JPH07126502A - ポリエステル組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、走行性ならびに耐摩耗性の優れたフ
ィルムなどの成型品が得られるポリエステル組成物の提
供を目的とする。 【構成】平均粒子径が０．０１〜３μｍ、１０％変形時
の強度（Ｓ₁₀）が３〜３０ｋｇｆ／ｍｍ² のポリイミド
粒子を含有したポリエステル組成物。 【効果】本発明の組成物は、例えば二軸延伸フィルムに
製膜した場合、優れた走行性と耐摩耗性を示し、特に磁
気テープの支持体に用いた際には、優れた高速走行性な
らびに耐久性を示ため好適に用いられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はポリエステル組成物に関
する。さらに詳しくは、ポリイミド粒子を含有し、走行
性と耐磨耗性に優れたフィルムを得るに適したポリエス
テル組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にポリエステル、例えばポリエチレ
ンテレフタレートは優れた力学特性、化学特性を有して
おり、フィルム、繊維などの成型品として広く用いられ
ている。

【０００３】これらのポリエステル成型品を加工して使
用する際に、その滑り性や耐磨耗性が製品の製造工程や
加工工程での作業性、さらにはその製品品質に大きな影
響を与える。

【０００４】特に磁気テープの支持体として使用する際
に、それらの特性が不足すると、磁気テープ製造の各工
程において、フィルム中に含有される粒子を主成分とす
る削れ粉が発生しやすくなり、それが原因となって磁性
層を塗布する工程で塗布抜を生じ、磁気記録の欠落（ド
ロップ・アウト）などを引き起こす原因になる。

【０００５】従来、フィルムの滑り性を向上させる方法
としては、二酸化チタン、炭酸カルシウム、二酸化ケイ
素などの無機粒子をポリエステル中に含有させることな
どが数多く提案されている。しかし、これらの無機粒子
は、ポリエステルとの親和性が低く、フィルムや繊維の
製造工程あるいは製品として使用する際、脱落して削れ
物となり、上記のような問題を引き起こす。

【０００６】粒子とポリエステルとの親和性を改良し、
脱落を防ぐ方法として、無機粒子の表面処理、有機粒子
の使用などが提案されている。無機粒子の表面処理とし
ては、例えば、特開６３−１２８０３１号公報、特開昭
６３−２３４０３９号公報にリン化合物による表面処
理、特開昭６３−２８０７６３号公報にグリコラ−ト化
による表面処理などが提案されているが、これらの方法
を採用しても十分な親和性を得ることは難しく、耐磨耗
性はいずれも不十分である。また、有機粒子も種々提案
されており、例えば、特開昭４９−１１７５５０号公報
（ポリエチレンテレフタレート粒子）、特開昭５９−２
１７７５５号公報（架橋高分子粒子）、特開平２−１８
９３５９号公報（ビニル化合物／ジビニルベンゼン化合
物共重合粒子）、特開昭６３−１９１８３８（シリコー
ン粒子）などがあげられるが、これらの有機粒子であっ
ても、高度の耐磨耗性が要求される用途においては性能
不十分である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ポリエステル組成物か
らなる成型品において、高度の耐磨耗性が要求される用
途が数多くあるが、例えば、高級磁気テープの支持体フ
ィルム用途においては、従来、テープ走行面に設けられ
ていたバックコートを省略して使用することが進められ
ている。この場合ビデオ・デッキ内で支持体フィルム面
が直接ガイドピン等と接触するため、テープの早送り／
巻き戻し操作を繰り返し行った場合、フィルム走行面に
傷がついたり、削れ粉の発生でドロップアウトが増加す
るなどの問題が生じる。今後、このような操作はさらに
高速化される傾向が予想され、支持体フィルムの耐久走
行性を向上させることは、極めて重要である。

【０００８】本発明は、このような問題を改善し、ビデ
オ・デッキ内で高速の繰り返し走行を行っても、支持体
表面の削れに起因するドロップアウトが発生しないな
ど、高度の耐久走行性を有するフィルムが得られるポリ
エステル組成物の提供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達する本発明
の組成物は、平均粒子径が０．０１〜３μｍで、１０％
変形時の強度（Ｓ₁₀）が３〜３０ｋｇｆ／ｍｍ² である
ポリイミド粒子を含有したポリエステル組成物からな
る。

