JPH0196226A - ポリエステルフィルム - 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］ 本発明はボリエネテルフィルムに関するものである。

［従来の技術］ ポリエステルフィルムとしては、ポリエステルに不活性
無機粒子を含有せしめたフィルムが知られている（例え
ば、特開昭５９−１７８２２４Ｎ公報）。

［発明が解決しようとする問題点］ 高級な磁気記録媒体、特にテープでは、平滑なベースフ
ィルムの摩擦係数を小さくして、走行性を付与するため
にバックコートするのが一般的である。しかし、最近、
テープのコストダウンをはかるため平滑なベースフィル
ムを用いている高級テープでもバックコートをしない方
向が検討されている。しかし、上記従来のポリエステル
フィルムは高級テープとしての出力特性を得ようとする
と摩擦係数が大きくなり、走行性が不良となる欠点があ
った。

本発明はかかる問題点を改善し、バックコートをしなく
ても、摩擦係数と出力特性を両立できるフィルムを提供
することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ ポリエステルと不活性無機粒子からなる組成物を主たる
成分とするフィルムであって、該フィルムの少なくとも
片面のＲｐ（中心線の深さ）が６０〜１９００ｍ、Ｒｐ
とＲａ（中心線平均表面粗さ）の比、Ｒｐ／Ｒａ（単位
はともにｎｍ）が４〜２５の範囲で−り、突起の平均間
隔が２０μｍ以下、かつ、高さが３０〜ｉｏｏｎｍの突
起の尖頭度が０．０８以上であることを特徴とするポリ
エステルフィルムとしたものである。

本発明におけるポリエステルは、エチレンテレフタレー
ト、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、エチレン２，６
−ナフタレート単位から選ばれた少なくとも一種の構造
単位を主要構成成分とする。ただし、本発明を阻害しな
い範囲内、好ましくは１５モル％以内であれば他成分が
共重合されていてもよい。

本発明における不活性無機粒子は特に限定されないが、
平均粒径が０．０８〜０．５μｍの場合は結晶化促進係
数が１０〜２５℃、好ましくは、１０〜２０℃の場合に
、平均粒径が０．５〜１゜５μｍの場合は結晶化促進係
数が０〜１５℃、好ましくは、０〜１０℃の場合に摩擦
係数、出力特性がより一層良好となるので望ましい。本
発明の無機粒子としては、コロイダルシリカに起因する
実質的に球形のシリカ、合成炭酸カルシウム、α−アル
ミナ、ルチル型の二酸化チタン、サーマルタイプのカー
ボンブラックが望ましい。無機粒子の平均粒径は特に限
定されないが、小径粒子と大径粒子を組み合わせるのが
摩擦係数、出力特性がより一層良好となるので望ましい
。小径粒子としては、平均粒径０．１５〜０．４０μｍ
のシリカ、カーボンブラック、０．３〜０．６５μｍの
炭酸カルシウム、酸化チタンの場合に摩擦係数、出力特
性がより一層良好となるので望ましい。また、これらの
平均粒径の粒子の粒径分布の標準偏差が０．３以下であ
る場合に、好ましくは０．１以下である場合に摩擦係数
、出力特性がより一層良好となるので望ましい。また、
大径粒子としては、平均粒径０．４５〜０．８μｍのシ
リカ、０．７〜１．２μｍの炭酸カルシウム、酸化チタ
ンの場合に摩擦係数、出力特性がより一層良好となるの
で望ましい。

本発明の不活性無機粒子の含有量は０．３〜１゜５重量
％、特に０．４〜１．０重量％の場合に本発明の平均突
起間隔を得るのに有効である。また、平均粒径の異なる
粒子を組み合わせる場合は、小径粒子の含有量が０．３
〜０．８重口％、大径粒子の含有量が０．０１〜０．０
７重ｍｍ、特に０゜０２〜０．０５重酊％の場合に本発
明の平均突起間隔を得るのに有効でおる。

