JPH02214735A - 二軸配向ポリエステルフィルム - Google Patents

二軸配向ポリエステルフィルム

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JPH02214735A
JPH02214735A JP3512189A JP3512189A JPH02214735A JP H02214735 A JPH02214735 A JP H02214735A JP 3512189 A JP3512189 A JP 3512189A JP 3512189 A JP3512189 A JP 3512189A JP H02214735 A JPH02214735 A JP H02214735A
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聡 西野
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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】 り産業上の利用分野] 本発明は、二軸配向ポリエステルフィルムに関し、とく
に磁気テープ用ベースフィルム、包装用、各種産業資材
用フィルムとして好適な、耐スクラッチ性や耐摩耗性に
優れた二軸配向ポリエステルフィルムに関する。
[従来の技術] 先に本出願人により、包装用、コンデンυ用あるいは磁
気テープ用ベースフィルムとして、平均粒径O,OS〜
2.0μm1モース硬度7以上の粒子を含有させた二軸
配向ポリエステルフィルムが提案されている(特開昭6
3−230741号公報)。
このフィルムにおいては、硬い粒子を含有させることに
より、フィルム表面の耐摩耗性を向上しつつ、該粒子の
粒径を比較的大きなものとすることにより、フィルム加
工時や製品としたときの良好な滑り性、走行性を確保す
るようにしている。
[発明が解決しようとする課題] ところが、ポリエステルフィルム、とくに磁気−プ用ベ
ースフィルムや高い機械的特性が要求される包装用フィ
ルムとして使用される二軸配向ポリエステルフィルムに
は、さらに高い耐摩耗性、ざらに優れた耐スクラッチ性
が要求されてきており、上記特開昭63−230741
号公報提案のフィルムでは、未だ十分とはいえなくなっ
てぎた。
たとえば、各種工程等の速度増大に伴い、工程中にある
各種高速ロールと接触してもフィルム表面に傷が付かな
いだけの高い耐スクラッチ性が要求されつつあるが、上
記促案フィルムの如く単に比較的粒径の大きな一種類の
硬い粒子を含有させるだけでは、該粒子によりフィルム
表面上に突起状に突出する部分については硬度が高めら
れ耐摩耗性は向上されるものの、フィルムの地M (上
記突出部以外の表面部)自身については補強されないた
め、この地肌部分にかき傷が入るおそれがある。
また、地肌部分が補強されない結果、フィルム表面部に
ある、耐摩耗性向上のための粒子の保持力が十分とはい
えず、接触するロール等から受ける外力によって粒子部
がフィルム粉として削られるおそれがあり、該削れが生
じると、それがロール表面等に付着し該付着物によって
さらにフィルム表面が傷付けられるとともに、脱落フィ
ルム粉が異物となって、各種加工工程の外乱となったり
、製品自身の性能を低下させたりするおそれがある。
本発明は、上記のような問題点に着目し、二軸配向ポリ
エステルフィルムの表面の耐スクラッチ性および削れ等
に対する耐摩耗性をさらに向上することを目的とする。
[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ィルム
は、2種の粒子A、Bを含有し、粒子Aは、ルチル型二
酸化チタン粒子からなり、平均粒径が10〜400nm
 、含有量が0.2〜2重量%であり、粒子Bは、アル
ミナ又は有機高分子粒子からなり、平均粒径が400〜
1500011含有量が0.01〜0.2重量%である
ものから成る。
本発明におけるポリエステルは、エチレンプレフタレー
ト、エチレンα・β−ビス(2−クロルフェノキシ)エ
タン−4,4−−ジカルボキシレート、エチレン2,6