【００１０】本発明を構成するポリエステルとしては、
例えばポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフ
タレート、ポリブチレンテレフタレートなどのホモポリ
エステル、あるいはこれらを主たる構成成分とするコポ
リエステルである。コポリエステルの場合は、共重合成
分である他のジカルボン酸ならびにグリコール成分の量
は３０モル％以下であることが好ましい。共重合する酸
成分としては、例えばイソフタール酸、スルフォキシイ
ソフタール酸などの芳香族ジカルボン酸、アジピン酸、
セバシン酸などの脂肪族ジカルボン酸、オキシ安息香酸
などのオキシカルボン酸などが挙げられ、また、ジオ−
ル成分としては、例えばプロピレングリコール、トリメ
チレングリコール、ネオペンチールグリコール、１、４
−シクロヘキサンジメタノールなどが挙げられる。

【００１１】本発明を構成するポリイミド粒子は、１０
％変形させた時の強度が３〜３０ｋｇｆ／ｍｍ² でなけ
ればならない。３ｋｇｆ／ｍｍ² に満たない場合は、例
えば、本発明の組成物を二軸延伸フィルムにする際、延
伸時の内部応力で粒子が変形して偏平になり、フィルム
表面に突起を生成し難くなって、本発明の目的を達する
ことはできない。また、３０ｋｇｆ／ｍｍ² を越える場
合は、上記フィルムの延伸時に周囲のポリマの変形に全
く追随しないため、粒子表面でポリマと剥離を起こし、
フィルム表面の軽度の摩擦で粒子が脱落しやすくなる。

【００１２】ここでＳ₁₀は粒子の外力による変形挙動を
示す指標であり、次のよう方法で測定する。すなわち、
図１に示すように、まず下部外圧圧子［１］上に粒子を
分散させ、上部外圧圧子［２］と下部外圧圧子の間に粒
子［３］を１個固定する。ついで、上部外圧圧子と下部
外圧圧子の間隔を減少させることによって、一定の増加
割合で負荷力を与え、粒子の変形量と負荷力を計測し、
粒子が１０％変形した時の加重Ｐ（ｋｇｆ）から、式
（１) に従い、Ｓ₁₀を計算する。 Ｓ＝２．８Ｐ／πｄ² （ｋｇｆ／ｍｍ² ）…………式（１） ここでｄは粒子径（ｍｍ）を示す。

【００１３】また、ポリイミド粒子はＳ₁₀が３〜３０ｋ
ｇｆ／ｍｍ² の範囲であれば化学構造に特に制限はない
が、ポリエステル中に添加した際、ポリエステルと完全
に相溶するものであってはならない。

【００１４】このようなポリイミドとして、例えばつぎ
の構造のものが挙げられる。

【化１】 上記ポリイミドは、通常の公知の方法で容易に粒子状で
製造することができる。すなわち、ポリイミドの構成成
分であるテトラカルボン酸無水物とジアミンを適当な有
機溶媒中で反応させ、ポリイミドの前駆体であるポリア
ミド酸を合成し、得られた生成物を例えばメタノールな
どのポリアミド酸の貧溶媒中で沈殿させ、粒子化する。
この粒子状ポリアミド酸を加熱してイミド化反応を行
い、粒子状のポリイミドを得る。

【００１５】本発明に使用するポリイミドの平均粒子径
は、０．０１〜３μｍであることが必要であり、好まし
くは０．０５〜２μｍである。０．０１μｍ以下の場合
は、フィルム表面に突起を形成せず、フィルムの滑り性
の向上効果がない。また、３μｍ以上の場合は、フィル
ム表面に粗大な突起を形成し、例えば磁気テープの支持
体に用いた場合、電磁変換特性低下の原因になる。

【００１６】本発明において、ポリエステルに対するポ
リイミド粒子の添加量は０．０１〜５重量％とするのが
好ましく、さらには０．０５〜２重量％、特には０．１
〜１重量％が好ましい。添加量が０．０１重量％以下の
場合は、フィルム表面に形成される突起の数が少ないの
で、滑り性の向上効果がなく、また、５重量％以上の場
合は粒子同志が凝集して、フィルム表面に粗大突起を形
成する原因になり、いずれの場合も本発明の目的を達す
ることはできない。

【００１７】ポリエステルにポリイミド粒子を添加する
方法は、粒子をエチレングリコールなどの分散媒によく
分散させ、ポリエステル製造の反応系に添加し、重合を
完結する方法、ベント式押出機を用い、溶融したポリエ
ステルと、水などの分散媒に分散させた粒子スラリーを
押出機内で混合し、気化した分散媒をベントを介して除
去する方法、チップ状のポリエステルと粉末状の粒子と
の混合物を押出機を用い、溶融混合する方法などがあ
る。

