JPH02155934A - 二軸延伸ポリエステルフィルム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は二軸延伸ポリエステルフィルム、特にフィルム
表面が極めて平坦で耐擦傷性及び滑り性の良好な二軸延
伸ポリエステルフィルムに関するものである。

〔従来の技術および発明が解決しようとする課題〕ポリ
エステルフィルム、特に二軸延伸ポリエチレンテレフタ
レートフィルムは、電気的性質、機械的性質、加工性及
び耐薬品性などが優れているので、磁気テープ用、コン
デンサ用、包装用、写真用及び製版用など多くの分野で
基材フィルムとして使用されている。

これらの用途において、特に磁気テープ用の基体として
ポリエステルフィルムを用いるとき、以下に述べる問題
が生ずる。すなわち記録密度を高めるためには記録波長
を短かくする必要があり、それに伴ない磁性層の厚みを
薄くする必要がある。

例えば、従来の’　　Ｆａ２０’ｌを主とした磁性材を
用いた場合に比べ、純鉄を主とする磁性材を用いる場合
には約半分程度の塗布厚である。また、基体表面に磁性
金属薄膜層を直接設けた磁気記録媒体の場合には、磁性
層の厚さは更に一桁薄くなり、高々０．５μｍ程度であ
る。従って、基体フィルムの表面の粗さが、従来以上に
磁性層表面の粗さを左右し、高記録密度を目指した磁気
記録体用フィルムの表面は、従来以上の優れた特性を有
することが必要とされる。即ち、フィルム表面の粗大突
起や、欠陥の存在はこれ迄以上にドロップアウトを生じ
させ易い。また、短波長、例えば１μｍの波長を記録す
る際、磁気ヘッドと磁気層との間隔損失を１ｄＢ以下に
するためには、磁気ヘッドとテープの間隔を２００Ａ以
下とする必要がある。

この点からも高記録密度化が進行するに従い、磁気ヘッ
ドと磁性層との間隔は、より小さい方が好ましく、磁性
層表面の平坦性が要求される。

このようにベースフィルムの表面の粗さは、ビデオ出力
の大きさ、変動、欠落等の特性に大きく影響を及ぼすの
である。従って、フィルムの表面は可能な限り平坦であ
ることが望ましい。しかしながら、ポリエステルフィル
ムはロールに巻いた状態で蒸着、塗布等の加工に供され
るため、フィルム表面に全く突起を有さない、極めて平
坦なフィルムの場合には、まずフィルム製造工程でフィ
ルムとロールとの接触により、傷が発生する。また、ロ
ール状に巻き上げる際には、フィルム同志が滑らないた
め、シワやツブ状の表面欠陥が発生したりして、外観や
フィルムの表面特性が著るしく劣ったものになる。更に
、巻き返し作業や、後加工時の工程通過性もブロッキン
グにより著しく劣ったものとなり、ひどい場合には、後
加工ができなくなる。

このような傷、シワ、ツブ状の表面欠陥等は、磁気特性
、特にビデオ特性の低下を招き好ましくない。しかも表
面に突起を有さない全く平坦なフィルムを用いて、例え
ば磁性金属薄膜を表面に形成させて磁気テープとなした
場合には磁気ヘッドとの走行性が悪くなり、記録、再生
に著るしい障害を及ぼす。全く平坦なフィルムでは、以
上のような種々の問題を生じさせるため、フィルム表面
には多少の突起を付与させる必要があるが、記録密度の
高い、特に磁性金属薄膜をフィルム表面に形成させてな
る磁気記録用フィルム等の場合には、磁気特性を満足す
べくフィルム表面を極めて平坦にし、かつ、フィルム製
造工程、或いは後加工工程例えばロール巻き返し工程、
磁土金属薄膜の形成工程等で生ずる擦り傷が付き難く、
しかもフィルムの滑り性が良好でロールに巻き上げる際
の作業性、後加工時の作業性がフィルム自体の性質によ
り改良されたものは未だ見出されていない。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは上記実情に鑑みて、フィルム表面が平坦な
二軸延伸ポリエステルフィルムについて鋭意検討を行な
った結果、ある特定の粒子を含有する、ある特定範囲の
表面粗度を有するフィルムが、耐擦傷性、及び作業性、
走行性に優れることを見出し、本発明を完成するに至っ
た。

