(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂を含浸した繊維を筒状に巻回して形成した第一ワインディング層（１）と、
前記第一ワインディング層（１）の表面に、導電材料としてカーボンを含む不飽和ポリエステル樹脂からなる樹脂材を巻回して形成され、平滑表面を有する第二ワインディング層（２）と、
を備え、
前記カーボンの前記第二ワインディング層（２）における不飽和ポリエステル樹脂に対する重量割合を０．５％以上１．０％以下の範囲内とした巻取コア。
【請求項２】
前記第二ワインディング層（２）を形成する樹脂材が、サーフェイスマットに導電材料としてカーボンを混ぜ込んだ不飽和ポリエステル樹脂を含浸したものである請求項１に記載の巻取コア。
【請求項３】
樹脂を含浸した繊維を芯金（Ａ）に筒状に巻回して第一ワインディング層（１）を形成する工程と、
前記第一ワインディング層（１）の表面に、導電材料としてカーボンを含む不飽和ポリエステル樹脂からなる樹脂材を巻回して硬化させて第二ワインディング層（２）を形成する工程と、
を備え、
前記カーボンの前記第二ワインディング層（２）における不飽和ポリエステル樹脂に対する重量割合を０．５％以上１．０％以下の範囲内とした巻取コアの製造方法。
【請求項４】
前記樹脂材が、サーフェイスマットに導電材料としてカーボンを混ぜ込んだ不飽和ポリエステル樹脂を含浸したものである請求項３に記載の巻取コアの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光学フィルム等の高機能フィルム又はシート等の薄膜材料を巻き取るための巻取コアに関し、特に、その巻き取りの際に静電気が発生するのを防止した巻取コア、及び巻取コアの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製造した光学フィルム等の高機能フィルム又はシート等の薄膜材料を巻き取るために、繊維強化プラスチック（以下、ＦＲＰという。）製の巻取コアが一般的に使用されている。この巻取コアは、芯金に樹脂を含浸した繊維を筒状に巻き付け、その樹脂を硬化させることによって製造される。芯金は、樹脂の硬化後に引き抜かれる。
【０００３】
この巻取コアは非導電体である樹脂からなるため、薄膜材料を巻き取る際に静電気が帯電しやすい。静電気が帯電すると、巻き取った薄膜材料にシワが生じたり、静電気によって引き寄せられた埃が薄膜材料に付着したりする問題が生じる。
【０００４】
この静電気に起因する問題を解決すべく、例えば特許文献１においては、第一ワインディング層及び第二ワインディング層の２層構造で構成したＦＲＰ製の巻取コアの表面（第二ワインディング層の表面）に導電層を形成している。この導電層は、第二ワインディング層の表面に、エポキシ樹脂中にカーボン等の導電材料を混入したものを吹き付けコーティングすることにより形成される。このように導電層を形成して、その表面に導電性を付与することによって、薄膜材料の巻き取り時にシワが生じたり、埃が付着したりするのを防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公平３−８９３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に係る巻取コアは、第一ワインディング層及び第二ワインディング層を順次硬化させた後に、導電層を吹き付けコーティングにより形成するため、巻取コアの製造に多くの工程を要し、製造コストが嵩みやすいという問題がある。
【０００７】
そこで、この発明は、巻取コアの表面に簡便に導電性を付与することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、この発明では、樹脂を含浸した繊維を筒状に巻回して形成した第一ワインディング層と、前記第一ワインディング層の表面に、導電材料を含む樹脂材を巻回して形成され、平滑表面を有する第二ワインディング層と、を備えた巻取コアを構成した。
【０００９】
このように、第二ワインディング層を構成する樹脂材中に導電材料を予め混ぜ込んでおくことにより、この第二ワインディング層の形成とともに、巻取コアの表面に導電性が付与され、静電気の帯電に起因する薄膜材料のシワや埃の付着等の問題を回避することができる。また特許文献１に記載のように、巻取コアの形成後に、導電層を形成する工程が不要となるため、製造コストの削減が可能となる。なお、ここでいう平滑表面とは、第二ワインディング層を形成した後に、旋盤等の加工装置を用いて加工を施した、巻き付ける薄膜材料に傷等の損傷を与えない程度に平滑化された面のことをいい、その具体的な平滑度は、巻き付ける薄膜材料の種類や厚みに対応して適宜決められる。
【００１０】
前記構成においては、前記導電材料の前記第二ワインディング層における樹脂に対する重量割合を０．５％以上１．０％以下の範囲内とするのが好ましい。
【００１１】
導電材料の重量割合を上記の範囲内とすることにより、静電気の帯電を防止するのに十分な導電性を確保することができる。導電材料の重量割合が０．５％よりも低いときは十分な導電性を確保できず、重量割合が１．０％を超えるときは第二ワインディング層を硬化させる際の硬化時間が長くなり生産性が低下するとともに、硬化後の平滑性が低下して使用に耐えない恐れがある。
【００１２】
