JP2012246084A - 巻き芯 - Google Patents

Abstract

【課題】安価かつ軽量にするために補強シートを用いた巻き芯において、機械的強度及びたわみ性が良好であり、耐久性に優れている巻き芯を提供する。
【解決手段】本発明に係る巻き芯１は、軸方向Ｘと周方向Ｙとを有する。本発明に係る巻き芯１は、第１の補強シート１１が、巻き芯１の軸方向Ｘに巻かれた第１のシート部３と、第２の補強シート１２が、巻き芯１の周方向Ｙに巻かれた第２のシート部４とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、補強シートを用いた巻き芯に関し、例えば、樹脂シート、ゴムシート、紙及び布等の様々な巻き付け部材を巻き取るために用いられる巻き芯に関する。

巻き芯は、紙、布及びシート等の様々な長尺状の巻き付け部材を巻き付けるために用いられている。これらの巻き付け部材は、巻き芯に巻き付けられた状態で保管又は移送等され、巻き芯から巻き解かれて加工又は使用されている。

従来、上記巻き芯として、主に、紙管、樹脂管及び繊維強化プラスチック管等が用いられている。

上記紙管の一例として、下記の特許文献１には、紙帯がらせん状に多重積層されて形成されている紙管本体と、該紙管本体の外側の表面に帯電防止性を有する被覆層とを備える巻き芯が開示されている。

特許第４３９３５６９号公報

上記巻き芯には、真円度の精度、曲げ強さ等の機械的強度、たわみ性、軽量性、材料コスト、及びリサイクル性に優れていることが要求される。

特許文献１に記載のような上記紙管は、紙により形成されている。従って、上記紙管は、軽量かつ安価であるという利点がある。しかし、上記紙管では、吸水及び吸湿しやすく、真円度の精度及び機械的強度を充分に高くすることが困難であり、耐久性が低いという問題がある。

上記樹脂管は、一般的にプラスチックにより形成されている。従って、上記樹脂管は、軽量かつ安価であり、更にリサイクル性に優れているという利点がある。しかし、プラスチックにより形成された樹脂管では、機械的強度及びたわみ性を充分に高くすることが困難であるという問題がある。

上記繊維強化プラスチック管は、強化繊維に熱硬化性樹脂を含浸させて、硬化させることにより形成されている。上記繊維強化プラスチック管は、真円度の精度と機械的強度とに優れている。しかし、上記繊維強化プラスチック管は、非常に高価であり、重くて取扱性が低く、容易にリサイクルすることができない。

このように、従来の巻き芯では、種類によって一長一短あり、要求される全ての性能を充分に満足することは困難である。

特に、従来の巻き芯では、機械的強度及びたわみ性が悪いので、変形しやすいという問題がある。巻き芯の耐久性が低く、巻き芯が変形すると、巻き芯を回転させて上記巻き付け部材を巻き付けるときに、軸がぶれやすい。このため、巻き芯が固定する治具から脱落しやすく、更に巻き芯に上記巻き付け部材を精度よく巻き付けることができなかったりする。

特に、巻き芯により多くの上記巻き付け部材を巻き付けたり、１本の巻き芯を繰り返して使用したりする場合には、巻き芯の機械的強度及びたわみ性が高いことが特に求められる。

本発明の目的は、安価かつ軽量にするために補強シートを用いた巻き芯であって、機械的強度及びたわみ性が良好であり、耐久性に優れている巻き芯を提供することにある。

本発明の広い局面によれば、軸方向と周方向とを有する巻き芯であって、第１の補強シートが、巻き芯の軸方向に巻かれた第１のシート部と、第２の補強シートが、巻き芯の周方向に巻かれた第２のシート部とを備える、巻き芯が提供される。

本発明に係る巻き芯のある特定の局面では、上記第１，第２の補強シートがそれぞれ、熱可塑性樹脂により形成されている。

本発明に係る巻き芯の他の特定の局面では、上記第２の補強シートが、巻き芯の周方向に巻かれて、かつ巻き芯の軸方向にずれるようにらせん状に巻かれて、上記第２のシート部が形成されている。

本発明に係る巻き芯のさらに他の特定の局面では、上記第２の補強シートが、巻き芯の周方向に巻かれて、かつ巻き芯の軸方向にずれるようにかつ重なり部分を有するように巻かれて、上記第２のシート部が形成されている。

本発明に係る巻き芯の別の特定の局面では、上記第２の補強シートが、上記第１のシート部の外側の表面に、巻き芯の周方向に巻かれて、上記第２のシート部が形成されている。

本発明に係る巻き芯の別の特定の局面では、芯部材がさらに備えられ、上記第１の補強シートが、上記芯部材の外側の表面に、巻き芯の軸方向に巻かれて、上記第１のシート部が形成されており、上記第２の補強シートが、上記第１のシート部の外側の表面に、巻き芯の周方向に巻かれて、上記第２のシート部が形成されている。

本発明に係る巻き芯の別の特定の局面では、巻き芯の最表面に、樹脂層がさらに備えられる。

本発明に係る巻き芯のさらに別の特定の局面では、上記第２の補強シートが、上記第１のシート部の外側の表面に、巻き芯の周方向に巻かれて、上記第２のシート部が形成されており、上記樹脂層が、上記第２のシート部の外側の表面を被覆している。