即ち、本発明の要旨は、モース硬度８以上、平均粒径０
．１μｍ以下の不活性微粒子を含有してなるポリエステ
ルフィルムであって、該フィルムの表面のＲａが０．０
０３〜０．００９μｍの範囲にあり、かつ最大高さＲｔ
が０．１０μｍ以下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存する。

以下、本発明を更に詳細に説明する。

本発明でいうポリエステルとは、テレフタル酸、２．６
−ナフタレンジカルボン酸のような芳香族ジカルボン酸
又はそのエステルとエチレングリコールとを主たる出発
原料として得られるポリエステルを指すが他の第三成分
を含有してもかまわない。

この場合、ジカルボン酸成分として、例えばイソフタル
酸、フタル酸、２．６−ナフタレンジカルボン酸、テレ
フタル酸、アジピン酸、セバシン酸、及びオキシカルボ
ン酸成分、例えばｐ−オキシエトキシ安息香酸等の一種
又は二種以上を用いることができる。いずれにしても本
発明のポリエステルは繰り返し構造単位の８０％以上が
エチレンテレフタレート単位を有するポリエステルであ
ることが好ましい。

また、ポリエステルに任意の添加剤、例えば熱安定剤、
ブロッキング防止剤、酸化防止剤、着色剤、帯電防止剤
、紫外線吸収剤などを含有させてもよい。

本発明で用いる粒子のモース硬度は８以上であることが
必須の要件で、モース硬度が８未満では耐擦傷性の改良
効果が不充分となる。モース硬度の高い粒子が耐擦傷性
に良好な結果をもたらす作用機構は明確になっていない
が、フィルムが接触する相手の硬度より高い粒子の場合
に効果が顕著であることから、フィルム表面突起を形成
する該粒子が、接触する相手の鋭利な部分を摩耗させる
か、又は、いわゆるハードコートの役割を果しフィルム
の傷付きを防止しているものと考えられる。

また本発明はこの高硬度粒子の平均粒径が０．１ａｍ以
下であることに特徴の一つがある。平均粒径が０．１μ
ｍを超えると、フィルム表面の高突起の存在が多くなり
、製品の特性、特に磁気テープ、中でも磁性金属蒸着高
密度磁気記録テープの電磁変換特性が著しく劣るように
なる。更に、フィルム表面の高突起の存在はフィルムと
接触する相手の表面を粗面化してしまい、好ましくない
。

本発明で用いるモース硬度８以上の粒子としては、例え
ばＡｆｆｉｚ　ｏ、、Ｚｒ０ｚ　、Ｓ　ｉＣ，ダイヤモ
ンド、５ｉｉＮａ等があげられるがモース硬度が８以上
の粒子であればこれに限るものではない。これらの中で
もＡｌｔＯｘが好ましく用いられる。

本発明において特に好適に用いられるＡｆ２０３粒子は
通常いわゆる熱分解法により得られるものであり、一般
に０．０１μｍから０．１　ｐ　ｍ程度の粒径を有する
ものである。この場合Ａｌ１ｔＯ’ｓの一部例えば３０
重量°％未満がＳｉやＮａ、に等の酸化物で置換されて
いてもよい。

なお粒子の粒度分布は特に制限されるものではないが、
よりシャープなもの、例えば粒径の小さい方から積算し
た場合の重量分率が７５％と２５％の時の粒径比が２．
０以下好ましくは１．５以下、より好ましくは１．３以
下のものが好適に用いられる。

また、粒子の形状にっても特に制限はないが、通常塊状
もしくは球形に近いものが好ましく用いられる。具体的
には体積形状係数（＝Ｖ／Ｄ３■：微粒子の体積、Ｄ：
’１１粒子の直径）で０．１〜π／６、好ましくは０．
２〜π／６の粒子が好ましい。

また、これらの粒子は各種の表面処理剤でその表面が変
性されてもよい。通常エチレングリコールやポリエステ
ルとの親和性を改良する目的で用いられるこれらの表面
処理剤は一般に粒子に対して５重量％以下の量が適用さ
れるが、その例としては、シランカップリング剤やチタ
ンカップリング剤を挙げることができる。

