JPS61206624A - ポリエステルフイルム及びその製造方法 - 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、新規なポリエステルフィルム及びその製造方
法、さらに詳しくいえば、特定の構造ファクターと力学
的ファクターによって％徴つけられる新規な高配向、高
強度ポリニスデルフィルム及びその製造方法に関するも
のである。

従来の技術 通常、ポリエチレンテレフタレート全主体とした、−軸
延伸又は二軸延伸フィルムは、磁気テープベースフィル
ムとして広く利用されているが、近年磁気テープのうち
でも特にビデオテープのペースとしての需要が多くなる
とともに、強度、弾性率などの力学的特性について、よ
りいっそう厳しい要求がなされるようになってきた。

ところで、ポリエチレンテレフタレートについて、強度
、弾性率のような力学的特性を向上させる方法としては
、繊維に対し張カケ加えながら、局部的に加熱し、延伸
繊維とするいわゆるゾーン延伸、ゾーン熱処理法が知ら
れている〔１ジヤーナル・オブ・アプライド−ポリマー
・サイエンス（Ｊ、Ａｐｐｌ、Ｐｏｌｙｍｅｒ日ｃｉ、
）Ｊ、第２６巻、第２１３ページ（１９８１年）Ｌ しかしながら、この方法は、装置に制限があり、ｌ］広
のフィルムについて適用することが困難であるため、こ
のような延伸、熱処理に基つく、ポリエチレンテレフタ
レートフィルムの改質法は、まだ知られていない。

発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、ポリエチレンテレフタレートフィルム
について、磁気記録アープのベースとしての要求に対し
十分にこたえうる物性例えば強度、弾性率を付与するよ
うに改質することである。

問題点を解決するための手段 本発明者らは、ポリエチレンテレフタレートフィルムの
強度、弾性率を改善するために鋭意研究を重ねた結果、
未配向の非晶質ポリエステルフィルムを、狭い間隙金有
する一対のローシーを通して強制的に引き抜いたのち、
これ全熱処理したとき、従来のポリエステルフィルムと
は全く別異の高配向、高強度ポリエステルフィルムが得
られること全見出し、この知見に基づいて本発明をなす
に至った。

すなわち、本発明は、ポリエチレンテレフタレート全主
体とするフィルムであって、 （イ）　１００面がフィルム面に面配向していること、
←）　０１０而の方位角方向のＸ線回折強度分布の半値
幅より求めた配向指数が９２チ以上であること、 （ハ）　フィルムのエツジ方向から撮影した小角Ｘ′ｍ
散乱像が層線状４点像金示すこと、に）　１１０Ｈｚで
測定した動的弾性率が１１ＧＰａ以上であること、及び （υ　破断強度が２５０　ＭＰａ以上であることを特徴
とする高配向、高強度ポリエステルフィルム及びこのフ
ィルムを未配向の非晶質ポリエチレンテレフタレートフ
ィルムから製造する方法を提供するものである。

本発明方法で原料素材として用いるポリエチレンテレフ
タレートフィルムは、ポリエチレンテレフタレート単独
から成るフィルムだけでなく、ポリエチレンテレフタレ
ート全主体とするもの、すなわち、ボリエテレ／テレフ
タレート成分１ｆ９０分以外の成分としては、そのテレ
フタル酸の一部がイソフタル酸、ナフタリンジカルボン
酸に置換されたものがある。この原料素材のポリエチレ
ンテレフタレート’に主体とするポリエステルフィルム
は、溶融押出などで得られる未配向の非晶質のものであ
り、特に密度法で測定した結晶化度が５−以下のものが
好ましい。

本発明の高配向、高強度ポリエステルフィルムは上記の
未配向、非晶質ポリエステルフィルムを、その厚さの１
／ｌＯ〜４／５の間隙をもつ一対のローラー間を通して
、引き抜くことによって得られる。