本発明フィルムは内部析出粒子を併用しても良い。本発
明における内部析出粒子とは、ポリエステル重合時に添
加したカルシウム化合物、マグネシウム化合物、リチウ
ム化合物の少なくとも一種の化合物とポリエステル構成
成分とが結合して生成する粒子である。なお、本発明の
内部析出粒子には、本発明の目的を阻害しない範囲内で
、リン元素および微量の他の金属成分、たとえば、亜鉛
、コバルト、アンチモン、ゲルマニウム、チタンなどが
含まれていてもよい。

本発明フィルムは上記組成物を主要成分とするが、本発
明の目的を阻害しない範囲内で、他種ポリマをブレンド
してもよいし、また酸化防止剤、熱安定剤、滑剤、紫外
線吸収剤、核生成剤などの無職または有機添加剤が通常
添加される程度添加されていてもよい。

本発明フィルムは上記組成物を二軸配向せしめたフィル
ムである。無配向あるいは、−軸配向フィルムでは、摩
擦係数が大きくなるので好ましくない。その配向−の程
度を示す厚さ方向屈折率比は特に限定されないが、０．
９３５〜０．９７５、好ましくは、０．９４０〜０．９
７０の範囲である場合が特に望ましい。

本発明フィルムは、少なくとも片面のＲｐが６０〜１９
０ｎｍ１好ましくは７０〜１６０ｎｍ、さらに好ましく
は８０〜１５０ｎｍであることが必要である。フィルム
の両面とものＲｐが上記の範囲より小さい場合は摩擦係
数が大きくなるので好ましくない。逆に、大きい場合は
出力特性が不良となるので好ましくない。また、両面と
ものＲｐが上記の範囲である場合に出力特性がより一層
良好となるので望ましい。

ここで、Ｒｐとは、中心線深さと呼ばれ、粗さ曲線から
基準長さだけ扱き取り、その扱き取り部分の最高の山頂
から中心線までの間隔のことである。

本発明フィルムは、少なくとも片面のＲｐ／Ｒａ比（単
位はともにｎｍ＞が４〜２５、好ましくは６〜２０．さ
らに好ましくは８〜１５であることが必要である。フィ
ルムの両面とも、ＲＤ／Ｒａ比（単位はともにｎｍ＞が
上記範囲より小さい、と出力特性が不良となり、逆に大
きいと摩擦係数が大きくなるので好ましくない。ここで
、Ｒａとは、中心線平均粗さのことである。

本発明フィルムは、少なくとも片面の突起の平均間隔が
２０μｍ以下、好ましくは１５μｍ以下、さらに好まし
くは１２μｍ以下であることが必要である。両面の突起
の平均間隔が上記の範囲より大きい場合は摩擦係数が大
きくなるので好ましくない。突起の平均間隔の下限値は
特に限定されないが、１〜２μｍ程度が製造上の限界で
ある。

本発明フィルムは、少なくとも片面について、突起の高
さが３０〜１１００ｎの突起の尖頭度が０．０８以上、
好ましくは０．１０以上、ざらに好ましくは０．１１以
上であることが必要である。

突起の尖頭度の上限値は特に限定されないが０゜３程度
が製造上の限界である。上記突起尖頭度が上記範囲より
小さいと、摩擦係数が大きく不良となるので好ましくな
い。

本発明フィルムの不活性無機粒子は、その結晶化促進係
数ｄ△ＴＣＣＩ　（℃）と少なくとも片面の表面平均粗
さＲｐ（ｎｍ）の比、ｄΔＴＯＯ／Ｒｐｆｆｉ０．０５
〜１．８の範囲゛である場合に摩擦係数、出力特性がよ
り一層良好となるので望ましい。

本発明フィルムは、少なくとも片面の表面突起の有効空
間体積が、１Ｘ１０３〜ｌＸ１０Ｓ、好ましくは、５Ｘ
１０３〜ｌＸ１０Ｓの範囲である場合に摩擦係数、出力
特性がより一層良好となるので望ましい。

