JP2525441B2

JP2525441B2 - 二軸配向ポリエステルフィルム

Info

Publication number: JP2525441B2
Application number: JP111188A
Authority: JP
Inventors: 巌岡崎; 晃一阿部; 彰二中島
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1988-01-06
Filing date: 1988-01-06
Publication date: 1996-08-21
Anticipated expiration: 2011-08-21
Also published as: JPH01178432A

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
ルに粒子を含有してなるフィルムが知られている（例え
ば、特公昭62−44774号等）。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、上記従来のフィルムでは、フィルムの
加工工程、例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・カレンダー工程等の工程速度
の増大に伴い、接触するロール等でフィルム表面にスク
ラッチ傷が生じ、それにより加工工程上、製品性能上の
トラブルとなる、また、耐スクラッチ性を満足しようと
して表面突起の高さを低くすると滑り性が満足されない
という問題点があった。本発明はかかる問題点を解決
し、耐スクラッチ性、走行性が優れた二軸配向ポリエス
テルフィルムを提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］本発明は、少なくともその片面が粗面化された二軸配
向ポリエステルフィルムであって、該粗面の粗さ平均値
Ｒが0.025〜0.075μｍ、曲率計数ｒが50〜200μｍ、か
つ、粗さ平均値Ｒと曲率計数ｒの比r/Rが1200〜6000で
あることを特徴とする二軸配向ポリエステルフィルムで
ある。

本発明におけるポリエステルとは、エチレンテレフタ
レート、エチレンα，β−ビス（２−クロロフェノキ
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。但し、本発明を阻害
しない範囲内、好ましくは15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
ートを主要構成成分とするポリエステルの場合に、耐ス
クラッチ性がより一層良好となるので特に望ましい。

本発明におけるフィルムの、少なくともその片面の粗
面化はポリエステル中に含有される粒子に起因する。粒
子としては、ポリエステルに対し不活性なものであれ
ば、その種類は特に限定されないが、コロイダルシリカ
に起因する実質的に球形のシリカ、炭酸カルシウム、α
−アルミナ、ルチル型の二酸化チタン、サーマルタイプ
のカーボンブラックが望ましい。また、その表面は表面
改質がなされていてもよい。さらに、粒子を添加する方
法だけでなく、粒子添加と併用してポリエステルの合成
時に、重合系内でカルシウム、リチウム、あるいはリン
を含む粒子を析出せしめる内部析出粒子によって、表面
突起を形成する方法も用いることができる。

粒子の平均粒径は特に限定されないが、平均粒径0.1
〜0.5μｍ好ましくは0.1〜0.4μｍのシリカ、カーボン
ブラック、または平均粒径0.3〜0.65μｍ好ましくは0.3
5〜0.6μｍの炭酸カルシウム、酸化チタンの場合に耐ス
クラッチ性、走行性がより一層良好となるので望まし
い。粒子の含有量は0.1〜1.0重量％、好ましくは0.2〜
0.8重量％、さらに好ましくは0.3〜0.6重量％の場合に
本発明の表面パラメータを得るのに有効である。

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、核生成剤等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。本発明は上
記組成物を二軸配向せしめたフィルムであって、その配
向の程度を示す厚さ方向の屈折率比は特に限定されない
が、0.935〜0.970の範囲である場合に、耐スクラッチ
性、走行性がより一層良好となるので特に望ましい。

本発明の二軸配向ポリエステルフィルムは、少なくと
もその片面が粗面化されている。通常、フィルム表面粗
さは中心線平均粗さRaで表わされるが、このRaは普通、
ポリマに粒子を添加することでコントロールすることが
可能である。しかしながら、鋭意検討の結果、本発明に
おける表面特性は後に記す曲率係数を含め、上記粒子添
加のみでは達成され得ないし、またコントロールできな
いことがわかった。本発明で用いるフィルム表面の粗さ
平均値Ｒは、表面粗さ及び突起高さに関して分散を考慮
したものであり、従来のフィルム表面粗さに用いられて
いる中心線平均粗さRaとは本質的に捉えている特性の異
なるものである。さらに、フィルム表面の曲率係数ｒ
は、粗さプロファイルの極大における曲率を捉えたもの
であり、これは表面が接触した場合の接触面積と対応す
るものであることがわかった。

