JP3708421B2 - Core for film, sheet, etc. - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、原反フィルムやシート等の比較的薄い材料を巻取るため等に使用される巻芯に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
原反フィルムやシート等の比較的薄い材料を巻取るためには、通常管状の巻芯が使用される。すなわち、この巻芯は、これに長尺な原反フィルムやシート等の端部を固定した後、この巻芯を回転させて当該原反フィルムやシート等を巻取る作業に使用され、原反の巻き取り及び保護に重要な役割を果すものである。そして、この原反フィルムやシート等は当該巻芯に巻き取った状態のまま所定の加工工程に運搬されるのである。
【0003】
ところが、この原反フィルムやシート等が、近年のように非常に薄いもの(ごく最近の技術によれば、0.5μmのものも工場生産可能となってきている)や、カセットテープやビデオテープ等の磁気テープのように相当高度な均質性及び高品質性が要求されるものにあっては、製品化する前の巻芯に巻取る際には、しわの発生防止及び裂け防止等の相当な注意を必要としてきている。しかも、この巻芯に対する巻き取り作業にあっては、効率化を図るために当該巻芯を相当な高速で回転しなければならない状況にある。
【0004】
このような原反フィルムやシート等の各製造工程のうちの特に巻き取る作業にあっては、これらの原反フィルムやシート等が上述したように非常に繊細なものになってくると、従来では殆ど問題とならなかったことが我然クローズアップされてくる。そのうちの幾つかを含めて、当該巻芯に要求される性質を列記してみると、次のようになる。
【0005】
(1)この巻芯は、上述したように高速回転されるが、巻き取り時の原反に対する追随性を良好にするためには、回転させたときの慣性モーメントが小さい方がよく、従って当該巻芯の重量は軽いほうがよい。(軽量性)
【0006】
(2)この巻芯には大量の原反フィルムやシート等を巻き取るのであるから、巻き取り完成後の全体重量は相当なものになるのであるが、これを運搬するに際しては当該巻芯を利用して行なわれる。また、原反フィルムやシートをテープ等として製品化するにあたっては、当該巻芯を別の機械に架けて回転させるが、その運搬や設置作業も当該巻芯を利用して行なわれる。従って、この巻芯そのものには相当な強度が要求される。(強度性)
【0007】
(3)この巻芯に対する原反フィルムやシート等の巻き取り途中に、これらに「しわ」が発生してはならない。「しわ」が発生すると、この「しわ」自体が製品価値を低下させるだけでなく、その部分において原反フィルムやシート等の次に巻き取られる部分に破損を生じることがある。このことは、特に原反フィルムやシート等が薄いものの場合には顕著である。従って、このような「しわ」が発生しないようにするには、当該巻芯の表面が完全な平滑性を有していて、しかもこの巻芯自体が回転途中において撓わむようなものであってはならない。(平滑性)
【0008】
(4)この巻芯に対する原反フィルムやシート等の巻き取りの初期から終期に至る間において、当該巻芯の温度が相当変化する可能性がある。これは、搬送されてくる原反が熱を帯びていることや、高速回転という機械的な条件によって発熱すること等が考えられる。ところが、原反は上述したように「しわ」が発生してはならないのであるが、当該巻芯が熱によって伸縮すると、これが上記の「しわ」の発生原因にもなる。この熱が回避することができないものであれば、当該巻芯は熱によって伸縮しないもの、すなわち熱膨張係数の小さいものである必要がある。(非熱膨張性)
【0009】
従来のこの種強化プラスチック製巻芯としては、例えば特公昭59-45843号公報にて提案されたものがある。この公報にて提案された金属ロールは、
「金属製ロールシェルの内周面に、炭素繊維強化樹脂層が、該炭素繊維の配列方向と前記金属製ロールシェル軸方向とが一致する状態で貼り付けられてなるロール本体と、該ロール本体の端部に嵌着され、かつ、回転支持軸に係合される金属製ヘッダーとからなる金属ロール」
である。
【0010】
ところが、この金属ロールは、その金属製ロールシェルの内周面に炭素樹脂繊維層を形成しなければならないのであるが、単純に考えてみても、管材の内周面に別の部材を固定することは極めて困難なことである。また、この金属ロールは、その金属製ロールシェルとして極薄のアルミニウム管を使用したとあるが、アルミニウム管を基材とした場合には強度はそれ程確保することができないと考えられる。さらに、この金属ロールは、その金属製ロールシェルの内周面に炭素樹脂繊維層を形成しなければならないが、当該金属ロールに熱が加えられたとき、両者の材質の差によって内部に応力が発生し、これによって金属ロール自体が撓わむこともありうる。このようなことになると、原反の巻き取りは「しわ」等が発生して良好に行なえないことになる。従って、この金属ロールは、その金属製ロールシェル及びその内周面に形成される炭素樹脂繊維層の材質について相当な考慮を払わなければならない。
【0011】
また、特開昭60−63137号公報には、炭素繊維強化プラスチックス製パイプの製造方法が示されており、この方法は、
「パイプの軸方向に対し30度以下の低角巻きを50%以上含む構成の厚肉炭素繊維強化プラスチックス製パイプの製造方法について、含浸する樹脂量を20〜35重量%にコントロールした炭素繊維を所望の構成比で巻きつけた後、表面に熱収縮テープをラッピング巻きし、加熱硬化させることを特徴とする炭素繊維強化プラスチックス製パイプの製造方法」
である。
【0012】
この炭素繊維強化プラスチックス製パイプは、当該パイプの表面に熱収縮テープをラッピング巻きして、これを加熱硬化させる必要があるのであるが、このラッピング巻きされた熱収縮テープは加熱硬化されたときに完全に滑らかな表面となっている保障は全くない。従って、上記(3)に示したことは、この方法においては全く考慮されていない。
【0013】
そこで、例えば、実公平5−15499号公報にて、
「同心状に且つ互いに間隔をあけて配置された断面円形の内筒及び断面円形の外筒と、該内筒と外筒とを連結するリブとからなる巻芯であって、補強用連続繊維が巻芯の長手方向に配列された、且つその含有率が50〜75体積%である連続繊維補強の繊維強化プラスチックスで構成されており、前記外筒の外径が100〜200mmであり、少なくともクロス巻取部が同一断面形状であることを特徴とするガラスファイバークロス用巻芯」が提案されている。この巻芯は、巻回の対象としているのがガラスファイバークロスであり、これを巻回すために必要な強度を十分確保することができ、中空であることから全体の重量を軽減できたものであると考えられる。
【0014】
しかしながら、この実公平5−15499号公報に示された巻芯では、同公報の第4欄、第8行目以下に記載されているように、「内筒2及び外筒3を連結する複数の放射状リブ4とからなり、リブ4は巻芯1の軸線に平行に延びている」(図11参照)という構成を有しているものであるから、この巻芯によって前述したようなビデオテープ用の原反フィルムのように、非常に薄いものを大量に巻回しようとすると、次のような問題が生ずる。すなわち、上記リブ4が、図11に示すように、巻芯1の軸線に平行に延びているものであると、外筒3の各リブ4に支えられていない部分に変形を生じ易くなるのである。何故なら、この巻芯1は、全体として、繊維強化プラスチックを材料として、「連続繊維を用いた引き抜き成形」を用いて製造されるものであり(同公報第4欄第28行目以下)、「補強用の連続繊維が巻芯1の長手方向に配列されて」いるため、原反フィルムを巻回することによって巻芯1は半径方向に加わる力に対して弱いものとなっているからである。
