JPH11171993A - ポリベンゾアゾールフィルム - Google Patents

ポリベンゾアゾールフィルム

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JPH11171993A
JPH11171993A JP33968097A JP33968097A JPH11171993A JP H11171993 A JPH11171993 A JP H11171993A JP 33968097 A JP33968097 A JP 33968097A JP 33968097 A JP33968097 A JP 33968097A JP H11171993 A JPH11171993 A JP H11171993A
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JP
Japan
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film
dope
polybenzoazole
pbo
fine particles
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Pending
Application number
JP33968097A
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English (en)
Inventor
Akito Hamano
明人 濱野
Juji Konagaya
重次 小長谷
Tadashi Okudaira
正 奥平
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Toyobo Co Ltd
Original Assignee
Toyobo Co Ltd
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Publication date
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  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
  • Magnetic Record Carriers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】表面平滑性が優れ、かつ走行性の良好な高強度
PBOフィルムを提供することである。 【解決手段】主たる構成単位が次の繰り返し単位(a)
および/または(b)および/または(c)および/ま
たは(d)からなる配向ポリベンゾアゾールフィルムで
あり、フィルムの3次元平均表面粗さSRaが50nm
以上かつ150nm以下であり、1μm以上の粗大突起
が10個/mm2 以下であることを特徴とするポリベン
ゾアゾールフィルム。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、配向ポリベンゾア
ゾールフィルム特にポリベンゾオキサゾールフィルムに
関し、より詳しくは高弾性率を有し、かつ表面平滑性と
滑り性の両特性を持つベースフィルムとして好適であり
特に磁気記録用として好ましい配向ポリベンゾアゾール
フィルムに関する。
【0002】
【従来の技術】磁気テープ用ベースフィルムとしては、
2軸配向ポリエチレンテレフタレートフィルムが広く一
般的に使用されている。しかし、ベースフィルムを薄く
することで記録時間と記録容量を増やしたい要求に対し
て機械的強度において限界があった。そこでより高強力
な全芳香族ポリアミドや全芳香族ポリエステルなどのフ
ィルムの開発が行われている。ポリベンゾアゾール、特
にポリベンゾオキサゾール(PBOと略す)は、棒状ポ
リマーでそれの配向フィルムは極めて高い機械的強度を
有することが開示されている(米国特許第4,973,
442)。しかし、磁気テープ用ベースとして使用する
場合、フィルム表面には平滑性と無欠点性が必要である
と同時に走行性を得るため微細な表面凹凸が必要であ
る。この点についての検討は全くなされておらず、従来
開示されているPBOフィルムは表面に粗いフィブリル
状の突起を有し実用的な磁気テープとして使用すること
