本發(fā)明涉及膜卷繞體以及膜卷繞體的制造方法。

背景技術(shù)：

鋰離子二次電池具備正極、負(fù)極以及將正極與負(fù)極分離的多孔質(zhì)的分隔件。在鋰離子二次電池的制造工序中，使用將分隔件卷繞于圓筒形狀的芯部而成的構(gòu)件即分隔件卷繞體。為了使芯部不因分隔件的卷緊的應(yīng)力而變形，要求芯部具有一定的剛度。

作為卷繞電池用的分隔件等膜的芯部，已知具備在外周面卷繞膜的環(huán)狀的外周部、用于在內(nèi)周面嵌入卷繞用的輥的環(huán)狀的內(nèi)周部、以及在外周部與內(nèi)周部之間延伸且從內(nèi)周面支承外周部的多個肋的雙層管構(gòu)造的芯部。

在專利文獻(xiàn)1中，作為這樣的構(gòu)造的芯部，記載了膜卷繞用卷軸。專利文獻(xiàn)1的膜卷繞用卷軸具備厚度為6.15mm的外圈(外周部)、厚度為5.05mm的內(nèi)圈(內(nèi)周部)、以及厚度為5mm的輻條板(肋)，而且在外圈的內(nèi)周面?zhèn)染邆涑蜉S心突出設(shè)置的加強(qiáng)部。由此，能夠提高膜卷繞用卷軸的剛度，抑制由膜的卷緊的應(yīng)力引起的膜卷繞用卷軸的變形。

在先技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本國公開實(shí)用新型公報“公告實(shí)用新型第3172995號公報(2012年1月19日發(fā)行)”

然而，專利文獻(xiàn)1的膜卷繞用卷軸為了提高膜卷繞用卷軸的剛度而需要加強(qiáng)部，與以往的芯部相比制造成本增大，卷繞體的制造成本也增大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是鑒于上述的問題點(diǎn)而做出的，其目的在于提供具備不增大成本地提高剛度的芯部的膜卷繞體以及膜卷繞體的制造方法。

為了解決上述問題，本發(fā)明的一實(shí)施方式的膜卷繞體具備圓筒形狀的芯部和卷繞于所述芯部的外周面的膜，所述膜卷繞體的特征在于，所述芯部具備：環(huán)狀的外周部，其規(guī)定所述芯部的外徑；環(huán)狀的內(nèi)周部，其設(shè)置于所述外周部的內(nèi)側(cè)，且規(guī)定所述芯部的內(nèi)徑；以及多個肋，其在所述外周部與所述內(nèi)周部之間沿著徑向延伸并連結(jié)所述外周部與所述內(nèi)周部，在將所述芯部的外徑與內(nèi)徑之差設(shè)為d，將所述外周部的厚度設(shè)為t1，將所述內(nèi)周部的厚度設(shè)為t2時，滿足：d×0.0017+0.50＜t1/t2＜d×0.0017+0.95，其中，d、t1及t2的單位是mm。

根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⑼庵懿康暮穸扰c內(nèi)周部的厚度之比設(shè)為用于提高芯部的剛度的優(yōu)選的值。由此，能夠提供具備不增大芯部的重量以及成本地提高剛度的芯部的膜卷繞體。

為了解決上述問題，本發(fā)明的一實(shí)施方式的膜卷繞體的制造方法是具備圓筒形狀的芯部和卷繞于所述芯部的外周面的膜的膜卷繞體的制造方法，其特征在于，包括向所述芯部的外周面卷繞所述膜的工序，所述芯部具備：環(huán)狀的外周部，其規(guī)定所述芯部的外徑；環(huán)狀的內(nèi)周部，其設(shè)置于所述外周部的內(nèi)側(cè)，規(guī)定所述芯部的內(nèi)徑；以及多個肋，其在所述外周部與所述內(nèi)周部之間沿著徑向延伸并連結(jié)所述外周部與所述內(nèi)周部，在將所述芯部的外徑與內(nèi)徑之差設(shè)為d，將所述外周部的厚度設(shè)為t1，將所述內(nèi)周部的厚度設(shè)為t2時，所述芯部滿足：d×0.0017+0.50＜t1/t2＜d×0.0017+0.95，其中，d、t1及t2的單位是mm。

根據(jù)上述的制造方法，能夠?qū)⑼庵懿康暮穸扰c內(nèi)周部的厚度之比設(shè)為用于提高芯部的剛度的優(yōu)選的值。由此，能夠制造具備不增大芯部的重量以及成本地提高剛度的芯部的膜卷繞體。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，能夠提供具備不增大成本地提高剛度的芯部的膜卷繞體以及膜卷繞體的制造方法。

附圖說明

圖1是表示鋰離子二次電池1的截面結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖2是表示圖1所示的鋰離子二次電池1的各狀態(tài)的情形的示意圖。

圖3是表示另一結(jié)構(gòu)的鋰離子二次電池1的各狀態(tài)的情形的示意圖。

圖4是表示對分隔件進(jìn)行分切的分切裝置6的結(jié)構(gòu)的示意圖，(a)表示整體結(jié)構(gòu)，(b)表示對坯料進(jìn)行分切的前后的結(jié)構(gòu)。

圖5是表示實(shí)施方式1的耐熱分隔件卷繞體的結(jié)構(gòu)的示意圖，(a)表示芯部，(b)表示在芯部卷繞有耐熱分隔件的狀態(tài)的耐熱分隔件卷繞體。