前記各構成においては、前記樹脂材が、サーフェイスマットに導電材料を含む樹脂を含浸したものである構成とするのが好ましい。
【００１３】
このサーフェイスマットは、ガラス繊維やビニロン繊維等の単繊維を無方向に均一な厚さに積み重ね、結合剤を用いて薄いシート状に成形したものであり、切削しても表面にちぎれた繊維が飛び出す等の問題が発生せず、樹脂を含浸して硬化させた際に、加工性に優れた層を形成することが可能となる。このサーフェイスマットを使用することにより、この第二ワインディング層を形成した後に、その表面平滑性を確保するための表面加工の作業時間を短縮することができる。このため、生産性の向上を図ることができる。
【００１４】
この発明に係る巻取コアは、樹脂を含浸した繊維を芯金に筒状に巻回して第一ワインディング層を形成する工程と、前記第一ワインディング層の表面に、導電材料を含む樹脂材を巻回して硬化させて第二ワインディング層を形成する工程と、を備えた製造方法によって製造される。
【００１５】
上述したように、第二ワインディング層を構成する樹脂材中に導電材料を予め混ぜ込んでおくことにより、巻取コアの表面に導電性を備えた第二ワインディング層を容易に形成することができる。この第二ワインディング層を形成する工程の後に、この第二ワインディング層の表面を平滑面に加工する工程をさらに付加するのが好ましい。このように平滑面に加工することにより、巻き付ける薄膜材料に傷等の損傷を与えるのを防止することができる。
【００１６】
前記製造方法においては、前記導電材料の前記第二ワインディング層における樹脂に対する重量割合を０．５％以上１．０％以下の範囲内とするのが好ましい。
【００１７】
上述したように、導電材料の重量割合を上記の範囲内とすることにより、樹脂の硬化性に悪影響を与えることなく、静電気の帯電を防止するのに十分な導電性を確保することができる。
【００１８】
前記各製造方法においては、前記第二ワインディング層を形成する樹脂材が、サーフェイスマットに導電材料を含む樹脂を含浸したものである構成とするのが好ましい。
【００１９】
上述したように、サーフェイスマットを用いることにより、この第二ワインディング層を形成した後に、その表面平滑性を確保するための表面加工の作業時間を短縮することができる。
【発明の効果】
【００２０】
この発明では、樹脂を含浸した繊維を筒状に巻回して形成した第一ワインディング層と、前記第一ワインディング層の表面に、導電材料を含む樹脂材を巻回して形成され、平滑表面を有する第二ワインディング層と、を備えた巻取コアを構成した。
【００２１】
このように、第二ワインディング層を構成する樹脂材中に導電材料を予め混ぜ込んでおくことにより、この第二ワインディング層の形成とともに、巻取コアの表面に導電性が付与され、静電気の帯電に起因する薄膜材料のシワや埃の付着等の問題を簡便に回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明に係る巻取コアの構成を示す一部を切り欠いた斜視図
【図２】図１に示す巻取コアの一部を示す縦断面図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
この発明に係る巻取コアの斜視図を図１に、一部縦断面図を図２に示す。この巻取コアは、第一ワインディング層１と、第二ワインディング層２の２層から構成され、所定幅の筒状体をなしている。この巻取コアは、光学フィルム等の高機能フィルム又はシート等の薄膜材料を巻き取るために用いられる。
【００２４】
第一ワインディング層１は、所定の外径を有する芯金Ａに、樹脂を含浸した繊維を筒状に巻回して形成される。この樹脂として、例えば、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等のように、ＦＲＰ管の製造に一般的に用いられる樹脂を採用することができる。また、樹脂を含浸する繊維として、例えば、ガラス長繊維（ガラス連続繊維）やカーボン長繊維（カーボン連続繊維）を使用することができる。
【００２５】
第二ワインディング層２は、第一ワインディング層１の表面に、導電材料を含む樹脂材を巻回することによって形成される。この導電材料として、金属やカーボン等の導電材料の粉末や繊維を採用することができる。導電材料の添加量は、樹脂に対する重量割合を０．５％以上１．０％以下の範囲内とするのが好ましい。重量割合をこの範囲内とすることにより、静電気の帯電を防止するのに十分な導電性を確保することができるとともに、樹脂の硬化性にも悪影響を与えないためである。この樹脂材として、第一ワインディング層１と同様に、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等を採用することができる。第一ワインディング層１と第二ワインディング層２の樹脂の種類を同じにすると、高い密着性を得られる点で好ましいが、所定の密着強度を有する限りにおいて、両ワインディング層１、２で異なる種類の樹脂を採用してもよい。
【００２６】
この第二ワインディング層２の表面は、旋盤等の加工装置を用いて切削処理が行われる。この切削処理によって、第二ワインディング層２の形状を所定の円筒形状に整えることができる。さらに、この切削処理に引き続いて第二ワインディング層２の全体に機械的研磨を施すことにより、第二ワインディング層２の表面の平滑性を一層高めることができる。
【００２７】
