JP2520406B2 - 二軸配向ポリエチレンテレフタレ−トフイルム - Google Patents

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チレンテレフタレートフイル
ムに関するものであり、更に詳しくは、主としてビデオ
テープ用の基材に適した二軸配向ポリエチレンテレフタ
レートフイルムに関するものである。

［従来の技術］ 二軸配向ポリエチレンテレフタレートフイルムで特に
ビデオテープ用基材に適したものとして、フイルム表面
の構造を特定化したもの（特開昭61−68727、61−6662
7、60−254415、61−5431号公報など）が知られてお
り、また熱収縮率、ヤング率、Ｆ−５値などの物理特性
を特定化したもの（特開昭60−195727、59−45327、59
−48125、59−82629号公報など）も知られている。

［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チレンテレフタレ
ートフイルムは、これをビデオテープ用基材としてビデ
オテープを作った時、該ビデオテープのクロマS/N比及
び画像の経済的歪み（スキュー）が満足すべきレベルに
達していないという問題点を有している。

本発明は、かかる問題点を改善し、ビデオテープにし
た時のクロマS/N比及びスキューのいずれも優れたもの
となるような二軸配向ポリエチレンテレフタレートフイ
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、平均表面粗さ（Ra）が0.010〜0.030μｍ、
ろ波中心線うねり（W CA）が0.08μｍ以下、かつ２次弾
性率が６×10⁹〜２×10¹⁰N/m²の範囲にあることを特徴
とする二軸配向ポリエチレンテレフタレートフイルムを
その骨子とするものである。

本発明でいうポリエチレンテレフタレート（以下PET
と略称する）とは80モル％以上、好ましくは90モル％以
上、更に好ましくは95モル％以上がエチレンテレフタレ
ートを繰返し単位とするものであるが、この限定量範囲
内で、酸成分及び／又はグリコール成分の一部を下記の
ような第３成分と置きかえてもよい。

−酸成分− イソフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、1,5−
ナフタレンジカルボン酸、2,7−ナフタレンジカルボン
酸、4,4′−ジフエニルジカルボン酸、4,4′−ジフエニ
ルスルホンジカルボン酸、4,4′−ジフエニルエーテル
ジカルボン酸、ｐ−β−ヒドロキシエトキシ安息香酸、
アジピン酸、アゼライン酸、セバチン酸、ヘキサヒドロ
テレフタル酸、ヘキサヒドロイソフタル酸、ε−オキシ
カプロン酸、トリメリット酸、トリメシン酸、ピロメリ
ット酸、α，β−ビスフエノキシエタン−4,4′ジカル
ボン酸、α，β−ビス（２−クロルフエノキシ）エタン
−4,4′ジカルボン酸、５−ナトリウムスルホイソフタ
ル酸など。

−グリコール成分− プロピレングリコール、ブチレングリコール、ヘキサ
メチレングリコール、デカメチレングリコール、ネオペ
ンチレングリコール、1,1−シクロヘキサンジメタノー
ル、1,4−シクロヘキサンジメタノール、2,2−ビス（４
−β−ヒドロキシエトキシフエニル）プロパン、ビス
（４−β−ヒドロキシエトキシフエニル）スルホン、ジ
エチレングリコール、トリエチレングリコール、ペンタ
エリスリトール、トリメチロールプロパン、ポリエチレ
ングリコールなど。

また、このPETの中に公知の添加剤、例えば耐熱安定
剤、耐酸化安定剤、耐候安定剤、紫外線吸収剤、有機の
易滑剤、顔料、染料、有機または無機微粒子、充填材、
離型剤、帯電防止剤、核剤などを配合してもよい。この
PETの極限粘度（25℃のオルソクロロフエノール中で測
定）は、0.40〜1.20、好ましくは0.50〜0.80、さらに好
ましくは0.55〜0.75dl/gの範囲にあるものが本発明内容
に適したものである。

