JP2917741B2 - ポリエステルフイルム - Google Patents

ポリエステルフイルム

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晃一 阿部
彰二 中島
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はポリエステルフイルムに
関し、特に、表面に微細な突起を形成したポリエステル
フィルムに関する。
【0002】
【従来の技術】フィルム表面に微細な突起を形成するた
めに、コロイド状シリカに起因する実質的に球形のシリ
カ粒子を含有せしめたポリエステルフィルムが知られて
いる(例えば特開昭59−171623号公報)。ま
た、表面突起形成のための粒子を含有する薄層を基層に
積層したポリエステルフィルムも知られている(例えば
特開平2−77431号公報)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ポリエステルフイルム
は、種々の用途に幅広く用いられている。しかし、上記
従来のポリエステルフィルムは、フィルムの加工工程、
たとえば包装用途における印刷工程、磁気媒体用途にお
ける磁性層塗布工程、VTR走行、あるいは感熱転写用
途における感熱転写層塗布などの工程のロールが金属で
ある場合には、フイルムに傷がつかない、いわゆる良好
な耐摩耗性を示すが、ロールがプラスチック製の場合
は、走行速度が大きくなると走行によってロールが削ら
れて発生した粉が、ロールに付着することが問題になっ
てきている。
【0004】本発明はかかる問題点を改善し、フイルム
そのものの耐摩耗性は維持したまま、プラスチック製ロ
ール上を高速で走行しても粉が発生しないポリエステル
フイルムを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】この目的に沿う本発明の
ポリエステルフィルムは、ポリエステルを主成分とする
単層の二軸配向フィルムであって、該フィルムの結晶化
パラメ−タ△Tcgが70℃以下で、フィルム表面に球
晶に起因する突起が存在し、且つ、表面粗さRaとRt
の比、Rt/Raが20以下であることを特徴とするポ
リエステルフィルムである。
【0006】ポリエステルを主成分とするフィルムを構
成するポリマ−の種類は特に限定されないが、結晶化パ
ラメータΔTcgが70℃以下、好ましくは、60℃以
下、さらに好ましくは、55℃以下であることが必要で
ある。結晶化パラメータΔTcgが上記の範囲より大き
いとフイルム表面の耐摩耗性、粉発生が不良となるので
好ましくない。ポリエステルの示差走査熱量計で測定さ
れた融解熱(融解エンタルピー変化)が7.5cal/
g以上の結晶性を示す場合に耐摩耗性、粉発生がより一
層良好となるのできわめて望ましい。なお、本発明を阻
害しない範囲内で、2種以上のポリエステルを混合して
も良いし、共重合ポリマを用いても良い。
【0007】また、ポリエステルとして、重合時の触媒
組成を工夫することにより、結晶核剤効果を高め、ΔT
cgの値を小さくしたポリエチレンテレフタレートを用
いることは本発明のフィルムを得る上で特に有効であ
る。
【0008】一例として、重合触媒として三酸化アンチ
モン、エステル交換触媒として、酢酸マグネシウム、リ
ン化合物としてジメチルフェニルホスホネートなどのホ
スホン酸塩などを用いることが本発明の目的を達成する
ために特に好ましいが、ポリエステルの製造方法として
は上記に何等限定されるものではない。
【0009】本発明のポリエステルフィルム中には無機
あるいは有機粒子などの粒子を含有している必要はない
が、含有していても良い。ただしその時の濃度は、ポリ
エステルを主体とするポリマ−の総重量に対して1%以
下、好ましくは0.5%以下である場合に粉発生がより
良好となるので望ましい。
【0010】本発明のフイ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、帯電防止剤などの有機添加剤
が通常添加される程度添加されていてもよい。
【0011】
【0012】
【0013】二軸配向せしめたフイルムの配向の程度は
特に限定されないが、高分子の分子配向の程度の目安で
あるヤング率が長手方向、幅方向ともに350kg/m
2以上である場合に耐摩耗性、粉発生がより一層良好
