(57)【要約】【課題】外形が筒状体からなる巻き取りコアにおいて、周方向の圧縮剛性及び軸方向の曲げ剛性を高めるとともにそれぞれの剛性をバランスよく構成することによって、薄膜のシート状材料を巻き取った際の皺の発生を防止し、かつシートの表面品位を良好に保つことを可能とする繊維強化プラスチック製巻き取りコアを提供する。【解決手段】強化繊維にマトリックス樹脂が含浸された、外形が筒状体からなる繊維強化プラスチック製の巻き取りコア１において、周方向の圧縮弾性率Ｅθが８０ＧＰａ以上で、かつ筒軸方向の曲げ弾性率ＥＬが２０ＧＰａ以上であることを特徴とする。【選択図】図１
2005040963.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
強化繊維にマトリックス樹脂が含浸された、外形が筒状体からなる繊維強化プラスチック製の巻き取りコアにおいて、周方向の圧縮弾性率Ｅθが８０ＧＰａ以上で、かつ筒軸方向の曲げ弾性率ＥＬが２０ＧＰａ以上であることを特徴とする巻き取りコア。
【請求項２】
引張弾性率が２８０ＧＰａ以上の炭素繊維の含有率が、巻き取りコアの重量に対して４０〜８０重量％の範囲内であり、かつマトリックス樹脂は、そのガラス転移温度が１２０℃以上であることを特徴とする請求項１に記載の巻き取りコア。
【請求項３】
巻き取りコアの周方向の圧縮弾性率Ｅθと筒肉厚ｔとの積Ｅθ・ｔは、０．８〜３．０ＧＰａ・ｍの範囲内であることを特徴する請求項１または２に記載の巻き取りコア。
【請求項４】
周方向の圧縮弾性率Ｅθと筒軸方向の曲げ弾性率ＥＬとの比Ｅθ／ＥＬが、１．０〜４．０の範囲内であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の巻き取りコア。
【請求項５】
さらにコアの外周面に１層〜３層の範囲の外被層が設けられ、かつこの最表層の表面が次の［Ａ］及び［Ｂ］のいずれの条件をも満足することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の巻き取りコア。
［Ａ］表面粗さが０．２μｍＲａ以下であること。
［Ｂ］ひっかき硬度が鉛筆硬度４Ｈ以上であること。
【請求項６】
最表層の表面がさらに次の［Ｃ］及び［Ｄ］の条件を同時に満足することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の巻き取りコア。
［Ｃ］材質が樹脂製であること。
［Ｄ］表面抵抗が１０９Ω／ｓｑ以下であること。
【請求項７】
膜厚が２０μｍ以下の薄膜フィルムを巻き取ることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の巻き取りコア。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばフィルムや紙、織物などのシート状材料を巻き取るための巻き取りコアに関するもので、特に薄膜のフィルムを巻き取る巻き取りコアに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、フィルムや紙、織物などシート状材料を巻き取る巻き取りコアとして、主としてガラス繊維からなる強化繊維に、不飽和ポリエステル樹脂や低温で比較的短時間に硬化させることのできるエポキシ樹脂がマトリックス樹脂として含浸された繊維強化プラスチック製の巻き取りコアが用いられてきた。このような巻き取りコアは、鉄やアルミ等の金属製コアと比較して軽量で、適度な剛性を有することから一般的なフィルムや紙、織物を巻き取る用途に広く用いられてきた。
【０００３】
ところが、最近の新しいフィルムの中には厚みが数ミクロン程度と極めて薄いものが出てきており、このように極薄のフィルムを従来の巻き取りコアに巻き取ると、フィルムの巻き締りによるコアの変形やコア両端を支持した際のコアの自重撓みによるフィルム皺が発生し、皺になった部分は製品としては使用することができず多くの製品ロスが発生するという問題が生じていた。