本発明に係る巻き芯のさらに別の特定の局面では、芯部材がさらに備えられ、上記第１の補強シートが、上記芯部材の外側の表面に、巻き芯の軸方向に巻かれて、上記第１のシート部が形成されており、上記第２の補強シートが、上記第１のシート部の外側の表面に、巻き芯の周方向に巻かれて、上記第２のシート部が形成されており、上記樹脂層が、上記第２のシート部の外側の表面を被覆している。

本発明に係る巻き芯の別の特定の局面では、芯部材がさらに備えられ、上記芯部材は、熱可塑性樹脂により形成されている。

本発明に係る巻き芯は、第１，第２のシート部を備えており、該第１，第２のシート部が第１，第２の補強シートにより形成されているので、安価かつ軽量である。

さらに、本発明に係る巻き芯では、上記第１のシート部が、第１の補強シートが巻き芯の軸方向に巻かれて形成されており、かつ上記第２のシート部が、第２の補強シートが巻き芯の周方向に巻かれて形成されているので、機械的強度及びたわみ性が良好であり、耐久性に優れている。

図１は、本発明の一実施形態に係る巻き芯を模式的に示す斜視図である。 図２（ａ）〜（ｃ）は、図１に示す巻き芯を説明するための模式的な斜視図である。 図３（ａ）〜（ｃ）は、図１に示す巻き芯の変形例である巻き芯を説明するための模式的な斜視図である。 図４は、巻き芯を得るために、芯部材を製造する装置を示す模式図である。 図５は、巻き芯を得るために、第１のシート部及び第２のシート部を形成するための装置を示す模式図である。 図６は、巻き芯を得るために、樹脂層を形成するための装置を示す模式図である。

以下、本発明を詳細に説明する。

（巻き芯）
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態及び実施例を説明することにより本発明を明らかにする。

図１に、本発明の一実施形態に係る巻き芯を模式的に斜視図で示す。

図１に示すように、巻き芯１は、芯部材２と、第１のシート部３と、第２のシート部４と、樹脂層５とを備える。巻き芯は芯部材を備えることが望ましいが、芯部材は必須ではない。巻き芯１は、軸方向Ｘと周方向Ｙとを有する。巻き芯１は管状であり、パイプである。巻き芯１の軸方向Ｘは、芯部材２の軸方向と同じであり、巻き芯１の周方向Ｙは芯部材２の周方向と同じである。第１，第２のシート部３，４は補強層である。樹脂層５は保護層である。

また、図２（ａ）は、芯部材２に第１のシート部３が形成された状態を示す図であり、図２（ｂ）は、芯部材２に第１のシート部３及び第２のシート部４が形成された状態を示す図であり、図２（ｃ）は、芯部材２に第１のシート部３及び第２のシート部４が形成され、かつ第２のシート部４が樹脂層５により被覆されている状態を示す図である。

芯部材２は管状であり、パイプである。芯部材２は、軸方向と周方向とを有する。芯部材２は、熱可塑性樹脂により形成されていることが好ましい。この場合には、巻き芯１の材料コストをより一層低減でき、かつ巻き芯１をより一層軽量化できる。

第１のシート部３は、第１の補強シート１１が、巻き芯１の軸方向Ｘに巻かれて形成されている。なお、シートには、フィルム及びテープが含まれる。第１の補強シート１１は、芯部材２の外側の表面に巻かれている。第１の補強シート１１は、芯部材２の外側の表面に積層されており、配置されている。芯部材２の外側の表面が、第１のシート部３により被覆されている。第１の補強シート１１は、長尺状であり、長さ方向と幅方向とを有する。巻き芯１では、複数の第１の補強シート１１が、芯部材２に巻かれている。巻き芯１の軸方向Ｘと、第１の補強シート１１の長さ方向とが略平行である。第１のシート部３は、巻き芯１のたわみ性を効果的に高める。

複数の第１の補強シート１１は、端部１１ａ（第１の補強シート１１の幅方向の両側の端部）が揃うように並んで芯部材２に巻かれている。段差を無くし、第１のシート部３の厚みばらつきを低減する観点からは、複数の第１の補強シートは隙間なく並んでいることが好ましく、複数の第１の補強シートの端部間の隙間の距離は１ｍｍ以下であることが好ましい。該隙間の距離が小さいほど、巻き芯の機械的強度及びたわみ性が高くなる。段差をなくし、第１のシート部の厚みばらつきを低減することで、樹脂シート、ゴムシート、紙及び布等の様々な長尺状の巻き付け部材を巻き芯に巻き付けたときに、該巻き付け部材に皺が生じ難くなり、該巻き付け部材に段差形状が転写されるのを抑制できる。複数の第１の補強シートは重なり部分を有するように巻かれていてもよい。複数の第１の補強シートは、端部が重なるように巻かれていてもよい。

