JP5548512B2 - 紙製巻芯 - Google Patents

Description

本発明は、例えばフィルム、シート、箔、紙、布等のウェブを巻き取るために用いられる紙製巻芯に関する。

紙製巻芯はプラスチック製巻芯と比較して、内径、外径などの寸法精度や強度面において優れている。また、紙製巻芯は使用後に回収することにより古紙として再生できるため、廃棄性においても優れている。さらに、比較的安価であるため経済的であり、幅広い分野で利用されている。
しかしながら、ウェブを紙製巻芯に巻回するとウェブの巻き始めの端部とその上に巻かれる部分との間に段差が生じ、それによってウェブに、段差の痕、皺、ブロッキング等が生じ、商品の品質低下が生じる問題があった。
そこで、上記の問題点を解決する手段として、特許文献１には、外周面に緩衝材からなるシートを巻きつけられた巻芯が開示されている。
しかしながら、緩衝材は比較的厚みの薄い光学用途などのフィルムでは効果を奏するものの、一般的なシートなどのウェブでは、緩衝材が変形してしまい、段差を解消することが困難である。
また、特許文献２には。外周面をグラインダーや研磨機を使用して切削することにより、巻芯の軸線方向に沿って平行に伸びかつシート状の厚みに等しい高さを有する段差部が設けられている巻芯が開示されている。
しかしながら、巻芯の軸線方向に僅かでもたわみが生じているときは軸線方向に一定の段差に安定して切削することは困難である。また、切削により発生した紙粉が紙管の外周面だけでなく、内周面や端面にまで付着してしまうため、クリーン性に問題があり、加工後に紙粉の除去作業が必要である。また、切削表面の毛羽立ちや紙テープめくれを生じやすく、切削領域の表面が凹凸となり、シートに転写してしまうことがある。
さらに、特許文献３には、特定の硬度のクサビ形状の部材を外周面に止着することにより段差を形成させた巻芯が開示されている。
紙製巻芯は生産性や強度を考慮して、一般的にスパイラル巻きで製造される。スパイラル巻きは、生産性、生産コストを考慮して、内層部は隣り合う帯状の紙テープの端縁部を突き合わせた状態で製造する突き合わせ、外層は突き合わせもしくはオーバーラップによって製造される。突き合わせの場合には、製造技術上の問題により隣り合う帯状の紙テープの間に隙間を生じてしまう。このため、巻芯の外周面には螺旋状にこの隙間による凹部が存在する。また、外層を隣り合う帯状の紙テープをオーバーラップさせた場合には、紙管の外周面に螺旋状に帯状の紙テープの厚さによる凸部が存在する。このように、紙製巻芯の芯体の外周面の軸線方向には凹凸部が存在しており、外周面にクサビ形状の部材を止着しても、段差部先端には凹凸部が生じ、一定の段差を安定して形成することが困難であると考えられる。ウェブを巻き取るとこの凹凸部の上に巻かれた部分に顕著に段差痕が残るという問題がある。

特開２００４−３３８８１８号公報 実開平６−８０７６４号公報 特開平３―９５０７５号公報

本発明はこのような従来技術の実情に鑑みてなされてものであり、ウェブを巻き取るための紙製巻芯において、軸線方向に一定の段差を安定した精度で形成することにより、ウェブの段差痕を解消でき、かつ生産性、クリーン性及び廃棄性に優れた紙製巻芯を提供することを課題とする。

本発明者らは上記課題を解決すべく、鋭意研究を重ねた結果、第１の課題解決手段による紙製巻芯は、シートよりなるウェブを巻き取るための紙製巻芯であって、紙製の円筒状芯体と、円筒状芯体の外周面に貼着され、軸線方向に平行に伸びる段差部を形成させる段差形成部材とからなり、芯体は、複数の帯状の紙テープを螺旋状に巻いて積層することにより形成されたものであって、芯体の最外層は、各紙テープの端縁部どうしの継ぎ目が突き合わせ状でかつ非接着状となされているか、または、各紙テープの端縁部どうしが重なり合うようになされており、段差形成部材は、２以上の板紙を積層した積層体から形成されたものであって、芯体の外周面に貼着される底面と、底面の一端縁からほぼ垂直に伸びかつウェブの厚みと実質的に等しい１ｍｍ以上の高さを有する段差部と、段差部先端から底面の他端縁に向かって伸びかつ紙製巻芯の外周面の一部を形成する緩和面とを有しており、積層体のうち段差部と反対側の端縁部分をテーパ状に形成することにより、緩和面と芯体の外周面との繋ぎ目にほぼ段差が生じないように構成されていることを特徴とする。

