JPH0362541B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、フイルムやシート等の比較的薄い材
料を巻取るための強化プラスチツク製巻芯に関す
るものである。

（従来の技術） フイ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、これに長尺なフイルムやシート
等の端部を固定した後、この巻芯を回転させて当
該フイルムやシート等を巻取る作業に使用され、
フイルム等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、このフイルムやシート等
は当該巻芯に巻き取つた状態のまま所定の加工工
程に運搬されるのである。

ところが、このフイルムやシート等が、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つてきてい
る）や、カセツ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つては、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つては、効率化
を図るために当該芯巻は相当な高速で回転しなけ
ればならない状況にある。

このようなフイ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つては、これらのフ
イルムやシート等が上述したように非常に繊細な
ものになつてくると、従来では殆ど問題とならな
かつたことが我然クローズアツプされてくる。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。

この巻芯は、上述したように高速回転される
が、巻き取り時のフイルム等に対する追随性を
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、従つて当該巻芯の
重量は軽いほうがよい。（軽量性） この巻芯には大量のフイ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、フイルムやシートをテープ等として
製品化するにあたつては、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。従つて、この
巻芯そのものには相当な強度が要求される。
（強度性） この巻芯に対するフイ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
部分においてフイ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、特にフイルムやシート等が薄いものの場
合には顕著である。従つて、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
であつてはならない。（平滑性） この巻芯に対するフイ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、搬送されてくるフイルム等が熱を帯びてい
ることや、高速回転という機械的な条件によつ
て発熱すること等が考えられる。ところが、フ
イルム等は上述したように「しわ」が発生して
はならないのであるが、当該巻芯が熱によつて
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、当該巻芯は熱によつて伸縮しない
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） 従来のこの種強化プラスチツク製巻芯として
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、 「金属製ロールシエルの内周面に、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
ロールシエ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
ヘツダーとからなる金属ロール。」 である。ところが、この金属ロールは、その金属
製ロールシエ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エ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エ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
つて内部に応力が発生し、これによつて金属ロー
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、フイルム等の巻き取りは「しわ」等が
発生して良好に行なえないことになる。従つて、
この金属ロールは、その金属製ロールシエル及び
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。

また、特開昭60−63137号公報には、炭素繊維
強化プラスチツク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ツ
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
プをラツピング巻きし、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ツク製パイプの製
造方法。」 である。この炭素繊維強化プラスチツクス製パイ
プは、当該パイプの表面に熱収縮テープをラツピ
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、このラツ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
となつている保障は全くない。従つて、上述した
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。

要するに、従来のこの種強化プラスチツク製巻
芯における技術にあつては、上述した〜の問
題点を全て解決したものは未だ提案されていなか
つたのである。

（発明が解決しようとする問題点） 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問題点は、巻き取り物であ
るフイ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、従来のこの種強化プラスチツク
製巻芯の未対処できる。

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
ることのできる強化プラスチツク製巻芯を提供す
ることにある。

（問題点を解決するための手段） 以上の問題点を解決するために本発明が採つた
手段は、実施例に対応する第１図〜第５図を参照
して説明すると、 プリプレグ化した繊維を巻回して形成される強
化プラスチツク製巻芯であつて、 芯金１１にプリプレグ化したクロスを巻回する
ことによつて形成した基材層１２と、 この基材層１２の表面に繊維１３を芯金１１の
軸方向に対して所定の角度で傾斜させた状態で巻
回することによつて形成した第一ワインデイング
層１４と、 この第一ワインデイング層１４の表面に、繊維
１３を前記角度とは異なる角度で傾斜させた状態
で巻回することによつて形成した第二ワインデイ
グ層１５と、 第二ワインデイング層１５上に塗布した樹脂を
硬化させることにより形成されて最外層に位置す
るコーテイング層１６とを備え、 このコーテイング層１６の表面を１〜1.5Sの面
粗度の研摩面としたことを特徴とする強化プラス
チツク製巻芯１０である。

すなわち、この強化プラスチツク製巻芯１０
は、金属材料を全く使用しないで、各基材層１
２、第一ワインデイング層１４及び第二ワインデ
イング層１５をガラス繊維あるいはカーボン繊維
等を主として使用し、これらを樹脂によつて接合
硬化させて、最外層に樹脂からなるコーテイング
層１６を形成したものである。そして、この強化
プラスチツク製巻芯は、コーテイング層１６の表
面に積極的に研摩面を形成するとともに、第一ワ
インデイング層１４と第二ワインデイング層１５
とのワインデイング角度を変えたものである。

（発明の作用） 本発明が以上のような手段を採ることによつ
て、強化プラスチツク製巻芯１０は次のような作
用を有している。

まず、本発明に係る強化プラスチツク製巻芯１
０にあつては、その全体がガラスあるいはカーボ
ン等からなる繊維と樹脂によつて形成してあるの
で、その全体の重量はこれらの材料によつて決定
されている、すなわち従来の金属を使用したもの
に比して軽量化されているのである。

