JPS6230897B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は新規なポリエステルフイルム、一層
詳しくは耐摩耗性及び熱寸法安定性を改善し、特
に磁気テープ用に適するポリエチレンテレフタレ
ートフイルム又はエチレンテレフタレート単位を
主要構成分とするポリエステルフイルムに係わる
ものである。 ポリエステルフイルムは二軸延伸及び熱処理を
施こすことによつて強度を上げることができ、ま
た寸法安定性、透明性、耐薬品性、電気特性等に
優れた性質を与えることができ、磁気テープ、コ
ンデンサーその他の電気絶縁材料用、金銀糸製造
用等、多方面にわたり広く使用されている。これ
らの用途の中で、オーデイオ、ビデオ、コンピユ
ーター用などの磁気テープのベースフイルムとし
ての需要は年々増加し、その需要増加と併せ、そ
のベースフイルムに対する要求品質も漸次きびし
くなつてきている。かかるベースフイルムでは強
度は勿論のこと、フイルムの平面性、フイルム表
面に付着した異物等、種々の特性においてきびし
い要求がなされている。その中でも磁気テープベ
ースフイルムの耐摩耗性と寸法安定性は重要な因
子であり、前者はベースフイルムに磁性膜を塗布
する工程におけるロールとの摩擦並びに、録音、
録画されたテープの繰返し再生使用におけるガイ
ドロールとの摩擦に耐えるために非常に重要な特
性であり、また熱的寸法安定性は磁気テープ製造
工程における歩留りを向上させ、更に磁気テープ
の性能保持のために重要な性質である。 磁気テープを録音、録画、再生等で繰返し使用
する際、テープは種々のガイドロールと接触し、
表面が削られて所謂白粉が生じ、これらの白粉は
ノイズやドロツプアウトを引起し、テープ性能を
低下させる。 また、この種の現象は磁性膜をコートする工程
においても発生し、上記の現象と同様にノイズ、
ドロツプアウトを引起すと共に、コート工程での
収率を大巾に低下させ、大きな問題になつてい
る。 耐摩耗性を改良する方法として、比較的粗大な
微粒子を添加することにより、フイルム表面を粗
面化してフイルム同士の接触面積を減少させる方
法が知られており、添加粒子の粒径を大きくする
と一層有効であることがわかつている。しかし添
加粒子をある程度以上大きくすることは磁気テー
プの重要特性である電磁変換特性を低下させるの
みならず、添加量が多くなると、フイルムの延伸
加工時に微粒子の周囲に形成されるボイドによ
り、微粒子がポリエステル本体から離脱し易くな
り、離脱した粒子によりドロツプアウトやノイズ
を生じ、磁気テープとしての性能を失なうばかり
か、コンピユーターテープでは貴重な情報をなく
してしまうことにもなる。 また別の方法として、フイルムの延伸後の熱処
理温度を低くして結晶性を低下させることにより
耐摩耗性を改善する方法が知られているが、この
方法は磁気テープベースフイルムの重要特性であ
る寸法安定性を悪化させることになり、オーデイ
オテープにおいてはスキユー特性が悪化したり、
コンピユーターテープにおいてはエラーを生じた
りして、磁気テープとして使用する場合にトラブ
ルを起し、さらに熱処理温度を下げるとフイルム
をスリツトする際のスリツト特性が低下し、収率
が下がるのみならず、テープの品質も低下し、実
用性に乏しくなる。 また、もう一つの重要特性である熱的寸法安定
性を向上させる方法として、熱処理温度を高くす
ること、又は熱処理時に弛緩を施こすことが知ら
れているが、熱処理温度を上げると、前述のよう
に耐摩耗性が低下するほか、強度も低下し、さら
に弛緩処理を行なうとフイルム幅方向の物性のバ
ラツキが著しく増大し、フイルム製造過程での歩
留りを低下させ、さらには弛緩方向の強度が低下
するため、テンシヨンをかけた場合の残留歪が大
きく、磁気テープ走行時のスキユ特性を著しく悪
化させ、品質の大幅な低下をきたす。 このように耐摩耗性と寸法安定性とは相反する
