DE3850839T2 - Biaxial orientierter Polyesterfilm. - Google Patents
Biaxial orientierter Polyesterfilm.Info
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft einen biaxial orientierten Polyesterfilm. Ganz besonders betrifft die vorliegende Erfindung einen biaxial orientierten Polyesterfilm, der sich als Substrat für magnetische Aufzeichnungsmedien eignet, mit denen eine hohe Bildqualität erzielt werden kann und die eine ausgezeichnete Abriebfestigkeit aufweisen.
- Als Substrat für magnetische Aufzeichnungsmedien wie z. B. Video- oder Audiobänder werden biaxial orientierte Polyesterfilme herkömmlicherweise verwendet. Um den Aufzeichnungsmedien eine gute Rutscheigenschaft zu verleihen, enthalten die herkömmlichen Substrate Teilchen, durch die in einer Oberfläche des Films Erhebungen gebildet werden. Die Erhebungen senken den Reibungskoeffizienten des Films, um den Medien eine gute Rutscheigenschaft zu verleihen.
- US-A-4.720.412 offenbart einen biaxial orientierten Film, der sich als Substrat für magnetische Aufzeichnungsmedien eignet, dessen Erhebungen eine spezifische Höhe und Anzahl aufweisen. Der in dieser US PS geoffenbarte Film weist insofern einen Nachteil auf, als die Filmoberfläche leicht durch eine Walze oder eine Führung zerkratzt werden kann, die den Film beim Verfahren des Aufbringens der Magnetschicht, in einem Kalandrierverfahren oder beim Überspielverfahren eines fertigen Videobandes o. ä. zur Herstellung eines weichen Bandes berührt. Da diese Verfahren seit einiger Zeit mit höherer Geschwindigkeit als früher durchgeführt werden, stellt deren Tendenz des Zerkratzens ein immer größeres Problem dar. Außerdem weisen herkömmliche Aufzeichnungsbänder insofern einen Nachteil auf, als sich beim Überspielbarkeit die Bildqualität verschlechtert, d. h. das S/N-Verhältnis (Signal/Rausch- Verhältnis) der überspielten Kassette unzufriedenstellend gering ist.
- Demzufolge besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung darin, einen Polyesterfilm bereitzustellen, der sich als Substrat für magnetische Aufzeichnungsmedien eignet, die selbst bei Hochgeschwindigkeitsverfahren kaum zerkratzt werden (nachstehend als gute Kratzfestigkeit bezeichnet) und mit denen die durch Überspielen bewirkte Verschlechterung der Bildqualität verringert wird (nachstehend als gute Überspielbarkeit bezeichnet).
- Die vorliegende Erfindung stellt somit einen biaxial orientierten Polyesterfilm bereit, der einen Polyester und Inertteilchen umfaßt, welcher Film zumindest eine Oberfläche mit aufgrund des Vorhandenseins der Inertteilchen ausgebildeten Erhebungen aufweist, wobei die Oberfläche einen Oberflächentopographieparameter (β/σ) von 0,1 bis 0,7 aufweist, wobei der durchschnittliche Abstand zwischen benachbarten Erhebungen (auf der Oberfläche) nicht mehr als 20 um beträgt, wobei der Reibungskoeffizient der Oberfläche und der Oberflächentopographieparameter die folgenden Gleichungen (1) und (2) erfüllen:
- y ≥ 0.171 (β/σ) + 0.15 (1)
- y ≤ 0.171 (β/σ) + 0.25 (2)
- worin y der Reibungskoeffizient, β die mittlere Ebenheit der Erhebungen und 6 die Standardabweichung der Höhenverteilung der Erhebungen ist.
- Ein derartiger Polyesterfilm eignet sich als Substrat für magnetische Aufzeichnungsmedien. Durch Verwendung des erfindungsgemäßen Polyesterfilms als Substrat für ein magnetisches Aufzeichnungsmedium wird das magnetische Aufzeichnungsmedium selbst beim Arbeiten unter Hochgeschwindigkeit kaum zerkratzt, und die Bildqualität des überspielten Mediums ist höher als jene der herkömmlichen Medien. Weiters übt der Polyesterfilm auf die darauf ausgebildete Magnetschicht keinen nachteiligen Einfluß aus und verleiht dem Aufzeichnungsmedium eine gute Rutscheigenschaft. Somit kann man durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Polyesterfilms als Substrat ein hervorragendes magnetisches Aufzeichnungsmedium herstellen.
- Der erfindungsgemäße Polyesterfilm umfaßt einen Polyester und Inertteilchen. Es ist insbesondere vorzuziehen, daß der Polyester eine aromatische Dikarbonsäure als Hauptsäurekomponente sowie ein aromatisches oder aliphatisches Diol als Hauptglykolkomponente aufweist. Obwohl jeder beliebige Polyester verwendet werden kann, sofern man aus ihm einen Film bilden kann, sind jene Polyester vorzuziehen, die Äthylenterephthalat-, Äthylen-α, β-bis(2-Chlorphenoxy)äthan-4,4'-dicarboxylatund/oder Äthylen-2,6-naphthalat-Einheiten als Hauptbestandteil enthalten. Man beachte jedoch, daß eine kleine Menge, vorzugsweise nicht mehr als etwa 15 Mol-% anderer Komponenten copolymerisiert werden kann, sofern die vorteilhafte Auswirkung der vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigt wird.
- Obgleich nicht darauf beschränkt, sind die bevorzugten Beispiele für die im erfindungsgemäßen Film enthaltenen Inertteilchen im wesentlichen kugelförmige Silikateilchen aus kolloidaler Silika, synthetische Kalziumkarbonatteilchen, Titandioxid- (Rutil) Teilchen, Ruß des Wärmetyps und organische Polymerteilchen wie z. B. vernetzte Polymerteilchen, besonders vernetzte Styrol-Divinyl benzol-Mikrokügelchen. Obwohl der durchschnittliche Durchmesser d (um) und der Gehalt C (Gew.-%) der Teilchen nicht beschränkt ist, verbessert sich die Kratzfestigkeit und die Überspielbarkeit, wenn sie die folgende Gleichung (3) erfüllen. Weiters kann der mittlere Abstand zwischen den benachbarten Erhebungen, der für die vorliegende Erfindung erforderlich ist, leicht erreicht werden.
