JP2001252974A - ラッピングテープ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 繊維強化プラスチック管状体、すなわち種々
の部品として利用されている軽量、強靭なシャフト製品
の工程は、熱硬化性樹脂を含浸した繊維状材料からなる
クロスを芯金に巻回積層した上に、樹脂製テープを強く
巻いて形状維持、繊維材への樹脂材の均一含浸等を図り
ながら焼成する事からなる。この工程において、前記テ
ープには種々の樹脂が用いられるが、それぞれに欠点が
ある。本発明はこれらの欠点を一挙に除去した新しいテ
ープの提供にある。 【解決手段】 従来用いられていないポリビニルアルコ
ールを素材としたテープである。但し、テープとして用
いるには予め一軸配向処理が必要不可欠である。本発明
では該樹脂フィルムに最適な配向処理方法も併せて提案
するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱硬化性樹脂を含
浸させた繊維状クロス体或は束状体等を加熱架橋硬化す
る事によってえられる繊維強化プラスチック管状体の製
造工程で用いられるラッピングテープに関する。

【０００２】

【従来の技術】不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂
或はフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を充分に含浸させ
たプリ・プレグ等の繊維構造体を、芯金に巻回積層した
後これを加熱、硬化させて繊維強化プラスチック管状体
（以下、単に製品と略称する）を得る方法が広く行なわ
れている。この工程において、芯金に巻回積層したもの
を加熱硬化するに際し、積層体の表面にラッピングテー
プを充分な張力下に螺旋状に締め付けて重ね巻きする。

【０００３】この目的は、テープの締め付け圧力によっ
て、加熱時の巻回積層体（以下、単にロッドと略称す
る）に対しての形状維持、繊維構造体の中での樹脂の均
一分散、過剰な樹脂分の絞り出し、および脱泡等を行な
い、製品としての構造の緻密化を図る事にある。このテ
ープラッピングの工程は均質で強度に優れる製品を効率
良く製造する為にはなくてはならないものである。

【０００４】ラッピングテープは加熱硬化の後剥離除去
される。従来、ラッピングテープとしてポリプロピレ
ン、ポリエステル等の二軸延伸フィルムやセロファンフ
ィルムを適宜に所要の巾にスリットしたものが用いられ
ている。しかし、これらのテープにはその種類独自の問
題点があり、各々その解決が求められている。以下にラ
ッピングテープの種類別にその問題点を記す。

【０００５】ポリプロピレンテープ ： 耐熱性が劣る
為、加熱硬化（以下、単に焼成と略称する）の温度が限
られる。また、熱による軟化が著しい為にテープの締め
付け力が緩和され勝ちである。その為、焼成後の製品の
緻密さが今一歩足りない傾向にある。

【０００６】ポリエステルテープ ： 耐熱性は非常
に良好である。しかし、前記の熱硬化性樹脂に対して非
常に親和性があり、焼成後テープを剥離除去する事が不
可能である。一般には剥離を容易にする為にシリコンの
薄膜層を片面に形成させたポリエステル（以下ＰＥＴと
略称）テープが用いられる。だが、その結果シリコン層
の存在によりテープが重なった部分でテープ同志が非常
に滑りやすくなる。すなわち螺旋状に重ね巻きした時に
重なり部でテープがロッドの長手方向にずれやすい。こ
れもラッピング時に問題を生じやすくする。

【０００７】セロファンテープ ： 耐熱性は良好
である。また、親水性の為含まれている水分が焼成時に
蒸発する事により、テープ全体に適度な収縮力が発現し
て前記のラッピング効果を程良く発揮する。これは他種
テープにない非常に良い特徴である。しかし、強度が小
さい為に他種テープにくらべて厚さを大きくする必要が
ある。加えて再生セルロース工程において環境衛生の点
からその廃液処理設備に多額の費用を要し、セロファン
の供給量は年々減少している。この事は材料価格の更な
るコスト高騰につながり、テープ材として致命的な不利
点となりつつある。