は難しかった。これに対する改良も試みられてはいる
(特表平6−503521)が、表面平滑性の良好なフ
ィルムは得られていないのが現状である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の点を
解決しようとするもので、その目的は、表面平滑性が優
れ、かつ走行性の良好な高強度PBOフィルムを提供す
ることである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するために鋭意検討した結果、特定の微粒子をP
BOのポリリン酸ドープに混練り分散し、特定条件で製
膜することで、特定の表面特性を持った磁気テープ用ベ
ースフィルムなどに有用である機械的強度に優れたポリ
ベンゾアゾールフィルムを見出し、本発明に到達した。
即ち、本発明は、フィルムの3次元平均表面粗さ(SR
a)が5nm以上かつ50nm以下であり、1μm以上
の粗大突起が10個/mm2 以下であることを特徴とす
るポリベンゾアゾールフィルムある。
【0005】ポリベンゾアゾールの主たる構成単位は
〔化1〕〜〔化4〕の構成単位を含有するものであり、
好ましくは〔化5〕である。
【0006】
【化1】
【0007】
【化2】
【0008】
【化3】
【0009】
【化4】
【0010】
【化5】 ここでRは、
【0011】
【化6】
【0012】
【化7】
【0013】
【化8】
【0014】
【化9】
【0015】
【化10】
【0016】
【化11】
【0017】
【化12】
【0018】およびこれらのハロゲン基、ニトロ基、ア
ルキル基によって芳香核が置換された置換体を表してい
る。Rが2種類以上からなる共重合体でもかまわない。
【0019】更に好ましい形態は該ポリベンゾアゾール
フィルムにおいて、1μm以上の粗大突起が1個/mm
2 以下であることを特徴とする磁気記録基材用のポリベ
ンゾアゾールフィルムである。
【0020】本発明に用いられるポリベンゾアゾール
は、米国特許第4,533,693などに記載されるよ
うな公知の方法で合成することができる。たとえば、ポ
リリン酸中に4,6−ジアミノレゾルシノール2塩酸塩
を分散して加熱混合しながら減圧して塩酸を除去した
後、微粉化したテレフタル酸を添加して更に加熱混合し
ながら減圧して、主たる構成単位が(e)であるシスー
ポリ(p−フェニレンベンゾビスオキサゾール)(略称
PBO)が得られる。本発明では、好適にはPBOが用
いられるがこれに限定されるものではない。重合後およ
びフィルム化後のポリマーのメタンスルホン酸溶液で測
定した極限粘度は、5以上が好ましい。極限粘度が5以
下の場合、十分な機械的強度が得られないためである。
【0021】本発明で用いられるポリベンゾアゾールに
は、ポリベンゾアゾールのポリリン酸ドープに対して不
活性な微粒子を含有させる必要がある。不活性な微粒子
としては、充分に加熱乾燥処理したシリカ微粒子などが
好適である。該微粒子は表面処理によってドープに対し
て不活性化しているのが好ましい。該微粒子は、ポリベ
ンザゾールのドープもしくはその原料に添加して2軸混
練り機などで混練り分散される。この際に副反応が生じ
るのは好ましくないので最小限に抑える必要がある。該
微粒子の粒径は50〜1000nmが好適である。特に
平均粒径が70〜300nmで粒度分布の幅の小さいも
のが好適である。特に5000nm以上の粒径の粒子を
実質的に含まないものが好適である。平均粒子径が50
nm以下の場合、フィルム表面にフィルム走行性に有効
な突起を形成させることができない。平均粒子径が10
00nmより大きいと表面に形成される突起が大きく、
磁気テープにした時の磁気記録特性が悪くなる。粒径5
000nm以上の粒子が存在するとフィルム表面に粗大
突起ができ磁気テープにした時の磁気変換特性が悪くな
る。本特許の表面特性を有するポリベンザゾールを得る
上で、適切な不活性微粒子の混練り分散が重要である。
該微粒子を適切なスクリューの2軸押出機で混練りした
後、フィルターを通すことで更に分散させるとともに凝
集した微粒子や系外から入った異物由来の粗大な粒子を
除く必要がある。
【0022】本発明のポリベンゾアゾールのフィルム
は、重合で得られた不活性微粒子を含有したドープを不