- 0.01/d ≤ C ≤ 0.45/d (3)
- Im Film können zwei oder mehr Teilchenarten enthalten sein. In jenen Fällen, in denen eine Mischung aus zwei oder mehr Arten von Teilchen mit unterschiedlichem Teilchendurchmesser verwendet wird, bedeutet der durchschnittliche Durchmesser d in der oben angeführten Gleichung (3) den Durchschnittsdurchmesser der Gesamtteilchen, und der Gehalt C in der Gleichung (3) bedeutet den Gesamtgehalt der Teilchen. Der bevorzugte Bereich des durchschnittlichen Teilchendurchmessers beträgt 0,2 - 0,7 um für Silikateilchen, Ruß und organische Polymerteilchen sowie 0,3 - 1,2 um für Kalziumkarbonatteilchen und Titandioxidteilchen.
- Nichteingebrachte Teilchen können als Inertteilchen verwendet werden. Die hierin angeführten nichteingebrachten Teilchen sind auf Teilchen, die durch das Binden von zumindest einer Verbindung entstehen, die aus der Gruppe bestehend aus Kalziumverbindungen, Magnesiumverbindungen und Lithiumverbindungen ausgewählt sind, und die zum Zeitpunkt der Polymerisation zum Bilden des Polyesters und einer Polyesterkomponente hinzugefügt werden. Man beachte, daß Phosphor- und Spurenmengen anderer Metallkomponenten wie z. B. Zink, Kobalt, Antimon, Germanium und Titan die nichteingebrachten Teilchen in einer Menge zusammensetzen können, die nicht zum Verlust der vorteilhaften Auswirkungen der vorliegenden Erfindung führt. In jenen Fällen, in denen nichteingebrachte Teilchen gemeinsam mit den hinzugefügten Inertteilchen verwendet werden, reicht der bevorzugte Gehalt der hinzugefügten Inertteilchen von 0,01 bis 0,3 Gew.-%, da die Kratzfestigkeit gesteigert wird und eine gute Überspielbarkeit erzielt werden kann.
- Obwohl der erfindungsgemäße Film hauptsächlich aus der oben beschriebenen Zusammensetzung besteht, können auch andere Polymere beigemengt werden, solange sie die vorteilhaften Auswirkungen der vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigen. Weiters kann der erfindungsgemäße Film anorganische und/oder organische Additive wie z. B. Antioxidantien, Wärmestabilisatoren, Schmiermittel, UV-Absorptionsmittel und Kernbildungsinitiatoren in der in Polyestersubstraten herkömmlicherweise verwendeten Menge enthalten.
- Der erfindungsgemäße Polyesterfilm ist ein biaxial orientierter Film. Nichtorientierte Filme und einaxial-orientierte Filme sind nicht vorzuziehen, da die Kratzfestigkeit nicht so hoch ist und man keine zufriedenstellende Überspielbarkeit erreichen kann. Obwohl das Verhältnis der Brechungsindices eines orientierten und entsprechenden nichtorientierten Films in der Richtung der Dicke (gemessen als ???), welches den Orientierungsgrad anzeigt, nicht eingeschränkt ist, beträgt es vorzugsweise 0,935 - 0,975, noch bevorzugter 0,940 - 0,970.
- Der erfindungsgemäße Film weist zumindest eine Oberfläche auf, auf der aufgrund des Vorhandenseins der Inertteilchen Erhebungen ausgebildet sind. Der Oberflächentopographieparameter (β/σ) von zumindest einer Oberfläche mit Erhebungen beträgt 0,1 bis 0,7, mehr bevorzugt 0,15 - 0,65, noch bevorzugter 0,25 - 0,62, worin β die mittlere Ebenheit von Erhebungen und δ die Standardabweichung der Höhenverteilung der Erhebungen ist. Die mittlere Ebenheit von Erhebungen und die Standardabweichung der Höhenverteilung von Erhebungen werden so bestimmt, wie dies weiter unten ausführlich beschrieben ist. Wenn die Oberflächentopographieparameter (β/σ) von beiden Filmoberflächen kleiner als der obige Bereich sind, wird keine gute Überspielbarkeit erreicht. Wenn sie hingegen größer als der obige Bereich sind, verschlechtert sich die Kratzfestigkeit.
- Zumindest eine Oberfläche des erfindungsgemäßen Films weist eine solche Topographie auf, daß die Beziehung zwischen dem Reibungskoeffizienten y und dem Oberflächentopographieparameter (β/σ) die folgenden Gleichungen (1) und (2), vorzugsweise (4) und (5), noch bevorzugter (6) und (7), erfüllt:
- y ≥ 0.171 (β/σ) + 0.15 (1)
- y ≤ 0.171 (β/σ) + 0.25 (2)
- y ≥ 0.171 (β/σ) + 0.16 (4)
- y ≤ 0.171 (β/σ) + 0.24 (5)
- y ≥ 0.171 (β/σ) + 0.17 (6)
- y ≤ 0.171 (β/σ) + 0.23 (7)
- Wenn der Reibungskoeffizient in beiden Oberflächen des Films kleiner als der obig beschriebene, in Gleichung (1) definierte Bereich ist, wird keine zufriedenstellende Überspielbarkeit erzielt. Wenn er anderseits größer als der in der Gleichung (2) definierte Bereich ist, verschlechtert sich die Kratzfestigkeit.
- In der die Gleichungen (1) und (2) erfüllenden Oberflächentopographie beträgt der durchschnittliche Abstand zwischen benachbarten Erhebungen nicht mehr als 20 um, vorzugsweise nicht mehr als 17 um und mehr bevorzugt nicht mehr als 15 um. Wenn der durchschnittliche Abstand größer als 20 um ist, sinkt die Kratzfestigkeit. Obwohl der durchschnittliche Abstand zwischen den benachbarten Erhebungen keine Untergrenze aufweist, kann ein Wert von etwa 1 um eine praktische Untergrenze sein, da Erhebungen mit einem durchschnittlichen Abstand von weniger als 1 um schwierig auszubilden sind.