この引き抜きは、原料素材のポリエステルフィルム？一
対のローラーで拘束し、一端に引張力を加えて引き出す
ことによって行われる。この際最終的の延伸比が３倍以
、Ｆになるように延伸する必要がある。

この方法で使用する一対のローラーは、ローラー自体を
加熱することができ、ローラー間の間隙を精度よく設定
、保持できるものがよい。このローラーは特に回転式せ
る必要はないが、篩速で引き抜く場合に自然回転するの
？妨げない。−また、このローラーの直径は、原料素材
のポリニスアルフィルムの厚芒のｌＯ〜５００倍程度の
範囲内で選ばれる。

本発明方法において、高配向を達成するには、ｏ−ラー
７晶度を６０〜９０℃の範囲に保持することが必要であ
る。これよりも低い温度では均一な延伸が行われず、し
たがって良好な配向細菌化が達成式れない。他方、この
温度よりも高い温度では、いわゆるスーパードローを生
じてフィルムは変形しても分子鎖が配向しないし、ざら
に温度が上ると、分子鎖の配向前に結晶化が起り、弾性
率や破断強度の良好なフィルム全書ることができない。

適切なローラ一温度は、原料素材のポリエステルフィル
ムの柚類によって若干変動するので、あらかじめ引張試
験を行い、その結果から推泪１１シて設定きれる。

本発明方法においては、前記のようにして引き抜いたフ
ィルムケいったん冷却し、長手方向に張力を加え、２０
〜８０ＭＰａ　の応力［゛で、１２ｏ〜２１０℃、好ま
しくは１５０〜２００℃の温度で熱処理する。この際の
張力が２０　ＭＰａよりも小δいと熱処理時に収縮が起
り、有効な分子鎖の配向や緊張が得られないし、また張
力が８０　ＭＰａよりも大きくなると、フィルムの白化
、亀裂、破断などを生じ、良質のフィルムが得られない
。

このように、本発明方法によると、原料素材の未配向、
非晶質ポリエステルフィルム全特定条件下で引き抜くこ
とにより、フィルム内部に結晶分子鎖軸のフィルムの長
手方向への配向と結晶の１００而のフィルム面への配向
奮起でせる。次いで、このように加工したフィルム全特
定の条件下で熱処理することにより、配向状態全固定し
、弾性率や破断強度全向上δせる。

このようにして得られた、本発明のポリエステルフィル
ムは、 （イ）　１００面がフィルム面に面配向していること、
（ロ）　０１０面の方位角方向のＸ線回折強度分布の半
値幅より求めた配向指数が９２％以上であること、 （ハ）　フィルムのエツジ方向から撮影した小角Ｘ線散
乱像が層線状４点像を示すこと、 に）　ｌｌＯＨ２で測定した動的弾性率が１１ＧＰ＆以
上であること、及び ６１−）　　破断強度が２５０ＭＰａ以上であることに
よって特徴づけられている。

この（イ）の要件は、ポリエチレンテレフタレートの結
、ｔ＆Ｔｈ二次元的に良く配列δせ、分子鎖間の凝集力
全強固にできるという点で物性に関係するもので、従来
、このような要件を備えたフィルムとしては、ポリエス
テルフィルムの二軸延伸フィルムなどが知られている。

しかし、これらの公知のフィルムは分子鎖軸の方向がフ
ィルム面内でランダムに近く、配向形式がいわゆる一面
配向を示すという点で本発明のフィルムと異なっている
。

次に←）の要件は、フィルムの長手方向へポリエチレン
プレフタレートの分子鎖が理想的に良く配−９−４／ｒ 列しているという点で物性に関係するものである。

この配向指数は適当なＸ線回折針金用いて、赤道回折曲
線０１０面の方位角方向のＯｕ−にα線による回折強度
分布を測定し、その半値幅β″ヲ求、式％式％） に従って配向指数ｆ。（％）全算出することによって得
られる。従来の配向ポリエステルフィルムは、二軸延伸
による一面配向を示すか、−軸延伸による一軸配向を示
しており、本発明のポリエステルフィルムのように１０
０面がフィルム面に良く配向し、かつ、０１０面の方位
角方向のＸ線回折強度分布の半値幅より求めた配向指数
が９２％以上というものは知られていない。

