JPH0249033A - 配向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］ 本発明は配向ポリエステルフィルムに関し、詳細には易
滑性、耐久走行性に優れ、かつフィルム表面に粗大突起
を実質的に含まない様な配向ポリエステルフィルムに関
するものである。

［従来の技術］ 一般にポリエチレンテレフタレートに代表されるごとき
ポリエステルは、その優れた物理的および化学的諸特性
の故に、繊維用、成形品用の他、磁気テープ用、フロッ
ピーディスク用、写真用、コンデンサー用、包装用、レ
ントゲンフイルム用、マイクロフィルム用などとして多
種の用途に広く用いられている。このうちフィルム用と
して用いる場合には、特にその滑り性、耐摩耗性及び耐
久走行性がフィルム製造工程および加工工程における作
業性の良否、さらにはその製品品質の良否を左右する大
きな要因となっている。またポリエステルフィルム表面
に磁性材料を塗布して磁気テープとして用いる場合には
、磁性材料を塗布する為のコーティングロールとフィル
ム表面との摩擦およびこれによるフィルムの摩耗が極め
て激しく、フィルム表面ではしわおよび擦り傷が発生し
やすい。また磁性材料塗布後のフィルムをスリットして
オーディオ用、ビデオ用またはコンピューター用テープ
等に加工した後、これらを使用する段階においても、リ
ールやカセット等からの引き出し並びに巻き上げその他
の操作の際に、多くのガイド部や再生ヘッド等との間に
著しい摩擦およびこれによるフィルムの摩耗が生じ、擦
り傷や歪の発生さらにはポリエステルフィルム表面の削
れ等による白粉状物質の析出を生じる結果、磁気記録信
号の欠落、即ちドロップアウトの大きな原因となってい
る。またフィルム中に充填剤として配合されている不活
性無機粒子の分散性不良による凝集粒子の生成およびそ
の粒子が大きいこと自体に起因する粗大突起もドロップ
アウト等の欠点発生の原因となることが多い。

従来、フィルムの滑り性及び耐摩耗性の改良にはフィル
ム表面に凹凸を付与することによってガイドロール等と
の間の接触面積を減少せしめる方向で対応されてきた。

このフィルム表面に対する凹凸形成方法としては、フィ
ルム原料に用いる高分子の触媒残漬から不溶性の粒子を
析出させる方法（特公昭４９−１３２３４号公報および
特公昭５０−６４９３号公報など）や、不活性の無機粒
子や有機粒子を添加する方法（特公昭５５−４０９２９
号公報、ＵＳＰ３，９８０，６１１　、特開昭５４−１
２４０５５号公報、および特開昭５７−＝　２２０２１
号公報）等がある。この様な原料高分子中に含まれる粒
子は、その大きさが大きい程、滑り性の改良効果が大と
なるのが一般的であるが、磁気テープの様に精密さの要
求される製品ではその粒子が大きいこと自体がドロップ
アウト等の欠陥発生や電磁変換特性悪化の原因となるた
め、フィルム表面の凹凸はその形状、密度、高さ等を精
密に調整する必要がある。また従来は高分子中に含まれ
る粒子の粒度分布は平均粒径のみの観点でしかとらえら
れておらず、粒子の粒度分布形状が制御されておらかっ
たことから、設計通りのフィルム表面形態を得難いとい
う欠点もあった。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明はこうし、た事情に着目してなされたものであっ
て、フィルム表面状態を調整することによって易滑性、
耐久走行性に優れ、かつフィルム表面に粗大突起を実質
的に含まず、磁気テープ用素材として用いることのでき
る高品質の配向ポリエステルフィルムを提供しようとす
るものである。

［課題を解決するための手段］ しかして本発明の配向ポリエステルフィルムは炭酸カル
シウムを含有するポリエステルフィルムであって、該フ
ィルムの少なくとも片面が前記炭酸カルシウムに起因す
る突起により粗面化されており、該粗面の三次元粗さ指
数が下記（Ｉ）〜（ＩＩＩ　’）の条件を同時に満足す
ると共に、０．８１μｍ以上の高さの突起を実質的に含
まないことを要旨とするものである。