圖6是用于說明芯部的剛度的求解方法的圖，(a)表示施加載荷之前的狀態(tài)，(b)表示施加載荷后的狀態(tài)。

圖7是用于說明芯部的各部分的尺寸的芯部的示意圖。

圖8是表示肋數(shù)量為8根的芯部中的外周部與內(nèi)周部的壁厚比和芯部的剛度之間的關(guān)系的圖表。

圖9是表示肋數(shù)量為8根的芯部中的芯部的外徑與內(nèi)徑之差和剛度成為最大時的最佳壁厚比之間的關(guān)系的圖表。

圖10是表示肋數(shù)量為8根的芯部中的內(nèi)周部與肋的壁厚比和芯部的剛度之間的關(guān)系的圖表。

圖11是表示肋數(shù)量為8根的芯部中的外周部與肋的壁厚比和芯部的剛度之間的關(guān)系的圖表。

圖12是表示肋數(shù)量為10根的芯部中的外周部與內(nèi)周部的壁厚比和芯部的剛度之間的關(guān)系的圖表。

圖13是表示肋數(shù)量為12根的芯部中的外周部與內(nèi)周部的壁厚比和芯部的剛度之間的關(guān)系的圖表。

圖14是表示芯部的外徑與內(nèi)徑之差和剛度成為最大時的最佳壁厚比之間的關(guān)系的圖表。

圖15是表示肋數(shù)量為10根的芯部中的內(nèi)周部與肋的壁厚比和芯部的剛度之間的關(guān)系的圖表。

圖16是表示肋數(shù)量為12根的芯部中的內(nèi)周部與肋的壁厚比和芯部的剛度之間的關(guān)系的圖表。

圖17是表示肋數(shù)量為10根的芯部中的外周部與肋的壁厚比和芯部的剛度之間的關(guān)系的圖表。

圖18是表示肋數(shù)量為12根的芯部中的外周部與肋的壁厚比和芯部的剛度之間的關(guān)系的圖表。

附圖標(biāo)記說明

10耐熱分隔件卷繞體

12a耐熱分隔件

81外周部

82內(nèi)周部

83肋

具體實(shí)施方式

以下，基于圖1～圖10詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。以下，作為本發(fā)明的一實(shí)施方式的膜卷繞體，說明卷繞有鋰離子二次電池等電池用的耐熱分隔件的耐熱分隔件卷繞體。

〔實(shí)施方式1〕

<鋰離子二次電池>

以鋰離子二次電池為代表的非水電解液二次電池的能量密度高，因而當(dāng)前作為用于個人計算機(jī)、便攜電話、攜帶信息終端等設(shè)備、機(jī)動車、航空器等移動體的電池而被廣泛使用，另外作為有助于電力的穩(wěn)定供給的固定放置用電池而被廣泛使用。

圖1是表示鋰離子二次電池1的截面結(jié)構(gòu)的示意圖。

如圖1所示，鋰離子二次電池1具備陰極11、分隔件12以及陽極13。在鋰離子二次電池1的外部，在陰極11與陽極13之間連接有外部設(shè)備2。并且，在鋰離子二次電池1充電時，電子向方向a移動，在放電時電子向方向b移動。

<分隔件>

分隔件12以在鋰離子二次電池1的正極即陰極11與負(fù)極即陽極13之間被該陰極11和陽極13夾持的方式配置。分隔件12將陰極11與陽極13之間分離，且使它們之間的鋰離子的移動成為可能。分隔件12例如使用聚乙烯、聚丙烯等聚烯烴等來作為其材料。

圖2是表示圖1所示的鋰離子二次電池1的各狀態(tài)的情形的示意圖。圖2的(a)表示通常的情形，(b)表示鋰離子二次電池1升溫了時的情形，(c)表示鋰離子二次電池1急劇升溫了時的情形。

如圖2的(a)所示，在分隔件12設(shè)置有多個孔p。通常，鋰離子二次電池1的鋰離子3能夠經(jīng)由孔p往來。

在此，例如在鋰離子二次電池1的過充電或者外部設(shè)備的短路所引起的大電流等的影響下，鋰離子二次電池1有時會升溫。在該情況下，如圖2的(b)所示，分隔件12熔解或柔軟化，孔p閉塞。并且，分隔件12收縮。由此，鋰離子3的往來停止，因此上述的升溫也停止。

但是，在鋰離子二次電池1急劇升溫的情況下，分隔件12急劇收縮。在該情況下，如圖2的(c)所示，分隔件12有時會被破壞。并且，鋰離子3從被破壞后的分隔件12漏出，因此鋰離子3的往來不停止。因而升溫繼續(xù)。

<耐熱分隔件>

圖3是表示另一結(jié)構(gòu)的鋰離子二次電池1的各狀態(tài)的情形的示意圖。圖3的(a)表示通常的情形，(b)表示鋰離子二次電池1急劇升溫了時的情形。

如圖3的(a)所示，鋰離子二次電池1還具備耐熱層4則較佳。該耐熱層4能夠設(shè)置于分隔件12。圖3的(a)表示在分隔件12設(shè)置有作為功能層的耐熱層4的結(jié)構(gòu)。以下，將在分隔件12設(shè)置有耐熱層4的膜設(shè)為耐熱分隔件12a(功能性膜)。

在圖3的(a)所示的結(jié)構(gòu)中，耐熱層4層疊于分隔件12的陰極11側(cè)的單面。需要說明的是，耐熱層4也可以層疊于分隔件12的陽極13側(cè)的單面，也可以層疊于分隔件12的雙面。并且，在耐熱層4上也設(shè)置有與孔p同樣的孔。通常，鋰離子3經(jīng)由孔p和耐熱層4的孔而進(jìn)行往來。耐熱層4例如包括全芳香族聚酰胺(芳香族聚酰胺樹脂)作為其材料。

如圖3的(b)所示，即使鋰離子二次電池1急劇升溫而導(dǎo)致分隔件12熔解或柔軟化，耐熱層4也輔助分隔件12，因此分隔件12的形狀得到維持。因而，停留于分隔件12熔解或柔軟化進(jìn)而孔p閉塞的狀態(tài)。由此，鋰離子3的往來停止，因此上述的過放電或過充電也停止。這樣，分隔件12的破壞得到抑制。

<耐熱分隔件制造工序>

例如，具有芳香族聚酰胺樹脂的耐熱層的耐熱分隔件的制造工序依次包括如下各工序：即多孔質(zhì)膜的卷出-檢查工序、涂覆材料(功能材料)的涂覆工序、清洗工序、干燥工序、涂覆件檢查工序以及卷繞工序。