−ナフタレート単位から選ばれた少なくとも一種の構造
単位を主要構成成分とする。ただし、本発明を阻害しな
い範囲内、好ましくは15モル%以内であれば他成分が
共重合されていてもよい。
また、エチレンテレフタレートを主要構成成分とするポ
リエステルの場合に耐スクラッチ性がより良好となるの
で特に望ましい。
本発明のフィルムには、二秤の粒子A、Bが含有される
粒子Aは、比較的平均粒径の小さな粒子であり、主とし
てフィルムの地肌部分を補強するが、この地肌補強効果
を高めるために、適切な硬度を有するルチル型二酸化チ
タン粒子とされる。
また、粒子Aは、平均粒径d1が10〜400nl′1
1の比較的小さな粒子である。平均粒径がこの範囲より
も小さいと、フィルム地肌部の補強効果が薄れ、耐スク
ラッチ性が不良となるので好ましくない。
また、平均粒径が上記範囲よりも大きいと、粒子の分布
が粗くなりすぎ、フィルム地肌補強効果が鰐れ、粒子B
あるいは粒子Bにより形成されたフィルム表面突起を保
持する強度が低下し、粒子Bあるいはそれによるフィル
ム表面突起が削られやすくなる。また、粒子部によるフ
ィルム表面突起自身についても削られる機会が増大する
ので好ましくない。上記平均粒径d1のより好ましい範
囲は、20〜350nlllである。
また粒子Aの含有量は0.2〜2.0重量%の範囲(調
製さ、れる。この範囲よりも少ないと、粒子へ含有によ
るフィルム地肌補強効果が薄れ、望ましい耐スクラッチ
性が得られない。この範囲よりも多いと、含有物が多く
なりずざるので構造的に脆くなるおそれがあり、フィル
ム自身が削り取られやすくなったり、含有粒子が脱落し
やづくなったりするので好ましくない。より好ましい含
有量は、0.3〜1.0重量%である。
粒子Bは、粒子Aよりも平均粒径の大きな粒子であり、
粒子Bによって形成されたフィルム表面突起によりフィ
ルム表面の粗さを増し、表面の摩擦係数を下げることに
より、耐スクラッチ性を向上しつつ、加工時等にロール
等の他の面に接触する際の抵抗を減らし、フィルム表面
が削りとられにくいように覆ることを狙ったものである
。これらを達成可能な粒子Bの材質として、アルミナお
よび有機高分子が挙げられ、有機高分子粒子については
たとえば架橋ポリスチレン粒子、シリコン粒子、4フツ
化エチレン粒子が挙げられる。
本発明における有機高分子粒子は、加熱減量曲線にJ3
ける10%重昂重量減量度が360℃、好ましくは38
0℃、さらに好ましくは400℃以上である場合に耐ス
クラッチ性、耐ダビング性がより一層良好なるので特に
望ましい。
また、粒子Bは、平均粒径d2が400〜15001m
の比較的大きな粒子であり、粒子Aの平均粒径d1より
も大ぎく設定される。この粒子Bは、比較的大ぎな粒子
であるため、該粒子よって形成されるフィルム表面突起
の高さを、粒子八によるものよりは高くでき、その部分
の表面粗さを粗くできる。粗くなると、摩擦係数を低減
できるので、結果的にフィルム表面の耐スクラッチ性が
良くなるが、平均粒径d2が上記範囲よりも小さいと、
フィルム表面を粗くする効果が小さくなり、その分銅ス
クラッチ性が悪くなるので、好ましくない。
逆に上記範囲よりも大きいと、粒子B自身あるいは粒子
Bにより形成された表面突起部分が削りとられやすくな
るので、耐スクラッチ性、削れ性ともに不良となり好ま
しくない。
粒子Bの含有量は0゜01〜0.2重量%の範囲に調製
される。この範囲よりも少ないと、粒子B含イjによる
摩擦係数低減効果が薄れるので、望ましい耐スクラッチ
性が得られない。逆に上記範囲よりも多いと、粒子Bあ
るいは粒子Bによるフィルム表面突起部分が多くなりず
ぎ、削りとられやすくなるので、好ましくない。より好
ましい含有量は、0、01〜0.1重Φ%である。
本発明のフィルムにおいては、表面突起の高さ分布の標
準偏差σが250nmより小さいことが望ましい。高さ
の高い表面突起は、平均粒径の大きな粒子Bによって形
成されるが、高い突起が多いとそれだけ削りとられや1
くなる。σの測定法については後述するが、現実の測定
においては突起が粒子A、Bのいずれによって形成され
