JP3185355B2 - 二軸延伸ポリエステルフィルム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は優れた機械的特性を有す
る二軸延伸ポリエステルフィルムに関するものである。
詳しくは高強力、高弾性を有する二軸延伸ポリエステル
フィルム、更に詳しくは磁気テープ用途、コンデンサー
用途、感熱転写用途等、特に磁気テープ用途に好適な高
強力、高弾性二軸延伸ポリエステルフィルムに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】芳香族ジカルボン酸とグリコールからな
るポリエステル、特にポリエチレンテレフタレートは優
れた機械的特性、電気的特性、耐熱性、寸法安定性、耐
薬品性を有していることから、磁気テープ、コンデンサ
ー、感熱転写用フィルム、包装用フィルム、磁気カー
ド、タイヤコード、繊維、ボトル等工業的に広く用いら
れている。しかしながら、近年ポリエチレンテレフタレ
ートフィルムの利用分野、例えば磁気テープ用途におい
ては長録画時間化、小型化の要求が強まり、このために
フィルムを薄膜化することが必要となってきている。し
かし、従来のポリエチレンテレフタレートフィルムでは
強度、弾性率等の機械特性が不足するため薄膜化を達成
することができないという問題点があった。

【０００３】一方、ポリエチレンテレフタレートの強
度、ヤング率等の機械特性を向上させようとする試みは
数多く行われており、例えば特開平１−２１７０３３号
公報では芳香族化合物を共重合する試みがなされてい
る。しかしながらこのような共重合成分を導入する方法
では、モノマの製造コスト高がフィルム製造コストに影
響してしまうという問題がある。また別の方法として多
官能化合物を共重合する方法があり、例えば特開昭５０
−３７８９３号公報には、ポリエチレンテレフタレート
にポリオキシアルキレングリコール及び多官能化合物を
共重合した、繊維用ポリエステルの製造方法が開示され
ている。しかし、このようなポリエステルでは高強力、
高弾性フィルムには適当ではない。また、例えば特開平
２−４７０３８号公報にはフィルムの手切れ性を付与す
るために多官能化合物をポリエステルに共重合する提案
が、特開昭４９−６８０６６号公報には繊維の抗ピル性
を付与するために多官能化合物をポリエステルに共重合
する提案がなされている。しかし、これらの提案は低分
子量ポリエステルに多官能化合物を共重合し、ポリエス
テルの成型性改善しようとするものであり、本発明が目
的としている機械特性向上を達成することはできない。
一方特開昭５５−３４２４５号公報には、ポリエステル
フィルムに紫外線照射による架橋を行い高強力化を図る
提案がなされている。しかしこの方法においては、フィ
ルムの架橋度を高めるために長時間の紫外線照射や増感
剤等の添加剤が必要であり、生産性が著しく低下したり
コスト高になってしまうという問題点がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は上記し
た従来技術における問題点を解消することにあり、高強
力、高弾性であり、かつ低コストで生産性に優れる二軸
延伸ポリエステルフィルムを提供することにある。

【０００５】前記した本発明の目的は、分子内に３個以
上のエステル形成性官能基を有する化合物を０. ０５〜
３. ０モル％含み、極限粘度が０. ６４〜１. １のポリ
エチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレー
ト、ポリヘキサメチレンテレフタレートおよびポリエチ
レンナフタレートから選ばれるポリエステルからなり、
ヤング率が４１０ｋｇ／ｍｍ²以上であることを特徴と
する二軸延伸ポリエステルフィルムによって達成するこ
とができる。

【０００６】本発明におけるポリエスエルとは、ポリエ
チレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、
ポリヘキサメチレンテレフタレートおよびポリエチレン
ナフタレートから選ばれるものである。これらのポリエ
ステルのうちポリエチレンテレフタレートが特に好まし
い。

