JP2515782B2

JP2515782B2 - 二軸配向ポリエステルフイルム

Info

Publication number: JP2515782B2
Application number: JP5900887A
Authority: JP
Inventors: 晃一阿部; 彰二中島; 喜代彦伊藤
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1987-03-16
Filing date: 1987-03-16
Publication date: 1996-07-10
Anticipated expiration: 2011-07-10
Also published as: JPS63225632A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は二軸配向ポリエステルフィルムに関するもの
である。

［従来の技術］二軸配向ポリエステルフィルムとしては、ポリエステ
ルに不活性無機粒子を含有せしめたフィルムが知られて
いる（たとえば、特開昭59−178224号公報）。

［発明が解決しようとする問題点］しかし、上記従来の二軸配向ポリエステルフィルム
は、フィルムの加工工程、たとえば包装用途における印
刷工程、磁気媒体用途における磁性層塗布・カレンダー
工程などの工程速度の増大にともない、接触するロール
などでフィルムの表面が削れることにより、加工工程
上、製品性能上のトラブルとなるという欠点が、最近、
問題となってきている。

本発明はかかる問題点を改善し、どの用途にも必要な
フィルムの「滑り性」を維持しつつ、表面の「耐削れ
性」のすぐれたフィルムを提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］本発明は、ポリエステルと、少なくとも一種類の不活
性無機粒子からなる組成物を主たる成分とする二軸配向
フィルムであって、該不活性無機粒子の結晶化促進係数
αと、表面突起の偏平度βが、下式を満足することを特
徴とする二軸配向ポリエステルフィルムに関するもので
ある。

α≦2.5β−５ ……（１） β≦20 ……（２）本発明におけるポリエステルは、エチレンテレフタレ
ート、エチレンα，β−ビス（２−クロルフェノキシ）
エタン−4,4′−ジカルボキシレート、エチレン2,6−ナ
フタレート単位から選ばれた少なくとも一種の構造単位
を主要構成成分とする。ただし、本発明を阻害しない範
囲内、好ましくは５モル％以内であれば他成分が共重合
されていてもよい。

また、エチレンテレフタレート、エチレンα，β−ビ
ス（２−クロルフェノキシ）エタン−4,4′−ジカルボ
キシレートを主要構成成分とするポリエステルの場合に
滑り性、耐削れ性がより一層良好となるので特に望まし
い。

本発明における不活性無機粒子の種類は特に限定され
ないが、合成炭酸カルシウム、酸化チタン、シリカ、α
−アルミナが好ましく、特にコロイド状シリカに起因す
る実質的に球形のシリカである場合に、滑り性、耐削れ
性がより一層良好となるので特に望ましい。ここでいう
コロイド状シリカとはケイ酸ナトリウムを原料とし、ア
ルカリ分を除去してゆく過程で生成した粒子であるのが
望ましい。

本発明における不活性無機粒子の含有量は特に限定さ
れないが、0.001〜0.8重量％、特に0.002〜0.5重量％で
ある場合に滑り性、耐削れ性がより一層良好となるので
特に望ましい。

本発明における不活性無機粒子の平均粒径は特に限定
されないが、0.1〜1.5μｍ、特に0.3〜1.2μｍである場
合に滑り性、耐削れ性がより一層良好となるので特に望
ましい。

本発明における不活性無機粒子は２種類以上でもよい
し、また、同種類で平均粒径の異なる２種類以上のもの
を組合せて用いても、内部析出粒子と併用してもよい。

本発明フィルムは、上記組成物を主要成分とするが、
本発明の目的を阻害しない範囲内で、他種ポリマをブレ
ンドしてもよいし、また酸化防止剤、熱安定剤、滑剤、
紫外線吸収剤、核生成剤などの無機または有機添加剤が
通常添加される程度添加されていてもよい。

本発明フィルムは上記組成物を二軸配向せしめたフィ
ルムである。未延伸フィルム、一軸配向フィルムでは、
滑り性、耐削れ性が不良となるので好ましくない。

また、その二軸配向の程度を表わす面配向指数は特に
限定されないが、0.935〜0.975、特に0.940〜0.970の範
囲である場合に、滑り性、耐削れ性がより一層良好とな
るので特に望ましい。

本発明は、少なくとも一種類の不活性無機粒子の結晶
化促進係数αと後述する方法によって測定される表面突
起の偏平度βが下式（１）と（２）を、好ましくは式
（１−１）と式（２）を満足することが必要である。

α≦2.5β−５ ……（１） α≦２β−５ ……（１−１） β≦20 ……（２） α、βが式（１）、好ましくは（１−１）を満足しな
い場合は、耐削れ性が不良となり、βが式（２）を満足
しない場合は滑り性が不良となるので好ましくない。

