KR910006577B1 - 자기기록매체용 2축배향 폴리에스테르 필름 - Google Patents

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Description

자기기록매체용 2축배향 폴리에스테르 필름

본 발명은 자기기록매체용 2축배향 폴리에스테르 필름에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전자변환특성이 우수함과 동시에 주행특성도 양호한 자기기록매체용 2축배 향폴리에스테르 필름에 관한 것이다.

일반적으로 폴리에스테르 필름은 기계적 성질 및 화학적 성질 등 제 물성이 우수하여, 자기기록매체를 비롯하여 사진용, 금은사용, 콘덴사용, 스탬핑호일용, 제도용, 각종피복재료용, 포장재료용, 제2원도 및 그래픽아트용 등 다양한 분야에 걸쳐 사용되고 있다. 그러나, 폴리에스테르 필름이 상기와 같은 우수한 재 성질을 갖고 있음에도 불구하고 각각의 용도에 따라 요구되는 특수한 성질까지고 만족시켜 주지는 못하고 있는바, 특수한 성질이 보완되어진 폴리에스테르 필름이 요구되어 왔으며, 최근에는 그러한 경향이 점점 심화되고 있다.

극 중에서도 특히 비체오테이프 등의 자기기록매체용 폴리에스테르 필름에 필수적으로 요구되는 성질은 테이프의 전자변환특성을 결정하는 평활성과, 테이프의 주행특성, 내마모성을 결정하는 이활성 및, 자성층과 베이스필름 간의 접착력 등으로서, 이러한 성질들은 공지의 증착방식이나 도포방식에 의해 폴리에스테르 필름 위에 자성층을 형성시켜 사용하는 모든 자기기록매체의 경우 그 지지체가 되는 폴리에스테르 필름의 표면 특성에 의해 직접적인 영향을 받게 된다. 따라서, 자기기록매체의 전자변환특성을 향상시켜 주기 위해서는 그 표면이 평활한 필름이 요구되며, 주행특성, 내마모성 및 내구성을 향상시켜 주기 위해서는 마찰계수가 낮은 즉 이활성이 높은 필름이 요구된다. 결국, 자기기록매체용 폴리에스테르 필름의 경우에 그 표면 특성은 평활성과 이활성이 동시에 우수해야 한다는 것은 필수적인 것이다.

종래에는 폴리에스테르 필름이 이활성을 향상시키기 위한 기술로서, 탄산칼슘, 이산화규소, 산화알루미늄, 칼슘포스페이트 등과 같은 무기입자를 첨가하여 돌기를 형성시키는 외부입자법과 Ca, Si, Mn, Sb, Ge, P, Li, K 또는 Na등을 함유하고 있는 촉매잔류물 또는 착색방지제의 일부가 중합공정 중에 모노머나 올리고머와 반응하여 불활성 입자를 형성시키는 내부입자법 및, 상기 두방법을 병용한 내외부입자 혼용법 등을 사용하였다. 이러한 방법들은 모두 필름표면에 입자에 의한 돌기를 형성시켜 필름과 접촉대상물 간의 접촉면적을 감소시킴으로써 마찰저항을 저하시켜주는 방법으로, 이들 방법에 따라 제조된 필름은 그 표면에 돌기수가 많고 돌기의 높이가 높을수록 우수한 이활성을 나타내어 비데오카세트나 컴류터장치 중에서 반복주행 시킬 때 마찰특성 및 내마모성, 등을 향상시켜 주게 된다.

그러나, 이들 돌기의 존재는 필름의 평활성을 저해하는 요인이 되어 비데오출력, 크로마출력, 트롭아웃트 등의 전자변환특성을 저하시키게 된다.

한편, 평활성을 고려하여 돌기수를 적게하고 돌기의 높이를 낮추어 주게되면 이활성이 낮아지게 되어 주행특성도 저하된다.

이와 같이 자기기록매체용 폴리에스테르 필름에 있어서의 필수요건인 전자변환특성과 주행특성을 규정하는 평활성과 이활성은 서로 상반되는 특성으로서 어느 한쪽의 특성을 향상시키면 다른 한쪽의 특성이 저하되게 되어 두가지 특성을 동시게 개선시키는 데에는 한계가 있다.

이에 본 발명자들은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 예의 연구노력한 결과, 폴리에스테르 필름에 불활성 입자를 함유시켜서 그 입자를 중심으로 돌기를 형성시키되, 필름의 중심면 평균표면조도와 표면의 단위면적당 돌기의 갯수 및 돌기인자계수가 특정한 범위조건을 만족하도록 조절함으로써 전자변환특성과 주행특성이 동시에 우수한 자기기록매체용 필름을 얻을 수 있게 되어 본 발명을 완성하였다.

