JPH01214589A - ボビンおよびその製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はボビンおよびその製法に関する。

［従来の技術］ 従来、例えば繊維の巻き取りに使用するボビンとしてＦ
ＲＰ製、細管製あるいは多層構造を有するプラスチック
製のボビンが知られている。

［発明が解決しようとする課題］ ＦＲＰ製のボビンではプラスチックの衝撃強度が低いた
め、繊維の巻き取り速度が遅い場合しか使用できず、現
在のような６０００ｍ／分以上の超高速の巻き取りの場
合には破損するなどの問題が生じ使用できない。細管製
のものでは繊維を高速で巻き取る際に繊維が紙管に食い
込むために、繊維の１部が使用できなくなり、かつボビ
ンとしての再使用ができない。多層構造を有するプラス
チック製のボビンは強度が低いため、超高速で繊維を巻
き取るボビンとしては使用できない。

［課題を解決するための手段］ 本発明者らは、超高速でも繊維を巻き取ることのできる
ボビンおよびその製法について鋭意検討した結果、本発
明に到達した。

すなわち、本発明は外層が内層よりも柔らかいプラスチ
・ンクの二層からなり少なくとも一層が補強材で強化さ
れているボビンおよびその製法である。

ボビンの表面は超高速で回転する回転ロールと接触する
ため、強い衝撃を受けるとともに摩擦熱を発生する。し
たがって、外層は耐衝撃性、耐熱性が必要であり、加え
て、巻いた糸を保護するため適度の弾性を持つものが好
ましい。また、ボビン全体ムこかかる糸の荷重や高速回
転時の遠心力によるボビンの変形を防止するため、内層
は高い弾性率を有し、隣接するボビンとの接触による摩
擦熱に耐え得るよう高い耐熱性が必要である。加えて、
内外層間は高速回転時の層間剥離防止のため強力に接着
されている必要がある。さらに、高速回転時の変形や破
裂を防止し再使用を可能とするため、ボビンを補強材で
強化する必要がある。

本発明において使用される一〜三次元の補強材のうち、
−次元の補強材としては連続材が好ましく、繊維として
は有機または無機繊維（ポリアラミド、ポリエステル、
ナイロンなどの合成繊維、木綿、麻などの天然繊維、炭
素繊維やアルミナ繊維など）が使用でき、これらのうち
打機繊維、炭素繊維および比較的柔らかい金属繊維（例
えばアルミナ繊維）が好ましい。繊維の使用態様として
は、例えば第５．９．１０図に示すように螺旋状に巻い
たものが好ましい。

二、三次元の補強材としては上記の繊維を編んだものが
好ましい。

また、その他の二、三次元の補強材としては、空孔を有
するもの、および空孔を有しないものが挙げられる。

補強材が空孔を有するものとしては、金属（鉄、鋼、ア
ルミニウムなど）やプラスチック（熱可塑性ウレタンな
ど）が挙げられ、このうち金属が好ましい。

補強材が空孔を有しないものとしては紙やプラスチック
（空孔を有するプラスチックの項で述べたもの）が挙げ
られる。このうち紙が好ましい。

補強材が空孔を有するものの場合、空孔の形状は円形、
楕円形、四角形、長方形などが挙げられる。補強材の開
口率は通常４０〜８０％である。

空孔のある補強材は、金属の場合、第３図および第４図
に示すように鉄板にパンチで穴を開けたもの、第６図に
示すように鉄線で網状に編んだものなどが使用できる。

これらの補強材は単独で使用しても、組み合わせて使用
してもよい。

空孔を有する補強材は、内層または外層のいずれか一層
に埋め込まれるか、内層および外層の両層に埋め込まれ
るのが好ましい。いずれか−層の場合には第１．２図の
よう番こ内層に埋め込まれるのが特に好ましい。また両
層の場合には第７．８図のように両層をジグザグ状に縫
製するように埋め込まれるのが特に好ましい。補強材を
内外層の境界面に埋め込むことは避けねばならない。外
層の接着力が低くなり、超高速でボビンを回転すると遠
心力により層間剥離が生じ易くなるからである。これら
の補強材はボビンの強度の向上や破裂防止に有効である
。

ボビンの強度は補強材の含量に特に依存するので、補強
材の含量はボビン全体の体積に対し通常１０〜９５％、
好ましくは３０〜９０％とする。補強材は少なくとも２
層以上に積層することが好ましい。

