JP2009209351A - 二軸配向フィルム - Google Patents

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Abstract

【課題】耐湿熱性および絶縁破壊特性に優れた二軸配向フィルムを提供すること。
【解決手段】ポリエステル(a)、ポリイミド(b)、および、ガラス転移温度が160℃以上300℃以下である非晶性ポリマーであって、分子構造中にスルホニル基を有するポリマーcを含有する二軸配向フィルムであり、ポリエステル(a)、ポリイミド(b)、及びポリマーcの総重量に対して、フィルム中のポリエステル(a)の含有量が50重量%以上95重量%以下、ポリイミド(b)の含有量が1重量%以上40重量%以下、ポリマーcの含有量が1重量%以上40重量%以下であり、フィルム中に含有されるポリイミド(b)とポリマーcの重量比c/bが式0.01 ≦c/b≦ 0.3を満たす二軸配向フィルム。
【選択図】なし

Description

本発明は優れた耐湿熱性および絶縁破壊特性を有する二軸配向フィルムに関する。特に、本発明のフィルムは電気絶縁用、コンデンサ用、包装用、インクリボン用、回路基板用、太陽電池用、磁気記録媒体用などの各種工業材料用フィルムとして好適に使用可能な二軸配向フィルムである。
ポリエステルフィルムは優れた機械特性、熱特性、電気特性、表面特性、また耐熱性などの性質を利用して、磁気記録媒体用、電気絶縁用、コンデンサ用、包装用、各種工業材料用など種々の用途に用いられている。これら用途における高品質化の下で、特に高温環境下での寸法安定性や耐熱性、耐湿熱性の向上などが要求されている。しかし、例えばエチレンテレフタレート単体からなるポリエステルフィルム(以下PETという)は、高温環境下での寸法安定性や耐熱性、耐湿熱性が十分ではない場合がある。
近年、ポリエステルフィルムの耐熱性を高めるために、ポリエステルに他の熱可塑性樹脂をブレンドするなどの方法が検討されている。
ポリエステルとポリイミド系樹脂のブレンド物については、ポリイミド系樹脂分率の増加に伴って耐熱性の指標となるガラス転移温度が上昇することがある(例えば特許文献1)。
しかしながら、ポリエステルとポリイミドとからなる組成物は、ポリエステル単体の場合に比べるとガラス転移温度付近(100〜120℃)での熱寸法安定性、150〜200℃付近の高温での機械的長期耐熱性には優れているものの(例えば特許文献2)、140℃80%RHにおける耐湿熱性については不十分である場合がある。耐湿熱性が不十分な場合、例えば、近年、開発が行われている冷媒などを使用する電動カーエアコンのモーター絶縁用フィルムなどでは、高温環境下での連続使用中にフィルムが劣化してしまい、絶縁性を損失するなどの問題が発生する場合があるため、好ましくない。
エチレンテレフタレートを主たる構成単位とするポリエチレンテレフタレートとポリエステル以外の耐熱性熱可塑性樹脂からなり、走行性、耐傷つき性に優れるフィルムが提案されている(例えば特許文献3)。エチレンテレフタレートを主成分とするポリエステルとポリエーテルイミドおよびポリエーテルイミドとナノ相溶する結晶性ポリマーとからなるフィルムにおいて、耐熱性が従来比向上したフィルムが提案されている(例えば特許文献4)。特許文献3および4によるフィルムは、PET、PEIおよびその他のポリマーからなるという樹脂組成を有しているが、これらポリマーを用いたフィルム原料の作製ならびにフィルム製膜が最適な条件ではなかったため、フィルム中に含有するポリマーの内PET、PEI以外のものについて製膜に効果を発揮しない。よって、これらのフィルムの耐湿熱性、耐湿熱性にはさらなる向上の余地がある。
米国特許第4141927号明細書 特開2002−245857号公報 特開2001−323146号公報 特開2004−123863号公報
本発明は優れた耐湿熱性および絶縁破壊特性を有する二軸配向ポリエステルフィルムを得ることを目的とする。
本発明者らは、主として、以下の構成により上記課題を解決できることを見出した。
すなわち、本発明は、
ポリエステル(a)、ポリイミド(b)、および、ガラス転移温度が160℃以上300℃以下である非晶性ポリマーであって、分子構造中にスルホニル基を有するポリマーcを含有する二軸配向フィルムであり、
フィルム中のポリエステル(a)、ポリイミド(b)、及びポリマーcの総重量に対して、ポリエステル(a)の含有量が50重量%以上95重量%以下、ポリイミド(b)の含有量が1重量%以上40重量%以下、ポリマーcの含有量が1重量%以上40重量%以下であり、
フィルム中に含有されるポリイミド(b)とポリマーcの重量比c/bが
下式を満たす二軸配向フィルム
0.01 ≦c/b≦ 0.3
である。
本発明の二軸配向フィルムは、優れた耐湿熱性および絶縁破壊特性を有するため、電気絶縁用途、コンデンサ用途、包装用途、インクリボン用途、回路基板用途、太陽電池用途、磁気記録媒体用途などの各種工業材料用フィルムとして、その工業的価値は極めて高い。
幅寸法測定におけるシート幅測定装置の概略図(断面図)である。
本発明でいうポリエステル(a)とは、ジオールとジカルボン酸あるいはそのエステル形成性誘導体の縮重合により得られるポリマーを少なくとも80重量%含有するポリマーである。ここでジカルボン酸とは、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸、アジピン酸、セバチン酸あるいはそのエステル形成性誘導体などで代表されるものであり、また、エステル形成性誘導体とは、テレフタル酸ジメチル、イソフタル酸ジメチル、フタル酸ジメチルなどである。一方、ジオールとは、エチレングリコール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、シクロヘキサンジメタノールなどで代表されるものである。
具体的なポリマーとしては、例えば、ポリメチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリエチレンイソフタレート、ポリテトラメチレンテレフタレート、ポリエチレン−p−オキシベンゾエート、ポリ−1,4−シクロヘキシレンジメチレンテレフタレート、ポリエチレン−2,6−ナフタレートなどを使用することができる。
勿論、これらのポリエステルは、ホモポリマーであっても、コポリマーであってもよく、コポリマーの場合、共重合成分として、例えば、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ポリアルキレングリコールなどのジオール成分、アジピン酸、セバチン酸、フタル酸、イソフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸などのジカルボン酸成分、ヒドロキシ安息香酸、6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸などのヒドロキシカルボン酸成分を含有していても良い。
上記ポリエステルは、ポリエチレンテレフタレート(以下、PETという)、ポリエチレン−2,6−ナフタレート(以下PENという)、これらの共重合体および変成体からなる群から選ばれる少なくとも1種のポリエステルを含有することが特に好ましい。PETまたはPENおよびこれらの共重合体および変性体を主成分とするフィルムは本発明の効果を得やすく、かつ従来の溶融製膜法を用い連続製膜可能であり、生産性を高められるため、安価に製造しやすい。
フィルムがポリエステルを主成分とすることにより、機械特性、熱特性、電気特性、表面特性、耐熱性などの観点において優れる。
本発明で用いられるポリエステル(a)の固有粘度は、ポリイミド(b)および、ポリマーcとの溶融混練性、製膜性、溶融熱安定性の観点から、好ましくは0.55〜2.0dl/g、より好ましくは0.6〜1.4dl/g、特に好ましくは0.65〜1.0dl/gである。
本発明の二軸配向フィルムは、ポリエステルを主成分とする。本発明では、「主成分とする」を、フィルム中のポリエステル(a)、ポリイミド(b)、及び上述のポリマーcの総和に対し、50〜95重量%のポリエステル単量体を含むこととする。ポリエステル単量体の含有量が上記範囲未満であると、機械特性、熱特性、電気特性、表面特性、耐熱性、加工性が悪化する。上記範囲を越えると、寸法安定性、耐熱性および耐湿熱性が悪化する。ポリエステル単量体の含有量は、フィルム中の上述の(a)〜(c)の総和に対し、より好ましくは60重量%以上、最も好ましくは80重量%以上であり、より好ましくは93重量%以下、さらに好ましくは90重量%以下である。さらに、最も好ましくは、80〜90重量%である。
本発明でいうポリイミド(b)とは、環状イミド基を含有する溶融成形性のポリマーであり、本発明の目的に適合できるものであれば良い。ポリイミド(b)としては、例えば脂肪族、脂環族または芳香族系のエーテル単位と環状イミド基を繰り返し単位として含有するポリエーテルイミドなどが挙げられる。
フィルムがポリイミド(b)を含有することにより、フィルムのガラス転移温度(Tg)がポリエステルのみからなるフィルムに比べて高くなりやすいため、フィルムに優れた耐熱性、耐湿熱性を付与する。
本発明の二軸配向ポリエステルフィルムはポリイミド(b)をフィルム中の(a)〜(c)の総和に対して1〜40重量%含有する。ポリイミド(b)の含有量が上記範囲未満であると、フィルムのガラス転移温度上昇が十分でないため、耐熱性、耐湿熱性に劣る。また、上記範囲を超えると、フィルムの製膜性が悪化し、生産コストが高くなり、また、ポリエステル(a)中のポリイミド(b)の平均分散径を本発明の範囲に制御することが困難になる。ポリイミド(b)の含有量はより好ましくは5重量%以上、さらに好ましくは8重量%以上である。ポリイミド(b)の含有量はより好ましくは30重量%以下、さらに好ましくは20重量%以下である。ポリイミド(b)の含有量はより好ましくは5〜30重量%、さらに好ましくは8〜20重量%である。
本発明におけるポリイミド(b)は、主鎖に環状イミド基とエーテル基を含有するポリエーテルイミドであることが好ましい。ポリエーテルイミドは、ポリエステル(a)との相溶性が良好であり、優れた溶融成形性・加工性を有する場合がある。
また、本発明の効果が阻害されない範囲であれば、ポリイミドの主鎖に環状イミドとエーテル単位以外の構造単位、例えば、芳香族、脂肪族、脂環族エステル単位およびオキシカルボニル単位等が含有されていても構わない。
また、本発明の効果が阻害されない範囲であれば、ポリエーテルイミドの主鎖に環状イミドとエーテル単位以外の構造単位、例えば、芳香族、脂肪族、脂環族エステル単位およびオキシカルボニル単位等が含有されていても構わない。
本発明におけるポリイミド(b)は350℃、100sec−1における溶融粘度が100〜600Pa・Sであることが好ましい。溶融粘度が100〜600Pa・Sである場合は、ポリイミドBとポリマーCの混練性が良くなりやすい。この範囲にある場合、最終的に得られるフィルムにおいて、ポリマーCの平均分散径を本発明の規定である50〜500nmに制御しやすい。
本発明で好ましく使用できるポリエーテルイミドの具体例としては、下記一般式で示されるポリマーを例示することができる。
Figure 2009209351
ただし、上記式中、Rは、6〜30個の炭素原子を有する2価の芳香族または脂肪族残基であり、Rは、6〜30個の炭素原子を有する2価の芳香族残基、2〜20個の炭素原子を有するアルキレン基、2〜20個の炭素原子を有するシクロアルキレン基、及び2〜8個の炭素原子を有するアルキレン基で連鎖停止されたポリジオルガノシロキサン基からなる群より選択された2価の有機基である。また、上記R、Rとしては、例えば、下記式群に示される芳香族残基を挙げることができる。
Figure 2009209351
本発明では、熱可塑性樹脂との相溶性、コストおよび溶融成形性の観点から、ガラス転移温度が好ましくは300℃以下、より好ましくは280℃以下のポリエーテルイミドが好ましく、下記式で示される構造単位を有する、2,2−ビス[4−(2,3−ジカルボキシフェノキシ)フェニル]プロパン二無水物とm−フェニレンジアミンまたはp−フェニレンジアミンとの縮合物およびこれらの共重合体ならびに変性体が、熱可塑性樹脂との相溶性、コストおよび溶融成形性等の観点から最も好ましい。このポリエーテルイミドは、ジーイープラスチックス社製で市販されており、「Ultem1000」、「Ultem1010」、「Ultem1040」、「Ultem5000」、「Ultem6000」および「UltemXH6050」シリーズや「Extem XH」および「Extem UH」の登録商標名等で知られているものである。
Figure 2009209351
または
Figure 2009209351
本発明の二軸配向フィルムは、ポリイミド(b)とポリマーcがそれぞれ分散相を形成することが好ましい。ポリエステル(a)中のポリイミド(b)の平均分散径は1〜50nmの範囲であることが好ましい。ポリイミド(b)の平均分散径が上記範囲内である場合は、本発明のポリエステルフィルムのガラス転移温度(Tg)を十分に上昇させることができ、フィルムに優れた耐熱性、耐湿熱性を付与することができる場合がある。ポリイミド(b)の平均分散径は40nm以下であることが好ましい。さらに好ましくは、30nm以下である。最も好ましくは、20nm以下である。ポリイミド(b)の平均分散径は3nm以上であることが好ましい。さらに好ましくは5nm以上である。最も好ましくは8nm以上である。ポリイミド(b)の平均分散径は3〜40nmであることが好ましい。さらに好ましくは5〜30nmである。最も好ましくは8〜20nmである。ポリイミド(b)の平均分散径が上記範囲内であることにより、製膜性がより安定しやすくなる場合がある。
ここで、平均分散径とは、複数の観察面において得られる円相当径の平均である。
ポリイミド(b)およびポリマーcのポリエステル(a)中の平均分散径は、まずフィルムの切断面を透過型電子顕微鏡を用いて、加圧電圧100kVの条件下で観察し、2万倍で写真を撮影した。次に得られた写真をイメ−ジアナライザ−に画像として取り込み、任意の100個の分散相を選択し、必要に応じて画像処理を行うことにより、分散径を求め、その数平均を求めた。