本発明でいう二軸配向PETフイルムとは、PETを二軸方
向に延伸して得られるフルイムであり、Ｘ線回折によっ
て二軸配向に特有の回折パターンが得られるものを言
う。このフイルムの厚さは特に限定されるものではない
が、ビデオテープ用基材として考える場合、通常７〜25
μｍ、とくに10〜22μｍの範囲のものが好適である。

本発明フイルムの表裏の平均表面粗さ（Ra）は0.010
〜0.030μｍ、好ましくは、0.013〜0.028μｍ、更に好
ましくは、0.015〜0.025μｍの範囲内にあることが必要
である。この範囲よりRaが大きい場合には、この上に磁
性層を塗布した時の磁性層からのビデオ出力が低下す
る。また逆にRaが上記範囲より小さい場合は、これをビ
デオテープにした時、ビデオテープのVTR内走行性が、
悪くなってしまう。

従って、本発明PETフイルムの表裏のRaは、表と裏が
同じでもよく、あるいは異なっていてもよいが、いずれ
も上記範囲内に入っていることが必要である。

次に本発明フイルム表面のろ波中心線うねり（W CA）
は、0.08μｍ以下、好ましくは0.06μｍ以下、更に好ま
しくは0.04μｍ以下であることが必要である。このW CA
の値が上記より大きくなると、この表面に磁性層を塗布
してビデオテープとした時、このビデオテープのクロマ
S/N比（以後Ｃ−S/Nと略記する）が悪化する。ろ波中心
線うねり（W CA）は、平均表面粗さ（Ra）より、遥かに
周期の長い表面凹凸（うねり）を示す尺度であり、従
来、PETフイルム表面のうねりについては、ほとんど留
意されていなかったものである。発明者らは、このうね
りの程度を示すW CAの値が、Ｃ−S/Nを大きく左右して
いることを知見し、本発明に至ったものである。なお、
W CAの値の下限については特に限定されるものではない
が、この値を完全に０にすることは非常に難しいので、
実質的には、0.005μｍ程度が下限値と考えられる。

次に、本発明フイルムの長手方向の２次弾性率は、６
×10⁹〜２×10¹⁰、好ましくは７×10⁹〜1.8×10¹⁰、更
に好ましくは８×10⁹〜1.5×10¹⁰N/m²の範囲にあること
が必要である。２次弾性率の値が上記範囲より小さい
と、このフイルムを基材とするビデオテープのスキュー
が大きい、という欠点を生ずる。また、逆に２次弾性率
の値が上記範囲より大きいと、フイルムあるいはテープ
を細幅にスリットする時、切断を起こし易くなるという
欠点が生ずる。この２次弾性率という値は、後述する測
定法からも明らかなとおり、力学模型として汎用される
マクスウェル模型とフォークト模型を直列に並べた４要
素模型におけるフォークト模型の弾性項の大小を示す値
であり、従来あまり留意されていなかったものである
が、発明者らは、この値がビデオテープのスキューを大
きく左右していることを知見して、本発明に至ったもの
である。

本発明フイルムを更にビデオテープ用基材として適し
たものとするには、フイルム表面にある微小な突起の中
で高さが0.54μｍ以上の突起の数（高突起密度）を60個
/mm²以下とするのが好ましく、より好ましくは40個/mm²
以下、更に好ましくは20個/mm²以下である。このように
することによって、このフイルムを基材としてビデオテ
ープを作った時、ビデオテープの信号欠落（ドロップア
ウト）の数を大幅に減少させることができる。