另外，具有作為主要成分而含有無機(jī)填料的耐熱層的耐熱分隔件的制造工序依次包括如下各工序：即多孔質(zhì)膜的卷出-檢查工序、涂覆材料(功能材料)的涂覆工序、干燥工序、涂覆件檢查工序以及卷繞工序。

在上述卷繞工序中，根據(jù)需要將經(jīng)過檢查后的耐熱分隔件分切為產(chǎn)品寬度等窄寬度之后，使用圓筒形狀的芯部來進(jìn)行卷繞。

圖4是表示對分隔件進(jìn)行分切的分切裝置6的結(jié)構(gòu)的示意圖，(a)表示整體的結(jié)構(gòu)，(b)表示對坯料進(jìn)行分切的前后的結(jié)構(gòu)。

如圖4的(a)所示，分切裝置6具備被支承為能夠旋轉(zhuǎn)的圓柱形狀的卷出輥61、輥62～69以及多個卷繞輥70u、70l。在分切裝置6還設(shè)置有后述的切斷裝置7。

(分切前)

在分切裝置6中，卷繞有坯料的圓筒形狀的芯部c嵌合于卷出輥61。如圖4的(b)所示，坯料從芯部c沿著路徑u或l卷出。卷出后的坯料經(jīng)由輥63～67被向輥68輸送。在被輸送的工序中，坯料被分切為多個分隔件。

(分切后)

如圖4的(b)所示，多個分切分隔件的一部分分別向嵌合于卷繞輥70u的圓筒形狀的各芯部u(卷繞架)卷繞。另外，多個分切分隔件的另一部分分別向嵌合于卷繞輥70l的圓筒形狀的各芯部1(卷繞架)卷繞。需要說明的是，將包括芯部和呈卷狀卷繞于芯部的外周面的耐熱分隔件而成的構(gòu)件稱作“耐熱分隔件卷繞體(膜卷繞體)”。

<耐熱分隔件卷繞體>

圖5是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的耐熱分隔件卷繞體的結(jié)構(gòu)的示意圖，(a)表示芯部，(b)表示在芯部卷繞有耐熱分隔件的狀態(tài)的耐熱分隔件卷繞體。

如圖5的(a)所示，芯部8大致具有圓筒形狀。芯部8具備：環(huán)狀的外周部81，其構(gòu)成供耐熱分隔件12a卷繞的外周面；環(huán)狀的內(nèi)周部82，其設(shè)置于外周部81的內(nèi)側(cè)，且用于在內(nèi)周面嵌合卷繞輥；以及多個肋83，其在外周部81與內(nèi)周部82之間沿著徑向延伸并連結(jié)兩者。外周部81規(guī)定芯部8的外徑，內(nèi)周部82規(guī)定芯部8的內(nèi)徑。芯部8可以使用內(nèi)徑為3英寸并且外徑為6英寸以上且12英寸以下的芯部。不過，芯部8的內(nèi)徑也可以是3英寸以上。在例如外徑為8英寸以上的情況下，芯部8的內(nèi)徑也可以是3～6英寸。

在通常的芯部中，如圖5的(a)所示，沿著芯部8的周向地繞軸心呈輻射狀以等間隔設(shè)置有8根肋83，但作為本發(fā)明的一實(shí)施方式的耐熱分隔件卷繞體10所使用的芯部8，也可以使用肋83為7根以下的芯部8、肋83為9根以上的芯部8。

芯部8的材料包括abs樹脂。不過，本發(fā)明的一實(shí)施方式的芯部8的材料不限定于此。作為芯部8的材料，除了abs樹脂以外，也可以包含聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、聚苯乙烯樹脂以及氯乙烯樹脂等樹脂。

需要說明的是，在通過樹脂成型來制造芯部8的情況下，為了容易從模具拔模，有時使外周面以及內(nèi)周面的厚度沿著寬度方向具有梯度。對于這樣的芯部8，將寬度方向上的外徑的平均值作為芯部8的外徑，將寬度方向上的內(nèi)徑的平均值作為芯部8的內(nèi)徑。

<芯部的剛度>

如圖5的(b)所示，在芯部8卷繞有耐熱分隔件12a而成的耐熱分隔件卷繞體10中，芯部8被施加由耐熱分隔件12a的卷緊引起的應(yīng)力。為了抑制芯部8因耐熱分隔件12a的卷緊所引起的應(yīng)力而變形，要求芯部8具有一定程度以上的剛度。

為了提高芯部8的剛度，考慮增厚外周部81、內(nèi)周部82以及肋83的厚度(壁厚)，但在該情況下，芯部8整體的重量增大，其結(jié)果是制造成本增大。

于是，在設(shè)計芯部8時，優(yōu)選以不增大芯部8整體的重量地增大剛度的方式使芯部8的各部分的尺寸最佳化。作為用于使芯部8的尺寸最佳化的方法，例如考慮通過模擬求出在重量固定的條件下使芯部8的尺寸變化時的芯部8的剛度，求出剛度成為最大時的芯部8的尺寸。

<芯部以及耐熱分隔件卷繞體的制造方法>

以下，說明用于對芯部的剛度進(jìn)行模擬的計算條件。需要說明的是，以下說明的計算條件是一例，也可以通過其他計算條件下的模擬來求出芯部的剛度，也可以不使用模擬而通過實(shí)驗(yàn)求出芯部的剛度。

圖6是用于說明芯部的剛度的求解方法的圖，(a)示出了施加載荷之前的狀態(tài)，(b)示出了施加載荷后的狀態(tài)。需要說明的是，為了便于說明，在圖6的(b)中圖示出了芯部的外周但省略芯部的各部分的圖示。

