JPH0791400B2 - 磁気テープ用ポリエステルフィルム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は滑り性の改良されたポリ
エステルフィルムに関する。さらに詳しくは、ポリエス
テルフィルムの滑り性を向上させる為に、該フィルム中
に特定の製法で得られた粒子径のそろった無機酸化物球
状微粒子が含まれてなる滑り性の改良されたポリエステ
ルフィルムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ポリエステルは優れた物理的・化学的性
能を有しており、それ故そのフィルムであるポリエステ
ルフィルムは磁気テープ用、光学写真用、蒸着用、コン
デンサー用、包装用等に広く用いられている。しかしな
がら、その優れた性能にもかかわらず、製造工程中に種
々の好ましくないトラブルが生じる場合がある。これは
ポリエステルフィルムの滑り性の悪さに起因するものと
考えられている。さらに、ポリエステルフィルムをその
表面に磁性層を塗布して磁気テープとして用いる場合に
は、特に滑り性の良さが要求される。これは、フィルム
の滑り性が悪いとフィルム製造時、磁性層塗布時あるい
はその他フィルム取扱い時にフィルム表面に傷・しわ等
が発生し、その為ドロップ・アウトが起こり磁気テープ
の品質に問題が生じるからである。また、製品としての
磁気テープはテープ走行性の良さが不可欠である為、良
好な滑り性が求められる。

【０００３】従来、滑り性を向上させたポリエステルフ
ィルムとして、フィルム表面に凹凸を形成して摩擦係数
を低下させることが行われている。その為に大別する
と、（１）ポリエステル合成時に使用する触媒、着色防
止剤などの一部または全部を反応過程で析出せしめ微粒
子として存在させてなるポリエステルフィルム、（２）
ポリエステル合成時の任意の段階で外部より無機微粒子
を添加してなるポリエステルフィルムが提案されいる。

【０００４】しかし、（１）のポリエステルフィルム
は、合成反応中に触媒金属化合物に起因する粒子を生成
させて得られるものである為、粒子量や粒子径のコント
ロールが困難であり、粗大粒子の生成が避け難いなどの
問題点があった。

【０００５】一方、（２）のポリエステルフィルムに添
加する無機微粒子として、シリカ、酸化チタン、硫酸バ
リウム、酸化ケイ素−酸化マグネシウム化合物、シリカ
−アルミナ化合物、アルミナ化合物、ガラス粉末、炭酸
カルシウム、クレイ、雲母、タルク、リン酸カルシウ
ム、リン酸マグネシウムなどが知られており、その平均
粒径が０．００１〜１０μｍのものがポリエステルフィ
ルムの用途に応じて使い分けられている（特公昭５９−
８２１６号、特開昭５２−３６４５号など）。

【０００６】しかし、従来から用いられているこれらの
無機微粒子は、それらの製法に由来するのであるが、粒
径分布が広く、殆んどの粒子形状が不定形である。シリ
カ微粒子を例にとると、ハロゲン化ケイ素の熱分解法に
よる平均一次粒子径０．０２〜０．１μｍのシリカ、ケ
イ酸ナトリウム湿式法による１〜５μｍ凝集塊の粉砕シ
リカ、天然シリカの破砕体を溶融球形化したシリカなど
で、いずれも電子顕微鏡観察によると、粒子形状が不定
形であったり、仮に球形に近いものでも粒径分布が非常
に広いものであった。

