JPH0356895B2 - - 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中空材に関
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、通常官状の中空材が使用される。すな
わち、この中空材は、これに長尺なフイルムやシ
ート等の端部を固定した後、この中空材を回転さ
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
ート等は当該中空材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、製品化する前の中空
材に巻取る際には、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。特に、磁
気テープの場合には、製造途中等において静電気
が帯電すると、完成後の製品に微妙な影響を与え
るため、なるべく巻き取り途中に帝電しないよう
にする必要がある。しかも、この中空材に対する
巻き取り作業にあつては、効率化を図るために当
該中空材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、当該中空材に要求され
る性質を列記してみると、次のようになる。

この中空材は、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、従つて当該中空
材の重量は軽いほうがよい。（軽量性） この中空材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中空材を利用して行なわ
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、当該中空材を別の
機械に架けて回転させるが、その運搬や設置作
業も当該中空材を利用して行なわれる。従つ
て、この中空材そのものには相当な強度が要求
される。（強度性） この中空材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、当該中空材
の表面が完全な平滑性を有していて、しかもこ
の中空材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） この中空材に対するフイルムやシート等の巻
き取りの初期から後期に至る間において、当該
中空材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、当該中空材が熱によ
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、当該中空材は熱によつて伸縮
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） また、フイルム等の中空材に対する巻き取り
途中においては、静電気が発生することがあ
る。この静電気がフイルム等に帯電すると、こ
れが埃の吸着を行なう。フイルムの表面に埃が
付着すると、これが上述した「しわ」と同様な
作用、すなわち次に搬送されてくるフイルム等
の破損を生じさせることになり、特にフイルム
等が薄いものの場合にはこれが顕著となる。従
つて、静電気による埃の付着を考慮しなければ
ならない場合には、当該中空材は帯電しないも
のにする必要がある。

特に、フイルムがカセツトテープやビデオテ
ープ等の磁性体である場合には、静電気の帯電
は製品としての価値を著しく損なう等の由々し
き問題となる。従つて、このような磁性体フイ
ルムを巻き取るための中空材の場合は絶対に帯
電するものであつてはならず、少なくとも静電
気を他に逃すような性質を有するものでなけれ
ばならない。（帯電防止） 従来のこの種強化プラスチツク製中空材として
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
ク製パイプの製造方法について、含浸する樹脂量
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中
空材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
製中空材の未対処である。

そして、本発明の目的とするところは、まず軽
量化、硬度化、耐摩耗性化、表面平滑化及び熱膨
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中空材を提供
することにある。

また、本発明の他の目的は、上述した性質を有
することは勿論のこと、これらに加えて更に帯電
防止を図つた強化プラスチツク製中空材を提供す
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４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
化プラスチツク製中空材であつて、 芯金１１にプリプレグ化したクロスを巻回する
ことによつて形成される基材層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される第一ワインデイン
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される第二ワインデ
イング層１５と、 この第二ワインデイング層１５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
イングすることによつて形成した導電層１６とを
備え、 これらの基材層１２、第一ワインデイング層１
４、第二ワインデイング層１５及び導電層１６を
樹脂によつて硬化させて芯金１１を除去したこと
を特徴とする強化プラスチツク製中空材１０であ
る。

すなわち、この強化プラスチツク製中空材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
硬化させて形成したものであり、特に第一ワイン
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。また、
この強化プラスチツク製中空材１０は、その表面
に更に導電層１６を形成したものである。

（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、この強化プラスチツク製中空材１０は次のよ
うな作用を有している。

まず、この発明に係る強化プラスチツク製中空
材１０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中空材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
隙間が完全に埋められているとともに、その外形
が真円に近いものとなつている。従つて、この強
化プラスチツク製中空材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、この第一の強化プラスチツク製中空材１
０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中空材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。そして、この強化プラスチツク製
中空材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中空材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。