本発明にて使用する粒子は、−船釣に用いられる解砕処
理、分級処理、濾過処理等を施して粗大粒子を除去する
ことが好ましい。解砕処理には例えばロッドミル、ボー
ルミル、振動ロッドミル、振動ボールミル、パンミル、
ローラーミル、インパクトミル、円盤形ミル、撹拌摩砕
ミル、流体エネルギーミル等を利用することができるし
、分級処理には半自由うす式、強制うず式、ハイドロサ
イクロン式、遠心分離法等の一種以上を利用することが
できる。

本発明における粒子のポリエステル中への添加時期は重
縮合開始前、重縮合中、重縮合後であるが、特に好まし
くは重縮合前、及び重縮合反応初期が良い。本発明にて
粒子をフィルム中に含有するには、粒子高濃度のマスタ
ーバッチにしたポリエステルと粒子未添加のポリエステ
ルをフィルム製膜時に所定量配合してフィルム中の含有
量を所定量とする、又はフィルム中の含有量と同量の粒
子を、ポリエステル製造時に入れて実施される。

更に粒子を添加する他の方法として、未添加ポリエステ
ルに混練押出機を使用して粉体粒子を高濃度にポリエス
テル中に添加する方法があるが、好ましくはポリエステ
ル製造時添加の方法が良い。

粒子の含有量は特に制限はないが、通常ポリエステルに
対し０．０５〜５ｗｔ％好ましくは０．１〜２ｗｔ％の
範囲である。含有量が０．０５　ｗ　ｔ％未満では耐擦
傷性、易滑性の改良効果が不充分となり好ましくなく、
逆に含有量が５ｗｔ％を越えると、凝集による粗大突起
が生じ、製品価値、例えば磁気テープとしたときの電磁
変換特性の低下やドロフプアウトの増加を招き好ましく
ないものとなる。

本発明のフィルムは更に、フィルムの表面粗さＲａが０
．００３〜０．００９　μｍの範囲であり、かつ最大高
さＲｔが０．１Ｏμｍ以下であることが必要である。Ｒ
ａが０．００３μｍ未満では、滑性、耐擦傷性が不充分
であり、Ｒａが０．００９μｍを越えると磁気テープと
したときの電磁変換特性、中でも出力、Ｓ／Ｎ比が劣る
ようになる。また、Ｒｔは０．１０μｍ以下にすること
が肝要で、好ましくは０．０６μｍ以下が良い、Ｒ１が
０．１０．ｃｒｍを越えると磁気テープとしたときのド
ロツプアウトが増加したり、出力変動が大きくなったり
して好ましくないものとなる。

尚、本発明において、フィルムの厚さ方向の屈折率カ月
、４９２以上であると滑性、耐擦傷性、耐摩耗性は更に
向上する。

かかる物性を有するフィルムを得るには例えば、縦−横
逐次二軸延伸の場合、縦延伸温度を通常の延伸温度より
も５〜３０℃高い１０５〜１１５℃程度とすることによ
って得ることができるが、あるいは、また二軸延伸後熱
処理前に大幅な横弛緩を行なうことによっても得ること
ができる。

また、フィルム中のオリゴマー量を１．５％以下、好ま
しくは１．０％以下にすることにより、磁気テープとし
た場合の電磁変換特性を更に向上させることができる。

フィルム中のオリゴマーは保存中にフィルム表面にブリ
ードアウトし結晶化するが、特にフィルム表面が平坦な
場合、結晶が大きく生長しフィルム表面欠陥（即ち粗大
異物）となる。

これを防止するにはフィルム中のオリゴマー量を極力低
いものを用いる必要がある。その方法としては、例えば
、いわゆる固相重合法によって達成することができる。

即ち溶融重合法によって得られたポリエステルチップを
常圧もしくは減圧下で該ポリエステルチップの融点以下
の温度で加熱することによりオリゴマー含有量が低いポ
リエステルチップを製造し、これをフィルム化すること
によりオリゴマー量の低いポリエステルフィルムを得る
ことができる。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例を挙げて更に詳細に説明するが、
本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例によっ
て限定されるものではない。なお実施例における種々の
物性および特性の測定方法、定義は以下の通りである。

また実施例中「部」または「％」はそれぞれ「重量部」
、「重量％」を意味する。

（１１滑り性 第１図の装置を用いて測定した。即ち固定した硬質クロ
ムメツキ金属ロール（直径６鰭）にフィルムを巻き付は
角１３５＠　（θ）で接触させ、５３ｇ（Ｔｚ）の荷重
を一端にかけて１ｍ／−の速度でこれを走行させ、他端
の抵抗力（Ｔｌ、ｇ）を測定し、次式により走行中に摩
擦係数（μｄ）を求めた。