たものかは判定しにくいので、ある表面部分について全
ての突起について測定された分布の標準偏差で規定する
ことが有効であり、σ< 250nfflとすることに
よって望ましい耐摩耗性が得られる。
本発明のフィルムにおいては、粒子Aの結晶化促進係数
が8℃、好ましくは5℃よりも小さいことが望ましい。
この測定法については後述するが、結晶化促進係数が小
さいと粒子のフィルムに対する親和性を向上することが
可能である。含有量の多い粒子Aについて親和性を上げ
ておくことにより、耐削れ性、耐スクラッチ性ともに一
層向上される。
本発明は上記組成物を主成分とするが、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良いし
、また酸化防止剤、熱安定剤、滑剤、紫外線吸収剤など
の無機または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。
本発明フィルムは上記組成物を二軸配向せしめたフィル
ムである。未延伸フィルム、−軸配向フィルムでは、耐
スクラッチ性が不良となり、粒子あるいは粒子により形
成されたフィルム表面突起が脱落しやすくなるので好ま
しくない。
また、その二軸配向の程度を表わす面配向指数は特に限
定されないが、0.935〜0.975、特に0゜94
0〜0.970の範囲である場合に耐スクラッチ性、耐
摩耗性がより一層良好となるので望ましい。また、本発
明フィルムの密度指数は、0.02〜0.05の範囲で
ある場合に耐スクラッチ性、耐摩耗性がより一層良好と
なるので特に望ましい。
また、本発明フィルムは、幅方向の表面平均粗さRaが
0.005〜0.03011m、特に0.007〜0.
02°5μmの範囲にある場合に耐スクラッチ性がより
一層良好となるので特に望ましい。
本発明におけるフィルムの摩擦係数μkが0.20〜0
.35の範囲にある場合に、耐スクラッチ性がより一層
良好となるので特に望ましい。
また本発明フィルムの表面固有抵抗が1×10150・
αよりも小さい場合に耐スクラッチ性、耐摩純性が一層
良好となるので特に望ましい。この値以上になると、仮
にフィルム粉が削りとられた場合、該フィルム粉が静電
気等により椀状になりやすくなり、塊状になったフィル
ム粉がフィルム面を傷付けやすくなるので、好ましくな
い。
次に本発明フィルムの製造方法について説明する。
まず、所定のポリエステルに粒子△、B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おるエチ
レングリコールに、スラリーの形で混合、分散せしめて
添加する方法が有効である。また、粒子の含有量を調節
する方法としては、高濃度のマスターペレットを製膜時
に稀釈する方法が有効である。粒子A、Bを用いて、高
濃度、好ましくは1〜5重最重量マスターペレットの溶
融粘度、共重合成分を調整して、ガラス転移点Tgと冷
結晶化温度Tccとの差(Tcc−TQ>を、65〜1
10℃、とくに15〜100℃にしておくことが、きわ
めて有効である。
また、粒子A、Bは、エチレングリコールに分散させた
スラリーを重合反応前、または重合反応中に添加するの
が本発明範囲の平均粒径を得るのに有効である。
なお、本発明においては、粒子A、Bをそれぞれ別(含
有する高濃度マスターのポリエステルを製造してもよい
が、重合時あるいはマスターペレット製造時に予め所定
の混合比で粒子A、Bを高濃度で入れておき、作成され
たマスターペレットをフィルム製造段階で他のチップ、
ペレットにより稀釈して所定の濃度にする方法が最も好
ましい。
かくして、所定量の粒子A、Bを含有するポリエステル
ペレットを十分乾燥させた後、公知の溶融押出機に供給
し、270℃〜330°Cでスリット状のダイからシー
ト状に押出し、キャスティングロール上で冷却固化せし
めて未延伸フィルムを作る。
この未延伸フィルムを作る場合、キャスト時のドラフト
比(口金のスリット幅/未延伸フィルムの厚み)は、1
6倍以上の高い値であることが好ましい。高ドラフトキ
ャストを行なうと粒子が表層部へ集中するという特異な