【０００７】さらに、近年ポリエステルフィルムの薄膜
化が進み、特に磁気記録の高密度化が一段と促進される
につけ、ポリエステルフィルムの滑り性および耐摩耗性
の改良が今までより以上に強く要望されてきている。そ
の為にポリエステル中に不活性微粒子を添加して得られ
るポリエステルフィルムについては、多くの提案がなさ
れているが、これらの提案は、上述したように添加微粒
子の物性面による制限から、電磁変換特性として必要な
均質微細で高密度な表面凹凸を与えるものではなく、フ
ィルムの製造工程、磁気テープ製造工程および磁気テー
プ使用時の滑り性や耐摩耗性を充分に満足しうるには至
っていない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、ポリエ
ステルフィルム表面が平滑であるが滑り性も満足すると
いう一見あい入れない特性の要求に対して、従来技術で
の問題点が添加微粒子の性状に基くものと考え、鋭意検
討した結果本発明に至ったものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段および作用】本発明は、有
機ケイ素化合物をアルコール性溶液中で加水分解して製
造された平均粒子径が０．０５〜２μｍの範囲でかつ粒
子径の標準偏差値が１〜１．３の範囲にあるシリカ球状
微粒子を、ポリエステルに対して０．０１〜５重量％添
加してなるフィルムであって、その静摩擦係数が１．０
以下であることを特徴とする磁気テープ用ポリエステル
フィルムに関するものである。

【００１０】

【００１１】球状シリカ微粒子（以下、「球状微粒子
（Ａ）」という場合もある）の原料である有機ケイ素化
合物（以下、「有機金属化合物」という場合もある）
は、加水分解性有機基を有し、加水分解縮合して三次元
に（金属−酸素）結合鎖を形成し得る化合物で、工業的
に入手しやすく安価であるものとしてシリコンのアルコ
キシ化合物が好適に用いられる。これら化合物は一般式 Ｒ¹ _mＳｉ（ＯＲ²）_n （但し、Ｒ¹は水素原子及び置換基があってもよい炭素
数１０までのアルキル基、アリール基、不飽和脂肪族残
基の群から選ばれる少なくとも一種の基、Ｒ²はアルキ
ル基を表す。ｍは０又は正の整数、ｎは１以上の整数で
あり、ｍ＋ｎ＝４である。ｍ個のＲ¹は異なっていても
よく、ｎ個のＲ²も同様である。）

【００１２】Ｒ²は好ましくは炭素数８までの低級アル
キル基が用いられる。ｎが３以上のアルコキシケイ素化
合物は単独で使用可能であるが、ｎ＝１又は２で表され
る化合物は加水分解性有機基を３個以上有する原料とと
もに使用し得る。上記式で表される有機ケイ素化合物の
具体例としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキ
シシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラブトキ
シシラン、トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、
メチルトリメトキシシラン、トリメトキシビニルシラ
ン、トリエトキシビニルシラン、３−グリシドキシプロ
ピルトリメトキシシラン、３−クロロプロピルトリメト
キシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラ
ン、３−（２−アミノエチルアミノプロピル）トリメト
キシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルト
リエトキシシラン、ジメトキシジメチルシラン、ジメト
キシメチルシラン、ジエトキシメチルシラン、ジエトキ
シ−３−グリシドキシプロピルメチルシラン、３−クロ
ロプロピルジメトキシメチルシラン、ジメトキシジフェ
ニルシラン、ジメトキシメチルフェニルシラン、トリメ
チルメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、ジメ
チルエトキシシラン、ジメトキシジエトキシシランなど
が挙げられる。

【００１３】また、他の好ましい有機ケイ素化合物とし
てこれらアルコキシケイ素化合物の誘導体がある。一例
として、一部のアルコキシ基（ＯＲ²）がカルボキシル
基あるいはβ−ジカルボニル基など、キレート化合物を
形成し得る基で置換された化合物、あるいはこれらアル
コキシケイ素化合物またはアルコキシ基置換化合物を部
分的に加水分解して得られる低縮合物などである。

【００１４】

【００１５】球状微粒子（Ａ）は、上記した有機ケイ素
化合物を原料とするが、それ以外にナトリウム、カリウ
ム、ルビジウム、セシウム、マグネシウム、カルシウ
ム、ストロンチウム、バリウム、ホウ素、アルミニウ
ム、ガリウム、インジウムなどの有機金属化合物または
無機塩を共存させて加水分解することにより、シリコン
と上記金属の酸化物との複合体微粒子とすることもでき
る。その際、球状微粒子（Ａ）中のシリコンの酸化物の
割合を原子比で７０％以上とするのが好ましい。

