JP2008285303A - 巻芯、巻芯の製造方法及び巻芯の再生方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造が容易であり、安価にてリサイクルが可能な薄膜フィルム、或いは、薄いシート材料を巻き取るための巻芯、並びに、このような巻芯の製造方法、及び、使用済み巻芯の再生方法を提供する。
【解決手段】強化繊維として炭素繊維を含む繊維強化プラスチックにて作製された芯材２と、その表面層を形成する熱収縮管３とを備えた巻芯１であって、表面層を形成する熱収縮管３は、ＰＶＣ製の熱収縮管であって、熱収縮後の肉厚ｔが０．２ｍｍ〜４．５ｍｍとされる。
【選択図】図１

Description

本発明は、偏光フィルムや磁気フィルムなどの薄膜フィルム、更には、薄いシート材料を巻き取るための巻芯、並びに、このような巻芯の製造方法、及び、使用済み巻芯の再生方法に関する。

従来、液晶パネルに使用される偏光フィルムや、オーディオ、ビデオテープ用の磁気フィルムなどの薄膜フィルム、或いは、薄いシート材料を巻き取るための巻芯は、紙で作られたもの、すなわち、紙管が広く使用されている。

しかし、近年、上記薄膜フィルム等は高速で巻き取ることが希求され、紙以外にガラス繊維強化プラスチック、炭素繊維強化プラスチックなどの繊維強化プラスチック（繊維強化複合材）で作製された巻芯が提案されている。

繊維強化プラスチックの中でも、特に、炭素繊維強化プラスチックが最も剛性が高く、高速巻取りに適している。

しかし、炭素繊維強化プラスチック製の巻芯は、成型後、高速巻取り精度を出すために仕上げ加工により表面を削ることが必要とされる。表面仕上げ加工時には、炭素繊維の発塵があり、作業環境を汚染する虞がある。

そのため、従来、表面仕上げ加工時の炭素繊維の発塵防止、環境汚染防止のために、成型された巻芯の表面を塗装することが行われてきた。

しかしながら、このような表面塗装によれば、一般には、塗装表面層の厚さは薄くしかできない。

このため、精度出しが可能な仕上げ加工ができる程度の厚さまで、塗装、熱処理による硬化作業を何回か繰り返すことが必要とされ、時間と手間が掛かり、コスト高となっていた。それでも、塗装膜厚さは１００μｍ程度が限度である。

また、巻芯は、使用により表面が損傷したり、変形や摩耗により、巻取り時にしわが発生するようになり、使用できなくなる。

しかし、炭素繊維強化プラスチック製の巻芯は、高価なため再研磨して繰り返し使用することが望まれる。ただ、長期間使用した巻芯は、再研磨では対応できないため、再塗装してリサイクルを行っている。しかし、この場合、高精度に削って、コーティング、熱処理による硬化、仕上げ削り（研磨）が必要となり、時間と手間が掛かり、コスト高となってしまう。

例えば特許文献１は、各種芯材の上に樹脂をコーティングすることを提案しているが、厚塗りコーティングに大掛かりな設備が必要であり、また、時間の掛かる厚塗りコーティングと熱処理による硬化が必要で、時間と手間の掛かる工程が余儀なくされる。

また、特許文献２には、紙管に筒状の熱収縮フィルムを熱収縮させて紙管の表面に密着させることが提案されている。

しかし、紙管は、剛性が弱く、フィルム等の高速巻取りに使用するのは、困難である。また、筒状の熱収縮フィルム（熱収縮管）として使用されている厚さが５０μｍ〜１２０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムは、衝撃に弱い。また、熱収縮管の取り替えも可能ではあるが、熱収縮管を取り替える時に、紙管をカッターで傷つけてしまい、使えなくなると言ったこともある。

また、ポリエチレンテレフタレートは、例えば、高速巻き取り用の炭素繊維強化プラスチック製巻芯の表面に設けた場合には、高速巻取り時に大きな荷重が加わった時、炭素繊維強化プラスチック管との間で破損することがあった。

このように、特許文献２に記載するような厚さが５０μｍ〜１２０μｍでは薄過ぎて、剛性が低く、破損しやすかった。その上、薄いため、傷ついた場合に再研削、再研磨ができないという問題があった。

特許文献３に開示する巻芯では、最内層に内径精度を上げるためにクロスプリプレグを用いているが、クロスプリプレグは、高価なことと、樹脂が含浸されているために、作業時において保護フィルムと離型紙とを剥ぐ等の作業が必要となり、作業性の悪さが問題であった。
特開２００１−２２６０３９号公報 特開２００４−９１０９９号公報 特公平３−８９３８号公報

そこで、本発明の目的は、製造が容易であり、安価にてリサイクルが可能な薄膜フィルム、或いは、薄いシート材料を巻き取るための巻芯、並びに、このような巻芯の製造方法、及び、使用済み巻芯の再生方法を提供することにある。

上記目的は本発明に係る巻芯、巻芯の製造方法、及び、使用済み巻芯の再生方法にて達成される。要約すれば、第１の本発明によれば、強化繊維として炭素繊維を含む繊維強化プラスチックにて作製された芯材と、その表面層を形成する熱収縮管とを備えた巻芯であって、
前記表面層を形成する前記熱収縮管は、ＰＶＣ製の熱収縮管であって、熱収縮後の肉厚が０．２ｍｍ〜４．５ｍｍとされることを特徴とする巻芯が提供される。好ましくは、前記熱収縮管は、熱収縮後の肉厚が１．０ｍｍ〜４．５ｍｍとされる。