αの値は特に限定されないが０≦α≦20、さらに好ま
しくは０≦α≦15である場合に、耐削れ性がより一層良
好となるので特に望ましい。またβの値は16以下である
場合に、滑り性がより一層良好となるので特に望まし
い。また、本発明フィルムの表面に存在する突起の高さ
は特に限定されないが、高さが0.06〜0.3μｍの場合
に、滑り性、耐削れ性がより一層良好となるので特に望
ましい。

また、本発明フィルムの密度指数は、0.02〜0.05の範
囲である場合に、滑り性がより一層良好となるので特に
望ましい。

本発明フィルムは、幅方向の表面平均粗さRaが0.005
〜0.030μｍ、特に0.007〜0.025μｍの範囲である場合
に、滑り性がより一層良好となるので特に望ましい。

本発明フィルムは、290℃、200sec^-1での溶融粘度が1
000〜10000ポイズ、特に2000〜7000ポイズの範囲である
場合に、耐削れ性がより一層良好となるので特に望まし
い。

次に本発明フィルムの製造方法について説明する。

まず、所定のポリエステルに不活性無機粒子を含有せ
しめる方法としては、重合前、重合中、重合後のいずれ
に添加してもよいが、ポリエステルのジオール成分であ
るエチレングリコールに、スラリーの形で混合、分散せ
しめて添加する方法が本発明の関係式を満足させるのに
有効である。また、不活性無機粒子の含有量を調節する
方法としては、高濃度のマスターペレットを製膜時に稀
釈する方法が本発明の突起偏平度を得るのに有効であ
る。この場合、モース硬度が３以上の不活性無機粒子を
用いて、エチレングリコール分散時に、150〜195℃で２
時間熱処理する方法、あるいは、無機粒子に対し0.5〜2
0重量％のリン酸アンモニウム塩を添加する方法が、結
晶促進係数αと突起偏平度βを本発明範囲とするのにき
わめて有効である。

かくして、所定量の不活性無機粒子を含有するペレッ
トを十分乾燥したのち、公知の溶融押出機に供給し、27
0〜330℃でスリット状のダイからシート状に押出し、キ
ャスティングロール上で冷却固化せしめて未延伸フィル
ムを作る。

次にこの未延伸フィルムを二軸延伸し、二軸配向せし
める。延伸方法としては、逐次二軸延伸法または同時二
軸延伸法を用いることができる。ただし、最初に長手方
向、次に幅方向の延伸を行なう逐次二軸延伸法を用い、
長手方向の延伸を、（ポリマのガラス転移点−10℃）〜
（ポリマのガラス転移点＋10℃）の狭い範囲で、かつ、
1000〜10000％／分という比較的小さな延伸速度で行な
うことが、結晶促進係数αと突起偏平度βを本発明範囲
とするのに望ましい。幅方向の延伸温度、速度は、80〜
160℃、1000〜20000％／分の範囲が好適である。延伸倍
率は長手・幅方向ともに３〜４倍が好適である。

次にこの延伸フィルムを熱処理する。この場合の熱処
理条件としては、定長下で180〜250℃、特に190〜230℃
の範囲で0.5〜60秒間が好適である。

［作用］本発明は、不活性無機粒子の結晶化促進係数とフィル
ム表面の突起偏平度との関係を特定範囲としたので、フ
ィルム表面の微細な粘弾性挙動をコントロールできた結
果、本発明の効果が得られたものと推定される。

［物性の測定方法ならびに効果の評価方法］本発明の特性値の測定方法並びに効果の評価方法は次
の通りである。

（１）無機微粒子の平均粒径フィルムからポリエステルをプラズマ灰化処理法ある
いは０−クロルフェノール溶解法で除去し、これをエタ
ノールに分散させ、遠心沈降法（堀場製作所、CAPA500
使用）で測定した体積平均径である。

（２）無機微粒子の含有量ポリエステル100gに０−クロルフェノール1.0lを加え
120℃で３時間加熱した後、日立工機（株）製超遠心機5
5P−72を用い、30,000rpmで40分間延伸分離を行ない、
得られた粒子を100℃で真空乾燥する。微粒子を走査型
差動熱量計にて測定した時、ポリマに相当する溶解ピー
クが認められる場合には微粒子に０−クロルフェノール
を加え、加熱冷却後再び延伸分離操作を行なう。溶解ピ
ークが認められなくなった時、微粒子を析出粒子とす
る。通常延伸分離操作は２回で足りる。