第２の課題解決手段による紙製巻芯は、第１の課題解決手段において、積層体のうち段差部と反対側の端縁部分が、その底面側のみを加工することによって、テーパ状に形成されていることを特徴とする。

第１の課題解決手段の紙製巻芯によれば、段差形状部材を円筒状芯体の外周面に貼着することにより、特許文献２記載の巻芯と比べて安定した精度の段差部を形成することができる。さらに、芯体と段差形成部材を同一素材である紙で形成させることにより、廃棄性、リサイクル性に優れた紙製巻芯を提供できる。

また、第１の課題解決手段の紙製巻芯によれば、段差形成部材が２以上の板紙を積層した積層体から形成されているので、厚い単一層の板紙と比較して、薄い板紙の加工が容易であり、生産性、作業性を向上させた紙製巻芯を提供できる。また、板紙を積層させることにより厚み１ｍｍ以上の段差部を容易に形成することが可能となる。

第２の課題解決手段によれば、積層体のうち段差部と反対側の端縁部分が、その底面側のみを加工することによって、テーパ状に形成されており、加工した面が巻芯の表面に現れないので、毛羽立ち、紙粉によるウェブへの影響を軽減することができ、また、芯体との貼着に接着剤を使用するときに、芯体との接着面である底面の表面を粗くすることにより、芯体の表面との接着性が向上し、このため、こしの強い段差が１ｍｍ以上の段差形成部材であっても容易に貼着することができる。

本発明の紙製巻芯の概略構成を示す斜視図である。 本発明の紙製巻芯の構成を示す部分断面図である。 本発明の段差形成部材の例を示す断面図である。

以下、本発明をその好ましい実施形態に基づき説明するが、本発明は実施例のみに限定されるものではない。
本発明の紙製巻芯１は、円筒状芯体２と段差形成部材３とからなる。芯体２は、特に限定するものではないが、円筒状の鉄芯に帯状の紙テープを複数枚螺旋状に巻き、各層を接着剤で固定して製造されるスパイラル巻きが生産性や強度面を考慮すると好ましい。
スパイラル巻の芯体２は、複数の帯状の紙テープが螺旋状に巻かれて積層されることによって形成されている。内外に隣接する帯状の紙テープどうしは、接着剤により接着されている。各紙テープの端縁部どうしの継ぎ目は突き合わせ状でかつ非接着状となされている。製造技術上の問題により突き合わされた隣り合う帯状の紙テープの間には軸線方向に０．５〜１．５ｍｍ程度の隙間が存在している。最外層を突き合わせにより製造した場合は、外周面に紙テープの厚みだけの凹部が螺旋状に存在することとなる。
また、最外層をオーバーラップさせることにより製造する場合は、各紙テープの端縁部どうしが重なり合うため、重なり合った端縁部には外周面に紙テープの厚みだけの凸部４が螺旋状に存在することとなる。重なり合った端縁部は軸線方向に５〜２０ｍｍ程度である。