즉, 본 발명의 목적은 2축배향 폴리에스테르 필름의 평활성과 이활성을 동시에 향상시켜 줌으로써, 자성층을 코팅하여 자기기록매체로 사용했을 때, 그 전자변환특성이 우수하면서도 주행특성이 양호할 수 있는 자기기록매체용 2축배향 폴리에스테르 필름을 제공하는데 있다.

이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 자기기록매체용 2축배향 폴리에스테르 필름에 있어서, 필름내에 평균입경이 0.05∼1.2㎛인 입자가 함유되어 있고 필름의 적어도 한쪽 면에 상기 입자를 중심으로 하여 돌기가 형성되어 있으되, 필름의 중심면 평균표면조도와 표면의 단위면적당 돌기의 갯수 및 돌기인자 계수가 다음의 식(Ⅰ)과 (Ⅱ) 및 (Ⅲ)을 만족하는 것을 특징으로 한다.

상기식(Ⅰ) 내지 (Ⅱ)에서 SRa는 필름의 중심면 평균면조도(㎛)이고, SRd는 필름표면 1mm²당 높이가0.025㎛이상인 돌기의 갯수(개/mm²)이며, K는 다음의 식에 의해 구해지는 돌기인자계수이다.

이와 같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 2축배향 폴리에스테르 필름을 구성하는 폴리에스테르는, 테레프탈산 또는 나프탈렌-2, 6-디카르복실산 등과 같은 방향족 카르복실산과 에틸렌글리콜이나 디에틸렌글리콜, 또는 네오펜글리콜과 같은 지방족글리콜을 중축합시켜서 얻어질 수 있는바, 그러한 대표적인 예로서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌-2,6-나프탈렌카르복실레이트 또는 폴리테트라메틸렌테레프탈레이트 등을 들수 있으며, 그중에서도 특히 반복단위의 95몰%이상이 에틸렌테레프탈레이트로 구성되어 있는 폴리에틸렌테레프탈레이트가 좋다.

본 발명의 폴리에스테르 필름은 미세입자를 함유하고 있는바, 이들 입자는 내부입자, 외부입자 또는 내외부 혼용입자 중 어느 적이어도 좋으나 Ca-Li-P 계의 내부 입자군 또는 탄산칼슘(CaCO₃), 이산화규소(SiO₂), 산화알루미늄(Al₂O₃) 등을 주성분으로 하는 외부입자군이 특히 바람직하다. 폴리에스테르 필름중에 함유된 입자의 크기는 필름 표면상의 돌기의 크기에 영향을 미치게 되는바, 본 발명의 입자는 그 입경이 0.05㎛내지 1.2㎛ 의 범위안에 있는 것이 좋다. 입경이0.05㎛ 미만일 경우에는 표면의 돌기의 크기가 너무 작아서 충분한 이활성을 부여할 수 없게 되며 결국 자기기록매체로 사용되었을 때 주행특성이 불량하게 되고, 입경이1.2㎛를 초과할 경우에는 돌기가 너무 커져서 평활성이 저하되며 따라서 전자변환특성도 불량하게 되어 본 발명의 목적을달성할 수가 없게 된다.

한편, 본 발명에 따른 필름의 평균 표면조도는0.005㎛내지 0.020㎛의 범위로 하는 것이 적당하다.

평균표면조도가 0,005㎛미만일 경우에는 필름의 마찰계수가 높아지게 되어 자기기록매체로 사용되었을 때 주행특성이 불량해지며, 표면조도가 0.020㎛를 초과할 경우 필름표면의 평활성이 악화되어 자기기록매체로 사용되었을 때 전자변환특성이 불량해지게 된다.

자기기록매체용 필름의 평활성과 이활성을 동시에 만족시켜 주기 위해서는 필름의 중심면 평균표면조도가 상기 범위를 만족함과 더불어, 돌기의 분포도 적절하여야 하는 바, 본 발명에서는 필름표면1mm₂당 높이가 0.025㎛이상인 돌기의 갯수가 1,500내지 10,000이 되도록 한다. 필름의 표면조도가 0.005㎛내지 0..020㎛의 범위를 만족한다고 할지라도, 돌기의 단위면적당 갯수가 상기 범위를 만족하지 못하면 본 발명의 목적을 달성할 수 없게 된다. 즉, 필름표면1mm₂당 높이가 0.025㎛ 이상인 돌기가 1,500개 미만이면 필름의 이활성은 물론 평활성까지도 불량해지며, 10,000개를 초과하게 되면 평활성이 저하된다. 이때, 돌기의 높이를 0.025㎛이상으로 규정한 이유는, 본 발명자들의 연구결과 높이가 0.025㎛미만인 돌기는 이활성에 기여하는 정도가 거의 없어서 필름의 특성에 아무런 영향도 미치지 않기 때문이다.

