(57)【要約】【課題】フィルムの巻き出し時の不具合を未然に防止するための簡便な技術を提供する。【解決手段】本発明のフィルム巻取用巻芯１０は、巻芯本体１２及び複数のフィルム支持部１４を備えている。巻芯本体１２は、筒の形状を有する。複数のフィルム支持部１４は、巻芯本体１２の周囲に設けられ、巻芯本体１２の外周面１２ｐから離れた位置でフィルム１８を支持できるように巻芯本体１２の周方向に沿った複数の位置のそれぞれにおいて巻芯本体１２の外周面１２ｐから個別に突出しており、フィルム１８を当該巻芯１０に巻き取ったときに変形できる材料でそれぞれ構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺のフィルムを巻き取るための巻芯であって、
筒の形状を有する巻芯本体と、
前記巻芯本体の周囲に設けられ、前記巻芯本体の外周面から離れた位置で前記フィルムを支持できるように前記巻芯本体の周方向に沿った複数の位置のそれぞれにおいて前記巻芯本体の前記外周面から個別に突出しており、前記フィルムを当該巻芯に巻き取ったときに変形できる材料でそれぞれ構成されている、複数のフィルム支持部と、
を備えた、フィルム巻取用巻芯。
【請求項２】
前記材料が、弾性変形できるものである、請求項１に記載のフィルム巻取用巻芯。
【請求項３】
前記材料が、スポンジ、ゴム及び発泡体からなる群より選ばれる少なくとも１つを含む、請求項１又は２に記載のフィルム巻取用巻芯。
【請求項４】
前記フィルム支持部が、前記周方向に関して等間隔で配置されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のフィルム巻取用巻芯。
【請求項５】
当該巻芯を回転させるときの回転軸に垂直な断面において全ての前記フィルム支持部を取り囲む最小面積の多角形の内側に前記巻芯本体が収まるように、前記フィルム支持部の位置、前記フィルム支持部の個数、及び前記巻芯本体の前記外周面からの前記フィルム支持部の突出高さが調節されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のフィルム巻取用巻芯。
【請求項６】
前記フィルム支持部は、前記巻芯本体の一方の側面から他方の側面に向かって延びる形で設けられており、
前記フィルム支持部の長手方向が、当該巻芯を回転させるときの回転軸に平行である、請求項１〜５のいずれか１項に記載のフィルム巻取用巻芯。
【請求項７】
前記フィルム支持部が、半円柱、角柱又は中空の半円柱の形状を有する、請求項１〜６のいずれか１項に記載のフィルム巻取用巻芯。
【請求項８】
前記巻芯本体の両端に取り付けられ、当該巻芯を回転させるときに用いられる軸が挿入される１対の軸受部をさらに備えた、請求項１〜７のいずれか１項に記載のフィルム巻取用巻芯。
【請求項９】
軸受孔を有するとともに前記巻芯本体に対して着脱可能な１対のフランジで前記軸受部が構成されている、請求項８に記載のフィルム巻取用巻芯。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載のフィルム巻取用巻芯と、
前記フィルム巻取用巻芯に巻き取られた長尺のフィルムと、
を備えた、フィルム巻回体。
【請求項１１】
前記フィルムがＴダイを備えた押出装置を用いて製造されたものである、請求項１０に記載のフィルム巻回体。
【請求項１２】
前記フィルムが樹脂多孔質膜である、請求項１１に記載のフィルム巻回体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルム巻取用巻芯及びそれを用いたフィルム巻回体に関する。
【背景技術】
【０００２】
長尺のフィルムは、押し出し成形等の既知の方法によって製造され、円筒状の巻芯に巻かれて保管及び出荷される。フィルムを円筒状の巻芯に巻き取って保管すると、フィルムに歪み（変形）が生じ、フィルムの巻き出しに支障をきたす場合がある。このような問題は、例えば、特許文献１で指摘されている。
【０００３】