−〜三次元の補強材および二、三次元の空孔を有する補
強材で補強するボビンの製法としては以下のものが好ま
しい。

（１）第一の製法：あらかじめ補強材を型にセットし外
層あるいは内層を形成するプラスチックまたはその原料
を注型するボビンの製法（第１．２．８図に示したボビ
ンは本性による成形で得られた例である）である。

（２）第二の製法：第９図に示すように内層形成用の型
（４）に内層を形成するプラスチックまたはその原料（
２）をコーティングし、そのコーティング層（２）中に
補強材（３）を埋め込みまたは内層形成用の型（４）に
補強材（３）をセットし、内層を形成するプラスチック
またはその原料（２）をコーティングし、次いで外層を
形成するプラスチック又はその原料（１）をコーティン
グまたは注型するボビンの製法である。

（３）第三の製法：第１０図に示すように内層形成用の
型（４）にあらかじめ内層を形成するプラスチックまた
はその原料を含浸または付着せしめた補強材（２−１）
、（２−２）を巻き付け、次いで外層を形成するプラス
チックまたはその原料（１）をコーティングまたは注型
するボビンの製法である。第１０図は内層を１層（（ｌ
ａ）、　（ｌｂ）　：ｌ若しくは２層（（２ａ）、　（
２ｂ）　）に積層した後、外層を形成したボビンＣ（３
ａ）、（３ｂ）　）の例を示しているが、必要に応じて
３層以上に積層してもよい。

（４）第四の製法：第１０図（１ａ）、　（１ｂ）、（
２ａ）、（２ｂ）に示すように、あらかじめプラスチッ
クまたはその原料を含浸または付着せしめた補強材を型
に巻き付け硬化させるボビンの製法である。必要に応じ
て２層以上に積層してもよい。上記第三の製法（３）に
おける内層形成法によりボビンを形成する方法であり、
内外層の区別のない単層構造を有する。

上記製法のうち、二次元の空孔を有しない補強材で補強
する製法としては上記（１）、（３）および（４）の製
法が好ましい。（１）、（３）および（４）の製法は、
また補強材を高度に充填した高強度のボビンを製作する
方法として適しており、（３）および（４）の製法がよ
り適している。空孔を有する補強材で補強するボビンの
製法としては（１）の方法が特に有効である。

また、補強材を少量充填した、比較的、低速で使用され
るボビンの製法としては（２）の製法が適している。（
４）の製法は工程が簡略化されているので補強材で強化
された高強度のボビンをより簡便に製作することができ
る。

コーティングはゲルコート法、スプレー法、含浸法、注
型法、ＲＩＭ法などで行われる。ゲルコート法は、例え
ばチクソ性付与剤を添加したポリウレタン樹脂を型にハ
ケまたはヘラなどで塗る方法である。チクソ付与剤は表
面処理した無機フィラー、合成ワックスが用いられる。

前者の具体的な例はコロイド状疏水性シリカ、表面処理
したカルサイト型沈降性炭酸カルシウムが、後者の例は
水添ひまし油が挙げられる。含浸法は補強材にあらかじ
めプラスチックまたはその原料、接着剤、ＵＶ硬化樹脂
、エマルジョンなどを含浸または付着させておき、必要
により加熱またはＵＶを照射して補強材同士を接着せし
める方法である。注型法は補強材をセットした型にプラ
スチックまたはその原料を注型し硬化させる方法であり
、ＲＩＭ法は注型法の１形態であり高圧で射出する方法
である。これらの方法のうちで、内層を作るのに好まし
い方法はゲルコート法、スプレー法および含浸法であり
、外層を作るのに好ましい方法はスプレー法、注型法お
よびＲＩＭ法である。

外層および内層に使用されるプラスチックは、通常、熱
硬化性樹脂、ＵＶ硬化樹脂およびエマルジョンが挙げら
れる。好ましくはエポキシ樹脂、ウレタン樹脂およびＵ
Ｖ硬化樹脂であり、特に好ましくは外層にウレタン樹脂
またはＵＶ硬化樹脂を、内層にウレタン樹脂、エポキシ
樹脂またはＵＶ硬化樹脂を使用するのがよい。これらの
樹脂を二種以上−１〇− 併用することもできる。

ウレタン樹脂の例としては、特開昭６０−２６２８１６
号公報、特願昭６０−１５３５８８号明細書および特願
昭６２−２８４９２号明細書に記載のものが特に好まし
い。

ＵＶ硬化樹脂の例としては、塗装技術１９８１年８月号
第１４３真に記載の光重合性モノマーのうち２官能以上
のものが使用できる。このものは、硬化が速いためボビ
ンの生産性が向上し好都合である。