該粗面化された表面の粗さ平均値Ｒは0.025〜0.075μ
ｍ、好ましくは0.030〜0.060μｍである必要がある。表
面の粗さ平均値Ｒが0.025μｍ未満であると滑らず走行
性が満足できない。粗さ平均値Ｒが0.075μｍより大き
いと耐スクラッチ性が劣る。また、粗面化された表面の
曲率係数ｒは50〜200μｍ、好ましくは60〜180μｍであ
ることが必要である。曲率係数ｒが50μｍ未満であると
スクラッチ傷が増加し、曲率係数ｒが200μｍを超える
と滑らず走行性が満足できない。さらに、粗さ平均値Ｒ
と曲率係数ｒの比r/Rは1200〜6000、好まくは1500〜550
0であることが必要である。r/Rが1200より小さいと耐ス
クラッチ性が満足できず、r/Rが6000を超えると走行性
が満たされない。

本発明の二軸配向ポリエステルフィルムは、フィルム
幅方向の屈折率n_TDが1.655〜1.700、好ましくは1.675〜
1.700の範囲の場合に耐スクラッチ性、走行性がより良
好となるので望ましい。さらに、フィルム表面の全反射
ラマン結晶化指数が13cm^-1以上、好ましくは17cm^-1以上
の場合に耐スクラッチ性、走行性がより一層良好となる
ので特に望ましい。

次に、本発明の二軸配向ポリエステルフィルムの製造
方法について述べる。本発明の二軸配向ポリエステルフ
ィルムを構成するポリエステルは、直接エステル化を経
る重縮合を行なって、あるいはエステル交換反応を経る
重縮合を行なって得られる。粒子をスラリーでポリマに
添加する方法としては、重合時に添加する方法を採用で
きる。この時、この粒子含有スラリーを180℃で３時間
ボイル処理する方法が、本発明範囲の表面パラメータを
満たすのに有効である。さらに、シランカップリング
剤、チタネート系カップリング剤で粒子とポリマの親和
性を向上させるのが本発明範囲の表面パラメータを満た
すのに極めて有効である。

上記方法で得られた粒子含有ポリエステルのペレット
を十分乾燥した後、溶融押出機に供給し、ペレットが溶
融する温度以上、ポリマが分解する温度以下で、スリッ
ト状のダイからシート状に溶融押出し、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配向させる。
延伸方法としては、逐次二軸延伸法、又は同時二軸延伸
法を用いることができるが、特に好ましいのは逐次二軸
延伸法である。この場合の延伸条件としては、最初に長
手方向、次に幅方向の延伸を行ない、長手方向の延伸を
３段階以上に分けて総延伸倍率を３〜５倍で行なう方法
を用いることができる。その際、長手方向の延伸後すぐ
に線圧150〜230kg/cmでカレンダー処理を行なうのが本
発明範囲の表面パラメータを得るのに極めて有効であ
る。また、延伸温度は、Tg〜Tg＋15℃の範囲が本発明範
囲の表面パラメータを得るのに有効である。次に、この
延伸フィルムを熱処理するか、その時の熱処理条件とし
ては、温度180〜230℃、好ましくは190〜220℃の範囲
で、0.5〜60秒間熱処理する方法が一般的である。

［特性の測定方法並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
次のとおりである。

（１）粒子の平均粒径粒子をエチレングリコール中または水スラリーとして
分散させ、遠心沈降式粒度分布測定装置（堀場製作所製
CAPA500）を用いて、体積平均径（μｍ）を測定した。