【０００４】
また、フィルムの後処理工程においても高温の加熱処理を必要とする用途が多々あり、従来コアに巻き取った状態でこのような加熱処理を行うと、コアが変形し製品に皺が発生するなど収率が低下していた。また、コア表面の硬度が十分でないとコア表面に傷が付きやすく、傷が付いたままフィルムを巻き取ると傷がフィルムに転写する為、製品の収率が低下するいう問題も発生していた。
【０００５】
さらに、コア表面の表面抵抗が大きいと、コア表面に帯電した静電気により、周囲の粉塵がコア表面に引き寄せられ、そのままフィルムを巻き取った際には粉塵がフィルムに転写し、多くの製品ロスが発生するという問題も生じていた。
【０００６】
上述したコア変形や、自重撓みの発生等の問題は、結局フィルムの巻き締り力に対するコアの周方向の圧縮剛性が不十分である点や、コア及び巻き取ったフィルムの自重に対するコアの筒軸方向の曲げ剛性が不十分である点に起因すると思われる。
【０００７】
かかる従来コアの巻き取ったシート状材料の皺発生の問題点を解消せんとして、例えば特許文献１には、「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ック製巻芯であって、芯金にプリプレグ化したクロスを巻き回することによっ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って形成した第一ワインディング層と、この第一ワインディ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き回することによって形成した第二ワインディング層と、この第二ワインディング層の更に表面側に、導電性を有する材料を混入した樹脂をコーティングすることによって形成した導電層とを備え、これらの基材層、第一ワインディング層、第二ワインディング層及び導電層は樹脂によって硬化したものであることを特徴とする強化プラスチック製巻芯」が提案されているが、シート状材料の巻き締りによるコアの変形防止や、コアの自重撓みの防止の点で不十分であり、上記問題点の解決にまでは至らなかった。
【０００８】
【特許文献１】特公平３−８９３８号公報（請求項１、第１、２図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる従来技術の欠点に鑑み、フィルム等のシート状材料の巻き取りコアにおいて、コア自体の軽量性を保持したままで、周方向の圧縮剛性と筒軸方向の曲げ剛性とに優れ、かつ表面の硬度と導電性にも優れた巻取りコアを提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、かかる課題を解決するために、次の手段を採用するものである。すなわち、本発明の外形が筒状体からなる繊維強化プラスチック製の巻き取りコアは、周方向の圧縮弾性率Ｅθが８０ＧＰａ以上で、かつ筒軸方向の曲げ弾性率ＥＬが２０ＧＰａ以上であることを特徴とする。また、該巻き取りコアにおいて、引張弾性率が２８０ＧＰａ以上の炭素繊維の含有率が、巻き取りコアの重量に対して４０〜８０重量％の範囲内であり、かつマトリックス樹脂は、そのガラス転移温度が１２０℃以上であることを特徴とする。
【００１１】
また、周方向の圧縮弾性率Ｅθと筒肉厚ｔとの積Ｅθ・ｔが、０．８〜３．０ＧＰａ・ｍの範囲内であることを特徴とし、さらに、周方向の圧縮弾性率Ｅθと筒軸方向の曲げ弾性率ＥＬとの比Ｅθ／ＥＬが、１．０〜４．０の範囲内であることを特徴とする。
【００１２】
また、該構成に加えてさらに、外周表面は１層〜３層の範囲の外被層が設けられ、かつこの最表層の表面が次の［Ａ］及び［Ｂ］のいずれの条件をも満足することを特徴とする。
【００１３】
［Ａ］表面粗さが０．２μｍＲａ以下であること。
【００１４】
［Ｂ］ひっかき硬度が鉛筆硬度４Ｈ以上であること。
