JPH07207128A - ポリエステル組成物及びフィルム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】球状、楕円体状、立方体状、直方体状の中から
選ばれる少なくとも１種の形状を有し、長径／短径で表
わされる粒径比が１．０〜１．４であるアルミナ粒子を
含有するポリエステル組成物およびそれからなるフィル
ム。 【効果】本発明のアルミナ粒子は特定形状を有してお
り、かかる粒子を含有するポリエステル組成物をフィル
ムに成型した際に走行性、耐摩耗性を向上させることが
できる。従ってコンデンサー、包装用などのフィルム用
途、特に要求特性が厳しい磁気テープ用途に好適に用い
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はポリエステル組成物及び
それからなるフィルムに関するものであり、更に詳しく
は特定形状のアルミナ粒子を含有し、フィルムに成型し
た際に走行性、耐摩耗性に優れたフィルムとすることが
可能なポリエステル組成物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ポリエチレンテレフタレートに代表され
る芳香族ポリエステルは優れた機械的特性、電気的特
性、耐熱性などを有していることから、磁気テープ、コ
ンデンサー、繊維、ボトルなど工業的に広く用いられて
いる。

【０００３】通常ポリエステル成型品、特にフィルムに
は走行性、耐摩耗性が必要とされ、これらが不足すると
例えば磁気テープ用途においては製造工程でのロールと
フィルムとの摩擦が大きくなりフィルムにシワやスリ傷
などが発生したり、あるいはフィルムの摩耗粉による磁
性層の塗布抜けが生じ磁気記録信号の欠落、いわゆるド
ロップアウトを引き起こしたりする。更に磁気テープの
早送り、巻戻しといった高速走行の際に、ガイドピンと
の接触によってフィルムの摩耗粉が発生しドロップアウ
トの原因となったりする。

【０００４】こうしたトラブルを防止するため、従来か
らフィルムに不活性粒子を添加し表面に微細な突起を形
成させることが行われている。このようなものとして例
えば特開平６０−７１６３２号公報（炭酸カルシウム粒
子）、特開昭６３−１０８０３７号公報（シリカ粒
子）、特開昭５９−２１７７５５号公報（架橋有機粒
子）など多くの提案がなされている。しかしながら、磁
気テープフィルム用途においては走行性、耐摩耗性に対
する要求がこれまで以上に厳しくなってきており、これ
らの提案をもってしても要求に対して対応しうるものに
至っていないのが現状である。また、アルミナ粒子をフ
ィルムに添加することも行われており、例えば特開平１
−３０６２２０号公報、特公昭５９−２９６１０号公
報、特開平２−１８５５３３号公報などの提案がある。
しかしながら、これらの提案は粒径数ｎｍの一次粒子が
凝集して形成された不定形のアルミナ粒子であるため、
フィルムにに形成される突起形状を均一なものとするこ
とが困難であって、フィルムの走行性、耐摩耗性を高度
に達成することはできないという問題点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は上記し
た従来技術の問題点を解消することにあり、フィルムに
成型した際に走行性、耐摩耗性に優れたフィルムとする
ことが可能なポリエステル組成物を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記した課
題を達成すべく検討を行った結果、特定形状のアルミナ
粒子をフィルムに含有させるならば走行性、耐摩耗性に
著しく効果があることを見いだした。すなわち前記した
本発明の目的は球状、楕円体状、立方体状、直方体状の
中から選ばれる少なくとも１種の形状を有し、長径／短
径で表わされる粒径比が１．０〜１．４であるアルミナ
粒子を含有するポリエステル組成物及びフィルムによっ
て達成することができる。

【０００７】本発明におけるポリエステルとは、例えば
芳香族ジカルボン酸とグリコールからなるポリエステル
であり、ポリアルキレンテレフタレート、ポリアルキレ
ンナフタレートなどを主たる対象とする。このようなも
のとしては、例えばポリエチレンテレフタレート、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、ポリヘキサメチレンテレフタレートなどを挙
げることができ、特にポリエチレンテレフタレート、ポ
リエチレン−２，６−ナフタレートが好ましい。

