(57)【要約】【課題】  表面性状がフィルムの巻芯として適した状態に加工されてその表面性状を維持することができ、かつリサイクルに適した紙製巻芯を提供することを目的とする。【解決手段】  円筒状に紙テープを巻回して紙製巻芯１Ａが形成される。紙製巻芯１Ａの外周表面に、シリコン酸化物または金属酸化物によってセルロース繊維同士の結合が強化された帯状の領域３を形成する。紙製巻芯１Ａにプラスチックフィルムを巻回する場合に、帯状の領域３に両面粘着テープを貼付し、プラスチックフィルムの端部を帯状の領域３に固定する。この帯状の領域３は、見つけやすいように、紙製巻芯１Ａの他の外周表面の色とは異なる色が着色されている。【選択図】            図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
紙製巻芯の軸方向に沿った外周表面の中心線平均粗さが４μｍ以下でありかつ、少なくとも前記外周表面を構成する紙表層のセルロース繊維同士の結合がシリコン酸化物または金属酸化物により強化されていることを特徴とする紙製巻芯。
【請求項２】
前記外周表面の１００mm当たりのうねりが８０μｍ以下であることを特徴とする、請求項１記載の紙製巻芯。
【請求項３】
前記シリコン酸化物または金属酸化物によるセルロース繊維同士の強化領域が帯状であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の紙製巻芯。
【請求項４】
端部の内周面側の角が取り除かれており、
前記角の取り除かれた部分の全周が、シリコン酸化物または金属酸化物によりセルロース繊維同士の結合を強化されていることを特徴とする紙製巻芯。
【請求項５】
外周表面、端部および内周表面の全域が、シリコン酸化物または金属酸化物によりセルロース繊維同士の結合を強化されていることを特徴とする紙製巻芯。
【請求項６】
前記シリコン酸化物または金属酸化物によりセルロース繊維同士の結合が強化される領域に樹脂、セルロース誘導体、アルギン酸ナトリウムおよびガムのうちの少なくとも一つがコーティングされていることを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の紙製巻芯。
【請求項７】
筒状の紙製紙管を準備する工程と、
前記紙管の外周表面の中心線平均粗さを４μm以下に加工する工程と、
前記外周表面、端部および内周表面のうちの少なくとも一つにアルコール溶媒中に溶解させたアルコキシシランまたは金属アルコキシドを作用させる工程と、
前記アルコール溶媒を蒸発させる工程とを備えることを特徴とする、紙製巻芯の製造方法。
【請求項８】
前記外周表面、端部および内周表面のうちの少なくとも一つに、前記アルコールが浸透する程度に樹脂、セルロース誘導体およびアルギン酸ナトリウムのうちの少なくとも一つをコーティングする工程をさらに備える、請求項７記載の紙製巻芯の製造方法。
【請求項９】
前記アルコキシシランまたは金属アルコキシドが作用した領域のうちの所定箇所に粘着剤を付与する工程とをさらに備えることを特徴とする、請求項７記載の紙製巻芯の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチックフィルムなどのフィルム状のものを巻き取るための紙製巻芯およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般の紙製巻芯には、磁気テープや液晶フィルムなどを皺なくかつ、紙製巻芯の外周面表面の凹凸の転写を防ぎつつ巻き取り保存することが要求される。なお、ここでいうフィルムには、プラスチック以外にも、銅箔などの金属製のものや紙も含まれる。
紙製巻芯をそのまま加工しても、紙製であることから復元力があり、また吸湿や乾燥によって紙が伸縮するため、表面粗さやうねりなどが経時変化する。そのため、紙製巻芯の表面には樹脂がコーティングされて、加熱成形により所定の表面粗さを持つように、またうねりを抑えるように加工されるのが一般的である。例えば、紙管と生分解製樹脂とを組み合わせた巻芯がある（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−４３０７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