【００１６】上記した有機金属化合物はアルコール性溶
液中に添加混合して加水分解されるが、その添加方法は
一括、分割など任意の方法がとりうる。その際有機金属
化合物の溶液の最終濃度は２ｍｏｌ／リットル以下にす
るのが好ましい。

【００１７】この濃度が２ｍｏｌ／リットルを超える
と、本発明に有効な前記した粒子径範囲の球状微粒子
（Ａ) が安定に得られなくなることがある。

【００１８】アルコール性溶液中のアルコールは、メタ
ノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、
イソアミルアルコール、エチレングリコール、プロピレ
ングリコールなどが単一でまたは混合物で用いられる。
該溶液中にジオキサン、ジエチルエーテル、酢酸エチ
ル、ベンゼン、トルエン、ヘキサンなどの有機溶媒を一
部混合することもできる。

【００１９】アルコール性溶液中には加水分解に必要な
水を共存せしめる。この水含量は、粒子の形状や粒子径
に影響を及ぼすので、好ましい量に制御する必要がある
が、有機金属化合物の金属の種類および化合物の種類に
よって変化する。また、この水は気相中の湿気により供
給することもできる。

【００２０】加水分解は、例えば上記した有機金属化合
物原料またはそのアルコール溶液を上記アルコール性溶
液中に添加し、０〜５０℃の範囲、好ましくは室温下３
０分〜１００時間撹拌することによって行われる。その
際、加水分解速度をコントロールする目的で、Ｎ
Ｈ₄ ⁺ 、Ｎａ⁺ などのカチオンやＳＯ₄ ^2- 、Ｈ₂ ＰＯ₄
^- などのアニオンやエタノールアミン、テトラメチル
アンモニウムハイドロオキサイドなどの有機アミン化合
物の触媒成分を添加することができるが、その有無およ
び量は原料によって異なり、粒子の形状および粒子径へ
の影響を考慮して適宜選択される。

【００２１】このようにして有機金属化合物をアルコー
ル性溶液中で適切な条件の下で加水分解すれば、球状微
粒子（Ａ) は、球形でしかも粒径分布幅の非常に小さい
無機酸化物微粒子として溶液中に析出する。この析出粒
子には原料に由来する有機基が一部残存して結合してい
ることもある。該析出粒子を溶液中より濾過、遠心分
離、溶媒蒸発など従来公知の方法で分離した後、乾燥ま
たは場合により３００〜１０００℃で焼成して、目的と
する球状微粒子（Ａ) とすることができる。また、球状
微粒子（Ａ) のポリエステル中での分散性を高めるため
に、粒子間の凝集を極力防ぎ単分散させることが重要で
ある。そのために、ポリエステルへの添加に先立って擂
漬機、ボールミル、ジェット粉砕機等通常の方法で凝集
粒子をときほぐすことは有効である。

【００２２】こうして得られた球状微粒子（Ａ) は、平
均粒径が０．０５〜２μｍの範囲でかつ粒子径の標準偏
差値が１〜１．５、より好ましくは１〜１．３の範囲に
ある粒径分布が非常にシャープなものである。粒径が
０．０５μｍより小さければ添加による滑り性改良の効
果が少なく、また、２．０μｍより大きければ薄膜フィ
ルムには表面の凹凸が大き過ぎて問題となる。

【００２３】本発明におけるポリエステルとは、テレフ
タル酸またはそのエステル形成性誘導体を主たるジカル
ボン酸成分とし、エチレングリコール、１，４−ブタン
ジオールなどのジグリコールまたはそのエステル形成性
誘導体を主たるグリコール成分とするポリエステルであ
るが、組成、製法などに限定されるものではなく、他の
ポリエステルを配合したものであってもよい。

