JP4142254B2 - 芳香族ポリアミドフィルム積層体の製造方法 - Google Patents
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Description
発明の属する技術分野
本発明は磁気記録媒体のベースフィルムに適した芳香族ポリアミドフィルム積層体、その製造方法および高密度磁気記録媒体に関し、さらに詳しくは、強度、易滑性、巻取り性などのハンドリング性、耐削れ性、および高温多湿環境における性能安定性、走行耐久性に優れる芳香族ポリアミドフィルム積層体の製造方法に関する。
【0002】
従来の技術
近年、磁気記録媒体の高密度化の進歩はめざましく、例えば、強磁性金属薄膜を真空蒸着やスパッタリングなどの物理沈着法またはメッキ法により非磁性支持体上に形成せしめた金属薄膜型磁気記録媒体、またメタル粉や酸化鉄粉などの針状磁性粉体を2μm以下に塗布した薄層塗布型磁気記録媒体の開発実用化が進められている。前者の例としては、例えばCoの蒸着テープ(特開昭54−147010号公報)、Co−Cr合金からなる垂直磁気記録媒体(特開昭52−134706号公報)が知られ、また後者の例としては、例えば極薄層塗布型磁気記録媒体による高密度磁気記録(電子通信学会技術報告MR94−78(1995−02))などが知られている。
従来の塗布型磁気記録媒体(磁性粉末を有機高分子バインダーに混入させて非磁性支持体上に塗布してなる磁気記録媒体)は記録密度が低く、記録波長も長いために、磁性層の厚みが2μm以上と厚いのに対して、真空蒸着、スパッタリングまたはイオンプレーティングなどの薄膜形成手段によって形成される強磁性金属薄膜は厚みが0.2μm以下と非常に薄く、また極薄層塗布型の場合も、非磁性下地層を設けるものの、0.13μmの厚みのものが提案され、非常に薄くなっている。
このため、上記の高密度磁気記録媒体においては、非磁性支持体(ベースフィルム)の表面状態が磁性層の表面性に大きな影響を及ぼし、特に金属薄膜型の磁気記録媒体の場合には、非磁性支持体の表面状態がそのまま磁性層(磁気記録層)表面の凹凸として発現し、それが記録・再生信号の雑音の原因となる。従って、非磁性支持体の表面はできるだけ平坦であることが望ましい。
【0003】
一方、非磁性支持体(ベースフィルム)の製膜、製膜工程での搬送、傷つき、巻取り、巻出しといったハンドリングの観点からは、フィルム表面が平坦すぎると、フィルム−フィルム相互間の滑り性が悪化し、ブロッキング現象が発生し、ロールに巻いたときの形状(ロールフォーメーション)が悪化し、製品歩留の低下、ひいては製品の製造コストの上昇をきたす。従って、製造コストという観点では非磁性支持体(ベースフィルム)の表面はできるだけ粗いことが望ましい。
上記二律背反する性質をフィルム表面に同時に満足させるための手段として、ベースフィルム表面に粒径を最適化した粒子に起因する高さ、頻度の適当な突起を形成させる必要がある。
芳香族ポリアミドフィルムの表面に突起を形成させる方法としては、(a)無機粒子を所定量添加する方法(特開昭61−246919号公報)、(b)有機高分子粒子あるいは表面を有機高分子処理した無機粒子を添加する方法(特開平8−203064号公報)などが提案されている。しかしながら単一の樹脂層に粒子等を添加して突起を形成する上記のような方法では、平坦性とハンドリング性の両立が難しく、特にフィルムをロール状に巻上げるときに発生する欠点を回避することが極めて困難であった。この問題を解決するため表裏で粗さの異なる少なくとも2層の樹脂層を積層してなる芳香族ポリアミドまたは芳香族ポリイミドフィルムが提案されている(特開平1−247162号公報)。しかしこの場合、突起を形成させる手段として外部添加粒子を用いているが、外部添加の粒子は添加スラリー中で凝集しやすいために、実際の使用におけるガイドピンとフィルム表面が接触する際に磨耗によって、突起から粒子が脱落し、工程を汚すなどの欠点があった。また、粒子の凝集体に起因する表面粗大突起により、特に金属薄膜型磁気記録媒体などのような高密度磁気記録用途においては、良好な電磁変換特性を与えるための表面平坦性が得られないなどの欠点もあった。
また、芳香族ポリアミド樹脂は、その重合反応の性質上、発生する塩化水素を中和する必要があり、その際生成する中和塩を製膜の際に完全に除去しないと、金属薄膜型磁気記録媒体用途においては、特に高温多湿環境下において磁性金属薄膜がおかされ、性能を長時間安定に保持し得ないという問題が発生する。
【0004】
発明が解決しようとする課題
本発明の第1の目的は、かかる従来技術の欠点を解消し、強度、易滑性、巻取り性などのハンドリング性に優れる一方で、高い耐削れ性と平坦性を両立し、高温多湿環境下における性能安定性にも優れる磁気記録媒体のベースフィルムに適した芳香族ポリアミドフィルム積層体およびその製造方法を提供することにある。
また、本発明の第2の目的は、その芳香族ポリアミドフィルム積層体を用い、良好な電磁変換特性を有し高密度記録に適した金属薄膜型高密度磁気記録媒体および重層塗布型高密度磁気記録媒体を提供することにある。
【0005】
課題を解決するための手段
本発明者らの研究によれば、前記本発明の目的は、一方の表層がフィルムA層であり、他方の表層がフィルムB層である芳香族ポリアミドフィルム積層体の製造方法であって、該方法は、
(i)重合反応の終了した芳香族ポリアミドに、中和剤として周期律表Ia族およびIIa族から選ばれた少なくとも一種の金属水酸化物または炭酸塩からなる無機粒子を添加してA層用の製膜原液(A)を調製する工程、
(ii)重合反応の終了した芳香族ポリアミドに、中和剤として周期律表Ia族およびIIa族から選ばれた少なくとも一種の金属水酸化物または炭酸塩からなる無機粒子を添加してB層用の製膜原液(B)を調製する工程、および
(iii)製膜原液(A)および製膜原液(B)を口金内に供給し、A層およびB層を積層した後、製膜する工程を含み、
該積層体は、
(1)A層の中和剤に由来する無機粒子(A)の平均粒径は80〜1,500nmであり、A層の表面の表面粗さ(RaA)は1〜20nmであり、
(2)B層の表面の表面粗さ(RaB)は0.1〜10nmであり、かつ
(3)B層の表面粗さ(RaB)は、A層の表面粗さ(RaA)よりも1nm以上小さいことを特徴とする芳香族ポリアミドフィルム積層体の製造方法によって達成されることが見出された。
【0006】
以下本発明の芳香族ポリアミドフィルム積層体の製造方法についてさらに具体的に説明する。
本発明における芳香族ポリアミドとしては、その主鎖が芳香核およびアミド結合基を主たる構成成分とするものであればよい。その中でも、その主鎖を形成する芳香核のうち、芳香核上の主鎖形成置換基がパラ配向性であるものが50〜99.5%を占めるものが、強度を要求される磁気記録媒体用途の場合には好ましい。パラ配向性である芳香核の割合のより好ましい範囲は60〜95%、特に好ましくは70〜90%である。50%未満では強度が不足しがちであり、99.5%を超えると延伸が困難となる。ここで、主鎖形成置換基としては、アミド基などの高分子主鎖に含まれる原子または原子団、例えば、−C(=O)−NH−,−O−,−CH2−,−C(CH3)2−,−SO2−,−S−,該芳香核に直接結合した他の芳香核などを挙げることができる。また、パラ配向性とは、例えば芳香核がフェニレン基の場合は1,4−置換,ナフチレン基の場合は1,4−置換,2,6−置換などの状態にあることを示す。上記の中でも特に、芳香族ポリアミドが、一般式−(−C(=O)−Ar1−C(=O)−NH−Ar2−NH−)k−(−C(=O)−Ar3−C(=O)−NH−Ar4−Y1−Ar5−NH−)l−(−C(=O)−Ar6−NH−)m−(−C(=O)−Ar7−Y2−Ar8−NH−)n− ここでk,l,m,nは0および正の整数、Ar1,Ar2,Ar3,Ar4,Ar5,Ar6,Ar7,Ar8はそれぞれ一般式 −C6HpR4−p−,−C6HpR4−p−C6HpR4−p−,または−C10HqR6−q− で表される芳香核(ここでpは0〜4の整数、qは0〜6の整数、Rはハロゲン基、ニトロ基、シアノ基、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、トリアルキルシリル基から選ばれる原子または原子団)から選ばれるものであり、同じでも異なっていてもよい。Y1,Y2はO,CH2,C(CH3)2,SO2,S,COから一種選ばれる原子または原子団であり、同じでも異なっていてもよい)で示される高分子化合物であるのが好ましい。その中でも、酸成分としてテレフタル酸、ジアミン成分としてパラフェニレンジアミンおよび3,4’−ジアミノジフェニルエーテルを用いてなる高分子化合物であることがさらに好ましい。
【0007】
また、本発明における芳香族ポリアミドには、フィルムの物性を損わない程度に、脂肪族または脂環族のポリアミド形成性化合物を共重合していても構わない。さらに、アミド形成性の官能基を3以上有する化合物が共重合されていてもよい。また滑剤、酸化防止剤、その他の添加剤等や他のポリマーがブレンドされていてもよい。