また、（ハ）の要件は、結晶相と非晶相の繰り返しの積
層構造がフィルムの長手方向へ配列し、結晶界面の傾き
及び積層状態にある結晶和音つなぐ非晶鎖の数とその緊
張の度合全表わすという点で物性に関するものである。

本発明のポリニスデルフィルムのエツジ方向から撮影し
た小角Ｘ線散乱像−１〇− は層線状４点像全示し、高い動的弾性率と高い破断強度
に寄与しているのが大きな特徴である。

でらに、に）及び（ホ）の要件は、ポリエステルフィル
ムの力学的性質のうち、実用的性能ｆｆ１６られす代表
的な指数である弾性率と強度の値を示している。

、Ｆ記、（イ）、（ロ）、（ハ）の要件を満し、かつに
）及び（ホ）の要件で示した動的弾性率１１　ＧＰａ以
上で、破断強度が２５０ＭＰａ以上であるような高配向
、高強度のポリエステルフィルムはまだ知られていない
。

発明の効果 表面が平温で厚さが均一な、かつ透明性の優れたフィル
ムを得ることができ、例えば磁気テープ、ビデオテープ
のベースフィルムとして要求される物性をもつフィルム
など全供給するのに有利である。

また、製造の際に用いる、ロー死間隔全調節可能にして
おけば種々の厚さの素材フィルムの加工に対応でき、従
来の延伸装置に比べ簡単な構造の装置で、しかも優れた
物性の配向フィルムを容易に製造しうるという利点があ
る。

実施例 次に実施例に従って本発明をさらに詳細に説明する。な
お、実施例中の各種の測定値は以下の方法によって測定
でれたものである。

（１）延伸比 一対のローラーを用いて引き抜き加工した際の素材ポリ
エステルフィルム上につけた標点間距離ｔ０と引き抜き
加工後のフィルム上の標点間距離４から、その比ｔ１／
ｌｏ’ｔ：延伸比λとした。

他端に、ロードセルを介して張力を加えた。ロードセル
に加わる張力Ｔを素材フィルムの断面！＊Ｓで除し、Ｔ
／Ｓ（ＭＰａ）ｆ引き抜き応力とした。

（３）密度測定及び結晶化度の算出 ＪＩＳ　Ｋ　７１１２に記載でれたＤ法に準じて、四基
化炭素−ｎ−へブタン系の密度勾配管を用いて、２５℃
でポリエステルフィルムの密度ａ（ｒ／、−ｄ）ｔ−測
定し、次式により結晶化度Ｘ（％）全算出した。

（４）強伸度特性の測定法 ＪＩＥＩ　Ｋ　７１１３に記載された２号形試験片のＶ
２縮少形のダンベル形試験片打ち抜きカッターで打ち抜
いた試験片について、東洋ボールドウィン社製テンシロ
／を用い、伸長速度２０咽／分でＳ　−８曲線全測定し
、破断強度（Ｍｐａ）を算出した。

（５）動的弾性率の測定法 東洋ボールドウィン社製Ｒｈ５ｏｖｉｂｒｏｎ　ｆ使用
し、幅ａｍｍ、長さ９０咽に切り出した試料片について
、つかみ具間距離６０Ｍ、周波数１１０Ｈｚで、室温゛
（２３℃）において、動的弾性率］！＋′’ｌ測定した
。

（６）Ｘ線回折強度 理学電機社製Ｘ線回折計（２０２７）、繊維試料台、ゴ
ニオメータ、シンチレーションカウンタ、及ヒ波高分析
器の組合せで、赤道回折曲線（０１０）面の１２一 方位角方向のＯｕ−にα線による回折強度分布全測定し
、その半値幅β０を求め、次式から配向指数ｆｅ（％）
を算出した。