平均分散径は次の通り求めた。フィルムを(ア)長手方向に平行かつフィルム面に垂直な方向、(イ)幅方向に平行かつフィルム面に垂直な方向、(ウ)フィルム面に対して平行な方向に切断し、サンプルを超薄切片法で作製した。分散相のコントラストを明確にするために、オスミウム酸やルテニウム酸などで染色してもよい。切断面を透過型電子顕微鏡(日立製H−7100FA型)を用いて、加圧電圧100kVの条件下で観察し、2万倍で写真を撮影した。得られた写真をイメ−ジアナライザ−に画像として取り込み、各段面において任意の100個の分散相を選択し、必要に応じて画像処理を行うことにより、次に示すようにして分散相の大きさを求めた。(ア)の切断面に現れる各分散相のフィルム厚み方向の最大長さ(la)と長手方向の最大長さ(lb)、(イ)の切断面に現れる各分散相のフィルム厚さ方向の最大長さ(lc)と幅方向の最大長さ(ld)、(ウ)の切断面に現れる各分散相のフィルム長手方向の最大長さ(le)と幅方向の最大長さ(lf)を求めた。次いで、分散相の形状指数I=(lbの数平均値+leの数平均値)/2、形状指数J=(ldの数平均値+lfの数平均値)/2、形状指数K=(laの数平均値+lcの数平均値)/2とした場合、分散相の平均分散径を(I+J+K)/3とした。さらに、I,J,Kの中から、最大値を平均長径L、最小値を平均短径Dと決定した。
また、ポリエステル中に形成された分散ドメインのうち、電界放出型電子顕微鏡を用いてエネルギー分散型X線分光法(TEM−EDX法)(energy dispersive X−ray spectroscopy)により、硫黄原子(S)が検出されたドメインをポリマーc、硫黄原子が検出されないポリマーをポリイミド(b)のドメインとした。
本発明におけるポリイミド(b)の温度350℃、剪断速度200sec−1における溶融粘度[b]とポリマーcの温度350℃、剪断速度200sec−1における溶融粘度[c]とが次式の関係を満たすことが好ましい。
1/3 ≦ [c] / [b] ≦3
ポリイミド(b)とポリマーcの溶融粘度が上記の範囲であることにより、ポリイミド(b)とポリマーcのポリエステル(a)中の平均分散径を本発明の範囲内に制御しやすくなり、フィルム中の異物を低減し、フィルムに優れた耐熱性、耐湿熱性を付与することができる場合がある。
本発明の二軸配向ポリエステルフィルム中に含有されるポリエステル(a)とポリイミド(b)の重量比b/aは0.01〜0.4の範囲であることが好ましい。ポリエステル(a)とポリイミド(b)の重量比b/aの範囲は好ましくは0.03以上、最も好ましくは0.05以上である。ポリエステル(a)とポリイミド(b)の重量比b/aの範囲は好ましくは0.3以下、最も好ましくは0.2以下である。重量比b/aの範囲は好ましくは0.03〜0.3、より好ましくは0.05〜0.2である。上記範囲内であることにより、フィルムに優れた耐湿熱性を付与すると同時に、生産コストを低くすることができる。
本発明の二軸配向フィルムは、ガラス転移温度が160℃以上300℃以下である非晶性ポリマーで、分子構造中にスルホニル基を有することを特徴とするポリマーcを含有することにより、優れた耐熱性、耐湿熱性、寸法安定性を発揮する。
本発明における非晶性ポリマーとは、該ポリマーをSeiko Instruments製熱分析装置RDC220型を用いて、JIS K 7121(1987)に準じて下記の通り測定した場合に融解ピークが観測されないポリマーのことである。
フィルムを重量4.5〜5.5mgとしてアルミニウムパンに封入して装填し、当該装置にセットし、窒素雰囲気下で10℃/分の速度で30℃から300℃まで昇温し、昇温完了後300℃で5分間待機させ、引き続き10℃/分の速度で30℃まで冷却し、冷却完了後30℃で5分間待機させ、次いで再度10℃/分の速度で300℃まで昇温する際に得られる熱量曲線において、融解ピークを観察する。また、融解ピークは、熱量曲線が昇温に伴いベースラインから吸熱側にずれ、次いでベースラインの位置に戻るまでのベースラインと熱量曲線で囲まれる部分である。
本発明でいうガラス転移温度が160℃以上300℃以下である非晶性ポリマーで、分子構造中にスルホニル基を有することを特徴とするポリマーcとは、ポリマーの化学構造において式−(Ar−SO)−の繰り返し単位を主要構成単位とするホモポリマーまたはコポリマーである。Arとしては、下記式(A)から式(L)などで表される構造などが例示されるが、これらを1種以上組み合わせてポリマー繰り返し単位を構成しても良い。なかでも式(A)、(E)、(F)、(L)が好ましい。Arが式(A)、(E)、(F)、(L)の構造であることにより、ポリエステル(a)中のポリマーcの平均分散径を本発明の範囲内に制御しやすく、フィルム中の異物を低減し、フィルムに優れた耐熱性、耐湿熱性を付与することができる。
Figure 2009209351
(ただし、式中のR1、R2は、水素、アルキル基、アルコキシ基およびハロゲン基から選ばれた置換基であり、R1とR2は同一であっても異なっていてもよい)
この繰り返し単位を主要構成単位とする限り、下記式(M)から式(O)などで表される少量の分岐単位または架橋単位を含むことができる。
Figure 2009209351
また、本発明におけるガラス転移温度が160℃以上300℃以下である非晶性ポリマーで、分子構造中にスルホニル基を有することを特徴とするポリマーは、上記繰り返し単位を含むランダム共重合体、ブロック共重合体およびそれらの混合物であっても良い。
本発明における非晶性ポリマーcのガラス転移温度は好ましくは170℃以上290℃以下、さらに好ましくは190℃以上230℃以下である。非晶性ポリマーcのガラス転移温度が上記範囲内であることにより、非晶性ポリマーcの本発明のフィルム中での分散径が良好に制御できるようになると共に本発明のフィルムに良好な耐湿熱性、絶縁破壊特性を付与することができる場合がある。
これらポリマーcの代表例としては、ポリサルホン、ポリフェニルサルホン、ポリエーテルサルホン、これらのランダム共重合体、ブロック共重合体およびそれらの混合物などが挙げられるが、これらに限定されるわけではない。
本発明の二軸配向フィルムは、ポリマーcをフィルム中の(a)〜(c)の総和に対して1〜40重量%含有する。ポリマーcの含有量が上記範囲未満であると、フィルムの耐熱性、耐湿熱性に劣る。また、上記範囲を超えると、フィルムの製膜性が悪化し、生産コストが高くなる。また、フィルムの二次加工性に劣る。また、平均分散径を本発明の範囲に制御することができない。ポリマーcの含有量は好ましくは2重量%以上、より好ましくは3重量%以上であり、好ましくは30重量%以下、さらに好ましくは20重量%以下、最も好ましくは10重量%以下である。ポリマーcの含有量が上記範囲内であることにより、フィルムの製膜性が向上し、フィルムのコストを低くし易くなる場合がある。
本発明の二軸配向フィルムは、ポリイミド(b)とポリマーcがそれぞれ分散相を形成することが好ましい。ポリマーcの平均分散径は50〜500nmの範囲であることが好ましい。
本発明では、ポリエステル(a)中のポリマーcの平均分散径がポリエステル中のポリイミド(b)の平均分散径よりも大きいことが好ましい。本発明において、ポリイミド(b)はポリエステルを主成分とするフィルムのガラス転移温度(Tg)を上昇させ、フィルムの耐熱性を向上させる。一方、ポリマーcは本発明においてフィルムの延伸過程においてポリエステル中で結節点と機能させるために、ポリエステル(a)中のポリマーcのドメインはフィルム延伸過程において変形しない必要がある。ポリマーcが変形を受けないためには、平均分散径がポリイミド(b)よりも大きいことが好ましい。ポリマーcの平均分散径がポリイミド(b)の平均分散径よりも大きいことにより、さらに優れた耐湿熱性、絶縁破壊特性を付与することができる。
ポリマーcの平均分散径が50nm未満であると、ポリイミド(b)の平均分散径とほぼ同等になり、ポリマーcがポリイミド(b)と同様にフィルム延伸時に変形を受け、結節点としての機能を果たさないため、フィルムに優れた耐湿熱性、寸法安定性を付与することができない場合がある。一方、500nmよりも大きいと、ポリマーcがフィルム中で粗大異物となり、フィルム製膜性に劣る場合がある。さらに、ポリマーcの平均分散径が上記範囲より大きいと、フィルムは機械的強度に劣り、耐湿熱性も十分でない場合がある。
ポリマーcの平均分散径は、70nm以上であることが好まし。さらに好ましくは100nm以上であり、300nm以下であることが好ましい。さらに好ましくは200nm以下である。ポリマーcの平均分散径が上記範囲内であることにより、ポリマーcがフィルム延伸時に結節点として効果的に機能し、フィルムに優れた製膜性、機械強度、耐湿熱性、絶縁破壊特性を付与することができる場合がある。
ポリマーcの平均分散径の測定は、上述のポリイミド(b)と同様の手法によって求める。
ポリマーcは、上述の代表例のうち、ポリサルホン、ポリフェニルサルホン、ポリエーテルサルホンおよびそれらの変性体からなる群から選ばれる少なくとも1種を用いてなるポリマーであることが好ましい。
本発明でいうポリエーテルサルホン(以下PESという)は芳香族環が一つのスルホニル基と、一つまたは二つのエーテル基とで結合された、下記式(PES1)、(PES2)、(PES3)の少なくとも一種を繰り返し単位とするポリマーであるが、本発明を阻害しない範囲で、他の構造単位がある程度共重合されていてもよい。その場合、共重合される他の構造単位は0.1〜30 mol%であることが好ましい。
Figure 2009209351
また、本発明におけるガラス転移温度が160℃以上300℃以下である非晶性ポリマーで、分子構造中にスルホニル基を有することを特徴とするポリマーcの分子構造の末端基は水酸基やカルボキシル基等に例示される反応性の富む官能基であることが好ましい。ポリマーcの末端基が水酸基やカルボキシル基の様な反応性に富む官能基であることにより、ポリエステル(a)中のポリマーcの平均分散径を本発明の範囲内に良好に制御しやすくなる場合がある。さらに、本発明の二軸配向フィルムに対し、優れた耐湿熱性、寸法安定性、高強度、高剛性を付与することができる場合がある。
本発明の二軸配向ポリエステルフィルム中に含有されるポリイミド(b)とポリマーcの重量比c/bは0.01〜0.3の範囲である。該重量比が上記範囲より大きい場合はフィルムの製膜が不安定となる。該重量比が上記範囲未満であると、ポリマーcがフィルム延伸時に働く結節点としての効果が小さくなり、フィルムに十分な耐湿熱性、寸法安定性、絶縁破壊特性を付与することができない。
ポリイミド(b)とポリマーcの重量比c/bの範囲は好ましくは0.02以上である。さらに好ましくは0.03以上である。最も好ましくは0.05以上である。ポリイミド(b)とポリマーcの重量比c/bは好ましくは0.25以下、より好ましくは0.2以下である。ポリイミド(b)とポリマーcの重量比c/bは好ましくは0.02〜0.25、より好ましくは0.03〜0.2、最も好ましくは0.05〜0.2である。上記範囲内であることにより、ポリイミド(b)およびガラス転移温度が160℃以上300℃以下である非晶性ポリマーで、分子構造中にスルホニル基を有することを特徴とするポリマーcの分散径をいずれも本発明の範囲に制御し易く、フィルムに優れた耐湿熱性を付与すると同時に、生産コストを低くすることができる。
本発明の二軸配向フィルムを製造する際に用いる原料は、原料となる樹脂を製造する際にポリイミド(b)およびポリマーcをあらかじめ混練した樹脂を使うことが好ましい。
本発明では、ポリイミド(b)およびポリマーcをあらかじめ混練することが重要である。フィルム中のポリイミド(b)とポリマーcのポリエステル(a)中での優れた分散性を得ることができる。
本発明の二軸配向フィルムには、相溶化剤(d)を含有させることが好ましい。これにより、ポリイミド(b)およびポリマーcのポリエステル(a)中での平均分散径を本発明の範囲内に制御しやすくし、フィルムに優れた耐湿熱性、寸法安定性を付与することができため重要である。この様な相溶化剤(d)としては、化合物の分子式および分子構造中にエポキシ基、アミノ基、イソシアネート基、水酸基、メルカプト基およびウレイド基の中から選ばれた少なくとも1種の官能基を有する化合物が好ましい。これら官能基がポリイミド(b)またはポリマーcと選択的、収率良く反応する場合がある。さらに、これら官能基がポリマーcとポリイミド(b)との混練性を向上させ、ポリエステル中でのポリイミド(b)、ポリマーcの平均分散径を制御しやすくする場合がある。
相溶化剤(d)を本発明の二軸配向フィルムに含有させる場合は、相溶化剤(d)の含有量はフィルム中の(a)〜(c)の総和の100重量部に対して0.01〜3重量部であることが好ましい。さらに好ましくは0.1〜2重量部、最も好ましくは0.2〜1.5重量部である。
本発明における相溶化剤(d)は、たとえば、エポキシ基、アミノ基、イソシアネ−ト基から選択される一種以上の官能基を有するアルコキシシランが挙げられる。かかる化合物の具体例としては、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランなどのエポキシ基含有アルコキシシラン化合物、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリメトキシシシラン、γ−(2−ウレイドエチル)アミノプロピルトリメトキシシランなどのウレイド基含有アルコキシシラン化合物、γ−イソシアネ−トプロピルトリエトキシシラン、γ−イソシアネ−トプロピルトリメトキシシラン、γ−イソシアネ−トプロピルメチルジメトキシシラン、γ−イソシアネ−トプロピルメチルジエトキシシラン、γ−イソシアネ−トプロピルエチルジメトキシシラン、γ−イソシアネ−トプロピルエチルジエトキシシラン、γ−イソシアナネ−トプロピルトリクロロシランなどのイソシアネ−ト基含有アルコキシシラン化合物、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシランなどのアミノ基含有アルコキシシラン化合物などが挙げられる。中でも、エポキシ基含有アルコキシシラン化合物やイソシアネート基含有アルコキシシラン化合物がポリイミドと反応しやすいので好ましい。特にイソシアネート基含有アルコキシシランが最も好ましい。その例として、γ−イソシアネ−トプロピルトリエトキシシラン、γ−イソシアネ−トプロピルトリメトキシシラン、γ−イソシアネ−トプロピルメチルジメトキシシラン、γ−イソシアネ−トプロピルメチルジエトキシシラン、γ−イソシアネ−トプロピルエチルジメトキシシラン、γ−イソシアネ−トプロピルエチルジエトキシシラン、γ−イソシアナネ−トプロピルトリクロロシランなどが、挙げられる。
具体的な相溶化剤としては、例えば、信越化学工業株式会社により市販されており、シランカップリング剤として入手可能である“KBE−9007”(製品名)3−イソシアネートプロピルトリエトキシシランや、“KBM−303”(製品名)2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン等が挙げられる。