この第二ワインディング層２を構成する樹脂材として、サーフェイスマットに導電材料を含む樹脂を含浸したものとするのが好ましい。このサーフェイスマットは、単繊維を無方向に均一な厚さに積み重ね、結合剤を用いて薄いマット状に成形したものであり、これを樹脂を含浸させる基材として使用することにより、この第二ワインディング層２を形成した後に、その表面平滑性を確保するための表面加工の作業量を軽減することができる。積層するサーフェイスマットの枚数は、第二ワインディング層２の所望の厚さに対応して、適宜変更することができる。
【００２８】
この発明に係る巻取コアは、次の工程によって製造される。まず、樹脂を含浸した繊維を芯金Ａに筒状に巻回して熱処理を行う。この熱処理によって樹脂の硬化が促進され、第一ワインディング層１が形成される。この第一ワインディング層１の形成においては、フィラメントワインディング法（ＦＷ法）、シートワインディング法、テープワインディング法等の公知の方法を採用することができる。これらの方法によって形成された第一ワインディング層１は、樹脂の内部に含まれる長繊維（連続繊維）が強化繊維として作用して高い強度を発揮する。
【００２９】
次に、この第一ワインディング層１の表面に、導電材料を含む樹脂材を巻回して硬化させ第二ワインディング層２を形成する。この第二ワインディング層２を構成する素材は、導電材料を含む樹脂材であって、この導電材料によって第二ワインディング層２の導電性が確保される。上述したように、この導電材料の添加量は、樹脂に対する重量割合を０．５％以上１．０％以下の範囲内とするのが好ましい。さらに、この第二ワインディング層２を構成する樹脂材として、サーフェイスマットに導電材料を含む樹脂を含浸したものとするのが好ましい。なお、芯金Ａは、第二ワインディング層２の形成が完了した時点で抜き取られる。
【００３０】
上記のように、第一ワインディング層１及び第二ワインディング層２を順次硬化させる代わりに、樹脂を含浸した繊維を芯金Ａに筒状に巻回した後に、この樹脂を硬化させることなく、その表面に導電材料を含む樹脂材を巻回し、その巻回後に熱処理を行って、第一ワインディング層１及び第二ワインディング層２を同時に硬化させてもよい。このように、両ワインディング層１、２を同時に硬化させることにより、製造工程の簡略化を図ることができる。
【００３１】
芯金Ａの抜き取り後に、第二ワインディング層２の表面を平滑面に加工する工程をさらに付加するのが好ましい。このように平滑面に加工することにより、巻き付ける薄膜材料に傷等の損傷を与えるのを防止することができるためである。樹脂を含浸する基材としてサーフェイスマットを用いる場合は、表面を平滑化する工程の作業時間を短縮することができる。
【００３２】
ここで、導電材料としてカーボンを採用し、このカーボンの添加量と、樹脂材（第二ワインディング層２）の電気抵抗値及び表面硬度との関係を評価した。この評価においては、実際の巻取コアの形状である筒状ではなく、平板状の第二ワインディング層２を用いて簡易的な試験を実施した。
【００３３】
（１）試験方法
試験体として、単繊維としてガラス繊維を使用したサーフェイスマットに、導電材料としてカーボンを混ぜ込んだ不飽和ポリエステル樹脂を含浸させ、このサーフェイスマットを複数枚重ね合わせて加熱硬化して、１００ｍｍ×３００ｍｍ×２ｍｍの板状としたものを用いた。カーボンの添加量は、不飽和ポリエステル樹脂に対する重量割合で、１．０％、０．７５％、０．５％（実施例１〜３）、１．２５％、０．２５％（比較例１、２）の５水準（各３サンプル）を用意した。
【００３４】
電気抵抗値は、各試験体の表面に抵抗計の２つの電極を２０ｃｍ離間した状態で接触させ、この２点間の表面抵抗を測定することにより評価した。本試験においては、２点間の表面抵抗が１０ＭΩ／２０ｃｍ未満の場合を導電性あり（表１中において「〇」と表示）、１０ＭΩ／２０ｃｍ以上の場合を導電性なし（表１中において「×」と表示）、と判定した。また、試験体の表面硬度（バーコル硬さ）をＪＩＳＫ７０６０に基づいて測定した。バーコル硬さが３０以上を良好（表１中において「〇」と表示）、３０未満を不良（表１中において「×」と表示）、と判定した。
【００３５】
（２）試験結果
電気抵抗値及び表面硬度（バーコル硬さ）の測定結果を表１に示す。なお、表１においては、各水準の３サンプルのうち、最も高い電気抵抗値及び表面硬度の測定結果を記載した。この測定結果から、導電材料の樹脂に対する重量割合を０．５％以上とすると優れた導電性を確保でき、１．０％以下とすると第二ワインディング層２を所定の硬度に硬化させて、巻取コアとしての機能を発揮することができる。これらより、導電材料の重量割合を０．５％以上１．０％以下とするのが好ましいといえる。
【００３６】
【表１】
0006262160.tif 000002
【００３７】
上記の各実施形態において説明した巻取コア、及び巻取コアの製造方法はあくまでも一例であって、巻取コアの表面に簡便に導電性を付与する、という本願発明の課題を解決し得る限りにおいて、例えば、導電材料の種類、ワインディング層の層数、厚み、素材等の諸条件を適宜変更することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１  第一ワインディング層
２  第二ワインディング層
Ａ  芯金
【図１】
0006262160.tif 000003
【図２】
0006262160.tif 000004