となるので特に望ましい。
【0014】
【0015】また、本発明フイルムの少なくとも一方の
表面の表面粗さRaとRtの比、Rt/Raが20以
下、好ましくは15以下であることが必要である。Rt
/Raが上記の範囲より大きいと、粉発生が不良となる
ので好ましくない。
【0016】また、ポリエステルを主成分とするフィル
ムにおいて、二軸延伸前の未延伸フィルム中に存在する
球晶の直径dは0.03〜0.45μmの範囲にあるこ
とが望ましい。より好ましくは0.10〜0.30μm
の範囲である場合に粉発生が特に良好となるので望まし
い。
【0017】また本発明フイルムは、少なくとも一方の
表面に形成される表面突起の平均高さが20〜800n
m、特に、30〜600nmの範囲である場合にフイル
ムの耐摩耗性、粉発生が特に良好になるので望ましい。
【0018】本発明フイルムは、少なくとも一方の表面
の粗大突起数H1が200個/200cm2 以下、特に
100個/200cm2 以下の場合にフイルムの耐摩耗
性、粉発生が特に良好になるので望ましい。
【0019】次に本発明フィルムの製造方法について説
明する。
【0020】結晶化パラメータΔTcgが70℃以下
ポリエステルを主体とするポリマ−のペレットを、乾燥
したのち、公知の溶融押出機に供給し、スリット状の口
金から押し出し、キャスティングロールで冷却して未延
伸フイルムを作る。
【0021】また、本発明の目的に沿うフィルムをより
効率的に得るために、キャスト後の未延伸フィルムの少
なくとも片面に熱処理を施し、その後に二軸延伸を行な
うことが特に有効な手段である。ここで、未延伸フィル
ムとは、口金から押し出された直後の冷却固化される前
の状態から、一軸方向にわずかに微延伸(2倍程度ま
で)されたものまでをさす。熱処理方法としては、特に
限定されないが、キャスティングドラム上で、該ドラム
と接触しない方の面をラジエーションヒーターなどを用
いて熱処理する方法や、ロール/ロール間でラジエーシ
ョンヒーターなどで熱処理する方法が好ましい。処理条
件としては、100〜250℃の温度下で、0.5〜1
50秒熱処理することが望ましい。
【0022】次にこの未延伸フィルムを二軸延伸し、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なう逐次二軸延伸
法を用い、長手方向の延伸を2段階以上に分けて、総縦
延伸倍率を3.5〜5.5倍で行なう方法は延伸破れな
く、本発明範囲の表面形態、望ましい範囲の球晶直径を
得るのにも有効である。長手方向延伸温度は、ポリエス
テルAのガラス転移点Tgより10〜30℃高い温度が
本発明範囲の、表面形態、望ましい範囲の球晶直径を得
るのにも有効である。長手方向延伸速度は5000〜5
0000%/分の範囲が好適である。
【0023】幅方向の延伸も2段階で行なうのが本発明
のような結晶化しやすい樹脂を薄く延伸するのに有効で
あり、本発明範囲の表面形態、また望ましい範囲の球晶
直径を得るのにも有効である。方法としてはステンタを
用いる方法が好適である。延伸倍率は、合計で、3.5
倍〜5.0倍の範囲が、本発明のような結晶化しやすい
樹脂を薄く延伸するのに有効であり、本発明範囲の表面
形態、また望ましい範囲の球晶直径を得るのにも有効で
ある。幅方向の延伸速度は、1000〜20000%/
分の範囲が好適である。
【0024】幅方向の延伸温度は、ポリエステルを主体
とするポリマ−のガラス転移点Tgより10〜30℃高
い温度が本発明範囲の、表面形態、望ましい範囲の球晶
直径を得るのにも有効である。また、いったん二軸延伸
されたフイルムを少なくとも一方向にさらに延伸しても
良い。
【0025】次に、この延伸フィルムを熱処理する。こ
の場合の熱処理温度はポリエステルを主体とするポリマ
の融点より20〜80℃低い温度の範囲で、時間は
0.5〜60秒の範囲が、本発明範囲の、表面形態、望
ましい範囲の球晶直径を得るのにも有効である。
【0026】
【作用】本発明のポリエステルフィルムによれば、該ポ
リエステルの結晶性を特定なものとし、適切な製造条件
とすることにより、含有粒子に頼ることなく、該フィル
ム表面に結晶化によって突起が形成し、かつ、形成され
た突起は微細で均一なものであり、ボイドの生成も抑制
された結果、本発明の効果が得られたものと推定され
る。
【0027】