【０００８】

【解決しようとする問題】目的とする製品を得る為に
は、このように一長一短を持つラッピングテープの内、
相対的に最も適合するものを使用する事になる。従って
同時に、選択したテープ材が持つ短所に対しても常に対
処工夫を怠る事ができないのである。本発明は前記した
ようなすべてのラッピング効果を得る事ができ、且つ短
所となる弱点をもたないような新規のラッピングテープ
を提供する事により、ばらつきのない高品質な製品を安
定して製造できるようにしようとするものである。

【０００９】

【課題を解決する手段】本発明の特徴は、ラッピングテ
ープが一軸配向処理によって長さ方向の引張り破断強度
が或る水準値に維持されたポリビニルアルコール（以下
ＰＶＡと略称）フィルムからなる事にある。更には一軸
配向処理時のフィルムの巾減少が或る範囲内に保たれる
事、および一軸配向処理がロール圧延による圧縮力によ
る方法で実施される事にある。

【００１０】一般にＰＶＡ樹脂が、ラッピングテープと
して優れた機能となる耐熱、親水、剥離等の特性を備え
ており、有望な材質であろう事は容易に類推できる。し
かし、既に市販され種々の分野で利用されている配向処
理のなされていないＰＶＡフィルムではラッピングテー
プとしてはおよそ機能するものではない。フィルムの性
状に影響を与える諸因子、すなわち重合度、鹸化度、吸
水率、可塑剤の種類およびその含有量等の制御だけでは
本発明の目的を満足し得ないのである。

【００１１】また、配向処理をしたものとして二軸延伸
フィルムの市販品も既にあるがこれも強度が絶対的に不
足であり、ロッドへの重ね巻き時に切断が多発し、充分
な張力による締め付け力を得る事ができず実用に供し得
るものではなかった。本発明者らは、かかる現状に鑑
み、ラッピングテープとして有利な物性を持つＰＶＡを
素材とするテープ材の実用化を目的に検討を進めた結
果、本発明に至った。

【００１２】すなわち、未配向のＰＶＡフィルムを種々
条件下に一軸配向処理を行なう事によって伸長方向の引
張り破断強度を増加させ、これを伸長方向にスリットし
て得たテープ材をロッドに重ね巻きして焼成してみた
所、或る条件を満たした一軸配向処理によってラッピン
グテープとしての基本的機能が備わる事を見出した。こ
の事を基に、本来ＰＶＡが持つ有利な特性を生かした今
までにない優れたラッピングテープを提案するものであ
る。

【００１３】以下に本発明の要件について記す。原反と
するべき未配向のＰＶＡフィルムとしては特に限定され
るものではないが、完全鹸化すなわち耐水性のある高結
晶性のものが本発明に有効である。高結晶性は充分なテ
ープ強度を実現させる為には必要な条件である。フィル
ムの柔軟性保持等に必要不可欠な可塑剤および水分は含
有量の限定はされないが本発明においては後記のロール
圧延の際必要である。特に水分を含有すると、ロッド焼
成時に水分の蒸発でテープが均一に収縮して締め付け力
を増加せしめ緻密な製品が得られる。セロファン（以下
Ｃｅｌと略称）テープと同じ作用である。純粋のＰＶＡ
および水溶性のＰＶＡは本発明からは除外される。

【００１４】一軸配向の手段は限定されないが、どのよ
うな手段であるにせよ、実施例に記す引張り破断強度測
定条件においてその強度が２００Ｍｐａ以上、好ましく
は２３０Ｍｐａ以上が必要である。尚、この強度値は２
０℃、相対湿度６５％の雰囲気、および試験片長１００
ｍｍ、引張り速度１００ｍｍ／ｍｉｎの条件で行なった
際の値でもって規定するものである。

【００１５】通常この分野のラッピングテープはその厚
さが０．０２ｍｍ〜０．０５ｍｍのものが用いられる。
これより薄い厚さではロッドへの重ね巻き時に縦じわが
発生しやすくなり、またこれより厚い場合には重ね巻き
時に厚さによる段差が大となり、テープ巻回部に浮き部
分が存在するようになり締め付け力が不均一に偏在して
しまう。勿論その時のロッド径の大小も考慮に含めてそ
の厚さは決定される。