【0015】
要するに、従来のこの種巻芯における技術にあっては、原反を巻回の対象とする場合に、上述した(1)〜(4)の問題点を全て解決したものは未だ提案されていなかったのである。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上の実状に鑑みてなされたもので、その解決しようとする課題は、被巻き取り物である原反フィルムやシート等の薄肉化及び精密化等の高品質化に対する、従来のこの種巻芯の未対処である。
【0017】
そして、本発明の目的とするところは、軽量化、硬度化、耐摩耗性化、表面の平滑化及び熱膨張率の低減化を果すことができて、簡単に製造することのできる巻芯を提供することにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、まず請求項1に係る発明が採った手段は、実施例に対応する図1〜図10を参照して説明すると、
「フィルム、シート等の原反の巻き取り等に使用される巻芯であって、
最外層を構成して表面に原反が巻回される筒状の巻芯本体10と、この巻芯本体10内に所定空間Rを残して収納されて巻回時等における回転軸となる芯材20と、この芯材20と巻芯本体10とを互いに連結する連結板30とを備え、
巻芯本体10を、プリプレグ化されたガラスクロスあるいはカーボンクロス等を巻回して構成した基材層12と、ガラス、カーボン等の無機繊維あるいはナイロン等の合成繊維によって形成された繊維13を所定の傾斜角度で巻回した第一ワインディング層14と、この第一ワインディング層14を形成している繊維13の交差角度とは異なる交差角度で繊維13を巻回して構成した第二ワインディング層15、及びコーティング層16とにより構成するとともに、
巻芯本体10の表面を、面粗度が1S〜1.5Sの研磨面とし、
かつ、巻芯本体10と芯材20との間の所定空間R内に緩衝材からなる支持層40を形成し、この支持層40をハニカムシート44によって構成したことを特徴とする原反のための巻芯100」
である。
【0019】
また、請求項2に係る発明の採った手段は、
「フィルム、シート等の原反の巻き取り等に使用される巻芯であって、
最外層を構成して表面に原反が巻回される筒状の巻芯本体10と、この巻芯本体10内に所定空間Rを残して収納されて巻回時等における回転軸となる芯材20と、この芯材20と巻芯本体10とを互いに連結する連結板30とを備え、
巻芯本体10を、プリプレグ化されたガラスクロスあるいはカーボンクロス等を巻回して構成した基材層12と、ガラス、カーボン等の無機繊維あるいはナイロン等の合成繊維によって形成された繊維13を所定の傾斜角度で巻回した第一ワインディング層14と、この第一ワインディング層14を形成している繊維13の交差角度とは異なる交差角度で繊維13を巻回して構成した第二ワインディング層15、及びコーティング層16とにより構成するとともに、
巻芯本体10の表面を、面粗度が1S〜1.5Sの研磨面とし、
かつ、巻芯本体10と芯材20との間の所定空間R内に緩衝材からなる支持層40を形成し、この支持層40を中空球状体42によって構成したことを特徴とする原反のための巻芯100」
である。
【0020】
すなわち、これらの巻芯100は、最外層となる巻芯本体10と、その内部に所定空間Rを介して収納した芯材20とを、両端に位置する連結板30によって一体的に連結し、かつ所定空間R内全体に支持層40を積極的に形成したものである。この支持層40を構成する緩衝材としては種々なものを適用することができるが、巻芯100全体の軽量化を図りながら、巻芯本体10の芯材20に対する確実な支持を達成するためには、実施例において示すような、中空球状体42、あるいはハニカムシート44を採用することが必要である。なお、この支持層40を構成する緩衝材としては、発泡性樹脂41や発泡樹脂円板43も考えられる。
【0021】
【発明の作用】
本発明が以上のような手段を採ることによって、巻芯100は次のような作用を有している。まず、本発明に係る巻芯100にあっては、その巻芯本体10がガラスあるいはカーボン等からなる繊維と樹脂によって形成してあり、この巻芯本体10内に対して所定空間Rを介して芯材20が各連結板30により一体化してあって、所定空間R内には軽量な中空球状体42、あるいはハニカムシート44からなる支持層40が形成してあるので、その全体の重量は、従来の金属のみを使用したものに比して軽量化されているのである。
【0022】
特に、以下の実施例に係る巻芯100では、これを構成している巻芯本体10が、基材層12の上面にガラスあるいはカーボン繊維13等を順次巻回し、しかも第一ワインディング層14と第二ワインディング層15とでそのワインディング角度を変えたから、各第一ワインディング層14及び第二ワインディング層15の間の隙間が完全に埋められているとともに、最外層に樹脂からなるコーティング層16を形成してその表面を研摩面としたから、その外形が真円に近いものとなっている。従って、この巻芯100にあっては、全体として均質な質量を有していることになるから、これを高速回転させた場合であっても「ブレ」は全く生じないようになっている。
【0023】
また、この巻芯100を構成している巻芯本体10は、プリプレグ化したカーボンクロス等あるいはガラスクロスによって形成される基材層12と、この基材層12上にガラスあるいはカーボン等からなる繊維13によって形成される第一ワインディング層14及び第二ワインディング層15とによって主に構成されているから、これらの基材層12、第一ワインディング層14及び第二ワインディング層15によって全体としては高い強度を有したものとなっている。しかも、これらカーボンクロス等あるいはガラスクロス、ガラスあるいはカーボン等からなる繊維13、及びこれらを密着させる樹脂はそれぞれの熱膨張率が低いものであるから、当該巻芯本体10の各層における熱膨張率は低下されており、従って熱が加えられ、あるいは温度差の激しい状態のもとにおかれたとしても、その内部に応力を生じさせることはない。
【0024】
特に、この巻芯本体10においては、最外層にコーティング層16を形成して、その表面を面粗度が1〜1.5Sの研摩面としたから、巻芯本体10その表面の平滑性は優れたものとなっているのである。そして、このコーティング層16の表面を研摩して研摩面とする場合に、コーティング層16は充分な厚さを有しているから、内部の第二ワインディング層15等が表面に露出しないようにし得るものである。
【0025】
さらに、この巻芯本体10は、所定空間R内の支持層40を介して中心の芯材20と一体化してあり、支持層40は緩衝材である中空球状体42、あるいはハニカムシート44によって形成してあるから、巻回時等の回転軸となる芯材20に対して、巻芯本体10は挟んだり変形したりすることなくしっかりと支持されるのである。これにより、この巻芯100が高速回転(数千r.p.m.以上)されたとしても、その表面に巻回されるべき原反にシワが生じたり、逆に部分的に伸びたり、さらには破損が生じたりすることは全くないのである。また、原反を高速で巻回すると、当該巻芯100には所謂「巻き締め力」が加わることになるが、巻芯本体10は、前述したように、強度及び剛性の高い材料によって形成してあり、しかもこの巻芯本体10は支持層40によって芯材20に対して支持されているのであるから、この巻芯100には変形や曲がり等は全く生じないのである。