第２のシート部４は、第２の補強シート１２が、巻き芯１の周方向Ｙに巻かれて形成されている。第２の補強シート１２は、第１のシート部３の外側の表面に巻かれている。第２の補強シート１２は、第１のシート部３の外側の表面に積層されており、配置されている。第１のシート部３の外側の表面が、第２のシート部４により被覆されている。第２の補強シート１２は、長尺状であり、長さ方向と幅方向とを有する。巻き芯１では、１つの第２の補強シート１２が、第１のシート部３の外側の表面を巻回するように巻かれている。第２の補強シート１２は、巻き芯１の軸方向Ｘにずれるように巻かれている。具体的には、第２の補強シート１２は、巻き芯１の軸方向Ｘにずれるようにらせん状に巻かれている。このように、第２の補強シート１２を軸方向Ｘにずれるように巻くことで、巻き芯の機械的強度をより一層高めることができ、第２の補強シート１２を軸方向Ｘにずれるようにらせん状に巻くことで、巻き芯の機械的強度をさらに一層高めることができる。第２のシート部４は、巻き芯１の圧縮強度及び曲げ強度などの機械的強度を効果的に高める。

複数の第２の補強シート１２は、端部１２ａ（第２の補強シート１２の幅方向の両側の端部）が揃うように並んで巻かれており、重なり部分を有さないように巻かれている。段差を無くし、第２のシート部の厚みばらつきを低減する観点からは、第２の補強シートは隙間なく並んでいることが好ましく、第２の補強シートの端部間の隙間の距離は１ｍｍ以下であることが好ましい。該隙間の距離が小さいほど、巻き芯の機械的強度及びたわみ性が高くなる。なお、第２の補強シートの端部間に隙間があっても、樹脂層により隙間を埋めることで、巻き芯の外側の表面に段差を無くし、表面を平滑にすることができる。

巻き芯１は、該巻き芯１の最表面に樹脂層５を備える。巻き芯１は、第２のシート部１２の外側の表面を被覆している。樹脂層５は樹脂を用いて形成されている。樹脂層５は、巻き芯１のたわみ性及び機械的強度の向上に大きく寄与する。また、樹脂層５により、巻き芯１の外側の表面の平滑性を高めることもできる。

図３（ｃ）に、巻き芯１の変形例である巻き芯を模式的に斜視図で示す。

図３（ｃ）に示す巻き芯２１は、芯部材２と、第１のシート部３と、第２のシート部２２と、樹脂層５とを備える。第２のシート部が異なることを除いては、巻き芯２１は、巻き芯１と同様に構成されている。

図３（ａ）〜（ｃ）は図２（ａ）〜（ｃ）に示す状態と対応しており、図３（ａ）は、芯部材２に第１のシート部３が形成された状態を示す図であり、図３（ｂ）は、芯部材２に第１のシート部３及び第２のシート部２２が形成された状態を示す図であり、図３（ｃ）は、芯部材２に第１のシート部３及び第２のシート部２２が形成され、かつ第２のシート部２２が樹脂層５により被覆されている状態を示す図である。

図３（ｂ），（ｃ）に示すように、巻き芯２１では、第２の補強シート３１が、巻き芯２１の周方向Ｙに巻かれて、第２のシート部２２が形成されている。第１のシート部３の外側の表面が、第２のシート部２２により被覆されている。第２の補強シート３１は、長尺状であり、長さ方向と幅方向とを有する。１つの第２の補強シート３１が、巻き芯２１の軸方向Ｘにずれるようにらせん状に巻かれている。具体的には、巻き芯１では、第２の補強シート１２は端部１２ａが揃うようにかつ重なり部分を有さないように巻かれているのに対し、巻き芯２１では、第２の補強シート３１は、重なり部分３１ｂを有するように巻かれている。具体的には、第２の補強シート３１は、端部３１ａ（第２の補強シート３１の幅方向の両側の端部）が重なるように巻かれている。第２の補強シートは、重なり部分を有するように巻かれていることが好ましい。これによって、巻き芯の機械的強度及びたわみ性がより一層良好になる。

（巻き芯の他の詳細）
上記第１，第２の補強シートはそれぞれ、熱可塑性樹脂により形成されていることが望ましい。この場合には、巻き芯がより一層安価かつ軽量になる。上記第１，第２の補強シートとして、無機系の繊維を織り込んだシートも使用できる。上記第１，第２の補強シートはそれぞれ、熱可塑性樹脂又は無機系の繊維により形成されていることが望ましい。上記無機系の繊維は、無機化合物により形成された繊維であることが望ましい。

上記第１の補強シートと上記第２の補強シートとは同一であってもよく、異なっていてもよい。

上記第１，第２の補強シートの材料である熱可塑性樹脂は特に限定されない。該熱可塑性樹脂として、従来公知の熱可塑性樹脂が使用可能である。該熱可塑性樹脂の具体例としては、ポリオレフィン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂等が挙げられる。上記ポリオレフィン樹脂としては、ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、ホモポリプロピレン、プロピレンランダム共重合体、プロピレンブロック共重合体、及びポリブテン等などが挙げられる。

上記第１，第２の熱可塑性樹脂シートは、延伸された延伸シートであることが好ましい。延伸シートは、熱可塑性樹脂を溶融させ、シート状に成形した後、延伸することにより得られる。延伸により、樹脂の分子鎖配向により、延伸シートの強度及び伸縮性が大幅に向上する。延伸比によっては、延伸シートの強度を、金属の強度に近づけることも可能である。強度を一定方向に向上させるために、上記延伸シートは一軸延伸されていることが好ましく、一軸延伸シートであることが好ましい。