ＳＲａ　：　　０．０１ＮＯ，０３・・・（Ｉ　）ＳΔ
ａ：　　０．００９〜０．０２０　・・・（ＩＩ　）Ｓ
λａ：　　６〜１３　　　　　・・・（Ｉｌｌ）［但し
、ＳＲａは三次元中心面平均粗さ（μｍ）。

ＳΔａは三次元平均傾斜勾配（−）、Ｓλａは三次元表
面粗さの空間平均波長（μｍ）　を示す。］さらに下記
（ＩＶ）式で定義される外接円に対する面積率（％）と
、下記（Ｖ）式で定義される粒径のばらつき度（％）と
の比が３以上である炭酸カルシウムを用いることにより
、−層整ったフィルム表面形態とすることができる。

外接円に対する面積率（％） 粒径のばらつき度（％） ［作用］ 本発明においては、炭酸カルシウムを含有させることに
よってポリエステルフィルムの少なくとも片面を粗面化
するものである。そして本発明者等の検討の結果粗面状
態が以下に述べる条件を満足する場合、易滑性および耐
久走行性に優れ、且つ磁気テープ等として使用した場合
にドロップアウト等の問題が生じない配向ポリニスイル
フィルムが得られることが分かった。

即ち配向ポリエステルフィルムの少なくとも片面におい
て、三次元表面粗さ指数（実施例においても詳記する）
の１つである三次元中心面平均粗さ（ＳＲａ）を０．０
１〜０．０３、好ましくは０．０１〜０．０２７　μｍ
　、特に好ましくは０．０１５〜０．０２５　μａａと
する。ＳＲａが０．０３μｍを超えると、表面平滑性が
不十分となり、かつ粗大突起が多くなりビデオテープ等
の磁気テープに用いた場合にはドロップアウト等の欠陥
発生の原因となる。逆に、ＳＲａが０．０１μｍ未満で
は滑り性、および耐久走行性が不十分となる。また、三
次元表面粗さ指数の１つである三次元平均傾斜勾配（Ｓ
Δａ）は０．００９〜０．０２０　、好ましくは０．０
１Ｑ〜０．０２０　、特に好ましくは０．０１１〜０．
０２０　とする、ＳΔａが０．０２０を超えるような急
峻な突起をフィルム表面に形成させることは非常に困難
である。逆に、ＳΔａが０．０１０未満では滑り性およ
び耐摩耗性カミ不十分となる。さらに、三次元表面粗さ
のもう一つの指数である三次元表面粗さの空間平均波長
（Ｓλａ）を６〜１３μｍ、好ましくは６〜１２μｍ１
特に好ましくは６〜１１μｍとする。

Ｓλａが１３μｍを超えると、滑り性および耐摩耗性が
不十分となる。逆に、Ｓλａが６未満となるようなフィ
ルム表面突起を形成させることは非常に困難である。

また０、８１μｍ以上の突起は、特にビデオ用のごとく
高級用途においてはドロップアウト等や電磁変換特性低
下の欠点発生を防ぐ上で、実質的に含まれていないこと
が必要である。

また本発明において前記の様な粗面を得るために炭酸カ
ルシウムの粒子形状および粒径の均一性は特に重要な要
件である。粒子形状に関しては、フィルム表面形態を精
密に調整する必要性を考慮すれば、従来用いられてきた
体積形状係数による評価のみでは不十分である。そこで
本発明者らは粒子形状を定量的に把握するために、粒子
の投影断面積と粒子の投影図に外接する円の面積との比
、即ち「粒子の外接円に対する面積率（％）」を、粒子
形状を示す指標として定義した。該面積率の平均値が１
００％に近づくほど、粒子形状は球に近づく。また粒径
の均一性に関しては、粒度分布が単分散に近ければ、フ
ィルム表面に形成される突起の高さおよび形状が均一に
近くなるという本発明者らの知見により、個々の粒子の
粒径の標準偏差と平均粒径との比、即ち１粒径のばらつ
き度（％）」を粒径の均一性を示す指標として定義した
。粒径のばらつき度は０％に近づくほど、単分散に近づ
く。本発明ではより精密なフィルム表面形態を得るため
に、上記で定義した「粒子の外接円に対する面積率（％
）」と「粒径のばらつき度（％）」との比が３．０以上
、好ましくは３．２以上、特に好ましくは３．４以上と
する。この比が３．０未満では、フィルム表面の突起形
態は不規則なものになり、フィルム表面突起を精密に調
整することを意図とする本発明の目的に合致せず、さら
に滑り性及び耐久走行性が不十分となる。