【0026】
しかも、この巻芯100は、これを何度も使用すると、巻芯本体10のコーティング層16に汚れや傷が生じるため、コーティング層16の表面を研磨して再生させることが行われるが、このコーティング層16の研磨作業時に加わる力に対しても、上記構成を有する巻芯100は十分な剛性を有しているので、十分な研磨作業を行えるものとなっているのである。換言すれば、コーティング層16の研磨をすることによって、当該巻芯100は再利用性の高いものとなっているのである。
【0027】
特に、以下の実施例に係る巻芯100では、これを構成している芯材20が、前述した巻芯本体10と同様な方法で形成されるものである。すなわち、この芯材20は、図3に示すように、基材層22の上面にガラスあるいはカーボン繊維23等を順次巻回し、しかも第一ワインディング層24と第二ワインディング層25とでそのワインディング角度を変えたから、各第一ワインディング層24及び第二ワインディング層25の間の隙間が完全に埋められているから、その外形が真円に近いものとなっている。従って、この巻芯100にあっては、全体として均質な質量を有していることになるから、これを高速回転させた場合であっても「ブレ」は全く生じないようになっている。
【0028】
【実施例】
次に、本発明に係る巻芯100の各実施例について、その製造方法も加味しながら、図面を参照して順次説明する。
【0029】
図1には、本発明に係る巻芯100の斜視図が示してあり、本実施例の巻芯100は、図2に示したように、主として基材層12、第一ワインディング層14、第二ワインディング層15及びコーティング層16とからなる巻芯本体10を備えている。この図2には、説明上成形芯金11を入れたままの状態が示してあるが、この成形芯金11は巻芯本体10を完成させた後に取外されるものであって、本発明に係る巻芯100の構成要素ではない。
【0030】
基材層12は、中心物となる成形芯金11に、プリプレグ化されたガラスクロスあるいはカーボンクロス等を2層に巻回して構成されているもので、この基材層12は完成後の巻芯本体10の内面を滑らかにしかつ内径精度を上げるためのものである。この場合、成形芯金11は当然真円に近いものが使用され、その表面には必要に応じて離型剤が塗布される。離型剤を塗布するのは、完成後の巻芯本体10からこの成形芯金11を抜き取る場合に、その作業を容易に行なえるようにするためである。
【0031】
また、基材層12を成形芯金11に対して巻回するには、その布目が成形芯金11に対して斜めになるように配置してなされる。その理由は、この基材層12上に後述の第一ワインディング層14をその上に巻回していく場合に、この巻回途中において基材層12がほぐれないようにするためである。
【0032】
さらに、この実施例においては、基材層12の巻き数を2回としたがこれに限るものではなく、次に述べるように、1回でもよくまた3回以上であってもよい。この基材層12は、巻芯本体10として完成した後における強度を保障するというよりは、むしろ次の第一ワインディング層14及び第二ワインディング層15の巻回作業を容易かつ確実にするものであり、例えば巻芯本体10自体の径が小さい場合には1回でよいし、一方、巻芯本体10の径が大きい場合には3回以上巻回すればよいのである。なお、この巻芯本体10としては、その最終的な直径が25mm〜400mmであり、長さが300mm〜6000mm程度まであるものが製造されるのである。
【0033】
第一ワインディング層14は、成形芯金11とともに回転される基材層12の上面に、繊維13を順次巻回(ワインディング)することによって形成される。この第一ワインディング層14を形成する繊維13は、ガラス、カーボン等の無機繊維あるいはナイロン等の合成繊維によって形成されたものであり、巻回される以前にプリプレグ化されている。勿論、この巻回にあたっては、各繊維13に所定の張力を付した状態で行なわれる。そして、この第一ワインディング層14を形成する繊維13の成形芯金11軸心に対する傾斜角度は、本実施例の場合45度である。この傾斜角度で成形芯金11の一端側から他端側に向けて所定の隙間で巻回し、他端に致ると今度は逆の傾斜角度(135度)で同様な巻回作業を順次行なっていく。このような巻回によって形成された層(繊維13の一回巻きを1層とする)は、本実施例にあっては6層であった。この第一ワインディング層14が、当該巻芯100の強度等を出す主たる部分となるから、繊維13によって形成される層の数はもっと多くてもよいが、径の小さい巻芯100を形成する場合には少なくてもよい。
【0034】
第二ワインディング層15は、基本的には第一ワインディング層14を形成する場合と同様な方法によって形成されるが、その成形芯金11に対する傾斜角度及び巻き数において異なる。すなわち、この第二ワインディング層15を形成する繊維13の傾斜角度は本実施例にあっては75度であり、またその巻き数は3層である。この傾斜角度で、上述の第一ワインディング層14の場合と同様に、成形芯金11の一端側から他端側に向けて所定の隙間で巻回し、他端に致ると今度は逆の傾斜角度(105度)で同様な巻回作業を順次行なっていく。このように、繊維13の傾斜角度を第一ワインディング層14の場合に比較して変更したのは、第一ワインディング層14を形成している繊維13の各隙間を埋め尽くす必要があるからである。すなわち、第一ワインディング層14を形成している繊維13の交差部分以外の部分で何等かの原因によって隙間が出きている場合であっても、その上から傾斜角度の異なる繊維13を巻回することによって、この隙間は完全に埋めることができるからである。
【0035】
また、第二ワインディング層15の巻き数を3層として、第一ワインディング層14の場合より少なくしたのは、この第二ワインディング層15は巻芯100としての強度を保障するものではなく、完成後の巻芯100の表面が完全に滑らかなものとするためのものであり、従ってこの第二ワインディング層15によって巻芯100の表面が滑らかなものとなるのであれば本実施例の場合より少ない回数であってもよいものである。
【0036】
そして、この発明に係る巻芯100にあっては、最外層にエポキシ樹脂によるコーティング層16が施されており、その厚さは0.3〜0.4であった。また、このコーティング層16の表面に機械的研磨を施して、1S〜1.5Sの表面仕上げし、研摩面とした。
【0037】
以上のように構成した巻芯本体10の心円度は6/100であって従来のものの心円度15/ 100よりその精度が向上しており、またそのヤング率は1800kgf/mmであった。なお、以上のように形成した巻芯100にあっては、その表面仕上げをする前に、すなわち各層及び各被膜が硬化した後において、成形芯金11が抜き出される。この成形芯金11の抜き出しは、当該成形芯金11に離型剤が塗布してあればより一層良好に行なうことができるものであり、各層の端部を係止部材に係止させた状態で成形芯金11を機械によって強制的に引き抜くことによって行なわれる。その後にこれら巻芯本体10はその表面仕上げがなされるとともに、巻芯本体10の不要な端部を切断して完成品とされるのである。
