JP2555700B2

JP2555700B2 - 二軸配向ポリエステルフィルム

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Publication number: JP2555700B2
Application number: JP17422888A
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: 1988-07-12
Filing date: 1988-07-12
Publication date: 1996-11-20
Anticipated expiration: 2011-11-20
Also published as: JPH0224113A

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少なくとも片
面の走行性が改良されたフィルムが知られている（例え
ば、特公昭63−18249号公報等）。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、上記従来の二軸配向ポリエステルフィ
ルムでは、フィルムの加工工程、例えば包装用途いおけ
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、加工工程上、製
品性能上のトラブルとなる問題が出てきている。さら
に、その耐スクラッチ性を満足しようとして、加工工程
内又は工程外でフィルム表面にコーティング等の処理を
行なうと、例えば使用条件が苛酷な場合、高温高湿での
摩擦係数が大きいため走行トラブルが生じるという問題
点があった。本発明はかかる課題を解決し、高速での耐
スクラッチ性（以下耐スクラッチ性という）と高温高湿
での滑り性（以下高温μｋという）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、（１）少なくとも片面の、表面粗さパラメ
ータRz/Rtが0.85以上、Smが6.0μｍ以上、自己相関距離
が3.0μｍ以下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、（２）少なくとも片面の、表面粗さパ
ラメータRt2/Rt1が0.9以上、Rt3/Rt2が0.8以上であるこ
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、方向族ジカルボン
酸を主たる酸成分とし、芳香族又は脂肪族ジオールを主
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、高温がμｋがよ
り一層良好となるので特に望ましい。

本発明における二軸配向ポリエステルフィルムの少な
くとも片面は、ポリエステル中に含有される粒子により
表面突起が形成されている。本発明で使用する粒子は相
対標準偏差が0.5以下、好ましくは0.4以下の場合に耐ス
クラッチ性、高温μｋがより一層良好となるので極めて
望ましい。更に、粒子の形状は球形である場合に耐スク
ラッチ性、高温μｋがより一層良好となるので極めて望
ましい。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シリカ、球形有機粒子、特に架橋型
の球形有機粒子、例えばスチレンジビニルベンゼン共重
合体粒子が望ましい。また、その表面は表面改質がなさ
れていてもよい。

添加粒子の平均粒径は特に限定されないが0.02〜0.3
μｍ、好ましくは0.1〜1.5μｍ、さらに好ましくは0.15
〜1.2μｍの場合に耐スクラッチ性、高温μｋがより一
層良好となるので望ましい。本発明の粒子の含有量は0.
3〜50重量％、好ましくは0.5〜30重量％、さらに好まし
くは0.8〜10重量％の場合に本発明の表面形態を得るの
に有効である。

本発明のフィルムは、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、高温μｋがより一層良好となるので特に望まし
い。さらに、本発明のフィルムは厚み方向全範囲にわた
り、熱可塑性樹脂で結晶化度が高い場合に耐スクラッチ
性、高温μｋがより一層良好となるので特に好ましい。
また、ガラス転移点Tgと冷結晶化温度Tccとの差ΔTcg
（＝Tcc−Tg）が30〜120℃である場合に、耐スクラッチ
性、高温μｋがより一層良好となるので特に望ましい。

本発明（１）のフィルムは、少なくとも片面の表面粗
さパラメータRz/Rtが0.85以上であることが必要であ
る。Rz/Rtが0.85未満であると耐スクラッチ性を満足す
ることができない。好ましくはRz/Rtが0.87以上、さら
に好ましくはRz/Rtが0.9以上である。Rz/Rtの上限は1.0
である。Smは6.0μｍ以下であることが必要である。Sm
が6.0μｍを超えると耐スクラッチ性を満足することが
できない。好ましくはSmが5.0μｍ以下、さらに好まし
くはSmが4.0μｍである。Smの下限はおよそ2.0μｍが製
造上の限界である。さらに、自己相関距離が3.0μｍ以
下であることが必要である。自己相関距離が3.0μｍを
超えると耐スクラッチ性、高温μｋを満足することがで
きない。好ましくは自己相関距離が2.5μｍ以下、さら
に好ましくは自己相関距離が2.0μｍ以下である。自己
相関距離の下限はおよそ0.5μｍくらいが製造上の限界
である。

また、本発明（２）のフィルムは、少なくとも片面の
表面粗さパラメータRt2/Rt1が0.9以上であることが必要
である。Rt2/Rt1が0.9未満であると耐スクラッチ性、高
温μｋを満足することができない。好ましくはRt2/Rt1
が0.92以上である。Rt2/Rt1の上限は1.0である。さら
に、Rt3/Rt2が0.8以上であることが必要である。Rt3/Rt
2が0.8未満であると耐スクラッチ性、高温μｋを満足す
ることができない。好ましくはRt3/Rt2が0.83以上であ
る。Rt3/Rt2の上限は1.0である。