本発明の段差形成部材３は、図２に示すように、芯体２の外周面に軸線方向と平行に段差部５を形成されるように貼着されている。段差部５は芯体の一端面から他端面に達するまで形成させてもよいし、ウェブを巻きつける部分のみに形成させてもよい。しかしながら、芯体２の一端面から他端面まで形成させた方がウェブのワインディング作業性を考慮すれば好ましい。
段差形成部材３は、芯体２の外周面に貼着させる底面６と、底面６からほぼ垂直に伸びる段差部５と、段差部５とともに紙製巻芯１の外周面を形成する緩和面７とからなる。
段差部５は、紙製巻芯１にウェブを巻き取る際、ウェブの巻き始め端部が突き合わされる面であり、段差の高さはウェブの厚みと実質的に同一である。実質的にとは、芯体への貼着に用いられる接着剤層や両面テープの厚みを考慮したものである。
緩和面７は、段差部先端８と芯体２の外周面を緩やかに繋ぐ面である。芯体２に段差形成部材３を貼着させたときに、緩和面７と芯体２の外周面とがほぼ段差がないよう形成されている。ほぼ段差がないとは、加工技術を考慮して段差が０．０３〜０．２０ｍｍ程度である。緩和面７と芯体２の外周面の繋ぎ目ができるだけ滑らかになるように、段差形成部材３の端縁のうち、段差部５と反対側がテーパ状に形成されている。緩和面７側、底面６側のどちらか一面、または両面をスカイブ加工してテーパ状に形成させてもよい。好ましくは底面６側のみをスカイブ加工した方がよい。なぜなら、加工した面が巻芯１の表面に現れないので毛羽立ち、紙粉によるウェブへの影響を軽減することができるからである。さらに芯体２との貼着に接着剤を使用するときに、芯体２との接着面である底面６の表面を粗くすることにより、芯体２の表面との接着性が向上する。このため、こしの強い段差が１ｍｍ以上の段差形成部材３であっても容易に貼着することができる。

段差形成部材３の芯体２への貼着は、特に限定されるものではないが、接着剤、両面テープなどが好ましい。紙製巻芯１を使用した後、古紙の再生を考慮すると離解しやすい接着剤（デキストリン、澱粉等）を使用するのが好ましい。
段差形成部材３の周方向の長さは適宜、設計可能であるが、芯体２の周長Ｒに対してＲ／１２〜Ｒ／２が好ましい。Ｒ／１２未満であると緩衝面７の傾斜が大きくなるため、芯体２の外周面と緩衝面７との繋ぎ目が滑らかでなくなり、繋ぎ目による段差痕を発生させてしまうからである。Ｒ／２を超えると、全長１ｍを超える長尺の紙製巻芯１では段差形成部材３の貼着作業が困難となるためである。

段差形成部材３は、密度０．２０〜０．９０ｇ／ｃｍ^３の板紙によって形成されている。密度が０．２０ｇ／ｃｍ^３未満であると、ウェブを巻いた際に段差形成部材３が潰れてしまい、密度が０．９０ｇ／ｃｍ^３を超えると、芯体２の外周面に周方向に曲げて沿わせ辛く、貼着することが困難となるためである。ここで板紙とは、紙管原紙、ライナー紙、クラフト紙、硫酸紙、上質紙、低密度紙及びボール紙等をいう。また、段差形成部材３の板紙は、芯体２の軸線方向に沿ってＭＤ方向となるように形成させるのが好ましい。芯体２の周方向に曲げやすくなり、芯体２の外周面に貼着しやすくなるためである。ここでＭＤ方向とは、抄紙機で板紙を抄造する場合、板紙の進行方向に並行な板紙の方向である。

段差形成部材３は、図３に示すように、少なくとも２以上の板紙を積層することにより形成されていることがより好ましい。厚みのある単層の板紙をスカイブ加工するのと比較して、薄い板紙をスカイブ加工した後、積層する方が生産性の向上がみられるからである。また、多層に積層させることにより厚いウェブにも対応可能となる。層間は接着剤、両面テープなどで積層可能である。積層させるときは、同一の板紙を積層してもよいし、密度や厚みの異なる板紙を組み合わせて積層させてもよい。

さらに、段差形成部材３の積層体のうち、芯体２に貼着したとき内層側となる層の少なくとも一層には０．２０〜０．６０ｇ／ｃｍ^３の密度の板紙９を用い、最外層には０．６０〜０．９．０ｇ／ｃｍ^３の密度の板紙１０を用いることが好ましい。０．２０〜０．６０ｇ／ｃｍ^３の板紙９による緩衝効果により、芯体２に起因する凹凸を解消することができ、さらに、最外層に０．６０〜０．９．０ｇ／ｃｍ^３の密度の板紙１０を用いることによって、ウェブの巻き圧による変形を防止することができるからである。
図３（ａ）のように、最外層である０．６０〜０．９．０ｇ／ｃｍ^３の密度の板紙１０が内層の全てを覆うように形成させてもよい。また、図３（ｂ）のように、緩和面７のうち段差部５から遠い部分に内層である０．２０〜０．６０ｇ／ｃｍ^３の密度の板紙９が露出するように形成させてもよい。少なくとも緩和面７の段差部５と連接する部分の最外層が０．６０〜０．９．０ｇ／ｃｍ^３の密度の板紙１０であり、かつ、内層に０．２０〜０．６０ｇ／ｃｍ^３の板紙９が積層されていればよい。
図３（ｂ）は、０．２０〜０．６０ｇ／ｃｍ^３の板紙９による緩衝効果により、緩和面７と芯体２の外周面との繋ぎ目がより滑らかとなり、緩和面７と芯体２との繋ぎ目でのウェブの皺も軽減することができる。