【物性の測定方法なら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。
【0028】(1)球晶の平均直径 フィルムの断面を光学または電子顕微鏡で観察し、いず
れも合計100個の球晶が観察できるまで測定を繰り返
し、得られた値を平均して球晶の平均直径とした。
【0029】(2)粒子の含有量 熱可塑性樹脂は溶解し、粒子は溶解させない溶媒を選択
し、粒子をポリエステルから遠心分離し、粒子の全体重
量に対する比率(重量%)をもって粒子含有量とする。
場合によっては赤外分光法の併用も有効である。
【0030】(3)結晶化パラメータΔTcg、融解熱 パ−キンエルマ−社製のDSC(示差走査熱量計)II型
を用いて測定した。DSCの測定条件は次の通りであ
る。すなわち、試料10mgをDSC装置にセットし、3
00℃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℃/分で昇温し、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−ク温度をもって冷結晶化温度Tccとし
た。さらに昇温を続け、融解ピークから融解熱を求め
た。ここでTccとTgの差(Tcc−Tg)を結晶化
パラメータΔTcgと定義する。
【0031】(4)表面突起の平均高さ 2検出器方式の走査型電子顕微鏡[ESM−3200、
エリオニクス(株)製]と断面測定装置[PMS−1、
エリオニクス(株)製]においてフィルム表面の平坦面
の高さを0として走査した時の突起の高さ測定値を画像
処理装置[IBAS2000、カ―ルツァイス(株)
製]に送り、画像処理装置上にフイルム表面突起画像を
再構築する。次に、この表面突起画像で突起部分を2値
化して得られた個々の突起の面積から円相当径を求めこ
れをその突起の平均径とする。また、この2値化された
個々の突起部分の中で最も高い値をその突起の高さと
し、これを個々の突起について求める。この測定を場所
をかえて500回繰返し、突起個数を求め、測定された
全突起についてその高さの平均値を平均高さとした。ま
た個々の突起の高さデータをもとに、高さ分布の標準偏
差を求めた。また走査型電子顕微鏡の倍率は、1000
〜8000倍の間の値を選択する。なお、場合によって
は、高精度光干渉式3次元表面解析装置(WYKO社製
TOPO−3D、対物レンズ:40〜200倍、高解像
度カメラ使用が有効)を用いて得られる高さ情報を上記
SEMの値に読み替えて用いてもよい。
【0032】(5)中心線平均表面粗さRa、最大高さ
Rt 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、Ra、Rtの定義は、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、198
3)に示されているものである。
【0033】(6)ヤング率 JIS−Z−1702に規定された方法にしたがって、
インストロンタイプの引っ張り試験機を用いて、25
℃、65%RHにて測定した。
【0034】 (7)フィルム厚さ 光学、あるいは、電子顕微鏡等による断面観察でフィル
厚さを求める。
【0035】(8)表面粗大突起数H1 測定面(100cm2 )同士を2枚重ね合わせて静電気
力で密着させる(印化電圧5.4kV)。2枚のフイル
ム間で粗大突起部分の光の干渉によって生じるニュート
ン環から粗大突起の高さを判定し、1重環以上の粗大突
起数をH1とした。H1の単位は、100cm2 を2枚
重ねているため個/200cm2 となる。なお、光源は
ハロゲンランプに564nmのバンドパスフィルターを
かけて用いた。
【0036】(9)耐摩耗性 フィルムを幅1/2インチのテープ状にスリットしたも
のを、テープ走行試験機を(横浜システム製TBT30
0D/H)を使用して、ガイドピン(表面粗度:Rtで
1μm)上を走行させる。(走行速度2000m/分、
走行回数10パス、巻き付け角:60度、走行張力:9
0g)。この時、フィルムに入った傷を顕微鏡で観察
し、幅2.5μm以上の傷がテープ幅あたり2本未満は
優、2本以上5本未満は良、5本以上は不良と判定し
た。優が望ましいが、良でも実用的には使用可能であ
る。
【0037】(10)プラスチック製ロール走行時の粉
発生 上記耐摩耗性の評価と同様に、ただし、ガイドピンをポ