【００１５】
さらに最表層の表面が次の［Ｃ］及び［Ｄ］の条件を同時に満足することを特徴とする。
【００１６】
［Ｃ］材質が樹脂製であること。
【００１７】
［Ｄ］表面抵抗が１０９Ω／ｓｑ以下であること。
【００１８】
また、該繊維強化プラスチック製の巻き取りコアは膜厚が２０μｍ以下の薄膜フィルムを巻き取ることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施態様を一実施例の図面を参照しながら説明する。
【００２０】
図１は、本発明の巻き取りコア１でシート状材料２を巻き取っている様子を示した斜視図、図２は、図１の巻き取りコア１の肉厚部分断面の拡大斜視図である。
【００２１】
図１において、巻き取りコア１は、外形が円筒状をした繊維強化プラスチック製の筒体であり、その厚みｔ方向の断面は、図２に示すように、強化繊維６にマトリックス樹脂７が含浸された繊維強化プラスチック層８が複数層積層された本体筒４と、この本体筒の外側に被覆された外被層５とから構成されている。
【００２２】
本体筒４は、コアの軽量性を保持したまま高い剛性を確保するためのもので、その強化繊維６としては、炭素繊維やガラス繊維、有機高弾性率繊維（たとえば、米国デュポン（株）社製のポリアラミド繊維“ケブラー”）、アルミナ繊維、シリコンカーバイド繊維、ボロン繊維等の高強度、高弾性繊維が好ましい。また、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、ポリオレフィン繊維、ビニロン繊維等の合成繊維、さらには有機天然繊維も使用でき、それぞれの強化繊維を単独または複数組み合わせてもよい。また、その繊維形態も連続繊維や不連続繊維のものを使用でき、両者を組み合わせても良い。具体的な強化繊維しては、軽量性を保持したまま高い剛性を確保する為に、弾性率と密度との比である比弾性率が高い炭素繊維を使用することが好ましく、引張弾性率が２８０ＧＰａ以上の炭素繊維が、本体筒４の全体に対して４０〜８０重量％の範囲内で含まれているものが好ましい。引張弾性率が２８０ＧＰａ未満の強化繊維を使用した場合には、軽量性を保持したまま、巻き取ったシート状材料の皺を防止する為に必要な高い剛性を確保することができない。また所望の弾性率を有する炭素繊維を使用しても、その含有率が４０％未満の場合には、上記同様に軽量性を保持したまま高い剛性を確保することができない。逆に含有率が８０％を超える場合には、強化繊維にマトリックス樹脂を均一に含浸することが困難となり、成形した後のコアの強度不足や外観不良等の品質上の問題が発生する可能性がある。
【００２３】
マトリックス樹脂７としては、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂等の熱硬化性樹脂が使用できるが、比較的高い耐熱性を得られる、ガラス転移温度が１２０℃以上のものが好ましい。その理由は、本発明の巻き取りコアの製造工程において、コアにシート状材料を巻き取ったまま１００℃前後の雰囲気中でシート状材料を加熱処理する後工程を付加することもあるため、マトリックス樹脂のガラス転移温度が１２０℃未満であると、加熱処理中にコアの剛性が低下し、巻き締り力及び自重によってコアが変形しやすくなり、シート状材料に皺が発生するからである。本実施態様では、上記強化繊維６とマトリックス樹脂７とは、説明の便宜上、別々の層をなして分離、積層されているがごとく図示したが、実際は両者が一体となって一つの層を形成し、複数層が積層されて本体筒４を構成している。
【００２４】