（２）粒子の含有量ポリエステル100gにｏ−クロロフェノール1.0を加
え120℃で３時間加熱した後、日立工機（株）製超遠心
機55P−72を用い、30,000rpmで40分間遠心分離を行な
い、得られた粒子を100℃で真空乾燥する。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粒子にｏ−クロロフェノール
を加え、加熱冷却後ふたたび遠心分離操作を行なう。溶
解ピークが認められなくなった時、粒子を析出粒子とす
る。通常遠心分離操作は２回で足りる。かくして分離さ
れた粒子の全体重量に対する比率（重量％）をもって含
有量とする。

（３）極限粘度 ASTM D 1601に従って、ｏ−クロロフェノール中で測
定したもので、dl/gで表わす。

（４）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の測定条件は次のとおりであ
る。すなわち、試料10mgをDSC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℃/min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△Tcgと定義する。

（５）粗さ平均値Ｒ小坂研究所高精度薄膜段差測定機ET−10を用い、触針
先端半径0.5μｍ、カットオフ0.08mm、測定長1.0mm、縦
倍率20万倍、横倍率1000倍で、中心線方向をＸ軸、それ
に直交する高さ方向をｙ軸として、フィルムの表面粗さ
曲線ｙを測定する。この粗さ曲線の平均線（中心線）の
上側で平行に5nmごとにピークカウントレベルを設け、
平均線を曲線が交叉する２点間において、上記のピーク
カウントレベルを１回以上交叉する点が存在するとき、
これを１ピークとし、このピーク数を測定長さ間におい
て求める。各ピークカウントレベルについて、このピー
ク数を求め平均線からｉ番目のピークカウントレベルに
ついて求めたピーク数をpc（ｉ）と定義する。測定長さ
間でピーク数が初めて０になるピークカウントレベルが
平均線からＮ番目としたとき、粗さ平均値Ｒは次式で定
義される。

（６）曲率係数ｒ（５）項と同様にして、曲率係数ｒは表面粗さ曲線ｙ
の極大値から下記式で定義され、測定長さ内の極大値に
ついて得られた値を平均し、さらにこれを測定場所を変
えて10回測定したその平均値を用いる。

ｒ＝1/|d²y/dx²| （７）屈折率、屈折率比ナトリウムＤ線（波長589nm）を光源としてアッベ屈
折率計を用いて20℃、相対湿度60％にて測定した。な
お、マウント液にはイオウ−ヨウ化メチレン溶液を用い
た。また、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をもって厚さ方向の屈折率
比とした。

（８）表面の全反射ラマン結晶化指数 Jobin−Yvon社製Ramanor U−1000ラマンシステムによ
り、全反射ラマンスペクトルを測定し、カルボニル基の
伸縮振動である1730cm^-1の半価幅をもって表面の全反射
ラマン結晶化指数とした。測定条件は次のとおりであ
る。測定深さは、表面から500〜1000Å。

光源アルゴンイオンレーザー（5145cm^-1）試料のセッティングレーザー偏光方向（Ｓ偏光）とフィルム長手方向が平
行となるようにフィルム表面を全反射プリズムに圧着さ
せ、レーザーのプリズムへの入射角（フィルム厚さ方向
との角度）は60゜とした。

検出器 PM:RCA31034/Photon Counting System（Hamamatsu C123
0）（supply 1600V）測定条件 SLIT 1000μｍ LASER 100mW GATE TIME 1.0sec SCAN SPEED 12cm^-1/min SAMPLING INTERVAL 0.2cm^-1 REPEAT TIME ６（９）動摩擦係数μ_ｋ標準条件として、20℃相対湿度60％の雰囲気下で、外
径60mmφの固定軸（表面粗度0.2S）に1/2インチ幅のテ
ープ状フィルムを角度θ＝πradで接触させ、3.3cm/sの
速さで走行させる。入口テンションT₁を25gとした時の
出口テンションT₂を測定し、次式から動摩擦係数
（μ_ｋ）を算出する。

μ_ｋ＝（1/θ）1n（T₂/T₁）＝（1/π）1n（T₂/25）このμ_ｋ値が0.25以下の場合走行性が良好、それを超
える場合走行性が不良である。これは磁気媒体とした場
合のテープの走行性と対応している。

