JPH0627244B2

JPH0627244B2 - 配向ポリエステルフイルム

Info

Publication number: JPH0627244B2
Application number: JP60079728A
Authority: JP
Inventors: 泰弘西野; 雄二郎松山; 強松永; 正奥平; 修牧村
Original assignee: NIPPON MAGUFUAN KK; Toyobo Co Ltd
Current assignee: NIPPON MAGUFUAN KK; Toyobo Co Ltd
Priority date: 1985-04-15
Filing date: 1985-04-15
Publication date: 1994-04-13
Anticipated expiration: 2009-04-13
Also published as: JPS61236852A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、フイルムの巻き特性が良好であり、かつ滑り
性、耐摩耗性および耐久走行性に優れた配向ポリエステ
ルフイルムに関する。

（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、成型品用の他、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、マイクロフイルムなどのフイルム用
としても多種の用途で広く用いられている。これらフイ
ルム用として用いられる場合、その滑り性および耐摩耗
特性はフイルムの製造工程および各用途における加工工
程の作業性の良否、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。特にポリエステルフイル
ム表面に磁性層を塗布し磁気テープとして用いる場合に
は、磁性層塗布時におけるコーテイングロールとフイル
ム表面との摩擦および摩耗が極めて激しく、フイルム表
面へのしわおよび擦り傷が発生しやすい。また磁気層塗
布後のフイルムをスリットしてオーデイオ、ビデオまた
はコンピューター用テープ等に加工した後でも、リール
やカセット等からの引き出し巻き上げその他の操作の際
に、多くのガイド部、再生ヘッド等との間に摩擦および
摩耗が著しく生じ、擦り傷、歪の発生さらにはポリエス
テルフイルム表面の削れ等による白粉状物質を析出させ
る結果、磁気記録信号の欠落、即ちドロップアウトの大
きな原因となることが多い。また磁気テープとして繰り
返し使用した場合には、その使用回数と共に金属ガイド
ローラー等との耐擦係数が増大し、極端な場合にはガイ
ドローラーがテープを巻き込んだり、テープと再生ヘッ
ドあるいはテープとガイドローラーの間で、いわゆる鳴
きが生じたりして、走行特性が悪化する。さらにフイル
ムの巻き特性も製品の歩留りおよび品質の良否を左右す
る大きな要因となっている。

一般にフイルムの滑り性、耐摩耗性および耐久走行性の
改良には、フイルム表面に凹凸を付与することによりガ
イドロール等との間の接触面積を減少せしめる方法が採
用されており、この表面凹凸を形成させる方法としてフ
イルム原料に用いる高分子の触媒残渣から不溶性の粒子
を析出せしめる方法や、不活性の無機粒子を添加せしめ
る方法等が用いられている。これら原料高分子中の粒子
は、その大きさが大きい程、滑り性の改良効果が大であ
るのが一般的であるが、磁気テープ用のごとき精密用途
にはその粒子が大きいこと自体がドロップアウト等の欠
点発生の原因となり、さらに電磁変換特性も著しく悪化
するため、フイルム表面の凹凸は出来るだけ微細である
必要があり、相反する物性を同時に満足すべき要求がな
されているのが現状である。

（発明が解決しようとする問題点）本発明の目的は、特に磁気テープ用基材として配向ポリ
エステルフイルムを用いた場合、巻き特性が良好であ
り、かつ滑り性、耐摩耗性および耐久走行性が極めて優
れた配向ポリエステルフイルムを提供することである。

（問題点を解決するための手段）本発明はポリエステル中に、平均粒径が0.1μｍ以上2.0
μｍ以下のシリカ粒子(A)を0.05〜0.4重量％、および0.
1μｍ以上0.5μｍ未満の範囲でありかつ粒子(A)の平均
粒径以下の平均粒径を有し、体積形状係数が0.08〜π／
６である炭酸カルシウム粒子(B)を0.05〜0.4重量％含有
してなる配向ポリエステルフイルムである。

本発明の配向ポリエステルフイルムは滑り性および耐摩
耗性等の加工性に優れているので、擦り傷および白粉発
生量が著しく少なく、また巻き特性も良好であり、かつ
多数回繰返し使用しても極めて良好な走行特性を有して
いる。