外被層５は、フィルム、紙などのシート状材料２に直接接する部分で、必須ではないが本実施態様では最表層５ａと、内側外被管５ｂとで構成され、巻き取りコアにおける十分な表面平滑性及び表面硬度を確保して、巻き取ったシート状材料２の表面平滑性保持の機能を有している。外被層５ａとしては、アルミニウムの素管や、これにメッキ、蒸着、イオンプレーティング等をしたもの、あるいはアルミナ、チタン等のセラミック材料をコーティングしたり、溶射したものが挙げられる。中でも軽量性を保持し、かつ表面粗さを小さくするために、塗装やフィルムコーティング等の樹脂材料によるものが好ましい。かかる樹脂材料としては、アクリル系、アクリルウレタン系、ポリエステル系、不飽和ポリエステル系、ポリオレフィン系、ポリアミド系、エナメル系、エポキシ系、メラミン系、シリコン系、ラッカー系、フッ素系、無機系等が適用できる。これら外被層材料は同一層内で単独または複数混合して使用してもよいし、上記材料から形成される異なる層を１〜３層の範囲内で適宜積層してもよい。
【００２５】
ところで、本発明の巻き取りコア１は、シート状材料２を巻き取った際に皺発生を防止し、また、周方向と筒軸方向の両方向に適度のバランスで高い剛性を与えるために、周方向の圧縮弾性率Ｅθが８０ＧＰａ以上、かつ筒軸方向の曲げ弾性率ＥＬが２０ＧＰａ以上となっている。Ｅθが８０ＧＰａ未満であると、周方向の圧縮剛性が不足し、シート状材料を巻き取った際のシート状材料の巻き締りにより、コアの筒断面が大きく変形する。この場合には巻き取ったシート状材料の軸方向に皺が発生し、製品ロスが生じるため好ましくない。またＥＬが２０ＧＰａ未満であると、筒軸方向の曲げ剛性が不足し、シート状材料を巻き取った際にコア及びシート状材料の自重によって、コアが筒軸方向に沿って大きく撓む。この場合にも巻き取ったシート状材料の周方向に皺が発生し、製品ロスが生じるため好ましくない。ここで、周方向の圧縮弾性率Ｅθ及び軸方向の曲げ弾性率ＥＬは、繊維強化プラスチック製の本体筒４と外被層５とから構成される複合体の弾性率であり、上記範囲の周方向の圧縮弾性率Ｅθと軸方向の圧縮弾性率ＥＬの具体的実現手段としては、強化繊維の材質、引張弾性率、繊度等の素材を適宜選定するとともに、繊維強化プラスチック積層体８の積層数、巻き付け角度、繊維含有率、外被層の構成を工夫することにより得られる。具体的には、周方向の圧縮弾性率を上記範囲に実現するには、周方向に配向した高弾性率の強化繊維の層を、所定の含有率以上にて積層することで可能であり、軸方向のそれは筒軸方向に平行配向であるか、ヘリカル配向した高弾性率の強化繊維の層を、所定の含有率以上にて積層することで可能である。
【００２６】
また、巻き取ったシート状材料２の皺発生をより一層防止する為には、周方向の圧縮弾性率Ｅθと筒肉厚ｔとの積Ｅθ・ｔが、０．８〜３．０ＧＰａ・ｍの範囲内にあることが好ましい。Ｅθ・ｔが０．８ＧＰａ・ｍ未満である場合には、周方向の圧縮剛性が不足するため、巻き取ったシート状材料の巻き締りによってコアが変形し、シート状材料に皺が発生するため好ましくない。Ｅθ・ｔが３．０ＧＰａ・ｍを超える場合には、超高弾性のコア材料を使用するか、コアを厚肉化する必要があるため、コスト増大及び重量増大となり好ましくない。さらに、周方向の圧縮弾性率Ｅθと筒軸方向の曲げ弾性率ＥＬとの比Ｅθ／ＥＬが、１．０〜４．０の範囲内であることが好ましい。Ｅθ／ＥＬが、１．０〜４．０の範囲外である場合には、周方向の圧縮剛性及び筒軸方向の曲げ剛性をバランス良く構成することができないため、巻き取ったシート状材料において筒軸方向及び／または周方向の皺が発生するので、好ましくない。
【００２７】
以上が本発明の巻き取りコア１の基本構成であるが、本発明の巻き取りコアの適用装置との関係で、さらに以下に述べる種々の実施態様とすることができる。
【００２８】
まず、コア１自体の外形形状としては、図のものは円筒形状のものを示したが、これに限定されることはなく、四角形や五、六角形等の角筒状としても勿論良い。  また、図示したコアの外径は、軸方向に一様であるが、０．３〜１．０ｍｍ程度のクラウンを施すか、逆クラウンを施してもよい。また、コアの固定方法についても、固定または駆動させるためにその両端部または片端部にキー溝や孔等の加工を施してもよい。さらに、図１に示したように適当材質のジャーナル３を両端部または片端部に結合しても良い。この場合の結合方法としては、接着、冷やし嵌めや焼き嵌め、圧入、ねじ止め、ピン止め等の公知の方法を用いることができる。