さらに、この発明に係る強化プラスチツク製中
空材１０にあつては、その導電層１６によつて次
のような作用をも有している。すなわち、この強
化プラスチツク製中空材１０の導電層１６にあつ
ては、これが一番外層に位置しかつ導電性を有し
ているから、この導電性１６に直接触れるカセツ
トあるいはビデオテープ等の磁気テープに帯電し
た磁気を、当該磁気テープに直接何かを触れさせ
ることなく、この導電層１６を通して間接的に外
部に逃すことが可能となつているのである。しか
も、この導電層１６を形成するに際しては、単に
第二ワインデイング層１５の外層に位置する樹脂
材料中に導電性材料を混入するのみで可能である
から、それ自体の特性を変えることなく極めて容
易に製造可能となつているのである。

（実施例） 次に、本発明に係る強化プラスチツク製中空材
１０の実施例について、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
中空材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中空材１０は主として基材層
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及び導電層１６とからなつてい
る。

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中空
材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。離型剤が塗布するの
は、完成後の強化プラスチツク製中空材１０から
この芯金１１を抜き取つて除去する場合に、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
ク製中空材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中空材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
ツク製中空材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
チツク製中空材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隙間で巻回
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
化プラスチツク製中空材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
プラスチツク製中空材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
隙間で巻回し、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
イング層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
の各隙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
によつて隙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、この隙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中空材１０としての強度を
保障するものではなく、後述の導電層１６を形成
して完成した後の強化プラスチツク製中空材１０
の表面が完全に滑らかなも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を介
して強化プラスチツク製中空材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中
空材１０は、その第二ワインデイング層１５の外
側に導電層１６を形成したものである。この導電
層１６は、エポキシ樹脂中にカーボン等の導電性
材料を混入したものを、第二ワインデイング層１
５の表面に吹き付けコーテイングすることによつ
て形成される。ここで使用される導電性材料は、
導電層１６のの基材樹脂への混入が容易でかつ必
要な導電性を有するものであれば、どのような材
料を使用してもよいものである。本実施例の場合
には、エポキシ樹脂中にカーボンを２％含有させ
たものを使用した。

この発明に係る強化プラスチツク製中空材１０
にあつては、最外層に導電層１６となる樹脂材料
をコーテイングして硬化させ、その厚さを0.3〜
0.4とした。また、この導電層１６の表面に機械
的研磨を施して、1S〜1.5Sの表面仕上げとした。
このように構成した本発明に係る強化プラスチツ
ク製中空材１０にあつては、その表面において
10Ω程度の導電性を有するものとなつた。

以上のように構成した当該強化プラスチツク製
中空材１０の心円度は６／100であつて従来のも
のの心円度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、これの強化プラスチツク製中空材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各強化プラスチツ
ク製中空材１０にあつては、その各表面仕上げを
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１
１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。その後にこれら各強化プラ
スチツク製中空材１０はその表面仕上げがなされ
るとともに、各強化プラスチツク製中空材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
ツク製中空材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更に最外層に導電層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中空材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
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、この強
化プラスチツク製中空材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、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。

また、この強化プラスチツク製中空材１０にあ
つては、第二ワインデイング層１５の外側に導電
層１６を形成したから、この導電層１６によつて
当該強化プラスチツク製中空材１０は導電性に優
れたものとなつている。従つて、この強化プラス
チツク製中空材１０は静電気が帯電することはな
く、その表面に埃が付着するのを防止することが
できるとともに、当該強化プラスチツク製中空材
１０はカセツトテープやビデオテープ等の製造す
る場合に磁気材料をコーテイングする前の原反フ
イルム等を巻回するに際して最適な芯材となつて
いる。

【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中空
材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中空材を製造する
場合に使用される装置の概略構成を示した正面図
第３図は本発明に係る強化プラスチツク製中空材
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中空材の熱膨張変化を示
したグラフである。 符号の説明、１０…強化プラスチツク製中空
材、１１…芯金、１２…基材層、１３…繊維、１
４…第一ワインデイング層、１５…第二ワインデ
イング層、１６…導電層。

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中空材であつて、 芯金にプリプレグ化したクロスを巻回すること
   によつて形成される基材層と、 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
   とによつて形成される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される第二ワインデイング
   層と、 この第二ワインデイ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イング
   することによつて形成した導電層とを備え、 これらの基材層、第一ワインデイング層、第二
   ワインデイング層及び導電層を樹脂によつて硬化
   させて前記芯金を除去したことを特徴とする強化
   プラスチツク製中空材。