【０００７】本発明におけるポリエステルでは、上記し
たポリエステルに共重合成分として、分子内に３個以上
のエステル形成性官能基を有する化合物を含有させるこ
とが必要である。エステル形成性多官能化合物における
官能基数は３個以上であれば任意とすることができる
が、好ましくは３〜４個、更に好ましくは３個である。
本発明におけるエステル形成性多官能化合物は分子内に
エステル形成性官能基を３個以上有している化合物であ
れば脂肪族、脂環族、芳香族等いずれであってもよい。
エステル形成性官能基としてはヒドロキシル基、カルボ
キシル基、メトキシ基等が挙げられ、またこれら官能基
は炭素数１〜６の低級アルキルエステル等であってもよ
い。分子内に３個以上のエステル形成性官能基を有する
化合物中におけるエステル形成性官能基は各々異なって
いてもよいが、同種であることが好ましい。このような
エステル形成性多官能化合物として例えば、トリメリッ
ト酸、トリメシン酸、ヘミメリット酸、ピロメリット
酸、プレニット酸、ジヒドロキシテレフタル酸、ジヒド
ロキシイソフタル酸、トリメチロールエタン、トリメチ
ロールプロパン、トリメチロールブタン、トリメチロー
ルベンゼン、トリエチロールベンゼン、トリブチロール
ベンゼン、ヘキサントリオール、テトラメチロールシク
ロヘキサノール、ペンタエリスリトール、グリセロール
等を挙げることができる。これらのうちトリメリット
酸、トリメシン酸、トリメチロールプロパンが好まし
い。これらの化合物は１種のみ用いても、２種以上を併
用してもよい。エステル形成性多官能化合物のポリエス
テルへの添加量は、ポリエステルを構成する酸成分また
はグリコール成分に対して０. ０５〜３. ０モル％であ
ることが必要であり、好ましくは０. １〜２. ０モル
％、更に好ましくは０. ３〜１.０モル％である。０.
０５モル％未満であると本発明の目的とするフィルムの
機械的特性の向上の効果が十分でなく、また３. ０モル
％を越えるとポリエステルの重縮合反応時にゲル化が生
じやすくなったり、ポリマの吐出性が悪化したりするの
で好ましくない。

【０００８】本発明においてポリエステルの極限粘度は
０．６４〜１．１とすることが必要であり、好ましくは
０．６６〜１．０、更に好ましくは０．６８〜０．９で
ある。極限粘度が０．６４未満の場合にはフィルムの強
度、弾性率に劣り、また１．１を越えると、フィルムの
製膜時に膜破れや延伸困難になるなど製膜安定性に劣る
ので好ましくない。

【０００９】本発明におけるポリエステルを製造するに
際しては、従来公知の任意の方法を採用することができ
る。例えば、分子内に３個以上のエステル形成性官能基
を有する化合物としてトリメリット酸トリメチルをポリ
エチレンテレフタレートに共重合する場合で説明する
と、テレフタル酸ジメチル、エチレングリコール、トリ
メリット酸トリメチルを触媒の存在下でメタノールを反
応系外に留出させながらエステル交換反応を行い、続い
て触媒の存在下で高温、減圧にしてエチレングリコール
を反応系外から留出させ重縮合する方法が挙げられる。
また、テレフタル酸、トリメリット酸、エチレングリコ
ールから直接エステル化反応させ、続いて触媒の存在下
で重縮合反応させる方法を採用することもできる。ま
た、エステル交換またはエステル化反応後に一定の重合
度になるまで重縮合し、ついで得られた重合体をその融
点より低い温度において減圧下または不活性ガス気流下
において更に重縮合反応させる固相重合法を用いてもよ
い。

【００１０】本発明に用いるポリエステルを製造するに
あたり、従来公知の任意の触媒を使用することができ
る。かかる触媒としては例えば、アルカリ金属化合物、
アルカリ土類金属化合物、亜鉛化合物、鉛化合物、マン
ガン化合物、マグネシウム化合物、アルミニウム化合
物、アンチモン化合物、ゲルマニウム化合物、チタン化
合物等を挙げることができる。

【００１１】本発明における二軸延伸ポリエステルフィ
ルムは、従来公知の任意の方法を用いて製膜することが
できる。例えば、前記したポリエステルを十分に乾燥さ
せた後押出し機に供給し、キャスティングドラムに溶融
押出して未延伸フィルムとし、次いでこの未延伸フィル
ムを同時あるいは逐次に二軸延伸する方法が挙げられ
る。また逐次二軸延伸の場合、その延伸順序はフィルム
を長手方向、幅方向の順、あるいはこの逆としてもよ
い。更に同時二軸あるいは逐次二軸延伸において、長手
方向あるいは幅方向の延伸を２回以上行うことも可能で
ある。フィルムの長手方向及び幅方向の延伸倍率は目的
とする強度、弾性率等の機械特性に応じて任意とするこ
とができるが、機械特性を十分に発現させるために好ま
しくは２．５〜６．０倍、更に好ましくは３．０〜５．
０倍である。長手方向、幅方向の延伸倍率はどちらを大
きくしてもよく、同一としてもよい。また、延伸温度は
ポリエステルのガラス転移温度以上、結晶化温度以下の
範囲であれば任意の温度とすることができるが、通常は
８０〜１４０℃が好ましい。更に二軸延伸の後にフィル
ムの熱処理を行うことができる。この熱処理はオーブン
中、加熱されたロール上等、従来公知の任意の方法で行
うことができる。熱処理温度はポリエステルの結晶化温
度以上、軟化点以下の任意の温度とすることができる
が、好ましくは１８０〜２５０℃、更に好ましくは１９
０〜２３０℃である。また熱処理時間は任意とすること
ができるが、通常１〜６０秒間行うのが好ましい。熱処
理はフィルムをその長手方向及び／または幅方向に弛緩
させつつ行ってもよい。