【0038】
以上のような巻芯本体10内に、所定空間Rを介して収納される芯材20は、図4及び図5に示すように、巻芯100の軸心となるものである。なお、この巻芯本体10内は、完成後の巻芯100の洗滌等における水切りを良好にしたり、静電的に付着したゴミの除去等を簡単に行えるようにしたりするために、左右両端にて完全に開放された筒体としたものである。
【0039】
特に、この実施形態に係る巻芯100では、これを構成している芯材20が、図3に示すように、基材層22の上面にガラスあるいはカーボン繊維23等を順次巻回し、しかも第一ワインディング層24と第二ワインディング層25とでそのワインディング角度を変えたから、各第一ワインディング層24及び第二ワインディング層25の間の隙間が完全に埋められているから、その外形が真円に近いものとなっている。
【0040】
この芯材20は、巻芯本体10に対して固定して一体化しなければならないが、それを行なうのがドーナツ型の円盤状に形成した連結板30であり、この連結板30によって図4に示したように固定された芯材20は、巻芯本体10の軸心に位置することになるのである。つまり、この芯材20は、巻芯100を回転させるときの言わば回転軸となるものであり、回転軸として必要な剛性を有したものである。
【0041】
連結板30による芯材20の巻芯本体10に対する一体化は種々な形式が採用されるものであり、図5及び図6の(イ)に示したように、連結板30の外周に巻芯本体10の端面に当接するフランジ部を形成しておいて、このフランジ部によって巻芯本体10の端面を覆いながら巻芯本体10と芯材20との一体化を図るように実施してもよい。なお、図5に示した連結板30にあっては、その外面にチャッキング板50を一体化したものであり、このチャッキング板50によって巻芯100を回転させる装置に掛けられるようにしたものである。勿論、連結板30は、例えば図6の(ロ)に示したように、巻芯本体10と芯材20とを同じ長さのものにしておいて、これらの間に一体化するものであってもよく、この場合には巻芯100の各構成部材の形状を簡略化できるものであり、特に直径の小さな巻芯100を構成するのに適しているものである。
【0042】
連結板30の巻芯本体10及び芯材20に対する一体化は、例えば連結板30の巻芯本体10や芯材20が嵌合される部分にネジを切っておき、これに合うネジを巻芯本体10や芯材20の該当部分に形成しておいて、当該連結板30を巻芯本体10及び芯材20に螺着することによって行ってもよい。また、連結板30の嵌合部の外径等を巻芯本体10や芯材20の該当部分と同じにしておいて、接着剤を塗布して強制嵌合することにより一体化するように実施してもよい。勿論、上記ネジ及び接着剤を併用して実施してもよい。
【0043】
さて、以上のようにして形成される所定空間R内には、緩衝材からなる支持層40を形成するのであるが、この支持層40としては、図8に示すような中空球状体42、図10に示すようなハニカムシート44が採用される。なお、この支持層40としては、他に、図4〜図7に示したような発泡性樹脂41、図9に示すような発泡樹脂円板43が適宜採用されるものであり、各場合について、その製造方法も加味しながら順次説明する。
【0044】
図4〜図7に示した支持層40は発泡性樹脂41によって形成したものであるが、この発泡性樹脂41は、例えば図7に示すように、図4に示したチャッキング板50を取り付ける前にその全体を立てておいて、チャッキング板50を固定するために連結板30に形成してある各取付穴を利用して発泡性樹脂41の材料を注入ノズルによって下から注文することにより所定空間R内に充填するのである。発泡性樹脂41の材料を下側から注入するのは、これによって支持層40を所定空間R内に完全に充填されたものとするためであり、余剰となった材料は上側の連結板30の取付穴から出るので、これを除去すればよい。
【0045】
図8に示した支持層40は、最近安価に提供されてきつつある合成樹脂製の中空球状体42を利用して形成したものであるが、この中空球状体42は、図8に示したように立てておいた半製品の上方から所定空間R内に投入すればよいものである。なお、各中空球状体42が所定空間R内にて移動しないようにするために、各中空球状体42の表面に前述した発泡性樹脂41の材料や別の接着剤を塗布しておいて投入するようにするとよい。各中空球状体42は中空のものであるから、完成後の巻芯100全体の重量をそれ程増大されることがなく、各中空球状体42は球体であるから、巻芯本体10の芯材20に対する支持を十分な剛性で以て行うことができるものとなる。そして、この中空球状体42による支持層40の形成を非常に容易に形成できるものである。
【0046】
以上の発泡性樹脂41や中空球状体42は、その材料のコストが少し高くなるが、図9に示すような発泡樹脂円板43を利用すると、より安価に支持層40を形成できるものである。すなわち、ポリプレピレン等からなる発泡性合成樹脂板から、図9に示したようなドーナツ型の円板である発泡樹脂円板43を多数打ち抜き形成しておいて、これを芯材20の外周に順次間をつめて嵌合する。勿論、各発泡樹脂円板43の穴の径は芯材20の外径と同じであり、各発泡樹脂円板43の外径は巻芯本体10の内径と同じにしておくものである。このような発泡樹脂円板43を多数嵌合した芯材20を巻芯本体10内に嵌合すれば、各発泡樹脂円板43が支持層40を構成することになるのである。なお、各発泡樹脂円板43の表面に、巻芯本体10内に嵌合する前に接着剤を塗布しておくと、各発泡樹脂円板43による巻芯本体10と芯材20との一体化をより確実に行なうことができるものである。
【0047】
そして、本実施形態では、所定空間R内に形成すべき支持層40として、図10に示したようなハニカムシート44を利用して構成したものである。ハニカムシート44は、紙や金属薄板からなる帯体を互いに部分的に連結して構成したものであって、これを広げたときに、図10の(イ)に示したような六角柱状の空間を連続的に形成できるようにしたものであり、これを芯材20の表面に巻回しながら接着剤によって一体化するのである。そして、ハニカムシート44によって表面を覆った芯材20を巻芯本体10内に嵌合することにより、各ハニカムシート44によって支持層40を構成するようにするのである。なお、各ハニカムシート44の表面側にも接着剤を塗布しておいて、各ハニカムシート44と巻芯本体10の内面との接着がなされるようにするとよい。
【0048】
このように、ハニカムシート44を利用して支持層40とすれば、図10の(ロ)に示したように、所定空間R内には紙等の帯体からなる多数の隔壁が連続状態で形成されることになるから、これらの隔壁によって巻芯本体10の芯材20に対する支持が確実になされるのである。
【0049】
なお、本実施例の巻芯100においては、図1及び図2の(イ)に示したように、巻芯本体10の所定位置に目印17が形成してあり、この目印17によってチャッキング板50によるチャッキング位置を明示するようにしている。原反を巻回した巻芯100の重量は相当なものになるのであり、これを支持装置あるいは巻戻し装置に掛ける場合には、その作業の最初から巻芯100の位置をある程度決めておかなければならないことが多く、その場合にこの目印17は相当役に立つものとなるものである。
【0050】
【発明の効果】
以上詳述した通り、まず請求項1に係る発明においては、上記各実施例にて例示した如く、