本発明のフィルム積層体は、前記芳香族ポリアミドより形成された二軸配向フィルムの少なくとも2つのフィルムより構成され、1つのフィルムA層は最表層に存在し、他のフィルムB層は、そのフィルムA層の反対面の最表層に存在する。従って本発明のフィルム積層体は、2つのフィルムから構成される場合には、フィルムA層およびフィルムB層からなり、また例えば3つのフィルムから構成される場合には、フィルムA層−中間層フィルム−フィルムB層からなる。
【0008】
すなわち、本発明の積層体は、フィルムA層が一方の表層を形成し、その裏側の表層をフィルムB層が形成する構造を有している。本発明においては、積層体のフィルムA層の最表層(表面層)およびフィルムB層の最表層(表面層)のそれぞれにおける表面粗さおよびその他の表面特性に特徴を有している。
まず本発明の積層体におけるフィルムA層について説明する。フィルムA層は、フィルムB層に比べて、表面粗さが大きく、フィルム積層体の易滑性に寄与している。フィルムA層には周期律表Ia族およびIIa族から選ばれた少なくとも一種の金属の水酸化物または炭酸塩からなる無機粒子(以下この粒子を“無機粒子(A)”ということがある)を含有している。
【0009】
このフィルムA層中の無機粒子(A)の例としては、水酸化リチウム、炭酸リチウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウムなどが挙げられる。これらのうち水酸化リチウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、水酸化マグネシウムが好ましく、特に水酸化カルシウム、炭酸カルシウムが好ましい。
この無機粒子(A)は、芳香族ポリアミド重合工程中の中和剤の残渣としてポリアミド中に含有されるものであり、重合工程の段階においてポリマーに十分分散しているために、製膜工程などでガイドロール等とフィルム表面が接触する際に摩耗によって発生する削れの原因となりうる粒子の凝集の心配がない。
フィルムA層中に存在する無機粒子(A)の平均粒径(dA)は、80〜1,500nmであり、好ましくは90〜1,200nmであり、特に好ましくは100〜1,000nmである。
フィルムA層中の無機粒子(A)の平均粒径(dA)が80nm未満の場合は、粒子による表面突起形成の効果が小さく、十分な易滑性、巻取り性などのハンドリング性が得られないため好ましくない。また、平均粒径(dA)が1,500nmを超えると、フィルム延伸によって形成されるボイドが大きくなりすぎまた耐削れ性が低下するので好ましくない。
【0010】
なお、該無機粒子(A)は、中和剤として添加した粒子の平均粒径よりも小さくなる。中和剤として添加される際の平均粒径は300〜20,000nm、好ましくは400〜15,000nmである。この平均粒径が300nm未満の場合は粒子による表面突起形成の効果が小さく、十分な易滑性、巻取り性などのハンドリング性が得られないため好ましくない。
また、平均粒径が20,000nmを超えると、中和反応後の残渣粒径が大きくなり、フィルム延伸によって形成されるボイドが大きくなりすぎ、耐削れ性が低下するため好ましくない。
なお、ボイドは後述するボイド比で表現されるが、この比は2.0以下が好ましい。さらに好ましくは1.5以下である。
【0011】
本発明において、上記無機粒子(A)がフィルム内において前述の範囲内の平均粒径であれば、平均粒径の異なる2種類以上の粒子を含有してもよい。
本発明において、フィルムA層内での無機粒子の平均粒径が前述の範囲を満足させる手段は、特に限定されるものではないが、例えば、中和剤添加工程において、反応系のpH、中和剤の添加量と粒径を上記平均粒径を与える適当なものになるよう調整するなどの方法が好ましく挙げられる。
中和剤として添加する無機粒子の粒径を調整する手段についても、特に限定されないが、例えば、溶媒に該粒子を分散した後、サンドグラインダーなどの装置を用いて細粉化し、その分散液を濾過して粗大粒子を除去する方法が好ましく挙げられる。
【0012】
本発明の積層体におけるフィルムA層の表面粗さ(RaA)は1〜20nm、好ましくは2〜10nm、さらに好ましくは3〜8nmである。フィルムA層の表面粗さ(RaA)が1nm未満の場合は、積層体の製造工程またはその後の加工工程での巻取りが困難になり、一方20nmを超えると、フィルムB層の表面にも影響を与え、B層の表面が粗れる恐れがあるので望ましくない。
本発明の積層体におけるフィルムA層の表面の反対面のフィルムB層の表面粗さ(RaB)は、0.1〜10nm、好ましくは0.1〜5nm、特に好ましくは0.2〜4nmである。最も好ましいフィルムB層の表面粗さ(RaB)は、0.3〜3nmである。
また、B層表面の表面粗さRaBの値が0.1nm未満では製造工程中のパスロールに貼りつきやすくなり、一方10nmを超えると、電磁変換特性が悪化する。また、B層表面の表面粗さRaBはA層表面の表面粗さRaAよりも1nm小さいことが、積層体のハンドリング性を容易にし、かつ高密度磁気記録媒体に使用した場合に、良好な電磁変換特性を与える。フィルムB層の表面粗さ(RaB)は、フィルムA層の表面粗さ(RaA)よりも2〜5μm小さいことが一層有利である。
【0013】
フィルムB層中には、粒子が実質的に含有されていなくてもよく、またB層の表面の表面粗さ(RaB)が前記範囲を維持する限り、粒子を含有していてもよい。フィルムB層に粒子を含有させる場合、その平均粒径(dB)は、5〜600μm、好ましくは60〜600μm、特に好ましくは5〜200μmである。
フィルムB層中の無機粒子(B)は、水酸化リチウム、炭酸リチウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウムなどの周期律表Ia族およびIIa族から選ばれる少なくとも一種の金属の水酸化物または炭酸塩からなる微粒子、さらに好ましくはこれらのうち水酸化リチウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、水酸化マグネシウム、特に水酸化カルシウム、炭酸カルシウムが好ましい。
前記Ia族およびIIa族金属の水酸化物または炭酸塩の粒子Bは、その平均粒径50〜5,000nmのものを芳香族ポリアミド重合工程中に添加し、中和剤の残渣として含有させたものであることが、分共与性に優れかつ搬送ロールと接触した際の突起の脱落が少ないのでより好ましい。
フィルムB層中に存在する無機粒子(B)の粒径が600nm以上である場合は電磁変換特性が悪化し、一方、粒径が5nm未満である場合はテープとして実際に使用するときに磁気ヘッドとの摩擦係数が高く、繰返し使用した際に電磁変換特性が低下してしまう。
【0014】
本発明の積層体は、その2つの表面のフィルムA層およびフィルムB層のそれぞれ表面における表面粗さを前記範囲とすることにより、高密度記録媒体のベースフィルムとして有利に利用することができる。
さらに望ましくは、本発明の積層体は、フィルムA層およびフィルムB層における表面突起頻度を下記の好適な範囲とすることである。
すなわち、フィルムA層における表面の突起頻度が1×10〜1×105個/mm2、好ましくは5×10〜1×105個/mm2、特に好ましくは1×102〜5×104個/mm2となるように無機粒子(A)が含有される。突起頻度が1×101個/mm2未満では、摩擦係数が大きくなり良好な走行性が得られず、巻取り性も悪化し、さらにフィルム同士でブロッキングが起きやすくなるため好ましくない。他方突起頻度が1×105個/mm2を超えると、テープとしたときに磁性層面に転写して凹みを形成し電磁変換特性を悪化させる。
一方フィルムB層における表面の突起頻度は、1×102〜1×108個/mm2、好ましくは1×103〜1×108個/mm2、特に好ましくは5×103〜5×107個/mm2の範囲であることが望ましい。
【0015】
次に本発明のフィルムA層およびB層を形成する芳香族ポリアミドの重合方法並びにこれらフィルムの製膜方法について説明する。
本発明の芳香族ポリアミドを製造する方法としては、それ自体公知の酸成分およびアミン成分を原料モノマーとして使用し、界面重合法または溶液重合法などを用いることができ、溶液重合法が好ましい。
溶液重合法の場合、重合溶媒としては、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、N−メチルカプロラクタム、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホリルトリアミド、テトラメチル尿素および1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノンの極性溶媒から選ばれた少なくとも一種を主成分として用いることができる。これらの極性溶媒の中で、N−メチルピロリドンが好ましく用いられる。