本発明のフィルムは、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、高温μｋがより一層良好となるので特
に望ましい。さらに、本発明のフィルムのヤング率は特
に限定されないが、長手方向、幅方向のヤング率が共に
400kg/mm²以上である場合に高温μｋがより一層良好と
なるので特に望ましい。さらに、幅方向のヤング率が長
手方向のヤング率より100kg/mm²以上高い場合に高温μ
ｋがより一層良好となるので特に望ましい。

次に、本発明のフィルムの製造方法について述べる。

本発明の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３〜
50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、共重合成分を調整して、ΔTcg（＝Tcc−
Tg）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ΔTcg1と実質的に粒子を含有しないポ
リエステルのΔTcg0との差（ｄΔTcg＝ΔTcg0−ΔTcg
1）を10℃以下、好ましくは５℃以下にしておくこと
は、本発明の表面パラメータを得るのに極めて有効であ
る。

上記で得られた粒子含有ポリエステルをポリエステ
ル、ポリアミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリオレ
フィン等の熱可塑性樹脂フイルムの少なくとも片面に積
層するのが本発明の表面パラメータを得るのに極めて有
効である。粒子含有ポリエステルと熱可塑性樹脂なかで
もポリエステル樹脂を、公知の溶融積層用押出し機に供
給し、スリット状のダイからシート状に押出し冷却固化
せしめて未延伸フィルムを作る。すなわち、複数（２又
は３）台の押出し機を用いて、ポリエステルと熱可塑性
樹脂を積層し、口金から複数層のシートを押し出し、冷
却固化して未延伸フイルムを作る。その場合、積層部の
厚さは0.05〜20μｍ、好ましくは0.1〜５μｍ、さらに
好ましくは0.5〜３μｍである。また、添加粒子の大き
さは、平均流径が延伸後の積層部厚さの0.1〜４倍、好
ましくは0.2〜２倍、さらに好ましくは0.5〜1.5倍であ
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の表面パラメータを得るのに有効
である。長手方向の延伸において、ロール間で機械的に
ニップするのではなく、静電気的にニップする方法を用
いるのが本発明の表面パラメータを得るのに特に有効で
ある。延伸温度はTg〜Tg＋20℃の範囲が本発明の表面パ
ラメータを得るのに有効であるが、延伸温度の設定は熱
可塑性樹脂のTgを基準として設定する必要がある。長手
方向延伸の後、幅方向に延伸を行ない、さらに必要に応
じて、長手方向の再延伸を行なう方法を用いることがで
きるが、その場合においてもロール間で機械的にニップ
するのではなく、静電気的的にニップする方法を用いる
のが本発明の表面パラメータを得るのに特に有効であ
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
るが、積層フィルムの場合ポリエステル層に吹き付ける
熱風温度を熱可塑性樹脂よりも３〜20℃低くすること
が、本発明の表面パラメータを得るのに有効である。

［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
次の通りである。

（１）粒子の平均粒径、粒径の相対標準偏差粒子をエチレングリコール中にまたは水スラリーとし
て分散させ、延伸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Di（μｍ）を測定し
た。粒径の相対標準偏差は平均径Ｄ、粒子総数Ｎから計
算される標準偏差を平均径Ｄで割った値（σ/D）で定義した。

（２）粒子の含有量ポリエステルに、該ポリエステルを溶解し含有粒子を
溶解しない溶媒を加え加熱した後、日立工機製超遠心機
55P−72を用い遠心分離を行ない、得られた粒子を真空
乾燥する。その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
さらに溶媒を加え、加熱後再び遠心操作を行なう。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分間溶解した後、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）表面粗さパラメータRt、Rz、Sm 小板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。最大高さRtは粗さ曲線の最大の山と最深の谷
の距離、十点平均粗さRzは高い方から５点の山の平均と
深い方から５点の谷の平均の差で表わされる。また、平
均間隔Smは粗さ曲線の中心線と交わる一組の山と谷の平
均間隔で表わされる。測定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:0.50μｍ・触針荷重 :5mg ・測定長 :1mm ・カットオフ値:0.08mm なお、各パラメータの定義の詳細は、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。

（６）自己相関距離上記（５）項と同条件で、得られた粗さ曲線を高速フ
ーリエ変換し、周波数成分の２乗（パアースペクトラ
ム）を求め、さらに高速逆フーリエ変換して自己相関関
数を求めた。自己相関距離はその自己相関関数が0.1（1
0％）となる距離で定義した。