次に本発明フイルムを製造する方法の一例を示す。ジ
メチルテレフタレートとエチレングリコールに、触媒と
して酢酸マンガンを加え、常法によりメタノールを留去
させつつ、エステル交換反応を行なう。次いで、十分に
分散、過処理を施した無機粒子Ａ（例えば平均粒径
（0.3〜0.5μｍのコロイダルシリカ球形粒子）及び無機
粒子Ｂ（例えば、平均粒径0.6〜0.9μｍの合成炭酸カル
シウムの多角形粒子）のエチレングリコールスラリーを
加え、更にリン酸トリメチル及び重合触媒としての三酸
化アンチモンを加えた後、1mmHg以下の真空下で加熱し
つつ重縮合反応を行ない、極限粘度0.63のペレット状ポ
リマを得る。このポリマ中に無機粒子Ａは、0.2〜0.5重
量％、無機粒子Ｂは0.03〜0.08重量％含有されている。
このペレットを170〜200℃で十分に真空乾燥した後、こ
れを押出機に供給して、280〜290℃で溶融押出し、ギア
ポンプを通して流量変動を抑制した後、３μｍ以上の固
体を99％以上捕捉できるフイルターを通し、Ｔ型口金へ
導き、この口金からシート状溶融体として吐出せしめ
る。このシート状溶融体を表面温度50〜70℃の冷却ドラ
ムに巻きつけ密着せしめて冷却固化させ、表面温度が60
℃以上位のやや温度の高い未延伸フイルムを作る。この
未延伸フイルムを、温度降下ができるだけ生じないよう
に、ただちに85℃の熱風オーブン中へ導き入れ、フイル
ムの両縁部をクリップで把持し、クリップの長手方向間
隔を元の間隔の3.4倍に拡げることにより、フイルムを
長手方向に、3.4倍延伸する。この時の延伸速度は、500
〜5000％／分の範囲がよい。次いで、フイルム両縁部を
クリップで把持したまま、次の熱風加熱ゾーンの中へ導
き入れ、熱風温度を100℃にして、対向するクリップ同
士の幅方向間隔を元の幅の4.0倍に拡げることにより、
フイルムを幅方向に4.0倍延伸する。この時の延伸速度
も500〜5000％／分の範囲がよい。

かくして得られた二軸延伸フイルムを緊張状態のま
ま、200℃で５秒間熱処理し、ついで同じ温度で幅方向
に元の幅６％、長手方向に元の長さの１％を二軸方向同
時に弛緩させ、次いで再び緊張状態で、205℃で５秒間
熱処理する。次いで、緊張状態のまま、熱風温度120℃
のゾーンへ導き入れて中間冷却し、次いで100℃のゾー
ンへ導き入れて、ここで長手方向に元の長さの１％弛緩
させ、次いでフイルムをオーブンの外へ導き出す。オー
ブンから外へ出る過程でフイルムは徐冷され、オーブン
から出た時点でフイルムの温度は、ほぼ室温まで低下し
ている。

このフイルムを低張力（フイルム厚み15μｍの場合で
２〜4kg/m程度の張力）で搬送し、マイクロウェーブで
フイルム巻取部を誘電的に加熱しながらコアに巻き取
る。

5000m以上巻上げた大径のフイルムロール（巻き硬度6
0〜70度ショア。巻き内部のフイルム温度70℃程度）
を、70℃に温調した部屋の中に24時間放置し、次いで室
温雰囲気中に24時間置いて徐冷した後、スリッターにか
けて巻き返し、適宜な幅のフイルム製品ロールとする。

かくして得られた二軸配向PETフイルムは、本発明要
件である各物性値を十分に満足しており、ビデオテープ
用基材として極めて優れたものである。このフイルムの
片面にアンカーコート剤を塗布した後、その上に磁性塗
料を乾燥後厚みとして３〜５μｍになるように塗布し、
磁場で配向処理を施した後、乾燥し、スーパーカレンダ
ー処理し、これを必要なテープ幅（例えば1/2インチ
幅）にスリットして巻き上げ、いわゆるパンケーキを作
る。このパンケーキから適当な長さをリールに巻き上
げ、これをカセットの中に納めることにより、実用化し
得るカセット入りビデオテープが得られるわけである。

［特性の測定方法及び効果の評価方法］ 本発明で用いる各特性の測定方法及び効果の評価方法
を以下にまとめて示しておく。

（１） 平均表面粗さ（Ra） 高精度薄膜段差測定機ET−10型に、信号解析装置（い
ずれも（株）小坂研究所製）を接続して測定した。Ra算
出原理は、JIS−B0601−1976に準じてある。測定条件は
次のとおりである。