本発明方法で用いられるポリエステルは主たる繰り返し
単位がエチレンテレフタレートやアルキレンナフタレー
ト等よりなる結晶性ポリエステルであり、特に限定され
ないがその繰り返し単位の８０モル％以上がエチレンテ
レフタレートからなるものが好ましく、他の共重合成分
としてはイソフタル酸、ｐ−β−オキジエトキシ安息香
酸、２．６−ナフタレンジカルボン酸、４，４°−ジカ
ルボキシルジフェニル、４．４°−ジカルボキシルベン
ゾフェノン、ビス（４−カルボキシルフェニル）エタン
、アジピン酸、セバシン酸、５−ナトリウムスルホイソ
フタル酸、シクロヘキサン−１，４−ジカルボン酸等の
ジカルボン酸成分、プロピレングリコール、ブタンジオ
ール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール
、シクロヘキサンジメタツール、ビスフェノールＡのエ
チレンオキサイド付加物、ポリエチレングリコール、ポ
リプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコー
ル等のグリコール成分、またｐ−オキシ安息香酸などの
オキシカルボン酸成分等を任意に選択使用することがで
きる。さらにこの他共重合成分として少量のアミド結合
、ウレタン結合、エーテル結合、カーボネート結合等を
含有する化合物を含んでいてもよい。

該ポリエステルの製造法としては、芳香族ジカルボン酸
とグリコールとを直接反応させるいわゆる直接重合法、
芳香族ジカルボン酸のジメチルエステルとグリコールと
をエステル交換反応させるいわゆるエステル交換性等任
意の製造法を適用することができる。

次に、フィルム表面に凹凸を形成させるために添加する
炭酸カルシウムは特に限定されないが、天然品（重質炭
酸カルシウム）よりも合成品（軽質炭酸カルシウムおよ
びコロイダル炭酸カルシウム）の方が、■粒度分布が狭
い、■粒子形状が比較的均一という点で好ましい。また
該炭酸カルシウムは表面処理をしないものを用いてもよ
いが分散性の向上およびポリマーとの親和性の向上のた
めには、表面処理したものを用いることがより好ましい
。さらに凝集防止剤や分散助剤等の添加剤の使用の有無
も特に限定されない。

炭酸カルシウムは、ポリエステル製造過程における任意
の段階で添加することができるが、初期縮合が終了する
までに添加するのが好ましい。また炭酸カルシウムをポ
リエステルに添加する際の形状はスラリー状および粉末
状のいずれの状態で添加してもよいが、粒子の飛散防止
、供給精度や均一性の向上の点からはスラリー状に分散
させて添加するのが好ましく、特にエチレングリコール
（以下ＥＧと記す）のスラリーとして添加するのが好ま
しい。スラリー状に分散させる場合には、それぞれの粒
子本来の一次粒子をできるかぎり再現するような均一な
分散を行う必要がある。またスラリー中の粗大粒子およ
び／または凝集粒子を除去するために、解砕処理や遠心
分離処理および濾過等の処理を行ってもよい。さらに重
合工程や製膜工程でポリマー中の粗大粒子およびまたは
凝集粒子を除去するために、ポリマーを濾過してもよい
。これらの処理はドロップアウト等の欠陥発生を防止す
るために、むしろ積極的に行う必要がある。