【００１８】本発明において、発明を構成するポリイミ
ド粒子以外の粒子を添加して、フィルムの滑り性をさら
に向上させることができる。これらの粒子として、例え
ば酸化ケイ素、カオリン、酸化チタン、酸化アルミニウ
ム、炭酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム、タルク、石
膏、硫酸バリウム、リン酸ナトリウム、リン酸リチウ
ム、リン酸カルシウム、ゼオライト、フッ化カルシウ
ム、フッ化リチウム、硫化モリブデン、カーボンブラッ
ク、グラファイト、酸化ジルコニウム、炭酸マグネシウ
ム、酸化タングステンなどの無機粒子、ならびにビニル
系架橋高分子、メラミン／ホルムアルデヒド共重合体、
シリコーン、ベンゾグアナミン、熱硬化性エポキシ、ポ
リテトラフルオロエチレン、架橋ポリエステルなどの有
機粒子が挙げられる。

【００１９】本発明のポリエステル組成物は、二軸延伸
フィルムに特に好適であるが、この際、本発明の組成物
を用いた単層フィルムであっても２〜５層程度の複層フ
ィルムであってもよい。複層フィルムの場合は、表層の
少なくとも一層に本発明の組成物からなる層を形成する
のが好ましい。複層フィルムは、２〜３基の押出機、な
らびに合流部と溶融ポリマを分配する機能を有する口金
を用い、通常の製膜方法で容易に得ることができる。

【００２０】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を詳細に説明す
る。なお、本発明に用いた各特性の測定方法は次の通り
である。

【００２１】Ａ．粒子特性 （１）平均粒子径 電子顕微鏡観察によって等価球径を測定し、これから求
めた重量基準の平均値である。

【００２２】（２）１０％変形時の強度（Ｓ₁₀） 微小圧縮試験機（ＭＣＴＭ−２０１型、島津製作所製）
を使用し、負荷速度０．０１４５ｇｆ／秒で、０〜１ｇ
ｆまでの負荷を加えて変形量を測定した。そして、粒子
が１０％変形したときの加重Ｐ（kgf)から、前述の式
（１）に従い計算するが、この測定を２５℃で１０回行
い、平均値をＳ₁₀とした。

【００２３】Ｂ．ポリマ特性 （１）固有粘度 ｏ−クロロフェノールを溶媒とし、２５℃で測定した。

【００２４】Ｃ．フィルム特性 （１）フィルム表面粗さ ＪＩＳ Ｂ０６０１に規定された方法に従って、触針式
表面粗さ計を用いて、カットオフ０．０８ｍｍで、表面
粗さＲa （ｎｍ）を測定した。

【００２５】（２）摩擦係数 スリップテスターを用い、ＡＳＴＭ−Ｄ−１８９４Ｂ法
に従い測定した。フィルムの走行性の目安として、動摩
擦係数を用いた。

【００２６】（３）耐摩耗性の評価 得られたフィルムを１／２インチにスリットし、テープ
走行試験機ＴＢＴ−３００（横浜システム研究所製）を
用い、２０℃、６０％ＲＨの雰囲気で１０００回繰り返
し走行させた後、ガイド部に付着した白色の削れ粉（白
粉）を目視で判定した。ここで、ガイド径は８ｍｍφで
あり、ガイド材質はＳＵＳ２７（表面粗度０．２Ｓ）、
巻き付け角は１８０°、テープ走行速度３．３ｃｍ／秒
である。評価基準は次のとおりである。 １級：白粉発生量が非常に少ない。 ２級：白粉発生量が少ない。 ３級：白粉発生量がやや多い。 ４級：白粉発生量が非常に多い。 なお、この評価では、２級以上を合格とした。

【００２７】（４）粗大突起 小坂研究所の非接触３次元粗さ計ＨＩＰＯＳＳ（ＥＴ−
３０ＨＫ）を用い、高さ４００ｎｍ以上の突起の数を次
の条件で２０回測定し、１ｍｍ² 当たりの個数に換算し
て求めた。数が多いほど、粗大突起が多いことを示す。 ・縦倍率：２００００倍 ・横倍率：５００倍 ・カットオフ：０．０８ｍｍ ・測定長：５００μｍ ・測定面積：０．０１９４ｍｍ² ・走査速度：１００μｍ／秒

【００２８】実施例１ 前記の式（Ｉ）に示した構造を有する平均粒子径０．２
μｍ、Ｓ₁₀が７．５ｋｇｆ／ｍｍ² のポリイミド粒子１
０部をエチレングリコール９０部に分散させ、さらにサ
ンドグラインダーで処理して、ポリイミド粒子のエチレ
ングリコール・スラリーを得た。