以上のように従来の紙製巻芯においては、例えば樹脂がコーティングされるが表面からのコーティングでは、表層の一部だけが樹脂と紙との複合層となり強化される。しかし、複合層が表面に限られるため、プラスチックフィルムの巻始めを両面テープで紙製巻芯の外周面に固定する場合に、貼り直しを行うと紙製巻芯の外周面の紙が両面テープの粘着力に負けて層間剥離するという問題がある。特に、紙製巻芯のリサイクルを考慮する場合には、樹脂を多く含浸できないために、剥離するという問題が顕著に現れる。あるいは、輸送途中に複数本の紙製巻芯の外周表面にコーティングした樹脂同士が固着して紙製巻芯を一本ずつ取り出すときに表面が損傷するというブロッキングの問題がある。あるいは、紙製巻芯の輸送途中や取り扱い時に外周表面が応力を受けて変形するという問題がある。以上をまとめると紙製巻芯の外周表面の強度が不足しているというのが第１の問題点である。
または、第２の問題点として、紙製巻芯のチャッキング時に、特に端部から紙粉が落ちてフィルムに付着し、巻き取られているフィルムを使った製品の不良の原因となるということがあげられる。あるいは、紙製巻芯の外周表面、端部あるいは内周表面から紙粉が発生してフィルムを使った製品の不良の原因となるという問題がある。
本発明は上記の第１の問題点を解消するためになされたものであり、紙製巻芯のリサイクル性を損なうことなく、紙製巻芯の表面加工精度を維持しつつ紙製巻芯の外周表面の強度を向上させることを目的とする。
または、本発明は上記の第２の問題点を解消するためになされたものであり、セルロース繊維の結合を強化することにより、紙製巻芯の表面から粉塵が発生するのを抑止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の課題解決手段による紙製巻芯は、外周表面の中心線平均粗さが４μｍ以下でありかつ、少なくとも外周表面を構成する紙表層のセルロース繊維同士の結合がシリコン酸化物または金属酸化物により強化されているものである。
第２の課題解決手段による紙製巻芯は、第１の課題解決手段の構成に加えて、外周表面の１００mm当たりのうねりが８０μｍ以下であるものである。
第３の課題解決手段による紙製巻芯は、第１または第２の課題解決手段の構成に加えて、シリコン酸化物または金属酸化物によるセルロース繊維同士の強化領域が帯状であるものである。
第４の課題解決手段による紙製巻芯は、端部の内周面側の角が取り除かれており、角の取り除かれた部分の全周が、シリコン酸化物または金属酸化物によりセルロース繊維同士の結合を強化されているものである。
第５の課題解決手段による紙製巻芯は、外周表面、端部および内周表面の全域シリコン酸化物または金属酸化物によりセルロース繊維同士の結合が強化されているものである。
第６の課題解決手段による紙製巻芯は、第１から第５の課題解決手段のいずれかの構成に加えて、シリコン酸化物または金属酸化物によりセルロース繊維同士の結合が強化される領域に樹脂、セルロース誘導体、アルギン酸ナトリウムおよびガムのうちの少なくとも一つがコーティングされているものである。
第７の課題解決手段による紙製巻芯の製造方法は、筒状の紙製紙管を準備する工程と、紙管の外周表面の中心線平均粗さを４μm以下に加工する工程と、外周表面、端部および内周表面のうちの少なくとも一つにアルコール溶媒中に溶解させたアルコキシシランまたは金属アルコキシドを作用させる工程と、アルコール溶媒を蒸発させる工程とを備えるものである。
第８の課題解決手段による紙製巻芯の製造方法は、第７の課題解決手段の構成に加えて、外周表面、端部および内周表面のうちの少なくとも一つに、アルコールが浸透する程度に樹脂、セルロース誘導体およびアルギン酸ナトリウムのうちの少なくとも一つをコーティングする工程をさらに備えるものである。
第９の課題解決手段による紙製巻芯の製造方法は、第７または第８の課題解決手段の構成に加えて、アルコキシシランまたは金属アルコキシドが作用した領域のうちの所定箇所に粘着剤を付与する工程をさらに備えるものである。
【発明の効果】
【０００６】
第１の課題解決手段の紙製巻芯によれば、外周表面が４μｍ以下の中心線平均粗さを有することによって紙製巻芯に巻き取られるフィルムへの外周表面の凹凸の転写を抑ことができるという形状を確保しつつ、外周表面の強度を強化して、例えば粘着テープを外周表面に貼って剥がすときに外周表面の紙表層が層間剥離を起こすことを抑止するという効果がある。なお、外周表面が０．５μｍ以上の中心線平均粗さを有する場合には、適度にエアーを逃がすことができるのでより好ましい。