【０００８】該ポリエステルはホモポリエステルでもコ
ポリエステルでもよく、コポリエステルの場合の共重合
成分としては例えばテレフタル酸、イソフタル酸、ナフ
タレンジカルボン酸、５−スルホイソフタル酸、ジフェ
ニルジカルボン酸、フタル酸などの芳香族ジカルボン
酸、アジピン酸、セバシン酸、ダイマー酸、マレイン
酸、フマル酸、シュウ酸、コハク酸などの脂肪族ジカル
ボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環族ジカ
ルボン酸、エチレングリコール、プロパンジオール、ブ
タンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、
ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、ポリ
エチレングリコールなどの脂肪族グリコール、ビスフェ
ノールＡ、ビスフェノールＳなどの芳香族グリコール、
シクロヘキサンジメタノールなどの脂環族グリコール、
トリメリット酸、トリメシン酸、トリメチロールプロパ
ンなどの多官能化合物、ｐ−オキシ安息香酸などのオキ
シカルボン酸などを挙げることができる。これらの共重
合成分は１種のみ用いても、２種以上を併用してもよ
い。

【０００９】本発明におけるアルミナ粒子の形状は球
状、楕円体状、立方体状、直方体状の中から選ばれる少
なくとも１種の形状を有することが必要である。フィル
ムに含有させるアルミナ粒子の形状をこれら特定の形状
とすることによって、フィルムの延伸の際に生じるボイ
ドを抑制することができ走行性、耐摩耗性を著しく向上
させることができる。上記した粒子形状とは幾何学的に
厳密な形状のみならず多少変形した形状も含む概念であ
り、例えば立方体状には結晶系でいう三方晶も含まれ、
また直方体状には単斜晶、三斜晶のような歪んだ形状も
含まれる。本発明のアルミナ粒子は上記した形状のうち
１種のみを用いても、あるいは２種以上を併用してもよ
いが、粒度分布をシャープなものとしフィルムの突起形
状を均一にするため１種のみ用いるのが更に好ましい。

【００１０】本発明におけるアルミナ粒子の形状はフィ
ルムの走行性、耐摩耗性の点から粒子の長径／短径で表
される粒径比が１．０〜１．４であることが必要であ
り、更に好ましくは１．０〜１．３、特に好ましくは
１．０〜１．２である。

【００１１】本発明のアルミナ粒子の平均粒径は０．０
５〜５μｍであることが好ましく、更に好ましくは０．
０７〜３μｍ、特に好ましくは０．１〜１μｍであり、
また含有量はポリエステル組成物に対して０．００５〜
５重量％が好ましく、更に好ましくは０．００７〜４重
量％、特に好ましくは０．０１〜３重量％である。平均
粒径と含有量を上記範囲とすることでフィルムの走行
性、耐摩耗性を良好なものとすることができる。

【００１２】アルミナの結晶は従来からα、γ、δ、θ
型など数多くの形態が知られているが、本発明における
アルミナ粒子においては、いずれの結晶形態でもよく任
意のものを採用することができる。また結晶体でなく非
晶質のアルミナ粒子であってもよいし、更には非晶質の
アルミナの一部に上記形態からなる結晶が存在している
ような構造であってもよい。また、アルミナ粒子の硬
度、比表面積なども任意とすることができる。

【００１３】本発明のポリエステル組成物は、従来公知
の任意の方法で製造することができる。例えばポリエチ
レンテレフタレートにアルミナ粒子を添加する場合で説
明すると、テレフタル酸ジメチル、エチレングリコール
を触媒の存在下でメタノールを反応系外に留出させなが
らエステル交換反応を行う。続いて得られた反応物にア
ルミナ粒子のエチレングリコールスラリーを添加し、触
媒の存在下高温、減圧下でエチレングリコールを反応系
外に留出させ重縮合反応を行いポリエステル組成物を得
ることができる。この際用いるアルミナ粒子のエチレン
グリコールスラリーは撹拌処理、超音波処理あるいは湿
式媒体型分散機を用いて分散性を向上させたり、分級や
濾過などによって凝集粒子や粗大粒子を除去することが
好ましい。また上記方法の他にテレフタル酸、エチレン
グリコールを用いてエステル化反応を行った後、アルミ
ナ粒子のエチレングリコールスラリーを添加し、続いて
重縮合反応を行う方法や、あるいはエステル交換または
エステル化反応後に一定の重合度になるまで重縮合し、
次いで得られた低重合体をその融点より低い温度におい
て減圧下または不活性ガス気流下で更に反応させる固相
重合法を用いることも可能である。