本発明フィルムは、幅方向の屈折率が１．６５５〜１．
７００．特に、１．６７５〜１．７００の範囲の場合に
、摩擦係数、出力特性がより一層良好となるので望まし
い。

本発明フィルムは、少なくとも片面の表面突起について
、突起高さの平均値が５０〜’１２０ｎｍ。

特に６０〜１１００ｎ、さらに６０〜９０ｎｍの場合に
摩擦係数、出力特性が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について説明する。

まず、所定のポリエステルに不活性粒子を含有せしめる
方法としては、重合前、重合中、重合後のいずれに添加
してもよいが、ポリエステルのジオール成分で必るエチ
レングリコールに、スラリーの形で混合、分散せしめて
添加する方法が本発明のＲｐ、Ｒｐ／Ｒａ比を満足させ
るのに有効である。また、粒子の含有量を調節する方法
としては、高濃度のマスターペレット、好ましくは１〜
５重量％の粒子濃度のマスターペレットを製膜時に稀釈
する方法がＲ１）、Ｒｐ／Ｒａ比を得るのに有効である
。また、不活性無機粒子の粒径分布の標準偏差を０．３
以下、好ましくは０．１以下にしておくことは、本発明
のＲｐ、Ｒｐ／Ｒａ比を得るのに有効である。また、エ
チレングリコールのスラリーを１４０〜２００℃、特に
１８０〜２００℃の濃度で３０分〜５時間、特に１〜３
時間熱処理する方法、あるいは、粒子量に対し０．５〜
２０重量％のリン酸アンモニウム塩を添加する方法は、
本発明のＲｐ、Ｒｐ／Ｒａ比、突起尖頭度を得るのに有
効である。また、高濃度、好ましくは１〜５重量％のマ
スターペレットの溶融粘度、共重合成分を調整して、ガ
ラス転移点Ｔｇと冷結晶化温度ＴＣＣとの差（ＴＣＣ−
ＴＣ＋＞、△ＴＣＱを６５〜９０℃、特に７０〜８５°
Ｃにしておくことが、本発明のＲｐＳＲｐ／Ｒａ比、突
起尖頭度を得るのにきわめて有効である。この場合の共
重合成分としてはイソフタル酸成分、シクロヘキサンジ
メチレングリコール成分が好適である。

内部析出粒子の生成方法は次の方法が有効である。すな
わち、（１）所定のジカルボン酸とエチレングリコール
との直接エステル化を経て重縮合する過程、あるいは、
（２）所定のジカルボン酸のジメチルエステルとエチレ
ングリコールとのエステル交換反応を経て重縮合を行な
う過程において、グリコールに可溶性のカルシウム化合
物、マグネシウム化合物、マンガン化合物、リチウム化
合物の少なくとも一種と、好ましくは、リンの酸および
／またはエステル化合物を添加することによって生成さ
れる。ここで使用しうるカルシウム、マグネシウム、マ
ンガン、リチウムの化合物としては、ハロゲン化物、硝
酸塩、硫酸塩などの無機酸塩、酢酸塩、シュウ酸塩、安
息香酸塩などの有機酸塩、水素化物および酸化物などの
グリコール可溶性の化合物がもつとも好ましく使用され
るが、二種以上併用してもよい。また、リン化合物とし
てはリン酸塩、亜リン酸、ホスホン酸およびこれらのエ
ステル類、部分エステル類の一種以上が用いられる。

かくして、不活性無機粒子を含有するペレットを十分乾
燥したのち、公知の溶融押出機に供給し、２７０〜３３
０℃でスリット状のダイからシート状に押出し、キャス
ティングロール上で冷却固化せしめて未延伸フィルムを
作る。この場合、未延伸フィルムに押出し成形する時の
、口金スリット間隙／未延伸フィルム厚さの比を５〜３
０、好ましくは８〜２０の範囲にすることが、本発明の
Ｒｐ、Ｒｐ／Ｒａ比、突起尖頭度を１ｑるのに有効でお
る。