（７）表面粗さパラメータRt1、Rt2、Rt3 上記（５）項と同様にして、得られた粗さ曲線のカッ
トオフ値を変えて最大高さRtを求めた。Rt1はカットオ
フ値0.08mm、Rt2はカットオフ値0.025mm、Rt3はカット
オフ値0.008mmでの最大高さRtである。

（８）ヤング率 JIS−Ｚ−1702に準拠し、インストロンタイプの引っ
張り試験機を用いて、25℃相対湿度65％にて測定した。

（９）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。

（10）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。測定深さは表面から500〜1,0
00Åであり、測定条件は次のとおりである。

光源アルゴンイオンレーザー（5,145cm^-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 SCAC SPEED 12cm^-1/min SAMPLING INTERVAL 0.2cm^-1 REPEAT TIME ６（11）高温μｋ 60℃相対湿度80％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T
₂を測定し、次式から動摩擦係数（μｋ）を算出する。

μｋ＝（1/θ）In（T₂/T₁）＝（1/π）In（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。

（12）耐スクラッチ性 20℃相対湿度60％の雰囲気下で（11）項と同様にし、
500m/min（＝833cm/s）の速さで100回走行させた後のフ
ィルム表面をアルミ蒸着して、スクラッチ傷の本数、幅
の大きさ及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/cm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/cm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cm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のコロダイルシリカを
含有するエチレングリコールスラリーを調製した。この
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40重量％含有する極限粘度0.65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、これを実質的に粒子を含有しないポリエチレンテレ
フタレートペレットと混合し、粒子の含有量が６重量％
となるように混合した（ポリエステルＡ）。また、常法
によって、固有粘度0.62の実質的に粒子を含有しないポ
リエチレンテレフタレートを得た（熱可塑性樹脂Ｂ）。
これらの２種類のポリマをそれぞれ180℃で６時間真空
乾燥した後、ポリエステルＡを押出機１に供給し、熱可
塑性樹脂Ｂを押出機２に供給しこれらを積層した。次い
で溶融押出しし、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52℃の冷却ドラムに巻き付け
て、冷却固化せしめて２層構造の未延伸フィルムを作っ
た。この時、それぞれの押出機の吐出量を調節し全厚さ
及びポリエステル層の厚さを調節した。この未延伸シー
トを長手方向に静電気的なニップにより85℃で4.0部延
伸した。延伸速度の平均は8,000％/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3,000％/
min、100℃で幅方向に3.8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置
き、210℃で３秒間熱固定し、全厚さ15μｍ、ポリエス
テル層厚さ0.3μｍの二軸配向積層フィルムを得た。

実施例２〜５実施例１の諸条件の中で、添加する粒子の種類、平均
粒径、添加量及び積層高さ、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表及び第２
表に示した。それらから、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、高温μｋを両立
するフィルムが得られることがわかる。

比較例１粒子として、平均粒径0.7μｍの炭酸カルシウムを含
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10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。これ
を実質的に粒子を含有しないポリエチレンテレフタレー
トと混合し、粒子の含有量が２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2
80℃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3,000/min、100℃で幅方向
に3.8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
固定し厚さ15μｍの二軸配向ポリエステルフィルムを得
た。

比較例２常法によりエステル交換反応を行ない重合して、固有
粘度0.62の実質的に粒子を含有しないポリエチレンテレ
フタレートを得た。このポリマを180℃で６時間真空乾
燥した後、ポリエステルＡを押出機に供給し、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52
℃の冷却ドラムに巻き付けて、冷却固化せしめて未延伸
フィルムを作った。この未延伸シートを長手方向に85℃
で4.0倍延伸した。その後、平均粒径0.3μｍのコロイダ
ルシリカを塗布厚が0.1μｍとなるように、ポリエステ
ルバインダーとともに上記一軸延伸フィルムに塗布し
た。このコーティングされた一軸延伸フィルムをステン
タを用いて延伸速度3,000％/min、100℃で幅方向に3.8
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、全厚さ15μｍの二軸配向コーティングフィルムを
得た。

比較例３〜４比較例１の諸条件の中で、添加する粒子の種類、平均
粒径、添加量及び延伸条件、処理条件を変更することに
より、特性の異なるサンプルを作った。

比較例５比較例２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表及び第
２表に示した。それらから、フィルムの表面パラメータ
が本発明範囲内でない場合は耐スクラッチ性、高温μｋ
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］本発明は表面粗さパラメータを特定範囲としたので、
耐スクラッチ性、高温μｋ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品質化
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、例えなビデオ
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、包装用等でも耐削れ性、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。

───────────────────────────────────────────────────── 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 9:00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも片面の、表面粗さパラメータRz
/Rtが0.85以上、Smが6.0μｍ以下、自己相関距離が3.0
μｍ以下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。
【請求項２】少なくとも片面の、表面粗さパラメータRt
2/Rt1が0.9以上、Rt3/Rt2が0.8以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。