【００１６】少なくとも、殆どの場合に使用されるこの
ような厚さ範囲において、前記強度に満たないテープを
使用した場合には重ね巻き時に非常に切断しやすくな
る。逆に前記強度以上になると驚くべき事に切断の頻度
が急激に低下する。特に２３０Ｍｐａ以上の強度の場合
には全く切断は発生しなくなるのである。この不連続的
な挙動の変化の理由は不明ではあるが、テープの降伏点
の存在、消滅と関連しているのかも知れない。強度の上
限は特定しないが過度の高強度は結果としてテープをフ
ィブリル化させやすく、却って不利点が出てくる。

【００１７】配向手段に関係なく、一般に一軸配向時の
伸長にともなってフィルムの巾、厚さは当然に減少する
が、特に巾減少率（配向前の巾に対する配向後の巾の減
少割合）は２０％以下、好ましくは１５％以下に抑える
事が重要である。すなわち、この範囲を超える巾の減少
（巾減少率が大）は焼成時にテープ巾方向の収縮緩和を
招き、巻いたテープ縁端部に緩みが起こり硬化前の熱硬
化性樹脂が不均一に絞り出されやすくなる。

【００１８】本発明者らはＰＶＡの安定なる配向手段に
ついて検討した結果、ロール圧延法がＰＶＡの配向手段
として飛躍的に安定な工業的製造を可能にすることを見
出した。この方法は、少なくとも一対の互いに反対方向
に回転する金属ロールでフィルムを挟圧し、固相状態の
まま圧縮力によりフィルムを一方向に伸長する方法であ
る。フィルムを伝播する引張り力によるロール延伸法に
くらべフィルム内部に応力集中が起こらず安定な方法で
あるが、本発明におけるＰＶＡの場合には、ロール圧延
に対し他樹脂フィルムにはない大きな適合性がある事を
見出したのである。

【００１９】圧延ロール間隙でのフィルム変形時に、含
まれる可塑剤および水分の一部が表面に滲出してロール
とフィルム表面の間に液膜として潤滑層を形成する事が
判った。（親水性可塑剤＋水分）である事が理想的な潤
滑層となる。潤滑層の存在はロール圧延法にとって決定
的な利点であり、フィルムの変形を非常に円滑にさせ
る。また、ロールからの圧縮力でフィルムが全巾に亘っ
て拘束されるので変形時に巾減少を非常に小さくでき
る。本方法によって得たＰＶＡ配向フィルムを軸方向に
適宜な巾でスリットする事により、始めて本発明が目的
とするラッピングテープが可能となる。

【００２０】本発明におけるラッピングテープは使用に
際して水分を含有する事が必要である。この特性が従来
の熱可塑性樹脂ラッピングテープでは全く不可能な、Ｃ
ｅｌテープの特長をも併せ持つラッピングテープとす
る。現状のＣｅｌテープの説明に記したものと同様にＰ
ＶＡテープに含有された水分は焼成の初期段階において
蒸発し、それに伴うテープの均一な収縮でラッピング効
果を良く発揮するのである。

【００２１】含有すべき水分量はその時のロッド等の状
況で適正量が変わるが、相対湿度６５％において３〜１
０重量％が良い結果をもたらす。テープ使用の前に適宜
な調湿槽を設置し、含有水分の積極的な調節を行なう事
が最も好ましい。ロール圧延の更なる安定化を配慮して
配向処理の前に含有水分の調節を行なってもよい。この
場合には配向処理の時に失われる水分量も予め見込んで
おく必要がある。可塑剤は必要であるがその含有量につ
いては本発明では限定されない。一般に市販のＰＶＡフ
ィルムに含まれる水準において何ら支障はない。

【００２２】

【発明の実施の態様】以下に本発明に関する実施例を従
来の技術によるものと比較しながら記す。実施例１〜実
施例３の結果は表１にまとめて記す。実施例１〜実施例
３に使用したＰＶＡテープは、配向時の巾減少率６〜８
％下でロール圧延した５００ｍｍ巾のフィルムを１５ｍ
ｍ巾にスリットしたものである。

【００２３】

【実施例１】本発明のＰＶＡテープおよび従来汎用され
ているポリプロピレン（以下ＰＰと略称）テープを同一
条件にて各々ロッドに螺旋状に重ね巻きした後、焼成し
てその挙動を比較した。条件は以下の通りである。