エマルジョンの例としてはウレタン系のエマルジョンが
好ましい。

耐熱性や収縮性を改良するため、これらプラスチックに
フィラー（木粉、アスベスト、雲母、パルプ粉など）を
添加することもできる。

内層に使用されるプラスチックの熱変形温度は通常１３
０℃以上、好ましくは１５０℃以上である。

１３０℃未満だと隣りのボビンとの摩擦熱で変形する。

内層に使用されるプラスチックの曲げ弾性率は、通常、
１０，０００ｋｇ／ｃｒｆ１以上、好ましくは１２，０
００〜１００．０００　ｋｇ／ｃ＋ｆｆである。１０．
０００ｋｇ　／　ｃｎ？未満だと糸の荷重によりボビン
が変形する。

内層に使用されるプラスチックのアイゾツト衝撃は特に
限定されず、たとえば２Ｋｇｃｍ／ｃｆ以−にである。

外層に使用されるプラスチックの熱変形温度は通常９０
℃以上、好ましくは１００℃以上である。９０℃未満だ
と回転ロールとの接触熱で外層が溶ける。

外層に使用されるプラスチックの曲げ弾性率は通常、２
，０００〜９，０００ｋｇ／ｃｆｌ、好ましくは２．５
００〜８，０００ｋｇ／ｃｆｆｌである。２．０００ｋ
ｇ　／　ｃ＋ｆ１未満では糸で外層が切れる。９．００
０ｋｇ／　ｃｆを越えると先に巻き取られた糸が変形す
る。

外層に使用されるプラスチックのアイゾツト衝撃は、通
常３Ｋｇｃｍ／ｃ１以上、好ましくは３．５　Ｋｇｃｍ
／　ｃｒｙ以上である。３Ｋｇｃｍ／ｃｆ未満だと回転
ロールとの接触により割れる。

なお、熱変形温度はＪＩＳ　Ｌ６９１１により、荷重は
１８．６ｋｇで測定することができる。曲げ弾性率はＪ
ＴＳ　Ｋ−６９１，１により、またアイゾッ１へ衝撃は
ＪＴＳ　Ｋ−６９ＩＮこよりノツチ付きで測定すること
ができる。

ボビン外層の厚みは通常１〜３　ｍｍ、内層の厚みは通
常１〜５＋ｎｎ＋である。外層は内層より薄いほうが好
ましい。

［実　施　例］ 以下、実施例により本発明をさらに説明するが、本発明
はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、部
は重量部を表わす。物性測定法は、ＬｒＳ　Ｋ−６９１
１による。引張強度はボビンを幅５ｍｍのリング状ムこ
切り出し上下方向に引っ張って測定した。

他の物性の略号の意味および単位は次による。

ＨＤＴ　、（熱変形温度：°ｃ、荷重：　１８．６ｋｇ
）　、Ｆ、ＭＯ（曲げ弾性率：　ｋｇ／ｃＩ１１）　、
ＩＺＯＤ　（アイゾツト衝撃：ｋｇｃｍ／ｃ＋ｆｌ　　
ノツチ付き）。

実施例１ 芳香族ポリイソシアネートである「ポリキュアーｌ５−
７０３Ｊ　、ポリエーテルポリオールである「ポリキュ
アー５Ｕ−１０９０Ｘ９　Ｊを外層用に、芳香族ポリイ
ソシアネートである［ポリキュアーＩＣ−１１００ＸＩ
コ、ポリエーテルポリオールである「ポリキュアー５Ｕ
−１１，０ＯＸ２　Ｊ　　（共に三洋化成工業■製）を
内層用に使用した。成形条件および物性を表１に示す。

表　　ま ただし、Ａは［ポリキュアーｌＳ−７０３Ｊ　／　「ポ
リキュアー５Ｕ−１０００Ｘ９　Ｊ−５０部１５０部、
Ｂは「ポリキュアーＩＣ−ｌ１００ＸＩ　Ｊ　／　ｒポ
リキュアー５Ｕ−１１００Ｘ２　」−９０部／１０部で
ある。

この樹脂と開口率が約６０％、厚み１　ｍｍのパンチ鉄
板とで、外径１０５ｍｍ、内径９５ｍｍ、外層厚み２ｍ
ｍ、内層厚み３ｍｍで、かつパンチ鉄板を内層にセット
したボビンを遠心成形法で製作した。ボビンの引張強度
は４５ｋｇであった。