【００２４】ポリエステル中に球状微粒子（Ａ) を添加
する時期は、ポリエステル重合前、重合中あるいは重合
終了後ペレット化する時でも良く、更にシート状に溶融
押出しする際に添加しても良い。

【００２５】球状微粒子（Ａ) は通常粉末状で添加され
るが、ポリエステルへの添加時期がポリエステル重合前
または重合中とする場合には、エチレングリコールなど
重合仕込時に液状であるポリエステル原料の一部あるい
は全量中にあらかじめ上記微粒子を混合、高分散せしめ
て、スラリー状またはゾル状で添加することはポリエス
テル中にも高分散され、結果としてフィルム中に均一に
分散し均一な凹凸を形成せしめることができるので好ま
しい。液状ポリエステル原料中に上記微粒子を高分散さ
せるには、湿式ボールミル、超音波など従来公知の方法
が用いられる。また、ポリエステルへの添加に際し、シ
ランカップリング剤、チタンカップリング剤、界面活性
剤などを用いて、分散性を高めてもよい。

【００２６】球状微粒子（Ａ) の添加量は、ポリエステ
ルに対して０．０１〜５重量％の範囲とする。添加量が
０．０１重量％よりも少なければ滑り性に対する効果が
不充分であり、また、５重量％よりも多い場合はフィル
ムの破断強度などの物性の低下があり好ましくない。

【００２７】なお、本発明でいう平均粒子径および標準
偏差値は下記の方法により求めた。１０万倍の電子顕微
鏡撮影像の任意の粒子３００個の粒子径を実測して求
め、平均粒子径、標準偏差値を下記の式により求めた。

【００２８】

【数１】

【００２９】（但し、Ｘｉはｉ個目の粒子径を示し、ｎ
は３００である。)

【００３０】

【発明の効果】特定された製法により得られた、粒子が
球状で粒子径分布が非常にシャープな球状シリカ微粒子
をポリエステルに添加して得られる本発明のポリエステ
ルフィルムのうち、特に静摩擦係数が１．０以下のもの
は、その表面に均質微細な凹凸が確実に形成されている
ことから、表面が実質上平滑でしかも滑り性に優れてい
る。このため、静摩擦係数が１．０以下の本発明のポリ
エステルフィルムは磁気テープ用フィルムとしてきわめ
て有用なものである。