特許文献１には、巻締まりに起因する帯状物の歪みを防止するように構成された巻芯が記載されている。具体的には、巻芯の外周部と帯状物とが密着するように巻芯に帯状物を巻き取った後、巻芯をその径方向に縮小させる。また、巻芯をその径方向に膨張させて巻芯の外周部と帯状物との密着性を高めた後、帯状物を巻芯から巻き出す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１１３８７７号公報（図５〜図１０）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された巻芯は、比較的複雑な機構を有するものであるため、巻芯に巻き取ったフィルムを巻芯ごと顧客に提供する業務形態に不向きである。
【０００６】
本発明は、フィルムの巻き出し時の不具合を未然に防止するための簡便な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、本発明は、
長尺のフィルムを巻き取るための巻芯であって、
筒の形状を有する巻芯本体と、
前記巻芯本体の周囲に設けられ、前記巻芯本体の外周面から離れた位置で前記フィルムを支持できるように前記巻芯本体の周方向に沿った複数の位置のそれぞれにおいて前記巻芯本体の前記外周面から個別に突出しており、前記フィルムを当該巻芯に巻き取ったときに変形できる材料でそれぞれ構成されている、複数のフィルム支持部と、
を備えた、フィルム巻取用巻芯を提供する。
【０００８】
他の側面において、本発明は、
上記本発明のフィルム巻取用巻芯と、
上記本発明のフィルム巻取用巻芯に巻き取られたフィルムと、
を備えた、フィルム巻回体を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明者らの知見によれば、フィルムは、以下のようなメカニズムに基づいて歪む。長尺のフィルムは、その製造方法にもよるが、幅方向の偏肉（厚みのバラつき）を少なからず有する。そのようなフィルムを従来の円筒状の巻芯に巻き取ると、厚い部分は、薄い部分に比べて外向きに膨らむ。すると、厚い部分に張力が集中してかかるので、厚い部分は長手方向に引き伸ばされる。他方、薄い部分には十分な張力がかからないので、場合によっては、いわゆる巻き巣（gapping）が発生する。「巻き巣」とは、内側のフィルムと外側のフィルムとの間に形成された空間を意味する。巻芯にフィルムを巻き取った後、収縮が起こる温度環境下でフィルムを保管した場合、巻き巣の発生した部分は、巻き巣を解消するように長手方向に収縮する。その結果、厚い部分と薄い部分との間の歪みが増加する。つまり、厚い部分と薄い部分との間に長手方向の長さの違いが生じる。
【００１０】
この歪みは、フィルムに記憶される。そのため、フィルムは、歪みを保持したまま巻芯から巻き出される。すると、厚い部分に十分な張力がかからず、厚い部分に弛みが生じる。このような現象は、巻き出しの際にフィルムに付与するべき張力が小さい場合に顕著に現れる。フィルムに生じた弛みは、フィルムの搬送エラーの原因となり、フィルムを用いた製品の歩留まり及びフィルムの利用率を低下させる。
【００１１】
本発明によれば、複数のフィルム支持部が巻芯本体の周囲に設けられている。フィルム支持部が巻芯本体の外周面から突出しているので、フィルムはフィルム支持部によって支持される。そのため、周方向に関して互いに隣り合う２つのフィルム支持部の間において、フィルムが巻芯本体に密着することを回避できる。これにより、フィルムに歪みが記憶されることを極力防止できる。さらに、フィルム支持部は、フィルムを巻き取ったときに変形できる材料で構成されている。フィルム支持部が変形することによって、フィルムの偏肉による影響を緩和又は相殺できる。
【００１２】
以上のように、本発明の巻芯によれば、偏肉に起因する歪みを抑制できる。従って、巻き出しの際にフィルムが湾曲したり、弛んだりすることを防止できる。結果として、巻き出し時にフィルムを安定して走行させることが可能となり、生産不良（搬送エラー）の発生率を大幅に低減できる。フィルムを用いた製品の歩留まり及びフィルムの利用率も改善する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係るフィルム巻取用巻芯の斜視図
【図２】図１に示す巻芯のII-II線に沿った横断面図
【図３】図１に示す巻芯を用いたフィルム巻回体の横断面図
【図４】フィルム支持部の好ましい突出高さを示す概略図
【図５Ａ】変形例に係る巻芯の横断面図
【図５Ｂ】別の変形例に係る巻芯の横断面図
