JP2795301B2 - 二軸配向ポリエステルフイルム - Google Patents

二軸配向ポリエステルフイルム

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JP2795301B2
JP2795301B2 JP4358622A JP35862292A JP2795301B2 JP 2795301 B2 JP2795301 B2 JP 2795301B2 JP 4358622 A JP4358622 A JP 4358622A JP 35862292 A JP35862292 A JP 35862292A JP 2795301 B2 JP2795301 B2 JP 2795301B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ポリエチレンナフタレ
ートを主要構成成分とする二軸配向ポリエステルフイル
ム、とくに磁気記録媒体用として好適な二軸配向ポリエ
ステルフイルムに関する。
【0002】
【従来の技術】ポリエチレンナフタレートを主要構成成
分とし、少量の第2成分ポリエステルを含有したポリエ
ステルフイルムとして、特公昭56−46973号公報
に開示されたフイルムが知られている。このフイルムに
おいては、第2成分ポリエステルを所定量含有させるこ
とにより、フイルムの耐熱劣化性が改良されている。
【0003】一方、表面に微小突起を有する磁気記録媒
体用ベースフイルムの耐削れ性を向上するために、先に
本出願人により、積層フイルムの最外層を薄層とし、該
層厚さに対し比較的粒径の大きな粒子を含有させ、該層
厚さと粒子の粒径を特定の関係にすることにより、フイ
ルム表面に削り取られにくい微小突起を形成するように
した二軸配向積層フイルムが提案されている(特開平2
−77431号公報)。また、磁気テープをより高強
度、高弾性率にする要望を満たすために、ポリエチレン
ナフタレートを主要構成成分とするベースフイルムの開
発が進められつつある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、ポリエチレ
ンナフタレートを主要構成成分とするフイルムは、一般
に、その延伸機構上、横強化フイルム(横方向のヤング
率が高いフイルム)を安定製造することが難しい。一
方、最近、磁気テープとした際の出力が高く画質上有利
な横強化フイルムが求められつつある。
【0005】また、前述の、先に本出願人により提案さ
れた、薄層最外層に所定粒径の粒子を含有させるフイル
ム製造法をポリエチレンナフタレートを主要構成成分と
するフイルムに適用しようとすると、該最外層に高濃度
で粒子を含有させるため、ますます横強化フイルムが安
定製造しにくくなるという問題を招く。
【0006】本発明は、上記のような問題点に着目し、
基本的に高強度、高弾性率であるポリエチレンナフタレ
ートを主要構成成分とするフイルムについて、安定製造
が可能な横強化フイルムを提供し、究極的には、磁気テ
ープとしたときのヘッドタッチが良く、高出力が得られ
るポリエチレンナフタレートを主要構成成分とする二軸
配向ポリエステルフイルムを提供することを目的とす
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】この目的に沿う本発明の
二軸配向ポリエステルフイルムは、固有粘度が0.6〜
0.9のポリエチレンナフタレートと固有粘度がそれ以
下のポリエチレンテレフタレートを主成分とするフイル
ムであって、ポリエチレンテレフタレートの含有量が
0.05重量%以上、0.5重量%未満、横方向のヤン
グ率が6.5GPa以上であるものから成る。
【0008】また、本発明の二軸配向ポリエステルフイ
ルムを磁気テープ用ベースフイルムとして使用する場合
には、フイルムが少なくとも2層以上の積層構造からな
り、少なくとも片側の最外層に粒子を含有し、該粒子の
平均粒径dと該層の厚さtとの関係が0.2≦t/d≦
5の範囲であるものから成る。
【0009】まず、本発明の二軸配向ポリエステルフイ
ルムは、固有粘度が0.6〜0.9のポリエチレンナフ
タレートと固有粘度がそれ以下のポリエチレンテレフタ
レートを主成分とするフイルムである。固有粘度をこの
ような範囲および関係に保つことで、横強化フイルムの
安定製造が可能になる。
【0010】そして、このポリエチレンテレフタレート
の含有量は極少量、つまり、0.05重量%以上、0.