【００２９】
外被層５は、図のものは２層としたが、軽量性を保持したままで、剛性に優れた巻き取りコアにおいて、優れた表面平滑性を得るためには、１層〜３層とするのが好ましい。また、その巻き取ったシート状材料２の表面品位を確保する為に、コアの最表層５ａの表面粗さは、０．２μｍＲａ以下であることが好ましい。０．２μｍＲａを越える場合には、コア表面の微小な凹凸が巻き取ったシート状材料の表面に転写され、シート状材料の表面の平滑さが損なわれる傾向があるからである。ここで、コア最表層５ａの表面粗さの定義は、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１に準拠し、測定方法はＪＩＳ  Ｂ  ０６５１またはＪＩＳ  Ｂ  ０６５２に準拠する。さらに、コア最表層５ａのひっかき硬度は鉛筆硬度４Ｈ以上であることが好ましい。これはコア表面のひっかき傷やすり傷、圧痕を防止するために有効である。コア表面のひっかき硬度が鉛筆硬度４Ｈ未満であると、コアが鋭利な金属等の硬い物質に接触した場合や、金属粉等がコアに付着したまま使用された場合には、コア表面に傷が生じるからである。もし、コア表面に傷を生じたままシート状材料を巻き取った際には、傷の凹凸がシート状材料の表面に転写され、シート状材料の表面の平滑さが損なわれ製品ロスとなるため好ましくない。ここで、コア最表層のひっかき硬度の定義及び測定方法は、ＪＩＳ  Ｋ  ５６００−５−４に準拠する。
また、コア材質は帯電防止体であることが好ましく、そのためには外被層の最表層５ａの表面抵抗は１０９Ω／ｓｑ以下であることが好ましい。最表層の表面抵抗が１０９Ω／ｓｑを超える場合には、コア表面には静電気が帯電しやすくなり、雰囲気中の粉塵が付着しやすくなる。粉塵がコア表面に付着したまま、シート状材料を巻き取ると、粉塵がシート状材料に付着したり、凹凸が転写したりして表面品位を損なうため好ましくない。外被層に帯電防止性を付与させる具体的手段としては、樹脂材料中に銀系やニッケル系、銅系等の金属や炭素系のフィラーやウィスカー等を付加することにより得られる。
【００３０】
本発明の巻き取りコアの用途は、特に限定されるものではなく、例えば製膜された長尺フィルム製品や、製紙された長尺紙製品の工程間の搬送や保管、織物の搬送や保管の用途に適用でき、特に従来のコアで巻き取った際に皺が発生しやすい膜厚２０μｍ以下のシート状材料を巻き取るコアとして用いることができる。
【００３１】
【実施例】
〈実施例１〉
図１および図２の巻き取りコア１において、強化繊維として引張弾性率が約４３６ＧＰａ、密度が約１．８４ｇ／ｃｍ３の炭素繊維を使用し、マトリックス樹脂としてガラス転移温度約１８０℃、比重が約１．１６ｇ／ｍｌのエポキシ樹脂を使用して、フィラメントワインディング法により、外径が１２０ｍｍ、内径が１００ｍｍ、厚みが１０ｍｍの円筒形状の本体筒４を製作した。その際、上記フィラメントワインディングは、外径１００ｍｍのマンドレルにマトリックス樹脂を含浸した炭素繊維を、マンドレルに対して±１０°及び±４５°の巻き付け角度のヘリカル巻と、約９０°の巻き付け角度のフープ巻とで巻き付け、さらにこれら両層を適当な比率で配合して複数層、積層、加熱硬化、脱型することにより得た。この場合の炭素繊維の含有率は約６５重量％である。
【００３２】
次に、本体筒４の外周表面全体を円筒研磨機にて加工し、表面凹凸の除去及び外径を調整した。その後カーボンブラックを添加することによって導電性を高めた硬化時比重約１．３ｇ／ｍｌのセラミック系無機塗料を約４０μｍの膜厚で塗装して内側外被層５ｂを形成した。硬化後の内側外被層５ｂの体積固有抵抗をＪＩＳ  Ｋ  ６９１１に準拠し、試験片を用いて絶縁抵抗計で測定したところ、１０４Ω・ｃｍであった。最後に硬化時比重約１．２ｇ／ｍｌのシリコン系ハードコート塗料を約５μｍの膜厚で塗装して、最表層５ａを得た。