【図５Ｃ】さらに別の変形例に係る巻芯の横断面図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。以下、本明細書では、フィルム巻取用巻芯を単に「巻芯」と略記する。
【００１５】
図１及び図２に示すように、巻芯１０は、巻芯本体１２、１対の軸受部１６及び複数のフィルム支持部１４で構成されている。図３に示すように、フィルム巻回体１００は、巻芯１０と、巻芯１０に巻き取られた長尺のフィルム１８とを備えている。回転軸Ｏを中心として、巻芯１０を回転させることができる。回転軸Ｏは、巻芯本体１２の中心を通る軸である。
【００１６】
巻芯本体１２は、筒の形状を有している。例えば、両端が開口している筒体で巻芯本体１２を構成することができる。巻芯本体１２の断面の形状は特に限定されず、本実施形態のように円形であってもよいし、多角形であってもよい。巻芯１０によれば、フィルム１８は、フィルム支持部１４によって直接支持される。さらに、後述するように、フィルム１８の偏肉による影響がフィルム支持部１４によって打ち消される。そのため、巻芯本体１２に高い寸法精度が要求されない。
【００１７】
巻芯本体１２の材料は特に限定されない。樹脂、金属、セラミック、ガラス又はこれらの組み合わせで巻芯本体１２を作ることができる。フィルム１８を巻芯１０に巻き取ったときに巻芯本体１２が容易に変形しないことが望ましい。典型的には、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等）、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル等の熱可塑性樹脂を既知の方法、例えば射出成形法で成形することによって、巻芯本体１２を得ることができる。
【００１８】
フィルム支持部１４は、巻芯本体１２の周囲に設けられた部分であって、巻芯本体１２の外周面１２ｐから離れた位置でフィルム１８を支持できるように、巻芯本体１２の周方向に沿った複数の位置のそれぞれにおいて、巻芯本体１２の外周面１２ｐから半径方向の外向きに個別に突出している。フィルム支持部１４によれば、周方向に互いに隣り合うフィルム支持部１４の間において、フィルム１８が巻芯本体１２に密着することを回避できる。これにより、フィルム１８に歪みが記憶されることを防止できる。
【００１９】
フィルム支持部１４は、フィルム１８を巻芯１０に巻き取ったときに変形できる材料で構成されている。本実施形態において、フィルム支持部１４は、弾性変形できる材料で構成されている。フィルム支持部１４が弾性変形できる場合、フィルム支持部１４とフィルム１８との間に十分な摩擦力を生じさせることができる。従って、フィルム１８を巻き出すとき及びフィルム１８を巻き取るときに、巻芯１０が空回りすることを防止できる。また、フィルム支持部１４が適度な弾力性又はクッション性を有していることにより、フィルム１８の偏肉による影響をより効果的に緩和又は相殺できる。
【００２０】
典型的には、スポンジ、ゴム及び発泡体からなる群より選ばれる少なくとも１つの材料をフィルム支持部１４の材料として使用できる。これらの材料は、いずれも安価に入手できるし、加工も容易である。また、これらの材料によれば、フィルム１８とフィルム支持部１４との間に十分な摩擦力を働かせることもできる。例えば、発泡ウレタンは、上記した特性をバランス良く備えているので、フィルム支持部１４の材料として推奨される。適度な反発弾性を有する材料としては、天然ゴム、ニトリルゴム、シリコーンゴム及びこれらの発泡体を例示できる。その他、ポリエチレン、ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル共重合体）、ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエンゴム）、フッ素ゴム及びこれらの発泡体も使用できる。フィルム支持部１４は、接着、溶着等の既知の方法で巻芯本体１２に固定されうる。
【００２１】
なお、フィルム支持部１４の全部が上記した材料で構成されていることは必須ではない。フィルム支持部１４の一部、例えば、フィルム１８に接触する部分のみが上記した材料で構成されていてもよい。
【００２２】