現染が起こり、粒子A、Bにそれぞれねらった機能を発
揮させやすくなるため、このような高ドラフトキャスト
を行なうことが本発明において特に有効である。
次にこの未延伸フィルムを二軸延伸し二軸舵面せしめる
。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。逐次二軸延伸法の場合は
長手方向、幅方向の順に延伸するのが一般的でおるが、
この順を逆にして延伸してもよい。二軸延伸の条件は延
伸方法、ポリマの種類などによって必ずしも一定ではな
いが、通常長手方向、幅方向ともに80〜160℃、好
ましくは90〜150″Cの範囲で、延伸倍率はそれぞ
れ3゜0〜5.0倍、好ましくは3.2〜4.5倍の範
囲が、また延伸速度は1000〜70,000%/分の
範囲が好適である。
次にこの延伸フィルムを熱処理する。熱処理条件は定長
下、および幅方向に1〜15%、好ましくは2〜10%
の弛緩下で、また、幅方向に1.01〜162倍、好ま
しくは1,05〜1゜15倍微延伸下で、150〜23
0℃、好ましくは170〜220’Cの範囲で0,5〜
60秒間が好適である。
[物性の測定方法ならびに効果の評価方法]本発明の特
性値の測定方法ならびに効果の評価方法は次の通りであ
る。
(1)粒子の含有量(重量%) ポリエステル1gをプラズマ装置で灰化させ、原子吸光
分析装置(たとえば島津製作所製AA−680型)を用
いてポリエステル中の各元素の量を定量し、その元素か
らなる粒子の母を粒子の分子始から換粋して、重量%と
して求める。尚、粒子の化学組成はX線回折などの方法
で知ることができる。
また、必要に応じて、螢光X線分析法や、熱分解ガスク
ロマトグラフィー、赤外線吸収、ラマン散乱などを用い
て定量することもできる。
(2)粒子の平均粒径(nm) 粒子を含有したフィルムを、フィルム平面に垂直に厚さ
1000人の超薄切片とし、透過型電子顕微鏡(例えば
日本電子層JEM−1200EXなど)を用いて粒子を
観察し、100視野について平均した値を平均粒径とし
た。但し、ここで、平均粒径とは一次粒子の平均粒径で
あり、粒子が凝集状態にある場合でも個々の一次粒子の
実効径から求めたものをいう。
(3)表面突起の高さ分布の標準偏差 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、
■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Oとして走査したときの突起の高さ測定値を画
像処理!A置[IBA32000、カールツアイス(株
)製]に送り、画像処理装置上にフィルム表面突起画像
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光径を求め
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、測定された突
起についてその高さ分布を正規分布(高さOの点を中心
と16正規分布)とみなして最小2乗法で近似して高さ
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倍の間を選択する。
(4)面配向指数 ナトリウムD線(波長589nm )を光源としてアツ
ベ屈折率計を用いて、二軸配向フィルムの厚さ方向の屈
折率(Aとする)および溶融プレス後10℃の水中へ急
冷して作った無配向(アモルファス)フィルムの厚さ方
向の屈折率(Bとする)を測定し、A/Bをもって面配
向指数とした。マウント液にはヨウ化メチレンを用い、
25°C165%RHにて測定した。
(5)ガラス転移点1゛9、冷結晶化温度TCCパーキ
ンエルマー社製のDSC(示差走査熱量計〉■型を用い
て測定した。DSCの条件は次の通りである。すなわち
、試料107n、gをDSC装置にセットし、300℃
の温度で5分間溶融した後、液体窒素中で冷却する。こ
の急冷試料を10℃/分で昇温し、ガラス転移点T9を
検知する。ざらに昇温を続け、ガラス状態からの結晶化
発熱ピーク温度をもって冷結晶化温ITCCとした。こ
こで、”T’CCとTgの差(TCC−−rg>をΔT
c aと定義する。