또한, 본 발명의 폴리에스테르 필름은, 필름표면 1mm₂당 높이가 0,30㎛이상인 돌기의 갯수에 대한 높이가 0.025㎛이상인 돌기의 갯수의 비로 나타내어지는 표면돌기인자 계수가 적어도 750이상이어야 한다. 표면돌기인 자게수가 750미만일 경우 필름표면특성이 악화되어 자기기록매체로 사용되었을 때 전자변환특성이 불량해진다.

상기와 같은 표면특성을 갖는 본 발명의 폴리에스테르 필름은 그 동마찰계수가 0.45이하, 바람직하게는 0.40이하이어야 한다. 필름의 동마찰계수가 0.45보다 크게되면 주행특성 및 반복주행시의 내구성이 불량해져서 좋지 않다.

본 발명의 자기기록매체용 2축배향 폴리에스테르 필름은, 고분자 중합체를 용융, 압출, 종연신, 횡연신, 열고정하는 통상의 필름제조방법에 따르되, 종연신 및 횡연신을 특정한 조건하에서 실시함으로써 제조되어질 수 있다. 즉, 종연신을 위해 유리전이온도와 냉결정화 온도 사이에서 3단계 이상으로 다단 연신시키되 한단계에서의 연신비가 3.0배 이하이고 한단계에서의 연신속도가 15×10⁴%/min이하이며, 종방향의 총연신비는 4.5배이상으로 하는 조건을 적용하며, 횡연신을 위해 종방향의 총연신비와 횡방향의 총연신비의 곱 즉 면적비로 환산한 비가 18이상이 되도록 하는 조건을적용하는 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 폴리에스테르 필름에 입자를 함유시켜서 돌기를 형성시키되 필름의 중심면 평균표면조도와 표면의 단위면적당 돌기의 갯수 및 돌기인자계수가 적절한 범위조건을 만족하도록 조절함으로써, 종래 기술의 한계를 극복하여 폴리에스테르 필름에서의 평활성과 이활성을 동시에 만족시켜 줄 수 있게 되었다. 따라서, 이러한 필름을 지지체로서 사용한 자기기록매체에 있어서 매우 우수한 전자 변환특성과 주행특성을 나타내게 된다. 특히, 본 발명의 폴리에스테르 필름을 사용하여 비데오테이프를 제조한 경우 색신호출력이 우수하고, 드롭아웃트가 매우 적은 우수한 제품을 얻을 수 있었다. 또한, 이러한 제품은 주핸특성 및 기계적특성이 우수하며, 극심한 악조건 하에서 작동개시, 정지, 재작동, 고속주행, 정지 등 일련의 반복 사용 중에 받게 되는 접촉 및 외력에도 전혀 반형이나 자성층의 탈락이 발생하지 않았으며, 반복 사용 후에도 전자변환특성이 저하되지 않는 등 매우 우수한 물성을 나타내었다.

이하 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

다음 실시예에 있어서, 각 특성들은 다음의 방법에 따라 측정 평가하였다.

(1) 필름내 입자의 평균직경

CARL ZEISS사 제품인 Image Analyzer가 연결된 투과 현미경을 사용하여 500배의 배율로 필름내의 입자를 관찰한 다음 영상으로 처리하여 입자의 직경과 갯수를 측정, 그 평균을 구하였다.

(2) 필름의 중심면 평균표면조도 : SRa

일본KOSAKA사 제품인 3차원 표면조도계(Model ET-30HK)를 이용하여, 촉침반경 2㎛, 하중 20mg, 컷오프치 80㎛, 샘플이동거리 2㎛의 조건에서, 종방향 측정길이(Lx) 0.5mm, 횡방향 측정폭(Ly)0.32mm, 측정면적(Sm=Lx×Ly) 0.16mm²를측정하고, 다음식에 의거하여SRa를 구하였다.

(3) 필름표면 1mm²당 높이가 0.025㎛이상인 돌기의 갯수 : SRd

필름의 중심면 평균표면조도 (SRa)측정시에 얻어진 3차원 표면조도곧선으로 부터 필름표면 1mm²당 중심면을 기준으로 하여 그 높이가 0.025㎛이상인 돌기의 갯수를 구하였다.

(4) 표면돌기인자계수(K)

필름의 중심면 평균표면조도(SRa) 측정시에 얻어진 3차원 표면조도곡선으로부터, 필름표면 1mm²당 중심면을 기준으로 하여 그 높이가 0.30㎛이상인 돌기의 갯수를 구하여, 이에 대한 상기 필름의 중심면 평균조도(SRd)의 비로 나타내었다.

