JP2629861B2

JP2629861B2 - 二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム

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Publication number: JP2629861B2
Application number: JP63194238A
Authority: JP
Inventors: 國義糸山; 紘一足立
Original assignee: TORE KK
Current assignee: TORE KK
Priority date: 1988-08-03
Filing date: 1988-08-03
Publication date: 1997-07-16
Anticipated expiration: 2012-07-16
Also published as: JPH0243022A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、磁気記録媒体用二軸延伸ポリエチレンテレ
フタレートフィルムに関する。さらに詳しくは、クリー
プが起きにくい、寸法安定性にすぐれ、かつ走行中に削
れにくい磁気記録媒体用二軸延伸ポリエチレンテレフタ
レートベースに関する。

［従来の技術］フィルムの熱収縮を小さくする方法として、熱処理時
の張力条件を限定したもの（特公昭60−22616）、テン
ション下でフィルムを加熱収縮を行なうもの（特開昭59
−35919）などがある。また、フィルムの削れを低減す
る方法として、表面突起を形成する無機粒子の粒径を異
なるものを併用したもの（特開昭60−179931）また無機
粒子の形状を限定することにより耐摩耗性の向上を狙っ
たもの（特開昭59−133246）がある。

［発明が解決しようとする課題］高密度記録化、高信頼性化の要求が強まり、磁気記録
媒体用ベースフィルムに対してより薄く、よりすぐれた
特性が求められている。ベースフィルムが薄くなると、
それだけ外力によってフィルムは大きい変形を受ける。
特に、ポリエチレンテレフタレートのガラス転移点以上
の温度ではその変形は著しく増大する。磁気テープの場
合、70〜100℃近くでのベースフィルムの寸法安定性が
重要視される。

上記従来のフィルムでは、低熱収率のものが得られる
が高温にすると、容易に変形して残留歪を生じる。磁気
テープ加工時に生ずるベースの変形歪は、熱処理するな
どの方法で通常除去されるが、変形歪の量が大きくなる
と、熱処理後のテープの平面性や巻き姿が不良となり、
使用に耐えるものでなくなる。また、磁気テープも最近
屋外で使用される機会が増し、高温にテープがされされ
ると、大きく寸法が変化して正常な再生・記録がなされ
なくなる。

このテープの寸法安定性はベースフィルムの長手方向
の特性に左右される。本発明の目的の第１は、テープベ
ースの長手方向の特性を改良して、70〜100℃の比較的
高温で外力を受けてもテープに残留歪が残りにくいベー
スフィルムを提供することにある。

次に、磁気テープベースのもう１つの重要な特性は削
れにくい性質をもつことである。テープ状にスリットし
たときや、スリットしたテープを巻き取るとき、記録・
再生をくり返すとき、テープベースに削れ粉が発生す
る。これが磁性層に付着して、ドロップアウト（信号欠
落）等の品質欠陥になるので、削れ粉の発生しにくいベ
ースフィルムが強く要望された。従来のフィルムはフィ
ルム表面の削れの改善に重点を置れたが、削れ粉発生防
止は十分でなかった。これはスリットした磁気テープを
高速に巻き取るときなどで、テープの端面がピンガイド
に接触して、大量の削れ粉、ヒゲなどを生じて、テープ
品質欠陥となっている。

このテープ端面の削れは、ベースフィルムの幅方向の
特性に左右される。本発明の第２の目的は、テープベー
スの幅方向の特性を改良して、端面が削れにくいベース
フィルムを提供することにある。

［課題を解決するための手段］本発明は、二軸延伸されたポリエチレンテレフタレー
トフィルムにおいて、該フィルムの長手方向の歪弾性率
G₂（ニュートン／平方メートル）および70℃における熱
収縮率σ_ｂ（％）が２×10¹⁰N/m²≧G₂≧5.0×10⁹N/m²0.8％≧σ_ｂ≧０であり、かつ、幅方向の動的熱寸法変化率が120〜170℃
で0.18〜1.5％にあり、該方向の23℃のヤング率が380〜
700Kg/mm²であることを特徴とする二軸延伸ポリエチレ
ンテレフタレートフィルムである。