実施例２ 外層に使用したウレタン樹脂は、実施例１に記載したも
のを用いた。内層には芳香族エポキシ樹脂であるり、Ｈ
，Ｒ，３３１（ダウケミカル製）／４−ジアミノジフェ
ニルメタン（以下、ＤＭＡと略す）を使用した。補強材
は金網を用いた。成形条件および物性を表２に示す。

表ま ただし、八としては実施例１に記載の樹脂を使用した。

Ｂ、はり、Ｅ、Ｒ，３３１／ＤＭＡ−１００部／２６．
２部である。遠心成形法により製作した。ボビンの引張
強度は４９ｋｇであった。

実施例３ 外層および内層に使用したウレタン樹脂は、実施例１に
記載のものを用いた。配合比も同じである。補強材はポ
リエステル繊維を螺旋状に巻いたものを使用した。成形
方法およびキュアー条件は実施例１に同じである。ボビ
ンの引張強度は３５ｋｇであった。

実施例４　　　　　・ 本例は内層をフィラメントワインディング法で作り、外
層はＲＩＭ法で製造した例である。直径的１　ｍｍの木
綿糸にポリキュアー１５−７０３８０部、ポリキュアー
ＲＲ−４００２０部（共に三洋化成工業■製）で配合し
たウレタン樹脂（物性は第１表Ｂにほぼ同じである。）
を木綿糸１ｇにつき２ｇ含浸させた。これを内径９４ｍ
ｍのパイプにすきまなく巻付け、４ｍｍの厚みとした。

この樹脂が半硬化の状態で金型にセットしＲＩＭ機（Ｍ
Ｃ−１０２−Ｒ、ポリウレタンエンジニアリング社製）
で外層をＲＩＭ成形した。

樹脂の種類および配合比は実施例１の外層に使用したも
のと同じである。このものを１５０℃１１時間キュアー
しボビンを製作した。ボビンの引張強度は７５ｋｇであ
った。

実施例５ 実施例４の木綿糸の代わりに直径０．５　ｍｍのアラミ
ド繊維糸を用いた以外は、実施例４と同じ方法でボビン
を製作した。ボビンの引張強度は１８５ｋｇであった。

比較例１ 補強材を使用しない他は、実施例１と同様の方法でボビ
ンを製作した。このものの引張強度は１５ｋｇであった
。

比較例２ 糸の巻き取り速度が４５００ｍ／分に使用されている紙
管製ボビンの引張強度は１２ｋｇであった。

以上、本発明の詳細な説明したが、そのボビンの態様を
具体的に要約すると次の通りである。

（１）補強材が金属または一次元の繊維である請求項１
記載のボビン。

（２）補強材が天然繊維である請求項２記載のボビン。

（３）内層に使用されるプラスチックの熱変形温度が１
３０℃以上である請求項１または２記載のボビン。

一１７＝ （４）外層に使用されるプラスチックの熱変形温度が９
０℃以上である請求項１または２記載のボビン。

（５）外層、内層に使用されるプラスチックの曲げ弾性
率がそれぞれ２０００−９０００ｋｇ／ｃ＋ｆｌ、　　
１００００ｋｇ／　ｃｔ以上である請求項１〜３のいず
れか一項に記載のボビン。

（６）外層に使用されるプラスチックのアイゾツト衝撃
が３　ｋｇ　ｃｒｎ　／　ｃｆ以上である請求項１〜３
のいずれか一項に記載のボビン。

［発明の効果］ （１）本発明のボビンは補強材で強化されているので、
従来のものより大幅に強度が向上し、ボビンを超高速で
回転させてもボビンの破損や変形がなく、再使用が可能
である。

（２）二層構造のボビンは、ボビンの外層が内層よりも
柔らかいプラスチックの二層で形成され、かつ外層が適
度の弾性を、内層がより高い弾性率を有しているので、
超高速で巻き取っても糸が痛むことがなく、かつ変形な
どを生じない。

また、ボビンの外層が耐熱性と耐衝撃性を有するので、
超高速で回転する回転ロールと接触しても衝撃で破損す
ることがなく、かつ摩擦熱により変形したり溶けたりす
ることがない。

内層が耐熱性を有するので、高速で回転するボビンが隣
りのボビンと接触し摩擦熱を発生し７ても変形したり溶
けたりする問題を生じない。

（３）本発明の製法によれば、上記の高強度、かつ高性
能のボビンを簡単な設備で容易に量産できる。さらに、
内外層の区別のない単層構造のボビンはより簡単に製作
可能であり、しかも得られたボビンは高い強度を有する
。