次にこの未延伸フィルムを二軸延伸し、二軸配向せしめ
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。ただし、最初に長手方向
、次に幅方向の延伸を行なう逐次二輪延伸法を用い、長
手方向の延伸を、３段階以上に分けて、総延伸倍率を３
．５〜４．５倍で行なう方法は本発明範囲のＲｐ、Ｒｐ
／Ｒａ比、突起尖頭度を得るのに有効である。延伸温度
は（ポリマのガラス転移点−２０℃）〜（ポリマのガラ
ス転移点）の範囲が本発明のＲｐ、Ｒｐ／Ｒａ比、突起
尖頭度を得るのに有効でおる。延伸速度は５０００〜５
００００％／分の範囲が好適である。幅方向の延伸方法
としてはステンタを用いる方法が一般的である。延伸倍
率は、３．０〜５．０倍の範囲が好適である。幅方向の
延伸速度は、１０００〜２００００％／分の範囲が好適
である。次にこの延伸フィルムを熱処理する。この場合
の熱処理温度は１７０〜２２０℃、時間は０゜５〜６０
秒の範囲が適当である。さらに、熱処理時に幅方向に１
．０２〜１．３倍、特に１．０５〜１．２倍の延伸を行
なうのが、本発明範囲の突起間隔を得るのに有効である
。

［作用］ 本発明はフィルムの表面粗さパラメータを特定範囲とし
たので、フィルムが他物体と接触した時の真の接触面積
を小さくできた結果、良好な出力特性を維持したまま摩
擦係数を小さくできたものと推定される。

［発明の効果］ 本発明は、フィルムの表面粗さパラメータを、原料、製
膜方法の両面から工夫し、組み合わせることにより特定
範囲としたので、磁気テープとした時の走行性に必要な
摩擦係数と高レベルの出力特性を両立できるフィルムが
得られたものであり、表面粗さＲａが５〜２０ｎｍ１特
に５〜１５ｎｍの範囲の平滑なフィルムをバックコート
せずに用いるビデオテープ用に好適である。また、フィ
ルムの片面のみが本発明範囲の場合は、その面を磁性面
の反対面として用いた磁気テープとするのが好適である
。

［物性の測定方法ならびに効果の評価方法］本発明の特
性値の測定方法並びに効果の評価方法は次の通りである
。

（１）Ｒａ、Ｒｐ、突起の平均間隔３ｍｍ小冊究所製の
高精度薄膜段差測定器ＥＴ−１０を用いて測定した。条
件は下記のとおりであり、２０回の平均値をもって値と
した。

・触針先端半径：０．５μｍ ・触針荷重　　：　５ｍｇ ・測定長　　　：１ｍｍ ・カットオフ（直：０．０８ｍｍ なお、Ｒａ、Ｒｐ、突起の平均間隔３ｍの定義は、たと
えば、奈良冶部著「表面粗さの測定・評価法Ｊ　（総合
技術センター、１９８３＞に示されているものである。

（２）　　粒子の平均粒径 フィルムからポリエステルをプラズマ灰化処理法あるい
はＯ−クロルフェノール溶解法で除去し、これをエタノ
ールに分散させ、遠心沈降法（堀場製作所、ＣＡＰＡ５
００使用）で測定した体積平均径である。

（３）粒子の含有量 ポリエステル１００ＱにＯ−クロルフェノール１゜０リ
ツトルを加え１２０°Ｃで３時間加熱した後、日立工機
■製超遠心機５５Ｐ−７２を用い、３０゜０００　ｒｐ
ｍで４０分間遠心分離を行ない、得られた粒子を１００
’Ｃで真空乾燥する。微粒子を走査型差動熱量計にて測
定した時、ポリマに相当する溶解ピークが認められる場
合には微粒子に叶クロルフェノールを加え、加熱冷却後
再び遠心分離操作を行な゛う。溶解ピークが認められな
くなった時、微粒子を析出粒子とする。通常遠心分離操
作は２回で足りる。かくして分離された粒子の全体重量
に対する比率（重量％）をもって含有量とする。