１８０　　　　Ｔｌ　　　　　　　　　’ｒ。

ｐ　ｄ　＝　−１ｎ　＝＝　０．４２４１　ｎ　、　丁
πθ　　　　Ｔ２ （２）　　フィルム表面の傷付き 所定の縦、横延伸、熱処理、ロール巻き取り工程を経た
フィルム表面にアルミニウム蒸着を施こし、顕微鏡観察
（５０倍）にて傷付き程度を以下のようにランク分けし
た。

ランク１　：　傷の量が極めて多い。

ランク２　：　傷の量が多い。

ランク３　：　傷の量がランク２と４の間程度。

ランク４　：　傷の量が少ない。

ランク５　：　傷が付かない。

（３）　　平均粒径 顕微鏡法によって得た等細球径分布における重量積算５
０％の点を用いた。

（４）磁気テープの製造及び特性評価 真空蒸着法によってコバルト強磁性薄膜（厚さ約０．１
μｍ）を形成させ、１／２インチ幅にスリットしてビデ
オテープとした。このビデオテープを市販のカートリッ
ジ型ビデオテープレコーダーを用いて、下記の磁気テー
プ特性を評価した。

・ＶＴＲヘッド出力 シンクロスコープにより測定周波数が４メガヘルツにお
けるＶＴＲヘッド出力を測定し、ブランクをθデシベル
としその相対値をデシベルで表示した。

・磁気テープの走行性及び出力変動 ＶＴＲヘッド出力の変動幅及び走行張力の大小から磁気
テープの走行性を以下のようにランク分けした。

ランクＡ　　：　　ＶＴＲヘッド出力変動はほとんどな
く、走行張力も低く、安定 した走行性を示す。

ランクＢ　：　ヘッド出力変動が見られるが、テープの
走行は安定している。

ランクＣ：　ヘッド出力変動幅は大きく、走行張力の変
動も見られ、極めて 不安定な走行状態を示す。

（５）表面粗さ（Ｒａ） 中心線平均粗さＲａ（μｍ）をもって表面粗さとする。

■小板研究所社製表面粗さ測定機（ＳＥ３Ｆ）を用いて
次のように求めた。即ち、フィルム断面曲線からその中
心線の方向に基準長さしく２．５ｍｍ）の部分を抜き取
り、この抜き取り部分の中心線をＸ軸、縦倍率の方向を
ｙ軸として粗さ曲線ｙ＝ｆ　　（ｘ）で表わしたとき、
次の式で与えられた値を〔μｍ〕で表わす。中心線平均
粗さは、試料フィルム表面から１０本の断面曲線を求め
、これらの断面曲線から求めた抜き取り部分の中心線平
均粗さの平均値で表わした。尚、触針の先端半径は２８
ｍ１荷重は３９ｍｇとし、カットオフ値は０．０８　ｍ
ｍとした。

（６）最大高さ（Ｒｔ） ■小板研究所製表面粗さ測定機（ＳＥ−３Ｆ）によって
得られた断面曲線から、基準長さ（２，５鰭）だけ抜き
取った部分（以下、抜き取り部分という。）の平均線に
平行な２直線で抜き取り部分を挟んだ時、この２直線の
間隔を断面曲線の縦倍率の方向に測定してその値をマイ
クロメートル（μｍ）単位で表わしたものを抜き取り部
分の最大高さとした。最大高さは、試料フィルム表面か
ら１０本の断面曲線を求め、これらの断面曲線から求め
た抜き取り部分の最大高さの平均値で表した。尚、この
時使用した触針の半径は、２．０μｍ荷重３０ｍｇでカ
ットオフ値は、０．０８　ａｍである。

