JPH0356539A - 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〕 本発明は優れた耐摩耗性を有するポリエステルフィルム
に関する。更に詳しくは、本発明はフィルムの走行特性
に優れ、しかも擦り傷や摩耗粉の発生が極めて少なく、
金属蒸着用あるいは磁気記録媒体用等に適した配向ポリ
エステルフィルムに関する。

〔従来の技術および発明が解決しようとする課題〕ポリ
エステルフィルムは物理的、化学的特性に優れ、産業用
基材として広く用いられている。就中、少くとも一軸方
向に配向したポリエチレンテレフタレートフィルムは、
特に機械的強度、寸法安定性、平面性等に優れることか
ら磁気記録媒体のベースフィルムやコンデンサー誘電体
を始めとする各種の用途に使用されている。

ところで、これらのフ゛イルムを実際に取り扱うに際し
ては走行性、更には耐摩耗性が要求されるが、従来この
事は充分には達威されていなかった。

すなわち、フィルムと硬度の高い金属ピンとが高速で接
触すると両者の間の摩擦、摩耗が大きくなりフィルムに
擦り傷が発生したり、摩耗粉が生威するようになる。

本発明者らは、この耐摩耗性の改良につき鋭意検討を行
なった結果、モース硬度の高い、例えば酸化アルミニウ
ムの粒子をフィルムに配合することにより耐摩耗性を改
良できることを見出した。

しかしながら本発明者らは、かかる酸化アルξニウムの
ような粒子を配合することにより、新たな問題が発生し
得ることも知見した。すなわち該粒子を含有して或るフ
ィルムは、金属ビンとの接触においてはフィルム自身の
傷つきや摩耗粉の発生の点で、確かに極めて優れた効果
を発揮するものの、該フィルムにアルξニウム等の比較
的硬度の低い金属を蒸着あるいは重ね合わせて同心円状
に巻き上げた場合、金属面に接触するフィルム表面に存
在する粒子がしぱしぱ該金属面を傷つけてしまう。同様
な現象はかかる金属層の代りに磁性層を設けた場合にも
観察され、往々にして磁性層表面が傷つき電磁気特性を
悪化させてしまう。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らはこの点の改良につき鋭意検討を加えた結果
、特定粒径のアルくン酸塩粒子を特定量用いるならば、
これら金属ビン、金属面、磁性層との接触時に摩耗粉の
発生がほとんどなく、しかも接触する相手を傷つけるこ
とのない優れた配向ポリエステルフィルムを得ることが
できることを見出し本発明を完或するに至った． すなわち本発明の要旨は、平均粒径が０．　５μｍ以下
のアルミン酸塩粒子を０．０１〜２重量％含有すること
を特徴とする配向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、他の第三或
分を含有していてもかまわない。この場合、ジカルボン
酸或分としては例えば、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或分、例えばｐ
−オキシエトキシ安息香酸などの一種又は二種以上を用
いることができる。グリコール戒分としては、ジエチレ
ングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール
、１，４−シクロヘキサンジメタノール、ネオペンチル
グリコールなど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とは繰り返
し構造単位の８０％以上がエチレンテレフタレート単位
又はエチレン−２．６−ナフタレン単位を有するポリエ
ステルを指す． また本発明のポリエステルフィルムとは、かかるポリエ
ステルを出発原料とする少くとも一軸に配向されたポリ
エステルフィルムを指すが、その製造法としては公知の
方法を用いることができる。

例えば通常２７０〜３２０″Ｃでシート状に溶融押出し
、４０〜８０゜Ｃで冷却固化して無定形シートとし、次
いで縦、横方向に逐時二軸延伸あるいは同時に延伸した
後、１６０〜２５０″Ｃで熱処理する等の方法（例えば
特公昭３０−５６３９号公報記載の方法）を利用するこ
とができる。縦及び横方向に延伸するに際しては、各々
一段で延伸してもよいし、また必要に応じ多段で延伸し
たり多段延伸の間に配向緩和のための熱処理区間を設け
たりすることもできる。また二軸延伸後、次工程の熱処
理工程に供する前に再度延伸してもよい。この再延伸は
縦横いずれの方向に行なうこともできるし、また両方向
に行なってもよい。