（４）　　ガラス転移点ＴＣＩ、冷結晶化温度Ｔｃｃパ
ーキンエルマー社製のＤＳＣ（示差走査熱量計）■型を
用いて測定した。ＤＳＣの測定条件は次の通りである。

すなわち、試料１ｏｍｇをＤＳＣ装置にセットし、３０
０℃の温度で５分間溶解した後、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Ｔｇ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。

ここでＴｃｃとＴｇの差（ＴＣＣ−Ｔｑ）をΔＴｃｇと
定義する。

（５）　　結晶化促進係数（単位は℃）上記方法で不活
性粒子を１重量％含有するポリ、エステルの八Ｔｃｑ（
■）、およびこれから不活性粒子を除去した同粘度のポ
リエステルの八Ｔｃｑ（ＩＩ）を測定し、△ＴＣｇ（Ｉ
Ｉ＞と△ＴＣＣＩ（Ｉ＞の差［△ＴＣＱ　（ＩＩ＞−八
ＴＣに１（Ｉ）］をもって、結晶化促進係数とした。

（６）　　突起の有効空間体積 小板研究所高精度薄膜段差測定機ＥＴ−１０を用い、触
針先端半径０．５μｍ、カットオフＯ０Ｑ　８ｍｍ、測
定長１．Ｑｍｍ、縦倍率２０万倍、横倍率２０００倍で
、フィルムの表面粗さ曲線を測定する。この粗さ曲線の
平均線（中心線）の上側で平行に０．００５μｍごとに
ピークカウントレベルを設け、平均線を曲線が交叉する
２点間において、上記のピークカウントレベルを１回以
上交叉する点が存在するとき、これを１ピークとし、こ
のピーク数を測定長さ間において求める。各ピークカウ
ントレベルについて、このピーク数を求め平均線からｎ
番目のピークカウントレベルについて求めたピーク数を
ＰＣ（ｎ＞と定義する。測定長さ間でピーク数が始めて
ゼロになるピークカウントレベルが平均線からｍ番目と
したとき、有効空間堆積φは、 φ＝Σ［ｎ３　（ＰＣ（ｎ）−ＰＣ（ｎ＋１））　］ｎ
＝１ で表わされ、場所を変えて５０回測定した平均値を用い
る。

（７）屈折率 ナトリウムＤ線（５８９ｎｍ＞を光源として、アツベ屈
折率ｈ１を用いて測定した。マウント液にはヨウ化メチ
レンを用い、２５℃、６５％ＲＨにて測定した。

（８）　　突起の高さ、径、尖頭度 ２検出器方式の走査型電子顕微鏡［ＥＳＭ−３２００、
エリオニクス■製］と断面測定装置［ＰＭＳ−１、エリ
オニクス■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２５６階調の
グレー値として画像処理装置［ＩＢＡＳ２０００、カー
ルツアイス■製］に送り、このグレー値をもとにＩＢＡ
Ｓ２０００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光径を求めこれを
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、
個々の突起にっいて求める。この測定を場所を変えて５
００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で割った値でおり、任意設置値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、２０００〜８０００倍の間の値を選択し、フィルム
表面めＲａに応じて変更する。

（９）　　摩擦係数 テープ走行性試験機ＴＢＴ−３００型＜ｔｍｍ横浜シス
テム研究調製を使用し、４０℃、８０％ＲＨの雰囲気で
７日間放置したフィルムを、２０’Ｃ１６０％ＲＨの雰
囲気で走行させ、初期のμｋ（摩擦係数）を下記の式よ
り求めた（フィルム幅は１／２インチとした）。

μに＝０．７３３　ｌｏｇ（Ｔ２／Ｔ１）ここで、Ｔ１
は入側張力、Ｔ２は出側張力である。ガイド径は６ｍｍ
φ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。