活性雰囲気中で押出機に投入しダイスより押出し、米国
特許第4,973,442記載の方法または特表平6−
503521の記載の方法でフィルム化できる。米国特
許第4,973,442記載の方法は、円筒状の逆転す
る回転ダイで液晶性のドープに剪断力を与えポリマーを
配向させることによって押出し方向にに対して+θ度配
向した層とーθ配向した層を形成して多軸配向フィルム
を得ることができる。この方法の欠点として厚み均一性
が得られにくいことと表面にフィブリル状の突起が形成
され平滑性の良好なフィルムが得られにくい点が挙げら
れる。フィブリル状の突起は円筒状の逆転するダイを多
重にすること+θ度配向した層とーθ配向した層の層厚
みを薄くすることでフィブリル状突起を微細にすること
ができる。
【0023】特表平6−503521に準じた方法は、
たとえば不活性微粒子を含有したPBOのドープをTダ
イより80〜200℃で押出し、押出された高粘度のフ
ィルム状ドープを不活性雰囲気で冷却し、そのフィルム
状ドープを別の延伸可能な熱可塑性フィルムで両面をラ
ミネートし、そのドープと熱可塑性フィルムのラミネー
ト全体をテンターなどで縦方向と横方向に同時に延伸す
るか、Tダイより押出された縦方向に配向しているフィ
ルム状ドープをそのままもしくはロール延伸機で更に縦
方向に延伸してから横方向に延伸して2軸配向ドープが
得る。得られたフィルムの縦方向の配向が弱い場合は、
更にロール延伸などで縦方向に延伸する方法をとること
も可能である。ラミネートした熱可塑性フィルムを剥離
して取り除いた後、得られたPBOの2軸配向したフィ
ルム状ドープを水洗凝固して2軸配向フィルムを得る。
2軸配向したフィルム状ドープを水洗する際、張力を維
持し、分子の緩和を抑制する必要がある。ここでの分子
の緩和は、引張弾性率を低下させるとともにフィルムの
表面平滑性も低下させるので好ましくない。
【0024】本発明のポリベンザゾールフィルムは、3
次元平均表面粗さが(SRa)が5nm以上かつ50n
m以下であり、1μm以上の粗大突起が10個/mm2
以下である必要がある。SRaが5nm以下の時はフィ
ルムを巻き取る作業性や磁気テープにした時の走行性、
ガイドロールに対する耐摩耗性などが不足する。SRa
が50nm以上の時は、磁気テープやフロッピーディス
クにした時に電磁変換特性が不十分となる。高密度記録
用の磁気記録基材として使用する場合のフィルムのSR
aは20nm以下が好ましい。1μm以上の粗大突起が
10個/mm2以上の時は、磁気テープやフロッピーデ
ィスクにした時に信号欠陥が生じるので好ましくない。
特に高記録密度用の磁気記録基材として使用する場合は
1個/mm2 以下である必要がある。3次元平均表面粗
さ(SRa)と1μm以上の粗大突起数を本発明の範囲
にするためには、該不活性微粒子の粒径分布と添加量、
分散方法を適切なものを用いるとともに、延伸や凝固の
条件も適切に選ぶ必要がある。また、異物の混入の防止
措置と混入した異物の除去する対策を行うことが望まし
い。
【0025】本発明で用いられるポリベンゾアゾールフ
ィルムの厚みは特に限定されないが、例えば、高密度の
磁気テープとして使用する場合は1〜10μmが好適で
ある。フィルムが厚い場合は、敢えて本発明の高強度フ
ィルムを使用する必要はない場合が多い。加工工程やテ
ープ走行の時の張力に耐える必要から一般的に1μm以
上の厚みが好適である。
【0026】本発明で用いられるポリベンゾアゾールフ
ィルムは、縦方向および横方向の引張弾性率は1000
〜5000Kg/mm2 が好適である。引張弾性率が1
000Kg/mm2 より少ない場合は、薄肉フィルムに
した時にフィルムの腰が不十分になる。引張弾性率が5
000Kg/mm2 より大きい場合は、製造するのが難
しくなる。特に磁気テープのベースフィルムに使用する
場合は、薄膜にしても縦方向の張力に耐えるように縦方
向の引張弾性率は1500Kg/以上が好適で、かつ、
縦方向の裂け易さを抑えるために横方向の引張弾性率は
縦方向の引張弾性率の50〜200%の値であることが
好ましい。横方向の引張弾性率は縦方向の引張弾性率の
50%より小さい値であると縦に裂け易いフィルムとな
りが好ましくない。また、横方向の引張弾性率は縦方向
の引張弾性率の200%より大きな値であると横に裂け
