プラスチック層からなり、かつそ
の表面に樹脂層を有することを特徴とする請求項１また
は２記載のシート状材料巻き取り用巻芯。
【請求項４】前記樹脂層の表面の粗さがＲａ０．２±
０．２から０．７μｍの範囲であることを特徴とする請
求項１〜３のいずれかに記載のシート状材料巻き取り用
巻芯。
【請求項５】前記樹脂層の硬さが、バーコール硬さで２
０以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか
に記載のシート状材料巻き取り用巻芯。
【請求項６】フイルム巻き取り用であることを特徴とす
る請求項１〜５のいずれかに記載のシート状材料巻き取
り用巻芯。
【請求項７】前記請求項１〜５のいずれかに記載の巻芯
を用いてなることを特徴とするシート状材料の製造方
法。
【請求項８】前記請求項１〜５のいずれかに記載の巻芯
を備えてなることを特徴とするシート状材料の巻き取り
装置。