本発明における配向ポリエステルフイルムの特徴は、２
種類の平均粒径の異なる特定成分粒子を特定量ずつ併用
する点にある。即ち特定平均粒径を有するシリカ粒子の
特定量と、シリカ粒子の平均粒径以下の特定平均粒径を
有する炭酸カルシウム粒子の特定量とがフイルム中に共
存する場合においてのみ、それぞれの粒子の単独使用や
他の粒子類の添加によっては到達し得ない優れた効果を
発揮し得る事実を見出したものである。

本発明方法で用いられるポリエステルとはポリエチレン
テレフタレート、ポリアルキレンナフタレート等との結
晶性ポリエステルであり特に限定はされないがとりわけ
ポリエチレンテレフタレートが適しており、なかんずく
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であり、他の共重合成分としてはイ
ソフタル酸、ｐ−β−オキシエトキシ安息香酸、2,6−
ナフタレンジカルボン酸、4,4′−ジカルボキシルジフ
ェニール、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ール）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
サンジメタノール、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、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。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法など
任意の製造法を適用することができる。なおフイルムと
しては一軸配向フイルム、二軸配向フイルムいずれでも
よいが二軸配向フイルムが特に好適である。

本発明において、添加すべき不活性粒子の第１成分であ
るシリカ粒子の平均粒径は0.1〜2.0μｍである必要があ
り、より好ましくは0.3〜1.5μｍであり特に好ましくは
0.5〜1.0μｍである。0.1μｍ未満では滑り性、耐摩耗
性および耐久走行性が不充分となるので好ましくない。
また、巻き特性も不良である。逆に2.0μｍを超えると
磁気テープ用としては表面平滑性が不充分となるので好
ましくない。また添加量は該ポリエステルに対して0.05
〜0.4重量％とする必要があり、より好ましくは0.08〜
0.35重量％であり特に好ましくは0.1〜0.3重量％であ
る。0.05重量％未満では巻き特性、滑り性、耐摩耗性お
よび耐久走行性が悪化するので好ましくない。逆に0.4
重量％を超えると磁気テープ用としては表面平滑性が低
下し、かつドロップアウトの原因となる粗大突起の生成
が多くなるので好ましくない。

添加すべき不活性粒子の第２成分である炭酸カルシウム
粒子の平均粒径は0.1μｍ以上0.5μｍ未満の範囲が必要
であり、より好ましくは0.2〜0.48μｍで最も好ましく
は0.25〜0.45μｍである。0.1μｍ未満では巻き特性、
滑り性、耐摩耗性および耐久走行性が不充分となるので
好ましくない。逆に0.5μｍ以上では耐久走行性の向上
効果が不充分となるので好ましくない。また添加量は該
ポリエステルに対して0.05〜0.4重量％とする必要があ
り、より好ましくは0.08〜0.35重量％、最も好ましくは
0.1〜0.3重量％である。0.05重量％未満では巻き特性、
滑り性、耐摩耗性および耐久走行性が悪化するので好ま
しくない。逆に0.4重量％を超えると磁気テープ用とし
ては表面平滑性が低下し、かつドロップアウトの原因と
なる粗大突起の生成が多くなるので好ましくない。

なお、粒径の大きい方のシリカ粒子と粒径の細かい方の
炭酸カルシウムの平均粒径の差は少なくとも0.05μｍ以
上であることが、滑り性および耐摩耗性、巻き特性向上
のために好ましい。

これらの粒子成分は先に規定した条件を満たせば製法そ
の他になんら限定はない。また各粒子成分のそれぞれの
平均粒径および添加量の関係は、先に規定した条件を満
たす範囲であれば任意に選ぶことができる。炭酸カルシ
ウムとしては、天然品および合成品のいずれも使用可能
である。たとえば重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシ
ウムおよび謬質炭酸カルシウムのいずれを用いてもよ
い。

これらの粒子は表面処理をしないものを用いてもよい
し、表面処理したものを用いてもよい。さらに分散助剤
や凝集防止剤の使用の有無も特に限定されない。

また、炭酸カルシウム粒子の体積形状係数は0.08〜π／
６である必要がある。体積形状係数が0.08未満ではフイ
ルムの加工性が悪化するので好ましくない。また、シリ
カ粒子の体積形状係数も0.08〜π／６であることが好ま
しい。