易いフィルムとなり好ましくない。得られたフィルムは
磁気記録層や金属蒸着層などとの接着力を上げるため
に、アンカー剤を塗布したり、ケミカルエッチング処
理、コロナ処理、プラズマ処理などを行ってもよい。
【0027】本発明のフィルムには公知の添加剤、たと
えば、紫外線吸収剤、熱安定剤、延伸助剤などが添加さ
れていてもよい。本発明のフィルムは、磁気テープ用フ
ィルム、フロッピーディスク用フィルム、コンデンサ用
フィルム、フレキシブルプリント基板用基材、電気絶縁
材料などに有用である。特に高密度磁気記録が要求され
るDDSテープ用フィルム、デジタルビデオテープ用フ
ィルム、8mmビデオテープ用フィルムに好適である。
【0028】実施例 以下、本発明の内容および効果を実施例によって説明す
るが、本発明は、その要旨を逸脱しない限り以下の実施
例に限定されるものではない。なお、以下の実施例、比
較例における物性の評価方法は以下の通りである。
【0029】(1)フィルムの表面粗さ特性 フィルム表面を触針式3次元表面粗さ計(SE−3A
K、株式会社小坂研究所製)を用いて、針の半径2μ
m、荷重30mgの条件下に、フィルムの機械方向にカ
ットオフ値0.25mm測定長1mmにわたって測定
し、2μmピッチで500点に分割し、各点の高さを3
次元粗さ解析装置(SPA−11)に取り込ませた。こ
れと同様の操作をフィルムの幅方向について2μm間隔
で連続的に150回、即ちフィルムの幅方向0.3mm
にわたって行い、解析装置にデータを取り込ませた。そ
して解析装置に3次元平均表面粗さSRaを計算させ
た。
【0030】(2)フィルム表面の1μm以上の粗大突
起数 フィルム表面にアルミニウムを薄く蒸着した後、Nac
he社製二光束干渉顕微鏡を用い、400倍で1mm2
の面積を観察し、突起高さ対応してできる干渉縞をもつ
突起を数えた。
【0031】(3)フィルムの機械的特性 フィルムを縦方向および横方向にそれぞれ幅10mm、
長さ100mmの短冊状に切り出して試験片とし、引張
試験器(株)島津製作所製オートグラフを用い、引張速
度50mm/分、チャック間長さ40mmで引張試験を
行い、引張弾性率を測定した。
【0032】(4)フィルムの滑り性 20℃、65RH%における動摩擦係数を、ASTM−
D1894に準じて測定した。動摩擦係数が0.8以下
のフィルムは、滑り性が良好で、作業性に優れる。
【0033】(5)フィルムの耐スクラッチ性 幅10mmに裁断したポリベンゾアゾールフィルムをプ
ラスチック性ピンに張力100g、巻き付け角90度、
走行速度150m/分で摩擦させつつ走行させた後、そ
の摩擦面にアルミニウムを蒸着して表面の傷の量を実体
顕微鏡で観察して、以下の様にランク分けした。 優:傷が全く認められない。 良:かすかに傷が認められるが、極めて微量である。 可:少量の傷が認められる。 不可:多量の傷が認められる。
【0034】実施例1 (1)ポリマードープ 1バッチ当たり、116%のポリリン酸43.86kg
に窒素気流下、五酸化二リン14.49kgを加えた
後、4,6−ジアミノレゾルシノール二塩酸塩9.10
kg、及び、平均粒径2μm にまで微粉化したテレフタ
ル酸7.10kg、及び日本触媒化学工業製の平均粒径2
00nmの単分散球状シリカ微粒子45gを加え、80℃
で槽型反応器内で、撹拌混合した。さらに150℃で1
0時間加熱混合した後、200℃に加熱した2軸押し出
し機を用いて重合し、公称目開き30μmフィルターを
通してPBOのポリマードープを得た。ポリマードープ
の色は黄色であり、メタンスルホン酸溶液で測定した極
限粘度は30〜38dl/gであった。
【0035】(2)2軸延伸フィルム (1)で得られた不活性微粒子を含有したPBOのポリ
リン酸ドープを公称目開き20μmフィルターを通して
からTダイより150℃で押出し、押出された高粘度の
フィルム状ドープを窒素雰囲気のクリーンルームで金属
ロールにキャストし冷却し、そのフィルム状ドープを別
に用意した未延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム
で両面をラミネートした。そのドープと未延伸ポリチレ
ンテレフタレートフィルムとのラミネート全体をテンタ
ーで横方向に100℃で3倍延伸した後、ラミネートし
たポリエチレンテレフタレートフィルムを剥離して取り