【００３３】
上記工程を経て製造した繊維強化プラスチック製巻き取りコアに対し、周方向の圧縮弾性率と円筒軸方向の曲げ弾性率を、ＪＩＳ  Ｋ  ７０７６及びＪＩＳ  Ｋ  ７０７４に準拠し、実施例と同様の積層構成及び塗装を施した試験片を用いて３点曲げ試験法により、測定したところ、周方向の圧縮弾性率Ｅθが１１６ＧＰａ、円筒軸方向の曲げ弾性率ＥＬが７８ＧＰａであった。また、Ｅθと円筒肉厚ｔとの積Ｅθ・ｔが、１．１６ＧＰａ・ｍ、ＥθとＥＬとの比Ｅθ／ＥＬが、１．４９であった。そして、上記コアを用いてポリエステルフィルムを、引張応力５ＭＰａの条件で巻き取り、その結果を表１に示した（詳細後述）。また、最表層の表面粗さを、触針式表面粗さ測定器で測定したところ、０．０３μｍＲａであり、最表層のひっかき硬度は鉛筆硬度４Ｈであった。また、最表層の表面抵抗は１０７Ω／ｓｑであった。
【００３４】
〈実施例２〉
フィラメントワインディング法によって円筒状体の本体筒４を得る際に、マトリックス樹脂を含浸した炭素繊維の±１０°及び±４５°のヘリカル層と約９０°のフープ層との配合比率が異なる他は、実施例１と同様にして繊維強化プラスチック製巻き取りコアを得た。その巻き取りコアの寸法、製作条件を表１に示す。実施例２は、円筒状体の周方向の圧縮弾性率Ｅθが１０５ＧＰａ、円筒軸方向の曲げ弾性率ＥＬが２８ＧＰａであり、Ｅθと円筒肉厚ｔとの積Ｅθ・ｔが、１．０５ＧＰａ・ｍ、ＥθとＥＬとの比Ｅθ／ＥＬが、３．７５であった。最表層の表面粗さは０．０３μｍＲａであり、最表層のひっかき硬度は鉛筆硬度４Ｈであった。また、最表層の表面抵抗は１０７Ω／ｓｑであった。
【００３５】
〈実施例３〉
フィラメントワインディング法によって円筒状体の本体筒４を得る際に、マトリックス樹脂を含浸した炭素繊維の±１０°及び±４５°のヘリカル層と約９０°フープ層との配合比率が異なる他は、実施例１と同様にして繊維強化プラスチック製巻き取りコアを得た。その巻き取りコアの寸法、製作条件を表１に示す。実施例３は、円筒状体の周方向の圧縮弾性率Ｅθが８４ＧＰａ、円筒軸方向の曲げ弾性率ＥＬが８１ＧＰａであり、Ｅθと円筒肉厚ｔとの積Ｅθ・ｔが、０．８４ＧＰａ・ｍ、ＥθとＥＬとの比Ｅθ／ＥＬが、１．０４であった。最表層の表面粗さは０．０３μｍＲａであり、最表層のひっかき硬度は鉛筆硬度４Ｈであった。また、最表層の表面抵抗は１０７Ω／ｓｑであった。
【００３６】
〈比較例１〉
フィラメントワインディング法によって円筒状体の本体筒４を得る際に使用するマトリックス樹脂として、ガラス転移温度約１００℃、比重が約１．１４ｇ／ｍｌのエポキシ樹脂を含浸した炭素繊維の±１０°及び±４５°のヘリカル層と約９０°のフープ層との配合比率が異なる他は、実施例１と同様にして繊維強化プラスチック製巻き取りコアを得た。その巻き取りコアの寸法、製作条件を表１に示す。比較例１は、円筒状体の周方向の圧縮弾性率Ｅθが３２ＧＰａ、円筒軸方向の曲げ弾性率ＥＬが１５９ＧＰａであり、Ｅθと円筒肉厚ｔとの積Ｅθ・ｔが、０．３２ＧＰａ・ｍ、ＥθとＥＬとの比Ｅθ／ＥＬが、０．２０であった。最表層の表面粗さは０．０３μｍＲａであり、最表層のひっかき硬度は鉛筆硬度４Ｈであった。また、最表層の表面抵抗は１０７Ω／ｓｑであった。
【００３７】
〈比較例２〉