【００２４】 テープ巾×厚（ｍｍ）：１５×０．０３ （ＰＶＡ） ：１５×０．０３ （一軸延伸ＰＰ、市販品） テープ強度（Ｍｐａ）：２３０（ＰＶＡ）， ３５０（ＰＰ） 重ね巻き時張力（Ｎ／１５ｍｍ巾）：４０ 重ね巻き時速度（ｍ／ｍｉｎ） ：７０ ロッド：エポキシ樹脂含浸のピッチ系炭素繊維クロスを芯金に巻回積層。 （芯金：長さ７００ｍｍ，大径１５ｍｍ−小径７ｍｍテーパータイプ） 焼成温度：１００℃（１時間）／１３５℃（１．５時間）／放冷（１時間＜）

【００２５】

【実施例２】実施例１と同様の配向処理ＰＶＡテープお
よび従来汎用されているＰＥＴテープを同一条件にて各
々ロッドに螺旋状に重ね巻きした後、焼成してその挙動
を比較した。尚、ＰＶＡテープの厚さは０．０２５ｍｍ
とした。条件は以下の通りである。

【００２６】テープ巾×厚（ｍｍ）：１５×０．０２５
（片面にシリコンをコートした二軸延伸ＰＥＴ、市販
品） テープ強度（Ｍｐａ）：２４０（ＰＶＡ）， ２１０
（ＰＥＴ） 重ね巻き時張力（Ｎ／１５ｍｍ巾）：４０ 重ね巻き時速度（ｍ／ｍｉｎ） ：７０ ロッド：不飽和ポリエステル含浸のガラス繊維クロスを
芯金に巻回積層。芯金は実施例１と同一のものを使用。 焼成温度：１２０℃（１時間）／１８０℃（１．５時
間）／放冷（１時間＜）

【００２７】

【実施例３】実施例１と同様の配向処理ＰＶＡテープお
よび従来汎用されているＣｅｌテープを各々ロッドに同
一条件にて螺旋状に重ね巻きした後、焼成してその挙動
を比較した。尚、ＰＶＡテープの厚さは０．０２５ｍｍ
とした。条件は以下の通りである。

【００２８】 テープ巾×厚（ｍｍ）：１５×０．０４（Ｃｅｌ） テープ強度（Ｍｐａ）：２４０（ＰＶＡ）， １４０
（Ｃｅｌ） 重ね巻き時張力（Ｎ／１５ｍｍ巾）：７０ 重ね巻き時速度（Ｍ／ｍｉｎ）：７０ ロッド：不飽和ポリエステル樹脂含浸ガラス繊維クロス
を芯金に巻回芯金は実施例１と同一のもの使用。 焼成温度：１３０℃（１時間）／１８０℃（１時間）／
放冷（１時間＜） 以上、実施例１〜実施例３の結果を表１に記す。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【実施例４】ＰＶＡテープにて配向処理の有無および処
理法の違い、すなわち未配向、一軸配向、二軸配向の三
形態についてその挙動を比較した。テープを除いて焼成
までの条件は実施例２と同一条件で行なった。尚、各テ
ープにおいて含有される可塑剤、水分の量は同水準であ
る。テープの巾は３種共１５ｍｍで、厚さ、強度は下記
の如くである。一軸配向テープは５００ｍｍ巾のロール
圧延フィルム（巾減少率６％）から、未配向および二軸
配向テープは各々市販のフィルムからスリットした。 未配向テープ ：厚さ０．０５ｍｍ，強度 ４５Ｍｐａ（押出し法） 一軸配向テープ： ０．０２ｍｍ， ２５０Ｍｐａ（ロール圧延法） 二軸配向テープ： ０．０２ｍｍ， １５０Ｍｐａ（逐次延伸法） ラッピング効果観察結果の比較を表２に示す。