本発明における二軸延伸フィルムを構成するポリエチ
レンテレフタレートには、ポモポリマーであっても、コ
ポリマーであってもよい。コポリマーの場合、共重合す
る成分としては、たとえば、ジエチレングリコール、プ
ロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、ポリエ
チレングリコール、ｐ−キシリレングリコール、1,4−
シクロヘキサンジメタノールなどのジオール成分、アジ
ピン酸、セバチン酸、フタル酸、イソフタル酸、2,6−
ナフタリンジカルボン酸、５−ナトリウムスルホイソフ
タル酸などまジカルボン酸成分、トリメリット酸、ピロ
メリット酸などの多官能ジカルボン酸成分、ｐ−オキシ
安息香酸などが挙げられる。なお共重合の場合、共重合
する成分は20モル％以下とする。

さらに、上記のポリエチレンテレフタレートは、他に
ポリエチレンテレフタレートと非反応性のスルホン酸の
アルカリ金属塩誘導体、該ポリエステルに実質的に不溶
なポリアルキレングリコールなどの少なくとも一つのを
５重量％を越えない程度に混合してもよい。また、その
フィルム中に延伸した際に、フィルム表面突起の成因と
なる微細粒子、すなわち、触媒残渣あるいは着色防止剤
等がポリエチレンテレフタレートのモノマーあるいはオ
リゴマーと反応して生成したいわゆる内在粒子あるいは
外部から加えられた不活性粒子等が含まれていてよい。

また、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム
とは、上記ポリエチレンテレフタレートを公知の方法に
より溶融押出し、シート成形後、互いに90℃をなす二軸
方向に延伸しさらに熱処理したものを指すが、熱処理前
にさらに一軸または二軸方向へ再延伸した、いわゆる強
力化タイプでも良い。

なお、本発明のフィルムは、必要に応じて片面もしく
は両面に、易滑処理や易接着処理などがなされたもので
もよい。

また、本発明の二軸延伸ポリエチレンテレフタレート
フィルムは、該フィルム長手方向の歪弾性率G₂（ニュー
トン／平方メートル）および70℃における熱収縮率σ_ｂ
（％）が２×10¹⁰N/m²≧G₂≧5.0×10⁹N/m²0.8％≧σ_ｂ≧０なる特性をもち、かつ、幅方向の動的熱寸法変化率が12
0及び170℃で0.18〜1.5％にあり、該方向の23℃のヤン
グ率が380〜700Kg/mm²であることを特徴とする二軸延伸
ポリエチレンテレフタレートフィルムでなければならな
い。

歪弾性率G₂が5.0×10⁹N/m²以下であると、厚み15μｍ
以下の薄物ベースでは磁気テープは変形し易く、画像歪
（スキュー）等の欠陥が生じ、実用的に好ましいといえ
ない。このために、厚物ベースを用いて耐クリープ性を
改善すると、磁気記録密度が低下して好ましくない。ま
た、G₂が２×10¹⁰N/m²を越えるフィルムでは、良好な耐
クリープ性を示すが、反面、フィルムが縦裂けし易いな
どの欠点が現われ、使用上好ましいとはいえない。

熱収縮率σ_ｂが０％以下では、フィルムの機械的特性
が不十分となり使用に耐えないものとなる。またσ_ｂが
0.8％を越えると、テープ製造工程で、フィルムベース
の大幅な収縮により、均一な特性のテープが得られなく
なるなどの不都合を生じることになる。

また、120及び170℃のフィルム幅方向の動的熱寸法変
化率が0.18％以下であると、テープの走行させたとき
の、テープの側面の機械的な削れが増し、その削れ粉が
磁気層に付着するなどして、画像欠落（ドロップアウ
ト）の原因となったり、磁気ヘッドの目詰りを起し、出
力レベルが低下するなどの不都合を生じる。また、動的
熱寸法変化率が1.5％を越えると、テープは走行過程で
幅方向に変形を受け易くなり、実用的でなくなる。また
フィルムの幅方向の弾性率は380〜700Kg/mm²が好まし
く、弾性率が380Kg/mm²以下になるとテープにスリット
加工するとき、切断が困難となりスリット端面にヒゲな
どが発生して好ましくない。また、700Kg/mm²以上に弾
性率が高まると、スリット時の端面は良好となるが、テ
ープ走行時のテープスリット端面は機械的衝撃吸収能力
が低下するため、そのためテープは削れ易く、ドロップ
アウトなどの欠陥が生じ好ましくなくなる。