「フィルム、シート等の原反の巻き取り等に使用される巻芯であって、
最外層を構成して表面に原反が巻回される筒状の巻芯本体10と、この巻芯本体10内に所定空間Rを残して収納されて巻回時等における回転軸となる芯材20と、この芯材20と巻芯本体10とを互いに連結する連結板30とを備え、
巻芯本体10を、プリプレグ化されたガラスクロスあるいはカーボンクロス等を巻回して構成した基材層12と、ガラス、カーボン等の無機繊維あるいはナイロン等の合成繊維によって形成された繊維13を所定の傾斜角度で巻回した第一ワインディング層14と、この第一ワインディング層14を形成している繊維13の交差角度とは異なる交差角度で繊維13を巻回して構成した第二ワインディング層15、及びコーティング層16とにより構成するとともに、
巻芯本体10の表面を、面粗度が1S〜1.5Sの研磨面とし、
かつ、巻芯本体10と芯材20との間の所定空間R内に緩衝材からなる支持層40を形成し、この支持層40をハニカムシート44によって構成したことを特徴とする原反のための巻芯100」
であり、また請求項2に係る発明の採った手段は、
「フィルム、シート等の原反の巻き取り等に使用される巻芯であって、
最外層を構成して表面に原反が巻回される筒状の巻芯本体10と、この巻芯本体10内に所定空間Rを残して収納されて巻回時等における回転軸となる芯材20と、この芯材20と巻芯本体10とを互いに連結する連結板30とを備え、
巻芯本体10を、プリプレグ化されたガラスクロスあるいはカーボンクロス等を巻回し て構成した基材層12と、ガラス、カーボン等の無機繊維あるいはナイロン等の合成繊維によって形成された繊維13を所定の傾斜角度で巻回した第一ワインディング層14と、この第一ワインディング層14を形成している繊維13の交差角度とは異なる交差角度で繊維13を巻回して構成した第二ワインディング層15、及びコーティング層16とにより構成するとともに、
巻芯本体10の表面を、面粗度が1S〜1.5Sの研磨面とし、
かつ、巻芯本体10と芯材20との間の所定空間R内に緩衝材からなる支持層40を形成し、この支持層40を中空球状体42によって構成したことを特徴とする原反のための巻芯100」
にその構成上の特徴があり、これにより、軽量化、硬度化、耐摩耗性化、表面の平滑化及び熱膨張率の低減化を果すことができて、簡単に製造することのできる巻芯を提供することができるのである。
【0051】
すなわち、本発明の巻芯100によれば、回転軸となる芯材20の外側に発泡性樹脂41等からなる支持層40を介して巻芯本体10を一体化して構成したから、巻芯100全体が大径のものになっても、その全体重量が増大することはないのである(軽量性の達成)。また、上記のように構成したことによって、この巻芯100の剛性は、軽量なものであるにかかわらず十分なものとなるのであり、しかも原反フィルムの巻き締め力に十分対抗できる強度の高いものとすることができる(強度性の確保)。さらに、原反フィルムが直接巻回される巻芯本体10は、発泡性樹脂41等からなる支持層40によって芯材20に対してその内面全体で支持されているのであるから、この巻芯本体10が部分的に撓んだり変形したりすることが常時ないのであり、巻回されていく原反に「しわ」を発生させることがない(平滑性の確保)。
【0052】
さらに、この巻芯100によれば、原反が直接巻回される巻芯本体10を熱膨張係数の小さい材料によって形成したから、巻回時に生ずる機械的発熱に対して大きく熱膨張することがないのであり、しかもこの巻芯本体10は芯材20に対して支持層40を介して支持するようにしているから、巻芯本体10の表面に巻回されるべき原反に「しわ」を発生させることがない(非熱膨張性の確保)のである。
【0053】
そして、この巻芯100においては、巻芯本体10が支持層40を介して芯材20に対してしっかりと支持されているから、巻芯本体10のコーティング層16に生じたキズや汚損を研磨または研削によって除去する場合にも、巻芯100は全く撓むことがないのであり、従って巻芯100の全ての部分において真円状態を確保することができ、巻芯100の再使用を十分行うことができるのである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る巻芯の部分斜視図である。
【図2】 同巻芯の外側部分を構成している巻芯本体の構造を示す部分斜視図である。
【図3】 同巻芯の内側部分を構成している芯材の構造を示す部分斜視図である。
【図4】 同巻芯を示す図であって、(イ)は側面図、(ロ)は図5の1−1線に沿ってみた断面図である。
【図5】 図1に示した巻芯の縦断面図である。
【図6】 巻芯本体と芯材とを一体化する連結板の例を示す部分断面図である。
【図7】 本発明に係る巻芯の支持層を発泡性樹脂によって構成する場合の製造方法を示す断面図である。
【図8】 本発明に係る巻芯の支持層を中空球状体によって構成する場合の製造方法を示す断面図である。
【図9】 本発明に係る巻芯の支持層を発泡樹脂円板によって構成する場合の製造方法を示す断面図である。
【図10】 本発明に係る巻芯の支持層をハニカムシートによって構成する場合の製造方法を示す断面図である。
【図11】従来の巻芯を示す断面図である。
【符号の説明】
100 巻芯
10 巻芯本体
11 成形芯金
12 基材層
13 繊維
14 第一ワインディング層
15 第二ワインディング層
16 コーティング層
20 芯材
30 連結板
40 支持層
41 発泡性樹脂
42 中空球状体
43 発泡樹脂円板
44 ハニカムシート
50 チャッキング板[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a core used for winding a relatively thin material such as a raw film or sheet.
[0002]
[Prior art]
In order to wind up a relatively thin material such as a raw film or sheet, a tubular core is usually used. That is, this core is used for the work of winding the original film or sheet by rotating the core after fixing the end of a long original film or sheet to the core.Original fabricIt plays an important role in the winding and protection. And this original fabric film, a sheet | seat, etc. are conveyed to a predetermined | prescribed processing process with the state wound up by the said core.
[0003]