上記第１，第２の熱可塑性樹脂シートの製造方法としては特に限定されないが、Ｔダイなどを用いた溶融押出成形法、及びカレンダー成形などによるロール成形法等が挙げられる。

上記延伸シートを得る延伸方法としては特に限定されないが、例えば加熱されたシートを、速度が異なるロール間で延伸するロール間延伸法等が挙げられる。延伸は１回のみ行われてもよく、２回以上行われてもよい。延伸後に、延伸シートは所定の幅にスリット加工して用いることが好ましい。

上記延伸シートの延伸倍率は、樹脂の性状などによって適宜変更することができ特に限定されない。上記延伸シートの延伸倍率は、好ましくは１０倍以上、より好ましくは２０倍程度である。上記延伸倍率が１０倍以上であると、延伸シートの強度及び弾性率がより一層良好になる。上記延伸シートの延伸倍率の上限は特に限定されない。延伸倍率の上限の一例を挙げると、１００倍以下、５０倍以下等が挙げられる。

上記第１，第２の熱可塑性樹脂シートの厚みは特に限定されないが、好ましくは５０μｍ以上、より好ましくは１００μｍ以上、好ましくは１０００μｍ以下、より好ましくは５００μｍ以下である。厚みが上記下限以上であると、巻き付け回数を増やさなくても巻き芯の機械的強度及びたわみ性を良好にすることができ、更に上記第１，第２の熱可塑性樹脂シートの取り扱い性も高くなり、巻き芯の生産性が高くなる。厚みが上記上限以下であると、巻き取り及び巻き出し時などに上記第１，第２の熱可塑性樹脂シートに割れが生じ難くなり、更に延伸により上記第１，第２の熱可塑性樹脂シートに割れが生じ難くなる。また、上記第１，第２の熱可塑性樹脂シートをロール状に巻き付けて原反ロールを得たり、上記第１，第２の熱可塑性樹脂シートを巻き付けたりする作業が容易になる。

上記第１，第２の熱可塑性樹脂シートの長さ方向寸法及び幅方向寸法は、巻き芯の径、巻き付け角度及び巻き付け方法等により適宜選択され特に限定されない。

上記無機系の繊維は、具体的にはガラス繊維やカーボン繊維などが挙げられる。

上記ガラス繊維やカーボン繊維などの無機系の繊維は、一方向に引きそろえた繊維であることが望ましい。上記ガラス繊維やカーボン繊維などの無機系の繊維として、プリプレグ等の樹脂を含浸させた繊維が使用し易い。

上記第１の補強シートの巻き付け角度α１は特に限定されない。上記第１の補強シートの巻き付け角度α１は巻き芯の軸方向と、第１の補強シートの端部（幅方向の両側の端部）とのなす角度（ずれ角度）である。該巻き付け角度α１は、好ましくは５°未満であり、より好ましくは０°である。巻き付け角度α１が上記上限以下であると、巻き芯のたわみ性がより一層高くなる。

上記第２の補強シートの巻き付け角度α２は特に限定されない。上記第２の補強シートの上記巻き付け角度α２は、巻き芯の周方向と、第２の補強シートの端部（幅方向の両側の端部）とのなす角度（ずれ角度）である。該巻き付け角度α２は、好ましくは１０°以上、より好ましくは３０°以上、更に好ましくは４５°以上、好ましくは８０°以下、より好ましくは７０°以下である。上記巻き付け角度α２が上記下限以上及び上記上限以下であると、巻き芯の圧縮強度及び曲げ強度などの機械的強度がより一層高くなる。特に、上記巻き付け角度α２が３０°以上であると、機械的強度が更に一層高くなり、４５°以上であると、機械的強度がかなり高くなる。

また、上記第１の補強シートにより形成された上記第１のシート部は、必要に応じて、２層以上の積層構造を有していてもよい。上記第１のシート部は、２層の積層構造を有していてもよく、３層の積層構造を有していてもよく、４層以上の積層構造を有していてもよい。すなわち、巻き芯は、内層の第１のシート部と外層の第１のシート部とを有していてもよい。第１のシート部の積層数が少ないほど、巻き芯の材料コストを低減し、かつ巻き芯を軽量化できる。第１のシート部の積層数が多いほど、巻き芯のたわみ性がより一層高くなる。２層以上の積層構造を有する第１のシート部を形成する場合に、内層の第１のシート部を形成する第１の補強シートと、外層の第１のシート部を形成する第１の補強シートとは、同一であってもよく、異なっていてもよい。

また、上記第２の補強シートにより形成された上記第２のシート部は、必要に応じて、２層以上の積層構造を有していてもよい。上記第２のシート部は、２層の積層構造を有していてもよく、３層の積層構造を有していてもよく、４層以上の積層構造を有していてもよい。すなわち、巻き芯は、内層の第２のシート部と外層の第２のシート部とを有していてもよい。第２のシート部の積層数が少ないほど、巻き芯の材料コストを低減し、かつ巻き芯を軽量化できる。第２のシート部の積層数が多いほど、巻き芯の機械的強度がより一層高くなる。２層以上の積層構造を有する第２のシート部を形成する場合に、内層の第２のシート部を形成する第２の補強シートと、外層の第２のシート部を形成する第２の補強シートとは、同一であってもよく、異なっていてもよい。