本発明の特徴はポリエステルに配合する主たる粒子とし
て平均粒径０．　５μｍ以下のアルミン酸塩粒子を用い
ることにある． アルミン酸塩は良く知られているように酸化アル稟ニウ
ムとこれよりも塩基性の強い金属酸化物とから生じる塩
であり、アルカリ金属塩と２価金属塩に分けられる。本
発明においてはこれらの中でも２価金属塩が好ましく、
これらの中でもアルミン酸亜鉛またはアルミン酸マグネ
シウムがより好ましく、特にアルミン酸亜鉛が好ましく
用いられる． アルミン酸塩粒子を配合したポリエステルフィルムは金
属製のビンやガイドロールとの接触においてほとんど摩
耗粉を発生することが無く、しかも例えば金属蒸着層と
重ねて巻き上げた場合、それらを傷つけることが少なく
全工程を通して好適に使用することができる。アルミン
酸塩の場合にかかる優れた摩耗特性が発現される理由は
定かではないが、恐らく該粒子のポリエステルに対する
馴じみが良いこと及び硬度が適度であることが主な理由
と思われる。

アルミン酸塩は例えば金属酸化物あるいは炭酸塩を酸化
アル≧ニウムと共に強熱することにより得ることができ
るが、本発明においては、フィルムに配合するアル藁ン
酸塩粒子に多少不純物が含まれていても構わない。例え
ばアルミン酸亜鉛にはその製造法の故にしばしば酸化亜
鉛が含まれるが、これらの不純物の量が３０重量％未満
、好ましくはｌＯ重量％未満であれば所望の効果を充分
に享受することができる。

また、本発明においてはかかるアルくン酸塩粒子の粒度
分布は特に制限されるものではないが、よりシャープな
もの具体的にはね径の小さい方から積算した場合、重量
分率７５％と２５％の粒径の比が２．０以下、好ましく
は１．　５以下のものが好適に用いられる。

また、その比表面積も特に制限されるものではな＜５０
０ｍ”／ｇ程度のものまで好適に使用し得る。

なお、本発明においては、アルミン酸塩粒子の表面が各
種の表面処理剤、例えばシランカップリング剤やチタン
カップリング剤等で処理されていたとしてもその効果は
充分発揮される．アル果ン酸塩の平均粒径は０．５μｍ
以下であり、就中０．１ｔ！ｍ以下が好ましい。この値
が０．　５μｍを越えるとフィルムの表面粗度、特に最
大突起が大きくなり過ぎ該フィルムと接触する基材に傷
をつけ易くなる。

本発明においてはかかるアルミン酸塩粒子を一次粒子ま
で完全に分散させて使用することが好ましいが、フィル
ムの表面状態に悪影響を及ぼさない限り、多少凝集した
二次粒子として挙動しても差しつかえない。但し、この
場合も見かけ上の平均粒径が０．　５μｍ以下が好まし
く用いられる。

なお平均粒径の下限は５ｍμ程度である。

アルミン酸塩粒子のポリエステルに対する配合量は、０
．ＯＩ〜２重量％の範囲から選択される。

この量が０．０１重量％未満では耐擦傷性、耐摩耗性の
効果が不充分となるし、一方、２重量％を越えると金属
蒸着層や磁性層と接触した場合、しばしばそれらを傷つ
けてしまう。好ましい範囲は０．２〜０．　７重量％で
ある． これらのアルξン酸塩粒子は必要に応じ、粉砕、分級及
び濾過等の操作を経てポリエステルに配合される。粉砕
処理には、例えばロンドξル、ボールミル、振動ロッド
ミル、振動ボールミル、バンミル、ローラーくル、イン
パクトミル、撹拌摩砕ミル、流体エネルギーミル等を使
用することができる。また、分級処理には例えば半自由
うず式、強制うす式、ハイドロサイクロン式、遠心分離
法等を採用することができる。