- Im Hinblick auf verbesserte Kratzfestigkeit ist der durchschnittliche Abstand zwischen benachbarten Erhebungen mit einer Höhe von nicht weniger als 0,08 um vorzugsweise nicht mehr als 10 um, bevorzugt nicht mehr als 8 um, und der durchschnittliche Abstand zwischen benachbarten Erhebungen mit einer Höhe von 0,08 - 0,5 um beträgt vorzugsweise 15 - 150 um, noch bevorzugter 20 - 100 um. Man beachte, daß die Anzahl an Erhebungen mit einer Höhe von mehr als 0,5 um vorzugsweise weniger als 5%, mehr bevorzugt weniger als 2% der Gesamtanzahl der Erhebungen ausmacht.
- Weiters beträgt im Hinblick auf die verbesserte Kratzfestigkeit der Unterschied zwischen der durchschnittlichen Höhe der Erhebungen mit einem Durchmesser von weniger als 1 um und der durchschnittlichen Höhe der Erhebungen mit einem Durchmesser von 1 - 8 um vorzugsweise 0,02 - 0,42 um, noch bevorzugter 0,05 - 0,30 um. Die Anzahl an Erhebungen mit einem Durchmesser von mehr als 8 um macht vorzugsweise weniger als 5%, noch bevorzugter weniger als 2% der Gesamtanzahl der Erhebungen aus.
- Weiters beträgt angesichts der verbesserten Kratzfestigkeit der Kristallisationsförderungskoeffizient der Inertteilchen vorzugsweise nicht mehr als 15ºC. Der Kristallisationsförderungskoeffizient wird so bestimmt, wie dies weiter unten ausführlich beschrieben ist.
- Angesichts der verbesserten Kratzfestigkeit und der besseren Überspielbarkeit beträgt der Unterschied zwischen der Dichte der Inertteilchen und der Dichte des Films vorzugsweise nicht mehr als 0,65 g/cm³, noch bevorzugter nicht mehr als 0,55 g/cm³, am bevorzugtesten nicht mehr als 0,50 g/cm³.
- Angesichts der verbesserten Kratzfestigkeit und der besseren Überspielbarkeit weist die zumindest eine Oberfläche des erfindungsgemäßen Films vorzugsweise eine Rz (Zehnpunkt-Durchschnittsoberflächenrauhigkeit) von 60 - 190 nm, noch bevorzugter 70
- - 160 nm, am bevorzugtesten 80 - 150 nm auf.
- Angesichts der verbesserten Kratzfestigkeit und zum Erzielen einer besseren Überspielbarkeit weist die zumindest eine Oberfläche des erfindungsgemäßen Films vorzugsweise ein Rp/Ra-Verhältnis (durchschnittliche Tiefen/Mittellinien- Durchschnittsoberflächenrauhigkeit; sowohl Rp als auch Ra sind in nm ausgedrückt) von 4 - 25, noch bevorzugter 6 - 20, am bevorzugtesten 9 - 15 auf.
- Angesichts der verbesserten Kratzfestigkeit und der besseren Überspielbarkeit weist die zumindest eine Oberfläche des erfindungsgemäßen Films vorzugsweise ein wirksames Raumvolumen der Erhebungen von 1 · 10³ - 5 · 10&sup5;, noch bevorzugter 5 · 10³ - 5 · 10&sup4; auf.
- Angesichts der verbesserten Kratzfestigkeit und der besseren Überspielbarkeit weist der erfindungsgemäße Film einen Brechungsindex in der Richtung der Dicke davon von vorzugsweise 1,655 - 1,700, noch bevorzugter 1,675 - 1,700 auf.
- Angesichts der verbesserten Kratzfestigkeit und zum Erzielen einer besseren Überspielbarkeit weist die zumindest eine Oberfläche des erfindungsgemäßen Films vorzugsweise ein Verhältnis (H/d) der durchschnittlichen Höhe (H) in nm der Erhebungen zum durchschnittlichen Durchmesser d der Inertteilchen von 0,1 - 0,5, noch bevorzugter 0,1 - 0,4 auf.
- Angesichts der verbesserten Kratzfestigkeit und der besseren Überspielbarkeit weist die zumindest eine Oberfläche des erfindungsgemäßen Films vorzugsweise eine durchschnittliche Höhe der Erhebungen von 40 - 130 nm, noch bevorzugter 50 - 120 nm, am bevorzugtesten 50 - 100 nm auf.
- Obwohl die Verwendung des erfindungsgemäßen Films nicht eingeschränkt ist, eignet sich der erfindungsgemäße Film als Substrat für magnetische Aufzeichnungsmedien, für die das Zerkratzen der Oberfläche in den Verarbeitungsschritten vermieden werden soll, besonders als Substrat für Videobänder, die nun in zunehmendem Ausmaß mit weichen Videobändern -überspielt werden. Weiters wird bei Verwendung des erfindungsgemäßen Films, worin nur eine Oberfläche die oben erwähnten Parameter aufweist, die Oberfläche mit den Parametern vorzugsweise als Laufoberfläche verwendet (d. h. bei Magnetaufzeichnungsmedien die Oberfläche, auf denen keine Magnetschicht ausgebildet ist und in anderen Verwendungen die Oberfläche, auf der keine Behandlung wie z. B. Aufdrucken oder Aufbringen einer Schicht erfolgt).
- Das Herstellungsverfahren des erfindungsgemäßen Films wird nun beschrieben. Man beachte, daß das Herstellungsverfahren nicht auf das nachstehend beschriebene Verfahren beschränkt ist.