【００１４】以上のようなポリエステルの反応系にアル
ミナ粒子のグリコールスラリーを添加する方法の他に粒
子粉体を溶融したポリエステルに練り込む方法や、ポリ
エステルの原料であるグリコールあるいは水スラリーと
して減圧下でグリコールあるいは水を除去しながら押出
機によって練り込む方法を採用することもできる。

【００１５】本発明のポリエステル組成物を製造する際
には、従来公知の反応触媒、着色防止剤を使用すること
ができ、反応触媒としては例えばアルカリ土類金属化合
物、亜鉛化合物、鉛化合物、マンガン化合物、コバルト
化合物、アルミニウム化合物、アンチモン化合物、チタ
ン化合物、ゲルマニウム化合物など、着色防止剤として
は例えばリン化合物を挙げることができる。

【００１６】本発明においてはアルミナ粒子以外に、従
来公知の無機粒子や有機粒子を少なくとも１種以上併用
することができる。このようなものとしては、例えば酸
化ジルコニウム、酸化ケイ素、炭酸カルシウム、炭酸バ
リウム、カオリン、タルクなどの無機粒子、架橋ポリス
チレン粒子、シリコーン粒子、フッ素樹脂粒子、ポリイ
ミド粒子などの有機粒子が挙げられる。これらのうち酸
化ケイ素、炭酸カルシウム、酸化ジルコニウム、架橋ポ
リスチレン粒子、シリコーン粒子が好ましい。また、上
記した無機粒子や有機粒子の他に、ポリエステルの製造
時に反応系内に析出する粒子、いわゆる内部粒子を併用
することもできる。

【００１７】これらの粒子の平均粒径は０．００１〜５
μｍが好ましく、更に好ましくは０．００２〜３μｍ、
特に好ましくは０．００３〜１μｍである。また、含有
量はポリエステル組成物に対して０．００５〜５重量％
が好ましく、更に好ましくは０．００７〜４重量％、特
に好ましくは０．０１〜３重量％である。

【００１８】更に本発明のポリエステル組成物を製造す
るにあたり、必要により酸化防止剤、可塑剤、帯電防止
剤、末端封鎖剤などの添加剤も適宜使用することができ
る。

【００１９】本発明のポリエステル組成物からなるフィ
ルムは単層、積層いずれのフィルムにも適用できるが、
走行性、耐摩耗性の点から少なくとも１層が本発明の組
成物からなる積層フィルムとすることが好ましい。ここ
でいう積層フィルムとはフィルムの厚さ方向に２層以上
の構造を持つものであり、特にフィルムの少なくとも片
面の最表層部が本発明のポリエステル組成物であること
が走行性、耐摩耗性の点から好ましい。

【００２０】本発明のポリエステル組成物は、単層、積
層どちらのフィルムにも適用できるが、走行性、削れ性
の点から、本発明の組成物からなる層を少なくとも１層
に配置しているフィルムが好ましい。ここでいう積層し
たフィルムとは、フィルムの厚み方向に少なくとも２層
の構造を持つものであり、３層以上の構造を持つものも
この範疇にはいる。さらには、少なくとも片面の最表層
部分が本発明のポリエステル組成物からなることが走行
性の点で好ましい。また、両面を本発明のポリエステル
組成物とした積層フィルムは特に好ましい。

【００２１】積層フィルムの形態としては、各種のもの
が可能である。例えば、２層積層フィルムの場合、単に
本発明のアルミナ粒子を含有する層（Ａ層）と他の層
（Ｂ層）との２層積層構成でもよく、Ａ層表面にコーテ
ィング層（例えば易接着層）を設けた積層構成、Ｂ層表
面にコーティング層（例えば易接着層）を設けた積層構
成、Ｂ層表面にバックコート層を設けた積層構成などを
採ることができる。また３層積層フィルムの場合、単に
Ａ層／Ｂ層／Ａ層の３層積層構成としたもの、該３層積
層構成の片側のＡ層表面にコーティング層を設けた積層
構成、両側のＡ層表面に（積層フィルムの両面に）コー
ティング層を設けた積層構成などを採ることができる。
この場合、Ａ層の厚みとしては０．１〜１．５μｍ、コ
ーティング層の厚みとしては０．０１〜１μｍ程度が好
ましい。４層以上の積層フィルムは場合、基本的には上
記の３層積層フィルムにおけるＢ層（中間層）の数が増
えていくだけなので、Ａ層とコーティング層との位置関
係は３層積層フィルムにおける場合と同じである。