機械的強度及びたわみ性がより一層良好な巻き芯を得る観点からは、内層の第２のシート部を形成する第２の補強シートと、外層の第２のシート部を形成する第２の補強シートとは、上記巻き付け角度α２又は巻き付け方向（傾き方向、ずれ方向）をかえて巻かれていることが好ましい。

上記第１，第２の補強シートは、必要に応じて表面の接着性を向上させる目的で、表面処理されていることが好ましい。上記表面処理の方法としては、例えば、サンドブラスト等による物理的方法、表面を加熱する方法、プラズマ加工又はコロナ加工等による化学的方法、表面に予め接着シートをラミネートし接着性を付与する方法が挙げられる。

上記接着シートの材料としては、直鎖状低密度ポリエチレン、変性ポリエチレン及びエチレン−酢酸ビニル共重合体等が挙げられる。上記接着シートにかえて接着剤を用いてもよい。該接着剤としては、ホットメルト接着剤等が挙げられる。該ホットメルト接着剤の材料としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体及びアクリル樹脂が挙げられる。

上記芯部材の使用によって、巻き芯のたわみ性及び機械的強度がかなり高くなる。上記芯部材を形成する樹脂は特に限定されないが、熱可塑性樹脂であることが好ましい。上記芯部材の材料である熱可塑性樹脂は特に限定されない。該熱可塑性樹脂として、従来公知の熱可塑性樹脂が使用可能である。該熱可塑性樹脂としては、上記第１，第２の熱可塑性樹脂シートの材料である上述した熱可塑性樹脂等が挙げられる。

上記樹脂層の形成によって、巻き芯の機械的強度及びたわみ性が良好になり、特にたわみ性がかなり高くなる。上記樹脂層の材料である樹脂は特に限定されないが、熱可塑性樹脂であることが好ましい。上記樹脂層の材料である熱可塑性樹脂は特に限定されない。該熱可塑性樹脂として、従来公知の熱可塑性樹脂が使用可能である。該熱可塑性樹脂としては、上記第１，第２の熱可塑性樹脂シートの材料である上述した熱可塑性樹脂等が挙げられる。

また、上記第１，第２の熱可塑性樹脂シート、上記芯部材及び上記樹脂層を形成する材料には、必要に応じ結晶核剤、架橋剤、架橋助剤、滑剤及び充填剤等の添加剤を配合してもよい。特に、上記芯部材に、これらの添加剤を配合することが好ましい。

上記結晶核剤又は充填剤としては、炭酸カルシウム、タルク、ゼオライト及び酸化チタン等が挙げられる。これらは１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。

樹脂の結晶化度を向上させることで、上記第１，第２の熱可塑性樹脂シート、上記芯部材及び上記樹脂層の強度を高めることができ、厚みを薄くすることができ、更に材料コストの低減かつ軽量化につながる。

上記架橋剤としては光重合開始剤等が挙げられる。該光重合開始剤としては、ベンゾフェノン及びアセトフェノン等が挙げられる。上記第１，第２の熱可塑性樹脂シート、上記芯部材及び上記樹脂層の架橋密度を高めるために、電子線照射及び紫外線照射などの処理を行ってもよい。

上記芯部材及び上記樹脂層を得る方法は特に限定されない。上記芯部材及び上記樹脂層はそれぞれ、押出成形法により得られることが好ましい。上記芯部材及び上記樹脂層を押出成形法により得る場合に、押出成形条件は特に限定されない。押出成形条件は、使用する樹脂の融点、メルトインデックス（ＭＩ）及び充填剤の配合量により適宜調整可能である。

巻き芯における各層間の接着性をより一層高める観点からは、上記芯部材、上記第１の熱可塑性樹脂シート、上記第２の熱可塑性樹脂シート及び上記樹脂層のうち、接着される部材同士は、同じ熱可塑性樹脂により形成されていることが好ましい。上記芯部材、上記第１の熱可塑性樹脂シート、上記第２の熱可塑性樹脂シート及び上記樹脂層をこの順で積層する場合には、上記芯部材と上記第１の熱可塑性樹脂シートとが同じ熱可塑性樹脂により形成されていることが好ましく、上記第１の熱可塑性樹脂と上記第２の熱可塑性樹脂シートとが同じ熱可塑性樹脂により形成されていることが好ましく、上記第２の熱可塑性樹脂シートと上記樹脂層とが同じ熱可塑性樹脂により形成されていることが好ましい。また、同じ熱可塑性樹脂を使用したり、使用する熱可塑性樹脂の種類を少なくしたりすることで、巻き芯のリサイクル性が向上し、環境負荷を低減できる。上記第１の熱可塑性樹脂シート及び上記第２の熱可塑性樹脂シートがいずれも、ポリオレフィン樹脂により形成されていることが好ましく、上記芯部材、上記第１の熱可塑性樹脂シート及び上記第２の熱可塑性樹脂シートがいずれも、ポリオレフィン樹脂により形成されていることがより好ましく、上記芯部材、上記第１の熱可塑性樹脂シート、上記第２の熱可塑性樹脂シート及び上記樹脂層がいずれも、ポリオレフィン樹脂により形成されていることが更に好ましい。