因子であるため、同時に両者を満足させることは
むつかしく、従来は何れか、より重要な因子を中
心にして付与するようにしてきたのが実情であ
る。 本発明者等はかかる背景にかんがみ、磁気テー
プ用ベースフイルムとして高性能のフイルムを得
るため鋭意研究を重ね、本発明を完成するに至つ
た。 本発明は他の特性を損なうことなく、磁気テー
プ用として使用する場合、耐摩耗性と熱的寸法安
定性とを同時に満足させる磁気テープ用として好
適なベースフイルムを提供することを目的とする
ものであつて、その要旨とするところはフイルム
の一方の面の表面硬度（Hh）（Kg／cm²）が 530Hh＜880、 他方の面の表面硬度（Hl）（Kg／cm²）が Hl500 であり、表面硬化の低い層の厚さ（tl）が tl＜Ｔ／２ （上式においてＴはフイルムの全厚さ）であり、
且つフイルムの結晶化度（xc）が xc≧35％ であることを特徴とするポリエチレンテレフタレ
ート又はエチレンテレフタレート単位を主要構成
成分とするポリエステルの二軸延伸単層フイルム
に存する。 フイルムの耐摩耗性と熱的寸法安定性は共にフ
イルムの表面硬度に密接に関連しており、しかも
表面硬度が低いほど、耐摩耗性は好ましい傾向を
示し、一方表面硬度が高いほど、熱的寸法安定性
が向上することがわかつた。磁気テープ製造工程
で白粉が発生するのは、特に磁性膜を塗布した
後、カレンダーロールで艶出しを行なう工程であ
り、耐摩耗性が要求される面は磁性膜を塗布しな
い面に限られる。従つて、フイルムの一面に耐摩
耗性を付与し、他面で寸法安定性を補えば、磁気
テープとして満足し得るものが得られるわけであ
る。本発明はかかる基本的知見に基づくものであ
り、フイルムの一方の表面の硬化が高く、他方の
表面の硬度が低いポリエステルフイルムからなる
ものである。そして高い方の表面の硬度（Hh）
（単位はKg／cm²、以下同じ）は 530Hh＜880 であり、低い方の表面の硬度（Hl）は Hl＜500 である。そして後者の硬度の低い層の厚さはフイ
ルム全厚さの1/2未満であり、且つフイルムの結
晶化度は35％以上のフイルムからなるものであ
る。 フイルムの表面硬度は、標準物質を押込む際に
示す抵抗で表わされるが、本発明では球状圧子で
フイルムを引掻いて、引掻いてでてきた溝を、溝
幅を直径とする球状くぼみの連続したものと考え
て、引掻くときの負荷荷重を上記球状くぼみの表
面積で割つて求めた値を表面硬度とし、温度20℃
において次のようにして測定した。 第１図は表面硬度を測定する装置の斜視略図で
あつて、測定されるフイルム１は金属製の窓枠状
の枠２に張りわたされ、この枠２はレール３の上
に乗せられ、駆動モーター４の回転により、紐５
により一定速度（10mm／分）で矢印Ａの方向に移
動させられる。一方フイルム表面には支持具６の
先端に付設された球状圧子（サフアイヤ製）７が
押しつけられ、その荷重は錘り８によつて一定に
保持される。なお、９は球状圧子上下用の伸縮器
であり、１０は支持具６を上下動自在に案内する
案内具である。このように一定荷重の圧子でフイ
ルムを押圧しながらフイルムを一定速度で移動さ
せるとき、第２図で示すような断面の、幅ｄの引
掻き溝が形成されるが、これを荷重点において溝
幅ｄを直径とする球状のくぼみが生じたと考え、
ブリネル硬度の算出式に準じて、下記の式から表
面硬度（Ｈ）を算出することができる。 上式において、Ｗは荷重（Kg）、γは球状圧子
の半径（cm）、ｄは引掻き溝の幅（cm）である。
そして(1)式で算出される硬度Ｈは、Ｗ、γが異な
ると異なつた値になるため、本発明におけるフイ
ルムの表、裏各面の硬度はＷを５×10^-3Kg、γを
５×10^-3cmとして測定したときの値をいうもので
ある。 フイルムの結晶化度（xc）は四塩化炭素−ｎ
−ヘプタン混合液による密度勾配管法により、測
定したフイルムの密度から次式によつて算定した