ｆ０＝　１００（１８０−β）／ｌｓｏ　　（％）また
、繊維試料台の代わりに極点図形測定試料台を用い、１
００極点、０１０極点の極図形金描き、（１００）面の
フィルム面に対する面配向性’ｋＥべた。

この面配向性については更に、フィルムの垂直方向及び
エツジ方向からＸ線（Ｃｕ−にα線）を入射し、Ｘ線平
板方真を撮影し、確認した。

（７）小角Ｘ線散乱像 小角Ｘ線散乱像の撮影は理学電機社製ロータフように重
ねてフィルム面に垂直方向（Ｔｈｒｕ）及びエツジ方向
（Ｂａｇｅ）からＸ線を入射した。得られた散乱像の強
度極大からブラッグの式を用いて長周期りを求めた。

実施例 浴融押出法で得た犀さ０４咽、密度１．ａａａ？／ａｄ
を有するポリエチレンテレフタレートフィルム全押出方
向に巾３０胴に切り出し、試料フィルムとした。このフ
ィルムを加熱したφ５０順の一対のローラーの間から、
一定速度２，１０．ないし５０ｆｉ／分で引き抜いた。

その時の引き抜き条件と延伸比、引き抜き応力及び得ら
れたフィルムの結晶化度を第１表に示した。この表から
分るように、密度１．３３８　？　／　ｃ、ｒｄ、結晶
化度２．７％を有していた非品性、未配向フィルムが引
き抜き加工により、結晶化度が高くなり、配向結晶化が
起っている。

次いで、こうして得られたフィルムｆ　２０　ＭＰａの
応力下で２００℃で熱処理した。このフィルムの結晶化
度、力学的性質、配向性及び小角Ｘ線散乱像など金弟２
光に示した。

この表から分るように、素材フィルムに比べ、結晶化度
、配向指数が向上し、１００面配向性の出現及ヒフイル
ムのエツジ方向から撮影した小角Ｘ線散乱像の４点像の
出現に伴い、破断強度及び動的弾性率が向上したフィル
ムが得られた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　ポリエチレンテレフタレートを主体とするフィルム
   であつて、 （イ）１００面がフィルム面に面配向していること、（
   ロ）０１０面の方位角方向のＸ線回折強度分布の半値幅
   より求めた配向指数が９２％以上であること、 （ハ）フィルムのエッジ方向から撮影した小角Ｘ線散乱
   像が層線状４点像を示すこと、 （ニ）１１０Ｈｚで測定した動的弾性率が１１ＧＰａ以
   上であること、及び （ホ）破断強度が２５０ＭＰａ以上であることを特徴と
   する高配向、高強度ポリエステルフィルム。 ２　ポリエチレンテレフタレートを主体とする未配向の
   非晶質ポリエステルフィルムを、その厚さの１／１０〜
   ４／５の間隙をもつ、温度６０〜９０℃に加熱した一対
   のローラー間に通して、延伸比３倍以上に引き抜き、次
   いで２０〜８０ＭＰａの応力下、１２０〜２１０℃の温
   度で熱処理することから成る、ポリエチレンテレフタレ
   ートを主体とし、かつ （イ）１００面がフィルム面に面配向していること、（
   ロ）０１０面の方位角方向のＸ線回折強度分布の半値幅
   より求めた配向指数が９２％以上であること、 （ハ）フィルムのエッジ方向から撮影した小角Ｘ線散乱
   像が層線状４点像を示すこと、 （ニ）１１０Ｈｚで測定した動的弾性率が１１ＧＰａ以
   上であること、及び （ホ）破断強度が２５０ＭＰａ以上であることを特徴と
   する高配向、高強度ポリエステルフィルムの製造方法。