（巻き芯の製造方法）
巻き芯１，２１を得る際には、先ず、巻き芯２を用意する。

芯部材２は特に限定されないが、例えば、図４に示す装置５１を用いて得られる。

図４に示す装置５１は、押出機５２と、金型５３と、冷却金型５４と、引取機５５と、カット機５６とを備える。金型５３は、押出機５２の先端に取り付けられている。冷却金型５４は、金型５３から押し出された熱可塑性樹脂を冷却するための金型である。冷却金型５４により冷却された芯部材は引取機５５により引き取られ、カット機５６により所定の長さに切断される。

次に、図２（ａ），図３（ａ）に示すように、第１の補強シート１１を、芯部材２の外側の表面に、得られる巻き芯１，２１の軸方向Ｘに巻き付けて、第１のシート部３を形成する。次に、図２（ｂ），図３（ｂ）に示すように、第２の補強シート１２，３１を、得られる巻き芯１，２１の周方向Ｙに巻き付けて、第２のシート部４，２２を形成する。

第１のシート部３及び第２のシート部４，２２を形成するために、例えば、図５に示す装置６１が用いられる。

装置６１は、芯部材固定用チャックコーン６２と、芯部材回転用モーター６３と、軸方向接着用の熱風装置６４、軸方向接着用のシート固定台６５と、周方向接着用の熱風装置６６と、周方向接着用のシート固定台６７とを備える。

装置６１を使用する際には、巻き芯２を、芯部材固定用チャックコーン６２に固定する。また、軸方向接着用のシート固定台６５に、第１の補強シート１１を固定する。次に、第１の補強シート１１の先端を芯部材２に接着シートなどを用いて固定する。第１の補強シート１１に事前に接着シートをラミネートし、第１の補強シート１１に軸方向接着用の熱風装置６４により熱風を吹き付けながら、接着シートを溶融させて、第１の補強シート１１を芯部材２の外側の表面に接着させつつ、得られる巻き芯１，２１の軸方向Ｘに巻き付ける。

次に、周方向接着用のシート固定台６７に、第２の補強シート１２，３１を固定する。また、第２の補強シート１２，３１の先端を、芯部材２又は第１のシート部３に接着シートなどを用いて固定する。第２の補強シート１２，３１に事前に接着シートをラミネートし、第１のシート部３が形成された芯部材２を回転させて、第２の補強シート１２，３１に周方向接着用の熱風装置６６により熱風を吹き付けながら、接着シートを溶融させて、第２の補強シート１２，３１を第１のシート部４の外側の表面に接着させつつ、得られる巻き芯１，２１の周方向Ｙに巻き付ける。第１のシート部３が形成された芯部材２の回転と同時に、周方向接着用のシート固定台６７を得られる巻き芯１，２１の軸方向Ｘに移動させることで、第２の補強シート１２，３１を、得られる巻き芯１，２１の周方向Ｙに巻きつけることが容易である。第１のシート部３が形成された芯部材２の回転速度、又は周方向接着用の熱風装置６６及び周方向接着用シート固定台６７の得られる巻き芯１，２１の軸方向Ｘへの移動速度をかえることによって、第２の補強シート１２が重なり部分を有さない第２のシート部４を形成したり、第２の補強シート３１が重なり部分を有する第２のシート部２２を形成したりすることができる。

また、周方向接着用の熱風装置６６及び周方向接着用のシート固定台６７に第２の補強シート１２，３１を固定することによって、第１のシート部３が形成された芯部材２の回転によって、第２の補強シートにテンションがかかり、巻き締まりの効果が得られる。

また、第１のシート部３が形成された芯部材２の回転速度、又は周方向接着用の熱風装置６６及び周方向接着用シート固定台６７の得られる巻き芯１，２１の軸方向Ｘへの移動速度をかえることによって、上記巻き付け角度α２を変更できる。さらに、周方向接着用のシート固定台６７の向きを変えることによって、上記巻き付け角度α２を変更できる。

また、上記内層の第２のシート部（例えば１層目）を形成した後、周方向接着用のシート固定台６７を内層の第２のシート部を形成する際の移動方法とは逆方向に移動させることで、傾き方向（ずれ方向）が異なる外層の第２のシート部（例えば２層目）を形成できる。また、同様にして、更に外層の第２のシート部（３層目、４層目）などの第２のシート部を形成できる。

次に、図２（ｃ），図３（ｃ）に示すように、第２のシート部４，２２の外側の表面を樹脂層５により被覆する。

樹脂層５を形成するために、例えば、図６に示す装置７１が用いられる。

装置７１は、軸芯７２と、押出機７３と、被覆金型７４と、冷却金型７５と、引取機７６と、送出機７７とを備える。

装置７１を使用する際には、金属などにより形成された軸芯７２に、第１のシート部３及び第２のシート部４，２２が形成された芯部材２を取り付ける。送出機７７により、第１のシート部３及び第２のシート部４，２２が形成された芯部材２を送り出しながら、押出機７３にて、樹脂層５を形成するための熱可塑性樹脂を溶融押出しする。溶融押出しされた熱可塑性樹脂を、被覆金型７４により第２のシート部４，２２の外側の表面に被覆させ、冷却金型７５により冷却し、樹脂層５を形成する。その後、樹脂層５が形成された巻き芯１，２１を送出機７７にて送り出し、引取機７６により引き取る。このようにして、巻き芯１，２１を得ることができる。