(6)結晶化促進係数 上記方法で、1型組%の不活性粒子を含有するポリエス
テルのΔTCQ (A) 、およびこれと同粘度の不活
性粒子を含有しないポリエステルのΔTCg(B)を測
定し、Δ−rcg(B)とΔ7 c(7(A>との差[
Δ−rccl (B)−ΔTC(7(八)]をもって、
ぞの不活性粒子の結晶化促進係数とした。
(7)密度指数 n−へブタン/四塩化炭素からなる密度勾配管を用いて
測定したフィルムの密度をρ1(g/ci)とし、この
フィルムを溶融プレス後、10℃の水中へ急冷して作っ
た無配向(アモルファス)フィルムの密度ρ2どの差(
ρ1−ρ2)をもって密度指数とした。
(8)摩擦係数μに テープ走行性試験11TBT−300型[株式会社横浜
システム研究所製]を使用し、20℃、60%Rト1雰
囲気で走行させ、初期のμk(摩擦係数)を下記の式よ
り求めた。
μに=0.733100  (T1/To )ここで、
TOは入側張力、T1は出側張力である。ガイド径は6
aΦであり、ガイド材質は5US27(表面粗度0.2
3)、巻き付は角は180゜走行速度は3.3cm/秒
である。
(9)表面固有抵抗 超絶綴針[川口電機製作所株式会社i1]VE40型を
使用して測定した。
(10) 10%加熱減量時温度 島津製作所製の熱重量分析装置T G 30M型を用い
て、窒素中、昇温速度10℃/分で測定した。
なお、試料重量は5mgとした。
(11)耐スクラッチ性 テープ走行試験11TBT300 D/H型[株式会社
横浜システム研究所]を使用し、フィルムを幅1/2イ
ンチのテープ状にスリットし、張力309、走行速12
50 m/分で、ビデオカセットのテープガイドピン(
表面粗さがRtで2500nm稈度の表面を持ったステ
ンレス製ガイドピン)上を巻付角60°で60m走行さ
せ、その時につく傷の量を次の基準にしたがい目視で判
定した。
まったく傷のないもの・・・・・・・・・5点浅い傷の
あるもの・・・・・・・・・・・・・・・3点深い傷の
あるもの・・・・・・・・・・・・・・・1点また、5
点と3点の中間を4点、3点と1点の中間を2点とした
。この時、3点以上を耐スクラッチ性良好、3点未満を
耐スクラッチ性不良とした。
この時の判定で3点未満のフィルムは、フィルムの加工
時や製品としたときの走行時にフィルム表面が摩耗して
深い傷が発生するため、製品の品質が著しく悪くなる。
(12)耐削れ性 フィルムを幅172インチにテープ状にスリットしたも
のに片刃を垂直に押しあて、ざら・に0.5m押し込ん
だ状態で2mcm走行させる(走行張カニ500g、走
行速度: 6.7 cm/秒)。この時片刃の先に付着
したフィルム表面の削れ物の高さを顕微鏡で読みとり、
削れ母とした(単位はμm)この削れ吊の両面の平均値
が5μm以下の場合は耐削れ性:非常に良好、5〜7μ
mの場合は耐削れ性:Q好、7μmを越える場合は耐削
れ性:不良と判定した。この7μn1という値は、印刷
工程やカレンダー工程などの加工工程で、フィルム表面
が削れることに・よって、工程上、製品性能上のトラブ
ルがおこるか否かを厳しく判定するための臨界点である
[実施例] 本発明を実施例に基づいて説明する。
実施例1〜10 粒子Aとして、平均粒径d1がそれぞれ異なるが本発明
範囲内である、ルチル型二酸化チタン粒子を選び、粒子
Bとして、平均粒径d2がそれぞれ異なるが本発明範囲
内である、アルミナ、有機高分子粒子を選び、それぞれ
、エチレングリコール中に均一に分散させ、195℃で
2時間熱処理したのち、テレフタル酸ジメチルとエステ
ル交換反応後重縮合し、各粒子を本発明で規定した範囲
よりは相当高い濃度で含有するポリエステルを作成し、
それをマスターベレットにした。
各マスターベレットと、粒子を含有していないポリエス
テルベレットとを、粒子Aおよび粒子Bが本発明の含有
率の範囲となるように混合し、混合したペレットを18
0’Cで3時間減圧乾燥(3Torr)した。このペレ
ットを押出機に供給し、290℃で溶融押出し、静電印
加キャスト法を用いて表面温度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180μmの未