粒子をポリエステルに配合する方法としては、通常該粒
子をエチレングリコールスラリーとしてポリエステル製
造の初期段階で反応系に添加する方法が採用されるが、
もちろん製膜前ポリエステルに直接ブレンドする方法を
用いてもよい。

このように本発明においてはある特定粒径、特定量のア
ルミン酸塩をポリエステルフィルムに配合することによ
り、これまで達威し得なかった摩耗特性を有するフィル
ムを得ることが可能となった。しかしながら、かかるア
ルミン酸塩粒子のみでは、フィルムの滑り性が不足し取
り扱い作業性が劣ることもあり、他の粒子を併用するこ
とにより、作業性を向上させることができる。

かかる粒子の一つとしていわゆる析出粒子を挙げること
ができる。この析出粒子とはポリエステル製造工程中で
金属化合物を微細な粒子として析出させたものであり、
例えばエステル交換反応あるいはエステル化反応あるい
はその前後にアルカリ金属またはアルカリ金属化合物を
存在させ、リン化合物の存在下あるいは非存在下平均粒
径０．　１〜５μｍ程度の不活性微粒子として沈殿させ
るものである。この場合、該粒子をポリエステルフィル
ムに対し０．０１〜１重量％存在させることにより特に
走行性を改善することができる。

また別の例として、いわゆる添加粒子を挙げることがで
きる。この添加粒子とはポリエステル製造工程に外部か
ら添加する粒子を指すが、．具体的にはカオリン、タル
ク、カーボン、硫化モリブデン、石膏、岩塩、炭酸カル
シウム、硫酸バリウム、フフ化リチウム、フン化カルシ
ウム、ゼオライト、リン酸カルシウム、二酸化ケイ素、
二酸化チタン等を挙げることができる。この場合、これ
ら添加粒子の平均粒径はアルミン酸塩のそれより大きく
、０．１〜３μｍの範囲から、またポリエステルに対す
る配合量は０．０５〜２重量％の範囲から選択すること
が好ましい。

なお、かかる添加粒子の例として耐熱性の高分子微粉体
を挙げることもできる．この場合の典型的な例としては
、例えば特公昭５９−５２１６号公報に記載されている
ような、分子中に唯一個の脂肪族の不飽和結合を有する
モノビニル化合物と架橋剤として分子中に二個以上の脂
肪族の不飽和結合を有する化合物との共重合体を例示す
ることができるが、勿論これらに限定される訳ではなく
、例えば熱硬化性フェノール樹脂、熱硬化性エボキシ樹
脂、熱硬化性尿素樹脂、ペンゾグアナミン樹脂あるいは
ポリテトラフルオ口エチレンのようなフッ素系樹脂の微
粉体を用いることもできる。この場合、これら耐熱性高
分子微粉体の平均粒径は０．０５〜５μｍ、そのポリエ
ステルフィルムに対する配合量は０．０１〜３重量％の
範囲から選択される． 以上述べたように、本発明においては、特定のアルξン
酸塩粒子に加えて必要に応じ他の粒子を併せ使用するが
、得られるポリエステルフィルムがある物性を満足して
いるとき、フィルムの走行性をより高度に改良すること
ができたり、機械的強度の改良やスリット性の改善が達
戒でき、例えば磁気記録媒体用のベースフィルムとして
より適したものとなる。

ポリエステルフィルムの好ましい一つの物性として、そ
の厚み方向の屈折率が１．　４　９　２以上であること
が挙げられる。この値が１．　４　９　２未満では本発
明の粒子を用いたとしても往々にして易漫性、耐摩耗性
が不足するようになる。この値は１．４９４〜１．　５
　０　５の範囲が好ましい．かかる物性を有するフィル
ムを得るためには、例えば縦一横逐時二輪延伸の場合、
縦延伸温度を通常の延伸温度よりも５〜３０゜Ｃ高い１
０５〜１１５゜Ｃ程度とすれば良い．あるいは、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
かかるフィルムを得ることができる。