リオキシメチレン製(表面粗度:Rtで1μm)に替え
て走行させた後、このピン上に発生した粉の量を観察
し、全く粉が見られない場合は優、付着した粉の面積が
ピンとフイルムのみかけの接触面積の1/10未満であ
る場合は良、1/10以上の場合は不良と判定した。優
が望ましいが、良でも実用的には使用可能である。
【0038】
【実施例】本発明を実施例に基づいて説明する。
【0039】実施例1〜3 表1に示した結晶性パラメータの異なるいつかの種類の
ポリエステルのチップ(ポリエステルA)を180℃で
3時間減圧乾燥(3Torr)し、押出機に供給し290℃
で溶融押出しを行ない、静電印加キャスト法を用いて冷
媒温度15℃のキャスティング・ドラムに巻きつけて冷
却固化し未延伸フィルムを作った。この未延伸フイルム
を温度80℃にて長手方向に、第1段階で1.5倍、第
2段階で3倍、計4.5倍延伸した。この一軸延伸フイ
ルムをステンタを用いてまず延伸速度2000%/分で
100℃で幅方向に2倍延伸し、次に110℃で2倍延
伸した。次に定長下で、200℃にて5秒間熱処理し、
総厚さ15μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得
た。これらのフィルムの本発明のパラメ−タは表1に示
したとおりであり、本発明のパラメータが範囲内の場合
は、耐摩耗性、プラスチック製ロール走行時の粉発生と
もに優れたフイルムとなることがわかった。
【0040】実施例4、5 表1に示した結晶性パラメータを有する、触媒組成を下
記の通りとしたPETを用い、キャスト後の未延伸フィ
ルムのキャスティングドラムと接しない方の面につい
て、下記の条件で熱処理を行なった後、実施例1〜3と
同様の延伸プロセスを行ない、二軸配向フィルムを得
た。
【0041】 実施例4:三酸化アンチモン 0.03wt% 酢酸マグネシウム 0.10wt% ジメチルフェニルホスホネート 0.20wt% 熱処理条件 170℃ 10秒 実施例5:実施例4と同様の触媒組成 熱処理条件 190℃ 6秒 比較例1 触媒組成を下記の通りとしたPETを用い、実施例1〜
3と同様のプロセスで二軸配向フィルムを得た。
【0042】三酸化アンチモン 0.03wt% 酢酸マグネシウム 0.08wt% トリメチルホスフェート 0.15wt% 熱処理条件 160℃ 15秒 比較例2 比較例1で用いたPET中に、平均粒径0.6μmの炭
酸カルシウム粒子を0.7wt%含有せしめたペレット
を用いて、実施例1〜3と同様のプロセスで二軸配向フ
ィルムを得た。
【0043】
【表1】
【0044】
【発明の効果】本発明のポリエステルフィルムによれ
ば、該ポリエステルの結晶性を特定なものとすることに
より、該フィルム表面に結晶化によって突起が形成さ
れ、耐摩耗性とプラスチック製ロール走行時の粉の発生
抑制効果を両立せしめることができたものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−192131(JP,A) 特開 平5−131600(JP,A) 特開 平3−79633(JP,A) 特開 平2−143836(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C08J 5/00 - 5/02 C08J 5/12 - 5/22 B29C 55/00 - 55/30 B32B 1/00 - 35/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポリエステルを主成分とする単層の二軸
    配向フィルムであって、該フィルムの結晶化パラメ−タ
    △Tcgが70℃以下で、フィルム表面に球晶に起因す
    る突起が存在し、且つ、表面粗さRaとRtの比、Rt
    /Raが20以下であることを特徴とするポリエステル
    フィルム。
  2. 【請求項2】 少なくとも一方の表面の表面粗さRaと
    Rtの比、Rt/Raが15以下である請求項1記載の
    ポリエステルフイルム。
  3. 【請求項3】前記二軸配向フィルムの二軸延伸前の未延
    伸フィルム中に存在する球晶の直径dが0.03〜0.
    45μmである請求項1または2記載のポリエステルフ
    イルム。
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