それだけではなく、この強化プラスチツク製巻
芯１０は基材層１２の上面にガラスあるいはカー
ボン繊維１３を順次巻回し、しかも第一ワインデ
イング層１４と第二ワインデイング層１５とでそ
のワインデイング角度を変えたから、各第一ワイ
ンデイング層１４及び第二ワインデイング層１５
の間の〓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イング層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
に近いものとなつている。従つて、この強化プラ
スチツク製巻芯１０の各部分にあつては均質な質
量を有していることになるからこれを高速回転さ
せた場合であつても「ブレ」は全く生じないよう
になつている。

また、この強化プラスチツク製巻芯１０は、プ
リプレグ化したカーボンクロスあるいはガラスク
ロスによつ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によつて形成される第一ワインデイング層
１４及び第二ワインデイング層１５とによつて主
に構成されているから、これらの基材層１２、第
一ワインデイング層１４及び第二ワインデイング
層１５によつて全体としては高い強度を有したも
のとなつている。しかも、これらカーボンクロス
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、
当該強化プラスチツク製巻芯１０の各層における
熱膨張率は低下されており、従つて熱が加えら
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。

特に重要なことは、最外層にコーテイング層１
６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、この強化プラスチツク製巻芯の
表面の平滑性は優れたものとなつていることであ
る。このコーテイング層１６の表面を研摩して研
摩面とする場合に、コーテイング層１６は充分な
厚さを有しているから、内部の第二ワインデイン
グ層１５等が表面に露出しないようにし得るもの
である。

さらに、この強化プラスチツク製巻芯１０は、
各材料を順次上方に巻回していくことにより形成
可能となつているから、その製造を容易に行なえ
るものとなつている。なお、この強化プラスチツ
ク製巻芯１０は非常に高い強度を有していること
から、耐摩耗性に優れていることは勿論である。

（実施例） 次に、本発明に係る強化プラスチツク製巻芯１
０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。

第１図には、本発明に係る強化プラスチツク製
巻芯１０の部分破断斜視図が示してあり、この強
化プラスチツク製巻芯１０は主として基材層１
２、第一ワインデイング層１４、第二ワインデイ
ング層１５及びコーテイング層１６とからなつて
いる。この第１図には、説明上芯金１１を入れた
ままの状態が示してあるが、この芯金１１は本発
明の強化プラスチツク製巻芯を完成させた後に取
外されるものであつて、強化プラスチツク製巻芯
の構成要素ではない。

基材層１２は、中心物となる芯金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は完成後の強化プラスチツク製巻芯
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、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、
完成後の強化プラスチツク製巻芯１０からこの芯
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。

また、基材層１２を芯金１１に対して巻回する
には、その布目が芯金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イング層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。

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
あつてもよい。この基材層１２は、強化プラスチ
ツク製巻芯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
イング層１４及び第二ワインデイング層１５の巻
回作業を容易かつ確実にするものであり、例えば
強化プラスチツク製巻芯１０自体の径が小さい場
合には１回でよいし、一方、当該強化プラスチツ
ク製巻芯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、この強化プラスチツ
ク製巻芯１０としては、その最終的な直径が５mm
〜300mmと相当幅の広いものが製造されるのであ
る。

第一ワインデイング層１４は、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（ワインデイング）することによつて形成
される。この第一ワインデイング層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つて形成された
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、この巻回にあたつては、各繊維１
３に所定の張力を付した状態で行なわれる。そし
て、この第一ワインデイング層１４を形成する繊
維１３の芯金１１軸心に対する傾斜角度は、本実
施例の場合45度である。この傾斜角度で芯金１１
の一端側から他端側に向けて所定の〓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つていく。このよう
な巻回によつて形成された層（繊維１３の一回巻
きを１層とする）は、本実施例にあつては６層で
あつた。この第一ワインデイング層１４が、当該
強化プラスチツク製巻芯１０の強度等を出す主た
る部分となるから、繊維１３によつて形成される
層の数はもつと多くてもよいが、径の小さい強化
プラスチツク製巻芯１０を形成する場合には少な
くてもよい。

第二ワインデイング層１５は、基本的には第一
ワインデイング層１４を形成する場合と同様な方
法によつて形成されるが、その芯金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、
この第二ワインデイング層１５を形成する繊維１
３の傾斜角度は本実施例にあつては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イング層１４の場合と同様
に、芯金１１の一端側から他端側に向けて所定の
〓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つていく。
このように、繊維１３の傾斜角度を第一ワインデ
イング１４の場合に比較して変更したのは、第一
ワインデイング層１４を形成している繊維１３の
各〓間を埋め尽くす必要があるからである。すな
わち、第一ワインデイング層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
よつて〓間が出きている場合であつても、その上
から傾斜角度の異なる繊維１３を巻回することに
よつて、この〓間は完全に埋めることができるか
らである。また、第二ワインデイング層１５の巻
き数を３層として、第一ワインデイング層１４の
場合より少なくしたのは、この第二ワインデイン
グ層１５は強化プラスチツク製巻芯１０としての
強度を保障するものではなく、完成後の強化プラ
スチツク製巻芯１０の表面が完全に滑らかなとの
とするためのものであり、従つてこの第二ワイン
デイング層１５によつて強化プラスチツク製巻芯
１０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つてもよいもので
ある。