フィラメントワインディング法によって円筒状体の本体筒４を得る際に使用する強化繊維として、引張弾性率が約７３ＧＰａ、密度が約２．５４ｇ／ｃｍ３のガラス繊維を使用した他は、実施例１と同様にして、円筒状体の本体筒４を得た。ガラス繊維の含有率は約７２重量％である。次に、本体筒の外周表面全体を円筒研磨機にて加工し、表面凹凸の除去及び外径を調整した。その後カーボンブラックを添加することなく硬化時比重約１．３ｇ／ｍｌのセラミック系無機塗料を約４０μｍの膜厚で塗装して内側外被層５ｂを得た。硬化後の内側外被層５ｂの体積固有抵抗は１０１２Ω・ｃｍであった。最後に硬化時比重約１．２ｇ／ｍｌのシリコン系ハードコート塗料を約５μｍの膜厚で塗装して最表層５ａを得た。上記工程を経て繊維強化プラスチック製巻き取りコアを製作した。その巻き取りコアの寸法、製作条件を表１に示す。比較例２は、円筒状体の周方向の圧縮弾性率Ｅθが２６ＧＰａ、円筒軸方向の曲げ弾性率ＥＬが２２ＧＰａであり、Ｅθと円筒肉厚ｔとの積Ｅθ・ｔが、０．２６ＧＰａ・ｍ、ＥθとＥＬとの比Ｅθ／ＥＬが、１．１８であった。最表層の表面粗さは０．０３μｍＲａであり、最表層のひっかき硬度は鉛筆硬度４Ｈであった。また、最表層の表面抵抗は１０１２Ω／ｓｑであった。
【００３８】
〈比較例３〉
フィラメントワインディング法によって円筒状体の本体筒４を得る際に使用する強化繊維として、引張弾性率が約７３ＧＰａ、密度が約２．５４ｇ／ｃｍ２のガラス繊維を使用し、マトリックス樹脂としてガラス転移温度約１００℃、比重が約１．１４ｇ／ｍｌのエポキシ樹脂を使用した他は、実施例１と同様にして、円筒状体の本体筒４を得た。ガラス繊維の含有率は約７２重量％である。次に、本体筒の外周表面全体を円筒研磨機にて加工し、表面凹凸の除去及び外径を調整した。その後カーボンブラックを添加することなく硬化時比重約１．３ｇ／ｍｌのセラミック系無機塗料を約４０μｍの膜厚で塗装して最表層５ａを得た。上記工程を経て繊維強化プラスチック製巻き取りコアを製作した。その巻き取りコアの寸法、製作条件を表１に示す。比較例３は、円筒状体の周方向の圧縮弾性率Ｅθが２６ＧＰａ、円筒軸方向の曲げ弾性率ＥＬが２２ＧＰａであり、Ｅθと円筒肉厚ｔとの積Ｅθ・ｔが、０．２６ＧＰａ・ｍ、ＥθとＥＬとの比Ｅθ／ＥＬが、１．１８であった。最表層の表面粗さは０．１５μｍＲａであり、最表層のひっかき硬度は鉛筆硬度Ｈであった。また、最表層の表面抵抗は１０１２Ω／ｓｑであった。
【００３９】
以上の実施例と比較例の結果を纏めたのが、次の表１であり、巻き取りコアの巻き締り量、自重撓み、巻き取ったシート状材料の皺発生状態等の測定方法とともに各例の効果について解説する。
【００４０】
【表１】
2005040963.tif 000003
【００４１】
実施例１、２、３と比較例１、２、３の円筒状体からなる巻き取りコアの周方向の圧縮剛性を評価するために、円筒状巻き取りコアの両端をコア内側にてチャック支持した上で回転駆動させ、巻き取りコアの外周面上に、厚み１０μｍ、幅９８０ｍｍのポリエステルフィルムを引張応力５ＭＰａで重量１２０ｋｇ分を巻きつけた。その後フィルムを巻き取ったコアをチャックからはずし、９９０ｍｍのスパンにて両端を自由支持した。その際の円筒軸中心位置での円筒断面の巻き締り量を、コア両端を支持したまま室温２５℃の雰囲気中でコア内径の変化をダイヤルゲージで測定して、表１の結果を得た。実施例１、２、３の巻き締り量は、比較例１、２、３のそれと比べて極めて小さく、高い圧縮剛性が得られていることがわかる。
【００４２】
次に実施例１、２、３と比較例１、２、３の円筒状体からなる巻き取りコアの円筒軸方向の曲げ剛性を評価するために、フィルムを巻き取らずにコアを９９０ｍｍのスパンにて両端を自由支持し、外径１４０ｍｍ、長さ１０００ｍｍ、重量約１２０ｋｇの鉄製重りを、幅９８０ｍｍのベルトで吊るした。その際の円筒軸中心位置での撓み量をダイヤルゲージで、コア両端を支持したまま２５℃の雰囲気中で測定して、表１の結果を得た。実施例１、２、３及び比較例１の撓み量は、比較例２、３のそれと比べて極めて小さく、高い曲げ剛性が得られていることがわかる。
【００４３】