However, the original film or sheet is very thin as in recent years (according to the latest technology, 0.5 μm film can be produced at the factory), cassette tape and video tape. For magnetic tapes that require a high degree of homogeneity and high quality, such as magnetic tape, when winding on a core before commercialization, it is appropriate to prevent wrinkling and tearing. Need to be careful. In addition, in the winding operation for the winding core, the winding core must be rotated at a considerably high speed in order to improve efficiency.
[0004]
In the winding process especially in each manufacturing process of such a raw film or sheet, when these raw films or sheets become very delicate as described above, So, it is a close-up that there was almost no problem. The properties required for the core, including some of them, are listed below.
[0005]
(1) This core is rotated at a high speed as described above.Original fabricIn order to improve the followability with respect to, it is better that the moment of inertia when rotating is small, and therefore the weight of the core is preferably light. (Lightweight)
[0006]
(2) Since a large amount of raw film or sheet is wound on the core, the total weight after the winding is completed is considerable. It is done using it. In addition, when commercializing a raw film or sheet as a tape or the like, the winding core is rotated around another machine, and the transportation and installation work is also performed using the winding core. Therefore, a considerable strength is required for the core itself. (Strength)
[0007]
(3) “Wrinkles” should not occur in the middle of winding the raw film or sheet on the core. When “wrinkles” occur, the “wrinkles” themselves not only lower the product value, but also the portions that are wound up next to the original film or sheet may be damaged. This is particularly remarkable when the raw film or sheet is thin. Therefore, in order to prevent such “wrinkles” from occurring, the surface of the core has complete smoothness, and the core itself is bent during rotation. Must not. (Smoothness)
[0008]
(4) The temperature of the core may change considerably during the period from the initial stage to the final stage of winding the raw film or sheet on the core. This will be transportedOriginal fabricMay be heated, or may generate heat due to mechanical conditions such as high-speed rotation. However,Original fabricAs described above, “wrinkles” should not occur, but if the core expands or contracts due to heat, this also causes the generation of the above “wrinkles”. If this heat cannot be avoided, it is necessary that the core does not expand or contract by heat, that is, has a small thermal expansion coefficient. (Non-thermal expansion)
[0009]
As a conventional core made of this kind of reinforced plastic, for example, there is one proposed in Japanese Patent Publication No. 59-45843. The metal roll proposed in this publication is
“A roll body in which a carbon fiber reinforced resin layer is bonded to an inner peripheral surface of a metal roll shell in a state where the arrangement direction of the carbon fibers and the axial direction of the metal roll shell coincide with each other, and the roll body A metal roll comprising a metal header that is fitted to the end of the metal and is engaged with the rotation support shaft "
It is.