- Die Inertteilchen können vor, während oder nach der Polymerisation zum Bilden des Polyesters hinzugefügt werden. Um den Oberflächentopographieparameter (β/σ) und die Beziehung zwischen dem Reibungskoeffizienten y und dem in der vorliegenden Erfindung definierten Oberflächentopographieparameter zu erzielen, ist es vorzuziehen, daß die Inertteilchen der Diolkomponente des Polyesters, wie z. B. Äthylenglykol in Form einer Aufschlämmung, zugegeben werden. In diesem Fall ist es vorzuziehen, daß die die Diolkomponentenaufschlämmung, welche die Inertteilchen enthält, durch einen Filter mit einer absoluten Filtriergenauigkeit von 0,5 - 4,5 um, noch bevorzugter 1,5 - 3 um gefiltert wird. Hinsichtlich des Steuerungsverfahrens des Gehalts der Inertteilchen, und um den Oberfächentopographieparameter (β/σ), die Beziehung zwischen dem Reibungskoeffizienten und dem Oberflächentopographieparameter und den durchschnittlichen Abstand zwischen den, in der vorliegenden Erfindung definierten benachbarten Erhebungen zu erreichen, ist es vorzuziehen, Masterpellets auf Polyesterbasis mit einem hohen Teilchengehalt herzustellen, vorzugsweise mit einem Teilchengehalt von 1 - 5 Gew.-%, und anschließend die Masterpellets während der Bildung eines Films zu verdünnen. In Fällen, wo die Inertteilchen im wesentlichen kugelförmige Silikateilchen sind, die aus kolloidaler Silika stammen, ist es zur Erzielung des Oberflächentopographieparameters (β/σ), der Beziehung zwischen dem Reibungskoeffizienten und dem Oberflächentopographieparameter und des durchschnittlichen Abstands zwischen in der vorliegenden Erfindung definierten benachbarten Erhebungen vorzuziehen, die Aufschlämmung der Diolkomponente wie z. B. Äthylenglykol bei 140 - 200ºC, bevorzugter 180 - 200ºC 30 Minuten bis 5 Stunden lang, bevorzugter 1 - 3 Stunden lang, zu erhitzen, um den Kristallisationsparameter ΔTcg der Masterpellets in einen bevorzugten Bereich zu bringen. Man beachte, daß der Kristallisationsparameter ΔTcg durch das später ausführlich beschriebene Verfahren bestimmt wird; sein bevorzugter Bereich für die Masterpellets ist üblicherweise 65 - 95ºC. Um weiters in diesem Fall den bevorzugten Kristallisationsparameter zu erreichen und den Oberflächentopographieparameter (β/σ), die Beziehung zwischen dem Reibungskoeffizienten und dem Oberflächentopographieparameter und den durchschnittlichen Abstand zwischen den in der vorliegenden Erfindung definierten benachbarten Erhebungen zu erzielen, ist es vorzuziehen, den Natriumgehalt in der Aufschlämmung auf nicht mehr als 0,5 Gew.-%, vorzugsweise nicht mehr als 0,2 Gew.-%, zu steuern und den pH-Wert der Aufschlämmung auf 7 - 10 zu steuern. Wenn die Inertteilchen andere Teilchen als Silika sind, wie z. B. Kalziumkarbonat und Titandioxid, ist es zur Erreichung des bevorzugten Kristallisationsparameters und des Oberflächentopographieparameters (β/σ), der Beziehung zwischen dem Reibungskoeffizienten und dem Oberflächentopographieparameter und des durchschnittlichen Abstands zwischen den, in der vorliegenden Erfindung definierten benachbarten Erhebungen vorzuziehen, zur Aufschlämmung Ammoniumphosphat in einer Menge von 0,5 - 2,0 Gew.-% bezogen auf das Gewicht der Teilchen hinzuzufügen. Um den Oberflächentopographieparameter (β/σ), die Beziehung zwischen dem Reibungskoeffizienten und dem Oberflächentopographieparameter und den durchschnittlichen Abstand zwischen den, in der vorliegenden Erfindung definierten benachbarten Erhebungen bei Verwendung eines beliebigen Teilchentyps zu erreichen, ist es vorzuziehen, den Kristallisationsparameter ΔTcg der Masterpellets mit einem hohen Teilchengehalt, besonders 1 - 5 Gew.-%, auf 65 - 95ºC einzustellen, indem die Grundviskosität der Masterpellets gesteuert wird und die Copolymerisationskomponente in den Masterpellets ausgewählt wird, und dann vor der Bildung des Films die Masterpellets mit Polyesterpellets zu verdünnen, welche die Inertteilchen nicht enthalten und die einen Kristallisationsparameter aufweisen, der kleiner als jener der Masterpellets ist, der vorzugsweise 55 - 80ºC beträgt. In diesem Fall umfassen bevorzugte copolymerisierte Komponenten eine Isophthalsäurekomponente und eine Cyclohexandimethylenglykol- Komponente, besonders die letztere.
- Bei Verwendung von nichteingebrachten Teilchen können diese erzeugt werden, indem zumindest eine in Glykol lösliche Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kalziumverbindungen, Magnesiumverbindungen, Manganverbindungen und Lithiumverbindungen, vorzugsweise gemeinsam mit einer Säure und/oder einer Ester- Phosphorverbindung bzw. Verfahren der Polykondensation nach der direkten Veresterung der Dikarbonsäure und des Diols, oder im Polykondensationsverfahren nach der Esterwechselwirkungsreaktion zwischen dem Dimethylester der Dikarbonsäurekomponente und dem Diol hinzugefügt wird. Die Kalzium-, Magnesium-, Mangan- und Lithiumverbindungen, die hierin vorzugsweise verwendet werden können, umfassen Salze anorganischer Säuren wie z. B. Halogenide, Nitrate und Sulfate; Salze organischer Säuren wie z. B. Acetate, Oxalate und Benzoate; Hydride; und Oxide, die in Glykol löslich sind, sowie Mischungen davon. Bevorzugte Beispiele für die Phosphorverbindung, die hierin verwendet werden kann, umfassen Phosphate, Phosphorsäure und Phosphonsäure sowie Ester und Teilester davon.
- Nach ausreichendem Trocknen der Pellets, welche die vorgeschriebene Menge an Inertteilchen enthalten (insbesondere eine Mischung der Masterpellets, die große Mengen an Teilchen enthalten und die Polyesterpellets, die im wesentlichen keine Teilchen enthalten), werden die Pellets einem bekannten Extruder zugeführt und aus einer Schlitzdüse bei einer Temperatur von 270 - 330ºC in Form einer Bahn extrudiert. Die Bahn wird gekühlt und auf einer Gießwalze verfestigt, um einen nichtorientierten Film zu bilden. Um den Oberflächentopographieparamater (β/σ), die Beziehung zwischen dem Reibungskoeffizienten und dem Oberflächentopographieparameter und den durchschnittlichen Abstand zwischen den, in der vorliegenden Erfindung definierten benachbarten Erhebungen zu erreichen, beträgt das Verhältnis der Breite des Spinndüsenschlitzes zur Dicke des nichtorientierten Films vorzugsweise 5 - 30, noch bevorzugter 8 - 20.