除いた。得られたフィルム状ドープを両端を把持しつつ
定長幅で水洗凝固した後にテンターで両端を把持しつつ
280℃で熱固定して厚み3μmのPBO2軸配向フィ
ルムを得た。得られたフィルムは、表面平滑性が良好
で、かつ滑り性と耐スクラッチ性も良好であった。引張
弾性率も2000Kg/mm2 以上有り、磁気テープ用
の薄膜ベースフィルムとして好適であった。 比較例1 シリカ微粒子を添加せずに実施例1と同様にPBOフィ
ルムを得た。得られたフィルムは、滑り性と耐スクラッ
チ性が悪かった。
【0036】比較例2 実施例1において、延伸したドープを水洗凝固する際、
両端を把持せずにPBOフィルムを得た。得られたフィ
ルムは平面性、表面平滑性が悪く、1μm以上の粗大突
起が多かった。また機械方向にも裂けやすかった。
【0037】比較例3 実施例1において、PBOドープの取り出しと押出しに
おけるフィルターとして公称目開き50μmのフィルタ
ーを用いてPBOフィルムを得た。得られたフィルム
は、滑り性と耐スクラッチ性は良かったが、1μm以上
の粗大突起が多く、磁気テープ用ベースフィルムには使
えないものであった。
【0038】実施例2 実施例1において添加したシリカ微粒子の量を1バッチ
当たり90g添加して実施例1と同様にPBOフィルム
を得た。得られたフィルムは、表面平滑性が良好で、か
つ滑り性と耐スクラッチ性も良好であった。引張弾性率
も2000Kg/mm2 以上有り、磁気テープ用の薄膜
ベースフィルムとして好適であった。
【0039】
【発明の効果】以上、記載の通り、本発明は前記特許請
求の範囲に記載のとおりの構成を採用することにより、
滑り性が良好でフィルムの取り扱い性と磁気テープ等に
加工した時の走行性が良好で、かつ表面が平滑で粗大突
起を持たないので磁気記録用の基材などに好適であり、
かつ極めて高い引張弾性率を持つので薄膜化が可能なポ
リベンザゾールフィルムを提供できる。
【0040】
【表1】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI B29L 7:00

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 配向ポリベンゾアゾールフィルムの3次
    元平均表面粗さSRaが5nm以上かつ50nm以下で
    あり、1μm以上の粗大突起が10個/mm 2 以下であ
    ることを特徴とするポリベンゾアゾールフィルム。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のポリベンゾアゾールがポ
    リベンゾオキサゾールであることを特徴とするポリベン
    ゾアゾールフィルム。
  3. 【請求項3】 請求項1記載のポリベンゾアゾールフィ
    ルムが、1μm以上の粗大突起が1個/mm2 以下であ
    ることを特徴とするポリベンゾアゾールフィルム。
  4. 【請求項4】 請求項1記載のポリベンゾアゾールフィ
    ルムを磁気記録用途に用いることを特徴とするポリベン
    ゾアゾールフィルム。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006035628A (ja) * 2004-07-27 2006-02-09 Toyobo Co Ltd ポリベンザゾール系フィルムおよびその製造法
US7122617B2 (en) 2002-07-25 2006-10-17 Polymatech Co., Ltd. Polybenzazole precursor film, polybenzazole film and method of producing the same

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EP1829915A1 (en) 2002-07-25 2007-09-05 Polymatech Co., Ltd. Polybenzazole precursor film, polybenzazole film and method of producing the same
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