本実施形態において、フィルム支持部１４は、巻芯本体１２の周方向に関して等間隔（等角度間隔）で配置されている。フィルム支持部１４が周方向に等間隔で配置されていると、フィルム１８の長手方向に関して、フィルム１８に加わる荷重の均一性が向上する。このことは、歪みの抑制に有利に働く。
【００２３】
図４に破線で示すように、回転軸Ｏに垂直な断面において、全てのフィルム支持部１４を取り囲む最小面積の仮想的な多角形ＰＬを規定する。この多角形ＰＬの内側に巻芯本体１２が収まるように、フィルム支持部１４の位置、フィルム支持部１４の個数、及び巻芯本体１２の外周面１２ｐからのフィルム支持部１４の突出高さｈを調節することができる。このような要件を満たすとき、フィルム１８が巻芯本体１２に強く押し付けられることを回避できる。例えば、図５Ａに示す巻芯１０Ａは、周方向の８箇所に等間隔で設けられたフィルム支持部１４を備えている。
【００２４】
また、フィルム支持部１４は、巻芯本体１２の一方の側面から他方の側面に向かって延びる形で設けられている。フィルム支持部１４の長手方向は、巻芯１０を回転させるときの回転軸Ｏに平行であり、フィルム１８の長手方向に垂直である。このような構成によれば、フィルム１８の幅方向に関して、フィルム１８に均一な支持力を働かせることができる。
【００２５】
本実施形態では、フィルム支持部１４が半円柱の形状を有している。これにより、フィルム１８を適度に広い面で支持することができる。このことは、フィルム１８に局所的な変形が生ずるのを防止する観点で好ましい。また、図５Ｂに示す巻芯１０Ｂは、中空の半円柱の形状を有するフィルム支持部２４を備えている。図５Ｃに示す巻芯１０Ｃは、角柱の形状を有するフィルム支持部３４を備えている。これらのフィルム支持部２４及び３４もフィルム支持部１４と同じ作用を奏するものとして好適に採用できる。特に、図５Ｂに示すように、中空構造を有するフィルム支持部２４は容易に弾性変形できるので、フィルム１８の偏肉の影響を緩和又は相殺する効果を十分に期待できる。なお、回転軸Ｏに垂直な断面において、フィルム支持部１４又は２４の外周面は、巻芯本体１２の外周面１２ｐの曲率よりも小さい曲率を有している。
【００２６】
軸受部１６は、巻芯本体１２の両方の側面に取り付けられており、巻芯１０を回転させるときに用いられる軸（図示せず）が挿入される部分である。軸受部１６により、巻芯１０をスムーズに回転させることができる。軸受部１６は、巻芯本体１２と同じ外形を有している。ただし、軸受部１６が巻芯本体１２の直径よりも大きい直径を有している、つまり、軸受部１６が巻芯本体１２の外まで延びていてもよい。
【００２７】
本実施形態では、軸受孔１６ｈを有する円板状のフランジで軸受部１６が構成されている。軸受部１６は、巻芯本体１２に一体化されていてもよいし、巻芯本体１２に対して着脱可能であってもよい。前者の場合、軸受部１６と巻芯本体１２とを溶着、接着等の既知の方法で一体化することができる。後者の場合、巻芯本体１２と軸受部１６との嵌合構造を設けることができる。軸受部１６が着脱可能な場合、１対の軸受部１６を多数の巻芯１０に共通のものとして使用できるので、巻芯１０のコストの低減を図ることができる。また、フィルム巻回体１００から軸受部１６を取り外したものを顧客に納入すれば、軽量化による輸送コストの低減も期待できる。もちろん、軸受部１６は必須ではなく、巻芯本体１２に軸を直接挿入し、巻芯１０を回転させることも可能である。
【００２８】
なお、本明細書における「軸受部１６」は、正確に言えば、軸を支持する機能を持っていないかもしれない。「軸受部」の用語は、「軸に巻芯１０を設置するための貫通孔（軸受孔１６ｈ）を有する部分」の意味で使用される。
【００２９】
本実施形態の巻芯１０は機械的な可動部を有していないので、低コストで製造できる。
【００３０】
図３に示すように、フィルム巻回体１００は、回転軸Ｏに垂直な断面において（又は平面視で）、全体として多角形、典型的には正多角形の形状を有する。フィルム巻回体１００において、巻芯本体１２の外周面１２ｐとフィルム１８との間には、空隙ＳＨが形成されている。巻芯１０に巻き取られたフィルム１８のうち、フィルム支持部１４に支えられていない部分は、巻芯本体１２に向かって少し弛んでいる。この状態において、フィルム１８が巻芯本体１２から完全に離れていてもよいし、歪みを抑制する効果が大幅に失われない程度にフィルム１８が外周面１２ｐに接していてもよい。
【００３１】
