JPS63230741A - 二軸配向ポリエステルフイルム - 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、二軸配向ポリエステルフィルム、更に詳しく
は、耐摩耗性に優れた包装用、コンデンサ用、および磁
気テープ用ベースフィルムとして好適な二軸配向ポリエ
ステルフィルムに関するものである。

［従来の技術］ 従来、二軸配向ポリエステルフィルムとしては、加工時
や、製品としたときに滑り性、走行性を持だせるために
炭酸カルシウム粒子やカオリン粒子などを含有したポリ
エステルフィルム（例えば、特公昭５９−２９６１０号
公報や、特公昭５８−１９９３４号公報など）が知られ
ている。

［発明が解決しようとする問題点コ しかしながら、ポリエステルフィルムに要求される耐摩
耗性は益々厳しくなっているため、上述の如きポリエス
テルフィルムでは品質的に十分とは言えなかった。

本発明の目的は、かかる問題点を解消せしめ、耐摩耗性
に優れた二軸配向ポリエステルフィルムを提供せんとす
るものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、平均粒径０．０５〜２．０μｍ１モ一ス硬度
７以上の粒子を含有した二軸配向ポリエステルフィルム
であり、２次イオン質」分析装置で測定した該フィルム
の表皮厚さが１００〜３０００Å、表面突起尖頭度が０
．０２〜０．５０であることを特徴とする二軸配向ポリ
エステルフィルムに関するものである。

本発明のポリエステルは、特に限定されないが、通常ポ
リエチレンテレフタレート、ポリエチレンα、β−ビス
（２−クロルフェノキシ〉エタン−４，４°−ジカルボ
キシレート、ポリエチレン２，６ナフタレート、ポリブ
チレンテレフタレート等が用いられる。中でもポリエチ
レンテレフタレートが好ましい。

本発明フィルムに含有される粒子は平均粒径が０．０５
〜２．０μｍ１好ましくは０．１０〜１゜２μｍである
必要がある。粒子の平均粒径が上記範囲より小さいと走
行性が悪く、また上記範囲より大きいと耐摩耗性が悪く
なるので好ましくない。

本発明フィルムに含有される粒子は、モース硬度が７以
上、好ましくは８以上である。モース硬度が上記範囲よ
り小さいとフィルムの耐摩耗性が悪くなるので好ましく
ない。またモース硬度の上限は製造上の制約から１０程
度が限界である。

尚、本発明フィルムは、本発明の目的を阻害しない範囲
であれば他の粒子が含有されていても良いし、内部析出
粒子と併用してもよい。

本発明フィルムの２次イオン質量分析装置で測定した表
皮厚さは１００〜３０００Å、好ましくは２００〜２５
００人である。表皮厚さが上記範囲より小さいと、耐摩
耗性が悪いばかりではなく、フィルム加工時や製品とし
たときのフィルム走行時に、金属ロールやプラスチック
ロールに傷が付き、ロールが摩耗してしまうので好まし
くない。

また表皮厚さが上記範囲より大きいと走行性が悪く好ま
しくない。

本発明フィルムの表面突起尖頭度は０．０２〜０．５０
．好ましくは０．０３〜０．２５の範囲である。表面突
起尖頭度が上記範囲より小さいと走行性が不良となるの
で好ましくない。また表面突起尖頭度が上記範囲より大
きいと耐摩耗性が不良となるので好ましくない。

更に、本発明フィルムの平均表面粗さは特に限定されな
いが、少なくとも片面の平均表面粗さが０．００３０−
０．０６０μｍの範囲にある場合が走行性及び耐摩耗性
を共により一層良好となるので望ましい。

また本発明フィルムの静摩擦係数は、特に限定されない
が、少なくとも片面の静摩擦係数が０゜２〜３．０の範
囲にある場合が走行性、耐摩耗性ともにより一層良好と
なるので望ましい。

次に本発明フィルムの製造方法をポリエチレンテレフタ
レートを例にとって説明する。

まず所定の粒子は前処理を行なうことが好ましい。モー
ス硬度の高い粒子は凝集しやすい性質があるので、大量
のエチレングリコール中に分散させ、沸騰加熱処理を行
なうことが特に好ましい。

処理時間が１２〜４８時間の範囲である場合が、表皮厚
さ及び表面突起尖頭度を本発明の範囲内とするのに非常
に有効である。

次にこのスラリーを微細なガラスピーズのメディアを用
いて、十分に分散、−過処理を行なう。

このとき、トリエチルアンモニウムリン酸塩などの分散
剤を粒子に対して１〜１５重量％添加することが、表皮
厚さ及び表面突起尖頭度を本発明の範囲内とするのに有
効である。