以上、本発明のボビンは超高速の巻き取り用ボビンとし
て、また再使用可能なボビンとして極めて有用であり、
さらにロール用としても使用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明ボビンの一例を示す斜視図、第２図はそ
の断面図である。第３図は補強材の一例であるパンチ鉄
板の展開図、第４図は同パンチ鉄板の縦断面図である。 第５図は螺旋状補強材の正面図、第６図は網状Ｑこ編ん
だ補強材の斜視図である。第７（ａ）は金網を山折り、
谷折りに折り曲げた補強材の平面図であり、第７図（ｂ
）はその正面図である。第８図は第７図の補強材で強化
された本発明ボビンの一例を示す横断面図である。第９
図は本発明の第二の製法（請求項５の製法）の−例を示
し、　（１ａ）〜（３ａ）はそれぞれ、内層の形成、内
層の補強材強化および外層の形成の一例を示す縦断面図
であり、　（１１１）〜（３ｂ）はそれぞれの横断面図
である。第１０図は本発明の第三の製法（請求項６）お
よび第四の製法（請求項７）の−例を示し、　（１ａ）
および（２ａ）は内層が内層を形成するプラスチックま
たはその原料を含浸または付着せしめた補強材からなり
それぞれ１層および２層の場合を示す正面図、　（３ａ
）は２層からなる内層（２ａ）に外層を設けたボビンの
一例を示す縦断面図であり、　（１ｂ）〜（３ｂ）はそ
れぞれの平面図である。 １・・・外層、２・・・内層、３・・・補強材、４・・
・内層形成用の型、５・・・外層形成用の型、２−１・
・・内層を形成するプラスチックまたはその原料を含浸
または付着せしめた補強材で１層目のもの、２−２・・
・内層を形成するプラスチックまたはその原料を含浸ま
たは付着せしめた補強材で２層目のもの。 特許出願人　三洋化成工業株式会社 野　　　　村　　　　　徹 代　理　人　弁理士　　舶載　康弘 第１図　　　　　第２図 第７図 ・第８図 １・・・外　　層 ２・・・内　　　層 ３・−補強材 第９図 （１ａ）　　　　　　　（２ａ） 第１０図 （３ａ） 手続補正書坊式） 特許庁長官　　吉　１）文　毅　　殿 １、事件の表示　　特願昭６８−４１５５８号２、発明
の名称　　ボビンおよびその製法３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、外層が内層よりも柔らかいプラスチックの二層から
   なり少なくともいずれか一層が補強材で強化されている
   ボビン。 ２、補強材が一次元〜三次元の繊維または織物である請
   求項１記載のボビン。 ３、外層、内層に使用されるプラスチックの熱変形温度
   がそれぞれ９０℃以上、１３０℃以上である請求項１、
   または請求項２記載のボビン。 ４、あらかじめ補強材を型にセットし外層を形成するプ
   ラスチックまたはその原料および内層を形成するプラス
   チックまたはその原料を注型し、外層が内層よりも柔ら
   かいプラスチックの二層からなり少なくともいずれか一
   層が補強材で強化されているボビンを製造するボビンの
   製法。 ５、内層形成用の型に内層を形成するプラスチックまた
   はその原料をコーティングし、そのコーティング層中に
   補強材を埋め込みまたは内層形成用の型に補強材をセッ
   トし、内層を形成するプラスチックまたはその原料をコ
   ーティングし、次いで外層を形成するプラスチックまた
   はその原料をコーティングまたは注型し、外層が内層よ
   りも柔らかいプラスチックの二層からなり少なくともい
   ずれか一層が補強材で強化されているボビンを製造する
   ことを特徴とするボビンの製法。 ６、内層形成用の型に、あらかじめ内層を形成するプラ
   スチックまたはその原料を含浸または付着せしめた補強
   材を巻き付け、次いで外層を形成するプラスチックまた
   はその原料をコーティングまたは注型し、外層が内層よ
   りも柔らかいプラスチックの二層からなり少なくともい
   ずれか一層が補強材で強化されているボビンを製造する
   ことを特徴とするボビンの製法。 ７、あらかじめプラスチックまたはその原料を含浸また
   は付着せしめた補強材を型に巻き付け硬化させた補強材
   で強化されているボビンを製造することを特徴とするボ
   ビンの製法。