また、重合溶媒には、ポリマーの溶解性を改善する目的で、重合の前、途中あるいは終了時に、塩化カルシウム、塩化リチウムなどの無機塩を添加してもよい。
本発明の芳香族ポリアミドを製造するのに酸成分(代表的には酸クロライド)とアミン成分とは実質的に等モルで反応させるが、重合度の制御などの目的でいずれかの成分を過剰に用いることもできる。さらに末端封止剤として少量の単官能性の酸成分あるいはアミン成分を使用してもよい。
また、反応によって生成する塩化水素を捕捉するために重合系に脂肪族や芳香族のアミンあるいは第4級アンモニウム塩を添加することもできる。
【0016】
さらに、本発明の芳香族ポリアミドには、本発明の効果を阻害しない範囲で、紫外線吸収剤、染料、離形剤、その他の添加剤が添加されていてもよい。
重合反応の終了後、フィルムA層用としては平均粒径が300〜20,000nm、フィルムB層用としては50〜5,000nmの前述のIa族またはIIa族金属の水酸化物または炭酸塩よりなる無機粒子を添加し、中和反応を行う。この中和反応を十分に行わないと、フィルム表面からイオン状態のハロゲン元素(ことに塩素)が望ましくない影響を与える程度の量が残存することとなり、金属薄膜型磁気記録媒体用途において、特に高温多湿環境下において磁性金属薄膜がおかされ、性能を安定に保持し得ないため好ましくない。
かかる芳香族ポリアミドの一般的な製法については、例えば、特公昭52−39719号公報、特公昭53−32828号公報などに詳しく記載されている。
本発明の芳香族ポリアミドフィルム積層体が優れた機械的性質を持つためには、フィルムの製膜前のポリマーの対数粘度が0.5dl/g以上であることが好ましく、1.0dl/g以上であることがさらに好ましい。
なお、製膜前のポリマーの対数粘度は、重合後の芳香族ポリアミドを含むポリマー原液をアルコール、水などの溶媒の中に投入し、再沈、分離された精製ポリマーを濃硫酸中、30℃で測定した値から求める。
【0017】
上記のごとく重合された後、芳香族ポリアミドを含むポリマー原液(dope)は、アルコール、水などの溶媒の中に投入し、再沈、分離された後、再び溶媒に溶解させてフィルムの成形に用いることができるが、好ましくはポリマー原液をそのまま、もしくは重合後に適宜濃度を調整して製膜に用いることができる。
この時の濃度の調整は濃縮、もしくは溶媒での希釈により行うことができる。かかる溶媒としては、重合溶媒として前記例示したものと同様なものを使用できる。
上記のごとく調整されたポリマー原液は、溶液製膜法によりフィルム化される。溶液製膜法としては、乾湿式法、乾式法または湿式法などが挙げられるが、乾湿式法または湿式法が上述の中和反応で生成した塩を除去できる点で好ましい。
乾式法で製膜する場合、ドラム、エンドレスベルトなどの支持体上で乾燥し、自己保持性を持ったフィルムを、これら支持体から剥離し、さらに残存溶媒を除去するための乾燥や、延伸、熱処理を行う。これらの処理はそれぞれ、好ましくは100〜500℃の範囲で1秒〜30分間の範囲で行う。特に好ましくは100〜400℃の範囲で3秒〜20分間の範囲である。
乾式法によっても表面性のよいフィルムを得ることができるが、この製膜プロセスには重合工程で生成した中和塩を除去する工程が含まれないため、フィルム表面に望ましくない量のハロゲンイオンが残存するので、金属薄膜型磁気記録媒体用途において、特に高温多湿環境下において磁性金属薄膜がおかされ、性能を安定に保持し得ないため好ましくない。
【0018】
一方湿式法で製膜する場合には、該原液を口金から直接製膜用浴中に押出すか、または一旦ドラムなどの支持体上に押出し、支持体ごと湿式浴中に導入する方法を用いるのが好ましい。この浴は一般に水系媒体からなるものであり、この浴中には水のほかに有機溶媒や無機塩などを含有していてもよいが、抽出効率を高め、塩類や有機溶媒の抽出除去を完全にするためには、湿式浴を2段階以上に分け、最終浴は、水のみの浴とするのが好ましい。湿式浴を通すことでフィルム中に含有された塩類や有機溶媒などの抽出除去を行うことができる。
これら湿式浴全体を通過する時間は、フィルムの厚みにもよるが、フィルム表面からイオン状態のハロゲン元素および有機極性溶媒を抽出して、フィルム表面のイオン状態のハロゲン元素を50ng/cm2以下、フィルム中の有機極性溶媒の含有量を50ppm以下とするのが好ましく、そのためには10秒〜30分であることが好ましい。
湿式浴を出たフィルムは、長手方向に延伸され、次いで乾燥、横延伸、熱処理を行う。これらの処理はそれぞれ、好ましくは100〜500℃の範囲で1秒〜30分間の範囲で行う。特に好ましくは100〜400℃の範囲で3秒〜20分間の範囲である。
【0019】
乾湿式法で製膜する場合は該原液を口金からドラム、エンドレスベルトなどの支持体上に押出して薄膜とし、次いでかかる薄膜層から溶媒を飛散させ薄膜が自己保持性を持つまで乾燥する。乾燥条件は室温〜300℃、60分以内が好ましい。乾式工程を終えたフィルムは支持体から剥離されて湿式工程に導入し、上記の湿式法と同様に脱塩、脱溶媒などを行い、さらに延伸、乾燥、熱処理を行ってフィルムとする。
【0020】
本発明のフィルム積層体を形成するには、フィルムA層側に相当する製膜原液と、フィルムB層側に相当する製膜原液の少なくとも2種類を、それ自体公知の方法で、例えば特開昭56−162617号公報記載のように、合流管で積層したり、口金内で積層して形成することができる。必要に応じて両者の中間に別の層を3層(以上)口金で積層して形成することができる。
原液を供給するに際してはフィルムA層面側を支持体面側になるようにした方が、反対面(フィルムB層)の表面性を平坦に維持できる点で好ましい。また、いずれか一方の製膜原液を一旦自己保持性を有するフィルムを形成しておき、その上にもう一方の製膜原液を供給して脱溶媒を行い、フィルム積層体とすることもできる。特に合流管や、口金内で積層する場合は、原液の粘度が100〜10,000ポイズになるように調節することが好ましい。100ポイズ未満では原液が口金から出る前に2以上の液が混合しやすくなり、薄物フィルムの場合はごくわずかな混合でも無機粒子含有層の反対面が粗れてくる。逆に10,000ポイズを超えると2以上の液の混合は起こりにくくなるが、メルトフラクチャーが発生しフィルム表面が粗れやすくなり好ましくない。
また、2以上の原液の粘度は同じであるのが好ましいが、多少の粘度差があってもよく、低粘度側を基準にとると高粘度側の粘度は200%以内なら問題ない。
さらに乾式法、乾湿式法を採用する場合、乾燥工程中で2以上の原液が混合することがある。支持体上へ供給された原液は加熱されると一旦粘度が低下し、その後溶媒の蒸発に伴って再び粘度が上昇するが、粘度が10ポイズより下がると2以上の原液が混合しやすくなるので、10ポイズより粘度が下がらないよう乾燥条件を十分調節する必要がある。例えば乾燥温度を少なくとも2段階に分けて上げていく方法を用いるのは好ましいことである。
フィルムA層以外の層は、フィルムA層と同じポリマー組成の芳香族ポリアミドからなることが好ましい。
また、得られた芳香族ポリアミドフィルムは、好ましくは面積倍率にして5.0倍以上に、さらに好ましくは6.0〜10.0倍に、延伸された二軸配向フィルムとする。
【0021】
本発明において二軸配向フィルムは、各層を積層してから延伸してもよく、あるいはそれぞれの層を別々に延伸してから積層してもよいが、積層後に延伸するほうが製造上有利である。
また、延伸の面積倍率は、5倍未満の場合、高強度のフィルム積層体が得られないだけではなく、後述の粒子による表面突起形成の効果が小さいため、易滑性、巻取り性などのハンドリング性に劣り好ましくない。
上記工程により得られるフィルム積層体の厚みは、特に限定されないが、好ましくは0.1〜20μm、さらに好ましくは0.5〜10μmである。また、各層の厚み比率は特に限定されないが、好ましくはフィルムA層:フィルムB層が1:9〜5:5好ましくは2:8〜4:6である。
フィルム積層体の厚みが上記の範囲にあるとき、本発明のフィルム積層体は、強度、易滑性、巻取り性などのハンドリング性に優れ、かつ高い耐削れ性を示し、磁気記録媒体に好適に用いることができる。
また、本発明における芳香族ポリアミドフィルム積層体はその表面に、易接、易滑、帯電防止などの目的で、本発明の効果を阻害しない範囲の薄い被膜層を設けることも可能である。
【0022】
本発明の芳香族ポリアミドフィルム積層体は、上記のごとく製造できるが、さらに磁性層などを塗布する前に前処理として、水分散性あるいは水溶性ポリマーの水性塗液を塗布し、必要に応じて延伸し、乾燥させることによって磁性層との接着性を向上させることも可能である。また、水性塗液中には上記ポリマー以外に帯電防止剤、界面活性剤、微細粒子等を目的に応じて添加してもよい。
前記のごとくして得られた本発明の芳香族ポリアミド積層体は、以下に説明するような物理特性、化学特性および表面特性を有しており、高密度磁気記録媒体用のベースフィルムとして極めて適した特性を有している。