巻芯１０に巻き取るべきフィルム１８の材料、構造及び寸法は特に限定されない。しかし、本質的に偏肉を有するフィルムの巻き取りに本実施形態の巻芯１０を用いると、非常に高い歪み抑制効果が得られる。例えば、Ｔダイを備えた押出装置を用いて製造されたフィルムは、長手方向のどの部分を測定しても、幅方向に関して概ね一定の厚み分布を有している。例えば、幅方向の一端部と他端部との間に１μｍ程度の厚みの差が存在していると仮定する。このようなフィルムを従来の円筒状の巻芯に１０００回巻き付けると、フィルム巻回体においては一端部と他端部との間に約２ｍｍの直径の差が生じる。このように、僅かな偏肉であったとしても、巻き取り回数が増えれば増えるほど、フィルム巻回体の直径の差が拡大し、偏肉による歪みがフィルムに記憶され、巻き出し時に不具合（典型的には搬送エラー）が発生する確率が高まる。
【００３２】
また、一旦歪みが記憶されたら歪みを除去することが困難なフィルムの巻き取りに本実施形態の巻芯１０が特に効果を発揮する。そのようなフィルムは、柔軟性を有しており、典型的にはマイクロメートルオーダー（例えば２〜１００μｍ）の厚みを有する。
【００３３】
一般に、偏肉を有するフィルムそのものが最終製品、例えば二次電池の品質を大きく左右するケースは少ない。上記したように、目標厚みが２０μｍのフィルムに±１μｍ程度の厚みのバラつきが存在していたとしても、フィルムのその他の特性が基準を満足するのであれば、最終製品の品質にフィルムの厚みのバラつきが影響を及ぼす可能性は低い。確かに、フィルムが完全に均一な厚みを有しているのであれば、偏肉に起因した巻き出し時の不具合は生じにくいと予測される。しかし、フィルムの製造方法の改善で±１μｍのバラつきを±０．１μｍまで落とすことは極めて困難であり、現実的でない。本発明によれば、フィルム自体の改善に代えて、巻芯の改善を図ることにより、偏肉に起因する不具合の発生を防止できる。
【００３４】
Ｔダイを備えた押出装置を用いて製造されたフィルムの例としては、樹脂多孔質膜が挙げられる。樹脂多孔質膜としては、ポリオレフィン、フッ素樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリエステル、ポリイミド、ポリアミドイミド、エポキシ等でできた多孔質膜が挙げられる。ポリオレフィンとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンが挙げられる。フッ素樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレンが挙げられる。ポリイミド、ポリアミドイミド又はエポキシでできた樹脂多孔質膜は、熱硬化膜であってもよい。これらの樹脂多孔質膜は、電気化学素子のセパレータ、防水通気膜、集塵フィルタ、低誘電性の基材等の用途で広く使用できる。
【００３５】
また、フィルム１８は、粘着層を有していてもよいし、粘着層を有していなくてもよい。しかし、本実施形態の巻芯１０の使用対象としてより適しているのは、粘着層を有していないフィルムである。粘着層を有しているフィルムは、一般に、粘着したフィルムを一旦剥離するのに強い張力が必要なので、フィルムに歪みが多少残っていたとしてもそれが搬送エラーの原因になる可能性は低い。これに対し、粘着層を有していないフィルム、詳細には、表面及び裏面の両方が摺動性を有しているフィルムの場合、しばしば、低張力で且つ高速で巻き出して使用する。巻き出し速度が速ければ速いほど、搬送エラーの発生確率が高まる。従って、粘着層を有していないフィルムの巻芯として、本実施形態の巻芯１０の使用が特に推奨される。
【符号の説明】
【００３６】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ  巻芯
１２  巻芯本体
１２ｐ  巻芯本体の外周面
１４，２４，３４  フィルム支持部
１６  軸受部
１６ｈ  軸受孔
１８  フィルム
１００  フィルム巻回体
ＰＬ  仮想的な多角形
ＳＨ  空隙
Ｏ  回転軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
2012188252.tif 000008
【図５Ｃ】
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