エポキシ基、アミノ基、イソシアネート基から選択される一種以上の官能基を有するアルコキシシランを相溶化剤として用いた場合、ポリイミド(b)とガラス転移温度が110℃以上350℃以下である非晶性ポリマーで、分子構造中にスルホニル基を有することを特徴とするポリマーcの間にシロキサン結合を形成しやすく、分散相の界面近傍にシロキサン結合が存在しやすい。電界放出型電子顕微鏡およびエネルギー分散型X線分光法(TEM−EDX法)を用いて分散相の界面近傍にシリコン原子を検出することができる。本発明では、ガラス転移温度が110℃以上350℃以下である非晶性ポリマーで、分子構造中にスルホニル基を有することを特徴とするポリマーcからなる分散相の界面にシロキサン結合に起因するケイ素原子(Si)を含むことが好ましい。ポリマーcの分散界面にシロキサン結合に起因するケイ素原子(Si)を含有することにより、ポリエステル(a)中のポリマーcの平均分散径を制御しやすくなる場合がある。
本発明の二軸配向フィルムを製造する場合は、あらかじめ、ポリエステル(a)とポリイミド(b)をブレンドすることにより得られる混合樹脂(e)、ポリイミド(b)とポリマーcおよび(必要に応じて)相溶化剤をブレンドすることにより得られる混合樹脂(f)をそれぞれ個別に用意し、次いで、混合樹脂(e)および混合樹脂(f)をさらに混合した樹脂(g)を作製する。この混合樹脂(g)を原料としてフィルムを製造する。
ただ単純にポリエステル(a)と、ポリイミド(b)とガラス転移温度が160℃以上300℃以下である非晶性ポリマーで、分子構造中にスルホニル基を有することを特徴とするポリマーcおよび相溶化剤を含有する物質を一度に混合した樹脂(h)を原料として用いた場合、フィルム製膜時、溶融押出において、フィルムの固有粘度(IV)の大幅な低下を生じ、フィルムの耐湿熱性を低下させる場合や、未溶融物が粗大異物としてフィルム中に生じ、絶縁破壊特性を低下させる場合があるので好ましくない。また、この樹脂(h)を用いて製膜したフィルムに比べ、上記の混合樹脂(g)を用いて製造したフィルムは、優れた製膜性を有し、非常に優れた耐湿熱性、絶縁破壊特性を付与することができる。
本発明の二軸配向ポリエステルフィルムを構成する樹脂には、目的に応じて、難燃剤、熱安定剤、耐候材、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、発錆防止剤、耐銅害安定剤、帯電防止剤、顔料、可塑剤、末端封鎖剤、滑剤、有機滑剤、塩素捕捉剤、ブロッキング防止剤、粘度調整剤、などの各種添加剤を、これら発明の目的を損なわない範囲で添加しても構わない。
酸化防止剤としては例えば、2,6−ジ−tert−ブチル−p−クレゾール(BHT);3,3’,3’’,5,5’,5’’−ヘキサ−tert−ブチル−a,a’,a’’−(メシチレン−2,4,6−トリイル)トリ−p−クレゾール(例えば、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製IRGANOX1330など);
ペンタエリストリール テトラキス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート](例えば、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製IRGANOX1010など)など、ビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリトール−ジ−ホスファイト(例えば、株式会社ADEKA製 アデカスタブPEP−36など)が挙げられる。
熱安定剤としては例えば、トリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)フォスファイト(例えば、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製IRGAFOS168など);
3−ヒドロキシ−5,7−ジ−tert−ブチル−フラン−2−オンとo−キシレンの反応生成物(例えば、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製HP−136など)などが挙げられる。
ただし、酸化防止剤や熱安定剤は上での例示に限定されるものではない。
上記酸化防止剤や熱安定剤の添加量は、フィルムのポリエステル(a)、ポリイミド(b)、ポリマーcの総和の100重量部に対して、それぞれ0.03〜1重量部であることが好ましい。酸化防止剤、熱安定剤それぞれの添加量が上記範囲未満であると、初期の原料から二軸配向ポリエステルフィルムを得るまでの製造工程、その後の二次加工工程において長期耐熱性、耐湿熱性に劣る場合がある。また、酸化防止剤、熱安定剤それぞれの添加量が上記範囲を超えると、それ以上添加しても得られる二軸配向ポリエステルフィルムの長期耐熱性、耐湿熱性が向上せず、経済性に劣る場合がある。酸化防止剤、熱安定剤それぞれの添加量は、フィルム中のポリエステル(a)、ポリイミド(b)、ガラス転移温度が160℃以上300℃以下である非晶性ポリマーで、分子構造中にスルホニル基を有することを特徴とするポリマーcの総和100重量部に対して、より好ましくは0.05〜0.9重量部であり、さらに好ましくは0.1〜0.8重量部である。
本発明の二軸配向フィルムは、本発明の効果を阻害しない範囲内で、紫外線吸収剤、帯電防止剤、難燃剤、顔料、染料、脂肪酸エステルおよびワックスなどの有機滑剤など他の成分が添加されてもよい。また、フィルム表面に易滑性や耐磨耗性や耐スクラッチ性等を付与するために無機粒子や有機粒子などを添加することもできる。
そのような添加物としては、例えば、クレー、マイカ、酸化チタン、炭酸カルシウム、カオリン、タルク、湿式または乾式シリカ、コロイド状シリカ、リン酸カルシウム、硫酸バリウム、アルミナおよびジルコニア等の無機粒子、アクリル酸類、スチレン等を構成成分とする有機粒子、ポリエステルやポリイミド、ポリマーcの重合反応時に添加する触媒等によって析出する、いわゆる内部粒子や、界面活性剤などが挙げられる。
また、本発明の二軸配向フィルムは、単層であっても良いし、少なくとも2層以上の積層構造であっても良い。積層構造をとる場合、本発明のフィルム層を基層部として用いられても良いし、積層部として用いられてもよいが、少なくとも一方の表層は本発明のフィルムからなることが好ましい。また、単層の本発明のフィルムを張り合わせることによりシートを作製しても良い。本発明の二軸配向フィルムを、積層または張り合わせることにより、表面の密着性、接着性に優れると同時にシート基層部は耐湿熱性、寸法安定性に優れたシートを得ることが出来る場合がある。また、積層することによりフィルムに金属光沢などの意匠性を付与することが出来る場合がある。また、積層や張り合わせにより、優れた表面の滑り性、走行性や耐傷つき性を付与することができる場合がある。
本発明の二軸配向フィルムの厚さは、用途などにより異なるが、一般に1〜500μmの範囲が好ましく、薄膜用途や作業性などの観点からは、より好ましくは、5〜300μm、さらに好ましくは10〜200μmの範囲である。最も好ましくは、12〜100μmの範囲である。
さらに本発明の二軸配向フィルムは、必要に応じて、熱処理、成形、表面処理、ラミネート、コーティング、印刷、エンボス加工およびエッチングなどの任意の加工を行ってもよい。
本発明の二軸配向フィルムは優れた耐湿熱性を有することが好ましい。該耐湿熱性を定義する方法として、耐湿熱処理前後のフィルム伸度保持率(下記式により定義)による伸度半減期がある。
伸度保持率(%) = (処理後のサンプルの破断伸度)/(処理前のサンプルの破断伸度)
該伸度保持率が50%となるまでの処理時間を伸度半減期とする。本発明の伸度半減期は20時間以上120時間以下であることが好ましい。特に好ましくは、30時間以上120時間以下である。本発明の二軸配向フィルムの耐湿熱試験伸度半減期は、大きいほどフィルムが高温高湿下において劣化しにくいことに対応する。本発明の二軸配向フィルムの耐湿熱試験震度半減期が30時間以上、120時間以下であることにより、工業材料用途、例えば電気絶縁用途、特に電動モーター、太陽電池、回路基板などに用いられた場合に、これらの部材の使用可能な期間を長くすることができる(部材を長寿命化することができる)場合がある。
伸度半減期を20時間以上120時間以下とするには、例えば、ポリエーテルイミド(PEI)およびポリエーテルサルホン(PES)をPETにそれぞれ平均分散径1〜50nm(PEI)、50〜500nm(PES)で分散させる方法が挙げられる。好ましくは、上記した好ましい相溶化剤を用いて、上記したように分散界面に、シロキサン結合に由来するSi元素を含有していることが好ましい。PEIおよびポリマーcの平均分散径が小さい程、本発明の二軸配向フィルムは耐湿熱性に優れる。本発明の二軸配向フィルムの耐湿熱試験半減期は好ましくは40時間以上110時間以下、さらに好ましくは50時間以上100時間以下である。最も好ましくは、60時間以上95時間以下である。
次に、ポリエステル(a)としてポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリイミド(b)としてポリエーテルイミド(PEI)「ウルテム」(ジーイープラスチックス社製 登録商標)、ガラス転移温度が160℃以上300℃以下である非晶性ポリマーで、分子構造中にスルホニル基を有することを特徴とするポリマーcとしてポリエーテルサルホン(PES)「レーデル」(グレードA−300A)(ソルベイアドバンストポリマーズ社製 登録商標)を使用した場合を例示して、本発明の二軸配向フィルムの好ましい製造法について説明するが、本発明は、下記の製造法に限定されない。
まず、ジメチルテレフタレートとエチレングリコールの混合物に、酢酸マグネシウムを添加して、加熱昇温してエステル交換反応を行なう。次いで、該エステル交換反応生成物に、リン酸トリメチルを添加した後、酸化ゲルマニウムを添加し、重縮合反応層に移行する。次いで、加熱昇温しながら反応系を徐々に減圧して1mmHg以下の減圧下、290℃で重合反応を進める。ここで、固有粘度が0.6程度のポリエステルを得る。また、フィルムを構成するポリエステルに粒子を含有させる方法としては、エチレングリコールに粒子を所定割合にてスラリーの形で分散させ、このエチレングリコールスラリーとポリエステルに混合、あるいはポリエステル製造工程中に添加する方法が好ましい。
粒子を添加する際には、例えば、粒子を合成時に得られる水ゾルやアルコールゾルをいったん乾燥させることなく添加すると粒子の分散性がよいので好ましい。また、粒子の水スラリーを直接所定のポリエステルペレットと混合し、ベント式2軸混練押出機を用いて、ポリエステルに練り込む方法も有効である。粒子の含有量、個数を調節する方法としては、上記方法で高濃度の粒子のマスターを作成しておき、それを製膜時に粒子を実質的に含有しないポリエステルで希釈して粒子の含有量を調節する方法が有効である。
ポリエステルとポリイミドとポリエーテルサルホンを混合する場合、溶融押出前に、ポリエステルとポリイミド、ポリイミドとポリエーテルサルホン、それぞれの樹脂の混合物を予備溶融混練(ペレタイズ)してマスターペレット化する方法が好ましく例示される。
本発明では、まず、前記ポリエチレンテレフタレートのペレットとポリエーテルイミドのペレットを、重量比率が10/90〜90/10で混合して、270〜320℃に加熱されたベント式の2軸混練押出機に供給して、溶融押出する。この時の剪断速度は50〜400sec−1が好ましく、より好ましくは100〜300sec−1、滞留時間は0.5〜10分が好ましく、より好ましくは1〜5分の条件である。さらに、上記条件にて相溶しない場合は、得られたチップを再び二軸押出機に投入し相溶するまで押出を繰り返してもよい。
一方、前記ポリエーテルイミドのペレットとポリエーテルサルホンのペレットと相溶化剤(ここでは、一例として信越化学工業株式会社により市販されており、シランカップリング剤として入手可能である“KBE−9007”(製品名)3−イソシアネートプロピルトリエトキシシランを用いる)を、重量比率が10/90/0.001〜10/90/3で混合して、300〜370℃に加熱されたベント式の2軸混練押出機に供給して、溶融押出する。このときの剪断速度は50〜400sec−1が好ましく、より好ましくは100〜300sec−1、滞留時間は0.5〜10分が好ましく、より好ましくは1〜5分の条件であることが本発明の十分な分散状態を得る上で好ましい。得られたマスターペレットの分散平均粒径が、本発明におけるポリイミド(b)の平均分散径が1〜50nmおよびポリマーcの平均分散径が500nmより大きい場合は、このマスターペレットを再び二軸押出機に投入し、それぞれの分散平均粒径が本発明の範囲となるまで押出を繰り返してもよい。
次に、得られたポリエステルおよびポリエーテルイミドから成るペレットと、ポリエーテルイミドとポリエーテルサルホンから成るペレットと希釈用ポリエチレンテレフタレートペレットを、150〜180℃で3時間以上減圧乾燥した後、固有粘度が低下しないように窒素気流下あるいは減圧下で270〜320℃に加熱された押出機に供給し、二軸配向フィルムを製造する。また、異物や変質ポリマーを除去するために各種のフィルター、例えば、焼結金属、多孔性セラミック、サンド、金網などの素材からなるフィルターを用いることが好ましい。また、必要に応じて、定量供給性を向上させるためにギアポンプを設けてもよい。押出機を用いて、溶融状態のポリエステルとポリエーテルイミドとポリエーテルサルホンの混合物のシートをスリット状のダイから押出し、キャスティングロール上で冷却して未延伸フィルムを作る。
次いで、得られたシート状物を、長手方向(縦方向)に延伸した後、幅方向(横方向)に延伸、もしくは幅方向(横方向)に延伸した後、長手方向(縦方向)に延伸する逐次二軸延伸法、もしくは同時二軸延伸法によって、フィルムに二軸配向性を付与する。以下に、最も一般的に用いられる逐次二軸延伸法による具体例を示すが、本発明は以下の説明に限定されない。