本発明の芳香族ポリアミド積層体は高いヤング率を有しており、長手方向と幅方向とのヤング率の和が2,000〜4,500kg/mm2、好ましくは2,200〜4,000kg/mm2である。また長手方向および幅方向のそれぞれのヤング率は、500〜3,500kg/mm2、好ましくは600〜3,000kg/mm2であるのが望ましい。
ヤング率の長手方向と幅方向との和が2,000kg/mm2未満の場合には、記録ヘッドとの接触状態が不適当なものとなるため電磁変換特性が悪化し、また数μmオーダーの薄いベースフィルムで十分な強度を有し得ないので好ましくない。
芳香族ポリアミドフィルム積層体は、長手方向のたわみ剛度が3.0〜9.5mg・mm、好ましくは5.0〜9.5mg・mmである。この長手方向のたわみ剛度が3.0mg・mm未満または9.5mg・mmを超える場合にも、記録ヘッドとの接触状態が不適当なものとなるため電磁変換特性が悪化する。
さらに、本発明の芳香族ポリアミドフィルム積層体は、長手方向の引張り破断強度が38〜100kg/mm2、好ましくは42〜90kg/mm2以上である。引張り破断強度が38kg/mm2未満の場合には、特に走行/停止を繰返す磁気テープ用途において支障をきたす恐れがある。
また、本発明の芳香族ポリアミドフィルム積層体は、任意の方向の150℃における熱収縮率が1%未満である。熱収縮率が1%を超える場合には、記録媒体の使用環境によって性能の信頼性が損われることがある。
【0023】
また、本発明の芳香族ポリアミドフィルム積層体は、フィルムの空気抜け指数が1mmHg/hr以上である。空気抜け指数が1mmHg/hr未満であると、フィルムを製造工程中でロール状に巻上げる際、突起状の表面欠点がフィルムロール上に発生しやすくなり、巻取り歩留りの低下をもたらす。より好ましい空気抜け指数の値は3mmHg/hr以上、さらに好ましくは4mmHg/hr以上である。
本発明の芳香族ポリアミドフィルム積層体は、摩擦係数が0.6以下、好ましくは0.4以下である。
本発明の芳香族ポリアミド積層体においてフィルムB層その中に含有されるイオン性ハロゲン(ことにイオン性塩素)および有機極性溶媒の量が、極めて少なく、このフィルムB層の表面に形成される磁気記録媒体層の性能を長期に安定して保持することができる。すなわちフィルムB層中に含まれるイオン性ハロゲンは、50ng/cm2以下、好ましくは40ng/cm2以下である。イオン性ハロゲンの含有量が50ng/cm2を超えると磁気記録媒体層の性能の安定性に支障をきたす恐れがある。またフィルムB層中の有機極性溶媒の含有量は、50ppm以下、好ましくは40ppm以下とするのが有利である。有機極性溶媒の含有量が多くなると、磁気記録媒体層の性能の長期安定性に影響を与える。
【0024】
かくして本発明によれば、前記芳香族ポリアミドフィルム積層体のフィルムB層の表面に磁気記録媒体層を形成させた磁気記録媒体が提供される。この磁気記録媒体としては、金属薄膜型高密度磁気記録媒体および塗布型高密度記録媒体の2つのタイプがある。このいずれであってもよい。
金属薄膜型高密度磁気記録媒体の場合は、芳香族ポリアミドフィルム積層体のフィルムB層の表面に、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の方法により、鉄、コバルト、クロムまたはこれらを主成分とする合金もしくは酸化物よりなる強磁性金属薄膜層を形成し、またその表面に、目的、用途、必要に応じてダイアモンドライクカーボン(DLC)等の保護層、含フッ素カルボン酸系潤滑剤層を順次設け、さらに金属薄膜層と反対の面に公知のバックコート層を設けることにより、特に短波長領域の出力、S/N、C/N等の電磁変換特性に優れ、ドロップアウト、エラーレートの少ない金属薄膜型高密度磁気記録媒体とすることができる。
この金属薄膜型高密度磁気記録媒体は、アナログ信号記録用Hi8、ディジタル信号記録用ディジタルビデオカセットレコーダー(DVC)、データ8ミリ、DDSIV用テープ媒体として極めて有用である。
【0025】
塗布型高密度磁気記録媒体の場合は、磁性塗料を本発明の芳香族ポリアミドフィルム積層体のフィルムB層の表面に塗布し重層化せしめたものである。
かかる磁性塗料としては、メタル系磁性塗料、酸化金属系磁性塗料が挙げられる。
メタル系磁性塗料とは、磁性金属あるいは磁性金属を主成分とする磁性体をバインダーに含有させたものであり、例えば、鉄または鉄を主成分とする針状微細磁性粉を塩化ビニルまたは塩化ビニル酢酸ビニル共重合体などに均一分散させたものが挙げられる。
また、酸化金属系磁性塗料とは、磁性酸化金属あるいは磁性酸化金属を主成分とする磁性体をバインダーに含有させたものであり、例えば、酸化鉄または酸化クロム等の針状微細磁性粉あるいはバリウムフェライト等の板状微細磁性粉を塩化ビニルまたは塩化ビニル酢酸ビニル共重合体等のバインダーに均一分散させたものが挙げられる。
かかる磁性塗料は、本発明の芳香族ポリアミドフィルム積層体の表面に、磁性層厚みの合計が1μm以下、好ましくは0.1〜1μmとなるように積層塗布することが好ましい。
また、磁性層と反対の面に公知の方法でバックコート層を設けることにより、特に短波長領域での出力、S/N、C/N等の電磁変換特性に優れ、ドロップアウト、エラーレートの少ない高密度記録用塗布型磁気記録媒体とすることができる。
さらに、必要に応じて磁性層を塗布する面の上に、該磁性層の下地層として微細な酸化チタン粒子等を含有する非磁性層を磁性層と同様の有機バインダー中に分散、塗設することもできる。
この塗布型高密度磁気記録媒体は、アナログ信号記録用8ミリビデオ、Hi8、βカムSP、W−VHS、ディジタル信号記録用ディジタルビデオカセットレコーダー(DVC)、データ8ミリ、DDSIV、ディジタルβカム、D2、D3、SX、ディジタル信号記録用データストリーマー用QIC用テープ媒体などに極めて有用である。
【0026】
【実施例】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。なお、本発明における種々の物性値および特性は以下のごとく測定されたものでありまた定義される。
(1)ポリマー溶液のpH
ポリマー溶液5gを採取し、300mlの水に加え、2分間撹拌した後に該水溶液のpHを測定した。
(2)粒子の平均粒径
(a)ポリマー溶液中添加前の平均粒径
島津制作所製CP−50型セントリフューグル パーティクル サイズ アナライザー(Centrifugal Particle Size Analyzer)を用いて測定した。得られた遠心沈降曲線を基に算出した各粒径の粒子とその存在量との積算曲線から、50重量%に相当する粒径を読み取り、この値を平均粒径とした(「粒度測定技術」日刊工業新聞発行、1975年、242〜247ページ参照)。
(b)フィルム中での平均粒径
中和剤粒子添加後の製膜原液について(a)と同様の測定を行った。
また、確認のため、同じサンプルを、該フィルムの小片をエポキシ樹脂(リファインテック(株)製、エポマウント)中に包埋し、Reichert-Jung社製Microtome2050を用いて包埋樹脂と共に60nm厚にスライスし、透過型電子顕微鏡(日立製作所製、H−800型)にて観察し、評価対象層に存在する粒子の断面を25個選び、それぞれ粒径を求め平均した。その結果、前者と同じ値が得られた。
【0027】
(3)対数粘度
重合後の芳香族ポリアミドを含むポリマー原液をアルコール、水などの溶媒の中に投入し、再沈、分離されたポリマーを濃硫酸中、30℃で測定した値から求めた。
(4)面積倍率
フィルムの縦延伸倍率と横延伸倍率を乗じて求めた。
(5)フィルムの表面粗さ(中心線平均粗さ:Ra)
中心線平均粗さRaはJIS B601に準じて測定する。本発明では(株)小坂研究所の触針式表面粗さ計(SURFCORDER SE,30C)を用い、次の条件で測定して求める。
(a)触針先端半径:2μm
(b)測定圧力 :30mg
(c)カットオフ :0.08mm
(d)測定長 :8.0mm
(e)データのまとめ方:同一試料について6回繰返し測定し、最も大きい値を1つ除き、残り5つのデータを用いて平均値として中心線平均粗さ(Ra)を求める。
(6)突起頻度
走査型電子顕微鏡(日本電子製、T−300型)を用いて、該フィルムの表面写真を倍率5,000倍、角度0°にてランダムに25枚撮影し、表面突起頻度をカウントし、その平均値より1mm2あたりの突起数に換算した。
(7)ボイド比
プラズマリアクター(ヤマト科学製、PR31)を用いて、該フィルムの表面から500nmの深さにエッチングした。続いて走査型電子顕微鏡(日本電子製、T−300型)を用いて、該エッチングサンプルの表面写真を倍率5,000倍、角度0°にてランダムに25枚撮影し、表面に現れた粒子の長径とその周囲のボイドの長径を測定し下記式にて求めた。
ボイド比=(ボイド長径)/(粒子長径)
【0028】
(8)摩擦係数