炭酸カルシウムを含有するＥＧスラリーを添加する際、
ドロップアウト等の欠陥発生を防ぐために、スラリー中
の２μｍ以上の粒子の割合を全粒子に対し実質上０重量
％にして添加するのが特に好ましい、また、凝集しない
範囲内で個々の粒子を高濃度に含有するポリエステルを
予め別個に製造し、次いで所定の粒子濃度となる様にブ
レンドしてもよい。

上記の様にして得た炭酸カルシウムを含有するポリエス
テルを常法に従って処理することにより未延伸フィルム
を得、更に一軸あるいは二軸延伸して配向フィルムを得
る。本発明においては、軸配向フィルム、二軸配向フィ
ルム等いずれでもよいが、二軸配向フィルムが特に好適
である。

尚、上記配向フィルムにおいて、フィルムの用途によっ
ては例えば片面のみが金属ロール等と接触する様な場合
があり、この場合は接触面のみを本発明で規定した様な
面とし、他面は他の目的に応じた別の面を形成させても
良い。

［実施例］ 次に本発明の実施例および比較例を示す。実施例中に用
いられる「部」は特にことわらないかぎりすべて重量部
を意味する。

また、用いた測定法を以下に示す。

（１）平均粒径 エチレングリコールスラリー中で炭酸カルシウム粒子を
十分に分散して得られたスラリー中における粒度分布を
、光透過型遠心沈降式粒度分布測定装置（ＳＡ−ＣＰＢ
型島津製作所製）を用いて測定し、その積算値５０％と
なる値を用いた。

（２）外接円に対する面積率 炭酸カルシウム粒子を走査型電子顕微鏡（日立Ｓ−５１
０型）で観察、写真撮影したものを拡大コピーし、さら
にトレースを行なってランダムに２００個の粒子を黒く
塗りつぶした。このトレース像よりそれぞれの粒子につ
いて投影断面積を画像解析装置にレコ株式会社製ルーゼ
ックス５００型）で測定した。また、各粒子に外接する
円の面積を算出し、下式に基づいて面積率を求めた。

（３）粒径のばらつき度 炭酸カルシウム粒子を走査型電子顕微鏡（日立ｓ−ｓ　
ｉ　ｏ型）で観察、写真撮影したものを拡大コピーし、
さらにトレースを行なってランダム２００個の粒子を黒
く塗りつぶした。この像を画像解析装置にレコ株式会社
製ルーゼツクス５００型）を用いて、水平方向のフエレ
径を測定し、その平均値を下式で使用する平均粒子径と
した。また、粒径のばらつき度は下式により算出した。

（４）三次元表面粗さ指数 フィルム表面を触針式３次元表面粗さ計（ＳＥ−３ＡＫ
：小板研究所社製）を用いて、針の半径２μｍ、荷重３
０ｍｇの条件下に、フィルム長手方向にカットオフ値０
．２５ａ＋ａ＋で、測定長ＩＩＩＩｌｌにわたって測定
し、２μｍおきに高さ方向のデータを量子化幅０．００
３１２μｍで外部記憶装置に取り込ませる。このような
測定をフィルムの横手方向について２μｍ間隔で連続的
に１５０回、即ちフィルムの横手方向０．３ａａ＋の幅
にわたって測定した。

（（）ＳＲａ（三次元中心面平均粗さ）粗さ曲面からそ
の中心面上に面積ＳＭの部分を抜き取り、この抜き取り
部分の中心面上に直交座標系Ｘ軸、Ｙ軸を置き中心面に
直交する軸をＺ軸で表すと次の式で与えられた値をμｍ
単位で表す。

（Ｏ）ＳΔａ（三次元平均傾斜勾配） 表面形状（平均面基準による）の各切断平面により切断
して求まるパーティクルの面積と個数の平均円半径ｒの
変化をΔｒとしてΔＺ／Δｒを各レベルの切断平面で求
め、８値を平均して三次元平均傾斜勾配とする。