そして、この発明に係る強化プラスチツク製巻
芯１０にあつては、最外層にエポキシ樹脂による
コーテイング層１６が施されており、その厚さは
0.3〜0.4であつた。また、このコーテイング層１
６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。

以上のように構成した当該強化プラスチツク製
巻芯１０の心円度は6/100であつて従来のもの心
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であつた。また、繊維
１３としてカーボンフイラメントを使用し、これ
らの強化プラスチツク製巻芯１０全体に占める割
合を変化させた場合の熱膨張係数を計測した結
果、第４図に示すようになつた。

なお、以上のように形成した強化プラスチツク
製巻芯１０にあつては、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、芯金１１が抜き出される。この芯金１１の抜
き出しは、当該芯金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芯
金１１を機械によつて強制的に引き抜くことによ
つて行なわれる。その後にこれら強化プラスチツ
ク製巻芯１０はその表面仕上げがなされるととも
に、強化プラスチツク製巻芯１０の不要な端部を
切断して完成品とされるのである。

（発明の効果） 以上詳述した通り、本発明に係る強化プラスチ
ツク製巻芯１０においては、上記実施例にて例示
したごとく、各基材層１２、第一ワインデイング
層１４及び第二ワインデイング層１５をカーボン
あるいはガラス製の繊維１３を使用するととも
に、これらの各基材層１２、第一ワインデイング
層１４及び第二ワインデイング層１５を樹脂によ
つて一体的に硬化させて、その外側に面粗度が１
〜1.5Sの研摩面を有するコーテイング層１６を形
成して構成したことにその特徴があり、これによ
り、この強化プラスチツク製巻芯１０は比較的軽
量でかつ高い強度を有したものとなつている（軽
量性及び強度性の確保）から、これを高速回転さ
せてその表面にフイルムやシート等を巻回するに
際して撓んだりブレたりすることはなく、フイル
ムやシート等の巻回時にこれらの追随性を良好に
している。

また、本発明の強化プラスチツク製巻芯によれ
ば、その最外層に樹脂からなるコーテイング層１
６を形成したから、これにより第一ワインデイン
グ層１４及び第二ワインデイング層１５による凹
凸は平滑化されるものであり、しかもコーテイン
グ層１６の表面に面粗度が１〜1.5Sの研摩面を積
極的に形成したから、最終外周面は真円に近い平
滑性を有しており（平滑性の確保）、これにより、
強化プラスチツク性巻芯に巻回されるフイルム等
に「シワ」や破損部分を生じさせることはないの
である。

さらに、この強化プラスチツク製巻芯１０は、
その全ての材料を熱膨張係数の小さいものを使用
したから全体として熱膨張が少なく（非熱膨張性
の確保）、上記のこととも合わせてフイルムやシ
ート等に「シワ」や破損部分を生じさせることな
くこれらを確実に巻回することができるのであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る強化プラスチツク製巻芯
の概略構成を示す一部破断斜視図、第２図は本発
明に係る強化プラスチツク製巻芯を製造する場合
に使用される装置の概略構成を示した正面図第３
図は第１の発明に係る強化プラスチツク製巻芯の
部分拡大断面図、第４図はカーボン繊維の量によ
る強化プラスチツク製巻芯の熱膨張変化を示した
グラフである。 符号の説明、１０……強化プラスチツク製巻
芯、１１……芯金、１２……基材層、１３……繊
維、１４……第一ワインデイング層、１５……第
二ワインデイング層、１６……コーテイング層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ プリプレグ化した繊維を巻回して形成される
   強化プラスチツク製巻芯であつて、 芯金にプリプレグ化したクロスを巻回すること
   によつて形成した基材層と、 この基材層の表面に繊維を前記芯金の軸方向に
   対して所定の角度で傾斜させた状態で巻回するこ
   とによつて形成した第一ワインデイング層と、 この第一ワインデイング層の表面に前記繊維を
   前記角度とは異なる角度で傾斜させた状態で巻回
   することによつて形成した第二ワインデイング層
   と、 第二ワインデイング層上に塗布した樹脂を硬化
   させることにより形成されて最外層に位置するコ
   ーテイング層とを備え、 このコーテイング層の表面を１〜1.5Sの面粗度
   の研摩面としたことを特徴とする強化プラスチツ
   ク製巻芯。