ASTM D1894−63に準じ、スリッパリー測定器(東洋テスター製)を用い、硝子板をスレッド板とし、荷重1kgで静摩擦係数(μS)を測定した。得られた値を以下の基準にて評価した。
μS 判定基準
0.6未満 ◎
0.6〜0.8 ○
0.8を超える ×
(9)走行摩擦係数
図1に示した装置を用いて下記のように測定する。
温度20℃、湿度60%RHの環境で、幅8mmに裁断したフィルムを、7の固定ピンに角度90°(=π/2ラジアン)で接触させて3m/分の速さで移動させる。テンションコントローラー2によって入口テンションがT1が50gとなるように調整したときの出口テンションT2をフィルムが200m走行した後に出口テンション検出器10で検出し、次式で走行摩擦係数を算出し、下記の基準によって判定する。
走行摩擦係数=(2/π)ln(T2/T1)
走行摩擦係数 判定基準
0.4未満 ◎
0.4以上0.6未満 ○
0.6以上 ×
(10)耐削れ性(ピン)
図1に示した装置を用いて測定した。
温度20℃、相対湿度60%の環境で、幅1/2インチに裁断したフィルムを7の固定ピンにθ=(90/180)πラジアン(90°)で接触させて、2m/分の速度で5m走行させ(入口テンションは40g一定とする)、次の基準により判定した。
◎:ピンに削れ粉が付いていない
○:ピンに削れ粉がわずかに付着
×:ピンに削れ粉が多量に付着
(11)耐削れ性(カレンダー)
3段のミニスーパーカレンダー(ナイロンロール×スチールロール)を使用して評価した。処理温度90℃、線圧300kg/cmで、該フィルムを速度100m/分で7,000m走行させた。カレンダーのナイロンロールに付着する汚れにより、次の基準により判定した。
ナイロンロールの汚れ全くなし ◎
ナイロンロールがわずかに汚れる ○
ナイロンロールが非常に汚れる ×
【0029】
(12)巻取り性
スリット時の巻取り条件を最適化後、幅560mm、長さ9,000mのサイズで、10ロールのスリットを行い、1週間放置した。その後、フィルムシワの発生状況を観察し製品化可能ロール本数を求め、以下の基準にて巻取り性の評価を行った。
製品化可能ロール本数 判定基準
9以上 ◎
7〜8 ○
4〜6 ×
3以下 ××
(13)空気抜け指数
8cm四方のフィルムを20枚重ね、内下19枚に1辺2mmの三角形の穴を空けておく。(株)東洋精機製デジタルベック平滑度試験機を用いて、圧力を560mmHgに設定した後、計測を開始し1時間後の圧力変化の値を読み取る。この測定を5回繰返し、平均値を空気抜け指数とする(単位mmHg/hr)。
(14)機械的特性
(a)ヤング率
引張試験機(東洋ボールドウィン製、テンシロン)を用いて、温度20℃、相対湿度50%に調節された室内において、幅10mm、長さ150mmにサンプリングした該フィルムを、チャック間100mm、引張速度10mm/分にて引張り、得られた応力−歪み曲線の立ち上がり部の接線より計算した。
(b)たわみ剛度
上記ヤング率測定と同じ装置、測定条件にて該フィルムをチャック間100mm、引張速度5mm/分にて引張り、得られた応力−歪み曲線の立ち上がり部の接線の傾きから下記式より計算した。
たわみ剛度(mg・mm)=
[(106(mg/kg))×(接線傾き(kg/mm2))×(フィルム厚み(mm))3]/12
(c)引張り破断強度
上記ヤング率測定と同じ装置、測定条件にて該フィルムをチャック間100mm、引張速度100mm/分にて引張り、フィルムが破断した時点における応力を破断強度とした。試料の断面積は引張る前の初期値である。
【0030】
(15)熱収縮率
該フィルムを、350mm×350mmにサンプリングし、中央部に標点を2点間の距離(L0(mm))が300mmとなるようにつけ、150℃に設定した熱風循環式恒温槽内に標点を付けた該フィルム10枚を無緊張下に釣り下げ、30分保持後取り出して標点間の距離(L(mm))を測定し、下記式で計算した熱収縮率(単位:%)を平均して求めた。
熱収縮率 = 100×〔(L0−L)/L0〕
(16)フィルム厚み
フィルムの全厚みはマイクロメーターにてランダムに10点測定し、その平均値を用いた。層厚みは、上記フィルム中の粒子の粒径測定と同様に透過型電子顕微鏡でフィルム超薄切片を観察し、層の境界面から求めた。
【0031】
(17)電磁変換特性(A)
該フィルム平坦側表面に、下記調製の磁性塗料を塗布厚1.2μmとなるように塗布し、次いで2,500ガウスの直流磁場中で配向処理を行い、120℃で加熱乾燥後、スーパーカレンダー処理(線圧300kg/cm、温度90℃)を行い、巻取った。この巻取ったロールを55℃のオーブン中に3日間放置した。
【0032】
<磁性塗料の調製>
下記に示す組成をボールミルに入れ、16時間混練、分散した後、イソシアネート化合物(バイエル製、デスモジュールL)5重量部を加え、1時間高速剪断分散して磁性塗料とした。
・塗料の組成:
針状Fe粒子 100重量部
塩化ビニル酢酸ビニル共重合体 15重量部
(積水化学製、エスレック7A)
熱可塑性ポリウレタン樹脂 5重量部
酸化クロム 5重量部
カーボンブラック 5重量部
レシチン 2重量部
脂肪酸エステル 1重量部
トルエン 30重量部
メチルエチルケトン 50重量部
シクロヘキサノン 70重量部
さらに、磁気記録層の反対側のフィルム表面に、下記組成の塗液をバックコート層として厚さ0.5μmに塗布し、乾燥した後裁断し、磁気テープを得た。
・バックコート層組成:
カーボンブラック 100重量部
熱可塑性ポリウレタン樹脂 60重量部
イソシアネート化合物 18重量部
(日本ポリウレタン工業製、コロネートL)
シリコーンオイル 0.5重量部
メチルエチルケトン 250重量部
トルエン 50重量部
次いで、以下の市販の機器を用いてテープの特性を測定する。
・使用機器:
8mmビデオテープレコーダー:ソニー(株)製、EDV−6000
C/N測定:シバソク(株)製、ノイズメーター
(a)C/N測定
記録波長0.5μm(周波数約7.4Mhz)の信号を記録し、その再生信号の6.4MHzと7.4MHzの値の比をそのテープのC/Nとし、下記比較例9における値を基準として下記の基準で評価した。
基準+3dB以上 ◎
基準+3dB未満〜基準+1dB以上 ○
基準+1dB未満 ×
(b)ドロップアウト
ドロップアウトカウンターを用いて、20μs/20dBにて1分間当りの個数を測定する。
0〜19ケ/分 ○
20ケ/分以上 ×
(c)走行耐久性
温度25℃、湿度55%RHの条件下でテープ走行速度85cm/分で記録再生を1,000回繰返した後のC/Nを測定し、初期値からのずれを以って走行耐久性を次の基準で判定した。
初期値からのずれ 判 定
−1.0dB以上 ○
−1.0dB未満 ×
【0033】
(18)電磁変換特性(B)
フィルムB層表面に、真空蒸着法によりコバルト100%の強磁性薄膜を0.02μmの厚みになるように2層(各層厚み約0.01μm)形成し、その表面にダイアモンドライクカーボン(DLC)膜、さらに含フッ素カルボン酸系潤滑層を順次設け、磁性層の反対側の表面に公知方法でバックコート層を設けた。その後、8mm幅にスリットし、市販の8mmビデオカセットにローディングした。次いで、以下の市販の機器を用いてテープの特性を測定した。
・使用機器:
8mmビデオテープレコーダー:ソニー(株)製、EDV−6000
C/N測定:シバソク(株)製、ノイズメーター
(a)C/N測定
記録波長0.5μm(周波数約7.4Mhz)の信号を記録し、その再生信号の6.4Mhzと7.4Mhzの値の比をそのテープのC/Nとし、市販8mmビデオ用蒸着テープのC/Nを0dBとし、相対値にて下記の基準でC/Nを評価した。
相対値 C/N
基準+3dB以上 ◎
基準+3dB未満〜基準+1dB以上 ○
基準+1dB未満 ×
(b)走行耐久性
温度55℃、湿度75%RHの高温高湿条件下でテープ走行速度85cm/分で記録再生を400回繰返した後のC/Nを測定し、初期値からのずれを以って走行耐久性を次の基準で判定した。
初期値からのずれ 判 定
+0.0dB以上 ◎
−1.0dB以上、+0.0dB未満 ○
−1.0dB未満 ×
【0034】
(19)湿熱安定性
温度60℃、湿度80%RHの高温高湿条件下にテープを90時間放置した後、蒸着表面の腐食の有無を目視で観察し、以下の基準で湿熱安定性を評価した。
目視観察結果 判 定
腐食なし ○
腐食有り ×
(20)イオン性ハロゲン含有量
下記手順により測定した。
1)シャーレ型テフロン容器に超純水を10ml入れる。
2)一辺が5cmの正方形にカットしたサンプルを、抽出する面を水側にして水面に浮かばせる。
3)30分間超音波をかける。
4)抽出液をイオンクロマトグラフで分析する。
<イオンクロマトグラフ測定条件>
機種:Dionex社製4000I
カラム:IonpacAG4A−SC/AS4A−SC
溶離液:1.80mM Na2CO3+1.70mM NaHCO3
再生液:0.025N H2SO4
検出器:電気伝導度
流速:1.5ml/min