【００３１】さらに、本発明の磁気テープ用ポリエステ
ルフィルムは、耐摩耗性や磁気テープとする時の磁性層
の塗布性にも優れており、特に電磁変換特性に優れてい
る。

【００３２】

【実施例】以下、実施例により本発明を詳述するが、こ
の実施例により本発明の範囲が何ら制限されるものでは
ない。

【００３３】実施例１ ＜シリカ微粒子＞ 撹拌機、滴下口および温度計を備えた３０リットルのガ
ラス製反応器にエタノール１６．５５リットルと２８％
アンモニア水溶液３．３４ｋｇを添加して混合した。こ
の混合液を２０℃±０．５℃に調整し、撹拌しながらテ
トラエトキシシラン１．６１ｋｇをエタノール３．０リ
ットルに希釈した溶液を滴下口より１時間かけて滴下
し、滴下後も２時間撹拌を続け、加水分解を行い懸濁液
を得た。この時の最終溶液全量に対する各原料の濃度は
テトラエトキシシラン０．３１モル／リットル、アンモ
ニア２．２０モル／リットル、水５．３４モル／リット
ルであった。次いで、上記懸濁液を蒸発缶に移し、缶温
度４０℃で減圧下にアンモニア、水およびエタノールを
留去して、粉末状のシリカ微粒子を得た。このシリカ微
粒子を空気中で１５０℃で乾燥してシリカ微粒子（１）
を得た。得られたシリカ微粒子（１）の平均粒子径およ
び粒子径の標準偏差値を測定したところそれぞれ０．５
３μｍおよび１．０５であった。なお、シリカ微粒子
（１）は、その電子顕微鏡撮影像によれば、球形の微粒
子であった。 ＜フィルム＞ シリカ微粒子（１）の０．５重量部をエチレングリコー
ル（以下、「ＥＧ」と略記する）１００重量部に添加
し、ボールミルにかけた後ろ過してシリカ微粒子のＥＧ
高分散体を得た。次に、ジメチルテレフタレート１００
重量部およびシリカ微粒子（１）のＥＧ高分散体８０重
量部に酢酸亜鉛０．０１重量部を加えて２００℃でエス
テル交換を行った。引続き、三酸化アンチモン０．０３
重量部を添加した後、減圧下に２８０℃まで昇温して重
縮合を行った後、２９０℃に設定された押出し機でシー
ト化し、続いて１００℃で縦および横方向に３．５倍延
伸し、２１０℃で１０秒間熱処理を行って厚さ４０μｍ
のポリエステルフィルムを得た。 ＜フィルム表面特性＞ 上記のようにして得られた二軸配向ポリエステルフィル
ムの静摩擦係数をＡＳＴＭ−Ｄ−１８９４Ｂ法にしたが
って測定したところ、＜１．０であった。さらに、この
フィルムの表面を電子顕微鏡で観察したところ、微粒子
による均一で微細な突起が形成されていた。 実施例２ ＜シリカ微粒子＞ 実施例１の方法に準じて得られた粉末状のシリカ微粒子
を空気中で５００℃で焼成して、平均粒子径および粒子
径の標準偏差値がそれぞれ０．２８μｍおよび１．０５
のシリカ微粒子（２）を得た。 ＜フィルム＞ 実施例１において、シリカ微粒子（１）の代わりにシリ
カ微粒子（２）を用いた以外は実施例１と同様にして二
軸配向ポリエステルフィルムを得た。 ＜フィルム表面特性＞ 上記のようにして得られた二軸配向ポリエステルフィル
ムの静摩擦係数を実施例１と同様にして測定したとこ
ろ、＜１．０であった。さらに、このフィルムの表面を
電子顕微鏡で観察したところ、微粒子による均一で微細
な突起が形成されていた。 実施例３ ＜フィルム＞ 実施例１において、シリカ微粒子（１）の代わりにシリ
カ微粒子（２）を用い、かつシリカ微粒子のＥＧ高分散
体を用いる代わりにＥＧのみを用いてエステル交換およ
び縮合を行った後、シリカ微粒子（２）を０．４重量部
を添加した以外は実施例１と同様にして二軸配向ポリエ
ステルフィルムを得た。 ＜フィルム表面特性＞ 上記のようにして得られた二軸配向ポリエステルフィル
ムの静摩擦係数を実施例１と同様にして測定したとこ
ろ、＜１．０であった。さらに、このフィルムの表面を
電子顕微鏡で観察したところ、微粒子による均一で微細
な突起が形成されていた。

【００３４】

【００３５】

【００３６】

【００３７】

【００３８】

【００３９】

【００４０】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ１１Ｂ 5/704 // Ｂ２９Ｋ 23:00 Ｂ２９Ｌ 7:00

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機ケイ素化合物をアルコール溶液中で
   加水分解して製造された平均粒子径が０．０５〜２μｍ
   の範囲でかつ粒子径の標準偏差値が１〜１．３の範囲に
   あるシリカ球状微粒子を、ポリエステルに対して０．０
   １〜５重量％添加してなるフィルムであって、その静摩
   擦係数が１．０以下であることを特徴とする磁気テープ
   用ポリエステルフィルム。
2. 【請求項２】 有機ケイ素化合物がアルコキシケイ素化
   合物またはその誘導体である請求項１に記載の磁気テー
   プ用ポリエステルフィルム。