次にポリエステルの重合を行なう。

ジメチルテレフタレートとエチレングリコールに触媒と
して酢酸マンガン等を加え、常法によりメタノールを留
去させつつ、エステル交換反応を行なう。

その後、粒子を含有したエチレングリコールスラリー及
び重合触媒等を加え、真空下で加熱しつつ重縮合を行な
い、ペレット状ポリマを得る。

ポリマーの固有粘度は特に限定されないが、０゜６０〜
０．９３の範囲にあるときが表皮厚さを本発明の範囲と
するのに特に好ましい。

また、粒子の含有口を調節する方法としては、高濃度の
マスターベレットを製膜時に希釈する方法が好ましく、
希釈するポリマーよりマスターポリマーの固有粘度を高
くしておくことは、表皮厚さと表面突起尖頭度を本発明
の範囲内とするのに有効である。

また結晶化促進度をＯ〜１０の範囲とすることは、表皮
厚さと表面突起尖頭度を本発明の範囲内とするのに特に
有効である。結晶化促進度は添加する粒子の表面処理や
分散剤の種類、添加量などによって変えることができる
。

次にこのペレット状ポリマを十分乾燥したのち、これを
押出殿に供給して口金から溶融押出し、冷却ドラムに巻
きつけ冷却固化させ未延伸フィルムを作る。

このとき、押出機のスクリューやシリンダーは粒子によ
り摩耗しないよう、表面を硬度化処理したものを使用す
るのが望ましい。

次にこの未延伸フィルムを二軸延伸し配向せしめる。延
伸方法としては、逐次二軸延伸法または同時二軸延伸法
を用いることができるが、特に好ましいのは逐次二軸延
伸法である。この場合の延伸条件としては、長手方向に
３．０〜４．０倍、好ましくは３．０〜３．６倍延伸し
たのち、幅方向に３．２〜４．５倍、好ましくは３．３
〜４゜０倍延伸する方法が好適である。延伸速度は１０
３〜１０７％／分の範囲が好適である。延伸温度は長手
方向がポリマのガラス転移温度以上冷結晶化温度未満、
好ましくは（ガラス転移温度＋５℃）以上、（冷結晶化
温度−１０℃）未満、また幅方向は、（ガラス転移点＋
１０℃）以上、（冷結晶化温度＋１０℃）未満で延伸す
ることが、表皮厚さ及び表面突起尖頭度を本発明の範囲
内とするのに有効である。

また、この延伸フィルムを少なくとも一方向にさらに延
伸しても良い。

次にこの延伸フィルムを熱処理する。この場合の熱処理
条件としては、定長下で１８０〜２５０℃、好ましくは
１９０〜２３０℃の範囲で０．５〜６０秒熱処理するの
が好ましい。

［作用］ 本発明は、ポリエステルと無機粒子とからなる二輪延伸
フィルムにおいて、ｓａ粉粒子平均粒径とモース硬度を
特定の範囲とし、かつ、表皮厚さと表面突起尖頭度を特
定の範囲としたので、フィルム表面突起の粘弾性挙動を
コントロールでき、突起の衝撃吸収力が飛躍的に向上し
たため、本発明の効果が得られたものと推定される。

［特性の測定法］ 本発明の特性値は次の測定法、評１ｉｌｊ塁準によ金も
のである。

（１）表皮厚さ ２次イオン質量分析装置（ＡＴＯＨＩＫＡ社製八−〇Ｉ
［）へ３０００　＞を用いてフィルムの深さ方向の元素
分析を行ない、粒子に含有される金属元素の強度とポリ
エステルの炭素の強度比を測定する。その結果を横軸に
表面からの深さを、縦軸に上記強度比を対数でプロット
したときに、表面付近で上記強度比が急激に減少し始め
る深さを表皮厚さとした。測定条件は次の通りである。

１次イオン種二０２＋ １次イオン加速電圧：１２ＫＶ ラスター領域：４００μｍ口 〈２）モース硬度 フィルムに添加する粒子と同じ組成、構造をもった試験
片を測定し、または粒子に粉砕する前の鉱物を試験片と
しζモース硬度測定用の標準鉱物と互いに引っかいて、
引っかきが行なわれるかどうかで硬さ数を０．１の単位
まで測定する。

（３）　　表面突起尖頭度 ２検出器力式の走査型電子顕微鏡［ＥＳＭ−３２００、
エリオニクス（株）製］と断面測定装置［ＰＭＳ−１、
エリオニクス（株）製］においてフィルム表面の平坦面
の高さをＯとして走査した時の突起の高さ測定値を２５
６階調のグレー値として画像処理装置［ＩＢＡＳ２００
０、カールツアイス（株）製］に送り、このグレー値を
元に■ＢＡＳ２０００上にフィルム表面突起画像を再構
築する。次に、この表面突起画像で１０階調以上のもの
を２値化して得られた個々の突起の面積から円相当径を
求めこれをその突起の平均径とする。