(5) 동마찰계수

일본 TOYOSEIKI 사 제품인 마찰계수 측정기를 이용하여 ASTM D-1894의 방법으로 동마찰계수를 측정하였다.

(6) 전자변환특성

2축배향 폴리에스테르 필름 표면에 통상의 방법을 이용하여 4㎛두께로 자성체를 코팅하여서 비데오테이프로 제조한 다음, 1/2인치로 슬릿팅하여 비데오카셋트를 만들고 다음의 방법으로 측정하였다.

1) 색신호출력(크로마 S/N 비)

일본 SONY 사 제품인 VHS 방식 비데오테이프레코더에 걸어 50%백색 레벨 신호를 최적 전류로 기록하고, 일본 SHIBASOKU사 제품인 노이즈 측정기를 이용하여 측정한 다음, 표준테이프의 크로마 S/N을 0 dB로 하여 비교하고, A ∼ D등급으로 나누어서 평가하였다.

A : +2.0 dB 이상

B : +1,0 dB 이상 ∼ +2.0 dB 미만

C : -0.5 dB 이상 ∼ +1.0 dB 미만

D : -0.5 dB 미만

2) 드롭아웃트(Drop Out)

비데오테이프에 5단계 난차신호를 최적 전류로 기록하고 재생시의 비데오헤드앰프 출력의 감쇄량이 20dB, 계속시간 15μsec이상인 것을 드롭아웃트로 간주하고, 30분동안 계속하여 측정한 다음, 1분당 평균하여 A ∼ D등급으로 나누어서 평가하였다.

A : 10개 미만/분

B : 10개 이상/분∼ 30개 미만/분

C : 30개 이상/분∼50개 미만/분

D : 50개 이상/분

(6) 주행특성

반복 주행시키면서 자성층이 마모되어 재생출력이 70이하로 저하될 때까지의 사용횟수를 측정하여 다음과 같이 평가하였다.

A : 2000회 이상

B : 1000회 이상∼ 2000회 미만

C : 100회 이상 ∼ 1000회 미만

D : 100회 미만

[실시예 1∼ 3]

다음의 표 1에 나타낸 바와 같은 평균 입경을 갖는 SiO₂입자를 0.15중량% 함유하고 고유점도 0.620인 폴리에틸렌테레프탈레이트를 165℃에서 4시간 동안 진공 건조시킨 다음, 290℃에서 용융시키고 이를 압출시켜서 무정형 필름을 제조하였다. 무정형 필름을 총연신비가 4.9배가 되도록 3단계로 종연신 시키고, 4.0배 횡연시킨 후, 열고정시켜서, 필름의 표면특성이 다음의 표 1에 나타낸 바와 같은15㎛두께의 2축배향 폴리에스테르 필름을 제조하였다.

이 필름을 사용하여 종래의 방법에 따라 자성체를 코팅하여VHS형 비데오테이프를 만들었다.

베이스필름 및 비데오테이프의 특성을 평가하여, 그 결과를 다음의 표 1에 함께 나타내었다.

[비교예 1∼ 2]

다음의 표 1에 나타낸 바와 같이 평균입경이 본 발명의 범위내에 들지 않는 것을 사용하는 것 이외에는 실시예와 동일하게 실시하며, 그 특성평가 결과를 다음의 표 1에 함께 나타내었다.

[비교예 3∼ 4]

다음의 표 1에 나타낸 바와 같이 SRa, SRd 및 K가 본 발명의 범위내에 들지 않는 것을 사용하는 것을 이외에는 실시예와 동일하게 실시하며, 그 특성평가는 다음의 표 1에 함께 나타내었다.

상기 표 1에서 확인할 수 있듯이 본 발명의 2축배향 폴리에스테르 필름은 평활성과 이활성을 동시에 개선시켜서 자기기록테이프 사용되었을 경우 전자변환특성 및 주행특성이 모두 우수하게 나타났다.

Claims (1)

1. 자기기록매체용 2축배향 폴리에스테르 필름에 있어서, 필름내에 평균입경이 0.05∼1.2㎛인 입자가 함유되어 있고 필름의 적어도 한쪽면에 상기 입자를 중심으로 하여 돌기가 형성되 있으되, 필름의 중심면 평균표면조도와 단위면적당 돌기의 갯수 및 돌기입자계수가 다음의 식(Ⅰ)과 (Ⅱ) 및 (Ⅲ)을 만족하는 것을특징으로 하는 자기기록매체용 2축배향 폴리에스테르 필름.

   

   상기식들중에서, SRa는 필름의 중심면 평균면조도(㎛)이고, SRd는 필름표면 1mm²당 높이가 0.025㎛이상인 돌기의 갯수(개/mm²)이며 K는 다음의 식에 의해 구해지는 돌기인자계수이다.