如圖6的(a)所示，由對置的兩張平板20、21夾持芯部8，經(jīng)由平板20、21向芯部8施加載荷f。此時，以將平板20與芯部8的接觸點(diǎn)和平板21與芯部8的接觸點(diǎn)連結(jié)的直線經(jīng)過與隔著該直線相鄰的兩根肋83相距等距離的點(diǎn)的方式，由平板20、21夾持芯部8。另外，沿著芯部8的外周方向的平板20、21與芯部8的接觸部的長度為5mm。

如圖6的(b)所示，將施加載荷f之前的狀態(tài)的芯部8的外周的半徑設(shè)為r1(mm)，將因施加載荷f(n/芯部寬度1mm)而變形后的芯部8a的外周的半徑設(shè)為r1’(mm)。在該情況下，芯部的半徑方向上的應(yīng)變ε由下式表示：

ε＝(r1-r1’)/r1。

另外，芯部8的剛度ec由下式表示：

ec＝f/ε。

圖7是用于說明芯部的各部分的尺寸的芯部的示意圖。

在本實(shí)施方式的芯部8的設(shè)計中，通過模擬求出使芯部8的內(nèi)周的半徑r4為37.5mm(芯部8的內(nèi)徑約為3英寸)、并使芯部8的外周的半徑r1、外周部81的壁厚以及內(nèi)周部82的壁厚變化時的肋數(shù)量為8根的芯部8的剛度。

<壁厚與剛度的關(guān)系>

圖8是表示外周部與內(nèi)周部的壁厚比和芯部的剛度之間的關(guān)系的圖表。圖8的圖表的橫軸是外周部81的壁厚t1(mm)與內(nèi)周部82的壁厚t2(mm)之比(t1/t2)，縱軸是芯部8的剛度。

圖8的圖表是對外徑為6英寸(外周的半徑r1為76mm)的芯部8的剛度、外徑為8英寸(外周的半徑r1為101.6mm)的芯部8的剛度、外徑為10英寸(外周的半徑r1為127mm)的芯部8的剛度、外徑為12英寸(外周的半徑r1為152.4mm)的芯部8的剛度進(jìn)行構(gòu)圖而得到的圖表。

需要說明的是，在6英寸的芯部8中，外徑(152mm)與內(nèi)徑(75mm)之差為77mm，在8英寸的芯部8中，外徑(203.2mm)與內(nèi)徑之差為128.2mm，在10英寸的芯部8中，外徑(254mm)與內(nèi)徑之差為179mm，在12英寸的芯部8中，外徑(304.8mm)與內(nèi)徑之差為229.8mm。

另外，曲線c11是在重量固定的條件下使壁厚比(t1/t2)變化時的6英寸的芯部8的剛度的近似曲線，曲線c12是在重量固定的條件下使壁厚比(t1/t2)變化時的8英寸的芯部8的剛度的近似曲線，曲線c13是在重量固定的條件下使壁厚比(t1/t2)變化時的10英寸的芯部8的剛度的近似曲線，曲線c14是在重量固定的條件下使壁厚比(t1/t2)變化時的12英寸的芯部8的剛度的近似曲線。

而且，各曲線c11～c14上的x標(biāo)記是各曲線中的極大點(diǎn)，是表示在重量固定的條件下使芯部8的剛度為最大的最佳壁厚比與此時的剛度的點(diǎn)。

圖9是表示芯部的外徑與內(nèi)徑之差和剛度成為最大時的最佳壁厚比之間的關(guān)系的圖表。圖9的橫軸是芯部的外徑與內(nèi)徑的差，縱軸是芯部8的外周部81與內(nèi)周部82的壁厚比(t1/t2)。

圖9的圖表中的x標(biāo)記是對在6～12英寸的各個芯部8中剛度成為最大時的最佳壁厚比(t1’/t2’)進(jìn)行構(gòu)圖而得到的標(biāo)記。

如圖9的圖表所示，剛度成為最大時的最佳壁厚比(t1’/t2’)和芯部的外徑與內(nèi)徑之差d成比例，其近似直線l1由下式表示：

(t1’/t2’)＝0.0017d+0.78式(1)。

為了在重量固定的條件下提高芯部8的剛度，優(yōu)選基于上述式(1)而根據(jù)外徑與內(nèi)徑的差d來決定外周部81與內(nèi)周部82的壁厚比(t1/t2)。

需要說明的是，芯部8的壁厚比(t1/t2)也可以設(shè)為以最佳壁厚比(t1’/t2’)為中心在正負(fù)的方向上具有規(guī)定的幅度的范圍內(nèi)的值，例如若將最佳壁厚比(t1’/t2’)設(shè)為a，則也可以將壁厚比(t1/t2)設(shè)為a±0.15的范圍內(nèi)的值。

圖9的圖表中的直線l2是由使近似直線l1上的各點(diǎn)加上0.15而得到的點(diǎn)構(gòu)成的直線，直線l3是由使近似直線l1上的各點(diǎn)減去0.15而得到的點(diǎn)構(gòu)成的直線。優(yōu)選以壁厚比(t1/t2)的值成為直線l2與直線l3之間的范圍內(nèi)的值的方式?jīng)Q定芯部8的尺寸。

即，若將外徑與內(nèi)徑之差設(shè)為d(mm)，則優(yōu)選以滿足以下的不等式的方式設(shè)計外徑與內(nèi)徑之差d和外周部81與內(nèi)周部82的壁厚比(t1/t2)。

d×0.0017+0.63＜t1/t2＜d×0.0017+0.93

由此，能夠不增大芯部8的重量地提高芯部8的剛度。

需要說明的是，在上述的說明中，將優(yōu)選的壁厚比(t1/t2)的值的范圍設(shè)為最佳壁厚比a±0.15，但用于提高芯部8的剛度的壁厚比(t1/t2)的值的范圍不限定于此。

壁厚比(t1/t2)所取的值的范圍也可以是最佳壁厚比a±0.1，還可以是最佳壁厚比a±0.05。而且，壁厚比(t1/t2)所取的值的范圍也可以不是以最佳壁厚比a為中心的具有一定的幅度的范圍，而是最佳壁厚比a的值的85％以上且115％以下的范圍。