また、本発明の特定のアルξン酸塩を含有するポリエス
テルフィルムの好ましい態様の一つとして縦方向に強く
配向された、フィルム厚みが１２．０μｍ以下の二軸配
向のフィルムを挙げることができる。すなわち本発明の
フィルムはその高度な耐摩耗特性を生かして特に磁気記
録媒体用のベースフィルムとして好適に用いることがで
きるが、その特長は高強度、薄手の高記録密度用のとき
に特に発揮することができる。具体的には縦方向のＦ−
５値が１２．０ｋｇ／閣３以上、就中１４．０ｋｇ／Ｉ
ＩＩＩＩ１３以上で、且つフィルム厚みが１２．０μｍ
以下、就中１　０．　０　ｔｔ　ｍ以下という特に耐摩
耗特性が要求される用途において効果的である。

更にまた、本発明においては、幅方向の屈折率ｎ．と長
手方向の屈折率ｎＭＤとの差Δｎ　（ｎ．。一ｎｓｎ）
が０．　０　１　０以上のとき、特にスリット性に優れ
磁気記録媒体用ベースフィルムとして適したものとなる
。このスリット性とは磁性層を塗布したテープをシエア
ーカッター等でスリットする時の特性で、程度が低い場
合には切り口が筋状にめくれ上がったり、切り口からヒ
ゲや粉が発生したリする．かかる現象が生じるとテープ
に白粉が付着し、電磁変換特性を悪化させたり、ドロッ
プアウトを誘起したりする．Δｎを０．０１０以上、好
ましくは０．　０　２　０以上、より好ましくは０．　
０　２　５以上とすることにより、このスリット性を効
果的に改良することができる。このΔｎはあまり大き過
ぎても熱収縮率等の点で不都合が生じるので、このΔｎ
は０．　０　６　０以下とすることが好ましい。

なお、かかる物性のフィルムを得るためには、例えば非
品質の未延伸ポリエステルフィルムを９０℃前後で縦方
向に３〜４倍に延伸した後、９０〜１５０゜Ｃで幅方向
に３．５倍〜６倍（通常縦方向よりも高倍率とする）延
伸し、次いで１７０〜２３０゜Ｃにて熱処理する方法が
簡便に採用される。

なお本発明においては、アルミン酸塩粒子を用いるとい
う基本的な技術思想に、これら幾つかの好ましい特性を
複数組合せて使用してもよいのは勿論である。

本発明のフィルムはビデオテープ用のベースフィルムと
して賞用される他、オーディオ用のそれとして用いた場
合にも特に効果を発揮し得る．すなわち該分野において
は、最近ダブルラジカセ、コンポステレオ等、従来の２
倍以上の高速ダビング機能を搭載した機種が普及するよ
うになった結果、ダビング工程及び早送り、巻き戻しの
際、テープと基材がより高速で接触するようになったが
、この場合、本発明の効果が有効に発揮される．また本
発明のフィルムを金属蒸着用の基体として使用する場合
は、その金属がアルミニウム、亜鉛、銅、銀等のモース
硬度が２〜３の場合効果が最大限に発揮される．本発明
のフィルムに金属蒸着を施した積層体は例えば金銀糸用
、装飾用、ホイル用、ラベル用、包装用、コンデンサー
用、エレクトロルミネッセンス用、プリント基板用等に
使用される． なお本発明で特定したアルミン酸塩粒子を用いる別の利
点として、該粒子を含むポリエステルの溶融時の比抵抗
を極めて低下させ得ることを挙げることができる． この溶融時の比抵抗は、例えば特公昭６１−４３１７３
号公報に記載されているようにポリエステルフィルムの
製造法においていわゆる静電印加冷却法を用いた時、製
膜速度と良い相関性を有し、その値は低ければ低いほど
好ましい． アルミン酸塩を配合した場合に低比抵抗が発現される理
由は明確ではないが、他の粒子に比べポリエステルへの
溶解度がより大きく電圧を印加した時イオン化し易くな
るためと思われる．〔実施例〕 以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本
発明はその要旨を越えない限り、以下の実施例に限定さ
れるものではない。なお、実施例及び比較例中ｒ部」と
あるは、「重量部」を示す。