高さ方向倍率:100000倍 測定面方向倍率:500倍 測定長さ:4mm（フイルム幅方向に測定） カットオフ値:0.08mm （２） ろ波中心線うねり（W CA） 小坂製作所製の万能表面形状測定機モデルSE−3Eを用
い、JIS−B0610−1976に定められている測定法に準じて
測定した。測定条件は次のとおりである。

高さ方向倍率:50000倍 測定面方向倍率:20倍 測定長さ:8mm（フイルム長手方向に測定） 低域カットオフ:0.8mm 高域カットオフ:8mm （３） ２次弾性率 幅12.5mmにスリットした試料（試料の長手方向はフイ
ルムの長手方向と一致させる。この試料の厚さをｄ（μ
ｍ）、長手方向の熱収縮率をH₁（％）とする）に、1.6k
g/mm²のストレスに相当する荷重をかけ、このままの状
態で、100℃の強制循環式熱風オーブン（容積0.09m³）
の中に５秒間入れ、その後すばやく荷重を除き、23℃、
60％RHの雰囲気中へ移す。この荷重処理を施した試料の
長手方向の熱収縮率をH₂（％）とする。すると、２次弾
性率は次式によって近似的に求められる。

なお、H₁、H₂の測定法は次のとおりである。

大きさが300mm×12.5mmで、かつその長手方向とフイ
ルムの長手方向とが合致するようにして採取した被測定
サンプルを、23℃、60％RHの雰囲気に30分間放置し、そ
の雰囲気下で、フイルムの長手方向に約200mmの間隔で
２つの印を付け、マイクロメーターにてその印の間隔を
測定し、測定値をＡとする。次に、被測定サンプルは、
張力フリーの状態で70℃の雰囲気中に48時間放置して、
次いで23℃、60％RHの雰囲気に取り出して１時間冷却
後、先に付した印の間隔を測定し、測定値をＡ′とす
る。

上記測定値から熱収縮率H₁又はH₂は下式により求め
る。

100（Ａ−Ａ′）/A （４） 高突起密度 日本光学（株）製のサーフェイスフィニッシュマイク
ロスコープを用い、多重干渉法により、２次以上の干渉
縞の個数を数えて、これをフイルム面積1mm²当りの個数
の換算して表示する。

測定に用いる光の波長は、0.54μｍ、ミラー反射率65
％、顕微鏡倍率は200倍である。

（５） ビデオテープの製造とその特性の評価 下記の混合組成物をボールミル及びサンドミルで混合
分散処理し、その後ポリイソシアネート（日本ポリウレ
タン（株）製“コロネートL"）を固形分換算で25重量部
加えて磁性塗料とする。

C₀被覆γ−Fe₂O₃ 300重量部 ニトロセルロース 35 〃 ポリウレタン樹脂 26 〃 カーボンブラック 18 〃 アルミナ粒子 5 〃 ミリスチン酸 7 〃 ステアリン酸ブチル 1 〃 メチルエチルケトン 220 〃 酢酸ブチル 530 〃 二軸配向PETフイルムの片面に、ポリエステル共重合
体を乾燥後厚み0.05μｍの厚さにアンカーコートし、こ
の上に上記の磁性塗料を乾燥後の厚さが５μｍとなるよ
うに塗布し、磁場をかけて配向処理を施した後、100℃
の熱風で乾燥する。次いで、これをスーパーカレンダー
処理し、1/2インチ幅にスリットしてビデオテープと
し、これをカセットに組込む。

このようにして得たビデオテープについて、次のよう
な特性を評価する。

（１） ビデオ出力 家庭用のVHS方式VTRを用いて、4MHzの単一信号を記録
し、その再生出力を測定した。なお、標準は、各実験水
準の中で最も出力の小さいものを0dBとして相対的に表
示する。