次に本発明のフィルムの製造について以下に説明す
る。

溶融し、急冷キャストしてシート状に押出し成形した
ポリエチレンテレフタレートを、ガラス転移温度以上で
二軸延伸（延伸方式は同時二軸延伸法でも逐次延伸法で
あってもよい）し、必要に応じては、フィルム長手方向
へ再延伸するか、または長手方向と幅方向を交互に多段
的に再延伸する。具体的には、フィルムの長手方向、幅
方向にそれぞれ温度80〜100℃にて倍率2.5〜５倍に延伸
し、さらに必要に応じてフィルムの長手方向、幅方向の
いずれか一方向もしくは両方向に温度120〜180℃にて1.
5〜2.5倍に再延伸する。なお、延伸は多段階となっても
よい。

次に、二軸に延伸されたポリエステルフィルムを、熱
処理テンターにて熱固定する。熱固定温度が高すぎる
と、フィルム内部の結晶化度は高まるが、非晶部の分子
鎖がゆるむため、歪弾性率G₂が低下し、フィルムの耐ク
リープ性は不良となる。

一方、熱固定温度が低すぎると、結晶化度が小さくな
るため、非晶鎖は流動変形を受け易くなり、耐クリープ
性が劣る。本発明のフィルムの場合、熱処理温度は通常
よりもやや低くするのが好ましく、フィルム自体の温度
として200〜140℃が適当であり、さらに好ましくは190
〜160℃がよい。処理時間は１〜10秒が好ましい。な
お、熱固定の際には、フィルムは幅方向に弛緩させ、長
手方向には緊張状態にあるのが好ましい。幅方向のフィ
ルムのリラックス率は、0.6〜5.0％が好ましい。

上記の如く熱固定したフィルムを、熱固定温度から室
温まで冷却するのであるが、この冷却の条件がフィルム
の特性、特に、熱収縮率に大きい影響を与える。熱熱固
定温度から140℃までは長手方向は緊張状態で冷却して
よいが、140〜70℃までの冷却は長手及び幅方向ともテ
ンションフリーの状態でフィルムを弛緩冷却するのが好
ましい。この方法として、テンター側のフィルム把持ロ
ールの移送速度より、低温側の把持ロールの移送速度を
少し小さくして、２つのロール間でフィルムを弛緩熱処
理するのが一例として挙げられる。弛緩時間は１秒以上
が好ましい。

このようにして得た二軸延伸フィルムは、70℃・48時
間放置での熱収縮率0.8％以下にするのが好ましい。

上記、低温弛緩熱処理法で得た、熱収縮率0.8％以下
の二軸延伸フィルムを、巻込みテンション0.1〜20Kg/m
で、紙管等に巻付けた後、温度が50〜130℃、好ましく
は50〜80℃の雰囲気中で、１時間以上、好ましくは３時
間以上、フィルムを低温長時間熱処理することによって
製造される。

かくして得られたフィルムについて、テープ状フィル
ム（幅10mm）に16Kg/mフィルム幅の荷重を100℃の雰囲
気下で５秒間負荷した時のフィルムの伸びを評価した。
これによって、フィルムの実用特性としての耐クリープ
特性、寸法安定性を予測できるので、このパラメータを
用いて、フィルム性能を表示した。

［用途］かくして得られた二軸配向PET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などに加工されて利用される。磁性
層としては、磁性粉末をバインダーと共に塗布するもの
でもよく、あるいは、強磁性材料を真空蒸着、スパッタ
リング、イオンプレーティングあるいはメッキなどの手
法で薄膜化したものでもよい。本発明フィルムは上記の
各種磁気記録媒体用に用いることができるが、特に有効
なのは、ビデオテープ用途である。

ビデオテープでは、ベースが外力によって変形して歪
むと、その歪が徐々に使用中に開放されるため画像歪
（スキュー）の原因となる。またテープは、スリット
時、その端面にヒゲや粉が多く発生したり、巻き取り巻
き戻しのテープ走行中にその端面はガイドピンなどとの
接触によって削られ、ドロップアウトが増えるだけでな
く、これらのヒゲや削れが磁気ヘッドの目詰まりの原因
となる。これらのテープ欠陥をなくすのに本発明フィル
ムが特に有効なわけである。

なお、上記したように、本発明フィルムの主用途は磁
気記録媒体用、特にビデオテープ用であるが、他の用
途、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、放送用などでも、
スリット性が問題になる用途では、有効に利用されうる
ものである。