【００２２】このような積層フィルムの形態を採る場合
には走行性の点から、積層部の厚みｔ（μｍ）とアルミ
ナ粒子の平均粒径Ｄ（μｍ）との比ｔ／Ｄが０．１〜１
０であることが好ましく、更に好ましくは０．３〜５、
特に好ましくは０．５〜３である。

【００２３】積層フィルムを製造する方法としては従来
公知の任意の方法を採用することができる。例えばポリ
エステルペレットを十分乾燥した後、２台以上の押出機
及び２層以上のマニホールドまたは合流ブロックを有す
る口金からキャスティングロール上に溶融押出して２層
以上の未延伸フィルムとする。次にこの未延伸フィルム
を逐次二軸延伸法、同時二軸延伸法、あるいはこのよう
に二軸延伸したフィルムを更に延伸する方法など用いて
二軸延伸フィルムとする。この時のフィルムの縦方向の
延伸倍率は３．０〜５．５倍、延伸温度は８０〜１５０
℃、延伸速度は５０００〜５００００％／分の範囲が好
ましく、一方横方向の延伸倍率は３．５〜６．５倍、延
伸温度は８０〜１６０℃、延伸速度は１０００〜２００
００％／分の範囲が好ましい。次にこの延伸フィルムを
熱処理する。熱処理温度はポリエステルの結晶化温度以
上、軟化点以下の任意の温度とすることができるが、好
ましくは１７０〜２２０℃であり、また熱処理時間は通
常０．５〜６０秒間行うのが好ましい。

【００２４】

【実施例】以下実施例によって本発明を詳説する。なお
各特性は以下の方法により測定した。

【００２５】（１）粒子の平均粒径 プレパラート上に展開したアルミナ粒子に金をスパッタ
リングした後、走査型電子顕微鏡で１０００個の粒子を
観察し、面積平均粒子径を求めた。

【００２６】（２）粒子の粒径比 プレパラート上に展開したアルミナ粒子に金をスパッタ
リングした後、走査型電子顕微鏡で１０００個の粒子を
観察し、粒子の投影面における最大径（μｍ）、と最小
径（μｍ）から長径／短径を算出し粒径比を求めた。

【００２７】（３）ポリエステル組成物中の粒子の含有
量 ポリエステル組成物をｏ−クロロフェノールに溶解し、
遠心分離機によって粒子を沈降させた後、上澄み液を除
去し粒子を分離する。この粒子について示差走査熱量測
定を行い、ポリエステルに基づくピークが観測されなく
なるまで上記操作を繰り返し行う。最終的に分離した粒
子を十分乾燥し、その重量を測定することによってポリ
エステル組成物中の粒子の含有量を求めた。

【００２８】（６）フィルム表面の凸凹 ＪＩＳＢ０６０１に準じてサーコム表面粗さ計を用い、
針径２μｍ、荷重７０ｍｇ、測定基準長０．２５ｍｍ、
カットオフ０．０８ｍｍの条件でフィルムの中心線平均
粗さＲａを求めた。

【００２９】（７）フィルムの走行性 ＡＳＴＭ−１８９４Ｂ法によって静摩擦係数μｓを求め
た。

【００３０】（８）フィルムの耐摩耗性 フィルムを１／２インチにスリットし、テープ走行試験
機ＴＢＴ−３００（（株）横浜システム研究所製）を用
いて２０℃、６０％ＲＨで１０００回繰り返し走行させ
た後、ガイド部に付着した摩耗粉を目視により以下の基
準で評価し１級以上を合格とした。ここでガイド径は８
ｍｍφ、ガイド材質はＳＵＳ−２７（表面粗度０．２
Ｓ）、巻き付け角１８０゜、テープ走行速度３．３ｃｍ
／秒とした。 １級 ………… 摩耗粉が全く発生しない ２級 ………… 摩耗粉が少し発生する ３級 ………… 摩耗粉の発生がかなり多い