まず、複数のロール群によって加熱したフィルムを(ポリエステルのTg)〜(ポリマーcのTg)の延伸温度、好ましくは(ポリエステルのTg+5℃)〜(ポリマーcのTg−5℃)、さらに好ましくは(ポリエステルのTg+10℃)〜(ポリマーcのTg−10℃)、2〜5倍の倍率、好ましくは2.5〜4.5倍、さらに好ましくは3〜4倍の倍率で一段階もしくは二段階以上の多段階で長手方向(縦方向)に延伸し、更に該フィルムをクリップで把持してテンターに導き、ポリエステルのTg)〜(ポリマーcのTg)の延伸温度、好ましくは(ポリエステルのTg+5℃)〜(ポリマーcのTg−5℃)、さらに好ましくは(ポリエステルのTg+10℃)〜(ポリマーcのTg−10℃)、2〜6倍の倍率で、好ましくは2.5〜5.5倍、さらに好ましくは3〜4.5倍の倍率で幅方向(横方向)に延伸する。縦および横方向の延伸温度をポリエステル(a)のTg以上かつポリマーcのTg以下とすることにより、ポリエステル中でポリマーcが結節点となると推定され、ポリエステルの延伸配向を効果的に行うことができる。この際、必要に応じて更に長手方向及び/または幅方向に110〜180℃の温度で1.01〜2.5倍の延伸を施してもよい。本発明では、延伸後の熱処理温度は、寸法安定性、耐熱性、耐湿熱性の観点から、好ましくはポリエステル(a)の融点以下の温度であり、より好ましくは190〜245℃の温度、さらに好ましくは200〜230℃の温度であり、1〜30秒間熱処理することが好ましい。また本発明の二軸配向フィルムは、靱性を得られ易くする観点から熱処理工程後に100〜160℃の中間冷却を施すことが好ましく、弛緩処理を行うことが好ましく、幅方向および/または長手方向に2〜10%の割合で弛緩処理することが好ましく、より好ましくは4〜9%である。
このようにして、耐湿熱性、絶縁破壊特性に優れた二軸配向フィルムを得ることができる。
また、本発明の二軸配向フィルムは、幅方向の湿度膨張係数が0〜6.0ppm/%RHであることが好ましい。湿度膨張係数が上記範囲内であることは、例えば磁気記録媒体用に用いた場合に磁気記録媒体の記録再生時の湿度変化による寸法安定性や高湿条件での保存後の寸法安定性の観点から好ましい。幅方向の湿度膨張係数の上限は、好ましくは5.5ppm/%RH、さらに好ましくは5.0ppm/%RHである。幅方向の湿度膨張係数の下限を0ppm/%RHより小さくするためには、幅方向の配向をかなり高める必要があり、実質的に二軸配向フィルムを得ることが困難である場合がある。より好ましい範囲としては、0〜5.5ppm/%RH、さらに好ましい範囲としては0〜5.0ppm/%RHである。
また、フィルム幅方向の湿度膨張係数を0〜6.0ppm/%RHとするためには、ポリマーcとして、ポリフェニルサルホン、ポリエーテルサルホンおよびそれらの変性体からなる群から選ばれる少なくとも1種のポリマーを用いることが好ましい。
続いて、フィルム幅方向の湿度膨張係数が0〜6.0ppm/%RHである二軸配向フィルムの好ましい製造法について説明する。
ポリエステル(a)としてPET、ポリイミド(b)としてPEI「ウルテム」(SABICイノベーティブプラスチック社製 登録商標)、ポリマーcとしてポリエーテルサルホン(PES)「レーデル」(グレードA−300A)(ソルベイアドバンストポリマーズ社製 登録商標)、相溶化剤(d)として信越化学工業株式会社により市販されており、シランカップリング剤として入手可能である“KBE−9007”(製品名)「3−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン」を使用した場合を例示して、本発明の二軸配向フィルムの好ましい製造法について説明するが、本発明は、下記の製造法に限定されない。
まず、ジメチルテレフタレートとエチレングリコールの混合物に、酢酸マグネシウムを添加して、加熱昇温してエステル交換反応を行なう。次いで、該エステル交換反応生成物に、リン酸トリメチルを添加した後、酸化ゲルマニウムを添加し、重縮合反応層に移行する。次いで、加熱昇温しながら反応系を徐々に減圧して1mmHg以下の減圧下、290℃で重合反応を進める。ここで、固有粘度が0.6程度のポリエステルを得る。また、フィルムを構成するポリエステルに粒子を含有させる方法としては、エチレングリコールに粒子を所定割合にてスラリーの形で分散させ、このエチレングリコールスラリーとポリエステルに混合、あるいはポリエステル製造工程中に添加する方法が好ましい。
粒子を添加する際には、例えば、粒子を合成時に得られる水ゾルやアルコールゾルをいったん乾燥させることなく添加すると粒子の分散性がよいので好ましい。また、粒子の水スラリーを直接所定のポリエステルペレットと混合し、ベント式2軸混練押出機を用いて、ポリエステルに練り込む方法も有効である。粒子の含有量、個数を調節する方法としては、上記方法で高濃度の粒子のマスターを作成しておき、それを製膜時に粒子を実質的に含有しないポリエステルで希釈して粒子の含有量を調節する方法が有効である。
PETとPEIとPESを混合する場合、溶融押出前に、PETとPEI、PEIとPESおよび相溶化剤(d)、それぞれの樹脂の混合物を予備溶融混練(ペレタイズ)してマスターペレット化する方法が好ましく例示される。
本発明では、まず、前記PETのペレットとPEIのペレットを、重量比率が10/90〜90/10で混合して、270〜320℃に加熱されたベント式の2軸混練押出機に供給して、溶融押出する。このときの剪断速度は50〜2,000sec−1が好ましく、より好ましくは100〜1,800sec−1、滞留時間は0.5〜10分が好ましく、より好ましくは1〜5分の条件である。さらに、PET中のPEIの分散の平均分散径をより小さくしたい場合は、得られたチップを再び二軸押出機に投入し押出を繰り返してもよい。
本発明において、PESとPEIからPEI-PES混合樹脂を作製する場合、二軸押出機などのせん断応力のかかる高せん断混合機を用いて混練する方法が好ましい。その場合、PEIとPESと相溶化剤の質量分率が99/1/0.001〜50/50/3の混合樹脂を作成することが重要である。特に好ましくはPEIとPESと鎖連結剤の質量分率は95/5/0.1〜70/30/2.0である。
ポリエステル(a)よりもガラス転移温度が高く、溶融粘度が高いPESがフィルム中で未溶融の粗大異物となり、製膜性が低下したり、最終的に得られるフィルムの表面粗さが大きくなる場合がある。PEIとPESの混練の重量比率を上記範囲内にすることにより、加工中にPESの分散性を制御しやすくなり、さらにフィルム中のPES含有量を本発明の範囲内に制御しやすくなる。重量比率はさらに好ましくは、90/10/0.1〜80/20/1.5である。
二軸押出機で混合する場合、分散不良物を低減させる観点から、3条二軸タイプまたは2条二軸タイプのスクリューを装備したものが好ましく、混練部ではPES樹脂の加工温度300〜380℃の樹脂温度範囲が好ましい。さらに好ましい温度範囲は310〜370℃であり、より好ましい温度範囲は320〜365℃である。混練部の温度範囲を好ましい範囲にすることは、せん断応力を高めやすく、分散不良物も低減できる効果が高くなり、フィルムの表面粗さを本発明の好ましい範囲に制御しやすくなる。そのときの滞留時間は1〜5分の範囲が好ましい。また、スクリュー回転数を100〜500回転/分とすることが好ましく、さらに好ましくは200〜400回転/分の範囲である。スクリュー回転数を好ましい範囲に設定することで、高いせん断応力が付加され易く、分散相の分散径を本発明の好ましい範囲に制御することができる。また、二軸押出機の(スクリュー軸長さ/スクリュー軸径)の比率は20〜60の範囲であることが好ましく、さらに好ましくは30〜50の範囲である。さらに、二軸スクリューにおいて、混練力を高めるためにニーディングパドルなどによる混練部を設けることは好ましく、その混練部を好ましくは2箇所以上、さらに好ましくは3箇所以上設けたスクリュー形状にする。この際、原料の混合順序には特に制限はなく、全ての原材料を配合後上記の方法により溶融混練する方法、一部の原材料を配合後上記の方法により溶融混練し更に残りの原材料を配合し溶融混練する方法、あるいは一部の原材料を配合後単軸あるいは2軸の押出機により溶融混練中にサイドフィーダーを用いて残りの原材料を混合する方法など、いずれの方法を用いてもよい。また、プラスチック成形加工学会誌「成形加工」第15巻第6号、382〜385頁(2003年)に記載された超臨界流体を利用する方法なども好ましく例示することができる。
上記の質量比率でPEIのペレットとPESのペレットおよび相溶化剤を混合して、300〜380℃に加熱されたベント式の2軸混練押出機に供給して、溶融押出する。このときの剪断速度は50〜3,000sec-1が好ましく、より好ましくは100〜2,000sec-1、滞留時間は0.5〜10分が好ましく、より好ましくは1〜5分の条件である。
次に、得られたPETおよびPEIから成るペレットと、PEIとPESおよび相溶化剤から成るペレットとPETペレットを、150〜180℃で3時間以上減圧乾燥した後、固有粘度が低下しないように窒素気流下あるいは減圧下で270〜320℃に加熱された押出機に供給し、二軸配向フィルムを製造する。
本発明の二軸配向ポリエステルフィルムを構成する樹脂には、目的に応じて、難燃剤、熱安定剤、耐候材、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、発錆防止剤、耐銅害安定剤、帯電防止剤、顔料、可塑剤、末端封鎖剤、滑剤、有機滑剤、塩素捕捉剤、ブロッキング防止剤、粘度調整剤、などの各種添加剤を、これら発明の目的を損なわない範囲で添加しても構わない。
酸化防止剤としては例えば、2,6-ジ-tert-ブチル-p-クレゾール(BHT);3,3’,3’’,5,5’,5’’-ヘキサ-tert-ブチル-a,a’,a’’-(メシチレン-2,4,6-トリイル)トリ-p-クレゾール(例えば、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製IRGANOX1330など);ペンタエリストリール テトラキス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート](例えば、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製IRGANOX1010など)などが挙げられる。
熱安定剤としては例えば、トリス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)フォスファイト(例えば、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製IRGAFOS168など);3-ヒドロキシ-5,7-ジ-tert-ブチル-フラン-2-オンとo-キシレンの反応生成物(例えば、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製HP-136など)などが挙げられる。
ただし、酸化防止剤や熱安定剤は上での例示に限定されるものではない。
上記酸化防止剤や熱安定剤の含有量は、フィルム全質量100質量部に対して、それぞれ0.03〜1質量部であることが好ましい。酸化防止剤、熱安定剤それぞれの含有量が上記範囲未満であると、初期の原料から二軸配向ポリエステルフィルムを得るまでの製造工程、その後の二次加工工程において長期耐熱性、耐湿熱性に劣る場合がある。また、酸化防止剤、熱安定剤それぞれの含有量が上記範囲を超えると、それ以上添加しても得られる二軸配向ポリエステルフィルムの長期耐熱性、耐湿熱性が向上せず、経済性に劣る場合がある。酸化防止剤、熱安定剤それぞれの含有量は、フィルム全質量100質量部に対して、より好ましくは0.05〜0.9質量部であり、さらに好ましくは0.1〜0.8質量部である。
本発明の二軸配向フィルムは、本発明の効果を阻害しない範囲内で、紫外線吸収剤、帯電防止剤、難燃剤、顔料、染料、脂肪酸エステルおよびワックスなどの有機滑剤など他の成分が添加されてもよい。また、フィルム表面に易滑性や耐磨耗性や耐スクラッチ性等を付与するために無機粒子や有機粒子などを添加することもできる。
そのような添加物としては、例えば、クレー、マイカ、酸化チタン、炭酸カルシウム、カオリン、タルク、湿式または乾式シリカ、コロイド状シリカ、リン酸カルシウム、硫酸バリウム、アルミナおよびジルコニア等の無機粒子、アクリル酸類、スチレン等を構成成分とする有機粒子、ポリエステルやポリフェニレンスルフィドの重合反応時に添加する触媒等によって析出する、いわゆる内部粒子や、界面活性剤などが挙げられる。
上述したポリエステル(a)、ポリイミド(B)、ポリマーcおよび相溶化剤dならびに各種添加剤を有してなるペレット等を。押出機に供給し、溶融し、溶融状態のシートをスリット状のダイから押出し、キャスティングロール上で冷却して未延伸フィルムを作る。このとき、押出機に、異物や変質ポリマーを除去するために各種のフィルター、例えば、焼結金属、多孔性セラミック、サンド、金網などの素材からなるフィルターを用いることも好ましい態様の一つである。また、必要に応じて、定量供給性を向上させるためにギアポンプを設けてもよい。
本発明の二軸配向ポリエステルフィルムを溶融法により連続製膜する場合、未延伸フィルムを少なくとも1回はポリマーcのガラス転移温度以下で延伸することが重要である。ポリマーcのガラス転移温度以下で延伸することにより、フィルム中のポリマーcが延伸の応力による変形を生じず、ポリマーcとからみあうポリエステル(a)の分子鎖を拘束する効果を発揮する。フィルムをポリマーcのガラス転移温度以下で少なくとも1回延伸することにより、効果的にポリエステル(a)の分子鎖を緊張させ、フィルムの配向を効果的に高めることができる。フィルムの配向を高めることにより湿度膨張係数を本発明の範囲に制御しやすくなる場合がある。最も好ましくは、全ての延伸工程をポリマーcのガラス転移温度以下で処理することである。
次いで、得られた未延伸フィルムを、長手方向(縦方向)に延伸した後、幅方向(横方向)に延伸、もしくは幅方向(横方向)に延伸した後、長手方向(縦方向)に延伸する逐次二軸延伸法、もしくは同時二軸延伸法によって、フィルムに二軸配向性を付与する。以下に、最も一般的に用いられる逐次二軸延伸法による具体例を示すが、本発明は以下の説明に限定されない。
まず、複数のロール群によって加熱したフィルムをポリエステル(a)のガラス転移温度以上、ポリマーcのガラス転移温度以下で、2〜5倍の倍率、好ましくは2.5〜4.5倍、さらに好ましくは3〜4倍の倍率で一段階もしくは二段階以上の多段階で長手方向(縦方向)に延伸し、更に該フィルムをクリップで把持してテンターに導き、ポリエステル(a)のガラス転移温度以上、ポリマーcのガラス転移温度以下、2〜6倍の倍率で、好ましくは2.5〜5.5倍、さらに好ましくは3〜4.5倍の倍率で幅方向(横方向)に延伸する。この際、必要に応じて更に長手方向及び/または幅方向に1.01〜2.5倍の延伸を施してもよい。