〔ただし、体積形状係数ｆは次式で表わされる。

ｆ＝Ｖ／Ｄ³ 式中Ｖは粒子体積（μm³）、Ｄは粒子の投影面における
最大径（μｍ）を示す。〕体積形状係数は粒子の塊状の程度を表わすもので、π／
６に近づくほど塊状もしくは球状に近づく。

なおここに言う平均粒径とは、ストークスの式に基づい
て算出された等価球径粒度分布の積算50％点における径
をさす。

本発明における微粒子のポリエステル中への添加方法
は、該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
るのが特に好ましい。またポリエステル製造過程への微
粒子の添加方法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（EG）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出来る限り
再現するような均一な分散を行なう必要がある。また所
定の平均粒径の粒子を得るために、市販微粒子の粉砕処
理や分級操作等を採用してもかまわない。

該粒子をスリラーとして添加する時は、スラリー中の５
μｍ以上の粒子の割合が全粒子に対して0.5重量％以下
にして添加するのが粗大粒子を低下させる点より特に好
ましい。

また、該粒子をスリラーとしてポリエステル製造過程へ
添加する場合はシリカスラリーと炭酸カルシウムスラリ
ーとを同時に添加してもよいし、また別個に添加しても
よい。同時に添加する場合は別個の供給口から添加して
もよいし、またポリエステル製造過程へ添加する前に両
スラリーを均一に混合してから添加してもよい。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に
なる様にブレンドしてもよい。

粗大粒子数を増加させず、かつ表面平滑性に対し悪い影
響をおよぼさない程度の平均粒径および含有量であれ
ば、ポリエステルの製造過程で析出した微粒子、いわゆ
る内部粒子を含んでいてもかまわない。なお、フイルム
の用途が、その片面だけと金属ロールが接触するような
場合は、接触面のみを本発明の不活性無機粒子を含有せ
しめ、他面は目的に応じ不活性無機粒子を含有せしめて
も良いし、含有せしめない別の層であってもかまわな
い。

本発明のフイルムは先に述べたように磁気テープ用、特
にオーディオ用ベースフイルムに用いるのが特に好まし
いが、シリカ粒子および炭酸カルシウム粒子の平均粒径
および添加量を適宜調整することによりビデオ用ベース
フイルムにも適用することができる。また、本発明のフ
イルムはこれらの磁気テープ用に限定されるものではな
く、電気用途、蒸着用フイルム等の他の分野へも広く適
用することができる。

（実施例）次に本発明の実施例および比較例を示す。実施例中の部
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)フイルムの加工性フイルムを細幅にスリットしたテープ状ロールを金属性
ガイドロールにこすりつけて高速、長時間走行させると
き、一定の供給張力に対してガイドロール擦過後のテー
プ張力の大小およびガイドロール表面に発生する白粉量
の多少をそれぞれ５段階に評価し次のランク付けで表わ
す。

(イ)滑り性１級…張力大（擦り傷多い）２級…張力やや大（擦り傷かなり多い）３級…張力中（擦り傷ややあり）４級…張力やや小（擦り傷ほとんどなし）５級…張力小（擦り傷まったくなし） (ロ)耐摩耗性１級…白粉発生非常に多い２級…白粉発生多い３級…白粉発生ややあり４級…白粉発生ほとんどなし５級…白粉発生まったくなし (2)耐久走行性第１図に示した装置を用い、23℃、相対湿度65％の雰囲
気下で、ポリエステルフイルムの粗面側の面を、市販家
庭用VTRのガイドピン（触針式表面粗さ計で測定した最
大突起高さが0.15μｍ、中心線平均粗さが0.008μｍ）
に角度3/4π（単位ラジアン）で接触させ、一定荷重50
グラムの張力を与えクランクを角速度8.0rpmで回転さ
せ、100回フイルムを往復させた時の動摩擦係数および
静摩擦係数のそれぞれ初期動摩擦係数および初期静摩擦
係数からの増加分（△μkdおよび△μks）を５段階に評
価し、次のランク付けで表す。

１級…摩擦係数増加分0.20以上２級…0.15〜0.20 ３級…0.10〜0.15 ４級…0.05〜0.10 ５級…0.05未満 (3)平均粒径島津製作所製遠心沈降式粒度分布測定器（CP−50型）に
よって得た等価球径分布における積算50％点の値を用い
る。