また、この２値化された個々の突起部分の中で最も高い
値をその突起の高さとし、突起の平均径に対する高さの
比を表面突起尖頭度として、個々の突起について求める
。この測定を場所をかえて５００回繰返し、測定された
全ての突起についての平均値を表面突起尖頭度として用
いた。また１階調の高さは、任意設定値Ｈを２５６で割
った値であり、任意設定値Ｈは、通常測定するフィルム
表面のＲａ（単位二μｍ）に３０を乗じた値を用いる。

また走査型電子顕微鏡の倍率は、２０００〜５ｏｏｏ倍
の間の値を選択し、フィルム表面のＲａに応じて変更す
る。

（４）　　走行性 フィルムを１／２インチにスリットし、テープ走行性試
験機ＴＢＴ−３００型（（株）横浜システム研究新製）
を使用し、２０℃、６０％ＲＨ雰囲気で走行させ、初期
のμＫを下記の式より求めた。

μＫ　＝０．７３３ｆｆＯＣＪ　（Ｔｔ　／Ｔｏ　）こ
こでＴｏは入側張力、Ｔ１は出側張力である。

ガイド径は６ｍｍχであり、ガイド材質は５ＵＳ２７（
表面粗度０．２Ｓ）、巻き付は角は１８０°、走行速度
は３．３Ｃｍ／秒である。

上記μＫが０．３５以下であるものを走行性良好とした
。μに′Ｉｆｉ０．３５という値はフィルム加工時また
は、製品としたときの走行性が極端に悪くなるかどうか
の臨界の値である。

（５）　　ロール摩耗値 フィルムを１／２インチにスリットし、前記テープ走行
性試験を使用し、ガイドピンにプラスチックガイド（ポ
リアセタール製）を用いて繰返し走行を行なう。走行速
度３．３ｃｍ／秒で６０分間走行させた後、プラスチッ
クガイド表面を光学顕微鏡で観察し、表面にできるスリ
キズを見る。スリキズがない場合はロール摩耗度：良好
、スリキズが多数発生した場合はロール摩耗度：不良と
した。

〈６）耐摩耗性 フィルムを幅１／２インチにテープ状にスリットしたも
のに片刃を垂直に押しあて、ざらに０゜５ｍｍ押し込ん
だ状態で２０ｃｍ走行ざぜる（走行張カニ　５００ｇ、
走行速度：６，７ｃｍ／秒）。コノ時片刃の先に付着し
たフィルム表面の削れ物の高さを顕微鏡で読みとり、削
れ量としたく単位はμｍ）。この削れ量が８μｍ以下の
場合は耐削れ性：良好、８μｍを越える場合は耐削れ性
：不良と判定した。この８μｍという値は、フィルム加
工時や製品としたときの走行時にフィルム表面が摩耗し
て発生する摩耗粉が製品の品質に影響を及ぼすか否かの
臨界値である。

（７）　　結晶化促進度 パーキンエルマー社製のＤＳＣ（示差走査熱母計）■型
を用いて測定したポリマの冷結晶化温度ＴＣＣとガラス
転移点Ｔｇの差（ＴＣＣ−ｌＪ＞を△ＴＣＱと定義し、
１重ｗ％の無機粒子を含有するポリエステルの△ＴＣｇ
（Ｉ）、およびこれと同粘度の不活性無機粒子を含有し
ないポリエステルの△ＴＣｇ（ｎ）を測定し、△Ｔｃｑ
　（ＩＩ）と△ＴＣＣＩ（Ｉ）の差［ΔＴｃｃ＋　（Ｉ
Ｉ）−△Ｔｃｑ（１）］をもって、結晶化促進度とした
。なお、ＤＳＣの測定条件は次の通りである。すなわち
、試料１０ｍ０＠ＤＳＣ装置にセットし、３００　’Ｃ
の温度で５分間溶融した俊、液体窒素中に急冷する。

この急冷試料を１０’Ｃ／分で昇温し、ガラス転移点Ｔ
ｇを検知する。ざらに昇温を続け、ガラス状態からの結
晶化発熱ピーク温度をもって冷結晶化温度ＴＣＣとした
。

（８）　　平均粒径 粒子をエチレングリコール中に均一に分散してスラリー
とし、これを測定に便利な濃度に希釈し、延伸沈降式粒
子径測定装置（島津製作所製５Ａ−ＣＰ２型）で測定す
る。１ｑられた粒子径分布を対数確率紙にプロットし、
積算通過百分率が５０％となった点のメジアン径を、そ
の粒子の平均粒径とした。