- Danach wird der nichtorientierte Film durch biaxiales Recken biaxial orientiert. Es eignet sich entweder aufeinanderfolgendes biaxiales Recken oder gleichzeitiges biaxiales Recken. Man beachte jedoch, daß es zur Erreichung des Oberflächentopographieparameters (β/σ), der Beziehung zwischen dem Reibungskoeffizienten und dem Oberflächentopographieparameter und des durchschnittlichen Abstands zwischen den, in der vorliegenden Erfindung definierten benachbarten Erhebungen vorzuziehen ist, das aufeinanderfolgende biaxiale Recken zu verwenden, worin das Recken in Längsrichtung zuerst und dann das Recken in Querrichtung erfolgt und worin das Recken in der Längsrichtung in nicht weniger als drei Schritten, vorzugsweise nicht weniger als 4 Schritten erfolgt, um ein Reckverhältnis in der Längsrichtung vom 3,5- - 5,5-Fachen zu erreichen. Um weiters den Oberflächentopographieparameter (β/σ), die Beziehung zwischen dem Reibungskoeffizienten und dem Oberflächentopographieparameter und den durchschnittlichen Abstand zwischen den, in der vorliegenden Erfindung definierten benachbarten Erhebungen zu erreichen, ist es vorzuziehen, das erste Recken in Längsrichtung bei einer Temperatur zwischen der Glasübergangstemperatur des Polymers minus 20ºC und der Glasübergangstemperatur des Polymers plus 5ºC durchzuführen und das nachfolgende Recken bei einer Temperatur durchzuführen, die höher als dieser Bereich liegt. Die Reckrate kann vorzugsweise 5.000 - 50.000%/Min. betragen. Als Reckverfahren in seitlicher Richtung wird üblicherweise ein Verfahren angewendet, das die Verwendung einer Streckmaschine vorsieht. Das Reckverhältnis in seitlicher Richtung kann vorzugsweise das 3,0- - 5,0-Fache betragen. Die Reckrate in seitlicher Richtung kann vorzugsweise 1.000 - 20.000%/Min. betragen. Dann wird der Film wärmefixiert. Das Wärmefixieren kann vorzugsweise bei einer Temperatur von 170 - 220ºC 0,5 - 60 Sekunden lang erfolgen. Um den durchschnittlichen Abstand zwischen den, in der vorliegenden Erfindung definierten benachbarten Erhebungen zu erreichen, ist es nützlich, den Film während des Wärmefixierens in seitlicher Richtung um das 1,05 - 1,3-Fache, insbesondere um das 1,05 - 1,2-Fache der ursprünglichen Länge zu recken.
- Die Verfahren zum Bestimmen der physikalischen Eigenschaften in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung und zum Ermitteln der Auswirkungen sind wie folgt:
- Der Film wird aus dem Probenfilm entfernt, indem der Film einer Plasmabehandlung unterzogen oder der Film in o-Chlorphenol aufgelöst wird. Der Rückstand wird in Äthanol dispergiert und der Volumsdurchschnittsdurchmesser der Teilchen durch Zentrifugensedimentation (CAPA500, hergestellt durch Horiba Seisakusho, Japan, wurde verwendet) bestimmt.
- Ein Lösungsmittel wie z. B. o-Chlorphenol, das den Polyester jedoch nicht die Teilchen auflöst, wird dem Polyesterfilm hinzugefügt und die Mischung erhitzt, um den Polyester aufzulösen. Die resultierende Mischung wird zentrifugiert und die erhaltenen Teilchen in Vakuum getrocknet. Die Teilchen werden unter Verwendung eines DSC (Differentialscanning-Kalorimeters) einer Differentialscanning-Analyse unterzogen. Wird ein Lösungspeak beobachtet, der dem Polymer entspricht, wird den Teilchen zusätzliches Lösungsmittel hinzugefügt und die resultierende Mischung vor dem Zentrifugieren erhitzt. Wenn der Lösungspeak nicht erkennbar ist, werden die verbleibenden Teilchen die abgetrennten Teilchen. Das zweimalige Wiederholen der Zentrifugierung reicht üblicherweise aus. Der Teilchengehalt ist als Verhältnis (Gew.-%) des Gesamtgewichts der so abgetrennten Teilchen zum Gesamtgewicht des Films definiert.
- Der Kristallisationsfördernde Koeffizient und der Kristallisationsparameter ΔTcg werden mittels DSC wie folgt bestimmt:
- 10 mg einer Probe wird in den DSC gefüllt und dann 5 Minuten lang bei 300ºC geschmolzen, anschließend erfolgt ein rasches Abkühlen in flüssigem Stickstoff. Die rasch gekühlte Probe wird bei einer Rate von 10ºC/Min. erhitzt und die Glasübergangstemperatur bestimmt. Das Erhitzen wird fortgesetzt, um den Peak der Erzeugung von Kristallisationswärme aus dem Glaszustand zu bestimmen. Der so ermittelte Peak ist als Kaltkristallisationstemperatur Tcc definiert, und der Kristallisationsparameter ΔTcg ist als Differenz zwischen Tg und Tcc (Tcc Tg) definiert.
- Der ΔTcg (1) eines Polyesters, der 1 Gew.-% Inertteilchen enthält, und der ΔTcg (II) eines Polyesters mit der gleichen Viskosität, aus dem die Teilchen entfernt sind, wird gemessen. Der kristallisationsfördernde Koeffizient ist als Differenz zwischen dem ΔTcg (II) und dem ΔTcg (I) definiert, d. h. [ΔTcg(II) - .ΔTcg(I)].
- Jeder der Oberflächenrauhigkeitswerte Ra, Rz und Rp wird mittels eines im Handel erhältlichen Oberflächenrauhigkeitsmeßgeräts gemessen (das Oberflächenrauhigkeitsmeßgerät ET-10, hergestellt durch Kosaka Kenkyusho, Japan, wurde verwendet), wobei die folgenden Bedingungen herrschen:
- Radius der Spitze der Berührungsnadel: 0,5 um
- Belastung der Berührungsnadel: 5 mg
- Länge des gemessenen Abschnitts: 1 mm
- Cutoff-Wert: 0,08 mm
- Ra wird gemäß DIN 4768 bestimmt.