以下、本発明について、実施例および比較例を挙げて具体的に説明する。本発明は、以下の実施例のみに限定されない。

（実施例１）
（１）接着シート付き第１，第２の熱可塑性樹脂シート（補強用接着シート）の製造
熱可塑性樹脂として、高密度ポリエチレン（ＭＩ：１ｇ／１０分、日本ポリケム社製）を用意した。この高密度ポリエチレンを２軸押出機にて２００℃で混練し、Ｔダイより押出し、厚み５ｍｍの原反シートを得た。

上記原反シートを、速度１ｍ／分で送り出し、１３０℃の加熱炉内を通過させながら、送り出し速度の２０倍の速度２０ｍ／分で引き取り、延伸倍率２０倍、厚み０．２５ｍｍの第１，第２の熱可塑性樹脂シートを得た。

直鎖状低密度ポリエチレン（ＭＩ：０．８ｇ／１０分）を用いて、インフラレーション成形により得られた厚み０．０５ｍｍの接着シートを用意した。第１，第２の熱可塑性樹脂シートに接着性を付与する目的で、接着シートを連続的に第１，第２の熱可塑性樹脂シートの片面にラミネート（積層）し、スリット加工して、幅２０ｍｍの接着シート付き第１，第２の熱可塑性樹脂シートを得た。

（２）芯部材（熱可塑性樹脂パイプ）の製造
熱可塑性樹脂として、高密度ポリエチレン（ＭＩ：０．５ｇ／１０分、日本ポリケム社製）を用意した。この高密度ポリエチレン１００重量部とタルク１０重量部とを配合し、熱可塑性樹脂組成物を得た。得られた熱可塑性樹脂組成物を、単軸押出機に供給し、押出機のバレル温度２１０℃及び金型温度２００℃にて溶融押出しした。その後、先端の押出金型及び冷却金型と、引取機とカット機とを用いて、内径１５３ｍｍ、厚み６．５ｍｍ及び長さ２，５００ｍｍの芯部材を得た。

（３）第１，第２のシート部の形成
巻き付け装置に上記芯部材と上記接着シート付き第１，第２の熱可塑性樹脂シートを固定した。接着シート付き第１の熱可塑性樹脂シートを接着シート側から、芯部材の外側の表面に、熱風温度１５０℃で、得られる巻き芯の軸方向（芯部材の軸方向）に圧着させつつ巻き付けて、第１のシート部を形成した。さらに、第１のシート部が形成された芯部材を１０ｒｐｍにて回転させ、第２の熱可塑性樹脂シートを固定した固定台を送り速度１分／ｍにて移動させて、第２の熱可塑性樹脂シートを接着シート側から、第１のシート部の外側の表面に、熱風温度１５０℃で、巻きつけ角度α２を７０°として圧着しつつ巻き付けて、１層目の第２のシート部を形成した。さらに、巻き付け角度α２を７０°とし、但し傾き方向（ずれ方向）を逆方向に変更し、１層目と同様の条件で、２層目の第２のシート部を形成した。

次いで、上記第１，第２のシート部が形成された芯部材をパイプ送出装置にセットした。上記芯部材の材料である熱可塑性樹脂と同じ高密度ポリエチレン（ＭＩ：０．５ｇ／１０分、日本ポリケム社製）を、芯部材の製造条件と同じ条件にて溶融押出しして、２層目の第２のシート部の外側の表面を、厚み１．０ｍｍの樹脂層により被覆して、巻き芯を得た。

（実施例２）
接着シート付き第１，第２の熱可塑性樹脂シートの幅を２０ｍｍから３０ｍｍに変更したこと、１層目の第２のシート部を形成する際の巻き付け角度α２を７０°から６０°に変更したこと、並びに２層目の第２のシート部を形成する際の巻き付け角度α２を７０°から６０°（但し、傾き方向（ずれ方向）が逆方向）に変更したこと以外は実施例１と同様にして、巻き芯を得た。

（実施例３）
芯部材と樹脂層とを形成する材料である熱可塑性樹脂を、ホモポリプロピレン（ＭＩ：０．５ｇ／１０分、日本ポリケム社製）に変更したこと、芯部材及び樹脂層を形成する際の押出機バレル温度を２１０℃から２３０℃にかつ金型温度を２００℃から２３０℃に変更したこと以外は実施例１と同様にして、巻き芯を得た。

（実施例４）
２層目の第２のシート部の外側の表面に、１層目の第２のシート部と同様の形成条件で３層目の第２のシート部を形成し、該３層目の第２のシート部の外側の表面に、２層目の第２のシート部と同様の形成条件で４層目の第２のシート部を形成したこと以外は実施例１と同様にして、巻き芯を得た。

（実施例５）
第１，第２の熱可塑性樹脂シートとして、ポリエチレンテレフタレートシート（延伸倍率１０倍）を用いたこと以外は実施例１と同様にして、接着シート付き第１，第２の熱可塑性樹脂シートを得て、更に巻き芯を得た。

（実施例６）
カーボン繊維を一方向に引きそろえた状態で、該カーボン繊維に実施例１と同様の接着シートをラミネートして、厚み０．３ｍｍ及び幅２０ｍｍの接着シート付き第１，第２の熱可塑性樹脂シートを用意した。