（八）Ｓλａ（三次元表面粗さの空間平均波長）測定長
１．空間角周波数Ｗｏ、振幅Ａなる正弦関数ｙ　＝Ａｓ
ｉｎ　Ｗｏｘなる表面形状を想定して下記の計算を行う
と となり空間平均波長λ０が求まる。ここで測定した表面
粗さの中心線をＸ軸としての関数ｙ＝ｆ（Ｘ）で表わす
と、ｆ　（ｘ）についてなる関係を満足する正弦関数の
空間波長λａを関数ｆ　（ｘ）の空間平均波長と定義す
る。

従って三次元表面粗さの空間平均波長 （Ｓλａ）は以下のように定義する。

但しＳＲａ：三次元中心面平均粗さ ＳΔａ：三次元平均傾斜勾配 （５）フィルム表面の突起数 フィルム表面にアルミニウムを薄く蒸着した後、二光束
干渉顕微鏡を用いて三重環以上（≧０．８１μｍ）の突
起数（測定面積１　ｍｍ’当たりの個数）をカウントし
た。

（６）滑り性 ＡＳＴＭ　Ｄ−１８９４−６３に準拠し、スレッド式ス
リップテスターを用い、２３℃、６５ＲＨ％の環境条件
下フィルム／フィルム間の静摩擦係数を測定した。

（７）耐久走行性 温度２３℃、相対温度６５％の条件下、第１図の装置を
用いて試験した。第１図において、１１は長さ４０ｍｍ
のクランク、１２は回転自在のガイドローラ、１３は張
力検出装置、１４は市販の家庭用ＶＴＲの金属性ガイド
ポスト（最大粗さＲｔ　−０，１５μｍ　、平均粗さＲ
ａ　＝０．００８　μｍ　）であり、幅１２．５＋ｎｍ
のフィルム１をガイドローラ１２、張力検出装置１３、
ガイドボスト１４に通し、このガイドボスト１４に対す
る接触角度を３π／４ラジアンに設定し、ガイドボスト
１４に対する接触角度を３π／４ラジアンに設定し、上
記フィルム１の一端をクランク１１に接続し、他端に重
さ５０ｇのウェイト１５を吊るし、クランク１１を８　
ｒｐｍの速度で回転させ、フィルム１を１００往復させ
た時の動摩擦係数の初期動摩擦係数からの増加分（Δμ
ｋｄ）を求め下記のように５段階に評価し、ランク付け
した。

動摩擦係数増加分 １級・・・０．２０以上 ２級・・・０．１５〜０，２０ ３級・・・０．ｌＯ〜０．１５ ４級・・・Ｏ，ＯＳ〜０．１０ ５級・・・０．０５未満 実施例１および２ 攪拌装置、分縮器、原料仕込口および生成物取り出し口
を設けた２段の完全混合槽よりなる連続エステル化反応
装置を用い、その第１エステル化反応缶のエステル化反
応生成物が存在する系へ、該系におけるテレフタル酸（
以下ＴＰＡと記す）に対するＥＧのモル比率が１．７で
、かつ三酸化アンチモンをアンチモン原子としてＴＰＡ
単位当たり２８９　ｐｐｍを含むＴＰＡのＥＧスラリー
を連続的に供給した。

同時にＴＰＡのＥＧスラリー供給口とは別の供給口より
、酢酸マグネシウム四水塩のＥＧ温溶液、反応缶内な通
過する反応生成物中のポリエステル単位ユニット当りそ
れぞれＭｇ原子が１００ｐｐ＋ｍとなるように連続的に
供給し、常圧にて平均滞留時間４．５時間、温度２５５
℃で反応させた。