- Rz und Rp werden gemäß den folgenden Gleichungen errechnet:
- Rz = (die dritthöchste Peak-Höhe) - (die drittiefste Taltiefe)
- Rp = (die höchste Peak-Höhe) - (der Mittellinienwert)
- In den weiter unten beschriebenen Beispielen ist der Durchschnitt von 20-mal durchgeführten Messungen dargestellt.
- In der gleichen Weise wie in (4) werden die Oberflächenrauhigkeitskurven des Probenfilms erstellt. Peakzählwerte mit Intervallen von 0,005 um und parallel zueinander sind oberhalb der durchschnittlichen Kurve (Mittelkurve) der erhaltenen Kurven vorgesehen. Im Bereich der durchschnittlichen Kurve zwischen den zwei Punkten, an denen die durchschnittliche Mittelkurve eine Kurve kreuzt, wird, wenn ein Punkt, an dem die Durchschnittskurve den Peakzählwert einmal oder öfter kreuzt, der Punkt als ein Peak gezählt. Die Anzahl an Peaks wird bei der Messung der Länge bestimmt. Die Peakanzahl wird für jeden Peakzählwert bestimmt, und die für den "n"ten Peakzählwert erhaltene Peakanzahl wird als PC(n) definiert. Wenn der erste Peakzählwert, für den die Anzahl an Peaks null ist, der "m"-te Zählwert ist, ist das wirksame Raumvolumen wie folgt definiert:
- Der Brechungsindex wurde unter Verwendung eines Abb Refraktometers unter Verwendung einer Natrium D-Linie (598 nm) als Lichtquelle gemessen. Als die Immersionslösung wird Methylenjodid verwendet, und die Messung erfolgt bei 25ºC, 65%relative Feuchtigkeit.
- Der Brechungsindex A in der Richtung der Dicke eines Films und der Brechungsindex B in der Richtung der Dicke eines nichtorientierten Films, der durch Schmelzen des Films bei 310ºC und Pressen des geschmolzenen Films sowie durch rasches Kühlen in flüssigem Stickstoff hergestellt wird, werden durch das gleiche Verfahren wie in (6) bestimmt. Das Verhältnis der Brechungsindices ist als A/B definiert.
- Unter Verwendung eines Abtastelektronenmikroskops des Doppelnachweistyps (ESM- 3200, hergestellt durch Elionics Co., Ltd., Japan wurde verwendet) wird die Höhe der Erhebungen durch Abtasten der Filmoberfläche gemessen, wobei der flache Bereich der Filmoberfläche als Null eingestellt wird. Die Höhe der so gemessenen Erhebungen wird als Grauwert mit 256 Abstufungen auf ein Bildverarbeitungssystem (IBAS2000, hergestellt durch Carl Zeiss Co., Ltd. Deutschland) übertragen und das Bild der Oberflächenerhebungen auf dem Bildverarbeitungssystem rekonstruiert. Der Kreisradius wird aus dem Bereich jeder Erhebung mit nicht weniger als 10 Abstufungen errechnet, welcher Bereich durch Umwandeln der Abstufungen in zwei Werte erhalten wird. Der so errechnete Kreisradius ist als mittlerer Erhebungsdurchmesser d (nm) definiert. Der höchste Wert in beiden in Wert umgewandelten Erhebungsabschnitten ist als Erhebungshöhe definiert, und die Höhe der Erhebung wird für jede Erhebung ermittelt. Diese Messung wird unter Veränderung des gemessenen Bereichs 500mal wiederholt. Für Erhebungen mit einer Höhe von nicht weniger als 20 nm werden die mittlere Höhe H (nm) und die Standardabweichung (nm) der Höhenverteilung durch die Regression der kleinsten Quadrate errechnet, welche die Höhenverteilung der Erhebungen als Gauß'sche Verteilung (eine Gauß'sche Verteilung, deren Zentrum der Nullhöhepunkt ist) betrachtet. Die Ebenheit der Erhebungen β ist als Verhältnis d/H des mittleren Erhebungsdurchmessers d zur mittleren Erhebungshöhe H definiert.
- Unter Verwendung eines im Handel erhältlichen Bandlauftesters (vom Typ TBT-300, hergestellt durch Yokohama System Kenkyusho, Japan) läßt man das Probeband bei 20ºC, 60% relative Luftfeuchtigkeit laufen, und der Reibungskoeffizient y wird gemäß der folgenden Gleichung errechnet:
- y = (1/π)1n(T&sub2;/T&sub1;)
- worin T&sub1; die Zugspannung an der Eingangsseite und T&sub2; die Spannung an der Ausgangsseite ist. Der Durchmesser der Führung ist 6 mm (Oberflächenrauhigkeit von 0,2S), der Umlenkwinkel ist π rad und die Laufgeschwindigkeit 3,3 cm/Min.
- Die Strukturviskosität wird aus der Lösungsviskosität in o-Chlorphenol errechnet (gemessen bei 25ºC gemäß der folgenden Gleichung):
- ηsp/C = [η] + K[η]²·C
- worin sp = (Lösungsviskosität/Lösungsmittelviskosität) - 1, C das Gewicht des aufgelösten Polymers pro 100 ml Lösungsmittel ist (g/100 ml, üblicherweise 1,2), K die Huggins' Konstante ist (0,343). Die Lösungsviskosität und die Lösungsmittelviskosität werden unter Verwendung eines Ostwald-Viskosimeters gemessen.
- Die Differenz zwischen der Dichte des Films und der Dichte der Inertteilchen wird als (Dichte der Inertteilchen - Dichte des Films) definiert. Die Dichte der Teilchen und die Dichte des Films wird die folgt gemessen:
- Die Dichte von Inertteilchen wird gemäß JIS-Z-8807 gemessen.
- Die Dichte des Films wird unter Verwendung eines Tetrachloräthan/n-Heptan- Dichtegradientenrohrs bei 25 ºC gemessen.