延伸フィルムを作った。このときのドラフト比は22で
あった。
この未延伸フィルムを90℃にて長平方向に3.4倍延
伸した。この延伸は2組のロール周速差で行なわれ、延
伸速度は10000%/分であった。この−軸フィルム
をステンターを用いて延伸速度3000%/分で100
℃で幅方向に3.6倍延伸し、幅方向に1.05倍微延
伸させつつ、210℃にて5秒間熱処理し、厚さ15μ
mの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。これらのフ
ィルムの性能は第1表に示した通り、粒子A、Bの材質
が本発明で規定するものであり、平均粒径、含有量が本
発明範囲であるので、耐スクラッチ性、耐削れ性ともに
優れたフィルムが得られた。
比較例1〜10 粒子A、Bの平均粒径が本発明の範囲から外れるもの、
含有量が本発明の範囲から外れるもの、および、粒子の
材質に関し本発明で規定したちの以外を組合わせたもの
について、それぞれ前記実施例と同一の製造方法にて厚
さ15μ瓦の二軸配向ポリエステルフィルムを得た。こ
れらのフィルムの性能は第2表に示した通り、粒子A、
Bの材質、平均粒径、含有量のいずれが本発明の範囲か
ら外れても、耐スクラッチ性、耐削れ性を両立させるこ
とのできるフィルムは得られなかった。なお、実施例、
比較例ともにポリエステルはポリエチレンテレフタレー
トであった。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、特定の材質から
選ばれ、特定の範囲の平均粒径、含有量を有する二種の
粒子A、Bを含有する二軸配向ポリエステルフィルムと
したので、最近の苛酷な使用条件にも耐え得る、優れた
耐スクラッチ性、耐削れ性(耐摩耗性)を備えたフィル
ムが得られる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、2種の粒子A、Bを含有し、粒子Aは、ルチル型二
    酸化チタン粒子からなり、平均粒径が10〜400nm
    、含有量が0.2〜2重量%であり、粒子Bは、アルミ
    ナ又は有機高分子粒子からなり、平均粒径が400〜1
    500nm、含有量が0.01〜0.2重量%であるこ
    とを特徴とする二軸配向ポリエステルフィルム。 2、表面固有抵抗が1×10^1^5Ω・cmよりも小
    さい請求項1記載の二軸配向ポリエステルフィルム。 3、表面突起の高さ分布の標準偏差が250nmよりも
    小さい請求項1又は2記載の二軸配向ポリエステルフィ
    ルム。 4、粒子Aの結晶化促進係数が8℃よりも小さい請求項
    1、2および3のいずれかに記載の二軸配向ポリエステ
    ルフィルム。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180062013A1 (en) * 2015-03-20 2018-03-01 Toyobo Co., Ltd. White polyester film for a solar cell, sealing sheet for back surface of solar cell using same, and solar cell module

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180062013A1 (en) * 2015-03-20 2018-03-01 Toyobo Co., Ltd. White polyester film for a solar cell, sealing sheet for back surface of solar cell using same, and solar cell module
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JPH0768370B2 (ja) 1995-07-26

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