第１の本発明の一実施態様によれば、前記芯材と前記熱収縮管との間に接着剤層を設ける。

他の実施態様によれば、前記芯材の内層として、強化繊維としてガラススクリムクロスを使用した繊維強化プラスチック層を設ける。

他の実施態様によれば、前記繊維強化プラスチックは、強化繊維が炭素繊維である炭素繊維強化プラスチックである。他の実施態様によれば、前記繊維強化プラスチックは、強化繊維として、更に、ガラス繊維又はアラミド繊維のいずれかを単独で、又は、複数種混入して含む。また、前記繊維強化プラスチックに使用されるマトリックス樹脂は、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニールエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、又は、フェノール樹脂である。

本発明の前記巻芯は、厚さが１〜２００μｍとされる薄膜フィルム又はシート材を巻き取るための巻芯である。

第２の本発明によれば、強化繊維として炭素繊維を含む繊維強化プラスチックにて作製された芯材と、その表面層を形成する熱収縮管とを備えた巻芯の製造方法であって、
（ａ）炭素繊維を含む繊維強化プラスチック管を作製して前記芯材を形成し、
（ｂ）前記繊維強化プラスチック管にＰＶＣ製の熱収縮管を被せ、熱収縮させて密着させ、その後、
（ｃ）前記熱収縮管の表面を研磨して、研磨後の前記熱収縮管の肉厚を０．２ｍｍ〜４．５ｍｍとする、
ことを特徴とする巻芯の製造方法が提供される。

第３の本発明によれば、強化繊維として炭素繊維を含む繊維強化プラスチックにて作製された芯材と、その表面層を形成する熱収縮管とを備えた巻芯の製造方法であって、
（ａ）炭素繊維を含む繊維強化プラスチック管を作製して前記芯材を形成し、
（ｂ）前記繊維強化プラスチック管を研磨し、その後、
（ｃ）前記芯材としての前記研磨された繊維強化プラスチック管にＰＶＣ製の熱収縮管を被せ、熱収縮させて密着させ、熱収縮後の前記熱収縮管の肉厚を０．２ｍｍ〜４．５ｍｍとする、
ことを特徴とする巻芯の製造方法が提供される。前記工程（ｃ）にて、熱収縮後の前記熱収縮管の表面を研磨して、前記熱収縮管の肉厚を０．２ｍｍ〜４．５ｍｍとすることができる。

第２及び第３の本発明にて、一実施態様によれば、前記繊維強化プラスチック管と前記熱収縮管との間に接着剤を設ける。

第２及び第３の本発明にて、他の実施態様によれば、前記工程（ａ）にて、前記繊維強化プラスチック管は、樹脂が含浸された強化繊維をフィラメントワインディングにて芯金に巻き付けることにより作製される。

第２及び第３の本発明にて、他の実施態様によれば、前記工程（ａ）の前に、目付量１０ｇ／ｍ²〜９０ｇ／ｍ²のガラススクリムクロスを芯金に巻き付けて固定し、その後に、前記工程（ａ）を実施する。

第４の本発明によれば、強化繊維として炭素繊維を含む繊維強化プラスチックにて作製された芯材と、その表面層を形成する熱収縮管とを備え、前記芯材と前記熱収縮管との間に接着剤層がない巻芯の再生方法であって、
（ａ）使用済みの前記巻芯の表面の前記熱収縮管を除去し、
（ｂ）前記熱収縮管が除去された前記繊維強化プラスチック管にＰＶＣ製の熱収縮管を被せ、熱収縮させて密着させ、熱収縮後の前記熱収縮管の肉厚が０．２ｍｍ〜４．５ｍｍとされる、
ことを特徴とする巻芯の再生方法が提供される。前記工程（ｂ）にて、熱収縮後の前記熱収縮管の表面を研磨して、前記熱収縮管の肉厚を０．２ｍｍ〜４．５ｍｍとすることができる。

第５の本発明によれば、強化繊維として炭素繊維を含む繊維強化プラスチックにて作製された芯材と、その表面層を形成する熱収縮管とを備え、前記芯材と前記熱収縮管との間に接着剤層がある巻芯の再生方法であって、
（ａ）使用済みの前記巻芯の表面の前記熱収縮管を除去し、
（ｂ）前記熱収縮管が除去され、露出した前記繊維強化プラスチック管の表面を研磨し、その後、
（ｃ）前記繊維強化プラスチック管にＰＶＣ製の熱収縮管を被せ、熱収縮させて密着させ、次いで、
（ｄ）前記熱収縮管の表面を研磨して、研磨後の前記熱収縮管の肉厚を０．２ｍｍ〜４．５ｍｍとする、
ことを特徴とする巻芯の再生方法が提供される。

本発明の巻芯は、製造が容易であり、安価にてリサイクルが可能である。また、薄膜フィルム、或いは、薄いシート材料をしわを発生することなく巻き取ることができる。また、本発明の巻芯の製造方法、及び、使用済み巻芯の再生方法によれば、従来に比して、作業の手間が掛からず、製造コストを低減することができ、リサイクルコストも低く抑えることができる。

以下、本発明に係る巻芯、巻芯の製造方法、及び、使用済み巻芯の再生方法を図面に則して更に詳しく説明する。

実施形態１
図１に、本発明に係る巻芯の一実施形態を示す。本実施形態において、巻芯１は、強化繊維として炭素繊維を含む繊維強化プラスチック（繊維強化複合材）で作製された管状の芯材２と、その表面層を形成する筒状の熱収縮材（熱収縮管）３とを備えている。必要に応じて、芯材２と熱収縮管３との間に接着剤層４を設けても良い。

また、芯材２の更に内層として、巻芯１の内径精度を上げるために、強化繊維として、ガラス繊維織物であるガラススクリムクロスを使用した繊維強化プラスチック層５を配置することも可能である。

巻芯１の内層５について説明すると、上記特許文献３においては、最内層に内径精度を上げるためにクロスプリプレグを用いている。しかし、プリプレグは高価である。また、プリプレグは、完全には硬化していない粘着性のある樹脂が付いており、そのために保護フィルムと離型紙でカバーされている。そのため、製造工程においてこの保護フィルムと離型紙を剥がすなどの作業が必要とされ、作業性に問題がある。