本発明では、延伸後の熱処理温度は、寸法安定性、耐熱性、耐湿熱性の観点から、好ましくはポリエステル(a)の融点以下の温度であり、より好ましくは190〜245℃の温度、さらに好ましくは200〜230℃の温度であり、1〜30秒間熱処理することが好ましい。また本発明の二軸配向フィルムは、靱性を得られ易くする観点から熱処理工程後に100〜160℃の中間冷却を施すことが好ましく、弛緩処理を行うことが好ましく、幅方向および/または長手方向に2〜10%の割合で弛緩処理することが好ましく、より好ましくは4〜9%である。このようにして、耐湿熱性に優れた二軸配向フィルムを得ることができる。
また、以下に同時二軸延伸法を用いた場合の具体例を示す。本発明において、フィルム幅方向の湿度膨張係数を0〜6.0ppm/%RHとするためには、上述した逐次二軸延伸法よりも、次に述べる同時二軸延伸法を採用することが好ましい。
同時二軸延伸は、同時二軸テンターを用いて、長手方向と幅方向に同時に延伸を行う同時二軸延伸法により行うことができる。まず、未延伸フィルムを、リニアモーター方式の同時二軸延伸テンターに該フィルムの両端部をクリップで把持して導き、予熱ゾーンでPETのガラス転移温度(Tg)以上〜ポリマーcのガラス転移温度以下、例えば85〜90℃に加熱し、長手方向と幅方向のいずれにも同時に、4.5〜10倍に1段もしくは2段以上の多段で延伸する。延伸倍率は長手方向と幅方向で異なっていても構わない。このときにいずれの場合も、フィルム端部を把持するクリップの温度は、(PETのTg)〜(PETのTg+120)℃の温度範囲に設定するのが好ましい。延伸工程での延伸温度は、(PETのTg)〜(ポリマーcのTg)の間の温度範囲内に保つことが好ましいが、いったん冷却して、フィルムの結晶化を抑えながら延伸してもかまわない。さらに好ましくは、(PETのTg)〜(ポリマーcのTg-30)℃、最も好ましくは(PETのTg)〜(ポリマーcのTg-50)℃で延伸する。
本発明では、フィルム幅方向の湿度膨張係数を0〜6.0ppm/%RHとするためには、上述した多段延伸法を採用することが特に好ましい。
フィルムの延伸温度がポリマーcのTgよりも低いことより、ポリマーcをポリマー分子鎖の結節点や拘束点として作用させ、フィルムの高配向化に極めて有効である。
また、分子量が高い原料や結晶化しにくい原料の場合には、延伸温度を200℃まで高めて行うことが好ましい。また、延伸工程の後半では、延伸温度を2段階以上で徐々に高めながら延伸することが好ましい。
続いて、本発明の効果発現の観点から二軸延伸されたポリエステルフィルムに、(PETの融点Tm-70)℃〜(Tm)℃、さらに好ましくは(PETのTm-50)℃〜(PETのTm-10)℃の範囲で熱固定処理を施す。さらに、熱固定温度で長手および幅方向に0.5〜5%、さらに好ましくは1〜3%の制限収縮を与え(以下、弛緩熱処理Iという)、その後冷却過程で、(PETのTg)℃〜(PETのTm-50)℃、さらに好ましくは(PETのTg+10)℃〜(PETのTm-80)℃の温度範囲で長手および幅方向に対して1〜7%、さらに好ましくは2〜6%の範囲で制限収縮を与えることである(以下、弛緩熱処理IIという)。なお、Tmとは融点を指す。
弛緩熱処理は長手方向と幅方向で異なる制限収縮率で行っても構わない。特に、熱固定温度で弛緩熱処理Iを行ってから冷却過程で弛緩熱処理IIを行うことが、本発明の効果をより高めるために好ましい。弛緩熱処理IIは温度の変化をつけて2段階以上行うことが好ましい。その後、フィルムを室温まで冷やしフィルムエッジを除去して巻き取ることで、目的とする二軸配向ポリエステルフィルムが得られる。
本発明でいうガラス転移温度Tgは、示差走査熱分析における昇温時の熱流束ギャップからJIS-K7121(1987)に従って求められる値である。示差走査熱分析による方法のみで判定しにくい場合には、動的粘弾性測定あるいは顕微鏡観察などの形態学的方法を併用してもよい。また、示差走査熱分析によってガラス転移温度を判定する場合は、温度変調法や高感度法を使用することも有効である。本発明でいう融点TmはJIS-K7122(1987)に従って求められる値である。
[物性の測定方法]
(1)フィルム中の各樹脂の含有量の測定
フィルムを秤量後、ヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)に溶解する。ガラス転移温度が160℃以上300℃以下である非晶性ポリマーで、分子構造中にスルホニル基を有することを特徴とするポリマーにおいて不溶成分がある場合は、この不溶成分を遠心分離で分取した後、重量を測定し、X線構造解析、元素分析、FT−IR、NMR法により不溶成分の構造と重量分率が測定する。上澄み成分についても同様に分析すれば、ポリエステル成分およびポリイミド成分の重量分率と構造が特定できる。詳しくは、この上澄み成分についてH核のNMRスペクトルを測定する。得られたスペクトルで、ポリエステルとポリイミドに特有の吸収(例えば、ポリエステルがポリエチレンテレフタレートであればテレフタル酸の芳香族プロトン、ポリイミドがポリエーテルイミドであればビスフェノールAの芳香族のプロトン)のピーク面積強度を求め、その比率とプロトン数よりブレンドのモル比を算出する。さらにポリマーの単位ユニットに相当する式量より重量比を算出する。このようにしてポリエステル成分およびポリイミド成分の重量分率と構造が特定できる。
(2)分散相界面のSi原子の検出
フィルムを長手方向に平行かつフィルム面に垂直な方向に切断し、サンプルを超薄切片法で作製した。分散相のコントラストを明確にするために、オスミウム酸やルテニウム酸、リンタングステン酸などで染色してもよい。切断面を電界放出型電子顕微鏡(JEOL製JEM2100F、EDX(JEOL製JED−2300T))を用いて、加圧電圧200kV、試料吸収電流10−9A、EDX線分析20秒/ポイント、ビーム径1nmの条件下でTEM−EDX法により分散相の界面を評価した。分析ポイント(EDX線分析20秒/ポイント)の各ポイントについて、検出される全元素を100原子数%とする。任意に10個の分散相について評価してSi元素が0.2原子数%以上検出できたものを○、できないものを×とした。
(3)分散相の平均分散径
フィルムを(ア)長手方向に平行かつフィルム面に垂直な方向、(イ)幅方向に平行かつフィルム面に垂直な方向、(ウ)フィルム面に対して平行な方向に切断し、サンプルを超薄切片法で作製した。分散相のコントラストを明確にするために、オスミウム酸やルテニウム酸などで染色してもよい。切断面を透過型電子顕微鏡(日立製H−7100FA型)を用いて、加圧電圧100kVの条件下で観察し、2万倍で写真を撮影した。得られた写真をイメ−ジアナライザ−に画像として取り込み、任意の100個の分散相を選択し、必要に応じて画像処理を行うことにより、次に示すようにして分散相の大きさを求めた。(ア)の切断面に現れる各分散相のフィルム厚み方向の最大長さ(la)と長手方向の最大長さ(lb)、(イ)の切断面に現れる各分散相のフィルム厚さ方向の最大長さ(lc)と幅方向の最大長さ(ld)、(ウ)の切断面に現れる各分散相のフィルム長手方向の最大長さ(le)と幅方向の最大長さ(lf)を求めた。次いで、分散相の形状指数I=(lbの数平均値+leの数平均値)/2、形状指数J=(ldの数平均値+lfの数平均値)/2、形状指数K=(laの数平均値+lcの数平均値)/2とした場合、分散相の平均分散径を(I+J+K)/3とした。さらに、I,J,Kの中から、最大値を平均長径L、最小値を平均短径Dと決定した。
(4)固有粘度(IV)[η]
サンプルをオルトクロロフェノールに溶解させる。溶解しない部分は取り除き、溶解する部分について測定を行う。オルトクロロフェノール中、25℃で測定した溶液粘度から下式により計算される値を用いた。
ηsp/C=[η]+K[η]・C
ここで、ηsp=(溶液粘度/溶媒粘度)−1、Cは溶媒100mlあたりの溶解ポリマ−重量(g/100ml、通常1.2)、Kはハギンス定数(0.343とする)である。また、溶液粘度と溶媒粘度は、オストワルド粘度計を用いて測定した。
(5)フィルム厚み
23℃65%RHの雰囲気下でアンリツ(株)製電子マイクロメータ(K−312A型)を用いて、針圧30gにてフィルム厚みを測定した。
(6)破断強度、破断伸度
JIS K7127(1999年)に規定された方法に従って、インストロンタイプの引張試験機を用いて測定した。測定は下記の条件で行い、サンプルを変更して20回行い、それぞれについてその測定をして、平均値を求めた。
測定装置:オリエンテック(株)製フイルム強伸度自動測定装置“テンシロンAMF/RTA−100”
試料サイズ:幅10mm×試長間200mm(フィルム長手方向に)
試料の形状:短冊状
引張り速度:300m/分
測定環境:温度25℃、湿度65%RH
初期引っ張りチャック間距離は100mm。
(7)配向の判別
フィルムの配向状態を、フィルムに対して以下に示す3方向からX線を入射した際に得られるX線回折写真から判別する。
・Through入射:フィルムの縦方向(MD)・横方向(TD)で形成される面に垂直に入射
・End入射 :フィルムの横方向・厚み方向で形成される面に垂直に入射
・Edge入射 :フィルムの縦方向・厚み方向で形成される面に垂直に入射。
なお、サンプルは、フィルム方向を揃えて、厚みが1mm程度になるよう重ね合わせて、切り出し、測定に供した。
X線回折写真は以下の条件でイメージングプレート法により測定した。
・X線発生装置 :理学電気(株)製 4036A2型
・X線源 :CuKα線(Niフィルター使用)
・出力 :40kV、20mA
・スリット系 :1mmφピンホールコリメータ
・イメージングプレート:FUJIFILM BAS−SR
・撮影条件 :カメラ半径(サンプルとイメージングプレートとの間の距離)40mm、露出時間5分。
ここで、フィルムの無配向、一軸配向、二軸配向の判別は、例えば、松本喜代一ら、“繊維学会誌”、第26巻、第12号、1970年、p.537−549;松本喜代一著、“フィルムをつくる”、共立出版(1993)、p.67−86;岡村誠三ら著、“高分子化学序論(第2版)”、化学同人(1981)、p.92−93などで解説されているように、以下の基準で判別できる。
・無配向 :いずれの方向のX線回折写真においても実質的にほぼ均等強度を有するデバイ・シェラー環が得られる
・(縦)一軸配向:End入射のX線回折写真においてほぼ均等強度を有するデバイ・シェラー環が得られる
・二軸配向 :いずれの方向のX線回折写真においてもその配向を反映した、回折強度が均等ではない回折像が得られる。
(8)耐湿熱性(破断伸度の半減時間)
フィルム長手方向に、長さ200mm、幅10mmの短冊状のサンプルを切り出して用いた。JIS K−7127(1999年)に規定された方法に従って、引っ張り試験器を用いて25℃、65%RHにて破断伸度を測定した。初期引っ張りチャック間距離は100mmとし、引っ張り速度は300m/分とした。測定はサンプルを変更して20回行い、その破断伸度の平均値(X)を求めた。また、フィルム長手方向に、長さ200mm、幅10mmの短冊状のサンプルを、高度加速寿命試験器(タバイエスペック(株)製プレッシャークッカーTPC−211型)を用いて2kg/cmの加圧下、140℃、80%RHの雰囲気下で放置した後、自然冷却し、このサンプルについて前記と同条件での引っ張り試験を20回行い、その破断伸度の平均値(Y)を求めた。得られた破断伸度の平均値(X)、(Y)から伸度保持率を次式で求めた。伸度保持率が50%以下となるまでの処理時間を破断伸度の半減時間とした。
伸度保持率(%)=(Y/X)×100
伸度保持率が50%以下となるまでの熱処理時間を破断伸度の半減時間とした。耐湿熱性は下記の基準に従って評価した。◎と○と△が合格である。
◎:伸度半減期が71時間以上である。
○:伸度半減期が30時間以上71時間未満である。
△:伸度半減期が20時間以上30時間未満である。
×:伸度半減期が20時間未満である。
(9)絶縁破壊特性
陰極に厚み100μm、10cm角アルミ箔電極、陽極に真鍮製25mmφ、500gの電極を用い、この間にフィルムを挟み、春日製高電圧直流電源を用いて100V/secの昇圧速度で昇圧し、10mA以上の電流が流れた場合を絶縁破壊したものとし、このときの電圧値を測定した。200V/μm以上を○、200V/μm未満を×とした。
(10)ガラス転移温度(Tg)
下記装置および条件で比熱測定を行い、JIS K7121(1987年)に従って決定した。
装置 :TA Instrument社製温度変調DSC
測定条件:
加熱温度 :270〜570K(RCS冷却法)
温度校正 :高純度インジウムおよびスズの融点
温度変調振幅:±1K
温度変調周期:60秒
昇温ステップ:5K
試料重量 :5mg
試料容器 :アルミニウム製開放型容器(22mg)
参照容器 :アルミニウム製開放型容器(18mg)
なお、ガラス転移温度は下記式により算出した。
ガラス転移温度=(補外ガラス転移開始温度+補外ガラス転移終了温度)/2。
(11)溶融粘度
島津製作所製フローテスターCFT−500A形(高下式フローテスター)を用いて測定した。予熱時間3分間終了後に負荷し、KP(比例定数)40、積分の時定数(I−TIME)70、微分の時定数(D−TIME)70、ダイ寸法1mm、ダイ長さ10mm、プランジャー断面積1cmとし、測定位置7mmから10mmにおいて、350℃、せん断速度100sec−1の時の値を測定する。単位は[Pa・s]で表す。同様の測定を5回行い、その平均値を該ポリマーの350℃、せん断速度100sec−1の溶融粘度とした。
(12)湿度膨張係数
フィルムの幅方向に対して、下記条件にて測定を行い、3回の測定結果の平均値を本発明における湿度膨張係数とする。
・測定装置:島津製作所製熱機械分析装置TMA−50(湿度発生器:アルバック理工製湿度雰囲気調節装置HC−1)
・試料サイズ:フィルム長手方向10mm×フィルム幅方向12.6mm
・荷重:0.5g
・測定回数:3回
・測定温度:30℃
・測定湿度:40%RHで6時間保持し寸法を測定し時間40分で80%RHまで昇湿し、80%RHで6時間保持したあと支持体幅方向の寸法変化量ΔL(mm)を測定する。次式から湿度膨張係数(ppm/%RH)を算出する。
・湿度膨張係数(ppm/%RH)=10×{(ΔL/12.6)/(80−40)}。
(13)幅寸法測定(磁気記録媒体用フィルムとしての好適性評価)
1m幅にスリットしたフィルムを、張力200Nで搬送させ、支持体の一方の表面(A)に下記組成の磁性塗料および非磁性塗料をエクストルージョンコーターにより重層塗布し(上層が磁性塗料で、塗布厚0.2μm、下層が非磁性塗料で塗布厚0.9μm)、磁気配向させ、乾燥温度100℃で乾燥させる。次いで反対側の表面(B)に下記組成のバックコートを塗布した後、小型テストカレンダー装置(スチール/ナイロンロール、5段)で、温度85℃、線圧2.0×105N/mでカレンダー処理した後、巻き取る。上記テープ原反を1/2インチ(12.65mm)幅にスリットし、パンケーキを作成する。次いで、このパンケーキから長さ200m分をカセットに組み込んで、カセットテープとする。
