JPH0356896B2 - - 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、通常管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。

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。

また、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。（強度性） この中空材に対するフイルムやシート等の巻
き取りの初期から終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） さらに、極めて薄いフイルム等を巻き取る場
合を考えてみると、その巻き取りの最初におけ
るフイルム等の端部はいわば上述した「しわ」
のような悪影響を次に搬送されてくるフイルム
等に与える。すなわち、このフイルムの端部に
よつて次に巻かれるフイルムに段部を形成する
が、この段部がフイルムの破損を招来すること
になるのである。従つて、当該中空材は、フイ
ルム等の巻き取る初期において、フイルムの端
部による段部を吸収してしまうような弾力性を
有するものであるとよい。（弾力性） 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。なお
この金属ロールは、上記のについては全く考慮
されていない。

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ス製パイ
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、耐摩耗性化及び熱膨張率の低減化
を果すことができることは勿論のこと、初期にお
ける巻き取るをフイルム等の巻き取る物に全く影
響を与えることなく行なうことができる強化プラ
スチツク製中空材を提供することにある。

（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の更に表面に、
ゴム等の弾性材料を被覆することによつて形成し
た弾性層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及び弾性層１６を
加熱加工によつて硬化させ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。

さらに、この発明に係る強化プラスチツク製中
空材１０は、その表面に弾性層１６を形成したも
のであり、これによりその表面に弾力性があるも
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、各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、その全体が主としてガラスあ
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、この強化プラスチツク製中空材１０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、強化プラスチツク製中空材１０にあつ
ては、上述の作用を有していることは勿論のこ
と、その他にその弾性層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の弾性層１６にあつては、こ
れが一番外層に位置しかつ弾力性を有しているか
ら、この弾性層１６に直接触れるフイルムまたは
シートの端部を内部に埋め込ませることが可能と
なつているのである。すなわち、フイルムまたは
シートの端部が一番始めにはいわばその分盛り上
つていたとしても、次に巻回されるフイルムまた
はシートがこれを押え付けることによつて、当該
フイルムまたはシートの端部は弾性層１６はに沈
み込むことになるのである。これにより、巻回さ
れるフイルムまたはシートが薄いものであつたと
しても、このフイルムまたはシートの端部によつ
て形成される「しわ」の発生を防止することが可
能なのである。なお、このように弾性層１６が弾
力性のあるものであるから、当該強化プラスチツ
ク製中空材１０を所定長さの輪切りにして、これ
ら強化プラスチツク製中空材１０の各部分を他の
機械の各種ローラとして使用した場合、高い真円
度、高い強度、耐摩耗性及び熱膨張率の低さか
ら、相当有用なものとなる可能性を含んでいる。

（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、第二ワインデ
イング層１５及び弾性層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１
５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、弾性層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
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、第３図には本発明に係る強化プラスチ
ツク製中空材１０の部分縦断面図が示してある。
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、その第二ワインデイング層１５の外側
に弾性層１６を形成したものである。この弾性層
１６は、天然ゴム、あるいはスチレンゴム、プロ
ピレンゴム等の合成ゴムを材料とし、これらの生
ゴムを第二ワインデイング層１５の外層に添着し
た後、加熱及び加圧することとによつて加硫して
形成する。生ゴムの添着は、所定厚さのシート状
生ゴムを必要回数巻き付けて所定厚さのものにす
るとよい。シート状の生ゴムを使用するのは、表
面仕上げが全く不要となるか、あるいは簡単な仕
上げで済むので有利だからである。

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強化プラスチツク
製中空材１０にあつては、その表面仕上げをする
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１１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、この発明に係る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
外側に弾性層１６を形成したから、この弾性層１
６によつて当該強化プラスチツク製中空材１０は
その表面において多少の弾力性を有したものとな
つている。従つて、この強化プラスチツク製中空
材１０はその表面にフイルムやシート等を巻回す
るに際して、これらフイルムやシート等の一番最
初の端部が断部を形成していたとしても、これを
弾性層１６の弾力性によつて吸収するから、フイ
ルムやシート等の巻回を例え高速回転によつて行
なつたとしても、当該強化プラスチツク製中空材
１０はフイルムやシート等に損傷を与えることな
く確実な巻回をすることができるものである。

さらに、この強化プラスチツク製中空材１０の
表面に例え埃が付着したとしても、上記のフイル
ムやシート等の端部と同様にこれを吸収してしま
うから、埃等の付着によるフイルムやシート等の
破損を確実に防止することができるものである。

【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…弾性層。

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に、ゴム
   等の弾性材料を被覆することによつて形成した弾
   性層とを備え、 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弾性層を加熱加圧によつて
   硬化させたことを特徴とする強化プラスチツク製
   中空材。