5重量%未満の範囲にコントロールされる。この僅かな
ポリエチレンテレフタレートの存在で、ヤング率を損な
うことなく、ポリエチレンナフタレートを主要構成成分
とする、横強化フイルムの安定製造が可能になる。この
理由は明らかではないが、フイルム延伸時の挙動が、安
定製造に適した挙動に変化するためと推定される。含有
量が0.05%重量未満では、ポリエチレンテレフタレ
ート含有の効果が少なくなりすぎ、目標とする横強化フ
イルムの安定製造が難しくなる。逆に含有量が0.5重
量%以上になると、ポリエチレンナフタレト成分による
高ヤング率が損われるおそれが生じ、結果的に目標とす
る横方向ヤング率を得にくくなる。
【0011】上記固有粘度、ポリエチレンテレフタレー
トの含有量を満足させつつ、製膜条件、つまり横強化フ
イルムを得るための製膜条件を適切な範囲にコントロー
ルすることにより、横方向のヤング率が6.5GPa以
上の本発明に係る二軸配向ポリエステルフイルムが得ら
れる。
【0012】本発明の二軸配向ポリエステルフイルムを
積層フイルムとする場合には、少なくとも2層以上の積
層構造からなるポリエチレンナフタレートを主要構成成
分とするポリエステルフイルムにおいて、少なくとも片
側の最表層に粒子を含有し、該層の厚さtと該粒子の平
均粒径dの関係が0.2≦t/d≦5の範囲となるよう
にコントロールされる。
【0013】この積層フイルムは少なくとも2層以上の
積層構造である必要がある。2層以上であれば3層でも
4層でもかまわないが、特に2層あるいは3層の積層構
造の場合、本発明の効果を得るのに有効である。
【0014】また、積層フイルムの少なくとも片側の最
表層は粒子を含有し、該層の厚さtと該層に含有する粒
子の平均粒径dの関係が0.2≦t/d≦5の範囲であ
る必要がある。t/dが上記範囲から外れた場合、高い
電磁変換特性(RF出力)を得ることは難しい。
【0015】また、上記最表層の粒子含有層に含有され
る粒子としては、とくに限定されないが、架橋ポリジビ
ニルベンゼン等の架橋有機高分子粒子、コロイダルシリ
カ、炭酸カルシウム、酸化ジルコニウム、酸化アルミニ
ウム等の無機粒子が挙げられる。中でも架橋有機高分子
粒子が好ましい。このような粒子の中から選ばれた1種
類の粒子を用いても、2種類以上の粒子を併用してもか
まわない。また、特に限定されないが、含有する粒子の
平均粒径は0.01〜2μm、含有量は0.1〜20重
量%の場合本発明の効果を得るのに特に有効である。
【0016】本発明フイルムの主要構成成分は上述の如
くポリエチレンナフタレートと微量のポリエチレンテレ
フタレートであるが、本発明の効果を阻害しない範囲内
であれば他の成分が混合あるいは共重合されていてもか
まわない。
【0017】フイルム長手方向のヤング率については、
特に限定されないが、フイルム長手方向のヤング率が
(幅方向のヤング率−0.5GPa)以下である場合、
本発明の効果を得るのに有効である。
【0018】なお、前記最表層における、0.2≦t/
d≦5の関係を満足する粒径の粒子数は、とくに限定さ
れないが、高い電磁変換特性(RF出力)を得ることの
できる望ましい表面形態を得るためには、3000個/
mm2 〜1000万個/mm2 の範囲とすることが好ま
しい。
【0019】次に本発明フイルムの製造方法の一例を説
明する。本発明で用いるポリエチレンナフタレートを主
要構成成分とするポリエステルは従来から公知の方法に
より得られるものを用いることができる。このポリエス
テルに粒子を含有せしめる方法としては、重合前、重合
中、重合後のいずれに添加してもよいが、ポリエステル
のジオール成分であるエチレングリコールなどに、スラ
リーの形で混合、分散せしめて添加する方法、ベント式