第２の課題解決手段の紙製巻芯によれば、うねりを８０μｍ以下に抑えることにより、捲き取り時に皺が発生しにくくなるという効果がある。
第３の課題解決手段の紙製巻芯によれば、帯状にシリコン酸化物または金属酸化物によるセルロース繊維同士の強化領域が形成されることにより、フィルムの捲きはじめを固定するための粘着テープを貼り付ける領域を確保するとともに、シリコン酸化物または金属酸化物の使用量を低減してコスト削減ができるという効果がある。
第４の課題解決手段の紙製巻芯によれば、端部の内周面側の角より紙粉が発生するのを防止することができ、紙製巻芯に巻き取られるフィルムに付着した紙粉が原因でフィルムを用いる商品に不良品がでるのを抑制できるという効果がある。
第５の課題解決手段の紙製巻芯によれば、紙製巻芯の全体から紙粉が発生するのを抑止することができ、粉塵の少ないクリーンな環境、例えばクリーンルーム内での使用に適した紙製巻芯を提供できるという効果がある。また、耐水性が付与されることから全体を湿らせた布で拭いて紙粉などの埃をぬぐうことが可能になるという効果もある。
第６の課題解決手段の紙製巻芯によれば、樹脂、セルロース誘導体、アルギン酸ナトリウムおよびガムのうちの少なくとも一つにより紙製巻芯の表面のセルロース繊維間の隙間を埋めることができ、シリコン酸化物または金属酸化物の使用量を抑制でき、コストを削減できるとともにパルパーでの離解が容易でリサイクルを行いやすくなるという効果がある。
第７の課題解決手段の紙製巻芯の製造方法によれば、アルコールによりシリコン酸化物または金属酸化物を形成するため、非水溶性の樹脂を多量に使わずに外周表面が４μｍ以下の中心線平均粗さに抑えられ、紙製巻芯を構成する紙の変形を抑えて紙製巻芯表面の加工精度を向上させるとともに層間剥離し難くすることができ、リサイクルに適しかつフィルムへの外周表面の凹凸の転写を抑えた紙製巻芯を提供できるという効果がある。
第８の課題解決手段の紙製巻芯の製造方法によれば、樹脂、セルロース誘導体、アルギン酸ナトリウムおよびガムのうちの少なくとも一つにより紙製巻芯の表面のセルロース繊維間の隙間を埋めることにより、アルコール溶媒の浸透速度を抑え、表面に形成するシリコン酸化物または金属酸化物の形成領域を制御しやすくなるという効果がある。
第９の課題解決手段の紙製巻芯の製造方法によれば、粘着剤を付与する工程を備えているので、という効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
（第１実施形態）
以下、この発明の第１実施形態による紙製巻芯について図１および図２を用いて説明する。図２は図１に示す領域Ｘを拡大した部分側面図である。紙製巻芯１は、円筒形に紙テープを巻回して形成される。図２に示すように、例えば、紙テープ２を１２層重ねて形成されている。上層と下層の紙テープ２の層間は接着剤で接着されている。接着剤としては、例えば酢酸ビニル系の接着剤が用いられる。
図２に示す最外層、即ち外周表面の紙テープ２Ａは、表面の中心線平均粗さが４μｍ以下の所定の粗さ範囲になるよう平滑化されている。中心線平均粗さを４μｍ以下としたのは、紙製巻芯１に巻き取られるフィルムに紙製巻芯１の表面の凹凸が転写するのを防止する目的である。そして、表面の中心線平均粗さは、０．５μｍ以上とすることがフィルム巻き取り時のエアー抜けをよくするために好ましく、例えば１μｍ以上とすることによりさらにエアーがフィルムと紙製巻芯１との間に溜まるのを防止できる。
なお、表面の中心線平均粗さ（Ｒａ）の測定方法は、小坂研究所製のＳｕｒｆｃｏｒｄｅｒ  ｍｏｄｅｌ  ＳＥ−３Ｃを用いて行っている。低域カットオフ値は０．２５mmに、測定長は４mmに設定する。走査方向は、紙製巻芯の軸に平行な方向である。また、ピックアップはPU-DJ2を、触針の先端半径は２μｍを、そして測定圧は０．０７ｇｆを用いる。
また、うねりについても上述の測定器を用いて行われる。走査方向は、紙製巻芯の軸に平行な方向である。高域カットオフは０．８mmに設定し、１００mm走査して最大高さを１００mm当たりのうねりとする。フィルムの厚みや材質にも左右されるが、外周表面のうねりを８０μｍ以下とすることにより捲き皺の発生確率を低減させることができることが実験的に分かっている。
【０００８】
平滑化するための方法として、例えば９０℃に加熱された平滑な金属を押し当てる方法、いわゆるアイロン掛けをするような方法などがある。