［発明の効果］本発明は、上記したように、歪弾性率G₂、熱収縮率σ
_ｂ、動的熱寸法変化率、ヤング率を最適化することによ
り、次の如きすぐれた特性が得られることを知見したも
のである。

（１）磁気テープ製造工程において、磁気層を塗布、
カレンダー後の熱収縮率を低下させるための熱処理工程
を省略できるか、又は短時間で切り上げることができ
る。

（２）テープに比較的高温（100℃以下）で外力を加
えても、変形し歪が残留することが少なく、ドロップア
ウトなどの画像欠陥は生じにくい。

（３）フィルムの上に磁気層を乗せた状態でスリット
した時、ヒゲや粉が出にくい。また、このスリットした
たテープを巻き取り巻き戻したりするとき、スリット端
面が他の物体と接触しても、削れて粉などを発生するこ
とが少ない。

［測定法］各特性の測定法は、次のとおりである。

（１）熱収縮率σ_ｂ大きさが300mm×125mmで、かつ、その長手方向とフィ
ルムの長手方向とが一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、フィ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は下式により求める。

σ_ｂ＝100（Ａ−Ａ′）/A （２）歪弾性率G₂ 幅12.5mmにスリットした長尺試料（試料長手方向はフ
ィルム長手方向と一致）に、荷重16Kg/mを負荷した状態
で、100℃の強制循環式熱風オーブン（容積0.09m³）の
中に５秒間さらして、その後、すばやく、荷重負荷状態
で23℃・60％RHの雰囲気へ移して、その状態で１分間放
置して荷重処理試料を作った。この処理試料は、前項方
式により、熱収縮率を測定した。下記式より、歪弾性率
G₂を硅酸した。

ここで、σ_b,σ_ｈは荷重処理前後の熱収縮率で、ｄは
フィルムの厚み（単位：μｍ）であり、またG₂はニュー
トン／平方メートルの単位である。

（３）寸法安定性幅12.5mmにスリットした長尺試料（試料長手方向はフ
ィルム長手方向と一致）に、荷重16Kg/m幅を負荷した状
態で、100℃の雰囲気に５秒間さらして、その後、すば
やく、荷重負荷状態で23℃・60％RHの状態へ移して、そ
の状態で１分間放置して荷重処理試料を作った。この試
料の熱収縮率を測定して、その値が0.15％以下のもの
は、寸法安定性良好なフィルムとして、また0.15％を上
まわるものは寸法安定性不良なフィルムと判定した。

（４）動的寸法変化率フィルムを幅方向に短冊状（幅2.0mm）にスリットし
て測定用試料とした。この短冊フィルムの試長15mmで熱
寸法変化を測定した。測定には真空理工製TMA（Thermo
−Mechanical Analyzer）を用いた。昇温速度５℃/min
で温度を上げながら、寸法変化を追跡し、ある温度での
寸法をl mmとすると、動的熱寸法変化率は100（ｌ−1
5）/15と定義する。

（４）ヤング率フィルムを幅方向に短冊状（幅10mm）にスリットして
測定試料とした。この短冊試料を23℃、50RH％に１日放
置後、試長50mm、引張速度20mm/分で引張り、応力−歪
曲線を求めた。用いた装置は東洋ボールドウィン製引張
試験機“テンシロン"UTM−３型である。試料のヤング率
は２％伸びの応力から常法に従って計算した。

（５）スリット性厚さ14.5μｍのPETフィルムの片面に下記組成の磁性
塗布液を、乾燥後被膜厚が３μｍとなるようにコーティ
ングする。

（重量部）ポリエステルポリウレタン樹脂 35 塩ビ・マレイン酸共重合体 30 α−アルミナ 15 カーボンブラック３オレイン酸５アミルステアレート４トリイソシアネート化合物 22 強磁性金属粉末 300 酢酸ブチル 300 メチルイソブチルケトン 300 コーティング後、直流磁場中で配向処理し、乾燥した
後、カレンダー加工を施す。このシートをシェアカッタ
ーで1/2インチ幅にスリットしてビデオテープとする。
このシェアカッターによるスリット箇所を目視観察し
て、ヒゲや粉の発生具合の程度を次の５等級に分けて評
価する。