（10）耐スクラッチ性（９）項と同様にして、100回走行後のフィルムをア
ルミ蒸着して、スクラッチ傷の本数、幅の大きさおよび
白粉の発生状態を微分干渉顕微鏡で観察した。全くスク
ラッチ傷が見られずかつ白粉の発生のないものを耐スク
ラッチ性:5、スクラッチ傷が３本/mm未満でかつ白粉の
発生がほとんどないものを耐スクラッチ性:4、スクラッ
チ傷が３〜10本/mmで幅の大きいものもあり、かつ白粉
がかなり発生しているものを耐スクラッチ性:3、スクラ
ッチ傷が10本/mm以上で幅も大きくかつ白粉が著しく発
生しているものを耐スクラッチ性:2、それ以外を耐スク
ラッチ性:1と判定した。耐スクラッチ性が５または４で
あれば実用上問題なく使用できる。

［実施例］本発明を実施例、比較例に基づいて説明する。

実施例１粒子として、平均粒径0.3μｍのコロイダルシリカを
含有するエチレングリコールスラリーを調製した。その
スラリーを常法によりエステル交換反応を行ない、重合
して、粒子を１重量％含有する極限粘度0.615のポリエ
チレンテレフタレートの粒子マスタペレットを得た。こ
の粒子マスタペレットとポリエチレンテレフタレートペ
レットを粒子含有量が全体として0.5重量％となるよう
に混合し185℃、８時間真空乾燥した後、押出機に供給
して、282℃で溶融押出し、フィルターを経由してＴ型
口金からシート状に吐出した。この溶融シートを表面温
度42℃の冷却ドラムに巻き付けて、冷却固化せしめて未
延伸シートを作った。

この延伸シートを長手方向に86℃で3.8倍延伸した。
この延伸はロール間の周速差で行ない、３段階に分けて
行なった。延伸速度の平均は10000％/minであった。こ
の縦延伸後すぐに線圧200kg/cmでカレンダー処置を行な
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3000％/min、105℃で幅方向に3.6倍延伸した。次い
で、このフィルムを冷却することなく、そのまま熱処理
ゾーンへ導き、210℃で４秒間熱固定し厚さ15μｍの二
軸配向ポリエステルフィルムを得た。

実施例２〜４及び比較例１〜６実施例１の諸条件の中で、添加する粒子の種類、平均
粒径、添加量および、マスタペレットの△Tcg、延伸条
件、処理条件を種々変更することにより、特性の異なる
サンプルを作った。これらのフィルムの評価結果をまと
めて第１表に示した。第１表から、フィルムの表面パラ
メータが本発明範囲内の場合は、耐スクラッチ性、走行
性を両立するフィルムが得られるが、そうでない場合は
耐スクラッチ性、走行性を両立するフィルムが得られな
いことがわかる。

［発明の効果］本発明は粗面化された表面の粗さ平均値、曲率係数お
よびその比を特定範囲としたので、耐スクラッチ性、走
行性に優れたフィルムが得られた。これはさらにまた、
今後の加工工程の高速化にも対応できるものである。

本発明の二軸配向ポリエステルフィルムは、その片面
または両面に磁性層を設けることによって各種の磁気記
録媒体、例えばビデオテープ、オーディオテープ、フロ
ッピーディスク等に加工されて利用される。なお、本発
明の二軸配向ポリエステルフィルムの用途は磁気記録媒
体用として有用であるがその他、例えばグラフィック、
スタンピングフォイル、電気絶縁材料、コンデンサー用
誘電体、包装用等でも耐摩耗性、滑り性が問題となる用
途では、有効に利用され得るものである。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくともその片面が粗面化された二軸配
向ポリエステルフィルムであって、該粗面の粗さ平均値
Ｒが0.025〜0.075μｍ、曲率計数ｒが50〜200μｍ、か
つ、粗さ平均値Ｒと曲率計数ｒの比r/Rが1200〜6000で
あることを特徴とする二軸配向ポリエステルフィルム。