- Ein Magnetpigment mit der folgenden Zusammensetzung wird mit einem Gravurwalzen beschichteter auf den Film aufgetragen. Das aufgebrachte Magnetpigment wird magnetisch orientiert und getrocknet. Der Magnetfilm wird mit einer kleinen Testkalandervorrichtung (Stahlwalze, Nylonwalze, fünf Schritte) bei einer Temperatur von 70ºC unter linearem Druck von 200 kg/cm einer Kalandrierbehandlung unterzogen und anschließend 48 Stunden lang bei 70ºC gehärtet. Der beschichtete Film wird in 1/2 Zoll geschnitten, um eine Flachspule zu bilden. Aus dieser Flachspule wird ein Band mit 250 m Länge entnommen und in eine Videorecorderkassette gelegt, um ein Videorecorder-Kassettenband herzustellen.
- gemeinsam enthaltenes Eisenoxid (BET-Wert 50 m²/g): 100
- Vinylchlorid/Vinylacetatcopolymer: 10
- Polyurethanelastomer: 10
- Polyisocyanat: 5
- Lecithin: 1
- Methyläthylketon: 75
- Methylisobutylketon: 75
- Toluol: 75
- Ruß: 2
- Laurinsäure: 1,5
- Auf dem so hergestellten Band werden 100% Chroma(Farbsättigungs)signale aus einem im Handel erhältlichen Fernsehtestwellengenerator (TG 7/U 706, hergestellt durch Shibasoku Co., Ltd., Japan wurde verwendet) unter Verwendung eines Heim- Videorecorders aufgezeichnet. Chroma S/N der regenerierten Signale werden unter Verwendung einer im Handel erhältlichen Farbvideo-Rauschmeßvorrichtung (925 D/1, hergestellt durch Shibasoku Co., Ltd., Japan wurde verwendet) gemessen, wobei dieser Wert hierin als A bezeichnet wird. Es wird anderseits eine Flachspule eines Bandes, auf dem die gleichen Signale wie oben erwähnt aufgezeichnet sind, auf- eine Flachspule eines Bandes (enthält keine vorher aufgezeichneten Signale) der gleichen Art mithilfe eines Hochgeschwindigkeitsdrucksystems des Magnetfeld-Transkriptionstyps überspielt (z. B. "Sprinter", hergestellt durch Sony, Japan); Chroma S/N des überspielten Bandes wird wie oben gemessen, wobei der Wert hierin als B bezeichnet wird. Wenn die Abnahme von Chroma S/N (A - B) aufgrund des Überspielbarkeit weniger als 4,0 dB ist, wird das Band als gut überspielt bewertet, und wenn sie nicht mehr als 4,0 dB ist, wird das Band als schlecht überspielt bewertet.
- Das oben beschriebene Band wird wiederholt auf einem im Handel erhältlichen Hochgeschwindigkeits-Band lauftestgerät (Laufgeschwindigkeit 800 m/Min., 10 Durchgänge) laufen gelassen. Nach dem Test wird der Film mit einem Mikroskop beobachtet, um das Vorhandensein von Kratzern zu kontrollieren. Wenn fast keine Kratzer ausgebildet sind, wird die Kratzfestigkeit des Films als hoch bewertet, wenn nicht weniger als 3 Kratzer pro Bandbreite ausgebildet sind, wird die Kratzfestigkeit des Films als niedrig bewertet.
- Es folgt eine ausführliche Beschreibung der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele.
- Ein Äthylenglykolsol (Aufschlämmung), das kolloidale Silika mit einem Durchschnittsdurchmesser von 0,3 um enthielt wurde hergestellt. Der Natriumgehalt in der Aufschlämmung wurde bezogen auf das Gewicht der Silikateilchen auf 0,1 Gew.-% eingestellt. Nach dem Erwärmen der Äthylenglykolaufschlämmung bei 190ºC über einen Zeitraum von 1,5 Stunden wurde sie einer Esteraustauschreaktion mit Dimethylterephthalat unterzogen. Das Reaktionsprodukt wurde durch einen Filter mit einer absoluten Filtergenauigkeit von 3 um gefiltert. Die gefilterte Aufschlämmung wurde einer Polykondensationsreaktion unterzogen, um Masterpellets von Polyäthylenterephthalat herzustellen. Die Polykondensationsreaktionszeit wurde abgestimmt, um die Strukturviskosität des Polymers auf 0,80 einzustellen. Der Kristallisationsparameter ΔTcg der Masterpellets betrug 80ºC. Anderseits wurden mittels eines herkömmlichen Verfahrens Polyäthylenterephthalat-Pellets mit einer Strukturviskosität von 0,62 hergestellt und mit den oben beschriebenen Masterpellets in einem Verhältnis vermischt, um einen Silikateilchengehalt von 0,5 Gew.-% zu erreichen. Die vermischten Pellets wurden dann unter verringertem Druck (3 Torr) bei 180ºC 3 Stunden lang getrocknet. Die resultierenden Pellets wurden einem Extruder zugeführt und bei 300ºC geschmolzen. Das geschmolzene Polymer wurde aus dem Extruder extrudiert und die extrudierte Bahn um eine Gießtrommel mit einer Oberflächentemperatur von 30ºC gewickelt, um die Bahn zu verfestigen, um einen nichtorientierten Film zu erreichen. Das Verhältnis der Zwischenraumbreite des Spinndüsenschlitzes zur Dicke des nichtorientierten Films betrug 10. Der nichtorientierte Film wurde in Längsrichtung auf das 4,5-Fache seiner ursprünglichen Länge gereckt. Dieses Recken erfolgte in vier Schritten unter Ausnützung des Unterschieds Umlaufgeschwindigkeit der zwei Walzenpaare. Die Recktemperatur im ersten, zweiten, dritten und vierten Schritt betrug jeweils 70, 110, 100 bzw. 120ºC. Der so erhaltene in eine Richtung orientierte Film wurde unter Verwendung einer Streckervorrichtung bei 100ºC und einer Reckrate von 2.000%/Min. in seitlicher Richtung auf das 4,0-Fache seiner ursprünglichen Länge gereckt. Der resultierende Film wurde bei 190ºC 5 Sekunden lang wärmefixiert, während der Film in seitlicher Richtung auf das 1,07-Fache seiner ursprünglichen Länge gereckt wurde, um einen biaxial orientierten Film mit einer Dicke von 15 um zu erreichen. Die Parameter des Films sind in der Tabelle veranschaulicht und fallen in den erfindungsgemäßen Schutzbereich. Die Kratzfestigkeit des Films war hervorragend, und der Film wies ausgezeichnete Überspielbarkeit auf. Beide Oberflächen dieses Films wiesen die gleichen Parameter auf.