そこで、本実施形態の巻芯１においては、必要に応じて、上述のように、芯材２の内層として、ガラススクリムクロスを使用した繊維強化プラスチック層５が配置される。これにより、安価で、且つ、十分な精度を得ることができる。また、上記内層５は、作業時においては、詳しくは後述するように、樹脂未含浸のガラススクリムクロスを芯金（マンドレル）に巻き付けるだけでよく、作業性がよい。

強化繊維としてガラススクリムクロス（目付量１０〜９０ｇ／ｍ²）を使用するのは、
（１）クロスプリプレグ（ガラス繊維クロス（目付量３００ｇ／ｍ²程度））＋樹脂）より安価、
（２）プリプレグより精度良く巻ける、
（３）フィラメントワインディング層の保護、
といった点で優れているためである。巻芯１の製造方法については、後述する。

本実施形態の巻芯１は、偏光フィルムや磁気フィルムなどの薄膜フィルム、更には、薄いシート材料の巻芯として好適に使用されるものであって、その寸法形状は、これに限定されるものではないが、外径Ｄが１５０〜２５０ｍｍ、内径Ｄ０（又は、ｄ１）は外径Ｄより２ｍｍ程度小さくされ、１４８〜２４８ｍｍ、軸線方向の長さＬが５００〜３０００ｍｍとされる。

芯材２を形成する繊維強化プラスチックは、強化繊維としての炭素繊維に樹脂を含浸することによって形成される。例えば、強化繊維として炭素繊維を１００％使用した炭素繊維強化プラスチックの場合に最も剛性の高い芯材を得ることができるが、剛性があまり必要で無い場合には、強化繊維としてガラス繊維を混ぜて使用することもできる。

このように、芯材２の繊維強化プラスチックには、炭素繊維の他に、更に他の強化繊維、例えば、上記ガラス繊維又はアラミド繊維のいずれかを単独で、又は、複数種混入して使用することができる。

また、繊維強化プラスチック製の芯材２は、好ましくは、当業者には周知のフィラメントワインディングにて作製されるが、これに限定されるものではない。例えば、繊維の形態を、一方向に引き揃えられたＵＤ形状の強化繊維シート、２軸に織られた平織り及び朱子織り形状、または、３軸に織られた３軸織りのクロス、等を用いて積層して作製することも可能である。

また、繊維強化プラスチックに使用されるマトリックス樹脂は、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニールエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、または、フェノール樹脂のいずれかが使用できる。

繊維強化プラスチックにおける繊維体積含有率は、３０〜７０％、通常、５０〜６０％とされる。

本実施例によると、上記管状とされる芯材２の外周表面に、筒状の熱収縮材、即ち、円筒状の熱収縮管３を被せ、熱収縮させることにより、樹脂製の表面層が形成される。

なお、接着剤を使用する場合には、熱収縮管３を被せる前に、芯材２の表面に、接着剤を、接着剤層厚さｔ２を１０μｍ程度以下にて薄く塗布する。接着剤としては、上記マトリックス樹脂と同系統の接着剤、塩化ビニール系溶媒、エチレン・アクリル酸共重合体（ＥＡＡ）、エチレン・エチルアクリレート共重合体（ＥＥＡ）、エチレン・メチルアクリレート共重合体（ＥＭＡ）、エチレン・メタクリル酸グリシジル共重合体（ＧＭＡ）、エチレン・メチルアクリレート・無水マレイン酸共重合体、等を使用するのが好ましい。また、接着剤は、熱収縮管３の内面に予め設けておく構成とすることもできる。

熱収縮管３としては、本発明者らの実験の結果によると、例えば、偏光フィルム、磁気フィルムなどの、厚さ１〜２００μｍとされる薄膜フィルム、或いは、シート材料を巻き取る時の張り付き難さの点から、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニール）製の熱収縮管が好ましく、ポリオレフィン系の熱収縮管は、巻取り時のフィルム張り付きが発生し、使用することができなかった。

熱収縮管３は、芯材２をなす炭素繊維を含む繊維強化プラスチック管の外径の１０１％〜１２５％の大きさの内径を有するものとされる。熱収縮時のしわの発生し難さや、作り易さの点から、１０５％〜１２０％が好ましい。熱収縮管３の厚さ（肉厚）は、熱収縮後において、即ち、巻芯１の表面層厚さｔが０．２ｍｍ〜４．５ｍｍとなるようなものであることが必要である。厚さｔの最小限度を０．２ｍｍとするのは、詳しくは後述するように、厚さｔ＝０．２ｍｍが熱収縮管３の強度の限界である。特に、厚さｔを１．０ｍｍ以上とするのが好ましい。これは、熱収縮管３の熱収縮後の肉厚ｔを１．０ｍｍ以上とすることにより、強度の限界の０．２ｍｍまで熱収縮管表面を数回研磨して使用可能とするためである。

更に説明すれば、例えば、熱収縮管の収縮前の肉厚ｔ０、収縮後の肉厚ｔとの関係を求めると、下記式（１）で表される。
ｔ＝（ｒ²＋２ｔ０ｒ０＋ｔ０²）^0.5−ｒ ・・・・（１）
ｒ ：熱収縮管３の収縮後の内側半径（繊維強化プラスチック管２の外径ｄ２＝２ｒ）
ｒ０：熱収縮管３の収縮前の内側半径
接着剤層４は、その厚さｔ２は、１０μｍ以下と薄いので、実質的にゼロと考えることができる。従って、製品の外径Ｄは、２（ｒ＋ｔ）となる。