また、本発明で用いた測定法は次の通りである。

（１）平均粒径 顕微鏡にて粒径を測定し、等価球換算値の体積分率５０
％の点の粒径（直径）を平均粒径とした。

（２）走行性 フィルムの滑り性により評価した。滑り性は第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ッキ金
属ロール（直径６ｍ）にフィルムを巻き付け角１３５゜
すなわち２．３５６ｒａｄ　（θ）で接触させ、５３ｇ
（’ｈ）の荷重を一端にかけてｌｍ／閣の速度でこれを
走行させ、他端の抵抗力（Ｔ＋．ｇ）を測定し、次式に
より走行中の摩擦係数（μｄ）を求めた。

（３）摩耗特性 （Ａ）金属ピンとの摩耗特性 フィルムを金属製のピンと接触、擦過させフィルム面に
生じる傷の程度を測定した．すなわち、フィルムを硬質
クロムメッキ金属ピン（直径６ＩＩＩｌ、表面粗さ３Ｓ
）に巻きつけ角１３５゜、張力５０ｇで接触させ、走行
速度４ｍ／秒で擦過させた。

次いで該フィルム面にアルミニウムを蒸着し傷の程度を
目視判定し、金属製ピンとの摩耗特性を次の５ランクに
分けた。

ランク１　傷の量が多く又しばしば深い傷がある． ランク２　傷の量が比較的多く所々深い傷がある． ランク３　傷の程度は比較的少なく深い傷はわずかであ
る． ランク４　少し傷が認められる． ランク５　ほとんど傷がついていない。

（Ｂ）磁性層との摩耗特性 磁性微粉末２００部、ポリウレタン樹脂３０部、ニトロ
セルロース１ｏ部、塩化ビニルー酢酸ビニル共重合体１
ｏ部、レシチン５部、シクロヘキサノン１００部、メチ
ルイソブチルケトン１００部およびメチルエチルヶトン
３００部をボールミルにて４８時間混合分散後ポリイソ
シアネート化合物５部を加えて磁性塗料とし、これをポ
リエステルフィルムに塗布した後、塗料が十分乾燥固化
する前に磁気配向させ、その後乾燥し、２μｍの膜厚の
磁性層を形威した。更にこの塗布フィルムをスーパーカ
レンダーにて表面処理を施こし、１／２インチ幅にスリ
ットしてビデオテープとした。

次に得られた磁気テープを８０００ｍ長にわたり速度２
０ｍ／秒、張力１００ｇで巻き取った。

次いで、テープを巻き戻し磁性面の傷の程度を目視で判
定し、次の５ランクに分けた。

ランクｌ　傷の量が多く又しばしば深い傷がある． ランク２　傷の量が比較的多く所々深い傷がある． ランク３　傷の程度は比較的少なく深い傷はわずかであ
る． ランク４　少し傷が認められるが、満足すべきレベル。

ランク５　ほとんど傷がついていない。

（Ｃ）蒸着金属層との摩耗特性 １５μｍのポリエステルフィルム表面に２５０±１０人
厚にアルミニウムを真空蒸着したフィルムを幅３５ｍｍ
にスリットし、アルミニウム蒸着面を上にして移動台上
に張りつける。このアルごニウム蒸着面のうえに同一幅
の試験フィルムの端部を固定して重ね合せ、さらに試験
フィルムの上にＩｇ／１６ｃｍ”の荷重をかけ、移動台
を２０ｍｍ／ＩＩＩｉｎのスピードで移動しアルミニウ
ム蒸着面と試験フィルムを５０〜６０ｍ擦り合わせる． 日本電色社製ヘーズメーターＮＤＨ−２０Ｄを用いて試
験前後の金光線透過率を測定しその差を求める．この値
が高いほどアルミニウム面の傷が多い。