の二軸混練押出機を用いて粒子粉末または粒子の水スラ
リー等をポリマと混合する方法が好ましく用いられる。
【0020】粒子の含有量を調節する方法としては、上
記のような方法で得られた高密度の粒子マスターペレッ
トを製膜、押出時に希釈する方法を用いると本発明の効
果が一層大きくなるので好ましい。
【0021】次に、上記ポリエチレンナフタレートに該
ポリエチレンナフタレートに対し所定の固有粘度の関係
にあるポリエチレンテレフタレートを所定の微量含有量
となるように混合し、該混合ポリエステルを十分乾燥し
た後、2台以上の押出機、2層以上のマニホールド、合
流ブロック等を用いて260〜330℃の温度で、粒子
を含有するポリエステルが少なくとも片側の最表層にな
るように積層し、スリット状口金から溶融押出し、20
℃〜60℃のキャティングドラム上で冷却固化せしめて
未延伸フイルムを作る。
【0022】次にこの未延伸フイルムを二軸延伸し、二
軸配向せしめる。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。ただし、最
初に長手方向、次に幅方向の延伸を行う逐次二軸延伸法
を用いた方が好適である。
【0023】長手方向の延伸は、通常用いられるロール
を用いて行なわれるが、予熱、延伸ロールは、テフロ
ン、シリコンなどの非粘着性の材質のロールを用いるこ
とが、フイルム表面の平滑性が良好となり、磁気テープ
としたときの電磁変換特性が向上するので好ましい。延
伸温度は110〜160℃、好ましくは115〜150
℃で、3.5〜7倍延伸する方法を用いる。なお、延伸
は1段でも、2段以上の段階延伸でもかまわない。ただ
し延伸倍率が上記範囲を外れると、延伸むらや破れ等が
発生し良好な特性のフイルムが得られない。
【0024】幅方向の延伸は、公知のテンターを用い
て、100〜160℃の温度で3〜8倍延伸することが
好ましい。延伸温度、延伸倍率がこの範囲より外れると
延伸むらや破れ等が発生し良好な特性のフイルムが得ら
れない。幅方向の延伸倍率を長手方向の延伸倍率より高
くして、幅方向の配向を大きくすることは本発明におい
て目標とする幅方向ヤング率を得るのに特に有効であ
る。また、一旦、二軸延伸したフイルムを少なくとも一
方向、特に幅方向に更に延伸しても良い。
【0025】次に、この延伸フイルムを熱処理する。熱
処理条件としては、定長下で160〜230℃、好まし
くは170〜210℃の範囲で0.5〜30秒間行な
う。熱処理後に熱処理温度と同等かそれ以下の温度に加
熱した(つまり熱処理温度を低めに抑えた)2本以上の
ロールの周速差を利用してフイルムを長手方向に弛緩さ
せることは、本発明で目標とする特性や効果を得るため
に有効である。
【0026】[物性の測定方法ならびに効果の評価方
法]本発明における特性値は次の測定法、評価基準によ
るものである。 (1)積層厚さt 2次イオン質量分析装置(SIMS)を用いて、表層か
ら深さ3000nmの範囲のフイルム中の粒子の内もっと
も高濃度の粒子に起因する元素とポリエステルの炭素元
素の濃度比(M+ /C+ )を粒子濃度とし、表面から深
さ3000nmまで厚さ方向の分析を行なう。表層では表
面という界面のために粒子濃度は低く表面から遠ざかる
につれて粒子濃度は高くなる。本発明フイルムの場合は
一旦極大値となった粒子濃度がまた減少し始める。この
濃度分布曲線をもとに表層粒子濃度が極大値の1/2と
なる深さ(この深さは極大値となる深さよりも深い)を
求め、これを積層厚さとした。条件は次の通り。 測定装置 2次イオン質量分析装置(SIMS) 西独、ATOMIKA 社製 A-DIDA3000 測定条件 1次イオン種 :O2 + 1次イオン加速電圧:12KV 1次イオン電流:200nA ラスター領域 :400μm□ 分析領域 :ゲート30% 測定真空度 :6.0×10-9Torr E−GUN :0.5KV−3.0A なお、表層から深さ3000nmの範囲にもっとも多く含