ものである。 xc＝ρ−ρａ／ρｃ−ρａ×100 上式においてρは試料の密度、ρｃは結晶密度
（ポリエチレンテレフタレートの場合1.455）、ρ
ａは非品密度である。 フイルムの表面硬度の低い層の厚さ（tl）は次
のようにして測定される。即ち、第１図に示す装
置を用い、荷重（Ｗ）と圧子の半径（γ）との比
Ｗ／γを1.0〜3.5の範囲で種々変えて良好な測定
ができる条件を選択し低硬度面を測定し、(1)式で
算出した硬度が500（Ｗ／γ）^-0.⁰⁶になるときの溝の深 さ即ち、

【式】の値である。ここで 500はHlの上限値、（Ｗ／γ）^-0.⁰⁶はＷ及びγを変更し たことによる補正項である。実験によれば、同一
のフイルムであつても、Ｗ／γの値が大きな条件
で測定すると、Ｗ／γの値が小さい条件で測定し
た場合よりも硬度が見掛け上、小さく出るので、
この補正項をおく必要がある。このときＷ／γが
1.0より小さいと測定に十分な掻き傷が得られ
ず、Ｗ／γを3.5より大きくすると圧子がハンチ
ングを起したり、フイルム破損が起つたりして測
定不能になるので、測定条件に留意する必要があ
る。 本発明のフイルムは表裏両面夫々の硬度に差が
あるだけでは不十分であり、硬度の低い層の厚み
（tl）が密接な関係を有し、重要な要素となるも
のである。即ち、tlはフイルム厚みＴの1/2より
小さくなければならず、1/2以上のときは寸法安
定性が十分付与されず、磁気テープとして不満足
なばかりでなく、表裏差をつけたことによるカー
ルが発生し易くなり好ましくない。そして硬度の
低い方の面の硬度（Hl）は500以下でなければな
らず、500を超えると、この面の耐摩耗性が極度
に悪化する。一方、硬度の高い方の硬度（Hh）
は530以上、880未満でなければならず、530未満
の場合は寸法安定性が十分付与できず、また880
以上になると表面が硬くなりすぎて使用できな
い。 好ましくはHlは400以下、Hhは580以上が良
い。 フイルムの結晶化度は35％未満になると、寸法
安定性が悪く、磁気膜塗布工程で問題を生ずる。 本発明のポリエステルフイルムとしては、ポリ
エチレンテレフタレート又はエチレンテレフタレ
ート単位を主要構成分とし、その特性を損なわな
い程度に他の酸成分モノマー、グリコール成分モ
ノマーを共重合したもの或いはこれら重合体、共
重合体をブレンドしたもので、エチレンテレフタ
レート構成分が70重量％以上のものが用いられ
る。これらの樹脂はさらに必要に応じてフイルム
の特性を損わず、フイルムから離脱することがな
い程度の量の無機及び有機の粒子を添加したもの
であつてもよい。 次に本発明のフイルムを製造する方法について
説明する。フイルムの表面硬度はフイルムの縦、
横延伸時の温度、延伸倍率、熱処理時の温度によ
つて変わり、延伸温度が低く、延伸倍率が大き
く、そして熱処理温度を低くすることが硬度を低
くすることにつながる。通常はこれらの組み合わ
せで硬度を調整する。本発明フイルムのように表
裏に硬度差を付与するには、延伸時の温度及び
（又は）熱処理時の温度を表裏夫々の面に対し異
なるようにすればよい。 フイルム硬度はその他共重合体の量（例えばジ
エチレングリコール使用量）、フイルムの固有粘
度等も関連してくるので、これらと上記加熱温度
条件の組合わせによつて本発明のフイルムを得
る。好ましいのは熱処理温度については寸法安定
性の面から210℃以上であるのがよく、耐摩耗特
性の不足分は表裏の延伸温度差付与によつて行な
うのがよい。 表裏の温度差をつける手段としては、延伸領域
においては予熱、延伸時の工程においてロールに
より又は赤外線ヒーター、その他の加熱方式で表
裏異なる温度に加熱し、また熱固定領域ではフイ
ルムに吹きつける熱風の量及び（又は）温度を変
えるなどの方法による。そして延伸工程を数段に
分けて行なう場合、温度差をつけるのは数段の工
程内、一部（例えば一段のみ）又は全部であつて