フィルムの少なくとも片面の上記μＫが０．２５以下の
場合を摩擦係数：良好、両面ともが０゜２５を越える場
合は摩擦係数：不良と判定した。

このμに値の０．２５は、磁気テープとした時の走行特
性や、フィルムとしてのハンドリング性を厳しく判定す
るための臨界点である。

（１０）　　出力特性（クロマＳ／Ｎ　＞フィルムに下
記組成の磁性塗料をグラビアロールにより塗布し、磁気
配向させ、乾燥させる。さらに、小型テストカレンダー
装置（スチールロール／ナイロンロール、５段）で、温
度ニア０℃、線圧：２００ｋＭｃｍでカレンダー処理し
た後、７０℃、４８時間キユアリングする。上記テープ
原反を１／２インチにスリットし、ＶＴＲカセットに組
み込みＶＴＲテープとした。このテープに家庭用ＶＴＲ
を用いてシバツク製のテレビ試験波形発生器（ＴＧ７／
ＬＪ７０６）により１００％クロマ信号を記録し、その
再生信号からシバツク製カラービデオノイズ測定器（９
２５Ｄ／１）でクロマＳ／Ｎを測定した。

［実施例］ 本発明を実施例に基づいて説明する。

実施例１〜５、比較例１〜８ 平均粒径の異なるいくつかの種類の無機粒子を１重量％
含有するエチレングリコールスラリーを調整した。これ
らのエチレングリコールスラリーとテレフタル酸ジメチ
ルとをエステル交換反応後、重縮合し、粒子を１重量％
含有するポリエチレンテレフタレートの粒子マスターペ
レットを作った。

これらのマスターベレットの重合度、共重合成分の比率
を調節し、第１表に示したとおりの粒子マスターペレッ
トを作った。これらの粒子マスターペレットを第２表の
ように組み合わせて、実質的に無機粒子を含有しないポ
リエチレンテレフタレートのベレットと混合し所定のＳ
度に調整した。

これらの混合ペレットを１８０℃で３時間減圧乾燥（３
Ｔｏｒｒ）　した後、押出数に供給し、３００℃で溶融
押出し、口金スリット間隙／未延伸フィルム厚さの比を
１０として、静電印加キャスト法を用いて表面温度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１８０μｍの未延伸フィルムを作った。この未延
伸フィルムを８０℃にて長手方向に４．０倍延伸した。

この時、延伸の段数を種々変更して延伸した。なおこの
延伸はロールの周速差で行ない、延伸速度は２００００
％／分であった。この−軸延伸フィルムをステンタを用
いて幅方向に４．０倍延伸した。この時の温度は、１０
０℃、速度は５０００％／分であった。ざらに、幅方向
に１．０５倍延伸しながら２００℃にて５秒間熱処理し
、厚さ１５μｍの二軸配向フィルムを得た。これらのフ
ィルムの摩擦係数、出力特性は第２表に示したとおりで
あり、各種表面パラメータが本発明の範囲内の場合は摩
擦係数、出力特性ともに優れたものであったが、そうで
ない場合は摩擦係数、出力特性を両立するフィルムは得
られなかった。なお、第２表における実験例では、フィ
ルムの表、裏で表面パラメータは同じであった。

第１表 レフタレート

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ポリエステルと不活性無機粒子からなる組成物を主たる
   成分とするフィルムであって、該フィルムの少なくとも
   片面のＲｐ（中心線の深さ）が６０〜１９０ｎｍ、Ｒｐ
   とＲａ（中心線平均表面粗さ）の比、Ｒｐ／Ｒａ（単位
   はともにｎｍ）が４〜２５の範囲であり、突起の平均間
   隔が２０μｍ以下、かつ、高さが３０〜１００ｎｍの突
   起の尖頭度が０．０８以上であることを特徴とするポリ
   エステルフィルム。