（４）溶融時の比抵抗 ブリティッシジアーナルオブアプライドフィジックス（
Ｂｒｉｔ，Ｊ．Ａｐｐｌ，Ｐｈｙａ）第１７巻、第１１
４９　〜１１５４頁（１９６６年）に記載してある方法
。但しこの場合ポリマーの溶融温度は２９５℃とし直流
１．ＯＯＯＶを印加した直後の値を溶融時の比抵抗とし
た。

実施例ｌ ジメチルテレフタレート１００部エチレングリコール７
０部及び酢酸マグネシウム四水塩０．　２　０部を反応
器にとり、エステル交換反応を行なった。

４時間後、実質的にエステル交換反応の終了したこの系
に、平均粒径０．０２μｍのアルミン酸亜鉛を１．０部
添加し、更にエチルアシッドホスフエー｝　０．　０　
６部及び三酸化アンチモン０．０４部を加え、常法に従
って５時間重合反応を行ない、極限粘度０．６３のポリ
エステルを得た．（ポリエステル（Ａ）〉ポリエステル
（＾）の溶融時の比抵抗は７．　２　Ｘ　１０６Ω−０
と充分に低い値であった。

一方、上記ポリエステルの製造において、アルミン酸亜
鉛の代りに平均粒径０．８μｍの炭酸カルシウム０．４
０部を添加する他は上記方法と同様に重合を行ない、極
限粘度０．６３のポリエチレンテレフタレートを得た．
（ポリエステル（Ｂ））ポリエステル（Ｂ）の溶融時の
比抵抗は４．ＩＸ１０’Ω一ｃｍ　（！：　比較的低い
もののポリエステル（Ａ）のレベルには到達しなかった
。

次にポリエステル（Ａ）とポリエステル（Ｂ）とを５０
：５０の重量比で混合し、乾燥後２９０゜Ｃで押出機よ
りシート状に押し出し無定形シートを得た。なお該無定
形シートの溶融時の比抵抗は１．　ＯＸＩＯ’Ω−ｃｍ
と満足すべきものであった。

次いで得られたシートを縦方向に９　０　’Ｃで３．５
倍、横方向に１１０゜Ｃで４．３倍延伸し、２　１　０
　”Ｃで３秒間熱処理を行ない厚さ１５μｍの二輪延伸
フィルムを得た。

次いで得られたフィルムに磁性層の塗布、あるいはアル
ミニウムの蒸着を施した。

これらの評価結果を他の実施例及び比較例のそれと共に
表１に示す。

実施例２ 実施例ｌにおいてアルミン酸亜鉛の平均゛粒径とポリエ
ステルへの配合量を変える他は実施例１と同様にしてポ
リエステル、更にポリエステルフィルムを得、評価を行
なった。

実施例３ 実施例ｌにおいてアルくン酸亜鉛の代りにアルミン酸マ
グネシウムを用い、また炭酸カルシウムの代りにカオリ
ンを用いる他は実施例１と同様に評価を行なった。

比較例１ 実施例１においてアル多ン酸亜鉛を含有せしめない他は
実施例１と同様にして評価を行なった。

比較例２及び３ 実施例１においてアルミン酸亜鉛の代りに炭酸カルシウ
ム（比較例２）またはα型酸化アルミニウム（比較例３
）を用いる他は実施例ｌと同様にしてフィルムを得その
特性を評価した。

〔発明の効果〕 本発明のフィルムは各種素材との摩耗特性に優れており
、金属蒸着用や磁気記録媒体用のベースフィルムを始め
とする各用途に好適に用いることが可能であり、その工
業的価値は高い。

【図面の簡単な説明】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）平均粒径が０．５μｍ以下のアルミン酸塩粒子を
   ０．０１〜２重量％含有することを特徴とする配向ポリ
   エステルフィルム。