上述のような方法で紙の表面を平滑化できるが、紙の復元力が大きく、また紙が湿気の影響などによっても復元するために紙の復元力を抑える必要が生じる。そのために、通常、紙に熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂を含浸させることが行われている。そして、紙製巻芯の弱点である耐水性に劣る点を補うために、含浸させる樹脂には耐水性を有するものが選ばれる。熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂の例として、エマルジョンタイプのポリエステル樹脂や溶剤系のフェノール樹脂があげられる。
しかし、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂だけでは、紙の復元を抑える十分な効果を得るために、紙製巻芯を使用後にパルパーで解繊するのに妨げとなるほど多量に、耐水性を有する樹脂を紙の中に入れて紙と複合しなければならなくなる。中心線平均粗さとうねりを抑えるために、例えば厚さ数百μｍ以上にわたって上述の樹脂を含浸させなければならなくなる。
【０００９】
本発明においては、例えば水溶性の熱可塑樹脂や水溶性のセルロース誘導体などを含浸させた状態でアイロン掛けによる表面の平滑化を図る。次の工程において、シリコン酸化物または金属酸化物によってセルロース繊維間の結合を強化することで、表面の中心線平均粗さやうねりをアイロン掛け後の状態を保たせる。
水溶性の熱可塑性樹脂としては、例えばポリビニルアルコールやエチレンビニルアルコールなどがあり、セルロース誘導体としてはヒドロキシプロピルセルロースやカルボキシメチルセルロースがあり、その他にもアルギン酸ナトリウムやガーガムのようなガムを用いることができる。アイロン掛けをする場合、あるいは他の方法で平滑化を行う場合に、水分が多い状態で行ってもよい。通常、大気中での紙の平衡水分は１０％弱であるが、１０％以上の状態で加熱加圧成形を行うこともできる。
次に、シリコン酸化物または金属酸化物によるセルロース繊維間の強化について説明する。シリコンあるいは金属をアルコキシドとしてアルコールに溶解する。例えば、テトラエトキシシランＳｉ（ＯＣ２Ｈ５）４をイソプロピルアルコールに溶解したものを紙製巻芯の外周表面から含浸させて紙製巻芯の中に含まれている水分と反応させてセルロース繊維間にシリコン酸化物を形成しセルロース繊維間の結合力を強化する。
その際に、例えば特許第２５３８５２７号公報に記載されているように、ホウ素イオンの存在下でハロゲンイオンを触媒として作用させ、反応を促進することが好ましい。
さらに、例えば特許第３０２０９３４号公報に記載されているように、オルガノポリシロキサンを含む主剤と、金属アルコキシドまたはアルコキシシランとホウ素イオンとハロゲンイオンを含む硬化触媒液とを含む混合液を用いてコーティング処理を施すことが好ましい。
そして、バリア性を向上させ、耐薬品性を向上させ、あるいは表面の柔軟性を向上させるためにアルコールに可溶な樹脂やセルロース誘導体などを混合することができる。アルコールに可溶な樹脂として例えばポリビニルアルコールなどがあり、アルコールに可溶なセルロース誘導体として例えばヒドロキシプロピルセルルースがある。これら樹脂や誘導体はアルコール溶媒の粘度を調整する添加剤としても用いられる。
【００１０】
また、水溶性の熱可塑樹脂等の代わりに、非水溶性の熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂、例えば前述のポリエステル樹脂やフェノール樹脂を、その含浸量を減らして用いることもできる。シリコン酸化物や金属酸化物を形成するまで前記ポリエステル樹脂やフェノール樹脂で仮に形を保てればよいので、樹脂を含浸する量は著しく減らすことができ、リサイクルに適した紙製巻芯を形成することが可能になる。
また、紙製巻芯１の外周表面の加工をするとき、または加工直後に上記のアルコール溶液を用いて直接シリコン酸化物または金属酸化物の外周表面への形成を行ってもよい。その際に、アルコール溶媒中に樹脂やセルロース誘導体などを添加してもよいのは上記の説明と同様である。
【００１１】
（第２実施形態）