サプレッサー:マイクロメンプランサプレッサー
検出イオン種:F−,Cl−,NO2 −,Br−,NO3 −,PO4 3−,SO4 2−
(21)有機極性溶媒含有量
試料を残留溶媒に応じて1〜100mgサンプリング精秤し、下記条件で熱抽出によるガスクロマトグラフ(GC)測定を実施した。
測定条件
GC 装置 5890sireesII(HEWLETT PACKARD)
カラム DB−17(0.25mmφ*30m*0.5μm J&W)
カラム温度 160−220℃ 2min hold 8℃/min
注入口温度 300℃、スプリット比 1/60
HS 装置 JHS−100型 (日本分析工業)
熱処理温度×時間 280℃×10min
吸着温度&吸着剤 −60℃&石英ウール
脱着温度&脱着時間 20℃−255℃&20sec
【0035】
実施例1
パラフェニレンジアミン25モル%と3,4−ジアミノジフェニルエーテル25モル%をジアミン成分とし、テレフタル酸クロライド50モル%を酸成分としてNMP(N−メチルピロリドン)中で重合した。
これを2分割し、フィルムA層用に、平均粒径8,000nmの水酸化カルシウム(井上石灰製)をホモジナイザーでNMP中に分散し、サンドグラインダーで平均粒径3,000nmとなるように細分化した後、フィルター(日本ポール製、HDCII、目開き50μm)で濾過して、平均粒径2,000nmの水酸化カルシウムのNMPスラリーとしたものを添加した。添加量は、該スラリーを上記のスラリーに、テレフタル酸クロライド50モル%に対し水酸化カルシウムが50.4モル%となるように添加し、製膜原液(A)とした。この製膜原液のpHは4.7であった。また、ポリマーの対数粘度は3.5であった。
フィルムB層用には、同様にして製膜原液のpHが3.8となるように平均粒径2,000nmの水酸化カルシウムのNMPスラリーとしたものを添加し、製膜原液(B)とした。(対数粘度3.5)。
これらの原液を口金内で、最終フィルムでフィルムA層とフィルムB層の双方が2.0μmになるように2層に積層し、さらに100℃の金属ベルト上に流延し、100℃で2分乾燥後、120℃、150℃と段階的に温度を上げ、合計で10分間乾燥させて自己保持性をもつ未延伸フィルムを得た。なお、フィルムA層を空気側に、他層をベルト側にして製膜した。この未延伸フィルムを連続的にベルトから剥離して水槽中に導入し、脱溶媒と脱塩を行った。
得られた未延伸フィルム積層体を低速および高速のロール間でフィルム温度350℃で縦方向に2.7倍に延伸し、続いてテンターに供給して、380℃で横方向に2.7倍に延伸し、得られた二軸延伸フィルムを400℃で1分間熱処理し、最終厚み4.0μmの芳香族ポリアミドフィルム積層体を得た。
得られた芳香族ポリアミドフィルム積層体のフィルムA層中での中和剤残渣の平均粒径は400nmであった。一方、フィルムB層中に中和剤残渣と考えられる粒子は見出せなかった。得られたフィルム積層体の物性および特性を表2に示す。
【0036】
実施例2
フィルムB層を形成する製膜原液のpHを4.5とした以外は、実施例1と同様の方法により、表1に示す条件によって最終厚み4.0μmの芳香族ポリアミドフィルム積層体を得た。得られたフィルム積層体の物性および特性を表2に示す。
【0037】
実施例3
ジアミン成分(計50モル%)のモル比を、パラフェニレンジアミン37.5モル%と、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル12.5モル%とした以外は、実施例1と同様にして芳香族ポリアミドフィルム積層体を得た。フィルム積層体の物性および特性を表2に示す。
【0038】
実施例4
ジアミン成分(計50モル%)のモル比を、パラフェニレンジアミン12.5モル%と、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル37.5モル%とした以外は、実施例1と同様にして芳香族ポリアミドフィルム積層体を得た。フィルム積層体の物性および特性を表2に示す。
【0039】
実施例5
平均粒径1,300nmの水酸化カルシウムのNMPスラリーとしたものをpH5.5となるように添加して一方の製膜原液とした。他方には、同様にして製膜原液のpHが4.3となるように平均粒径3,000nmの水酸化カルシウムのNMPスラリーとしたものを添加し、製膜原液とした(対数粘度3.5)。
2層の厚みを10μmずつとし、粒子径を表1のとおりとした以外は実施例2と同様にして、最終厚み20μmの芳香族ポリアミドフィルム積層体を得た。フィルム積層体の物性および特性を表2に示す。
【0040】
比較例1
延伸工程を省略した以外は実施例1に準じて表1の条件により、最終厚み4.0μmの芳香族ポリアミドフィルム積層体を得た。フィルム積層体の物性および特性を表2に示す。延伸されていないために表面突起の形成が不十分であり、このため摩擦係数が高く、巻取り性が劣る。
【0041】
比較例2
フィルムA層およびフィルムB層の製膜原液をそれぞれpHを3.6として、両層共に中和剤粒子を消失せしめた以外は実施例1に準じて表1の条件により、最終厚み4.0μmの芳香族ポリアミドフィルム積層体を得た。フィルム積層体の物性および特性を表2に示す。ハンドリング性が劣っていることが理解される。
【0042】
比較例3
水酸化カルシウムのNMPのスラリーをサンドグライダーで平均粒径1,000nmとなるように細分化した後、フィルター(日本ポール製、HDCII、目開き20μm)で濾過して、平均粒径350nmの水酸化カルシウムのNMPスラリーとしたものを重合系に添加して、pH3.5となるように調整し、中和剤粒子を消失させた以外は、実施例1と同様にして製膜原液とした。
これを2分割し、1つは3層ダイの第1層および第3層に、すなわちフィルム積層体の両表層を形成するように供給した。残りの第2層に、平均粒径1.5μmの真球状シリカを、樹脂の固形分に対し、0.3重量%添加混合した後、該3つの層ダイの第2層に、すなわちフィルムの中間層となるように供給した。以下実施例1に準じて最終厚み5.0μm(表面層は各1.0μm)の芳香族ポリアミドフィルム積層体を得た。フィルム積層体の物性および特性を表2に示す。ハンドリング性が劣っていることが理解される。
【0043】
比較例4
比較例3における第2層用の真球状シリカを含有する製膜原液のみを用いて、表1の条件により、最終厚み5.0μmの単層芳香族ポリアミドフィルムを得た。フィルムの物性および特性を表2に示す。外部添加粒子含有層が最外層に露出しているため削れ性が劣っていることが理解される。
【0044】
比較例5
添加前の中和剤粒径を22,000nmとし、フィルムA層用の製膜原液のpHが4.5となるように調整して、粗大な突起を持つ表面とした以外は実施例1に準じて表1の条件により、最終厚み4.0μmの芳香族ポリアミドフィルム積層体を得た。フィルム積層体の物性および特性を表2に示す。ボイド比が大で、削れ性が劣っていることが理解される。
【0045】
比較例6
フィルムA層用の製膜原液は、実施例2と同様に作成し、これに平均粒径400nmの真球状シリカを樹脂固形分に対して0.2%となるように添加した。フィルムB層および製膜条件は実施例2と同様にして最終厚み4.0μmの芳香族ポリアミドフィルム積層体を得た。無機粒子含有層の粒子が外部添加粒子であるためにボイド比が大で、削れ性が劣っていることが理解される。
【0046】
【表1】
【0047】
【表2】
【0048】
実施例6
パラフェニレンジアミン25モル%と、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル25モル%をジアミン成分とし、テレフタル酸クロライド50モル%を酸成分としてNMP(N−メチルピロリドン)中で重合した。
一方、平均粒径8,000nmの水酸化カルシウム(井上石灰製)を、ホモジナイザーでNMP中に分散し、サンドグラインダーで平均粒径2,800nmとなるように細粉化した後、フィルター(日本ポール製、HDCII、目開き50μm)で濾過して、平均粒径1,900nmの水酸化カルシウムのNMPスラリーを作成した。
上記のスラリーを2分割し、A層用に、このスラリーをテレフタル酸クロライド50モル%に対し水酸化カルシウムが50.2モル%となるように添加し、製膜原液(A)とした。この製膜原液(A)のpHは4.7であった。また、ポリマーの対数粘度は3.5であった。
上記スラリーのもう一方に、上記で得られた水酸化カルシウムスラリーをさらにサンドグラインダー処理して平均粒径900nmとした後、フィルター(日本ポール製、HDCII、目開き20μm)で濾過して、平均粒径600nmとしたものをテレフタル酸クロライド50モル%に対し水酸化カルシウムが50.3モル%となるように添加し、製膜原液(B)とした。この製膜原液(B)のpHは4.9であった。また、ポリマーの対数粘度は3.5であった。