もよい。熱処理も数段にわけて行なう場合、同
様、一部又は全部にわたり温度差をつける。さら
にフイルムの品質を損わない程度の弛緩熱処理を
施こす場合も同様にすることができる。 本発明のフイルムは二軸延伸されたものである
が、最初にロール延伸機で長手方向に、次いでス
テンターで幅方向に延伸する方式、又は最初にス
テンターで幅方向、次いでロールで長手方向に延
伸する方式又はステンターにより長手方向と幅方
向に同時に延伸する方式等何れによる場合にも適
用できる。 更にフイルム表裏に硬度差を付与する方法とし
て、無定形シートに溶融押出しし、その際の冷却
温度に表裏差を付与して行ない、次いで二軸延伸
してもよい。しかしこの方法は厚み班を引起こす
傾向があるので、この点では好ましい方法とはい
えないが、最適条件を選択できれば採用し得る。 次に本発明のフイルムを製造する方法の実施例
を説明する。この例によつて得られたフイルムの
耐摩耗性は次のようにして測定される。この測定
には第３図に示す機構からなる測定装置を用い
る。図中、１１は試験フイルム、１２はフリーロ
ール、１３は回転しない摩耗ロールでクロム鍍金
してあり（0.5S以下）矢印のように上下に往復運
動させる。１４は100ｇの分銅であり、フイルム
１１を下方に引張る。試料フイルム１１は幅10mm
であり、（30±２）℃の温度、（40±５）％RHの
雰囲気下で、摩耗ロール１３を40時間上下動さ
せ、フイルムとの間で摩耗を行なわせる。このと
き生成した摩耗粉をエタノール中で超音波洗浄し
て洗い取り、エタノールを蒸発させ、1NのKOH
水溶液２c.c.を加え、10気圧、180〜190℃の条件
下、７〜８時間をかけて加水分解する。加水分解
後、ミクロセルに入れ、テレフタル酸の吸光度を
求める。この吸光度により耐摩耗性の程度を調べ
る。 実施例 １ 極限粘度0.625のポリエチレンテレフタレート
チツプを押出機により、290℃に設定した口金か
らシート状に押出し、70℃に調整したキヤスチン
グロールに接触させて無定形シートとした後、フ
イルム片をロールで75℃に加熱し、もう一方の面
については赤外線ヒーターを用いて85℃になるよ
う加熱し、ロールの周速差を利用して長手方向に
4.0倍に延伸した後、急冷する。次いでこの一軸
延伸フイルムを公知のステンターにより幅方向に
90℃で3.4倍に延伸し、熱固定領域に送り、ここ
でさきに85℃で延伸した面を230℃、75℃で延伸
した面を213℃に設定した熱固定した。この熱処
理の後、幅方向に僅かの弛緩を行ない、最終的に
厚さ22μのフイルムを得た。得られたフイルムの
表面硬度の低い方の低硬度層の厚さはフイルムの
全厚みの1/2より小さかつた。得られたフイルム
の特性を後記第１表を示す。 比較例 １ 長手方向の延伸時に、フイルム両面共に85℃に
加熱して4.0倍に延伸し、また熱処理領域におい
てもフイルム両面共に230℃で熱処理する以外は
実施例１と同様に操作した。得られたフイルムの
特性を第１表に示すが、熱的寸法安定性は優れて
いる反面、耐摩耗性は悪かつた。 比較例 ２ 実施例１の熱処理領域において、75℃で加熱延
伸したフイルム面を180℃で、また85℃で加熱延
伸したフイルム面を230℃で熱処理した以外は実
施例１と同様に操作した。得られたフイルムの硬
度の低い側の面の低硬度層の厚さはフイルム全体
の厚さの半分以上を占めていた。このフイルムの
特性は第１表に示すように耐摩耗性は良好であつ
たが熱収縮率が大きく、磁気テープ用に不向き
で、しかもカール等、フイルムの平面性も良くな
かつた。 実施例 ２ 極限粘度0.650のポリエチレンテレフタレート
チツプを、通常の押出機を用い、口金温度を295
℃にしてシート状に溶融押出し、70℃に制御され
たキヤスチングロールに接触、急冷し、得られた
無定形シートを80℃に加熱し、ロールの周速差を
利用して長手方向に4.5倍延伸した。この一軸延