本発明の巻芯について、実施例によりさらに具体的に説明する。
［実施例１〜１２］
外径１１０ｍｍ、内径７９ｍｍ、全長１５０ｍｍの芯体となる紙管に所定の段差形成部材を接着剤で貼り付けて紙管製巻芯を作製した。実施例１〜６は紙管の最外層にクラフト紙（６０ｇ／ｃｍ^２）をオーバーラップさせて作製した。実施例７〜１２は紙管の最外層にライナー紙（１８０ｇ／ｃｍ^２）を用いて、突き合わせとした。気温２３度、湿度５０％条件下で３日エージングを行った後、厚み１．０ｍｍ、幅１００ｍｍの塩化ビニール製テーブル用シートを巻きテンション５０ｋｇ／ｃｍ^２で６ｍ巻きつけた。気温２３度、湿度５０％条件下で1日後に、シートを巻き解き、シートに発生する段差痕を観察した。
段差痕が無くなるウェブの巻き数と、芯材の外周面に起因する段差部先端の凹凸部による段差痕を測定し、結果を表１、表２に示した。ここで、凹凸部による段差痕の評価において、他の段差痕と区別できないものを○、他の部分と比較して段差痕が僅かに目立つものを△、他の部分と比較して段差痕が顕著に発生したものを×とした。
［比較例１］
実施例と同寸法の紙管に段差形成部材を貼着させずに実施例と同様の試験を行った。
［比較例２］
実施例と同寸法の紙管の外周面を周方向に９０ｍｍの幅で切削することにより軸方向に平行な段差部を形成させて、実施例と同様の試験を行った。

実施例１〜１２においては、比較例１、２と比較して、巻き始め端部によるウェブの段差痕が無くなるまでの巻き数が半減し、大幅に改善された。実施例では芯材の外周面に起因する段差部先端の凹凸部による段差痕は改善し、特に実施例４〜１２は段差部先端の凹凸部のみによる段差痕は見られなかった。

１ 紙製巻芯
２ 芯体
３ 段差形成部材
４ 凸部
５ 段差部
６ 底面
７ 緩和面
８ 段差部先端

Claims (2)

1. シートよりなるウェブを巻き取るための紙製巻芯であって、紙製の円筒状芯体と、円筒状芯体の外周面に貼着され、軸線方向に平行に伸びる段差部を形成させる段差形成部材とからなり、
   芯体は、複数の帯状の紙テープを螺旋状に巻いて積層することにより形成されたものであって、芯体の最外層は、各紙テープの端縁部どうしの継ぎ目が突き合わせ状でかつ非接着状となされているか、または、各紙テープの端縁部どうしが重なり合うようになされており、
   段差形成部材は、２以上の板紙を積層した積層体から形成されたものであって、芯体の外周面に貼着される底面と、底面の一端縁からほぼ垂直に伸びかつウェブの厚みと実質的に等しい１ｍｍ以上の高さを有する段差部と、段差部先端から底面の他端縁に向かって伸びかつ紙製巻芯の外周面の一部を形成する緩和面とを有しており、積層体のうち段差部と反対側の端縁部分をテーパ状に形成することにより、緩和面と芯体の外周面との繋ぎ目にほぼ段差が生じないように構成されていることを特徴とする紙製巻芯。
2. 積層体のうち段差部と反対側の端縁部分が、その底面側のみを加工することによって、テーパ状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の紙製巻芯。
   

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