[0010]
However, in this metal roll, a carbon resin fiber layer must be formed on the inner peripheral surface of the metal roll shell. However, simply thinking, another member is fixed to the inner peripheral surface of the tube material. This is extremely difficult. In addition, although this metal roll uses an extremely thin aluminum tube as its metal roll shell, it is considered that the strength cannot be secured so much when an aluminum tube is used as a base material. Furthermore, this metal roll must form a carbon resin fiber layer on the inner peripheral surface of the metal roll shell, but when heat is applied to the metal roll, stress is internally applied due to the difference between the materials of the two. This can cause the metal roll itself to bend. When this happens,Original fabricThis winding cannot be performed satisfactorily due to the occurrence of wrinkles. Therefore, in this metal roll, considerable consideration must be given to the material of the metal roll shell and the carbon resin fiber layer formed on the inner peripheral surface thereof.
[0011]
JP-A-60-63137 discloses a method for producing a pipe made of carbon fiber reinforced plastics.
“With regard to a method for producing a thick-walled carbon fiber reinforced plastic pipe having a configuration including 50% or more of low-angle windings of 30 degrees or less with respect to the axial direction of the pipe, the carbon fiber in which the amount of resin impregnated is controlled to 20 to 35 wt% Is wound with a desired composition ratio, and then wrapped with a heat-shrink tape on the surface and heat-cured to produce a carbon fiber reinforced plastic pipe manufacturing method "
It is.
[0012]
In this carbon fiber reinforced plastic pipe, it is necessary to wrap a heat shrink tape on the surface of the pipe and heat cure it. When the heat shrink tape wrapped is heat cured There is no guarantee that the surface is completely smooth. Therefore, what is shown in the above (3) is not considered at all in this method.
[0013]
Therefore, for example, in Japanese Utility Model Publication No. 5-15499,
“A winding core comprising concentric and circular inner cylinders and outer cylinders having a circular cross section, and ribs connecting the inner cylinder and the outer cylinder, the reinforcing continuous fibers. Are arranged in the longitudinal direction of the core, and the content is 50 to 75% by volume, and is composed of continuous fiber reinforced fiber reinforced plastics, and the outer diameter of the outer cylinder is 100 to 200 mm, A “core for glass fiber cloth” is proposed in which at least the cross-winding portions have the same cross-sectional shape. This core is made of glass fiber cloth that is the object of winding, and it can secure enough strength to wind this, and it can be reduced in weight because it is hollow. It is believed that there is.
[0014]
However, in the core shown in this Japanese Utility Model Publication No. 5-15499, as described in the fourth column of the publication, the 8th row and the subsequent lines, “a plurality of connecting the
[0015]
In short, in the conventional technology of this kind of core,Original fabricIn the case where the object is to be wound, a solution that solves all the problems (1) to (4) described above has not been proposed yet.
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above-mentioned actual situation, and the problem to be solved is the conventional method for improving the quality such as thinning and precision of the raw film or sheet to be wound. The seed core has not been dealt with.
[0017]
The object of the present invention is to provide a core that can be easily manufactured, which can achieve weight reduction, hardness, wear resistance, surface smoothing and reduction in thermal expansion coefficient. It is to provide.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, first, the means taken by the invention according to
"Raw materials for films, sheets, etc.A winding core used for winding, etc.
Construct the outermost layer on the surfaceOriginal fabricA
The
The surface of the
In addition, a
It is.
[0019]
Further, the means taken by the invention according to
"A core used for winding a film, sheet, etc.
A
The
The surface of the
In addition, a
It is.
[0020]
That is, these
[0021]
[Effects of the Invention]
When the present invention adopts the above-described means, the
[0022]
In particular, in the
[0023]
The
[0024]
In particular, in the
[0025]
Further, the
[0026]
In addition, when this
[0027]
In particular, in the
[0028]
【Example】
Next, each example of the core 100 according to the present invention will be sequentially described with reference to the drawings while considering the manufacturing method.
[0029]
FIG. 1 is a perspective view of a core 100 according to the present invention. As shown in FIG. 2, the
[0030]
The base material layer 12 is constituted by winding a prepreg-made glass cloth or carbon cloth in two layers around a cored metal 11 serving as a central object. This is for smoothing the inner surface of the
[0031]
In addition, in order to wind the base material layer 12 around the cored bar 11, the base material layer 12 is arranged so that the cloth is inclined with respect to the cored bar 11. The reason for this is to prevent the base material layer 12 from being loosened during the winding process when a first winding layer 14 (described later) is wound on the base material layer 12.
[0032]
Further, in this embodiment, the number of turns of the base material layer 12 is two, but the number of turns is not limited to this, and may be one or three or more as described below. This base material layer 12 is intended to facilitate and ensure the subsequent winding operation of the first winding layer 14 and the second winding layer 15 rather than ensuring the strength after the
[0033]
The first winding layer 14 is formed by sequentially winding (winding) the fibers 13 on the upper surface of the base material layer 12 that is rotated together with the molding core 11. The fibers 13 forming the first winding layer 14 are formed of inorganic fibers such as glass and carbon, or synthetic fibers such as nylon, and are prepreg before being wound. Of course, this winding is performed in a state where a predetermined tension is applied to each fiber 13. The inclination angle of the fibers 13 forming the first winding layer 14 with respect to the axis of the core 11 is 45 degrees in this embodiment. Winding is performed at a predetermined gap from one end side to the other end side of the forming core 11 at this inclination angle, and when it hits the other end, similar winding operations are sequentially performed at an opposite inclination angle (135 degrees). To go. The layer formed by such winding (one turn of the fiber 13 is one layer) was 6 layers in this example. Since the first winding layer 14 is a main part that gives out the strength and the like of the
[0034]
The second winding layer 15 is basically formed by the same method as that for forming the first winding layer 14, but differs in the inclination angle and the number of windings with respect to the molded core 11. That is, the inclination angle of the fibers 13 forming the second winding layer 15 is 75 degrees in this embodiment, and the number of windings is three. At this inclination angle, similarly to the case of the first winding layer 14 described above, the molded cored bar 11 is wound with a predetermined gap from one end side to the other end side. The same winding operation is sequentially performed at an angle (105 degrees). The reason why the inclination angle of the fibers 13 is changed as compared with the case of the first winding layer 14 is that it is necessary to fill each gap of the fibers 13 forming the first winding layer 14. . That is, even if there is a gap for some reason other than the intersection of the fibers 13 forming the first winding layer 14, the fibers 13 having different inclination angles are wound from above. This is because the gap can be completely filled.