- Man stellte Äthylenglykol-Aufschlämmungen her, die jeweils eine oder mehrere Arten von Inertteilchen mit unterschiedlichen Durchmessern enthielten. Nach dem Filtern dieser Äthylenglykol-Aufschlämmungen durch Filter mit unterschiedlicher absoluter Filtergenauigkeit wurden die Aufschlämmungen einer Esteraustauschreaktion mit Dimethylterephthalat und einer anschließenden Polykondensation unterzogen, um Polyäthylenterephthalat-Masterpellets herzustellen, die 1 Gew.-% Teilchen enthielten. Die Masterpellets wurden mit Polyäthylenterephthalatpellets vermischt, die im wesentlichen keine Teilchen enthalten, um die vorgeschriebene Konzentration an Inertteilchen zu erreichen. Nach dem Trocknen der vermischten Pellets unter verringertem Druck (3 Torr) bei 180ºC über einen Zeitraum von 3 Stunden wurden sie einem Extruder zugeführt und bei 300ºC schmelzextrudiert. In diesem Fall wurde das Verhältnis der Zwischenraumbreite des Spinndüsenschlitzes zur Dicke des nichtorientierten Films öfters verändert. Die extrudierte Bahn wurde durch elektrostatisches Gießen auf eine Gießtrommel mit einer Oberflächentemperatur von 30ºC gewickelt, um die extrudierte Bahn zu kühlen und zu verfestigen, um nichtorientierte Filme zu erhalten. Die so erhaltenen Filme wurden unter Verwendung variierender Anzahl an Recksschritten und Temperaturen in Längsrichtung auf das 5,0- Fache ihrer ursprünglichen Länge gereckt. Die so erhaltenen in eine Richtung orientierten Filme wurden unter Verwendung einer Streckervorrichtung bei 100&sup0;C mit einer Streckrate von 5.000%/Min. auf das 4,0-Fache ihrer ursprünglichen Länge gereckt. Die resultierenden Filme wurden 5 Sekunden lang bei 200ºC wärmefixiert, während die Filme in seitlicher Richtung auf das 1,05-Fache ihrer ursprünglichen Länge gereckt wurden, um biaxial orientierte Filme mit einer Dicke von 15 um zu bilden. Die verschiedenen Filmparameter und -eigenschaften sind in der Tabelle ersichtlich. Die Tabelle zeigt, daß jene Filme, deren Parameter innerhalb des erfindungsgemäßen Schutzbereichs liegen, eine ausgezeichnete Kratzfestigkeit und hervorragende Überspielbarkeit zeigen. Keiner der Filme, deren Parameter außerhalb des erfindungsgemäßen Schutzbereichs lagen, zeigte eine ausgezeichnete Kratzfestigkeit und hervorragende Überspielbarkeit. Beide Oberflächen jedes Films wiesen die gleichen Parameter auf. TABELLE Teilchenmaterial Durchschn. Teilchendurchschnitt Reibungskoeffizient Gleichung Beispiel erfüllt Vergl.beispiel erfüllt nicht erfüllt TABELLE (Fortsetzung) Gleichung Durchschnittlicher Abstand zwischen benachbarten Erhebungen Kratzfestigkeit Überspielen Beispiel erfüllt Gut Vergl.beispiel erfüllt Schlecht nicht erfüllt
- Anmerkungen:
- *δ: Standardabweichung der Höhenverteilung der Erhebung
- β: mittlere Ebenheit der Erhebungen
- ** y ≥ 0.171 (β/σ) + 0.15
- *** y ≤ 0.171 (β/σ) +0.25
- **** Der Wert in den Klammern bedeutet die Differenz zwischen den Chroma S/N- Werten vor und nach dem Überspielen.
Claims (7)
1. Biaxial orientierter Polyesterfilm, umfassend einen Polyester und
Inertteilchen, welcher Film zumindest eine Oberfläche mit aufgrund des
Vorhandenseins der Inertteilchen ausgebildeten Erhebungen aufweist, wobei
die Oberfläche einen Oberflächentopographieparameter (β/σ)
von 0,1 bis 0,7 aufweist, wobei der durchschnittliche Abstand zwischen
benachbarten Erhebungen auf der Oberfläche nicht mehr als 20 um beträgt,
wobei der Reibungskoeffizient der Oberfläche und der
Oberflächentopographieparameter den folgenden Gleichungen (1) und (2)
genügen:
y ≤ 0.171 (β/σ) + 0.15 (1)
y ≥ 0.171 (β/σ) + 0.25 (2)
worin y der Reibungskoeffizient, β die mittlere Ebenheit der Erhebungen
und σ die Standardabweichung der Höhenverteilung der Erhebungen ist.
2. Biaxial orientierter Polyesterfilm nach Anspruch 1, worin der mittlere
Abstand zwischen benachbarten Erhebungen mit einer Höhe von weniger als
0,08 um nicht mehr als 10 um, der durchschnittliche Abstand benachbarter
Erhebungen mit einer Höhe von 0,08 - 0,5 um 15 - 150 um und die Differenz
zwischen der durchschnittlichen Höhe von Erhebungen mit einem Durchmesser
von weniger als 1 um und der durchschnittlichen Höhe von Erhebungen mit
einem Durchmesser von 1 - 8 um 0,02 - 0,42 um beträgt.
3. Biaxial orientierter Polyesterfilm nach Anspruch 1 oder 2, worin der
Kristallisationsförderungskoeffizient der Inertteilchen nicht höher als
15ºC ist.
4. Biaxial orientierter Polyesterfilm nach einem der vorhergehenden
Anspruche, worin die Differenz zwischen der Dichte der Inertteilchen und
der Dichte des Filmes nicht größer als 0,65 g/cm³ ist.
5. Biaxial orientierter Polyesterfilm nach einem der vorhergehenden
Anspruche, worin die Inertteilchen organische Polymerteilchen sind.
6. Biaxial orientierter Polyesterfilm nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
worin die Inertteilchen vernetzte Polymerteilchen sind.
7. Biaxial orientierter Polyesterfilm nach Anspruch 6, worin die
Inertteilchen vernetzte Styrol-Divinylbenzol-Copolymermikroktigelchen sind.
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