この反応生成物を連続的に系外に取り出して、第２エス
テル化反応缶に供給した。第２エステル化反応缶内を通
過する反応生成物中のポリエステル単位ユニットに対し
て０，５重量部のＥＧ、１−リメチルホスフェートのＥ
Ｇ温溶液Ｐ原子とじて６４１１１１１０、および本発明
で規定した範囲内の［外接円に対する面積率／粒径のば
らつき度コ　（比）を有する炭酸カルシウムのＥＧスラ
リーに１００ｇ／ｆＬのトリポリ燐酸ナトリウムの水溶
液をＮａ原子として、スラリー中の炭酸カルシウムに対
して０．８０重量％となるだけ添加し、該トリポリｇ４
酸ナトリウム含有炭酸カルシウムスラリーを、第１表に
示す条件で供給口より連続的に供給し、常圧にて平均滞
留時間５．０時間、温度２６０℃で反応させた。

得られたエステル化反応生成物を攪拌装置、分縮器、原
料仕込口および生成物取り出し口を設けた２段の連続重
縮合反応装置に連続的に供給して重縮合を行ない、固有
粘度０．６２０のポリエステルを得た。該ポリマーを２
９０℃で溶融押出した後、９０℃で縦方向に３．５倍、
１３０℃で横方向に３，５倍延伸し次いで２２０℃で熱
処理して得られた１５μｍのフィルムの特性を第１表に
示した。

本実施例で得たフィルムは易滑性および耐久走行性に優
れ、かつ粗大突起が極めて少なかった。

比較例１〜５ 比較例１〜５は実施例１および２と同様にして得たもの
であるが、第１表に示す様にフィルム表面の三次元表面
粗さ指数、あるいは炭酸カルシウムの外接円に面する面
積率と粒径のばらつき度との比のいずれかが本発明で規
定した範囲外となった場合は、易滑性、耐久走行性およ
び粗大突起が極めて少ないといった特性をすべて同時に
満足することができなくなることがわかる。

［発明の効果］ 本発明は以上の様に構成されているので、本発明の配向
ポリエステルフィルムは次のような優れた効果を有する
。

（１）表面平滑性と易滑性および耐久走行性といった相
反する特性を同時に満足することができる。

（２）フィルム表面の突起の形状、高さを精密に調節す
ることができる。

（３）磁気テープとした場合、粗大突起を実質的に含ま
ないのでドロップアウトや電磁変換特性低下環の問題を
起こさない。

【図面の簡単な説明】

第１図は耐久走行性試験装置を示す概略図である。 １・・・フィルム　　　　１１・・・クランク１２・・
・ガイドローラ　　１３・・・張力検出装置１４・・・
ガイドボスト　　１５・・・ウェイト第１ 手続補正書 （自発） １、事件の表示 昭和６ ３年特許願第２００ ５号 大阪市北区堂島浜二丁目２番８号 （３１６）東洋紡績株式会社 代表者　　瀧　澤　三　部 ４、代理人〒５３０ （他１名） 明細書の 「発明の詳細な説明」 の欄 ６、補正の内容 別紙ｒ正誤表Ｊの通り訂正します。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）炭酸カルシウムを含有するポリエステルフィルム
   であって、該フィルムの少なくとも片面が前記炭酸カル
   シウムに起因する突起によって粗面化されており、該粗
   面の三次元粗さ指数が下記（ I ）〜（III）の条件を同
   時に満足すると共に、０．８１μｍ以上の高さの突起を
   実質的に含まないことを特徴とする配向ポリエステルフ
   ィルム。 ＳＲａ：０．０１〜０．０３・・・（ I ） ＳΔａ：０．００９〜０．０２０・・・（II） Ｓλａ：６〜１３・・・（III） ［但し、ＳＲａは三次元中心面平均粗さ（μｍ）、ＳΔ
   ａは三次元平均傾斜勾配（−）、Ｓλａは三次元表面粗
   さの空間平均波長（μｍ）を示す。］
2. （２）下記（IV）式で定義される外接円に対する面積率
   （％）と、下記（Ｖ）式で定義される粒径のばらつき度
   （％）との比が３以上である炭酸カルシウムを用いた請
   求項（１）の配向ポリエステルフィルム。 外接円に対する面積率（％）＝粒子の投影断面積／粒子
   に外接する円の面積×１００・・・（IV） 粒径のばらつき度（％）＝粒子径の標準偏差／平均粒子
   径×１００・・・（Ｖ）