伸フイルムをスタンターにより幅方向に105℃で
3.5倍に延伸後、一つの熱処理領域の温度を、片
面側で238℃、もう一方の面の側を213℃に設定し
て熱処理し、他の熱処理領域においては両面共に
180℃以下に設定して通過させ、次いで冷却後、
巻取り、厚さ7.5μのフイルムを得た。このフイ
ルムの特性を後記第２表に示す。このフイルムの
一方の面は硬度はかなり高く、耐摩耗性が懸念さ
れたが、通常の磁気テープ製造工程では問題な
く、また熱処理温度がかなり高かつたにも拘わら
ずフイルム破断は起らず、製膜工程での歩留りも
良好であつたほか、優れた寸法安定性を示した。
またこのフイルムの硬度の低い方の層の厚さはフ
イルム全体の厚さの半分以下であつた。 比較例 ３ 長手方向の延伸温度、延伸倍率を夫々85℃、
4.0倍にしたほかは実施例２と同様にして製膜し
た。得られたフイルムの特性と第２表に示すが、
このフイルムは磁性膜塗布工程での耐摩耗性が悪
く、磁気テープ用としての性能に欠けていること
がわかつた。このフイルムの低硬度層の厚さはフ
イルム全体の半分以下であつたが、低い方の硬度
の値は510であつた。 実施例 ３ 実施例２で示した工程のうち、熱処理領域にお
いて238℃に設定した部分を218℃に設定し、ライ
ンスピードを実施例２の約1.6倍と速くして熱処
理時間を約３秒に縮少し、且つ幅方向の延伸速度
を速くし、他は実施例２と同様に操作して製膜し
た。得られたフイルムの特性を第２表に示す。こ
のフイルムは低結晶度であるにも拘らず、通常の
磁気テープ製造に支障を来たすほどの収縮率では
なく、低硬度層の厚さもフイルム全体の厚さの半
分以下であつた。 比較例 ４ 実施例４で示した工程のうち、幅方向の延伸倍
率を3.0倍、熱処理領域のうち238℃及び213℃に
設定した部分を夫々200℃、180℃に設定する以外
は実施例２と同様にして製膜した。得られたフイ
ルムの特性を第２表に示す。このフイルムの結晶
化は実施例３と同等であるが、長手方向の収縮率
は7.5％、幅方向の収縮率は5.2％となり、磁気膜
塗布工程での歩留りは極度に低下したほか、F₅
値も満足できるものでなかつた。

【表】

【表】 上記表において、Ａ面、Ｂ面とは延伸、熱処理
時にフイルム表裏で温度差をつけたフイルムにお
いて、Ａ面は低温側、Ｂ面は高温側を示す。熱収
縮率は熱風加熱によるものであり、MDはフイル
ムの押出方向（長手方向）、TDはフイルムの幅方
向に沿つて測定した値である。

【表】 以上説明し、実施例に示したところは本発明の
理解を助けるめに代表的に挙げた例であり、本発
明のフイルムはこれらによつて拘束を受けるもの
ではなく、その要旨内において他の変更、変形例
をとることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明フイルムの表面硬度を測定する
に当り使用する装置の斜視略図、第２図は表面硬
度測定時における球状圧子及びフイルムの断面
図、第３図はフイルムの耐摩耗性を測定するに当
り使用する装置の機構を示す説明図である。 図中、１は被測定フイルム試料、２は金属枠、
３はレール、４は駆動モーター、７は球状圧子、
８は錘り、１１は試料フイルム、１２はフリーロ
ール、１３は摩耗ロール、１４は分銅である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ フイルムの一方の面の表面硬度（Hh）（Kg／
   cm²）が530Hh＜880、 他方の面の表面硬度（Hl）（Kg／cm²）が Hl500 であり、表面硬度の低い層の厚さ（tl）が tl＜Ｔ／２ （上式においてＴはフイルムの全厚さ）であり、
   且つフイルムの結晶化度（xc）が xc≧35％ であることを特徴とするポリエチレンテレフタレ
   ート又はエチレンテレフタレート単位を主要構成
   成分とするポリエステルの二軸延伸単層フイル
   ム。