(磁性塗料の組成)
・強磁性金属粉末 : 100質量部
〔Fe:Co:Ni:Al:Y:Ca=70:24:1:2:2:1(質量比)〕
〔長軸長:0.09μm、軸比:6、保磁力:153kA/m(1,922Oe)、飽和磁化:146Am /kg(146emu/g)、BET比表面積:53m /g、X線粒径:15nm〕
・変成塩化ビニル共重合体(結合剤) : 10質量部
(平均重合度:280、エポキシ基含有量:3.1質量%、スルホン酸基含有量:8×10−5当量/g)
・変成ポリウレタン(結合剤) : 10質量部
(数平均分子量:25,000,スルホン酸基含有量:1.2×10−4当量/g、ガラス転移点:45℃)
・ポリイソシアネート(硬化剤) : 5質量部
(日本ポリウレタン工業(株)製コロネートL(商品名))
・2−エチルヘキシルオレート(潤滑剤) : 1.5質量部
・パルミチン酸(潤滑剤) : 1質量部
・カーボンブラック(帯電防止剤) : 1質量部
(平均一次粒子径:0.018μm)
・アルミナ(研磨剤) : 10質量部
(αアルミナ、平均粒子径:0.18μm)
・メチルエチルケトン : 75質量部
・シクロヘキサノン : 75質量部
・トルエン : 75質量部。
(非磁性塗料の組成)
・変成ポリウレタン : 10質量部
(数平均分子量:25,000、スルホン酸基含有量:1.2×10−4当量/g、ガラス転移点:45℃)
・変成塩化ビニル共重合体 : 10質量部
(平均重合度:280、エポキシ基含有量:3.1質量%、スルホン酸基含有量:8×10−5当量/g)
・メチルエチルケトン : 75質量部
・シクロヘキサノン : 75質量部
・トルエン : 75質量部
・ポリイソシアネート : 5質量部
(日本ポリウレタン工業(株)製コロネートL(商品名))
・2−エチルヘキシルオレート(潤滑剤) : 1.5質量部
・パルミチン酸(潤滑剤) : 1質量部。
(バックコートの組成)
・カーボンブラック : 95質量部
(帯電防止剤、平均一次粒子径0.018μm)
・カーボンブラック : 10質量部
(帯電防止剤、平均一次粒子径0.3μm)
・アルミナ : 0.1質量部
(αアルミナ、平均粒子径:0.18μm)
・変成ポリウレタン : 20質量部
(数平均分子量:25,000、スルホン酸基含有量:1.2×10−4当量/g、ガラス転移点:45℃)
・変成塩化ビニル共重合体 : 30質量部
(平均重合度:280、エポキシ基含有量:3.1質量%、スルホン酸基含有量:8×10−5当量/g)
・シクロヘキサノン : 200質量部
・メチルエチルケトン : 300質量部
・トルエン : 100質量部。
カセットテープのカートリッジからテープを取り出し、下記恒温恒湿槽内へ図1のように作製したシート幅測定装置を入れ、幅寸法測定を行う。なお、図1に示すシート幅測定装置は、レーザーを使って幅方向の寸法を測定する装置で、磁気テープ9をフリーロール5〜8上にセットしつつ荷重検出器3に固定し、端部に荷重となる分銅4を吊す。この磁気テープ9にレーザー光10を照射すると、レーザー発振器1から幅方向に線状に発振されたレーザー光10が磁気テープ9の部分だけ遮られ、受光部2に入り、その遮られたレーザーの幅が磁気テープの幅として測定される。3回の測定結果の平均値を本発明における幅とする。
・測定装置:(株)アヤハエンジニアリング社製シート幅測定装置
・レーザー発振器1、受光部2:レーザー寸法測定機 キーエンス社製LS−5040
・荷重検出器3:ロードセル NMB社製CBE1−10K
・恒温恒湿槽:(株)カトー社製SE−25VL−A
・荷重4:分銅(長手方向)
・試料サイズ:幅1/2inch×長さ250mm
・保持時間:5時間
・測定回数:3回測定する。
(幅寸法変化率:寸法安定性)
2つの条件でそれぞれ幅寸法(lA、lB)を測定し、次式にて寸法変化率を算出する。具体的には、次の基準で寸法安定性を評価する。
A条件で24時間経過後lAを測定して、その後B条件で24時間経過後にlBを測定する。テープカートリッジのはじめから30m地点から切り出したサンプル、100m地点から切り出したサンプル、170m地点から切り出したサンプルの3点を測定した。×を不合格とする。
A条件:10℃10%RH 張力0.85N
B条件:29℃80%RH 張力0.55N
幅寸法変化率(ppm)=10×((lB−lA)/lA)
◎:幅寸法変化率の最大値が500(ppm)未満
○:幅寸法変化率の最大値が500(ppm)以上600(ppm)未満
△:幅寸法変化率の最大値が600(ppm)以上700(ppm)未満
×:幅寸法変化率の最大値が700(ppm)以上。
本発明を、実施例に基づいて説明する。
(参考例1)
ポリエチレンテレフタレート(PET)ポリマーチップの製造:
ジメチルテレフタレート100重量部、エチレングリコール60重量部の混合物に、酢酸マグネシウム0.04重量部を添加して、加熱昇温してエステル交換反応を行なった。次いで該エステル交換反応生成物に、リン酸トリメチル0.020重量部を添加した後、酸化ゲルマニウムを0.02重量部添加し、重縮合反応層に移行した。次いで加熱昇温しながら反応系を徐々に減圧して133Pa以下の減圧下、290℃で常法により重合し、固有粘度0.65 dl / gのポリエチレンテレフタレート(Tg: 80℃)を得た。
(参考例2)
ポリエチレン−2,6−ナフタレート(PEN)ポリマーチップの製造:
2,6−ナフタレンジカルボン酸ジメチル100重量部とエチレングリコール60重量部の混合物に、酢酸マンガン・4水和物塩0.03重量部を添加し、150℃の温度から240℃の温度に徐々に昇温しながらエステル交換反応を行った。途中、反応温度が170℃に達した時点で三酸化アンチモン0.024重量部を添加した。また、反応温度が220℃に達した時点で3,5−ジカルボキシベンゼンスルホン酸テトラブチルホスホニウム塩0.042重量部(2mmol%に相当)を添加した。その後、引き続いてエステル交換反応を行い、エステル交換反応終了後、リン酸トリメチル0.023重量部を添加した。次いで、反応生成物を重合反応器に移し、290℃の温度まで昇温し、27 Pa以下の高減圧下にて重縮合反応を行い、固有粘度0.65dl/gのポリエチレン−2,6−ナフタレートチップを得た(Tg :120℃)。
(参考例3)
ポリイミド(b−1、b−2)ポリマーチップの製造:
<ポリイミド(b−1)>
イソホロンジイソシアネート200gを窒素雰囲気下でN−メチル−2−ピロリドン(NMP)3,000ml中に添加し攪拌した。次いで、この溶液に無水ピロメリット酸196gを室温で添加した後、徐々に昇温した。その後、180℃で6時間加熱すると、二酸化炭素の発生が終了したので加熱を止めた。このポリマー溶液を水中に展開して洗浄した後、ここで得られたポリマーを乾燥しポリイミド(b−1)を得た。
<ポリイミド(b−2)>
窒素気流下にて、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物147g(0.5mol)をN−メチル−2−ピロリドン300gに投入した。この溶液に、トランス−1,4−ジアミノシクロヘキサン57g(0.5mol)をNMP17.6gに溶解したものを滴下し、室温で2時間、さらに50℃で4時間攪拌しポリアミド酸溶液を得た。この溶液を冷却後、水500mlに投入し、ポリマーを析出させた。析出したポリマーを濾取し、窒素中、250℃で2時間熱処理し、目的のポリイミド(b−2)を得た。
(参考例4)
本発明の実施例におけるガラス転移温度が160℃以上300℃以下である非晶性ポリマーで、分子構造中にスルホニル基を有することを特徴とするポリマーcとしては、ソルベイアドバンストポリマーズ社製ポリエーテルサルホン「レーデルA グレードA−300A」、ポリフェニレンサルホン(PPSU)「レーデルR グレード R−5800」、ポリサルホン「ユーデル グレード P−3703」を下記実施例において用いた。
(参考例5)
参考例1で得たPETのペレットを160℃、4時間減圧乾燥した後、220℃、8時間、133Pa以下の減圧度で固相重合反応を行い、固有粘度[η]=1.1のPETのペレットを得た。
(実施例1)
参考例1で得た固有粘度0.65dl/gのポリエチレンテレフタレート(PET)50重量部とGeneral Electric社製のポリエーテルイミド(PEI)“ウルテム”1010を50重量部、150℃で5時間除湿乾燥した後、320〜290℃に加熱された(スクリューゾーン、押出ヘッド部で温度勾配を設定)二軸3段タイプのスクリュー(PETとPEIの混練可塑化ゾーン/ダルメージ混練ゾーン/逆ネジダルメージによる微分散相溶化ゾーン)を具備したベント式二軸押出機(L/D=40、ベント孔の減圧度は200Paとした)に供給して、スクリュー回転数200sec−1にて溶融押出し、PEIを50重量%含有したPET/PEIブレンドチップを得た。このチップをブレンドチップAとした。
さらに、General Electric社製のポリエーテルイミド(PEI)”ウルテム”1040を80重量部と、ソルベイアドバンストポリマーズ社製ポリエーテルサルホン「レーデルA グレードA−300A」(Tg 220℃)を20重量部および、相溶化剤として、信越化学社製のγ−イソシアネ−トプロピルトリエトキシシラン“KBE9007”0.3重量部を320〜290℃に加熱された(スクリューゾーン、押出ヘッド部で温度勾配を設定)二軸3段タイプのスクリュー(PEIとPESの混練可塑化ゾーン/ダルメージ混練ゾーン/逆ネジダルメージによる微分散相溶化ゾーン)を具備したベント式二軸押出機(L/D=40、ベント孔の減圧度は200Paとした)に供給して、スクリュー回転数200sec−1で溶融押出し、PES樹脂を20重量%含有したPEI/PES/相溶化剤のブレンドチップを得た。さらに得られたPEI/PES/相溶化剤を100重量部および水0.5重量部の混合物を320〜290℃に加熱した二軸押出機にて溶融押出した。得られたペレットをブレンドチップBとした。
次いで、ブレンドチップB30重量部とPET70重量部を270〜310℃に加熱された二軸押出機に供給して、溶融押出し、PET/PEI/PES/相溶化剤のブレンドチップを得た。得られたブレンドチップをブレンドチップCとした。
次いで、得られたPET/PEIブレンドチップA 2.0重量部とPET/PEI/PES/相溶化剤ブレンドチップC 16.7重量部および参考例1で得た固有粘度0.65のPETチップ 81.3重量部を表1に示した含有量(重量%)となるように混合し、180℃で3時間減圧乾燥した後、押出機に投入し、300℃にて溶融押出し、繊維焼結ステンレス金属フィルター(14μmカット)を通過させた後、Tダイからシート状に吐出し、該シートを表面温度25℃の冷却ドラム上に静電印加法により密着固化させ冷却し、未延伸フィルムを得た。
続いて、この未延伸フィルムを、加熱された複数のロール群からなる縦延伸機を用い、ロールの周速差を利用して、95℃の温度でフィルムの縦方向に3.4倍の倍率で延伸した。その後、このフィルムの両端部をクリップで把持して、テンターに導き、幅方向に100℃の温度で3.8倍延伸し、引き続いて210℃の温度で3秒間熱処理を行なった(幅方向に2%弛緩処理)後、150℃の温度ゾーンでさらに幅方向に2%弛緩処理を行なった後、室温に徐冷し、厚さ100μmの二軸配向フィルムを得た。得られた二軸配向フィルムの特性を表2に示す。本実施例で得られた二軸配向フィルムは、耐湿熱性に優れたものであった。また、優れた絶縁破壊特性を示した。
(実施例2〜9、13)
実施例2〜9および13においては、フィルム構成するポリマーとその含有量を表1に示した条件に変更する以外は実施例1と同様にして二軸配向フィルムを作製した。特に、実施例1と同様に、ブレンドチップA〜Cを用いることにより、二軸配向フィルムを得た。得られた二軸配向フィルムの特性を表2に示す。本実施例2〜9および13で得られた二軸配向フィルムは、耐湿熱性に優れたものであった。また、優れた絶縁破壊特性を示した。また、使用したポリサルホン(PSU)のTg は180℃、ポリフェニレンサルホン(PPSU)のTg は220℃である。
(実施例10)
実施例1で得たブレンドチップAを使用する。さらに、General Electric社製のポリエーテルイミド(PEI)”ウルテム”1040を20重量部と、ソルベイアドバンストポリマーズ社製ポリエーテルサルホン「レーデルA グレードA−300A」(Tg:220℃)を80重量部および、相溶化剤として、信越化学社製のγ−イソシアネ−トプロピルトリエトキシシラン“KBE9007”0.3重量部を320〜290℃に加熱された(スクリューゾーン、押出ヘッド部で温度勾配を設定)二軸3段タイプのスクリュー(PEIとPESの混練可塑化ゾーン/ダルメージ混練ゾーン/逆ネジダルメージによる微分散相溶化ゾーン)を具備したベント式二軸押出機(L/D=40、ベント孔の減圧度は200Paとした)に供給して、スクリュー回転数200sec−1で溶融押出し、PES樹脂を80重量%含有したPEI/PES/相溶化剤のブレンドチップを得た。さらに得られたPEI/PES/相溶化剤を100重量部および水0.5重量部の混合物を320〜290℃に加熱した二軸押出機にて溶融押出した。得られたペレットをブレンドチップDとした。
次いで、ブレンドチップD50重量部とPET50重量部を270〜310℃に加熱された二軸押出機に供給して、溶融押出し、PET/PEI/PES/相溶化剤のブレンドチップを得た。得られたブレンドチップをブレンドチップEとした。
次いで、得られたPET/PEIブレンドチップA とPET/PEI/PES/相溶化剤ブレンドチップDおよび参考例1で得た固有粘度0.65のPETチップを表1に示した含有量(重量%)となるように混合し、180℃で3時間減圧乾燥した後、押出機に投入し、300℃にて溶融押出し、繊維焼結ステンレス金属フィルター(14μmカット)を通過させた後、Tダイからシート状に吐出し、該シートを表面温度25℃の冷却ドラム上に静電印加法により密着固化させ冷却し、未延伸フィルムを得た。