次に、この発明の第２実施形態による紙製巻芯について図３を用いて説明する。上記第１実施形態では、シリコン酸化物または金属酸化物を紙製巻芯１の外周全面に形成する場合について示したが、外周表面の一部について形成してもその効果を発揮する場合がある。図３に示すように、シリコン酸化物または金属酸化物を形成する強化領域は、帯状の領域３であってもよい。この帯状の領域３上に、例えば両面粘着テープを添付する。そして、紙製巻芯に巻き付けるフィルムの端部を両面粘着テープに貼り付けて固定し、紙製巻芯を回転させてフィルムの巻き取りを開始する。その際、フィルムを斜めに貼ってしまうと巻き取って行くに従って筍状にフィルムがずれて巻き付けられるため、フィルムを剥がして張り直すことがある。そのような場合でも、シリコン酸化物または金属酸化物によってセルロース繊維の結合が強化されているため紙の層間剥離のような現象を防止することができる。
また、帯状の領域３と粘着テープとの粘着力を調整するために、シリコン酸化物や金属酸化物を形成する際にアルコール溶媒に樹脂などを溶かし込んでおくこともできる。最後までフィルムを解じょするためには、最後に粘着テープが紙製巻芯の表面に残り、フィルムにくっついていかないことが好ましいからである。
また、後から粘着テープを添付する代わりに、あらかじめ粘着剤を帯状の領域３に塗布しておくこともできる。その場合、粘着剤を塗布した上に、粘着剤が他の物に粘着しないようカバーフィルムを添付して輸送される。この場合、粘着剤の塗布位置が一目でわかるように、粘着剤に着色しておくことが好ましい。
【００１２】
（第３実施形態）
次に、この発明の第３実施形態による紙製巻芯について図４及び図５を用いて説明する。図４は、プラスチックフィルムを巻き取る際の紙製巻芯のドライブ方法を説明するための斜視図である。紙製巻芯１Ｂの端部開口部に対し、先端にテーパーがついたドライブシャフト４を挿入する。
図５に示すように、ドライブシャフト４が挿入される側の紙製巻芯１Ｂは、紙テープ２が１２層積み重なってできており、端部５の内周面側の角が取り除かれて、テーパー６が付けられている。テーパー６のついている部分は、ドライブシャフト４とも当たるため、紙粉がでやすくなっている。
そこで、本発明では、このテーパー６が形成されている部分にシリコン酸化物または金属酸化物によるセルロース繊維の結合強化領域を形成する。それにより、端部５からの紙粉の発生を防止することができる。
なお、上記第３実施形態の説明では、テーパーのついたドライブシャフト４を用いる場合について説明したが、紙製巻芯１Ｂの内周表面にドライブシャフトのストッパーが当たるような構成であっても同様である。この場合には、テーパー６に続く、紙製巻芯１Ｂの内周表面もシリコン酸化物または金属酸化物でセルロース繊維の結合を強化することが好ましい。シリコン酸化物や金属酸化物の形成については第１実施形態と同様の行うことができる。
【００１３】
（第４実施形態）
上記第３実施形態では、ドライブシャフトなどの物理的な物体が当たる部分をシリコン酸化物または金属酸化物で強化して紙粉の発生を防止したが、第４実施形態では、クリーンルームで使用することを前提に全体をシリコン酸化物または金属酸化物で強化する。即ち、紙製巻芯１Ｂの外周表面の紙テープ２Ａ、紙製巻芯１の端部５および内周表面の紙テープ２Ｂにアルコール溶媒に溶かしたアルコキシシランや金属アルコキシドを作用させる。例えば、アルコール溶液に紙製巻芯１Ｂをディップコートし、あるいはスプレーコートするなどの手段を用いることができる。
全体がシリコン酸化物または金属酸化物でセルロース繊維の結合が強化されているため、湿らせた布などで紙製巻芯１Ｂに付着した埃を拭うことができ、クリーンルーム等で使用するのに適した紙製巻芯となっている。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態に係る紙製巻芯を示す斜視図である。
【図２】図１の領域Ｘを拡大した部分側面図である。
【図３】第２実施形態に係る紙製巻芯を示す斜視図である。
【図４】第３実施形態における紙製巻芯の使われ方を説明するための斜視図である。
【図５】第３実施形態に係る紙製巻芯の構成を示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００１５】
１，１Ａ，１Ｂ  紙製巻芯、２，２Ａ，２Ｂ  紙テープ、４  ドライブシャフト、５  端部、６  テーパー。
【図１】
2006044890.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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