得られた製膜原液(A)および(B)を100℃に加熱し、100℃の口金内で、製品フィルムでA層は0.5μm、B層は5.5μmになるように2層に積層し、100℃の金属ベルト上に流延し、100℃で2分間乾燥後、120℃、150℃と段階的に温度を上げ、合計で10分間乾燥させて自己保持性を持つ未延伸フィルム積層体を得た。なお、A層をベルト側にして製膜した。この未延伸フィルム積層体を連続的にベルトから剥離して水槽中に導入し、脱溶媒と脱塩とを行い、その後、150℃で15分間乾燥した。
得られた未延伸フィルム積層体を低速、高速のロール間でフィルム温度350
℃で縦方向に2.5倍に延伸し、続いてテンターに供給して、380℃で横方向に3.0倍に延伸し、得られた二軸延伸フィルム積層体を400℃で1分間熱処理し、最終厚み6.0μmの芳香族ポリアミドフィルム積層体を得た。
得られたフィルム積層体中での中和剤残渣の平均粒径はA層内で300nm、B層内で100nmであった。その他の構成、物性、塗布型磁気テープ特性を、表4および表5に示す。
【0049】
実施例7〜11
実施例6に準じ、表3に示す構成のフィルムを表2の条件で作成した。これらの芳香族ポリアミドフィルム積層体の物性、塗布型磁気テープ特性を表4および表5に示す。
【0050】
実施例12
実施例6に準じ、ポリマーを重合しこれを2分割した。一方には、添加時の中和剤粒径は1,600nm、中和後300nmとなるように水酸化カルシウムスラリーを添加し、pH4.9の製膜原液(A)とした。
残りの一方には平均粒径1,600nmの水酸化カルシウムスラリーをpH3.6となるように添加して製膜原液(C)を調整した。この製膜原液(C)中には中和剤残渣に起因する粒子は確認できなかった。2台の押出機を用いて3層口金により積層し、実施例1に準じて(A)−(C)−(A)(2.5、4.0、0.5μm)の3層フィルム積層体を作成した。最終的に2.5μm厚となる側をA層とし、流延時にはベルト面側とした。得られたフィルム積層体の物性、塗布型磁気テープ特性を表4および表5に示す。
【0051】
実施例13
ジアミン成分(計50モル%)のモル比を、パラフェニレンジアミン37.5モル%と、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル12.5モル%としA層厚み、B層厚みを表3に示すとおりに変更した以外は、実施例6と同様にして芳香族ポリアミドフィルム積層体を得た。フィルム積層体の物性および塗布型磁気テープ特性を表4および表5に示す。
【0052】
実施例14
ジアミン成分(計50モル%)のモル比を、パラフェニレンジアミン12.5モル%と、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル37.5モル%とし、AおよびB層の厚みを変更した以外は、実施例6と同様にして芳香族ポリアミドフィルム積層体を得た。フィルム積層体の物性および塗布型磁気テープ特性を表4および表5に示す。
【0053】
比較例7、9および10
実施例6に準じ、表3および表4に示す構成と条件により、各試料フィルムを作成した。フィルム積層体の物性および塗布型磁気テープ特性を表4および表5に示す。
【0054】
比較例8
実施例12の製膜原液(C)をA層側として、表3および表4に示す構成と条件により実施例6に準じて表3に示すフィルム積層体を得た。フィルム積層体の物性および塗布型磁気テープ特性を表4および表5に示す。
【0055】
比較例11
実施例12の製膜原液(C)を2分割し、一方に真球状シリカ(粒径600nmφ)を添加してA層用の製膜原液とし、分割したもう一方はそのままB層用の製膜原液として、実施例6に準じて表3に示すフィルム積層体を得た。フィルム積層体の物性および塗布型磁気テープ特性を表4および表5に示す。
【0056】
【表3】
【0057】
【表4】
【0058】
【表5】
【0059】
実施例15
パラフェニレンジアミン25モル%と、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル25モル%をジアミン成分とし、テレフタル酸クロライド50モル%を酸成分としてNMP(N−メチルピロリドン)中で重合した。一方、平均粒径8,000nmの水酸化カルシウム(井上石灰製)を、ホモジナイザーでNMP中に分散し、サンドグラインダーで平均粒径4,000nmとなるように細粉化した後、フィルター(日本ポール製、HDCII、目開き50μm)で濾過して、平均粒径2,500nmの水酸化カルシウムのNMPスラリーを作成し、A層用とした。さらにB層用中和剤として上記のスラリーをさらにサンドグラインダー処理して平均粒径1,000nmとした後フィルター(日本ポール製、HDCII、目開き20μm)で濾過して、平均粒径700nmの水酸化カルシウムのNMPスラリーを作成した。上記のスラリーを2分割し、A層用には上記平均粒径2,500nmのスラリー、B層用には平均粒径700nmのスラリーをテレフタル酸クロライド50モル%に対し水酸化カルシウムがそれぞれ50.2モル%および50.1モル%となるように添加し、製膜原液(A)および(B)とした。これらの製膜原液のpHはそれぞれ4.7および4.5であった。また、ポリマーの対数粘度はどちらも3.5であった。
得られた製膜原液(A)および(B)を100℃に加熱し、100℃の口金内で、製品フィルムでA層は1.0μm、B層は3.0μmになるように2層に積層し、100℃の金属ベルト上に流延し、100℃で2分間乾燥後、120℃、150℃と段階的に温度を上げ、合計で10分間乾燥させて自己保持性を持つ未延伸フィルム積層体を得た。なお、A層をベルト側にして製膜した。この未延伸フィルム積層体を連続的にベルトから剥離して水槽中に導入し、脱溶媒と脱塩とを行い、その後、180℃で3分間乾燥した。
得られた未延伸フィルム積層体を低速、高速のロール間でフィルム温度350
℃で縦方向に2.5倍に延伸し、続いてテンターに供給して、380℃で3.0倍に横方向延伸し、得られた二軸延伸フィルム積層体を400℃で1分間熱処理し、最終厚み4.0μmの芳香族ポリアミドフィルム積層体を得た。
得られたフィルム積層体中での中和剤残渣の平均粒径はA層内で400nm、B層内で100nmであった。その他の構成、物性、金属薄膜型磁気テープ特性を、表6および表7に示す。
【0060】
実施例16〜23
表6および表7に示すような条件をそれぞれ採用し、実施例15に準じて芳香族ポリアミドフィルム積層体を得た。これらのフィルム積層体の物性およびこれらのフィルム積層体を用いた金属薄膜型磁気テープ特性を、表6および表7に示す。
【0061】
比較例12
実施例15と同じ製膜原液を用い、延伸を行わないほかは実施例15と同様にして最終厚み4.0μmの芳香族ポリアミドフィルム積層体を得た。得られたフィルム積層体の物性およびこのフィルム積層体を用いた金属薄膜型磁気テープ特性を表6および表7に示す。
【0062】
比較例13
実施例15においてB層用のポリマーを中和せずに製膜原液(B)とした。ベルト上に流延後自己保持性を持つまで実施例15と同様に乾燥を行い、その後水洗処理を行わずに180℃で5分間乾燥後、実施例15と同様に延伸、熱処理を施し、最終厚み4.0μmの芳香族ポリアミドフィルム積層体を得た。得られたフィルム積層体の物性およびこのフィルム積層体を用いた金属薄膜型磁気テープ特性を表6および表7に示す。水洗工程を省略したために塩素イオンが残り、このため湿熱安定性が不良であった。
【0063】
比較例14および15
表6および表7に示すような条件をそれぞれ採用し、実施例15に準じて芳香族ポリアミドフィルム積層体を得た。これらのフィルム積層体の物性およびこれらのフィルム積層体を用いた金属薄膜型磁気テープ特性を、表6および表7に示す。比較例14ではA層側粒子が大きすぎるために削れ性が劣り、金属薄膜への突起形状転写も大きかったため電磁変換特性が悪かった。一方、比較例15はB層が粗れすぎているため、B層の削れ性が悪く、さらに電磁変換特性も不良であった。
【0064】
比較例16
実施例15のA層側に金属薄膜層を、B層側にバックコート層を設けて磁気テープとした。これらのフィルム積層体の物性およびこれらのフィルム積層体を用いた金属薄膜型磁気テープ特性を、表6および表7に示す。金属薄膜層を設けたフィルム表面が粗いため電磁変換特性に劣っていた。
【0065】
比較例17
平均粒径700nmの水酸化カルシウムを中和剤として用い、pH3.6となるように重合したポリマーを中和した。得られた中和後ポリマーを2分割し、片方には平均粒径500nmの真球状シリカを、もう一方には平均粒径20nmの真球状シリカをNMPに分散させてスラリーとして添加し、それぞれ製膜原液(A)および(B)とした後、実施例15に準じて芳香族ポリアミドフィルム積層体を得た。このフィルムの物性およびこのフィルムを用いた金属薄膜型磁気テープ特性を、表6および表7に示す。得られたフィルム中に中和剤残査は確認できなかった。
添加した真球状シリカはA層中では大きなボイドを形成し、B層中では凝集が激しかった。このため両層とも耐削れ性に劣っていた。