(4)フイルムの巻き特性ポリエステルフイルムの捲取り作業時のロールの巻きず
れ、シワ入りおよび捲き姿等の良否を総合的に判断し
た。

(5)フイルムの表面平滑性（TAR）フイルム表面を小坂研究所社製触針式３次元表面粗さ計
（SE−3AK）を用いて、針の半径２μｍ、荷重70mgの条
件下に、フイルム長手方向にカットオフ値0.25mmで、基
準長１mm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0.00312μｍで外部記憶装置に取り込ま
せる。このような測定をフイルムの横手方向について２
μｍ間隔で連続的に150回、つまりフイルムの横手方向
0.3mmの幅にわたって測定する。このときの高さ方向の
データを h(i,j)〔ｉ＝１〜500，ｊ＝１〜150〕としたとき、次式の計算を行って得られたものをμｍ単
位で表したものがTAR〔スリー・デイメンジヨナル・ア
ベレージ・ラフネス〕である。

(6)フイルム表面の粗大突起数フイルム表面にアルミニウムを薄く蒸着したのち、二光
束干渉顕微鏡を用いて四重環以上の粗大突起数（測定面
積１mm²当りの個数）をカウントし、粗大突起数の多少
により次のランク付けで表わす。

１級…16個以上／mm² ２級…12〜15個／mm² ３級…８〜11個／mm² ４級…４〜７個／mm² ５級…０〜３個／mm² 体積形状係数ｆ顕微鏡写真による粒子の実測値に基づいて計算し、相加
平均した値である。体積形状係数は、次式にしたがって
算出する。

ｆ＝Ｖ／Ｄ³ Ｖ：粒子の体積（μm²）Ｄ：粒子投影面における最大径（μｍ）実施例１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テレフタル酸（TPA）に対するE
Gのモル比率1.7に調整し、かつ三酸化アンチモンをアン
チモン原子としてTPA単位当り289ppm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溶液と酢酸ナトリウムのEG溶液
を反応缶内を通過する反応生成物中のポリエステル単位
ユニット当りそれぞれMg原子およびNa原子として100ppm
および10ppm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、トリメチルホスフェートのEG溶液をＰ
原子として64ppmおよび平均粒径が0.50μｍのシリカのE
Gスラリーと平均粒径が0.45μ、体積形状係数が0.30の
炭酸カルシウムのEGスラリーを、シリカおよび炭酸カル
シウムとしてそれぞれ0.10重量％および0.20重量％とな
るようにそれぞれ別個の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。

該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290℃で溶融押
出しし、90℃で縦方向に3.5倍、130℃で横方向に3.5倍
延伸した後220℃で熱処理して得られた15μｍのフイル
ムのフイルム特性を表１に示した。

本実施例で得たフイルムは巻き特性、滑り性、耐摩耗性
および耐久走行性のいずれの特性も極めて良好であり、
高品質であることがわかる。

比較例１実施例１の方法において炭酸カルシウムの添加を取り止
める以外、実施例１と同じ方法で得たフイルムのフイル
ム特性を表１に示した。

本比較例で得たフイルムは巻き特性および耐久走行性が
劣っている。

比較例２実施例１の方法においてシリカの添加を取り止める以
外、実施例１と同じ方法で得たフイルムのフイルム特性
を表１に示した。

比較例３シリカの平均粒径を0.04μｍとする以外、実施例１と同
じ方法で得たフイルムのフイルム特性を表１に示した。

本比較例で得られたフイルムは巻き特性の点で劣ってお
り、充分とはいえない品質である。

実施例２実施例１の方法において、シリカの平均粒径を0.77μｍ
とし、かつ炭酸カルシウムの添加量を0.10重量％とする
以外、実施例１と同じ方法で得たフイルムのフイルム特
性を表１に示した。

本実施例で得たフイルムはいずれの特性も良好であり、
高品質であることがわかる。

比較例４炭酸カルシウムの平均粒径を0.08μｍとする以外、実施
例２と同じ方法で得たフイルムのフイルム特性を表１に
示した。

比較例５シリカの添加量を0.50重量％とする以外、実施例２と同
じ方法で得たフイルムのフイルム特性を表１に示した。

本比較例で得られたフイルムは巻き姿、粗大突起数の点
で劣っており、充分とはいえない品質である。

実施例３シリカの平均粒径を0.60μｍとし、かつ炭酸カルシウム
の平均粒径、体積形状係数および添加量をそれぞれ0.35
μｍ、0.26および0.15重量％とする以外、実施例２と同
じ方法で得たフイルムのフイルム特性を表１に示した。