【００３１】

【表２】

【００３２】

【実施例５】一軸配向時の巾減少率の異なったＰＶＡテ
ープについて焼成後、その挙動を比較した。焼成までの
条件は実施例２と同一条件で行なった。配向処理は全て
ロール圧延法であり、５００ｍｍ巾のフィルムで行なっ
た。巾減少率はこのフィルムのロール圧延（配向）時の
値である。テープは、これら巾減少率の異なった配向フ
ィルムから全て１５ｍｍ巾でスリットした。また厚さ、
強度は同水準とした。テープ厚さ：約０．０２５ｍｍ，
テープ強度：約２５０Ｍｐａラッピング効果観察結
果の比較を表３に示す。

【００３３】

【表３】

【００３４】

【実施例６】強度の異なる一軸配向ＰＶＡテープ（ロー
ル圧延）について、ロッドへの重ね巻き時のテープ切断
状況を比較した。なお、テープにおける強力値を同水準
とする為、各テープの厚さは異なる。ロール圧延は約５
００ｍｍ巾のフィルムを使用し、巾減少率を全て６％に
調節しつつ、倍率を順次変化させて行なった。テープ
は、これら強度の異なったフィルムからすべて１５ｍｍ
巾でスリットした。切断状況結果の比較を表４に示す。

【００３５】

【表４】

【００３６】

【実施例７】一軸配向方法として、ロール圧延法とロー
ル延伸法での配向時の状態を観察したものである。配向
処理時の主条件は以下の通りである。

【００３７】 フィルム巾 ５００ｍｍ 配向時フィルム温度 １７０℃（両法とも充分な予熱
により、同水準の温度である事を確認） 配向後の熱処理温度 １８０℃（両法とも同一） 処理速度（引取り速度）５０ｍ／ｍｉｎ（両法とも同
一） 両法の状況観察結果を表５に示す。

【００３８】

【表５】

【００３９】

【発明の効果】実施例１〜実施例３の結果は、本発明の
テープが従来の各種ラッピングテープの持つ問題点を解
消しており、どのケースでも使える事を示している。

【００４０】実施例４では、一軸配向のＰＶＡテープが
最もそのラッピング性に優れたものである事が判る。未
配向のものは降伏伸びが発生して使用は不可能であっ
た。尚、ＰＶＡ二軸延伸ではここに用いたテープ強度以
上の値を得ることは、現実的にまったく困難である。

【００４１】実施例５〜実施例７は、一軸配向処理にお
ける要件の効果をみたものである。実施例５は、配向時
の巾減少率がテープ縁端部の浮きをなくす為の要件であ
る事が判る。実施例６は、締め付け力強くロッドを重ね
巻きする為には、少なくとも一軸配向処理では或る特定
の強度水準以上が必要不可欠の要件である事を示してい
る。

【００４２】実施例７は一軸配向方法としてのロール圧
延法の適合性をみたものである。圧延は低倍率領域で非
常に安定であり、延伸は低倍率領域では未延伸部が発生
しやすく、これは延伸応力が低い為フィルム内を伝播す
る際に不均一になる事に起因する。得られる強度水準が
満足されれば倍率は低目とすべきである。倍率が上昇す
るとテープはフィブリル化しやすくなり焼成後のロッド
からの剥離の際に不利となる。配向時の巾減少の抑制に
はロール圧延法が非常に優れている事が判る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２９Ｌ 7:00 Ｃ０８Ｌ 29:04 Ｃ０８Ｌ 29:04 Ｂ２９Ｃ 67/14 Ｂ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱硬化性樹脂を含浸した繊維状材料から
   なるクロスまたはシートを芯金に巻き付け、該筒状体の
   表面にテープ材を螺旋状に、且つ締め付けながら重ね巻
   きする事によって筒状体形状を維持した状態で加熱、硬
   化した後前記テープ材を剥離、除去して繊維強化プラス
   チック管状体を製造する方法において用いられる前記テ
   ープ材であって、配向時の巾減少率が２０％以下である
   ような配向方法によるポリビニルアルコール一軸配向体
   であり、且つテープ長さ方向の引張り強度が２００Ｍｐ
   ａ以上であるようなラッピングテープ。
2. 【請求項２】 一軸配向処理が互いに反対方向に回転す
   る一対の金属ロールの狭圧によって為されるロール圧延
   法である事を特徴とする特許請求の範囲１に記載のラッ
   ピングテープ。