【0066】
【表6】
【0067】
【表7】
【0068】
【表8】
【0069】
実施例24
パラフェニレンジアミン25モル%と、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル25モル%をジアミン成分とし、テレフタル酸クロライド50モル%を酸成分としてNMP(N−メチルピロリドン)中で重合した。一方、平均粒径8,000nmの水酸化カルシウム(井上石灰製)を、ホモジナイザーでNMP中に分散し、サンドグラインダーで平均粒径5,000nmとなるように細粉化した後、フィルター(日本ポール製、HDCII、目開き50μm)で濾過して、平均粒径3,800nmの水酸化カルシウムのNMPスラリーを作成し、A層用とした。さらにB層用中和剤として上記のスラリーをさらにサンドグラインダー処理して平均粒径1,000nmとした後フィルター(日本ポール製、HDCII、目開き20μm)で濾過して、平均粒径800nmの水酸化カルシウムのNMPスラリーを作成した。上記のスラリーを2分割し、B層用には上記平均粒径800nmのスラリー、A層用には平均粒径3,800nmのスラリーをテレフタル酸クロライド50モル%に対し水酸化カルシウムがそれぞれ48.1モル%、50.2モル%となるように添加し、製膜原液(A)および(B)とした。これらの製膜原液のpHはそれぞれ4.7および3.7であった。また、ポリマーの対数粘度はどちらも3.5であった。
得られた製膜原液(A)、(B)を100℃に加熱し、3μmカットのフィルターで濾過した後、100℃の口金内で、製品フィルムでB層は3.0μm、A層は1.0μmになるように2層に積層し、100℃の金属ベルト上に流延し、100℃で2分間乾燥後、120℃、150℃と段階的に温度を上げ、合計で10分間乾燥させて自己保持性を持つ未延伸フィルム積層体を得た。なお、A層をベルト側にして製膜した。この未延伸フィルム積層体を連続的にベルトから剥離して水槽中に導入し、脱溶媒と脱塩とを行い、その後、180℃で3分間乾燥した。
得られた未延伸フィルム積層体を低速、高速のロール間でフィルム温度350
℃で縦方向に2.5倍に延伸し、続いてテンターに供給して、380℃で横方向に3.0倍に延伸し、得られた二軸延伸フィルム積層体を400℃で1分間熱処理し、最終厚み4.0μmの芳香族ポリアミドフィルム積層体を得た。
得られたフィルム中で、B層中では添加した中和剤粒子が消失しており、A層中では中和剤残渣の平均粒径は600nmであった。その他の構成、物性、金属薄膜型磁気テープ特性を、表8および表9に示す。
【0070】
実施例25〜32
表8および表9に示すような条件をそれぞれ採用し、実施例24に準じて芳香族ポリアミドフィルム積層体を得た。なお、2種類のジアミン成分の合計とテレフタル酸ジクロライドとのモルバランスは1対1となるように調整した。これらのフィルムの物性およびこれらのフィルムを用いた金属薄膜型磁気テープ特性を、表8および表9に示す。
【0071】
比較例18
実施例24の製膜原液(B)を2分割し、片方に平均粒径600nmの真球状シリカを添加して、製膜原液(B)とし、実施例24と同様にして最終厚み4μmの芳香族ポリアミドフィルム積層体を得た。得られたフィルム積層体の物性およびこのフィルム積層体を用いた金属薄膜型磁気テープ特性を、表8および表9に示す。粒子が外部添加なので、粒子とフィルムとの親和性が不足して粒子周辺にボイドを形成し、このため粒子の脱落によるドロップアウトが多かった。
【0072】
比較例19
実施例24と同じ製膜原液を用い、延伸を行わないほかは実施例24と同様にして最終厚み4.0μmの芳香族ポリアミドフィルム積層体を得た。得られたフィルム積層体の物性およびこのフィルム積層体を用いた金属薄膜型磁気テープ特性を表8および表9に示す。延伸していないことにより十分な突起が形成されず、巻取り性が悪かった。また、ヤング率も不足しているため電磁変換特性が劣っていた。
【0073】
比較例20
表8に示す中和剤を用いて実施例24と同様にベルト上に流延した。次に自己保持性を持つまで実施例24と同様に乾燥を行ったが、その後の水洗処理を行わずに180℃で5分間乾燥後、実施例24と同様に延伸、熱処理を施し、最終厚み4.0μmの芳香族ポリアミドフィルム積層体を得た。得られたフィルム積層体の物性およびこのフィルム積層体を用いた金属薄膜型磁気テープ特性を表8および表9に示す。水洗工程を省略したために塩素イオンが残り、このため湿熱安定性が不良であった。
【0074】
比較例21および22
表8および表9に示すような条件をそれぞれ採用し、実施例24に準じて芳香族ポリアミドフィルム積層体を得た。これらのフィルム積層体の物性およびこれらのフィルム積層体を用いた金属薄膜型磁気テープ特性を、表8および表9に示す。比較例21ではA層側粒子が小さすぎるために空気抜け性、巻取り性に劣り、一方、比較例22はA層が粗れすぎているため電磁変換特性が悪く、またドロップアウトも多かった。
【0075】
【表9】
【0076】
【表10】
【0077】
【表11】
【0078】
【図面の簡単な説明】
【図1】 フィルム積層体の耐削れ性を測定する装置の概略図である。
【符号の説明】
1:巻出しリール
2:テンションコントローラー
3、5、6、8、9および11:フリーローラー
4:テンション検出機(入口)
7:ステンレス鋼SUS304製の固定ピン
(外径5mm、表面粗さRa=20nm)
10:テンション検出機(出口)
12:ガイドローラー
13:巻取りリール
Claims (13)
- 一方の表層がフィルムA層であり、他方の表層がフィルムB層である芳香族ポリアミドフィルム積層体の製造方法であって、該方法は、
(i)重合反応の終了した芳香族ポリアミドに、中和剤として周期律表Ia族およびIIa族から選ばれた少なくとも一種の金属水酸化物または炭酸塩からなる無機粒子を添加してA層用の製膜原液(A)を調製する工程、
(ii)重合反応の終了した芳香族ポリアミドに、中和剤として周期律表Ia族およびIIa族から選ばれた少なくとも一種の金属水酸化物または炭酸塩からなる無機粒子を添加してB層用の製膜原液(B)を調製する工程、および
(iii)製膜原液(A)および製膜原液(B)を口金内に供給し、A層およびB層を積層した後、製膜する工程を含み、
該積層体は、
(1)A層の中和剤に由来する無機粒子(A)の平均粒径は80〜1,500nmであり、A層の表面の表面粗さ(RaA)は1〜20nmであり、
(2)B層の表面の表面粗さ(RaB)は0.1〜10nmであり、かつ
(3)B層の表面粗さ(RaB)は、A層の表面粗さ(RaA)よりも1nm以上小さいことを特徴とする芳香族ポリアミドフィルム積層体の製造方法。 - 製膜原液(A)は、平均粒径が300〜20,000nmの無機粒子を添加して調製し、
製膜原液(B)は、平均粒径が50〜5,000nmの無機粒子を添加して調製する請求項1記載の製造方法。 - 該芳香族ポリアミドフィルム積層体のフィルムA層の表面における表面突起頻度は、1×10〜1×105個/mm2である請求項1記載の製造方法。
- 該芳香族ポリアミドフィルム積層体のフィルムB層の表面における表面突起頻度は、1×102〜1×108個/mm2である請求項1記載の製造方法。
- 該芳香族ポリアミドフィルム積層体のフィルムA層は、前記無機粒子を含有し、その無機粒子の平均粒径は90〜1,200nmであり、そのフィルムA層の表面の表面粗さ(RaA)は2〜10nmである請求項1記載の製造方法。
- 該芳香族ポリアミドフィルム積層体のフィルムB層の表面粗さ(RaB)は、0.1〜5nmである請求項1記載の製造方法。
- 該芳香族ポリアミドフィルム積層体のフィルムA層の表面における表面突起頻度は、5×10〜1×105個/mm2である請求項1記載の製造方法。
- 該芳香族ポリアミドフィルム積層体のフィルムB層には、粒子を実質的に含有しないかあるいは平均粒径5〜600nmの無機粒子を含有し、かつフィルムB層の表面粗さ(RaB)は0.1〜10nmである請求項1記載の製造方法。
- 該芳香族ポリアミドフィルム積層体の長手方向および幅方向のヤング率の和が2,000〜4,500kg/mm2である請求項1記載の製造方法。
- 該芳香族ポリアミドフィルム積層体の空気抜け指数が1mmHg/hr以上である請求項1記載の製造方法。
- 該芳香族ポリアミドフィルム積層体の摩擦係数が0.6以下である請求項1記載の製造方法。
- 芳香族ポリアミドは、その主鎖を形成する芳香核のうち、芳香核上の主鎖形成置換基がパラ方向性であるものの割合が全芳香核当り50〜99.5%である請求項1記載の製造方法。
- 芳香族ポリアミドは、酸成分としてテレフタル酸、ジアミン成分としてパラフェニレンジアミンおよび3,4’−ジアミノジフェニルエーテルを用いて形成されている請求項1記載の製造方法。
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