有する粒子が有機高分子粒子の場合はSIMSでは測定
が難しいので、表面からエッチングしながらXPS(X
線光電子分光法)、IR(赤外分光法)などで上記同様
のデプスプロファイルを測定し積層厚さを求めても良い
し、また、電子顕微鏡等による断面観察で粒子濃度の変
化状態やポリマの違いによるコントラストの差から界面
を認識し積層厚さを求めることもできる。さらには積層
ポリマを剥離後、薄膜段差測定機を用いて積層厚さを求
めることもできる。
【0027】(2)平均粒径d、粒子個数 フイルムからポリマをプラズマ灰化処理で除去し、粒子
を露出させる。処理条件はポリマは灰化されるが粒子は
ダメージをうけない条件を選択する。その粒子を走査型
電子顕微鏡(SEM)で観察し、粒子画像をイメージア
ナライザーで処理する。SEMの倍率は、およそ200
0〜100000倍、また、1回の測定視野が1辺およ
そ10〜50μmから適宜選択する。観察箇所を変えて
粒子数5000個以上で粒径とその体積分率から次式で
体積平均径dを得る。 d=Σd1 ・Nv1 ここでd1 は粒径、Nv1 はその粒径の粒子の体積分率
である。粒子個数は、積層厚さと平均粒径の関係を満足
するものについて、体積分立から求め、1mm2 当たり
に換算する。また、上記プラズマ灰化処理法では粒子が
ダメージを受ける場合は、フイルム断面を透過方電子顕
微鏡(TEM)を用い、3000〜100000倍で観
察する。TEMの切片厚さは約1000オングストロー
ムとし、場所を変えて100視野以上測定し、上記の式
から体積平均径dを求める。
【0028】(3)ヤング率 ASTM−D−882にしたがって、インストロン式の
引張試験機を用いて、25℃、65%RHにて測定し
た。
【0029】(4)固有粘度[η](単位はd1/g) オルソクロルフェノール中、25℃で測定した溶液粘度
から下記式から計算される値を用いる。 ηsp/C=[η]+K[η]2 ・C ここで、ηsp=(溶液粘度/溶媒粘度)−1、Cは溶
媒100m1あたりの溶解ポリマ重量(g/100m
1、通常1.2)、Kはハギンス定数(0.343とす
る)。また、溶液粘度、溶媒粘度はオストワルド粘度計
を用いて測定した。
【0030】(5)電磁変換特性(RF出力) フイルムの片面に、真空蒸着機内で微量の酸素の存在下
にコバルト・ニッケル合金(Ni20重量%)を高周波
スパッタリング法により斜め蒸着し厚さ0.2μmの強
磁性薄膜層を形成させた。続いてテープ幅にスリットし
金属薄膜型デジタル磁気記録テープを得た。得られたデ
ジタル磁気記録テープ250mの長さをVHSカセット
に組み込みカセットテープとした。このカセットテープ
に家庭用のVTRを用いて、テレビ試験波形発生器によ
り輝度信号を記録し、再生したときの輝度信号の出力
(RF出力)を測定した。測定においては、市販のソニ
ー(株)製Hi8ME(P6−120)を0dBとして
相対的に表示した。
【0031】
【実施例】次に実施例に基づき、本発明の実施態様を説
明する。 実施例1(表1) 公知の方法により得られた固有粘度0.65のポリエチ
レン−2,6−ナフタレートのペレットに、固有粘度
0.58のポリエチレンテレフタレートのペレットを含
有量が1.0重量%となるように混合し、該混合ペレッ
トに、粒径0.35μmのポリジビニルベンゼン粒子を
ベント式二軸混練押出機を用いてペレット中の粒子含有
量が3重量%となるように混合した。この粒子含有ペレ
ットを170℃で6時間真空乾燥しポリマAとした。粒
子を含有しない上記混合ペレットを170℃で6時間真
空乾燥したものをポリマBとした。ポリマAを押出機A