実施例１ （ポリエステルフィルムの製造） ジメチルテレフタレート１００部と、エチレングリコー
ル６０部及び酢酸マグネシウム、四本塩０．０９部を反
応器にとり、加熱昇温すると共にメタノールを留去し、
エステル交換反応を行い、反応開始から４時間を要して
２３０℃に昇温し、実質的にエステル交換反応を終了し
た。次いで、予め解砕、分級、濾過した、平均粒径０．
０２μｍのＡ２□Ｏ：１粒子を０．５部添加し、更にエ
チルアシッドフォスフェート０．０４部、三酸化アンチ
モン０．０４部を加えて、４時間重縮合反応を行ない極
限粘度０．６３のポリエステル（Ａ）を得た。また、別
途粒子を添加せず、同様にしてエステル交換反応、重縮
合反応を行ない、極限粘度０．６１のポリエステル（Ｂ
）を得た。

次いでポリエステル（Ａ）６０部と、ポリエステル（Ｂ
）４０部とを均一にブレンドし、１８０℃の温度にて乾
燥後、２９０℃の温度で押出機よりシート状に押出し、
静電密着冷却法にて、厚さ２００μｍの無定形フィルム
を得た。

次いで得られた無定形フィルムを、縦方向に１０５℃で
３．５倍、横方向に１１０℃で３．８倍延伸し、２２０
℃で３秒間熱処理を行ない厚さ１４．５μｍの二軸延伸
ポリエステルフィルムを得た。

（磁気テープの製造） 得られた二軸延伸ポリエステルフィルムに真空蒸着法に
よって磁性薄膜を形成させ磁気テープとし、特性を評価
した。その結果を表−１に示す。

実施例２〜３ 実施例＝１においてポリエステル（Ａ）に添加する粒子
種、粒径を表−１に示すように変え、ポリエステル（Ｂ
）と表−１に示す含有量になるようにブレンドした以外
は実施例−１と同様にしてポリエステル及び磁気テープ
を製造した。

これらの結果を表−１に示す。

比較例１〜３ ポリエステル（Ａ）に添加する粒子種、粒径を表−１に
示すように変え、ポリエステル（Ｂ）と表−１に示す含
有量になるようにブレンドし実施例−１と同様にしてポ
リエステルフィルムを得た。

得られたポリエステルフィルムの特性及び磁気テープ化
後の特性を表−１に示す。

本発明の要件を満たす実施例１〜３のフィルムはいずれ
も作業性、耐擦傷性に優れ、フィルム面の傷付きは殆ん
ど認められず良好であった。また、磁気テープ化後のビ
デオ出力は大きく、出力変動も殆んど認められず、テー
プの走行も安定しており極めて良好なものであった。

これに対し比較例１は粒子のモース硬度、粒径及びフィ
ルム表面のＲａ、Ｒｔが本発明の要件を満たさない場合
の４？Ｉ）であるが、フィルム製造工程で発生したと思
われる傷がフィルム面に認められ、フィルム表面の粗度
、即ちＲａ、Ｒｔも大きいことから、磁気テープとして
のビデオ出力が低く、出力変動も認められ好ましくない
ものであった。

比較例２は粒子のモース硬度が本発明の下限をかなり下
まわった場合の例である。この場合、フィルム表面に多
数の傷が見られ磁気テープ化後のビデオヘッド出力の変
動が極めて大きくなり磁気テープとしての特性が著しく
劣るものであった。

比較例３はモース硬度は本発明の要件を満たすが、平均
粒径の点で本発明の範囲を越えた場合の例であるが、こ
の場合フィルム表面粗度のＲｔが本発明の範囲を越え、
その結果、磁気テープのビデオヘッド出力の低下や出力
変動が大きくなり、更に、テープの走行張力の変動が太
き（、極めて不安定な走行状態となった。

〔発明の効果〕

本発明のフィルムは、特定の不活性微粒子を含有せしめ
、更にフィルムの表面粗度を特定範囲とすることにより
、易滑性、耐擦傷性に優れたフィルムを提供するもので
あり、その工業的価値は高い。

【図面の簡単な説明】

第１図はフィルムの走行性を評価する装置の走行系の概
略図である。図中（１）は６龍φ、５ＵＳ−４２０−Ｊ
２固定ピン、（Ｉ［）は大口テンションメーター　（Ｉ
Ｉ［）は出口テンションメーターを示し、巻き付は角（
θ）は１３５’である。 吊 因

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）モース硬度８以上、平均粒径０．１μｍ以下の不
   活性微粒子を含有してなるポリエステルフィルムであっ
   て、該フィルムの表面のＲａが０．００３〜０．００９
   μｍの範囲にあり、かつ最大高さＲｔが０．１０μｍ以
   下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。