JP2538641B2 - 二軸配向ポリエステルフィルム - Google Patents

二軸配向ポリエステルフィルム

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JP2538641B2 JP13083688A JP13083688A JP2538641B2 JP 2538641 B2 JP2538641 B2 JP 2538641B2 JP 13083688 A JP13083688 A JP 13083688A JP 13083688 A JP13083688 A JP 13083688A JP 2538641 B2 JP2538641 B2 JP 2538641B2
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  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Magnetic Record Carriers (AREA)
  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)

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
ル中に粒径の異なる2種類の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59−29610号公報
等)。
[発明が解決しようとする課題] 平滑なベースフィルムを用いている高級な磁気記録媒
体、特にテープでは走行性を付与するためにバックコー
トを施すのが一般的である。しかしながら、最近、コス
トダウンをはかるためにそれら高級テープでもバックコ
ートを外したいという要求が出てきている。上記従来の
フィルムでは、高級テープとしての出力特性を得ようと
すると摩擦係数が大きくなり、テープにした場合の走行
性が不良となるという問題点があった。本発明はかかる
課題を解決し、バックコートをしなくてもテープにした
場合の走行性と出力特性に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、ポリエステル中に平均粒径の異なる2成分
のシリカ微粒子を含有してなる二軸配向ポリエステルフ
ィルムであって、該粒子に起因するフィルム表面突起に
ついて、その突起径が0.5〜8.0μm、突起径の大径の平
均と小径の平均の差が1.0μm以上、かつ大径の突起数
が5,000個/mm2以下、小径の突起数が15,000個/mm2
上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、芳香族ジカルボン
酸を主たる酸成分とし、芳香族グリコールを主たるグリ
コール成分とするポリエステルである。フィルム成形性
を有するものであれば特に限定されないが、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−ナフタレート単位を主要構成成分とするの
が望ましい。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、出力特性がより一層良好
となるので特に望ましい。
本発明におけるフィルムの表面突起は、ポリエステル
中に含有される平均粒径の異なる2成分のシリカ微粒子
に起因する。シリカ微粒子としては、ポリエステルに対
して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
が特に望ましい。また、その表面は表面改質がなされて
いてもよい。
シリカ微粒子の平均粒径は特に限定されないが、小径
粒子の平均粒径は0.03〜0.5μm、大径粒子の平均粒径
は0.4〜1.5μmの場合にテープにした場合の走行性、出
力特性がより一層良好となるので望ましい。本発明のシ
リカ微粒子の含有量は、小径粒子では0.05〜2.0重量
%、大径粒子では0.001〜0.5重量%の場合に本発明の表
面形態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、テープにした場
合の走行性、出力特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、その表面
にシリカ微粒子に起因する微細な突起を有している。そ
のフィルム表面突起について、突起径は0.5〜8.0μm、
好ましくは1.0〜6.0μmである。突起径が8.0μmより
大きいと滑らずテープにした場合の走行性が満足できな
い。突起径の下限はおよそ0.5μmが製造上の限界であ
る。さらに、突起径の大径の平均と小径の平均の差が1.
0μm以上、好ましくは2.0μm以上である。突起径の大
径の平均と小径の平均の差が1.0μm未満であると、テ
ープにした場合の出力特性と走行性を同時に満足するこ
とができない。また、大径の突起数が5,000個/mm2
下、小径の突起数が15,000個/mm2以上、より好ましく
は大径の突起数が3,000個/mm2以下、小径の突起数が2
0,000個/mm2以上である。大径の突起数が5,000個/mm2
を超えるとテープにした場合の出力特性を満足すること
ができない。また、小径の突起数が15,000個/mm2未満
であるとテープにした場合の走行性を満足することがで
きない。突起数の上限は100,000個/mm2くらいが製造上
の限界である。
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nTDが1.655〜1.700、好ましくは1.675〜
1.700の場合にテープにした場合の走行性、出力特性が
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以上の場合にテープにした場合の走行性、出力特性が
より一層良好となるので特に望ましい。また、本発明の
二軸配向ポリエステルフィルムは、フィルム表面の表面
粗さRzが70〜250nm、好ましくは90〜180nmである場合に
テープにした場合の走行性、出力特性がより一層良好と
なるので特に望ましい。さらに、ヤング率は特に限定さ
れないが、幅方向のヤング率が長手方向のヤング率より
50kg/mm2以上高い場合に出力特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す
ることができる。粒子の含有量を調節する方法として、
高濃度のマスタペレット、好ましくは1〜5重量%の粒
子濃度のマスタペレットを製膜時に希釈するマスタペレ
ット法が好ましい。その場合マスタペレットの固有粘
度、共重合成分を調製して、ガラス転移点Tgと冷結晶化
温度Tccとの差(ΔTcg)を70〜100℃の範囲とし、か
つ、該マスタポリマを実質的に粒子を含有しないポリエ
ステルで希釈する時、該マスタポリマのΔTcgと実質的
に粒子を含有しないポリエステルのΔTcgとの差(dΔT
cg)を2℃以上、好ましくは5℃以上にしておくこと
は、本発明の突起径、突起数を得るのに極めて有効であ
る。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、溶融押出し機に供給し、その際スクリューの
回転数を110〜180rpm、好ましくは120〜150rpmに保ち、
その後高精度ろ過に3〜5段通し、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、冷却固化させて未延伸
フィルムを作る。スクリューのL/D(長さ/径)は20〜2
5、さらに21〜24が好ましい。その場合フィルターにPET
溶融体が入りろ過されて出ていく時のフィルター入口と
フィルター出口との溶融ポリマの圧力差(すなわちフィ
ルターによる圧力損失、以下押出し機内でのろ圧とい
う)を60〜120kg/cm2、好ましくは80〜118kg/cm2、さら
に好ましくは100〜115kg/cm2とかなり高い状態に保つの
が、本発明の突起径、突起数を得るのに極めて有効であ