[0035]
Further, the number of windings of the second winding layer 15 is three, and the number of windings of the second winding layer 15 is less than that in the case of the first winding layer 14. If the surface of the
[0036]
And in the
[0037]
The
[0038]
The
[0039]
In particular, in the
[0040]
The
[0041]
Various types of integration of the
[0042]
For the integration of the connecting
[0043]
Now, in the predetermined space R formed as described above, a
[0044]
The
[0045]
The
[0046]
The
[0047]
In the present embodiment, the
[0048]
Thus, the
[0049]
In the
[0050]
【The invention's effect】
As described in detail above, first, in the invention according to
"Raw materials for films, sheets, etc.A winding core used for winding, etc.
Construct the outermost layer on the surfaceOriginal fabricA
The
The surface of the
In addition, a
And means taken by the invention of claim 2Is
"A core used for winding a film, sheet, etc.
A
The
The surface of the
In addition, a
Has a structural feature, which makes it possible to reduce the weight, increase hardness, wear resistance, smooth the surface and reduce the coefficient of thermal expansion, and can be easily manufactured. Can be provided.
[0051]
That is, according to the
[0052]
Furthermore, according to this
[0053]
In the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial perspective view of a winding core according to the present invention.
FIG. 2 is a partial perspective view showing a structure of a core body constituting an outer portion of the core.
FIG. 3 is a partial perspective view showing a structure of a core material constituting an inner portion of the winding core.
4A is a side view of the same core, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line 1-1 of FIG.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view of the core shown in FIG.
FIG. 6 is a partial cross-sectional view showing an example of a connecting plate that integrates a core body and a core material.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a manufacturing method when the support layer of the core according to the present invention is made of a foamable resin.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a manufacturing method when the support layer of the core according to the present invention is constituted by a hollow sphere.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a manufacturing method when the support layer of the core according to the present invention is made of a foamed resin disc.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a manufacturing method when the core support layer of the present invention is formed of a honeycomb sheet.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a conventional core.
[Explanation of symbols]
100 roll core
10 core body
11 Molded cored bar
12 Base material layer
13 Fiber
14 First winding layer
15 Second winding layer
16 Coating layer
20 core material
30 connecting plate
40 Support layer
41 Expandable resin
42 Hollow sphere
43 Foamed resin disc
44 Honeycomb sheet
50 Chucking board
Claims (2)
最外層を構成して表面に前記原反が巻回される筒状の巻芯本体と、この巻芯本体内に所定空間を残して収納されて巻回時等における回転軸となる芯材と、この芯材と前記巻芯本体とを互いに連結する連結板とを備え、
前記巻芯本体を、プリプレグ化されたガラスクロスあるいはカーボンクロス等を巻回して構成した基材層と、ガラス、カーボン等の無機繊維あるいはナイロン等の合成繊維によって形成された繊維を所定の傾斜角度で巻回した第一ワインディング層と、この第一ワインディング層を形成している前記繊維の交差角度とは異なる交差角度で前記繊維を巻回して構成した第二ワインディング層、及びコーティング層とにより構成するとともに、
前記巻芯本体の表面を、面粗度が1S〜1.5Sの研磨面とし、
かつ、前記巻芯本体と芯材との間の所定空間内に緩衝材からなる支持層を形成し、この支持層をハニカムシートによって構成したことを特徴とする原反のための巻芯。 A core used for winding a film, sheet, etc.
A cylindrical core body that constitutes the outermost layer and on which the raw material is wound, and a core material that is stored in the core body leaving a predetermined space and serves as a rotating shaft during winding, etc. And a connecting plate for connecting the core material and the core body to each other,
The winding core body, a prepreg glass cloth or carbon cloth or the like substrate layer formed by winding, glass, tilting the textiles formed by synthetic fibers of inorganic fibers or nylon such as carbon in a predetermined A first winding layer wound at an angle; a second winding layer formed by winding the fibers at an intersection angle different from the intersection angle of the fibers forming the first winding layer; and a coating layer. as well as configuration,
The surface of the core body is a polished surface having a surface roughness of 1S to 1.5S,
And predetermined forms form a support layer made of a cushioning material into the space, winding core for original fabric characterized that you configure this support layer by a honeycomb sheet between the core body and the core .
最外層を構成して表面に前記原反が巻回される筒状の巻芯本体と、この巻芯本体内に所定空間を残して収納されて巻回時等における回転軸となる芯材と、この芯材と前記巻芯本体とを互いに連結する連結板とを備え、
前記巻芯本体を、プリプレグ化されたガラスクロスあるいはカーボンクロス等を巻回して構成した基材層と、ガラス、カーボン等の無機繊維あるいはナイロン等の合成繊維によって形成された繊維を所定の傾斜角度で巻回した第一ワインディング層と、この第一ワインディング層を形成している前記繊維の交差角度とは異なる交差角度で前記繊維を巻回して構成した第二ワインディング層、及びコーティング層とにより構成するとともに、
前記巻芯本体の表面を、面粗度が1S〜1.5Sの研磨面とし、
かつ、前記巻芯本体と芯材との間の所定空間内に緩衝材からなる支持層を形成し、この支持層を中空球状体によって構成したことを特徴とする原反のための巻芯。 A core used for winding a film, sheet, etc.
A cylindrical core body that constitutes the outermost layer and on which the raw material is wound, and a core material that is stored in the core body leaving a predetermined space and serves as a rotating shaft during winding, etc. And a connecting plate for connecting the core material and the core body to each other ,
The core body is formed by winding a prepreg-made glass cloth or carbon cloth or the like, and a fiber formed by inorganic fibers such as glass or carbon, or synthetic fibers such as nylon, at a predetermined inclination angle. A first winding layer wound with a second winding layer formed by winding the fibers at an intersection angle different from the intersection angle of the fibers forming the first winding layer, and a coating layer And
The surface of the core body is a polished surface having a surface roughness of 1S to 1.5S,
And the core for raw materials characterized by forming the support layer which consists of a buffer material in the predetermined space between the said core body and a core material, and comprised this support layer by the hollow spherical body .
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