また、熱収縮管の肉厚ｔは、研磨後の寸法では、上述のように０．２〜４．５ｍｍとされる。

つまり、本発明者らの研究実験の結果によれば、ＰＶＣ製熱収縮管を使用した場合においても、熱収縮後の肉厚ｔが０．２ｍｍ未満では、薄過ぎて剛性、強度が弱く熱収縮管３が破損することがあり、使用に耐えなかった。

一方、肉厚ｔの最大値については、以下の通りである。

つまり、熱収縮後の表面層をなす熱収縮管３の表皮部分は、フィルムを巻き付ける時の張力で変形しないことが必要である。使用時に掛かる荷重により変形量が大きくなると、使用時にフィルムにしわができ、巻取り時に障害となる。

本発明者らは、更に検討した結果、変形量と荷重の関係は、荷重を１０ＭＰａとした場合に、フィルム部分の圧縮による変形量が０．０１０ｍｍ以下であると、しわが生じないことを見出した。従って、例えば、弾性率３ＧＰａ、肉厚３．０ｍｍで変形量１０μｍとなる。

一般に、ＰＶＣは、その弾性率が、２．５〜４．５ＧＰａである。従って、この弾性率から計算すると、図２に示すように、２．５ｍｍ〜４．５ｍｍが最大の収縮後の肉厚となる。

又、上述したように、巻芯１は、高速回転するため、高精度の加工が必要である。加工回数を減らすことが安価に巻芯を作るポイントとなる。このため、製造過程では、研磨を最小回数の１回にすることが好ましい。

巻芯１の製造方法としては、研磨して設計寸法に精度出しをした繊維強化プラスチック管２に、熱収縮管３を被せ、例えば１００℃程度に加熱して収縮させて密着させて製造するのが、安価に製造する点では、好ましい。勿論、必要により、熱収縮管３の外周を更に研磨しても良い。

一方、繊維強化プラスチック管２を研磨せずに、熱収縮管３を被せ、そして、熱収縮させ、その後に、熱収縮管３を研磨して設計の寸法にすることも可能である。また、この方法で、製造コストの低減を図ることができる。

具体的には、以下に説明する実施例に従って製造された巻芯１は、使用時に傷や、フィルム付着により熱収縮管（表面層）３の表面（表皮）が不良となり使えなくなった場合には、熱収縮管３の表皮部分を研削、研磨し、表面の傷や、異物を取り除き、きれいな面にして再使用（再生）することができる。強度的に問題となる、表面層の厚さが０．２ｍｍ未満になり削れなくなるところまで研削、研磨して再使用することができる。

上述のように、限界まで研削した熱収縮管３は、カッターなどの刃物で簡単に切り取ることができる。上述の特許文献２に記載の紙管では、熱収縮管を除去する際に、紙管自体を傷つけて使用不可とすることがあったが、本実施形態１の巻芯１では、芯材２となる繊維強化プラスチック、特に炭素繊維を含む繊維強化プラスチックは、かたいので、筋が入る程度で、補修を必要とすることはない。

なお、表面層３と芯材２との間に接着剤４が設けられている場合には、接着剤層４を除去するために、繊維強化プラスチック管２の表面に達するまで研削、研磨するが、多少削り込んでも熱収縮管３の厚さｔで調整することができる。

従って、研削、研磨作業が容易であり、失敗して削り込んだ場合でも熱収縮管３の厚いものを用いて更に研磨して使用することが可能である。また、熱収縮管３の厚さｔを上記式（１）から計算したものを用いれば、研磨の必要はなく安価に製造できる。

次に、上記実施形態１にて説明した本発明の巻芯１を、更に具体的に実施例に則して説明する。

実施例１（芯材研磨無し、熱収縮管研磨有り、接着剤無し）
図３に、本発明の巻芯１の第１の実施例を示す。

本実施例にて、芯材２は、強化繊維として炭素繊維を使用した炭素繊維強化プラスチックにて作製した。また、内層５として、ガラススクリムクロス層を設けた。

更に説明すると、本実施例では、まず、外径Ｄ０１５０ｍｍの芯金（マンドレル）１００に、内層５としてガラス繊維にて作製されたガラス繊維織物、即ち、ガラススクリムクロス（ガラス目付量３５ｇ／ｍ²）を１層、９００ｍｍ幅に巻き付け、芯金１００上に接着剤にて固定した。ガラススクリムクロス層５の厚さｔ３は、１０μｍであった。このようにガラススクリムクロス層５は、その肉厚ｔ３が薄く、ガラススクリムクロス層５の外径ｄ１は、実質的に芯金１００の外径Ｄ０と同径の１５０ｍｍであった。

また、炭素繊維としては、繊維径７〜１０μｍ程度のモノフィラメントを、例えば、約６０００〜２４０００本収束した繊維束、即ち、炭素繊維ストランドを使用した。この炭素繊維ストランドに、マトリックス樹脂としてエポキシ樹脂を含浸させ、上記ガラススクリムクロス層５の上に、炭素繊維プラスチック層としてフィラメントワインディングにて炭素繊維層を厚ｔ１が７ｍｍとなるように積層した。ワインディング角度は、５〜９０度の範囲で適当に選択されるが、本実施例では、６０度と、逆の１２０度と、角度を交互に変えて積層した。

上述のように、ガラススクリムクロス層５の上に、樹脂含浸された炭素繊維ストランドを巻き付けることにより、ガラススクリムクロス層５にも樹脂が含浸される。

次いで、樹脂が含浸された上記ガラススクリムクロス層５と炭素繊維層２との積層体を有した芯金１００を硬化炉に装入し、温度１５０℃にて加熱して硬化した。硬化した積層体を芯金１００より取り外した。このようにして得られた炭素繊維強化プラスチック管（芯材）２の外径ｄ２は、１６４．０ｍｍであった。また、炭素繊維強化プラスチック管２における樹脂含浸量は、６０体積％とした。