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、または同時二軸延
伸法を用いることができる。この場合の延伸条件として
は、まず長手方向に3〜5倍、次に幅方向に3〜5倍延
伸を行なうのが本発明範囲の突起数を得るのに有効であ
る。また、延伸温度はTg〜Tg+20℃の範囲が本発明範囲
の突起数を得るのに有効である。次に、延伸フィルムを
熱処理するが、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1.0l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、加熱冷却後再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 D1601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を検知し
た。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。
(5)表面粗さRz 小坂研究所製の高精度薄膜段差測定器ET−10を用いて
測定した。条件は下記のとおりであり、20回の測定の平
均値をもって値とした。
・触針先端半径:0.5μm ・触針荷重 :5mg ・測定長 :1mm ・カットオフ値:0.08mm なお、Rzの定義の詳細は、たとえば、奈良治郎著「表
面粗さの測定・評価法」(総合技術センター、1983)に
示されているものである。
(6)フィルム表面の突起数、突起径の平均 2検出器方式の走査型電子顕微鏡(エリオニクス
(株)製ESM−3200)と断面測定装置(エリオニクス
(株)製PMS−1)で、フィルム表面の基準面の高さを
0として走査したときの高さ測定値を、256分割のグレ
ー値として画像処理装置(カールツァイス(株)製IBAS
2000)に送り、このグレー値をもとに画像処理装置上に
フィルム表面突起画像を再構築する。次にこの表面突起
画像から2値化された突起部分のグレー値を突起高さ
(nm)に換算する。この測定を該フィルム10mm2につい
て行ない、突起数は得られた突起数を1mm2に換算して
求め、突起径の平均は得られた突起径の分布から大径、
小径の最頻値を求めそれを平均とした。
(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)及び溶融プレス後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 C1
230)(supply 1,600V) 測定条件 SLIT 1,000μm LASER 100mW GATE TIME 1.0sec SCAN SPEED 12cm-1/min SAMPLING INTERVAL 0.2cm-1 REPEAT TIME 6 (9)走行性 標準条件として、20℃相対湿度60%の雰囲気下で、外
径6mmφ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(μk)
を算出する。
μk=(1/θ)ln(T2/T1) =(1/π)ln(T2/25) このμk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
のテープにした場合の走行性と対応している。
(10)出力特性 フィルムに下記の磁性塗料をグラビヤロールにより塗
布し、磁気配向させ乾燥させる。さらに、小型テストカ
レンダー装置(スチールロール/ナイロンロール、5
段)で、温度:70℃、線圧:200kg/cmでカレンダー処理し
た後、70℃、48時間キュアリングする。上記テープ原反
を1/2インチにスリットし、VTRカセットに組み込みVTR
テープとした。このテープに家庭用VTRを用いてシバソ
ク製のテレビ試験波形発生器(TG7/U706)により100%
クロマ信号を記録し、その再生信号からシバソク製カラ
ービデオノイズ測定器(925D/1)でクロマS/Nを測定し
た。
・Co含有γ−酸化鉄 100部 平均粒子サイズ 長さ :0.3μm 針状比:10/1 抗磁力 1,500Oe ・ポリウレタン樹脂 15部 ・塩化ビニル/酢酸ビニル共重合体 5部 ・ニトロセルロース樹脂 5部 ・酸化アルミ粉末 3部 平均粒径 :0.3μm− ・カーボンブラック 1部 ・レシチン 2部 ・メチルエチルケトン 100部 ・メチルイソブチルケトン 100部 ・トルエン 100部 ・ステアリン酸 2部 [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0.28μm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2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。次い
で、粒子として平均粒径0.6μm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0.62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。それら
を小径粒子の含有量が0.5重量%、大径粒子の含有量が
0.02重量%となるように混合し180℃、6時間真空乾燥
した後、押出し機に供給して280℃でろ圧を110kg/cm2
保ちながら溶融押出し、高精度ろ過を3段経由して、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55℃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。
この未延伸シートを長手方向に85℃で3.6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10,000%/min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3,00
0%/min、100℃で幅方向に3.7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3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1〜4 実施例1の諸条件の中で、添加する粒子の平均粒径、
添加量及び延伸条件、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テープ
にした場合の走行性、出力特性を両立するフィルムが得
られるが、そうでない場合はテープにした場合の走行
性、出力特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] 本発明は表面突起の突起径、突起数を特定範囲とした
ので、テープにした場合の走行性、出力特性に優れたフ
ィルムが得られた。これはさらにまた、今後の磁気記録
媒体の高画質化のための高出力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、包装用等でも平滑性、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 (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ポリエステル中に平均粒径の異なる2成分
    のシリカ微粒子を含有してなる二軸配向ポリエステルフ
    ィルムであって、該粒子に起因するフィルム表面突起に
    ついて、その突起径が0.5〜8.0μm、突起径の大径の平
    均と小径の平均の差が1.0μm以上、かつ大径の突起数
    が5,000個/mm2以下、小径の突起数が15,000個/mm2
    上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。
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