〔實(shí)施方式2〕

關(guān)于本發(fā)明的另一實(shí)施方式，基于圖10進(jìn)行如下說明。需要說明的是，為了便于說明，對具有與所述實(shí)施方式中說明的構(gòu)件相同的功能的構(gòu)件標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記并省略其說明。

圖10是表示內(nèi)周部與肋的壁厚比和芯部的剛度之間的關(guān)系的圖表。圖10的圖表的橫軸是內(nèi)周部82的壁厚t2(mm)與肋83的壁厚t3(mm)之比(t2/t3)，縱軸是芯部8的剛度。

圖10的圖表是對外徑為6英寸(外周的半徑r1為76mm)的芯部8的剛度、外徑為8英寸(外周的半徑r1為101.6mm)的芯部8的剛度、外徑為10英寸(外周的半徑r1為127mm)的芯部8的剛度、以及外徑為12英寸(外周的半徑r1為152.4mm)的芯部8的剛度進(jìn)行構(gòu)圖而得到的圖表。

曲線c21是在重量固定的條件下使壁厚比(t2/t3)變化時的6英寸的芯部8的剛度的近似曲線，曲線c22是在重量固定的條件下使壁厚比(t2/t3)變化時的8英寸的芯部8的剛度的近似曲線，曲線c23是在重量固定的條件下使壁厚比(t2/t3)變化時的10英寸的芯部8的剛度的近似曲線，曲線c24是在重量固定的條件下使壁厚比(t2/t3)變化時的12英寸的芯部8的剛度的近似曲線。

如圖10所示，對于曲線c21～c24中的任一曲線，剛度的極大點(diǎn)處的內(nèi)周部82與肋83的壁厚比(t2/t3)均為0.5以上且2.3以下(0.5≤t2/t3≤2.3)。即，為了在重量固定的條件下提高芯部8的剛度，優(yōu)選將內(nèi)周部82與肋83的壁厚比(t2/t3)設(shè)為0.5以上且2.3以下。

更具體而言，在芯部8的外徑為6英寸的情況下(外徑與內(nèi)徑之差為77mm的情況下)，優(yōu)選將壁厚比(t2/t3)設(shè)為0.5以上且1.1以下。另外，在芯部8的外徑為8～12英寸的情況下(外徑與內(nèi)徑的差為128.2mm以上且229.8mm以下的情況下)，優(yōu)選將壁厚比(t2/t3)設(shè)為0.8以上且2.3以下。

由此，能夠不增大芯部8的重量地提高芯部8的剛度。

〔實(shí)施方式3〕

關(guān)于本發(fā)明的又一實(shí)施方式，基于圖11進(jìn)行如下的說明。需要說明的是，為了便于說明，對具有與所述實(shí)施方式中說明的構(gòu)件相同的功能的構(gòu)件標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記而省略其說明。

圖11是表示外周部與肋的壁厚比和芯部的剛度之間的關(guān)系的圖表。圖11的圖表的橫軸是外周部81的壁厚t1(mm)與肋83的壁厚t3(mm)之比(t1/t3)，縱軸是芯部8的剛度。

圖11的圖表是對外徑為6英寸(外周的半徑r1為76mm)的芯部8的剛度、外徑為8英寸(外周的半徑r1為101.6mm)的芯部8的剛度、外徑為10英寸(外周的半徑r1為127mm)的芯部8的剛度以及外徑為12英寸(外周的半徑r1為152.4mm)的芯部8的剛度進(jìn)行構(gòu)圖而得到的圖表。

曲線c31是在重量固定的條件下使壁厚比(t1/t3)變化時的6英寸的芯部8的剛度的近似曲線，曲線c32是在重量固定的條件下使壁厚比(t1/t3)變化時的8英寸的芯部8的剛度的近似曲線，曲線c33是在重量固定的條件下使壁厚比(t1/t3)變化時的10英寸的芯部8的剛度的近似曲線，曲線c34是在重量固定的條件下使壁厚比(t1/t3)變化時的12英寸的芯部8的剛度的近似曲線。

如圖11所示，對于曲線c31～c34中的任一曲線，剛度的極大點(diǎn)處的外周部81與肋83的壁厚比(t1/t3)均為0.5以上且5以下(0.5≤t1/t3≤5)。即，為了在重量固定的條件下使芯部8的剛度提高，優(yōu)選將外周部81與肋83的壁厚比(t1/t3)設(shè)為0.5以上且5以下。

更具體而言，在芯部8的外徑比10英寸小的情況下(外徑與內(nèi)徑之差小于179mm的情況下)，例如在芯部8的外徑為6～8英寸的情況下(外徑與內(nèi)徑之差為77mm以上且128.2mm以下的情況下)，優(yōu)選將壁厚比(t1/t3)設(shè)為0.5以上且1.4以下。另外，在芯部8的外徑為10～12英寸的情況下(外徑與內(nèi)徑之差為179mm以上且229.8mm以下的情況下)，優(yōu)選將壁厚比(t1/t3)設(shè)為1.8以上且5以下。

由此，能夠不增大芯部8的重量地提高芯部8的剛度。

〔實(shí)施方式4〕

關(guān)于本發(fā)明的又一實(shí)施方式，基于圖12～圖14進(jìn)行如下的說明。需要說明的是，為了便于說明，對具有與上述實(shí)施方式中說明的構(gòu)件相同功能的構(gòu)件標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記而省略其說明。

在本實(shí)施方式中，說明變更了芯部的肋數(shù)量的情況下的芯部的外徑與內(nèi)徑之差和最佳壁厚比之間的關(guān)系。

圖12是表示肋數(shù)量為10根的芯部中的外周部與內(nèi)周部的壁厚比和芯部的剛度之間的關(guān)系的圖表，圖13是表示肋數(shù)量為12根的芯部中的外周部與內(nèi)周部的壁厚比和芯部的剛度之間的關(guān)系的圖表。圖12以及圖13的圖表的橫軸是外周部81的壁厚t1(mm)與內(nèi)周部82的壁厚t2(mm)之比(t1/t2)，縱軸是芯部8的剛度。