続いて、この未延伸フィルムを、加熱された複数のロール群からなる縦延伸機を用い、ロールの周速差を利用して、95℃の温度でフィルムの縦方向に3.4倍の倍率で延伸した。その後、このフィルムの両端部をクリップで把持して、テンターに導き、幅方向に100℃の温度で3.8倍延伸し、引き続いて210℃の温度で3秒間熱処理を行なった(幅方向に2%弛緩処理)後、150℃の温度ゾーンでさらに幅方向に2%弛緩処理を行なった後、室温に徐冷し、厚さ100μmの二軸配向フィルムを得た。得られた二軸配向フィルムの特性を表2に示す。本実施例10〜11で得られた二軸配向フィルムは、耐湿熱性に優れたものであった。また、優れた絶縁破壊特性を示した。
(実施例11)
実施例10において作製したPET/PEI/相溶化剤ブレンドチップの相溶化剤として信越化学社製の2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン“KBM303”を用いること以外は実施例10と同様に二軸配向フィルムを作製した。得られたフィルムは耐湿熱性に優れたものであった。また、優れた絶縁破壊特性を示した。
(実施例12)
実施例1で得たブレンドチップAを使用する。さらに”ウルテム”1040を10重量部と、ソルベイアドバンストポリマーズ社製ポリエーテルサルホン「レーデルA グレードA−300A」(Tg:220℃)を90重量部および、相溶化剤として、信越化学社製のγ−イソシアネ−トプロピルトリエトキシシラン“KBE9007”0.3重量部を二軸3段タイプのスクリューを具備したベント式二軸押出機に供給して、溶融押出し、PES樹脂を90重量%含有したPEI/PES/相溶化剤のブレンドチップGを得た。ブレンドチップAおよびGと、三井化学(株)製PET樹脂グレードJ055を各樹脂が表1に示した含有量(重量%)となるように混合し、実施例10と同様にフィルムを製膜した。得られた二軸配向フィルムの特性を表2に示す。本実施例で得られた二軸配向フィルムは、耐湿熱性に優れたものであった。また、優れた絶縁破壊特性を示した。
(比較例1)
GEプラスチックス社製の“ウルテム1010”(PEI)(75重量%)と三井化学(株)製のポリエーテルスルホン(PES)4100G(25重量%)を350℃に加熱された2軸3乗タイプのスクリューを備えたベント式2軸混練押出機に供給し、滞留時間3分で溶融混練してブレンドチップ1を得た。その後、ここで得たブレンドチップ(50重量%)と固有粘度0.85のポリエチレンテレフタレート(PET)チップ(50重量%)を300℃に加熱された二軸混練押出機に供給し、滞留時間2分で溶融混練してブレンドチップ2を得た。
次いで、固有粘度0.65のPETチップ(60重量%)と上記ペレタイズ操作により得たブレンドチップ2(40重量%)を180℃で3時間乾燥した後、290℃に加熱された直径150mmのスクリューを備えた単軸押出機に投入して、溶融押出し、繊維焼結ステンレスフィルター(5μmカット)内をせん断速度10秒−1で通過させた後、Tダイよりシート状に吐出し、該シートを表面温度25℃の冷却ドラム上に、ドラフト比10で30m/分の速度で密着固化させて急冷し、実質的に無配向の未延伸フィルムを得た。続いて、該未延伸フィルムを加熱された複数のロール郡からなる縦延伸機を用い、ロールの周速差を利用して、110℃の温度でフィルムの縦方向に3.8倍の倍率で延伸した。その後、このフィルムの両端部をクリップで把持して、テンターに導き、延伸温度115℃、延伸倍率4倍でフィルムの幅方向に延伸し、引き続いて235℃の温度で熱処理を行った後、150℃と100℃にコントロールされた2つの冷却ゾーンで横方向に3%および1%の弛緩処理をそれぞれ施し、室温まで冷却した後、フィルムエッジを除去し、厚さ100μmの二軸配向フィルムを得た。得たフィルムを比較例1とする。比較例1のフィルム中のPESのPET中の分散径は550nmであり、該フィルムは耐湿熱性、絶縁破壊特性に劣るものであった。
(比較例2)
(参考例2)にて得られた固有粘度PENのペレット(50重量%)とGeneral Electric(GE)社製の固有粘度0.68の“ウルテム”1010(以下PEIと略す)(50重量%)を290℃に加熱された同方向回転タイプのベント式2軸混練押出機に供給して、“ウルテム”を50重量%含有したブレンドチップを作成した。次いで、押出機を2台用い、280℃に加熱された押出機Aには、上記ペレタイズ操作により得たブレンドチップと平均粒径0.25μmの球状シリカ粒子と平均粒径0.02μmのアルミナ粒子を含有するPENチップと実質的に粒子を含有しないPENチップとPESチップをフィルムA層における各樹脂の含有量がPEI10重量%、PES5重量%、PEN85.0重量%、およびPEI、PES、PENの合計100重量部に対してシリカ粒子0.1重量部、アルミナ粒子0.5重量部となるようにし、180℃で3時間乾燥した後に供給し、280℃に過熱された押出機BにはPENチップを180℃で3時間乾燥させた後に供給した。その後、Tダイ中で合流させ(積層比12/1)、表面温度25℃のキャストドラムに静電荷を印加させながら密着冷却固化し、積層未延伸フィルムを作成した。この未延伸フィルムをロール延伸機にて長手方向に、4.8倍延伸し、次にテンターを用いて、幅方向に4.2倍延伸した。その後、定長下で10秒間熱処理後、幅方向に2%の弛緩処理を行い、厚さ6.5μmの積層2軸配向フィルムを得た。得たフィルムを比較例2とした。得られたフィルムの特性を表1に示す。該フィルムのポリエステル中のPEIの平均分散径とPESの平均分散径は同等であり、耐湿熱性、絶縁破壊特性に劣るものであった。
(比較例3)
参考例1で得られた前記の固有粘度0.65のポリエチレンテレフタレート(PET)を180℃で3時間減圧乾燥した後、押出機に投入し、285℃にて溶融押出し、繊維焼結ステンレス金属フィルター(14μmカット)を通過させた後、Tダイからシート状に吐出し、該シートを表面温度25℃の冷却ドラム上に静電印加法により密着固化させ冷却し、未延伸フィルムを得た。
続いて、この未延伸フィルムを、加熱された複数のロール群からなる縦延伸機を用い、ロールの周速差を利用して、105℃の温度でフィルムの縦方向に3.4倍の倍率で延伸した。その後、このフィルムの両端部をクリップで把持して、テンターに導き、幅方向に110℃の温度で3.7倍延伸し、引き続いて210℃の温度で3秒間熱処理を行なった後、170℃の温度ゾーンでさらに幅方向に3%弛緩処理を行なった後、室温に徐冷し、厚さ100μmの二軸配向フィルムを得た。得られた二軸配向フィルムの特性を表2に示す。得られた二軸配向フィルム耐湿熱性に劣るものであった。
(比較例4)
参考例1で得られた前記の固有粘度0.65のポリエチレンテレフタレート(PET)50重量部とGeneral Electric社製のポリエーテルイミド(PEI)”ウルテム”1010を50重量部を、150℃で5時間除湿乾燥した後、320〜290℃に加熱された(スクリューゾーン、押出ヘッド部で温度勾配を設定)二軸3段タイプのスクリュー(PETとPEIの混練可塑化ゾーン/ダルメージ混練ゾーン/逆ネジダルメージによる微分散相溶化ゾーン)を具備したベント式二軸押出機(L/D=40、ベント孔の減圧度は200Paとした)に供給して、滞留時間3分にて溶融押出し、ウルテムを50重量%含有したPET/PEIブレンドチップを得た。
次いで、得られたPET/PEIブレンドチップと前記の固有粘度0.65のPETチップを表1に示した含有量(重量%)となるように混合し、180℃で3時間減圧乾燥した後、押出機に投入し、285℃にて溶融押出し、繊維焼結ステンレス金属フィルター(14μmカット)を通過させた後、Tダイからシート状に吐出し、該シートを表面温度25℃の冷却ドラム上に静電印加法により密着固化させ冷却し、未延伸フィルムを得た。
続いて、この未延伸フィルムを、加熱された複数のロール群からなる縦延伸機を用い、ロールの周速差を利用して、105℃の温度でフィルムの縦方向に3.4倍の倍率で延伸した。その後、このフィルムの両端部をクリップで把持して、テンターに導き、幅方向に110℃の温度で3.7倍延伸し、引き続いて210℃の温度で3秒間熱処理を行なった後、170℃の温度ゾーンでさらに幅方向に3%弛緩処理を行なった後、室温に徐冷し、厚さ100μmの二軸配向フィルムを得た。得られた二軸配向フィルムの特性を表2に示す。(c)を含有していない本比較例で得られた二軸配向フィルムは耐湿熱性に劣るものであった。
(比較例5)
PET/PESブレンドチップと前記の固有粘度0.65のPETチップを表1に示した含有量(重量%)となるように混合し、180℃で3時間減圧乾燥した後、押出機に投入し、300℃にて溶融押出し、繊維焼結ステンレス金属フィルター(14μmカット)を通過させた後、Tダイからシート状に吐出し、該シートを表面温度25℃の冷却ドラム上に静電印加法により密着固化させ冷却し、未延伸フィルムを得た。
続いて、この未延伸フィルムを、加熱された複数のロール群からなる縦延伸機を用い、ロールの周速差を利用して、90℃の温度でフィルムの縦方向に4.0倍の倍率で延伸した。その後、このフィルムの両端部をクリップで把持して、テンターに導き、幅方向に90℃の温度で4.0倍延伸し、引き続いて180℃の温度で3秒間熱処理を行なった後、室温に徐冷し、厚さ100μmの二軸配向フィルムを得た。得られた二軸配向フィルムの特性を表2に示す。ポリイミド(b)を含有していない本比較例で得られた二軸配向フィルムは、耐湿熱性に劣るものであった。
(比較例6)
参考例1で得られた前記の固有粘度0.65のポリエチレンテレフタレート(PET)50重量部とGeneral Electric社製のポリエーテルイミド(PEI)”ウルテム”1010を50重量部、150℃で5時間除湿乾燥した後、320〜290℃に加熱された(スクリューゾーン、押出ヘッド部で温度勾配を設定)二軸3段タイプのスクリュー(PETとPEIの混練可塑化ゾーン/ダルメージ混練ゾーン/逆ネジダルメージによる微分散相溶化ゾーン)を具備したベント式二軸押出機(L/D=40、ベント孔の減圧度は200Paとした)に供給して、滞留時間3分にて溶融押出し、PEIを50重量%含有したPET/PEIブレンドチップを得た。
さらに、ソルベイアドバンストポリマーズ社製ポリエーテルサルホン(PES)「レーデル」(グレードA−300A)を50重量部と、参考例1で得られた固有粘度0.65のPET50重量部を180℃で3時間減圧乾燥した後、320〜290℃に加熱された(スクリューゾーン、押出ヘッド部で温度勾配を設定)二軸3段タイプのスクリュー(PETとPPSの混練可塑化ゾーン/ダルメージ混練ゾーン/逆ネジダルメージによる微分散相溶化ゾーン)を具備したベント式二軸押出機(L/D=40、ベント孔の減圧度は200Paとした)に供給して、滞留時間3分にて溶融押出し、PES樹脂を50重量%含有したPET/PESブレンドチップを得た。
次いで、得られたPET/PEIブレンドチップとPET/PESブレンドチップおよび前記の固有粘度0.65のPETチップを表1に示した含有量(重量%)となるように混合し、180℃で3時間減圧乾燥した後、押出機に投入し、300℃にて溶融押出し、繊維焼結ステンレス金属フィルター(14μmカット)を通過させた後、Tダイからシート状に吐出し、該シートを表面温度25℃の冷却ドラム上に静電印加法により密着固化させ冷却し、未延伸フィルムを得た。
続いて、この未延伸フィルムを、加熱された複数のロール群からなる縦延伸機を用い、ロールの周速差を利用して、95℃の温度でフィルムの縦方向に3.4倍の倍率で延伸した。その後、このフィルムの両端部をクリップで把持して、テンターに導き、幅方向に100℃の温度で3.8倍延伸し、引き続いて210℃の温度で3秒間熱処理を行なった(幅方向に2%弛緩処理)後、150℃の温度ゾーンでさらに幅方向に2%弛緩処理を行なった後、室温に徐冷し、厚さ100μmの二軸配向フィルムを得た。得られた二軸配向フィルムの特性を表2に示す。本実施例で得られた二軸配向フィルムは、耐熱性、耐湿熱性、絶縁破壊特性に劣るものであった。
(比較例7)
参考例1で得られた前記の固有粘度0.65のポリエチレンテレフタレート(PET)50重量部とGeneral Electric社製のポリエーテルイミド(PEI)”ウルテム”1010を50重量部、150℃で5時間除湿乾燥した後、320〜290℃に加熱された(スクリューゾーン、押出ヘッド部で温度勾配を設定)二軸3段タイプのスクリュー(PETとPEIの混練可塑化ゾーン/ダルメージ混練ゾーン/逆ネジダルメージによる微分散相溶化ゾーン)を具備したベント式二軸押出機(L/D=40、ベント孔の減圧度は200Paとした)に供給して、滞留時間3分にて溶融押出し、PEIを50重量%含有したPET/PEIブレンドチップを得た。
さらに、ソルベイアドバンストポリマーズ社製ポリエーテルサルホン(PES)「レーデル」(グレードA−300A)を50重量部と、参考例1で得られた固有粘度0.65のPET50重量部および、相溶化剤として、信越化学社製のγ−イソシアネ−トプロピルトリエトキシシラン“KBE9007”0.3重量部を、320〜290℃に加熱された(スクリューゾーン、押出ヘッド部で温度勾配を設定)二軸3段タイプのスクリュー(PETとPESの混練可塑化ゾーン/ダルメージ混練ゾーン/逆ネジダルメージによる微分散相溶化ゾーン)を具備したベント式二軸押出機(L/D=40、ベント孔の減圧度は200Paとした)に供給して、滞留時間3分にて溶融押出し、PES樹脂を50重量%含有したPET/PESブレンドチップを得た。
次いで、得られたPET/PEIブレンドチップとPET/PESブレンドチップおよび前記の固有粘度0.65のPETチップを表1に示した含有量(重量%)となるように混合し、180℃で3時間減圧乾燥した後、押出機に投入し、300℃にて溶融押出し、繊維焼結ステンレス金属フィルター(14μmカット)を通過させた後、Tダイからシート状に吐出し、該シートを表面温度25℃の冷却ドラム上に静電印加法により密着固化させ冷却し、未延伸フィルムを得た。
続いて、この未延伸フィルムを、加熱された複数のロール群からなる縦延伸機を用い、ロールの周速差を利用して、95℃の温度でフィルムの縦方向に3.4倍の倍率で延伸した。その後、このフィルムの両端部をクリップで把持して、テンターに導き、幅方向に100℃の温度で3.8倍延伸し、引き続いて210℃の温度で3秒間熱処理を行なった(幅方向に2%弛緩処理)後、150℃の温度ゾーンでさらに幅方向に2%弛緩処理を行なった後、室温に徐冷し、厚さ100μmの二軸配向フィルムを得た。得られた二軸配向フィルムの特性を表2に示す。本実施例で得られた二軸配向フィルムは、耐熱性に劣るものであった。
(比較例8)
参考例1で得られた固有粘度0.65のポリエチレンテレフタレート(PET)90重量部とGeneral Electric社製のポリエーテルイミド(PEI)”ウルテム”1010を10重量部、PES樹脂5重量部を180℃で3時間減圧乾燥した後、押出機に投入し、300℃にて溶融押出し、繊維焼結ステンレス金属フィルター(14μmカット)を通過させた後、Tダイからシート状に吐出し、該シートを表面温度25℃の冷却ドラム上に静電印加法により密着固化させ冷却し、未延伸フィルムを得た。