スリット性A:ヒゲや粉の発生が非常に少ない。

スリット性B:ヒゲや粉の発生が少ない。

スリット性C:ヒゲや粉の発生が普通レベル。

スリット性D:ヒゲや粉の発生がやや多い。

スリット性E:ヒゲや粉の発生が多い。

（注）なお、現在試販されているビデオテープ用二配
向PETフィルムのスリット性のレベルは、大部分、Ｃま
たはＤである。

（６）端面の削れ性（５）項でスリットしたテープを１−アミン−４−ヒ
ドロキシアントラキノン1.5gを1000mlの水に溶解した10
0℃の染料液に一定時間（10〜20分）浸漬して、染色し
た。その後、テープを十分に水洗して乾燥した。テープ
のスリット端面の染色の程度を、サンプル台座にテープ
を垂直に立て光学顕微鏡（日本光学（株）オプチフォ
ト）を用いて透過法で調べた。

染色の程度は目視観察で、次の５等級に分けて評価す
る。

削れ性A:染色の程度が非常に薄い。

削れ性B:染色の程度が薄い。

削れ性C:染色の程度が普通レベル。

削れ性D:染色の程度がやや濃い。

削れ性E:染色の程度が濃い。

なお、１−アミノ−４−ヒドロキシロキシアントラキ
ノンによる染色の程度が大きいスリット端面をもつテー
プ程、端面は外力に対して削れ易くなる。従って、テー
プのスリット端面は削れ性A,B,C,D,Eの順に削れ易くな
ることと対応している。

［実施例］本発明を以下の実施例、比較例を用いて説明するが、
本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

実施例１テレフタル酸ジメチル100重量部、エチレングリコー
ル69重量部、ジエチレングリコール0.5重量部に、触媒
として酢酸カルシウム0.09重量部を用いて、常法により
エステル交換反応を行い、その生成物に、三酸化アンチ
モン0.03重量部、酢酸リチゥム0.3重量部、リン酸トリ
メチル0.2重量部及び二酸化ケイ素微粉末（非表面積180
m²/g）を添加し、常法によって重合して、極限粘度0.63
5のポリマペレットを得た。このペレットを180℃、８時
間真空乾燥した後、押出機に供給して、280℃で溶融押
出し、ギアポンプ、フィルターを経由してＴ型口金から
シート状に吐出せしめ、この溶融シートを、表面温度40
℃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。

この冷却の際、溶融シートとドラム表面との密着性を
改良するため、溶融シート側にワイア電極を置き、これ
に8KVの直流電圧を印加して、溶融シートがドラムに良
く密着するようにした。

この未延伸シートを85℃で3.5倍、長手方向へ延伸
し、次に、延伸シートをステンタへ導き、シート両端部
をクリップで把持して、90℃で2.0倍幅方向へ延伸し
た。このシートを第２のステンタゾーンへ導き、96℃で
幅方向へ1.5倍に再延伸し、次いで第３ステンタゾーン
で105℃で1.3倍に更に幅方向へ延伸した。

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、200℃で２秒間緊張熱固定し、つ
づいて同温度で、長手方向２％、幅方向５％（各々原長
に対して）の弛緩を行ない、再度、同温度で５秒間緊張
熱固定し、そのまま100℃の中間冷却室へ導き、ここで
中間冷却をした後、この出口の所で長手方向に原長の１
％分の弛緩を与え、そのまま除冷して室温まで冷却させ
て巻き取ることにより、厚さ15μｍの二軸延伸PETフィ
ルムを得た。その後、60℃の雰囲気で24時間ロールに巻
いた状態のままキュアリング処理した後、フィルム特性
を調べた。その結果を第１表に示した。

実施例2,及び比較例１〜３実施例１の諸条件の中で、延伸温度、延伸倍率、熱固
定温度、熱固定時の弛緩の程度及びキュアリング条件を
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。これらのフィルムを寸法安定、スリット性、端面削
れ性の評価結果を第１表に示す。これらの結果から、本
発明範囲内の物性パラメータ値を有するフィルムがすぐ
れた特性を示していることがわかる。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】二軸延伸されたポリエチレンテレフタレー
トフィルムにおいて、該フィルムの長手方向の歪弾性率
G₂（ニュートン／平方メートル）および70℃における熱
収縮率σ_ｂ（％）が２×10¹⁰N/m²≧G₂≧5.0×10⁹N/m²0.8％≧σ_ｂ≧０であり、かつ、幅方向の動的熱寸法変化率が120〜170℃
で0.18〜1.5％にあり、該方向の23℃のヤング率が380〜
700Kg/mm²であることを特徴とする二軸延伸ポリエチレ
ンテレフタレートフィルム。