（３）ガラス転移点Tg、冷結晶化温度Tccパーキンエ
ルマー社製のDSC（示差走査熱量計）II型を用いて測定
した。DSCの測定条件は次の通りである。すなわち、試
料10mgDSC装置にセットし、300℃の温度で５分間溶融し
た後、液体窒素中に急冷する。この急冷試料を10℃／分
で昇温し、ガラス転移点Tgを検知する。さらに昇温を続
け、ガラス状態からの結晶化発熱ピーク温度をもって冷
結晶化温度Tccとした。ここでTccとTgの差（Tcc−Tg）
を結晶化パラメータΔTcgと定義する。

（４）結晶化促進係数α（単位は℃）上記方法で１重量％の不活性無機粒子を含有するポリ
エステルのΔTcg（Ｉ）、およびこれと同粘度の不活性
無機粒子を含有しないポリエステルのΔTcg（II）を測
定し、ΔTcg（II）とΔTcg（Ｉ）の差［ΔTcg（II）−
ΔTcg（Ｉ）］をもって、その不活性無機粒子の結晶化
促進係数とした。

（５）表面突起径ｄ２検出方式の走査型電子顕微鏡［ESM−3200、エリオ
ニクス（株）製］と断面測定装置［PMS−１、エリオニ
クス（株）製］においてフィルム表面の平滑面の高さを
０として走査した時の高さ測定値を256階調のグレー値
として画像処理装置［IBAS2000、カールツァイス（株）
製］に送り、このグレー値を基にIBAS2000上にフィルム
表面突起画像を再構築する。次に、この表面突起画像で
10階調以上のものを２値化して得られた個々の突起の面
積から円相当径を求めこれを表面突起径とした。前記、
256階調のグレー値において、０階調目が黒で表わされ
ウィルム表面の平滑面を示し、255階調目が白で表わさ
れる。また１階調の高さは、任意設定値Ｈを256で割っ
た値である。任意設定値Ｈは、通常、測定するフィルム
表面のRa（単位：μｍ）に30を乗じた値を用いる。また
走査型顕微鏡の倍率は、2000〜8000倍の間の値を選択
し、フィルム表面のRaに応じて変更する。測定は、走査
型顕微鏡視野で水平方向に100〜500点測定し、これを垂
直方向に512列測定し１視野当りの測定値とした。

この測定を1mm²について行ない、表面突起径の分布曲
線の山の最高点が示す表面突起径、すなわち全表面突起
中で頻度（突起個数）のもっとも多い表面突起径を表面
突起径ｄとした。

（６）表面突起高さｈ前記、２検出器方式の走査型電子顕微鏡、断面測定装
置、画像処理装置から得られた256階調のグレー値で表
わされた表面突起画像において、２値化された突起部分
のグレー値の最高値を突起高さ（単位：μｍ）に換算す
る（グレー値×任意測定値（Ｈ）×1/255）ことによっ
て求められる。この測定を1mm²について行ない、全表面
突起高さ中で頻度のもっとも多い表面突起高さを、表面
突起高さｈとした。

（７）突起偏平度上記方法で求められた突起径ｄと突起高さｈを用い
て、d/hを突起偏平度とした。

（８）面配向指数ナトリウムＤ線（波長589nm）を光源としてアツベ屈
折率計を用いて、二軸配向フィルムの厚さ方向の屈折率
（Ａとする）および溶融プレス後10℃の水中へ急冷して
作った無配向（アモルファス）フィルムの厚さ方向の屈
折率（Ｂとする）を測定し、A/Bをもって面配向指数と
した。マウント液にはヨウ化メチレンを用い、25℃、65
％RHにて測定した。

（９）密度指数ｎ−ヘプタン／四塩化炭素からなる密度勾配管を用い
て測定したフィルムの密度をd₁（g/cm³）とし、このフ
ィルムを溶融プレス後、10℃の水中へ急冷して作った無
配向（アモルファス）フィルムの密度d₂との差、（d₁−
d₂）をもって密度指数とした。

（10）溶融粘度高化式フローテスターを用いて、温度290℃、ずり速
度200sec^-1で測定した。

（11）表面平均粗さRa 触針式表面粗さ計を用い、JIS−Ｂ−0601にしたがっ
て測定した。ただし、カットオフは0.08mm、測定長は1m
mとした。

（12）滑り性（金属ガイドとの摩擦係数）テープ走行性試験機TBT−300型（（株）横浜システム
研究所製）を使用し、20℃、60％RH雰囲気で走行させ、
初期のμＫ（摩擦係数）を下記の式より求めた。

μＫ＝0.733log（T₁/T₀）ここでT₀は入側張力、T₁は出側張力である。ガイド径
は6mmφであり、ガイド材質はSUS27（表面粘度0.2S）、
巻き付け角は180゜、走行速度は3.3cm/秒である。