【００２９】一方、テレフタル酸ジメチル９０部、エチ
レングリコール５７部、酢酸マンガン０．０５６部、三
酸化アンチモン０．０２部を添加後、１４５〜２３５℃
まで３．５時間要して徐々に昇温し、メタノールを流出
させ、エステル交換反応を完結させた。反応生成物にリ
ン酸０．０１部と上記で得たポリイミド粒子スラリー５
部を添加し、２９０℃、減圧下で重縮合反応を完結さ
せ、固有粘度０．６１のポリエチレンテレフタレート組
成物をペレット状で得た。

【００３０】このペレットを１７０℃で３時間乾燥後、
押出機に供給し、１ｍｍ幅のスリットから押し出し、表
面温度２０℃の回転ドラムで冷却して、厚さ２００μｍ
の未延伸フィルムを得た。このフィルムを予熱し、７５
℃で縦方向に３．６倍、１０５℃で横方向に３．７倍そ
れぞれ延伸し、引き続き２０５℃で５秒間熱固定して、
厚さ１５μｍの二軸延伸フィルムを得た。

【００３１】比較例１ 実施例１において、ポリイミド粒子に代えて、平均粒子
径０．２μｍのシリコーン粒子を用いる以外は実施例１
と同様にしてシリコーン粒子のエチレングリコール・ス
ラリー化、重縮合反応、ならびに製膜を行い、厚さ１５
μｍの二軸延伸フィルムを得た。

【００３２】実施例２ 平均粒子径０．５μｍの炭酸カルシウム１０部をエチレ
ングリコール９０部に分散させ、さらにサンドグライン
ダー処理をして、炭酸カルシウム粒子のエチレングリコ
ール・スラリーを得た。

【００３３】実施例１において、上記で得られた炭酸カ
ルシウム粒子のスラリー３部をポリイミド粒子のスラリ
ーと同時に反応系に添加すること以外は実施例１と同様
にエステル交換反応ならびに重縮合反応を行い、固有粘
度０．６２のポリエステル組成物を得た。引き続き、得
られたポリエステル組成物を製膜し、厚さ１５μｍの二
軸延伸フィルムを得た。

【００３４】比較例２ 実施例２において、ポリイミド粒子スラリーに代えて、
比較例１で得たシリコーン粒子スラリー５部を添加する
以外は実施例２と同様にして、厚さ１５μｍの二軸延伸
フィルムを得た。

【００３５】実施例３ ２基の押出機と口金部分に合流部と３層複合製膜が可能
なピノ−ルを備えた製膜装置を用い、一方の押出機に実
施例２で得られたポリエステル組成物、他方の押出機に
粒子を全く含まない固有粘度０．６１のポリエチレンテ
レフタレートを各々供給し、それ以外は実施例１と同様
に製膜して、表裏の２層が各々１μｍの実施例２のポリ
エステル組成物であり、中間層が粒子を含まないポリエ
チレンテレフタレートからなる３層構造の厚さ１５μｍ
の二軸延伸フィルムを得た。上記で得られた各フィルム
の特性を表１に示す。

【００３６】

【表１】 表１の結果から明らかなように、本発明の組成物から得
たフィルムは、ポリイミド粒子を単独に用いた場合、無
機粒子を併用した場合いずれも優れた走行性ならびに耐
摩耗性を示す（実施例１〜３）。一方、ポリイミド粒子
を含有しないものは、耐摩耗性が不良である（比較例
１、２）。

【００３７】

【発明の効果】本発明のポリエステル組成物は、例えば
二軸延伸フィルムなどに成形した場合、走行性ならびに
耐摩耗性に優れた特性を示し、加工時や使用時に摩耗で
発生する白粉による加工工程の汚染や、機器の性能低下
を引き起こさない。特に磁気テープの支持体とした場
合、優れた高速走行性を示し、摩耗に起因する画質の低
下が生じないため好ましく用いることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における粒子の強度（Ｓ₁₀）の測定方法
を示す概略縦断面図である。

【符号の説明】

１：下部加圧圧子 ２：上部加圧圧子 ３：微粒子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】平均粒子径が０．０１〜３μｍで、粒子に
   外力を加え１０％変形させたときの強度（Ｓ₁₀）が３〜
   ３０ｋｇｆ／ｍｍ² であるポリイミド粒子を含有してな
   るポリエステル組成物。