【００１２】このようにして得られた本発明における二
軸延伸ポリエステルフィルムのヤング率は４１０ｋｇ／
ｍｍ² 以上であることが必要であり、好ましくは４２０
ｋｇ／ｍｍ² 以上、更に好ましくは４３０ｋｇ／ｍｍ²
以上である。ヤング率が４１０ｋｇ／ｍｍ² 未満の場合
には、ポリエステルフィルムの各種利用分野に要求され
ている薄膜化を達成することが難しくなるので好ましく
ない。二軸延伸ポリエステルフィルムのヤング率はフィ
ルムの長手方向または幅方向ともに４１０ｋｇ／ｍｍ²
以上としてもよいし、あるいは長手方向または幅方向い
ずれかが４１０ｋｇ／ｍｍ² 以上であってもよい。

【００１３】本発明のポリエステルフィルムの厚さはそ
の用途により任意とすることができ、例えば磁気テープ
用途では５〜１０μｍとすれば、磁気テープの長録画時
間化、小型化が可能となり好ましい。またフィルムに離
型性、接着性、ヒートシール性、滑り性、平滑性等を付
与するために積層フィルムとしてもよいし、溶剤コーテ
ィング処理、コロナ放電処理等を施してもよい。

【００１４】本発明におけるポリエステルおよび二軸配
向ポリエステルフィルムを製造するにあたり、必要によ
り酸化防止剤、可塑剤、帯電防止剤、耐候剤、末端封鎖
剤等の添加剤を適宜使用することができる。また、フィ
ルムに滑り性を付与するためにポリエステルに無機微細
粒子及び／または有機微細粒子を含有させてもよい。か
かる微細粒子としては例えば、リン酸リチウム、リン酸
カルシウム、リン酸マグネシウム、カオリン、タルク、
炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、硫
酸カルシウム、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、
酸化ケイ素、酸化チタン、フッ化リチウム、カーボンブ
ラック、ポリスチレン粒子等を挙げることができる。こ
れら微細粒子の平均粒径は０．００５〜５．０μｍが好
ましく、更には０．０１〜３．０μｍが好ましい。また
添加量はポリエステルに対して０．０５〜５．０重量％
が好ましく、更には０．１〜３．０重量％が好ましい。
微細粒子の形状は球状、塊状、偏平状等任意でよく、硬
度、比重、比表面積等も任意とすることができる。

【００１５】

【実施例】以下実施例によって本発明を詳説する。なお
ポリエステル及びフィルムの特性は以下の方法により測
定した。

【００１６】（１）ポリエステルの極限粘度 ポリエステルをオルソクロロフェノールに溶解し、２５
℃において測定した。

【００１７】（２）フィルムの延伸性 乾燥したポリエステルチップを押出し機により押出し、
厚さ１００μｍの未延伸フィルムとした。この未延伸シ
ートを同時二軸延伸装置を用いて、９０℃で３０００ｍ
ｍ／ｍｉｎの延伸速度で４倍に同時二軸延伸した。上記
延伸を１０回行い、フィルムの延伸性を以下の基準で評
価し、２級以上を合格とした。 １級 …… ８回以上破れることなく、二軸延伸できた
もの ２級 …… ６回以上８回未満破れることなく、二軸延
伸できたもの ３級 …… 二軸延伸できたものが６回未満であるもの

【００１８】（３）ヤング率、破断強度、破断伸度 二軸延伸フィルムから長さ１５０ｍｍ、幅１０ｍｍの試
料を切り出し、この試料をオリエンテック社製引っ張り
試験機を用い、初期長１００ｍｍ、引っ張り速度３００
ｍｍ／ｍｉｎの条件で引っ張り、得られた荷重−歪曲線
からヤング率、破断強度、破断伸度を求めた。なお、二
軸延伸フィルムの長手方向及び幅方向の測定値は、各方
向を試料の長さ方向として切り出した試料について測定
したものである。

【００１９】実施例１ テレフタル酸ジメチル１５０重量部、トリメリット酸ト
リメチル０．９８重量部（ポリエステルの酸成分に対し
て０．５モル％）、エチレングリコール９６．４重量
部、酢酸カルシウム０．１４重量部を精留塔、留出コン
デンサを備えたフラスコに仕込み、攪拌しながら１５０
〜２４０℃に加熱しメタノールを留出させエステル交換
反応を行った。ほぼ理論量のメタノールが留出した後リ
ン酸トリメチル０．０６重量部、三酸化アンチモン０．
０５重量部を添加し、反応物を留出コンデンサを備えた
反応器に移した。ついで攪拌しながら反応器内を徐々に
０．５ｍｍＨｇまで減圧するとともに２９０℃まで昇温
し重縮合反応を行った。このようにして得られた共重合
ポリエステルの極限粘度は０．７５であった。