第１，第２の補強シートとして、上記接着シート付き第１，第２の熱可塑性樹脂シートを用いたこと以外は実施例１と同様にして巻き芯を得た。

（比較例１）
実施例３で得られた巻き芯と同じ肉厚の樹脂管（ポリプロピレンパイプ）を押出成形により得た。該樹脂管を巻き芯として用いた。

（評価）
（１）たわみ試験
支点間距離を１，０００ｍｍとし、巻き芯の中心部５００ｍｍに１，０００ｋｇの荷重（おもり）をかけた。巻き芯の上面に糸を張り、糸と巻き芯の中心部との隙間（たわみ）を測定した。

（２）扁平線荷重試験
巻き芯の長さを３００ｍｍとした。巻き芯の長さ分の平版にて等速度に圧縮できる試験機を使用し、１０ｍｍ／分にて連続的に巻き芯を該巻き芯の周方向に圧縮し、１ｍｍ、２ｍｍ及び３ｍｍ圧縮したときの荷重を測定した。

結果を下記の表１に示す。

表１に示す結果より、実施例１〜６の巻き芯は、比較例１の樹脂管と同程度の肉厚であっても、扁平線荷重が高く、かつ荷重をかけたときのたわみを大幅に低減することができることがわかる。このため、実施例１〜６の巻き芯には、巻き付け部材をより多く巻き付けることができ、巻き芯の耐久性も高くなる。また、実施例１〜６の巻き芯では、巻き締まりによる破損の危険性を低減できる。

なお、比較例１のような単層の樹脂管の強度を実施例１〜６の巻き芯の強度と同程度にするためには、樹脂管の肉厚をかなり厚くする必要がある。肉厚を厚くすれば、重量も重くなり、材料コストがかかり高価となる。

実施例１〜６の巻き芯は、熱可塑性樹脂が多く用いられており、更に全体が熱可塑性樹脂により形成されているので、安価かつ軽量である。また、実施例１〜６の巻き芯では、巻き芯の各部分を構成する材料としていずれも熱可塑性樹脂を使用したことにより、リサイクルが容易である。

１…巻き芯
２…芯部材
３…第１のシート部
４…第２のシート部
５…樹脂層
１１…第１の補強シート
１１ａ…端部
１２…第２の補強シート
１２ａ…端部
２１…巻き芯
２２…第２のシート部
３１…第２の補強シート
３１ａ…端部
３１ｂ…重なり部分
５１…装置
５２…押出機
５３…金型
５４…冷却金型
５５…引取機
５６…カット機
６１…装置
６２…芯部材固定用チャックコーン
６３…芯部材回転用モーター
６４…軸方向接着用の熱風装置
６５…軸方向接着用のシート固定台
６６…周方向接着用の熱風装置
６７…周方向接着用のシート固定台
７１…装置
７２…軸芯
７３…押出機
７４…被覆金型
７５…冷却金型
７６…引取機
７７…送出機

Claims (10)

1. 軸方向と周方向とを有する巻き芯であって、
   第１の補強シートが、巻き芯の軸方向に巻かれた第１のシート部と、
   第２の補強シートが、巻き芯の周方向に巻かれた第２のシート部とを備える、巻き芯。
2. 前記第１，第２の補強シートがそれぞれ、熱可塑性樹脂により形成されている、請求項１に記載の巻き芯。
3. 前記第２の補強シートが、巻き芯の周方向に巻かれて、かつ巻き芯の軸方向にずれるようにらせん状に巻かれて、前記第２のシート部が形成されている、請求項１又は２に記載の巻き芯。
4. 前記第２の補強シートが、巻き芯の周方向に巻かれて、かつ巻き芯の軸方向にずれるようにかつ重なり部分を有するように巻かれて、前記第２のシート部が形成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の巻き芯。
5. 前記第２の補強シートが、前記第１のシート部の外側の表面に、巻き芯の周方向に巻かれて、前記第２のシート部が形成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の巻き芯。
6. 芯部材をさらに備え、
   前記第１の補強シートが、前記芯部材の外側の表面に、巻き芯の軸方向に巻かれて、前記第１のシート部が形成されており、
   前記第２の補強シートが、前記第１のシート部の外側の表面に、巻き芯の周方向に巻かれて、前記第２のシート部が形成されている、請求項５に記載の巻き芯。
7. 巻き芯の最表面に、樹脂層をさらに備える、請求項１〜６のいずれか１項に記載の巻き芯。
8. 前記第２の補強シートが、前記第１のシート部の外側の表面に、巻き芯の周方向に巻かれて、前記第２のシート部が形成されており、
   前記樹脂層が、前記第２のシート部の外側の表面を被覆している、請求項７に記載の巻き芯。
9. 芯部材をさらに備え、
   前記第１の補強シートが、前記芯部材の外側の表面に、巻き芯の軸方向に巻かれて、前記第１のシート部が形成されており、
   前記第２の補強シートが、前記第１のシート部の外側の表面に、巻き芯の周方向に巻かれて、前記第２のシート部が形成されており、
   前記樹脂層が、前記第２のシート部の外側の表面を被覆している、請求項８に記載の巻き芯。
10. 芯部材をさらに備え、
    前記芯部材が、熱可塑性樹脂により形成されている、請求項１〜９のいずれか１項に記載の巻き芯。

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