圖12的圖表是對在沿著周向等間隔地設(shè)置有10根肋83的芯部8中、外徑為6英寸的芯部8的剛度、外徑為8英寸的芯部8的剛度、外徑為10英寸的芯部8的剛度、外徑為12英寸的芯部8的剛度進(jìn)行構(gòu)圖而得到的圖表。另外，圖13的圖表是對在沿著周向等間隔地設(shè)置有12根肋83的芯部8中、外徑為6英寸的芯部8的剛度、外徑為8英寸的芯部8的剛度、外徑為10英寸的芯部8的剛度、外徑為12英寸的芯部8的剛度進(jìn)行構(gòu)圖而得到的圖表。

另外，曲線c111以及c211是在重量固定的條件下使壁厚比(t1/t2)變化時的6英寸的芯部8的剛度的近似曲線，曲線c112以及c212是在重量固定的條件下使壁厚比(t1/t2)變化時的8英寸的芯部8的剛度的近似曲線，曲線c113以及c213是在重量固定的條件下使壁厚比(t1/t2)變化時的10英寸的芯部8的剛度的近似曲線，曲線c114以及c214是在重量固定的條件下使壁厚比(t1/t2)變化時的12英寸的芯部8的剛度的近似曲線。

而且，各曲線c111～c114以及c211～c214上的x標(biāo)記是各曲線中的極大點(diǎn)，是表示在重量固定的條件下使芯部8的剛度為最大的最佳壁厚比與此時的剛度的點(diǎn)。

圖14是表示芯部的外徑與內(nèi)徑之差和剛度成為最大時的最佳壁厚比之間的關(guān)系的圖表。圖14的橫軸表示芯部的外徑與內(nèi)徑之差，縱軸是芯部8的外周部81與內(nèi)周部82的壁厚比(t1/t2)。

圖表中的x標(biāo)記是對在肋數(shù)量為8根的6～12英寸的各個芯部8中剛度成為最大時的最佳壁厚比(t1’/t2’)進(jìn)行構(gòu)圖而得到的標(biāo)記，與在上述實(shí)施方式1中說明的圖9所示的圖表中的x標(biāo)記相當(dāng)。另外，圖表中的口標(biāo)記是對在肋數(shù)量為10根的6～12英寸的各個芯部8中剛度成為最大時的最佳壁厚比(t1’/t2’)進(jìn)行構(gòu)圖而得到的標(biāo)記。而且，圖表中的δ標(biāo)記是對在肋數(shù)量為12根的6～12英寸的各個芯部8中剛度成為最大時的最佳壁厚比(t1’/t2’)進(jìn)行構(gòu)圖而得到的標(biāo)記。

如圖14的圖表所示，在肋數(shù)量為10根、12根中的任一方的情況下，均與肋數(shù)量為8根的情況同樣，剛度成為最大時的最佳壁厚比(t1’/t2’)和芯部的外徑與內(nèi)徑之差d成比例。由此可知，在肋數(shù)量為8根左右(例如肋數(shù)量為6～12根)的芯部8中，剛度成為最大時的最佳壁厚比(t1’/t2’)和芯部的外徑與內(nèi)徑之差d成比例。

因此，設(shè)外徑與內(nèi)徑之差為d(mm)時，優(yōu)選以滿足以下的不等式的方式設(shè)計外徑與內(nèi)徑之差d、以及外周部81與內(nèi)周部82的壁厚比(t1/t2)。

d×0.0017+0.50＜t1/t2＜d×0.0017+0.95

圖14的圖表中的直線l4是由使圖9所示的近似直線l1上的各點(diǎn)加上0.17而得到的點(diǎn)構(gòu)成的直線，直線l5是由使近似直線l1上的各點(diǎn)減去0.28而得到的點(diǎn)構(gòu)成的直線。優(yōu)選以壁厚比(t1/t2)的值成為直線l4與直線l5之間的范圍內(nèi)的值的方式?jīng)Q定芯部8的尺寸。

由此，能夠不增大芯部8的重量地提高芯部8的剛度。

〔實(shí)施方式5〕

在本發(fā)明的又一實(shí)施方式中，基于圖15以及圖16進(jìn)行如下的說明。需要說明的是，為了便于說明，對具有與上述實(shí)施方式中說明的構(gòu)件相同的功能的構(gòu)件標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記而省略其說明。

在本實(shí)施方式中，說明使芯部的肋數(shù)量變更了的情況下的內(nèi)周部與肋的壁厚比和芯部的剛度之間的關(guān)系。

圖15是表示肋數(shù)量為10根的芯部中的內(nèi)周部與肋的壁厚比和芯部的剛度之間的關(guān)系的圖表，圖16是表示肋數(shù)量為12根的芯部中的內(nèi)周部與肋的壁厚比和芯部的剛度之間的關(guān)系的圖表。圖15以及圖16的圖表的橫軸是內(nèi)周部82的壁厚t2(mm)與肋83的壁厚t3(mm)之比(t2/t3)，縱軸是芯部8的剛度。

圖15的圖表是對在沿著周向等間隔地設(shè)置有10根肋83的芯部8中、外徑為6英寸的芯部8的剛度、外徑為8英寸的芯部8的剛度、外徑為10英寸的芯部8的剛度、外徑為12英寸的芯部8的剛度進(jìn)行構(gòu)圖而得到的圖表。另外，圖16的圖表是對在沿著周向等間隔地設(shè)置有12根肋83的芯部8中、外徑為6英寸的芯部8的剛度、外徑為8英寸的芯部8的剛度、外徑為10英寸的芯部8的剛度、外徑為12英寸的芯部8的剛度進(jìn)行構(gòu)圖而得到的圖表。