【００２０】このポリエステルチップを１６０℃で５時
間減圧乾燥した後、Ｔ型口金を備えた押出し機を用いて
キャスティングドラムに溶融押出しして未延伸フィルム
を得た。この未延伸フィルムを９０℃の延伸温度で長手
方向に３．５倍に延伸した。続いてこの一軸延伸フィル
ムをステンタを用いて９０℃の延伸温度で幅方向に４．
０倍に延伸した。更にこの二軸延伸フィルムを定長下２
００℃で３０秒間熱処理し、厚さ約８μｍの二軸延伸フ
ィルムを得た。この二軸延伸フィルムの機械特性及び未
延伸フィルムの延伸性を表１に示す。本発明の二軸延伸
ポリエステルフィルムは高い破断強度とヤング率を有し
ており、かつ延伸性も良好であった。

【００２１】比較実施例１ テレフタル酸ジメチル１５０重量部、エチレングリコー
ル９６重量部からポリエチレンテレフタレートを実施例
１と同様に重合し、二軸延伸フィルムを得た。この二軸
延伸フィルムの強度特性及び未延伸フィルムの延伸性を
表１に示す。この結果から明らかなように、延伸性には
優れているものの、機械特性に劣るものであった。

【００２２】実施例２〜６ 共重合成分としてトリメリット酸トリメチルまたはトリ
メチロールプロパンを用い、共重合量、極限粘度を変え
た共重合ポリエステルを実施例１と同様に重合した。こ
のポリエステルを用いて実施例１と同様の条件で二軸延
伸フィルムを得た。この二軸延伸フィルムの機械特性及
び未延伸フィルムの延伸性を表１に示した。実施例２〜
６はいずれも本発明の範囲内のものであり、優れた強
度、ヤング率を有し、また延伸性も良好であった。

【００２３】比較実施例２ 実施例１と同様の方法でポリエチレンテレフタレートに
トリメリット酸トリメチルを０．５モル％共重合し、極
限粘度０．５８の共重合ポリエステルを得た。このポリ
エステルの二軸延伸フィルムの機械特性及び未延伸フィ
ルムの延伸性の評価結果を表１に示す。比較実施例２は
ポリエステルの極限粘度が本発明の範囲外であり、フィ
ルムの延伸性は良好であったが破断強度、ヤング率に劣
っていた。

【００２４】比較実施例３ 実施例１と同様の方法でポリエチレンテレフタレートに
トリメチロールプロパンを１．０モル％共重合し、極限
粘度０．６７の共重合ポリエステルを得た。このポリマ
を更に２１０℃、０．５ｍｍＨｇで固相重合し、極限粘
度１．２０の共重合ポリエステルを得た。このポリエス
テルフィルムの延伸性評価を行なったところ、３級で延
伸性に劣るものであった。また実施例１と同様に二軸延
伸フィルムを製膜したところ、延伸工程で膜破れが多発
し、安定してフィルムを製造することができなかった。

【００２５】比較実施例４ 実施例１と同様にしてポリエチレンテレフタレートにト
リメリット酸トリメチルを３．５モル％共重合し、共重
合ポリエステルを製造したところ、重縮合反応時にポリ
エステルがゲル化し安定してポリマを製造することがで
きなかった。

【００２６】

【表１】 表中の略号は以下の通りである。

【００２７】ＭＤ ：フィルムの長手方向 ＴＤ ：フィルムの幅方向 ＴＭＴＭ：トリメリット酸トリメチル ＴＭＰ ：トリメチロールプロパン

【００２８】

【発明の効果】本発明の二軸延伸ポリエステルフィルム
は高強力、高弾性という優れた機械的特性を有し、薄膜
化しても低コストでかつ安定な製膜が可能であり、磁気
テープ用、コンデンサー用、感熱転写用等の用途、特に
磁気テープ用途に好適に使用される。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C08J 5/18 CFD B29C 55/12 B29K 67:00 B29L 7:00 C08L 67:02

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 分子内に３個以上のエステル形成性官能
   基を有する化合物を０. ０５〜３. ０モル％含み、極限
   粘度が０. ６４〜１. １のポリエチレンテレフタレー
   ト、ポリブチレンテレフタレート、ポリヘキサメチレン
   テレフタレートおよびポリエチレンナフタレートから選
   ばれるポリエステルからなり、ヤング率が４１０ｋｇ／
   ｍｍ²以上であることを特徴とする二軸延伸ポリエステ
   ルフィルム。