次に、上記硬化した炭素繊維強化プラスチック管２に、熱収縮前の外径１７２．５ｍｍ、厚さ２．４ｍｍ、弾性率３．４ＧＰａのＰＶＣ製内面接着剤無しの熱収縮管３を被せ、１００℃で４５分間加熱して、炭素繊維強化プラスチック管２に密着させた。熱収縮後の熱収縮管３の外径は、１６８．９ｍｍであった。

その後、前記熱収縮管３の外周面を研削（研磨）して、外径Ｄ＝１６７．０ｍｍの巻芯１を作製した。また、巻芯の製品幅（Ｌ）は、切断後８５０ｍｍとした。

このようにして作製した巻芯１は、幅６００ｍｍ、厚さ５０μｍの偏光フィルムを巻取り速度３００ｍ／ｓｅｃにて、しわの発生もなく、極めて良好に巻き取ることができた。

その後、表面に傷が発生したものを２回研磨して再生し、その後、熱収縮管３の肉厚ｔが０．２ｍｍ以下になったところで、カッターにて熱収縮管３を切断分離し、再度、上記方法で新しい熱収縮管３を取り付け、巻芯１を作製（再生）した。

つまり、本実施例では、
（ａ）使用済みの巻芯１の表面の熱収縮管３を除去し、
（ｂ）熱収縮管３が除去された繊維強化プラスチック管２に、上記製造時に使用したと同様の新しいＰＶＣ製熱収縮管３を被せ、熱収縮させて密着させる、
ことによって巻芯の再生を行った。

尚、本実施例では、このようにして得た巻芯１に対して、所望の外径を得るために、研磨後の熱収縮管３の肉厚が０．２ｍｍ〜４．５ｍｍとなるような範囲にて、巻芯１の外径、即ち、熱収縮管３の表面を研磨した。

この再生品を、巻芯として使用したが、何らの問題も発生しなかった。

つまり、本実施例にて作製した巻芯１は、その製造が容易であり、また、リサイクルが可能であり、そのためのコストも低く抑えることができた。

実施例２（芯材研磨無し、熱収縮管研磨有り、接着剤有り）
図４に、本発明の巻芯１の第２の実施例を示す。

本実施例では、実施例１と同様の材料及び製造方法にて、同様の寸法形状をした巻芯１を製造した。ただ、本実施例では、硬化した炭素繊維強化プラスチック管２に、熱収縮前の外径１７２．５ｍｍ、厚さ２．４ｍｍ、長さ（幅）１３５０ｍｍ、弾性率３．４ＧＰａのＰＶＣ製内面接着剤ありの熱収縮管３を被せ、１００℃で４５分間加熱して、炭素繊維強化プラスチック管２に密着させた。つまり、本実施例の巻芯１は、図示するように、接着剤層４が形成されている点で、実施例１の巻芯と異なっている。接着剤としては、エチレン・アクリル酸共重合体（ＥＡＡ）を使用した。

本実施例の巻芯１は、熱収縮後の熱収縮管３の外径が１６８．９ｍｍであった。このとき、巻芯１の製品幅（Ｌ）は、１２００ｍｍであった。

その後、前記熱収縮管３の外周面を研削（研磨）して、外径Ｄが１６７．０ｍｍの巻芯１を作製した。

このようにして作製した巻芯１は、幅１０００ｍｍ、厚さ２０μｍの偏光フィルムを巻取り速度２００ｍ／ｓｅｃにて、しわの発生もなく、極めて良好に巻き取ることができた。

その後、表面に傷が発生したものを２回研磨して再生し、その後、熱収縮管３の肉厚ｔが０．２ｍｍ以下になったところで、研削により熱収縮管を分離、除去し、再度、上記方法で新しい熱収縮管を取り付け、巻芯１を作製（再生）した。

つまり、本実施例では、
（ａ）使用済みの巻芯１の表面の熱収縮管３を除去し、
（ｂ）熱収縮管３が除去され、露出した繊維強化プラスチック管２の表面を研磨し、その後、
（ｃ）繊維強化プラスチック管２に、上記製造時に使用したと同様の新しいＰＶＣ製の熱収縮管３を被せ、熱収縮させて密着させ、次いで、
（ｄ）熱収縮管３の表面を研磨して、研磨後の熱収縮管３の肉厚を０．２ｍｍ〜４．５ｍｍとする、
ことによって巻芯の再生を行った。使用した熱収縮管３は、内面接着剤ありの熱収縮管であった。

この再生品を、巻芯として使用したが、何らの問題も発生しなかった。

つまり、本実施例においても、巻芯の製造は容易であり、また、リサイクルが可能であり、そのためのコストも低く抑えることができた。

実施例３（芯材研磨有り、熱収縮管研磨無し、接着剤無し）
図５に、本発明の巻芯１の第３の実施例を示す。

本実施例では、実施例１と同様の材料を使用して、同様の寸法形状をした巻芯１を製造した。ただ、本実施例では、内層として、ガラススクリムクロス層５を２層５ａ、５ｂ有するものである。また、熱収縮管３としては、弾性率が２．８ＧＰａのＰＶＣ製熱収縮管を使用した。

本実施例では、まず、外径Ｄ０１５０ｍｍの芯金１００に、ガラス繊維にて作製されたガラス繊維織物、即ち、ガラススクリムクロス（ガラス目付量３０ｇ／ｍ２）を２層５ａ、５ｂ、１０００ｍｍ幅に巻き付けた。ガラススクリムクロス層５（５ａ、５ｂ）の厚さｔ３は、２層で、２０μｍであった。つまり、ガラススクリムクロス層５（５ａ、５ｂ）は薄層であり、ガラススクリムクロス層５の外径ｄ１は、芯金１００の外径Ｄ０と略同径の１５０ｍｍであった。