上記μＫが0.30以下の場合を滑り性良好、0.30を越え
る場合は滑り性不良と判定した。このμｋ値の0.30は、
印刷工程やカレンダー工程などの加工工程、あるいは、
磁気テープとした時の走行時などに滑り不良によるトラ
ブルが発生するか否かの臨界点である。

（13）耐削れ性フィルムを幅1/2インチにテープ状にスリットしたも
のに片刃を垂直に押しあて、さらに0.5mm押し込んだ状
態で20cm走行させる（走行張力:500g、走行速度:6.7cm/
秒）。この時片刃の光に付着したフィルム表面の削れ物
の高さを顕微鏡で読みとり、削れ量とした（単位はμ
ｍ）。この削れ量が15μｍ以下の場合は耐削れ性良好、
15μｍを越える場合は耐削れ性：不良と判定した。この
削れ量:15μｍという値は、印刷工程やカレンダー工程
などの加工工程で、フィルム表面が削れることによっ
て、工程上、製品性能上のトラブルがおこるか否かの臨
界点である。

［実施例］本発明を実施例に基づいて説明する。

実施例１平均粒径0.5μｍのコロイダルシリカ（モース硬度
７）を１重量％含有するエチレングリコールゾルを調整
した。このエチレングリコールゾルを195℃で２時間熱
処理した。このゾルを十分かくはんしたのち、テレフタ
ル酸ジメチルとエステル交換反応後、重縮合せしめ、シ
リカを１重量％含有するポリエチレンテレフタレートを
作った。このシリカの結晶化促進係数は８℃であり、α
＝８であった。

このペレットと、無機粒子を含有しないポリエチレン
テレフタレートのペレットとを、シリカ濃度が0.15重量
％となるよう混合した。

これらのペレットを180℃で３時間減圧乾燥（3Torr）
したのち、押出機に供給し、300℃で溶融押出し、静電
印加キャスト法を用いて表面温度30℃のキャスティング
ドラムに巻きつけて冷却固化し、厚さ約180μｍの未延
伸フィルムを作った。この未延伸フィルムを75℃（ガラ
ス転移点−５℃）にて長手方向に3.4倍延伸した。

この延伸は２組のロールの周速差で行なわれ、延伸速
度7000％／分であった。この一軸延伸フィルムをステン
タを用いて延伸速度2000％／分で100℃で幅方向に3.5倍
延伸し、定長下で、210℃にて５秒間熱処理し、厚さ15
μｍの二軸配向フィルムを得た。得られたフィルムの表
面突起偏平度βは７であった。したがって、このフィル
ムの、α、βは、式（１）、（２）をともに満足するも
のであった。このフィルムのμＫは0.23、削れ量は10μ
ｍであり、滑り性、耐削れ性ともに良好であった。

実施例２〜5,比較例１〜５平均粒径0.5μｍのモース硬度の異なる不活性無機粒
子を、分散方法を変更して、エチレングリコールに分散
せしめ、これとテレフタル酸ジメチルをエステル交換反
応後、重縮合せしめ、各種粒子を１重量％含有するポリ
エチレンテレフタレートを作った。これらの無機粒子の
結晶化促進係数は第１表に示したとおりであった。

これらのペレットと無機粒子を含有しないポリエチレ
ンテレフタレートのペレットを、無機粒子濃度が0.15重
量％となるようそれぞれ混合した。

これらのペレットを用いて、実施例１と同様にして、
ただし、長手方向の延伸温度は種々変更して厚さ15μｍ
の二軸配向フィルムを得た。

これらのフィルムのα、β、滑り性、耐削れ性は第１
表に示したとおり、α、βが本発明の関係を満足する場
合には、滑り性、耐削れ性がともに良好であったが、
α、βが本発明の関係式を満足しない場合は、滑り性、
耐削れ性を両立するフィルムは得られなかった。

［発明の効果］本発明は、不活性無機粒子の結晶化促進係数とフィル
ム表面の突起偏平度との関係を特定範囲としたので、滑
り性とフィルム表面の耐削れ性のともにすぐれたフィル
ムが得られたものである。

本発明フィルムの用途は特に限定されないが、滑り性
ととともにフィルム表面の耐削れ性が製品性能を大きく
左右する磁気記録媒体用ベースフィルム、とくに、ビデ
オテープベースフィルムとして好適である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ２９Ｌ 7:00 Ｂ２９Ｌ 7:00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリエステルと、少なくとも一種類の不活
性無機粒子からなる組成物を主たる成分とする二軸配向
フィルムであって、該不活性無機粒子の結晶化促進係数
αと、表面突起の偏平度βが、下式を満足することを特
徴とする二軸配向ポリエステルフィルム。 α≦2.5β−５ ……（１） β≦20 ……（２）