比較例６シリカの添加量を0.02重量％とする以外、実施例３と同
じ方法で得たフイルムのフイルム特性を表１に示した。

本比較例で得られたフイルムは巻き特性、滑り性、耐摩
耗性および耐久走行性の点で劣っており、充分とはいえ
ない品質である。

比較例７炭酸カルシウムの添加量を0.50重量％とする以外、実施
例３と同じ方法で得たフイルムのフイルム特性を表１に
示した。

本比較例で得られたフイルムは巻き特性および粗大突起
数の点で劣っており、充分とはいえない品質である。

比較例８実施例１の方法においてシリカの添加を取り止め、炭酸
カルシウムの体積形状係数を0.07とする以外、実施例１
と同じ方法で得たフイルムのフイルム特性を表１に示し
た。

本比較例で得たフイルムは巻き特性、耐久走行性のみな
らず加工性にも劣っている。

実施例４実施例３の方法において、シリカ粒子として平均粒径が
0.40μｍの球状シリカ微粒子を用い、かつ体積形状係数
が0.40の合成炭酸カルシウム微粒子を0.25重量％添加す
る以外、実施例３と同じ方法で得たフイルムのフイルム
特性を表１に示した。

本実施例で得たフイルムはいずれの特性も良好であり、
特にビデオ用ベースフイルムとして好適である。

実施例５実施例４の方法において、球状シリカ微粒子の平均粒径
および添加量をそれぞれ0.45μｍおよび0.07重量％に変
更し、かつ合成炭酸カルシウム微粒子の添加量を0.30重
量％に変更する以外、実施例４と同じ方法で得たフイル
ムのフイルム特性を表１に示した。

本実施例で得たフイルムはいずれの特性も良好であり、
特にビデオテープ用ベースフイルムとして好適である。

比較例９実施例１の方法において、平均粒径が0.2μｍのシリカ
を用いるほかは、実施例１と同じ方法で得たフイルムの
フイルム特性を表１に示した。

本比較例で得たフイルムは巻き特性の点で劣っており、
充分とはいえない品質である。

比較例１０実施例１の方法において、体積形状係数が0.07の炭酸カ
ルシウムを用いるほかは、実施例１と同じ方法で得たフ
イルムのフイルム特性を表１に示した。

本比較例で得たフイルムは巻き特性、耐久走行性及び粗
大突起数の点で劣っており、充分とはいえない品質であ
る。

（発明の効果）このように本発明で得られたフイルムは巻き特性が良好
であり、かつ磁気テープ製造時におけるコーテイング加
工時や磁気テープ使用時等において金属ロール面を走行
するに際し発生する擦り傷や白粉発生量が著しく少な
く、繰り返し使用しても摩擦係数の増加が極めて少ない
という特徴があり、さらに磁気テープ用として用いた場
合に問題となるドロップアウトの欠点発生の原因となる
フイルム表面の粗大突起の生成が極めて少ないという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はフイルム粗面の繰り返し走行性能を測定するテ
ープ試験機の模式図である。以下各部の説明を簡単に行
う。１：クランク 2,4,6,8：フリーロール 3,7：張力検出装置５：市販VTR用ガイドピン９：荷重

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 // Ｂ２９Ｋ 67:00 4ＦＢ２９Ｌ 7:00 4Ｆ審査官佐藤健史 (56)参考文献特開昭52−78953（ＪＰ，Ａ) 特開昭53−125495（ＪＰ，Ａ) 特開昭52−133356（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリエステル中に、平均粒径が0.1μｍ以
上2.0μｍ以下のシリカ粒子(A)を0.05〜0.4重量％、お
よび0.1μｍ以上0.5μｍ未満の範囲であり、かつ粒子
(A)の平均粒径以下の平均粒径を有し、体積形状係数が
0.08〜π／６である炭酸カルシウム粒子(B)を0.05〜0.4
重量％を含有してなることを特徴とする配向ポリエステ
ルフイルム。