また、炭素繊維としては、繊維径７〜１０μｍ程度のモノフィラメントを、例えば、約６０００〜２４０００本収束した繊維束、即ち、炭素繊維ストランドを使用した。この炭素繊維ストランドに、マトリックス樹脂としてエポキシ樹脂を含浸させ、上記ガラススクリムクロス層５の上に、フィラメントワインディングにて炭素繊維層２が厚さｔ１＝７ｍｍとなるように積層した。

次いで、樹脂が含浸された上記ガラススクリムクロス層５と炭素繊維層２との積層体を有した芯金１００を硬化炉に装入し、温度１５０℃にて加熱して硬化した。硬化した積層体を芯金１００から取り外した。このときの炭素繊維強化プラスチック管２の外径ｄ２は、１６４．０ｍｍであった。また、炭素繊維強化プラスチック管２における樹脂含浸量は、６０体積％とした。

この硬化した炭素繊維強化プラスチック管２の外周表面を研削（研磨）して、外径ｄ２＝１６３．０ｍｍとした。

次に、上記研削した炭素繊維強化プラスチック管２に、熱収縮前の外径１７２．５ｍｍ、厚さ２．４ｍｍ、弾性率２．８ＧＰａのＰＶＣ製内面接着剤無しの熱収縮管３を被せ、１００℃で４５分間加熱して、炭素繊維強化プラスチック管２に密着させた。熱収縮後の熱収縮管３の外径Ｄは、１６７．９ｍｍであった。巻芯１の切断後の製品幅（Ｌ）は、８００ｍｍであった。

このようにして作製した巻芯１は、幅（Ｌ）６００ｍｍ、厚さ１０μｍの偏光フィルムを巻取り速度２５０ｍ／ｓｅｃにて、しわの発生もなく、極めて良好に巻き取ることができた。

その後、表面に傷が発生したものを２回研磨して再生し、その後、熱収縮管３の肉厚ｔが０．２ｍｍ以下になったところで、カッターにて熱収縮管を切断分離し、上記方法で新しい熱収縮管３を取り付け、巻芯１を作製（再生）した。

つまり、本実施例では、
（ａ）使用済みの巻芯１の表面の熱収縮管３を除去し、
（ｂ）熱収縮管３が除去された繊維強化プラスチック管２に、上記製造時に使用したと同様の新しいＰＶＣ製熱収縮管３を被せ、熱収縮させて密着させる、
ことによって巻芯の再生を行った。

尚、本実施例では、このようにして得た巻芯１に対して、所望の外径を得るために、研磨後の熱収縮管３の肉厚が０．２ｍｍ〜４．５ｍｍとなるような範囲にて、巻芯１の外径、即ち、熱収縮管３の表面を研磨した。

この再生品を、再度巻芯として使用したが、何らの問題も発生しなかった。

つまり、本実施例にて作製した巻芯１は、その製造が容易であり、また、リサイクルが可能であり、そのためのコストも低く抑えることができた。

実施例４（炭素繊維とガラス繊維による混合芯材、芯材研磨有り、熱収縮管研磨無し、接着剤無し）
図６に、本発明の巻芯１の第４の実施例を示す。

本実施例にて、芯材２は、上記実施例と異なり、強化繊維として炭素繊維とガラス繊維を使用したガラス繊維層２ａと炭素繊維層２ｂとからなる繊維強化プラスチックにて作製した。また、内層５として、ガラススクリムクロス層を１層、有するものであった。

更に説明すると、本実施例では、まず、外径Ｄ０１５０ｍｍの芯金１００に、ガラス繊維にて作製されたガラス繊維織物、即ち、ガラススクリムクロス（ガラス目付量２５ｇ／ｍ２）を１層、２２００ｍｍ幅に巻き付けた。ガラススクリムクロス層５の厚さｔ３は、２０μｍであった。ガラススクリムクロス層５の外径ｄ１は、芯金１００の外径Ｄ０と実質的に同じ１５０ｍｍであった。

ガラス繊維としては、繊維径３〜１９μｍ程度のモノフィラメントを、例えば、約１０００〜５０００番手（ｇ／１０００ｍ）に収束した繊維束、即ち、ガラス繊維ストランドを使用した。また、炭素繊維としては、繊維径７〜１０μｍ程度のモノフィラメントを、例えば、約６０００〜２４０００本収束した繊維束、即ち、炭素繊維ストランドを使用した。

先ず、上記ガラス繊維ストランドに、マトリックス樹脂としてエポキシ樹脂を含浸させ、上記ガラススクリムクロス層５の上に、フィラメントワインディングにてガラス繊維層２ａが厚さｔ１ａ＝６ｍｍとなるように、ワインディング角度を４５度、１３５度に交互に変えて積層した。次いで、このガラス繊維層２ａの上に、上記炭素繊維ストランドに、マトリックス樹脂としてエポキシ樹脂を含浸させ、フィラメントワインディングにて炭素繊維層２ｂが厚さｔ１ｂ＝１ｍｍとなるように、ワインディング角度を４５度、１３５度に交互に変えて積層した。

このように、本実施例では、芯材２は、ガラス繊維層２ａと炭素繊維層２ｂの２層構成とした。

次いで、樹脂が含浸された上記クリムクロス層５、ガラス繊維層２ａ、炭素繊維層２ｂの積層体を有した芯金１００を硬化炉に装入し、温度１５０℃にて加熱して硬化した。硬化した積層体を芯金１００から取り外した。このときの繊維強化プラスチック管２の外径ｄ２は、１６４．０ｍｍであった。また、繊維強化プラスチック管２における樹脂含浸量は、５７体積％であった。

この硬化した繊維強化プラスチック管２の外周表面、即ち、炭素繊維層２ａの外周表面を研削（研磨）して、外径ｄ２＝１６３．０ｍｍとした。

次に、上記研削した繊維強化プラスチック管２に、熱収縮前の外径１７２．５ｍｍ、厚さ２．４ｍｍ、弾性率２．８ＧＰａのＰＶＣ製内面接着剤無しの熱収縮管３を被せ、１００℃で４５分間加熱して、繊維強化プラスチック管２に密着させた。熱収縮後の熱収縮管３の外径は、１６７．９ｍｍであった。巻芯１の切断後の寸法は、２０００ｍｍとした。