而且，曲線c121以及c221是在重量固定的條件下使壁厚比(t2/t3)變化時的6英寸的芯部8的剛度的近似曲線，曲線c122以及c222是在重量固定的條件下使壁厚比(t2/t3)變化時的8英寸的芯部8的剛度的近似曲線，曲線c123以及c223是在重量固定的條件下使壁厚比(t2/t3)變化時的10英寸的芯部8的剛度的近似曲線，曲線c124以及c224是在重量固定的條件下使壁厚比(t2/t3)變化時的12英寸的芯部8的剛度的近似曲線。

如圖15所示，對于肋數(shù)量為10根的芯部8的曲線c121～c124中的任一曲線，剛度的極大點(diǎn)處的內(nèi)周部82與肋83的壁厚比(t2/t3)均為0.5以上(0.5≤t2/t3)。即，在重量固定的條件下為了提高芯部8的剛度而優(yōu)選將內(nèi)周部82與肋83的壁厚比(t2/t3)設(shè)為0.5以上。更具體而言，在芯部8的外徑為6英寸的情況下(外徑與內(nèi)徑之差為77mm的情況下)，優(yōu)選將壁厚比(t2/t3)設(shè)為0.5以上且1.1以下。另外，在芯部8的外徑為8～12英寸的情況下(外徑與內(nèi)徑之差為128.2mm以上且229.8mm以下的情況下)，優(yōu)選將壁厚比(t2/t3)設(shè)為0.8以上。

另外，如圖16所示，對于肋數(shù)量為12根的芯部8的曲線c221～c224中的任一曲線，剛度的極大點(diǎn)處的內(nèi)周部82與肋83的壁厚比(t2/t3)均為0.5以上(0.5≤t2/t3)。即，在重量固定的條件下為了提高芯部8的剛度而優(yōu)選將內(nèi)周部82與肋83的壁厚比(t2/t3)設(shè)為0.5以上。更具體而言，在芯部8的外徑為6英寸的情況下(外徑與內(nèi)徑之差為77mm的情況下)，優(yōu)選將壁厚比(t2/t3)設(shè)為0.5以上且1.1以下。另外，在芯部8的外徑為8～12英寸的情況下(在外徑與內(nèi)徑之差為128.2mm以上且229.8mm以下的情況下)，優(yōu)選將壁厚比(t2/t3)設(shè)為0.8以上。

由此，能夠不增大芯部8的重量地提高芯部8的剛度。

〔實(shí)施方式6〕

關(guān)于本發(fā)明的又一實(shí)施方式，基于圖17以及圖18進(jìn)行如下說明。需要說明的是，為了便于說明，對具有與上述實(shí)施方式中說明的構(gòu)件相同功能的構(gòu)件標(biāo)注相同附圖標(biāo)記而省略其說明。

在本實(shí)施方式中，說明使芯部的肋數(shù)量變更的情況下的外周部與肋的壁厚比和芯部的剛度之間的關(guān)系。

圖17是表示肋數(shù)量為10根的芯部中的外周部與肋的壁厚比和芯部的剛度之間的關(guān)系的圖表，圖18是表示肋數(shù)量為12根的芯部中的外周部與肋的壁厚比和芯部的剛度之間的關(guān)系的圖表。圖17以及圖18的圖表的橫軸是外周部81的壁厚t1(mm)與肋83的壁厚t3(mm)之比(t1/t3)，縱軸是芯部8的剛度。

圖17的圖表是對在沿著周向等間隔地設(shè)置有10根肋83的芯部8中、外徑為6英寸的芯部8的剛度、外徑為8英寸的芯部8的剛度、外徑為10英寸的芯部8的剛度、外徑為12英寸的芯部8的剛度進(jìn)行構(gòu)圖而得到的圖表。另外，圖18的圖表是對在沿著周向等間隔地設(shè)置有12根肋83的芯部8中、外徑為6英寸的芯部8的剛度、外徑為8英寸的芯部8的剛度、外徑為10英寸的芯部8的剛度、外徑為12英寸的芯部8的剛度進(jìn)行構(gòu)圖而得到的圖表。

而且，曲線c131以及c231是在重量固定的條件下使壁厚比(t1/t3)變化時的6英寸的芯部8的剛度的近似曲線，曲線c132以及c232是在重量固定的條件下使壁厚比(t1/t3)變化時的8英寸的芯部8的剛度的近似曲線，曲線c133以及c233是在重量固定的條件下使壁厚比(t1/t3)變化時的10英寸的芯部8的剛度的近似曲線，曲線c134以及c234是在重量固定的條件下使壁厚比(t1/t3)變化時的12英寸的芯部8的剛度的近似曲線。

如圖17所示，對于肋數(shù)量為10根的芯部8的曲線c131～c134中的任一曲線，剛度的極大點(diǎn)處的外周部81與肋83的壁厚比(t1/t3)均為0.5以上且5以下(0.5≤t1/t3≤5)。即，在重量固定的條件下為了提高芯部8的剛度而優(yōu)選將外周部81與肋83的壁厚比(t1/t3)設(shè)為0.5以上且5以下。更具體而言，在芯部8的外徑比10英寸小的情況下(外徑與內(nèi)徑之差小于179mm的情況下)，例如芯部8的外徑為6～8英寸的情況下(外徑與內(nèi)徑之差為77mm以上且128.2mm以下的情況下)，優(yōu)選將壁厚比(t1/t3)設(shè)為0.5以上且1.4以下。另外，在芯部8的外徑為10～12英寸的情況下(外徑與內(nèi)徑之差為179mm以上且229.8mm以下的情況下)，優(yōu)選將壁厚比(t1/t3)設(shè)為1.8以上且5以下。