（９）　　平均表面粗さ Ｊ　ｌ５−Ｂ−０６０１に準じて、触針式表面粗さ計を
用いて測定した。なお、カットオフは０１３８ｍｍ、測
定長は４ｍｍとした。

（１０）　　静摩擦係数 ＡＳＴＭ−Ｄ−１８９４−６３に準じ、スリップテスタ
ーを用いて、静摩擦係数を測定した。荷重は２００グラ
ムとした。

（１１）固有粘度 Ｏ−クロロフエノルを用い、２５℃にて測定した。

［実施例コ 次に実施例に基づき、本発明の実施態様を説明する。

実施例１ 平均粒径０．３μｍモース硬度１０．０の窒化チタン粒
子をエチレングリコール中に分散し、２４時間沸騰加熱
処理をした。このスラリーにトリメチルアンモニウムリ
ン酸塩を粒子重量の１０重厘％加え、さらにメディア分
散法で均一に分散させ、ジメチルテレフタレートと重合
した。固有粘度は０．８５であった。また、ポリマに対
する粒子の含有量は１重量％であった。

次に粒子をまったく含有しないポリエチレンテレフタレ
ートを重合しく固有粘度０．６２＞、上記粒子含有ポリ
エチレンテレフタレートと同＠量で混ぜ合せ十分に乾燥
させた後、押出機に供給し３００℃で溶融押出し、静電
印加キャスト法を用いて表面温［３０℃のキャスティン
グドラムに巻きつけて冷却固化し、厚さ約１５０μｍの
未延伸フィルムを作った。この未延伸フィルムを９０℃
にて長手方向に３．４倍延伸した。

この延伸は２組のロールの周速差で行なわれ、延伸速度
１００００％／分であった。この−軸フィルムをステン
タを用いて延伸速度２０００％／分で１００’Ｃで幅方
向に３．６倍延伸し、定長下で２１０℃にて５秒間熱処
理し、厚さ１２μｍのフィルムを得た。

このフィルムの平均表面粗さは０．００６５μｍ１静摩
擦係数は１．４であった。

また２次イオン質ｍ分析装置で測定した表皮厚さは８２
０人であり、表面突起尖頭度は０．０９であった。

このフィルムの耐摩耗性は２．３と良好であり、走行性
も０．２９と良好であった。またロールの摩耗も全く見
られなかった（第１表）。

実施例２、比較例１〜５ 実施例１と同様にして第１表に示す平均粒径とモース硬
度を持った粒子を含有する二輪延伸ポリエステルフィル
ムを製造した。表皮厚さ及び表面突起尖頭度は第１表に
示した。また、耐摩耗性、走行性及びロールの摩耗度も
第１表に示した。

第１表かられかるように含有する粒子の平均粒径とモー
ス硬度が本発明の範囲内にあり、かつフィルムの表皮厚
さと表面突起尖頭度が本発明の範囲内にある場合には、
耐摩耗性と走行性が両立でき、かつロールの摩耗もない
フィルムとなった。

しかし、粒子の平均粒径、モース硬度及びフィルムの表
皮厚さ、表面突起尖頭度のいずれかが本発明の範囲外で
ある場合には、耐摩耗性と走行性及びロール摩耗度の全
てを良好にするフィルムは得られなかった。

実施例３〜４、比較例６〜８ 平均粒径０．５μｍ、モース硬度９．０のα−アルミナ
粒子を用いて、分散条件、重合条件、製膜条件を種々変
更し、表皮厚さ及び表面突起尖頭度の異なるフィルムを
製造した（第２表）。

第２表かられかるように、フィルムの表皮厚さと表面突
起尖頭度が本発明の範囲内にある場合には、耐摩耗性と
走行性が両立でき、かつロールの摩耗もないフィルムと
なった。しかし、フィルムの表皮厚さ、表面突起尖頭度
のいずれかが本発明の範囲外である場合には、耐摩耗性
と走行性およびロール摩耗度の全てを良好にするフィル
ムは１ｑられなかった。

［発明の効果］ 本発明は、ポリエステルと無機粒子とからなるフィルム
において、粒子の平均粒径とモース硬度を特定の値とし
、かつフィルムの表皮厚さと表面突起尖頭度を特定の値
としたので、耐摩耗性に優れ、かつ走行性も良好であり
、しかもロールの摩耗もないフィルムとなった。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 平均粒径０．０５〜２．０μｍ、モース硬度７以上の粒
   子を含有した二軸配向ポリエステルフィルムであり、２
   次イオン質量分析装置で測定した該フィルムの表皮厚さ
   が１００〜３０００Å、表面突起尖頭度が０．０２〜０
   ．５０であることを特徴とする二軸配向ポリエステルフ
   ィルム。