（２） クロマS/N比（Ｃ−S/N） 家庭用VHS方式VTRとシバソク925C型カラービデオノイ
ズメーターを使用して測定した。なお、標準は、各実験
水準の中で最もＣ−S/Nの低いものを0dBとして、相対的
に表示する。

（３） スキュー 家庭用VHS方式VTRを用い、40℃、80％RHの条件下で、
２時間モード300パス走行後、モニター画面上部に現わ
れる直線像のひずみ度合を測定し、これを時間（μse
c）に換算して表示する。

（４） ドロップアウト 家庭用VHS方式VTRを用い、4MHzの単一信号を記録し、
これを再生した場合の信号が平均再生レベルより12dB以
上低下する時間が５μsec以上のものの個数を１分間当
りで数える。

（５） テープの摩擦係数（μｋ） ビデオテープのVTR内走行性を評価する尺度として、
テープ背面とガイドピンとの摩擦係数（μｋ）を測定し
た。

直径4mmの表面を研磨したアルミ円柱に、テープの背
面を内側にして180゜の巻きつけ角で巻きつけ、テープ
を2cm/秒の速度で走行させ、送り出し側と巻き取り側の
張力を測定して、これよりμｋを算出した。

［実施例］ 以下に本発明の実施例及び比較例を示す。なお、本発
明がこれらの実施例に限定されるものでないことは言う
までもない。

実施例１ −固体粒子のエチレングリコールスラリーの調整− スラリーA:平均粒径0.30μｍのシリカ粒子10重量部とエ
チレングリコール100重量部及びアンモニウム塩0.4部を
混合し、ホモゲナイザーで撹拌して、シリカ粒子のエチ
レングリコールスラリーを調整した。このスラリー100
容量部に、平均粒子径0.09mmのガラスビーズ100容量部
を加え、翼径16cmの十字翼を用いて、3000rpmで２時間
撹拌した。分散終了後、400メッシュの金網で濾過して
ガラスビーズを除去し、分離して得たシリカ粒子のスラ
リーを、更に３μｍカットのフイルターで濾過した。か
くして得られたスラリーをスラリーＡとする。

スラリーB:平均粒径0.80μｍの合成炭酸カルシウム粒子
を用い、アンモニウム塩の代りに、リン酸0.4重量部及
びトリエチルアミン0.4重量部を用い、他は上述のスラ
リーＡと同様にして、合成炭酸カルシウム粒子のスラリ
ーを得た。これをスラリーＢとする。

−PETポリマの製造− ジメチルテレフタレート100重量部に、エチレングリ
コール60重量部及び酢酸マンガン0.04重量部を加え、15
0〜240℃で４時間、メタノールを除去しつつ、エステル
交換反応を行なった。次いで、リン酸0.02重量部、三酸
化アンチモン0.03重量部を加え、らにスラリーＡとＢを
加えた後、1mmHg以下の高真空中で３時間重縮合反応を
行ない、シリカ粒子を0.3重量％、合成炭酸カルシウム
粒子を0.05重量％含有するPETポリマを得た。このポリ
マの極限粘度は0.635であった。

−フイルムの製造− 上記ポリマのペレットを180℃で６時間、真空乾燥し
た後、押出機に供給して、285℃で溶融押出し、溶融ポ
リマをギアポンプを通して流量変動を抑制し、次いで３
μｍ以上の固体を99重量％以上捕捉できる金属繊維焼結
型フイルターを通して、濾過した後、Ｔ型口金へ導き、
この口金からシート状溶融体として吐出せしめた。