に、ポリマBを押出機Bに供給し295℃で溶融させ、
それぞれを高精度濾過後、合流部が矩形の2層合流ブロ
ックで合流積層して、スリット幅1mmのフィッシュテ
ール型口金よりシート状に押出し、静電印加キャスト法
により30℃のキャスティングドラムに巻き付けて冷却
固化し厚さ約140μmの未延伸フイルムを得た。この
未延伸フイルムをシリコン製のロールにより、ロール表
面温度130℃にて長手方向に4.2倍延伸した。この
一軸延伸フイルムを公知のテンターにて雰囲気温度13
5℃で幅方向に5.0倍延伸し、180℃の雰囲気温度
で1.5秒間熱処理を行ないついで150℃に加熱され
た、周速の異なる2本のロールの間でフイルムを長手方
向に弛緩させ厚さ5μmの二軸配向積層フイルムを得
た。得られたフイルムの横方向のヤング率は7.2GP
aであり、本発明で目標とした値を満足していた。また
t/dも1.0と好ましい範囲を満足した。
【0032】次に、得られたフイルムのポリマA面に前
述の如き所定の磁性層を設けて磁気テープを作成した。
得られた磁気テープは、表1に示すように、優れた電磁
変換特性(RF出力)を示した。
【0033】実施例2〜4、比較例1〜4(表1) ペレットの固有粘度、ポリエチレンテレフタレートの含
有量、t/d、積層構成、フイルム厚さ等を各種変更し
て実施例1と同様に二軸配向積層フイルムを作成した
(但し比較例1は単層、実施例4、比較例4は3層で両
面が粒子含有ポリマA層)。本発明で特定した範囲、要
件を満足する場合は、いずれも、横方向ヤング率と磁気
テープとした際の電磁変換特性(RF出力)との両方を
共に満足できたが(実施例2〜4)、いずれかの条件が
本発明で特定した範囲から外れる場合には(比較例1〜
4)、横方向ヤング率と電磁変換特性(RF出力)とを
共に満足させることはできなかった。
【0034】
【表1】
【0035】
【発明の効果】本発明の二軸配向ポリエステルフイルム
においては、特定範囲の固有粘度のポリエチレンナフタ
レートに特定範囲の微量のポリエチレンテレフタレート
を含有させ、横方向ヤング率を特定値以上のフイルムと
したので、横方向ヤング率を損なうことなく、ポリエチ
レンナフタレートを主要構成成分とする高強度、高弾性
率の二軸配向ポリエステルフイルムを安定製造できるよ
うになり、しかも磁気テープとする際ヘッドタッチがよ
く、高出力が得られるベースフイルムを提供することが
できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B32B 27/36 C08J 5/18 C08L 67/00 - 67/08 G11B 5/70 - 5/72

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 固有粘度が0.6〜0.9のポリエチレ
    ンナフタレートと固有粘度がそれ以下のポリエチレンテ
    レフタレートを主成分とするフイルムであって、ポリエ
    チレンテレフタレートの含有量が0.05重量%以上、
    0.5重量%未満、横方向のヤング率が6.5GPa以
    上であることを特徴とする二軸配向ポリエステルフイル
    ム。
  2. 【請求項2】 フイルムが少なくとも2層以上の積層構
    造からなり、少なくとも片側の最外層に粒子を含有し、
    該粒子の平均粒径dと該層の厚さtとの関係が0.2≦
    t/d≦5の範囲であることを特徴とする請求項1の二
    軸配向ポリエステルフイルム。
  3. 【請求項3】 前記粒子が架橋有機高分子粒子からなる
    請求項2の二軸配向ポリエステルフイルム。
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