このようにして作製した巻芯１は、幅１８００ｍｍ、厚さ１０μｍの偏光フィルムを巻取り速度２００ｍ／ｓｅｃにて、しわの発生もなく、極めて良好に巻き取ることができた。

その後、表面に傷が発生したものを３回研磨して再生し、その後、熱収縮管３の肉厚ｔが０．２ｍｍ以下になったところで、カッターにて熱収縮管を切断分離し、再度、上記方法で新しい熱収縮管を取り付け、巻芯１を作製（再生）した。

つまり、本実施例では、
（ａ）使用済みの巻芯１の表面の熱収縮管３を除去し、
（ｂ）熱収縮管３が除去された繊維強化プラスチック管２に、上記製造時に使用したと同様の新しいＰＶＣ製熱収縮管３を被せ、熱収縮させて密着させる、
ことによって巻芯の再生を行った。

尚、本実施例では、このようにして得た巻芯１に対して、所望の外径を得るために、研磨後の熱収縮管３の肉厚が０．２ｍｍ〜４．５ｍｍとなるような範囲にて、巻芯１の外径、即ち、熱収縮管３の表面を研磨した。

この再生品を、再度巻芯として使用したが、何らの問題も発生しなかった。

つまり、本実施例にて作製した巻芯は、その製造が容易であり、また、リサイクルが可能であり、そのためのコストも低く抑えることができた。

実施例５（異なる外径の巻芯、芯材研磨有り、熱収縮管研磨無し、接着剤有り）
図７に、本発明の巻芯１の第５の実施例を示す。

本実施例では、実施例３と同様の材料及び製造方法にて、同様の寸法形状をした巻芯１を製造した。ただ、本実施例では、ＰＶＣ製内面接着剤ありの熱収縮管３を使用した。

即ち、本実施例では、まず、外径Ｄ０２１１．４ｍｍの芯金１００に、ガラス繊維にて作製されたガラス繊維織物、即ち、ガラススクリムクロス（ガラス目付量２５ｇ／ｍ２）を２層、１９００ｍｍ幅に巻き付けた。ガラススクリムクロス層５の厚さｔ３は、２層５ａ、５ｂで、２０μｍであった。

また、炭素繊維としては、繊維径７〜１０μｍ程度のモノフィラメントを、例えば、約６０００〜２４０００本収束した繊維束、即ち、炭素繊維ストランドを使用した。この炭素繊維ストランドに、マトリックス樹脂としてエポキシ樹脂を含浸させ、上記ガラススクリムクロス層５の上に、フィラメントワインディングにて炭素繊維層２が厚さｔ１＝１１ｍｍとなるように、ワインディング角度を４５度、１３５度に交互に変えて積層した。

次いで、樹脂が含浸された上記ガラススクリムクロス層５と炭素繊維層２との積層体を有した芯金１００を硬化炉に装入し、温度２００℃にて加熱して硬化した。硬化した積層体を芯金１００から取り外した。このときの炭素繊維強化プラスチック管２の外径ｄ２は、２３３．４ｍｍであった。また、炭素繊維強化プラスチック管２における樹脂含浸量は、５７体積％であった。

この硬化した炭素繊維強化プラスチック管２の外周表面を研削して、外径ｄ２＝２３１．４ｍｍとした。

次に、上記研削した炭素繊維強化プラスチック管２に、熱収縮前の外径２６０．０ｍｍ、厚さ３．０ｍｍ、弾性率２．８ＧＰａのＰＶＣ製内面接着剤ありの熱収縮管３を被せ、１００℃で４５分間加熱して、炭素繊維強化プラスチック管２に密着させた。熱収縮後の熱収縮管３の外径は、２３８．０ｍｍであった。巻芯１の切断後の寸法は、１７００ｍｍとした。

このようにして作製した巻芯１は、幅１５００ｍｍ、厚さ７０μｍの偏光フィルムを巻取り速度２００ｍ／ｓｅｃにて、しわの発生もなく、極めて良好に巻き取ることができた。

その後、表面に傷が発生したものを２回研磨して再生し、その後、熱収縮管３の肉厚ｔが０．２ｍｍ以下になったところで、カッターにて熱収縮管を切断分離し、再度、上記方法で新しい熱収縮管を取り付け、巻芯１を作製（再生）した。

つまり、本実施例では、
（ａ）使用済みの巻芯１の表面の熱収縮管３を除去し、
（ｂ）熱収縮管３が除去され、露出した繊維強化プラスチック管２の表面を研磨し、その後、
（ｃ）繊維強化プラスチック管２に、上記製造時に使用したと同様の新しいＰＶＣ製の熱収縮管３を被せ、熱収縮させて密着させ、次いで、
（ｄ）熱収縮管３の表面を研磨して、研磨後の熱収縮管３の肉厚を０．２ｍｍ〜４．５ｍｍとする、
ことによって巻芯の再生を行った。使用した熱収縮管３は、内面接着剤ありの熱収縮管であった。

この再生品を、巻芯として使用したが、何らの問題も発生しなかった。

つまり、本実施例にて作製した巻芯は、その製造が容易であり、また、リサイクルが可能であり、そのためのコストも低く抑えることができた。

本発明に係る巻芯の一実施例を示す概略構成断面図である。 熱収縮管の肉厚と変形料との関係を説明する図である。 本発明に係る巻芯の他の実施例を示す概略構成断面図である。 本発明に係る巻芯の他の実施例を示す概略構成断面図である。 本発明に係る巻芯の他の実施例を示す概略構成断面図である。 本発明に係る巻芯の他の実施例を示す概略構成断面図である。 本発明に係る巻芯の他の実施例を示す概略構成断面図である。