また、この状態で巻き取られたフィルムの皺の発生状態を評価するために、円筒状巻き取りコアの両端をコア内側にてチャック支持した上で回転駆動させ、巻き取りコアの外周面上に、厚み１０μｍ、幅９８０ｍｍのポリエステルフィルムを引張応力５ＭＰａで重量１２０ｋｇ分を巻きつけた。その後チャック支持したまま２５℃の雰囲気中で２４時間放置した後、フィルムを巻き剥がした。その際のフィルムの皺の発生状態を目視で確認して、表１の結果を得た。実施例１、２、３の巻き取りコア上のフィルムでは皺の発生はなく、製品として使用する際に支障はない。対して比較例１、２、３の巻き取りコア上のフィルムでは皺が発生しており、製品として使用する際に支障がある。
【００４４】
さらに、巻き取りコアの耐熱性を評価するために、円筒状巻き取りコアの両端をコア内側にてチャック支持した上で回転駆動させ、巻き取りコアの外周面上に、厚み１０μｍ、幅９８０ｍｍのポリエステルフィルムを引張張力５ＭＰａで重量１２０ｋｇ分を巻きつけた。その後フィルムを巻き取ったコアをチャックからはずし、９９０ｍｍのスパンにて両端を自由支持し、１１０℃の雰囲気中で２４時間加熱放置した。その後２５℃の雰囲気中で十分に自然冷却した後、フィルムを巻き剥がした。その際のフィルムの皺の発生状態を目視で確認して、表１の結果を得た。実施例１、２、３の巻き取りコア上のフィルムでは加熱処理を施さなかった場合と変わらず皺の発生はなく、製品として使用する際に支障はない。対して比較例１、２、３の巻き取りコア上のフィルムでは皺が発生しており、製品として使用する際に支障がある。
【００４５】
また、加熱処理してフィルムを引き剥がした後のコア表面の状態を目視にて確認した結果、実施例１、２、３、比較例１、２について、傷及び圧痕は見られなかったが、比較例３では圧痕が見られた。
【００４６】
上記表１から、筒状体からなる繊維強化プラスチック製巻き取りコアにおいて、巻き取ったシート状材料の皺を防止するためには、周方向の圧縮弾性率Ｅθが８０ＧＰａ以上で、筒軸方向の曲げ弾性率ＥＬが２０ＧＰａ以上であり、かつ使用する強化繊維が引張弾性率２８０ＧＰａ以上の炭素繊維であると、本発明の巻き取りコアは、巻き締り量と自重撓みとが低減され、巻き取ったシート状材料の皺防止が達成できることが分かる。この場合、実施例１と比較例２の結果から、さらに炭素繊維の含有率が４０〜８０重量％の範囲内であり、かつ周方向の圧縮弾性率Ｅθと円筒肉厚ｔとの積Ｅθ・ｔが、０．８〜３．０ＧＰａ・ｍの範囲内で、周方向の圧縮弾性率Ｅθと円筒軸方向の曲げ弾性率ＥＬとの比Ｅθ／ＥＬが、１．０〜４．０の範囲内であると、軽量性を保持したまま、周方向の圧縮剛性と筒軸方向の曲げ剛性とが同時に優れるので、軽量なコアによってシート状材料の皺が防止できる点がより一層良くなることが分かった。またさらに、巻き取ったシート状の材料を加熱処理する際には、繊維強化プラスチックを構成するマトリックス樹脂のガラス転移温度が１２０℃以上であると好ましいことがわかった。
【００４７】
【発明の効果】
本発明の巻取りコアによれば、本体筒が繊維強化プラスチック製であり、しかも周方向の圧縮剛性と筒軸方向の曲げ剛性とに優れるので、軽量性を保持したままで、巻き締りによるコア変形やコア両端を支持した際のコアの自重撓みを防止することができ、よって巻き取ったシート状材料の皺を防止することができる。また、繊維強化プラスチック製本体筒４の表面に樹脂材料からなる外被層５を配置した場合には、コア表面の硬度及び帯電防止性に優れた巻き取りコアを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る巻き取りコアの一実施例の斜視図である。
【図２】図１の巻き取りコアの肉厚部分断面の拡大斜視図である。
【符号の説明】
１：巻き取りコア
２：シート状材料
３：ジャーナル
４：本体筒
５：外被層
５ａ：最表層
５ｂ：内側外被層
６：強化繊維
７：マトリックス樹脂
８：繊維強化プラスチック積層体
Ｅθ：円筒周方向の圧縮弾性率
ＥＬ：円筒軸方向の曲げ弾性率
ｔ：肉厚
【図１】
2005040963.tif 000004
【図２】
2005040963.tif 000005