另外，如圖18所示，對于肋數(shù)量為12根的芯部8的曲線c231～c234中的任一曲線，剛度的極大點(diǎn)處的外周部81與肋83的壁厚比(t1/t3)均為0.5以上且5以下(0.5≤t1/t3≤5)。即，在重量固定的條件下為了提高芯部8的剛度而優(yōu)選將外周部81與肋83的壁厚比(t1/t3)設(shè)為0.5以上且5以下。更具體而言，在芯部8的外徑比10英寸小的情況下(外徑與內(nèi)徑之差小于179mm的情況下)，例如在芯部8的外徑為6～8英寸的情況下(外徑與內(nèi)徑之差為77mm以上且128.2mm以下的情況下)，優(yōu)選將壁厚比(t1/t3)設(shè)為0.5以上且1.4以下。另外，在芯部8的外徑為10～12英寸的情況下(外徑與內(nèi)徑之差為179mm以上且229.8mm以下的情況下)，優(yōu)選將壁厚比(t1/t3)設(shè)為1.8以上且5以下。

由此，能夠不增大芯部8的重量地提高芯部8的剛度。

〔總結(jié)〕

本發(fā)明的一實(shí)施方式的膜卷繞體是具備圓筒形狀的芯部和卷繞于所述芯部的外周面的膜的膜卷繞體，所述膜卷繞體的特征在于，所述芯部具備：環(huán)狀的外周部，其規(guī)定所述芯部的外徑；環(huán)狀的內(nèi)周部，其設(shè)置于所述外周部的內(nèi)側(cè)，且規(guī)定所述芯部的內(nèi)徑；以及多個肋，其在所述外周部與所述內(nèi)周部之間沿著徑向延伸并連結(jié)所述外周部與所述內(nèi)周部，在將所述芯部的外徑與內(nèi)徑之差設(shè)為d(mm)，將所述外周部的厚度設(shè)為t1(mm)，將所述內(nèi)周部的厚度設(shè)為t2(mm)時，滿足d×0.0017+0.50＜t1/t2＜d×0.0017+0.95。

根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⑼庵懿康暮穸扰c內(nèi)周部的厚度之比設(shè)為用于提高芯部的剛度的優(yōu)選的值。由此，能夠提供具備不增大芯部的重量以及成本地提高剛度的芯部的膜卷繞體。

另外，優(yōu)選的是，所述芯部具備沿著所述芯部的周向等間隔地設(shè)置的所述肋，在將所述肋的厚度設(shè)為t3(mm)時，滿足0.5≤t2/t3≤2.3。

根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)，能夠?qū)?nèi)周部的厚度與肋的厚度之比設(shè)為用于提高芯部的剛度的優(yōu)選的值。由此，能夠提供具備不增大芯部的重量以及成本地提高剛度的芯部的膜卷繞體。

另外，優(yōu)選的是，所述芯部的外徑與內(nèi)徑之差即d(mm)為128.2mm以上且229.8mm以下，優(yōu)選滿足0.8≤t2/t3≤2.3。

根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)，在外徑與內(nèi)徑之差為128.2mm以上且229.8mm以下的芯部中，能夠?qū)?nèi)周部的厚度與肋的厚度之比設(shè)為用于提高芯部的剛度的優(yōu)選的值。

另外，優(yōu)選的是，所述芯部具備沿著所述芯部的周向等間隔地設(shè)置的所述肋，在將所述肋的厚度設(shè)為t3(mm)時，滿足0.5≤t1/t3≤5。

根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⑼庵懿康暮穸扰c肋的厚度之比設(shè)為用于提高芯部的剛度的優(yōu)選的值。由此，能夠提供具備不增大芯部的重量以及成本地提高剛度的芯部的膜卷繞體。

另外，優(yōu)選的是，所述芯部的外徑與內(nèi)徑的差即d(mm)為77mm以上且小于179mm，且滿足0.5≤t1/t3≤1.4。

根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)，在外徑與內(nèi)徑之差為77mm以上且128.2mm以下的芯部中，能夠?qū)⑼庵懿颗c肋的厚度之比設(shè)為用于提高芯部的剛度的優(yōu)選的值。

另外，優(yōu)選的是，所述芯部的外徑與內(nèi)徑之差即d(mm)為179mm以上且229.8mm以下，且滿足1.8≤t1/t3≤5。

根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)，在外徑與內(nèi)徑之差為179mm以上且229.8mm以下的芯部中，能夠?qū)⑼庵懿康暮穸扰c肋的厚度之比設(shè)為用于提高芯部的剛度的優(yōu)選的值。

另外，優(yōu)選的是，所述芯部的內(nèi)徑是3英寸，所述芯部的外徑是6英寸以上且12英寸以下。

為了解決上述問題，本發(fā)明的一實(shí)施方式的膜卷繞體的制造方法是具備圓筒形狀的芯部和卷繞于所述芯部的外周面的膜的膜卷繞體的制造方法，其特征在于，包括向所述芯部的外周面卷繞所述膜的工序，所述芯部具備：環(huán)狀的外周部，其規(guī)定所述芯部的外徑；環(huán)狀的內(nèi)周部，其設(shè)置于所述外周部的內(nèi)側(cè)，且規(guī)定所述芯部的內(nèi)徑；以及多個肋，其在所述外周部與所述內(nèi)周部之間沿著徑向延伸并連結(jié)所述外周部和所述內(nèi)周部，在將所述芯部的外徑與內(nèi)徑之差設(shè)為d(mm)，將所述外周部的厚度設(shè)為t1(mm)，將所述內(nèi)周部的厚度設(shè)為t2(mm)時，所述芯部滿足d×0.0017+0.50＜t1/t2＜d×0.0017+0.95。

根據(jù)上述的制造方法，能夠?qū)⑼庵懿颗c內(nèi)周部的厚度之比設(shè)為用于提高芯部的剛度的優(yōu)選的值。由此，能夠制造具備不增大芯部的重量以及成本地提高剛度的芯部的膜卷繞體。

〔附注事項(xiàng)〕

本發(fā)明不限定于上述的各實(shí)施方式，能夠在本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)進(jìn)行各種變更，將不同的實(shí)施方式各自所公開的技術(shù)手段適當(dāng)組合而得到的實(shí)施方式也包含于本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。