続いて、この未延伸フィルムを、加熱された複数のロール群からなる縦延伸機を用い、ロールの周速差を利用して、95℃の温度でフィルムの縦方向に3.4倍の倍率で延伸した。その後、このフィルムの両端部をクリップで把持して、テンターに導き、幅方向に100℃の温度で3.8倍延伸し、引き続いて210℃の温度で3秒間熱処理を行なった(幅方向に2%弛緩処理)後、150℃の温度ゾーンでさらに幅方向に2%弛緩処理を行なった後、室温に徐冷し、厚さ100μmの二軸配向フィルムを得ようとしたが、製膜は安定せず、二軸配向フィルムは得られなかった。
(比較例9)
参考例1で得られた前記の固有粘度0.65のポリエチレンテレフタレート(PET)60重量部とGeneral Electric社製のポリエーテルイミド(PEI)”ウルテム”1040を30重量部、ソルベイアドバンストポリマーズ社製ポリエーテルサルホン(PES)「レーデル」(グレードA−300A)10重量部を270〜310℃に加熱された二軸押出機に供給して、溶融押出し、PET/PEI/PESのブレンドチップを得た。得られたブレンドチップをブレンドチップFとした。次いで、得られたPET/PEI/PESブレンドチップおよび前記の固有粘度0.65のPETチップを表1に示した含有量(重量%)となるように混合し、180℃で3時間減圧乾燥した後、押出機に投入し、300℃にて溶融押出し、繊維焼結ステンレス金属フィルター(14μmカット)を通過させた後、Tダイからシート状に吐出し、該シートを表面温度25℃の冷却ドラム上に静電印加法により密着固化させ冷却し、未延伸フィルムを得た。
続いて、この未延伸フィルムを、加熱された複数のロール群からなる縦延伸機を用い、ロールの周速差を利用して、95℃の温度でフィルムの縦方向に3.4倍の倍率で延伸した。その後、このフィルムの両端部をクリップで把持して、テンターに導き、幅方向に100℃の温度で3.8倍延伸し、引き続いて210℃の温度で3秒間熱処理を行なった(幅方向に2%弛緩処理)後、150℃の温度ゾーンでさらに幅方向に2%弛緩処理を行なった後、室温に徐冷し、厚さ100μmの二軸配向フィルムを得ようとしたが、製膜は安定せず、二軸配向フィルムは得られなかった。
(比較例10および11)
比較例10および11においては、フィルムを構成するポリマーおよび相溶化剤とその含有量を表1に示した条件に変更する以外は実施例9と同様にして二軸配向フィルムを作製した。得られた二軸配向フィルムの特性を表2に示す。比較例10および11で得られたフィルムはフィルムの耐湿熱性向上が不十分であった。
(比較例12)
実施例1で得たブレンドチップAを使用する。さらに、General Electric社製のポリエーテルイミド(PEI)”ウルテム”1040を20重量部と、ソルベイアドバンストポリマーズ社製ポリエーテルサルホン「レーデルA グレードA−300A」(Tg:220℃)を80重量部および、相溶化剤として、信越化学社製のγ−イソシアネ−トプロピルトリエトキシシラン“KBE9007”0.3重量部を320〜290℃に加熱された(スクリューゾーン、押出ヘッド部で温度勾配を設定)二軸3段タイプのスクリュー(PEIとPESの混練可塑化ゾーン/ダルメージ混練ゾーン/逆ネジダルメージによる微分散相溶化ゾーン)を具備したベント式二軸押出機(L/D=40、ベント孔の減圧度は200Paとした)に供給して、スクリュー回転数200sec−1で溶融押出し、PES樹脂を80重量%含有したPEI/PES/相溶化剤のブレンドチップを得た。さらに得られたPEI/PES/相溶化剤を100重量部および水0.5重量部の混合物を320〜290℃に加熱した二軸押出機にて溶融押出した。得られたペレットをブレンドチップDとした。
次いで、ブレンドチップD50重量部とPET50重量部を270〜310℃に加熱された二軸押出機に供給して、溶融押出し、PET/PEI/PES/相溶化剤のブレンドチップを得た。得られたブレンドチップをブレンドチップEとした。
次いで、得られたPET/PEIブレンドチップA 6.25重量部とPET/PEI/PES/相溶化剤ブレンドチップC 18.75重量部および参考例1で得た固有粘度0.65のPETチップ 75重量部を表1に示した含有量(重量%)となるように混合し、180℃で3時間減圧乾燥した後、押出機に投入し、300℃にて溶融押出し、繊維焼結ステンレス金属フィルター(14μmカット)を通過させた後、Tダイからシート状に吐出し、該シートを表面温度25℃の冷却ドラム上に静電印加法により密着固化させ冷却し、未延伸フィルムを得た。
続いて、この未延伸フィルムを、加熱された複数のロール群からなる縦延伸機を用い、ロールの周速差を利用して、95℃の温度でフィルムの縦方向に3.4倍の倍率で延伸した。その後、このフィルムの両端部をクリップで把持して、テンターに導き、幅方向に100℃の温度で3.8倍延伸し、引き続いて210℃の温度で3秒間熱処理を行なった(幅方向に2%弛緩処理)後、150℃の温度ゾーンでさらに幅方向に2%弛緩処理を行なった後、室温に徐冷し、厚さ100μmの二軸配向フィルムを得た。得られた二軸配向フィルムの特性を表2に示す。本比較例で得られた二軸配向フィルムは、PET中のPESの平均分散径が大きくフィルムの絶縁破壊特性が不十分であった。
(比較例13〜15)
比較例13〜15においては、フィルム構成するポリマーおよび相溶化剤とその含有量を表1に示した条件に変更する以外は比較例13と同様にして二軸配向フィルムを作製した。特に、比較例13と同様に、ブレンドチップA、D、Eを用いることにより、二軸配向フィルムを得た。得られた二軸配向フィルムの特性を表2に示す。本比較例13〜15で得られた二軸配向フィルムは、PET中のPESの平均分散径が大きくフィルムの絶縁破壊特性が不十分であった。
(実施例14)
参考例1で得た固有粘度0.65dl/gのポリエチレンテレフタレート(PET) 50重量部とSABICイノベーティブプラスチック社製のポリエーテルイミド(PEI)“ウルテム(Ultem) 1010-1000”を50重量部、150℃で5時間除湿乾燥した後、320〜290℃に加熱された(スクリューゾーン、押出ヘッド部で温度勾配を設定)二軸3段タイプのスクリュー(PETとPEIの混練可塑化ゾーン/ダルメージ混練ゾーン/逆ネジダルメージによる微分散相溶化ゾーン)を具備したベント式二軸押出機(L/D = 40、ベント孔の減圧度は200Paとした)に供給して、滞留時間3分にて溶融押出し、PEIを50重量%含有したPET/PEIブレンドペレットを得た。このペレットをブレンドペレットFとした。
次にSABICイノベーティブプラスチック社製のPEI “ウルテム(Ultem) 1040A-1000” を83重量部と、ソルベイアドバンストポリマーズ社製のポリエーテルスルホン「レーデルA グレードA−300A」を17重量部および、鎖連結剤として、信越化学社製のγ-イソシアネ−トプロピルトリエトキシシラン“KBE9007”1.0重量部を320〜380℃に加熱された(スクリューゾーン、押出ヘッド部で温度勾配を設定)二軸3段タイプのスクリュー(PEIとPESの混練可塑化ゾーン/ダルメージ混練ゾーン/逆ネジダルメージによる微分散相溶化ゾーン)を具備したベント式二軸押出機(L/D = 40、ベント孔の減圧度は200Paとした)に供給して、滞留時間3分にて溶融押出し、PES樹脂を17重量%含有したPEI/PES/鎖連結剤のブレンドペレットを得た。得られたペレットをブレンドペレットGとした。
次いで、ブレンドペレットG 10重量部と参考例5で得た固有粘度[η]=1.1のPET 90重量部を200〜350℃に加熱された二軸押出機に供給して溶融押出した。
ここで、溶融押出にはシリンダー15ゾーンから成るベント式二軸押出機(L/D = 40)を用いた。PETの熱劣化を抑制するためにブレンドペレットGをシリンダーNo.1に投入し、シリンダーNo.2〜5で310〜350℃で十分に溶融させた後にシリンダーNo.6で参考例5で得た固有粘度[η]=1.1のPETを投入し、シリンダーNo.7〜15で200〜300℃でブレンドペレットGと参考例5で得た固有粘度[η]=1.1のPETを混合した。PET/PEI/PESのブレンドペレットを得た。得られたブレンドペレットをブレンドペレットHとした。
次いで、得られたPET/PEIブレンドペレットF 0.2重量部とPET/PEI/PESブレンドペレットH 58.8重量部および参考例1で得た固有粘度0.65のPETペレット 41重量部を表1に示した含有量(重量%)となるように混合し、180℃で3時間減圧乾燥した後、押出機に投入し、300℃にて溶融押出し、繊維焼結ステンレス金属フィルター(14μmカット)を通過させた後、Tダイからシート状に吐出し、該シートを表面温度25℃の冷却ドラム上に静電印加法により密着固化させ冷却し、未延伸フィルムを得た。
この未延伸フィルムの両端部をクリップで把持して、リニアモーター方式の同時二軸延伸テンターに導き製膜した。フィルム温度を95℃に加熱し、面積延伸倍率12.25倍(縦倍率:3.5倍、横倍率:3.5倍)で同時二軸延伸する。続いて、フィルム温度を160℃にして、面積延伸倍率2.16倍(縦倍率:1.2倍、横倍率:1.8倍)で再延伸し、熱固定温度210℃で2秒間熱固定処理後、熱固定温度で長手方向と幅方向に2%の弛緩熱処理Iを行い、その後150℃と100℃の2段階で合わせて長手方向に4%、幅方向に2%の弛緩熱処理IIを行い、厚さ5μmの二軸延伸ポリエステルフィルムを得た。この二軸配向ポリエステルフィルムの組成・特性等は、表1〜2に示したとおりであり、磁気記録媒体用のベースフィルムとして優れた特性を有していた。
(実施例15)
ポリマーcとしてPESの代わりに、ソルベイアドバンストポリマーズ社製のポリフェニルサルホン「レーデルR グレードR−5800」を使用すること以外は実施例14と同様にして二軸配向ポリエステルフィルムを得た。得たフィルムを実施例15とした。
(実施例16)
SABICイノベーティブプラスチック社製のPEI “ウルテム(Ultem) 1040A-1000” を83重量部と、ソルベイアドバンストポリマーズ社製のポリエーテルスルホン「レーデルA グレードA−300A」を17重量部を320〜380℃に加熱された(スクリューゾーン、押出ヘッド部で温度勾配を設定)二軸3段タイプのスクリュー(PEIとPESの混練可塑化ゾーン/ダルメージ混練ゾーン/逆ネジダルメージによる微分散相溶化ゾーン)を具備したベント式二軸押出機(L/D = 40、ベント孔の減圧度は200Paとした)に供給して、滞留時間3分にて溶融押出し、PES樹脂を17重量%含有したPEI/PESのブレンドペレットを得た。得られたペレットをブレンドペレットIとした。
ブレンドペレットGの代わりにブレンドペレットIを使用すること以外は実施例14と同様にして二軸配向フィルムを得た。得たフィルムを実施例16とした。
(実施例17)
ポリマーcとしてPESの代わりに、ソルベイアドバンストポリマーズ社製のポリフェニルサルホン「レーデルR グレードR−5800」を使用すること以外は実施例16と同様にして二軸配向ポリエステルフィルムを得た。得たフィルムを実施例17とした。
Figure 2009209351
Figure 2009209351
ここで、表中の略号を以下に示す。
PET:ポリエチレンテレフタレート
PEN:ポリエチレン−2,6−ナフタレート
PES:ポリエーテルサルホン
PSU:ポリサルホン
PPSU:ポリフェニレンサルホン
PEI:ポリエーテルイミド
本発明の二軸配向フィルムは、優れた耐湿熱性および絶縁破壊特性を有する。本発明の二軸配向フィルムの用途は、特に限定されないが、工程・離型材料用や電気絶縁材料、太陽電池材料、回路基板材料、コンデンサー用、包装用、インクリボン用等の印刷材料用、および成形材料用などの各種工業材料用として広く活用が可能であり、その工業的価値は極めて高い。
1:レーザー発振器
2:受光部
3:荷重検出器
4:荷重(分銅)
5〜8:フリーロール
9:磁気テープ
10:レーザー光

Claims (9)

  1. ポリエステル(a)、ポリイミド(b)、および、ガラス転移温度が160℃以上300℃以下である非晶性ポリマーであって、分子構造中にスルホニル基を有するポリマーcを含有する二軸配向フィルムであり、
    フィルム中のポリエステル(a)、ポリイミド(b)、及びポリマーcの総重量に対して、ポリエステル(a)の含有量が50重量%以上95重量%以下、ポリイミド(b)の含有量が1重量%以上40重量%以下、ポリマーcの含有量が1重量%以上40重量%以下であり、
    フィルム中に含有されるポリイミド(b)とポリマーcの重量比c/bが
    下式を満たす二軸配向フィルム。
    0.01 ≦c/b≦ 0.3
  2. ポリイミド(b)とポリマーcがそれぞれ分散相を形成し、ポリエステル(a)中のポリイミド(b)の平均分散径が1〜50nm、ポリエステル(a)中のポリマーcの平均分散径が50〜500nmの範囲である請求項1に記載の二軸配向フィルム。
  3. ポリエステル(a)がエチレンテレフタレートを主成分とするポリエステル、エチレンナフタレートを主成分とするポリエステル、これらの共重合体およびこれらの変性体からなる群から選ばれる少なくとも1種のポリエステルである請求項1または2に記載の二軸配向フィルム。
  4. ポリイミド(b)がポリエーテルイミドである請求項1〜3のいずれかに記載の二軸配向フィルム。
  5. ポリマーcがポリサルホン、ポリフェニルサルホン、ポリエーテルサルホンおよびそれらの変性体からなる群から選ばれる少なくとも1種のポリマーである請求項1〜4のいずれかに記載の二軸配向フィルム。
  6. 耐湿熱試験によるフィルムの伸度半減期が30時間以上120時間以下である請求項1〜5のいずれかに記載の二軸配向フィルム。
  7. フィルム中、ポリマーcの分散界面に、ケイ素原子(Si)が含まれる請求項1〜6のいずれかに記載の二軸配向フィルム。
  8. ポリマーcがポリフェニルサルホン、ポリエーテルサルホンおよびそれらの変性体からなる群から選ばれる少なくとも1種のポリマーであり、かつフィルム幅方向の湿度膨張係数が0〜6.0 ppm/%RHである請求項1〜7のいずれかに記載の二軸配向フィルム。
  9. 請求項1〜8のいずれかに記載の二軸配向フィルムと、他のフィルムとを積層または貼り合せてなるシート。
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