このシート状溶融体を表面温度60℃の冷却ドラムに巻
き付け、静電荷を付与してドラムと溶融シート間の密着
性を向上させつつ冷却固化させ、表面温度が約70℃の未
延伸フイルムを作った。この未延伸フイルムを、ただち
に85℃の熱風循環ゾーンの中へ導き入れ、フイルムの両
縁部をクリップで把持し、クリップの長手方向間隔を元
の幅の3.4倍に拡げることにより、フイルムを長手方向
に3.4倍延伸した。この時の延伸速度は4000％／分であ
った。次いで、フイルム両縁部をクリップで把持しま
ま、次の熱風循環ゾーンへ導き入れ、熱風温度100℃に
して、対向するクリップ同士の幅方向間隔を、元の幅の
4.0倍に拡げることにより、フイルムを幅方向に4.0倍延
伸した。この時の延伸速度は、1500％／分であった。か
くして得られた二軸延伸フイルムを緊張状態のまま200
℃で５秒間熱処理し、ついで同じ温度で、幅方向に元の
幅の６％、長手方向に元の長さの１％を、二軸方向同時
に弛緩させ、次いで、再び緊張状態で、205℃で５秒間
熱処理した。次いで、緊張状態のまま、熱風温度120℃
のゾーンへ導き入れて、この温度まで中間冷却し、次い
で100℃のゾーンへ導き入れて、ここで長手方向に元の
長さの１％を弛緩させ、次いでフイルムを室温まで徐冷
した。このフイルムの厚さは約15μｍであった。このフ
イルムを2.5kg/m幅の張力で搬送し、マイクロウェーブ
でフイルム巻取部を誘電的に加熱しながら、コアに巻き
取った。

6000m巻き上げた大径のフイルムロール（巻き硬度65
゜ショア、巻き内部のフイルム温度は70℃）を70℃に温
調した部屋の中に入れて24時間放置し、次いで室温雰囲
気中に24時間置いた徐冷した後、スリッターにかけて巻
き返し、フイルム幅500mmのフイルム製品ロール（巻き
硬度90゜ショア）とした。

かくして得られたフイルムの特性及びこのフイルムを
基材として作ったピデオテープの特性を表１に示す。こ
の結果から、本発明特性を有するフイルムを基材として
用いると、極めて特性の優れたビデオテープが得られる
ことが分かる。

実施例２〜４及び比較例１ 実施例１において、未延伸フイルムを得る時の冷却条
件及びこれを長手方向に延伸する時の条件を種々変更す
ることにより、ろ波中心線うねり（W CA）の値が異なる
フイルムを作った。これらの結果を表１に示す。ろ波中
心線うねりの値が大きくなるほど、クロマS/N比の値が
低下していることが分かる。

実施例５及び比較例２ 実施例１において、熱処理〜巻取〜保存の条件を変更
することにより、２次弾性率の値の異なるフイルムを作
った。これらの結果を表１に示す。

２次弾性率の値が小さくなると、そのフイルムを基材
とするビデオテープのスキューが悪化することが分か
る。

比較例３及び４ 実施例１において、PETポリマ中に加える固体粒子の
大きさを変更することにより、フイルム表面の平均表面
粗さが異なるフイルムをつくった。

平均表面粗さが小さくなりすぎると、これを基材とす
るビデオテープの走行性が悪化する。また逆に、平均表
面粗さが大きくなり過ぎると、これを基材とするビデオ
テープのビデオ出力特性が悪化することが分かる。

［発明の効果］ 本発明は、二軸配向PETフイルムの平均表面粗さ（R
a）、ろ波中心線うねり（W CA）及び２次弾性率の値
を、ある特定の範囲とすることによって、そのフイルム
を基材とするビデオテープの特性、特にビデオ出力、ク
ロマS/N比、スキュー特性及び走行特性を良好にするこ
とに成功したものである。これらの効果は、必ずしもビ
デオテープに限られるものではないので、本発明フイル
ムは、その他のテープ、例えば、コンピューターのメモ
リー用テープやオーディオテープにも利用できるもので
ある。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】平均表面粗さ（Ra）が0.010〜0.030μｍ、
   ろ波中心線うねり（W CA）が0.08μｍ以下、かつ２次弾
   性率が６×10⁹〜２×10¹⁰N/m²の範囲にあることを特徴
   とする二軸配向ポリエチレンテレフタレートフイルム。