符号の説明

１ 巻芯
２ 芯材
３ 熱収縮管
４ 接着剤層
５ 内層

Claims (17)

1. 強化繊維として炭素繊維を含む繊維強化プラスチックにて作製された芯材と、その表面層を形成する熱収縮管とを備えた巻芯であって、
   前記表面層を形成する前記熱収縮管は、ＰＶＣ製の熱収縮管であって、熱収縮後の肉厚が０．２ｍｍ〜４．５ｍｍとされることを特徴とする巻芯。
2. 前記熱収縮管は、熱収縮後の肉厚が１．０ｍｍ〜４．５ｍｍとされることを特徴とする請求項１に記載の巻芯。
3. 前記芯材と前記熱収縮管との間に接着剤層を設けることを特徴とする請求項１又は２に記載の巻芯。
4. 前記芯材の内層として、強化繊維としてガラススクリムクロスを使用した繊維強化プラスチック層を設けることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の巻芯。
5. 前記繊維強化プラスチックは、強化繊維が炭素繊維である炭素繊維強化プラスチックであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の巻芯。
6. 前記繊維強化プラスチックは、強化繊維として、更に、ガラス繊維又はアラミド繊維のいずれかを単独で、又は、複数種混入して含むことを特徴とする請求項５に記載の巻芯。
7. 前記繊維強化プラスチックに使用されるマトリックス樹脂は、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニールエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、又は、フェノール樹脂であることを特徴とする請求項５又は６に記載の巻芯。
8. 前記巻芯は、厚さが１μｍ〜２００μｍとされる薄膜フィルム又はシート材を巻き取るための巻芯であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかの項に記載の巻芯。
9. 強化繊維として炭素繊維を含む繊維強化プラスチックにて作製された芯材と、その表面層を形成する熱収縮管とを備えた巻芯の製造方法であって、
   （ａ）炭素繊維を含む繊維強化プラスチック管を作製して前記芯材を形成し、
   （ｂ）前記繊維強化プラスチック管にＰＶＣ製の熱収縮管を被せ、熱収縮させて密着させ、その後、
   （ｃ）前記熱収縮管の表面を研磨して、研磨後の前記熱収縮管の肉厚を０．２ｍｍ〜４．５ｍｍとする、
   ことを特徴とする巻芯の製造方法。
10. 強化繊維として炭素繊維を含む繊維強化プラスチックにて作製された芯材と、その表面層を形成する熱収縮管とを備えた巻芯の製造方法であって、
    （ａ）炭素繊維を含む繊維強化プラスチック管を作製して前記芯材を形成し、
    （ｂ）前記繊維強化プラスチック管を研磨し、その後、
    （ｃ）前記芯材としての前記研磨された繊維強化プラスチック管にＰＶＣ製の熱収縮管を被せ、熱収縮させて密着させ、熱収縮後の前記熱収縮管の肉厚を０．２ｍｍ〜４．５ｍｍとする、
    ことを特徴とする巻芯の製造方法。
11. 前記工程（ｃ）にて、熱収縮後の前記熱収縮管の表面を研磨して、前記熱収縮管の肉厚を０．２ｍｍ〜４．５ｍｍとすることを特徴とする請求項１０に記載の巻芯の製造方法。
12. 前記繊維強化プラスチック管と前記熱収縮管との間に接着剤を設けることを特徴とする請求項９〜１１のいずれかの項に記載の巻芯の製造方法。
13. 前記工程（ａ）にて、前記繊維強化プラスチック管は、樹脂が含浸された強化繊維をフィラメントワインディングにて芯金に巻き付けることにより作製されることを特徴とする請求項９〜１２のいずれかの項に記載の巻芯の製造方法。
14. 前記工程（ａ）の前に、目付量１０ｇ／ｍ²〜９０ｇ／ｍ²のガラススクリムクロスを芯金に巻き付けて固定し、その後に、前記工程（ａ）を実施することを特徴とする請求項１３に記載の巻芯の製造方法。
15. 強化繊維として炭素繊維を含む繊維強化プラスチックにて作製された芯材と、その表面層を形成する熱収縮管とを備え、前記芯材と前記熱収縮管との間に接着剤層がない巻芯の再生方法であって、
    （ａ）使用済みの前記巻芯の表面の前記熱収縮管を除去し、
    （ｂ）前記熱収縮管が除去された前記繊維強化プラスチック管にＰＶＣ製の熱収縮管を被せ、熱収縮させて密着させ、熱収縮後の前記熱収縮管の肉厚が０．２ｍｍ〜４．５ｍｍとされる、
    ことを特徴とする巻芯の再生方法。
16. 前記工程（ｂ）にて、熱収縮後の前記熱収縮管の表面を研磨して、前記熱収縮管の肉厚を０．２ｍｍ〜４．５ｍｍとすることを特徴とする請求項１５に記載の巻芯の再生方法。
17. 強化繊維として炭素繊維を含む繊維強化プラスチックにて作製された芯材と、その表面層を形成する熱収縮管とを備え、前記芯材と前記熱収縮管との間に接着剤層がある巻芯の再生方法であって、
    （ａ）使用済みの前記巻芯の表面の前記熱収縮管を除去し、
    （ｂ）前記熱収縮管が除去され、露出した前記繊維強化プラスチック管の表面を研磨し、その後、
    （ｃ）前記繊維強化プラスチック管にＰＶＣ製の熱収縮管を被せ、熱収縮させて密着させ、次いで、
    （ｄ）前記熱収縮管の表面を研磨して、研磨後の前記熱収縮管の肉厚を０．２ｍｍ〜４．５ｍｍとする、
    ことを特徴とする巻芯の再生方法。

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