【００３１】実施例１ 平均粒径０．４５μｍ、粒径比１．０５の球状アルミナ
粒子１０重量部とエチレングリコール９０重量部を十分
に撹拌混合した後、超音波で１０分間分散処理しアルミ
ナ粒子のエチレングリコールスラリーを得た。一方、ジ
メチルテレフタレート１００重量部、エチレングリコー
ル６４重量部に酢酸マグネシウム０．０６重量部を加え
エステル交換反応を行った。次にこの反応物に先に調製
したアルミナ粒子のエチレングリコールスラリーを５重
量部、三酸化アンチモン０．０３重量部を加え２９０℃
に加熱するとともに０．５ｍｍＨｇに減圧し重縮合反応
を行った。得られたポリエステル組成物のアルミナ粒子
の含有量は０．５０重量％であった。

【００３２】このポリエステル組成物を２９０℃で溶融
押出し未延伸フィルムとした後、９０℃で縦、横方向に
それぞれ３．５倍に延伸し、さらに２２０℃で１０秒間
熱処理を行い二軸延伸フィルムを得た。得られた二軸延
伸フィルムの評価を行ったところ、表１に示すように優
れた走行性と耐摩耗性を有していた。

【００３３】実施例２〜３ アルミナ粒子の形状、平均粒子径、添加量、粒径比を変
更する以外は実施例１と同様の方法でポリエステル組成
物を製造し、二軸延伸フィルムを得た。これらの二軸延
伸フィルムの評価を行ったところ、表１に示すようにい
ずれも優れた走行性と耐摩耗性を有していた。

【００３４】実施例４ アルミナ粒子を添加しない以外は実施例１と同様にして
重合したポリエチレンテレフタレート上に、アルミナ粒
子の形状、平均粒子径、含有量、粒径比が実施例１と異
なるポリエチレンテレフタレート組成物を溶融押出し、
２層積層未延伸フィルムを得た。この未延伸フィルムを
実施例１と同様にして延伸し二軸延伸フィルムを得た。
この二軸延伸フィルムの評価を行ったところ、表１に示
すように優れた走行性と耐摩耗性を有していた。

【００３５】比較実施例１〜２ アルミナ粒子の形状、平均粒子径、粒径比、含有量を変
更する以外は実施例１と同様にして二軸延伸フィルムを
得た。この二軸延伸フィルムの評価を行ったところ表２
に示すように走行性、耐摩耗性に劣るものであった。

【００３６】比較実施例３ アルミナ粒子の代わりに平均粒子径０．５０μｍ、粒径
比１．０３の球状コロイダルシリカ粒子を０．４５重量
％含有させる以外は実施例１と同様にして二軸延伸フィ
ルムを得た。この二軸延伸フィルムの評価を行ったとこ
ろ表２に示すように耐摩耗性に劣るものであった。

【００３７】比較実施例４ アルミナ粒子の代わりに平均粒子径０．７３μｍ、粒径
比１．９０の塊状炭酸カルシウム粒子を０．３６重量％
含有させる以外は実施例１と同様にして二軸延伸フィル
ムを得た。この二軸延伸フィルムの評価を行ったところ
表２に示すように、走行性、耐摩耗性に劣るものであっ
た。

【００３８】比較実施例５ アルミナ粒子の代わりに平均粒子径０．４０μｍ、粒径
比２．００の直方体状酸化チタン粒子を０．５５重量％
含有させる以外は実施例１と同様にして二軸延伸フィル
ムを得た。この二軸延伸フィルムの評価を行ったところ
表２に示すように、走行性、耐摩耗性に劣るものであっ
た。

【００３９】

【表１】

【表２】

【００４０】

【発明の効果】本発明のアルミナ粒子は特定形状を有し
ており、かかる粒子を含有するポリエステル組成物をフ
ィルムに成型した際に走行性、耐摩耗性を向上させるこ
とができる。従ってコンデンサー、包装用などのフィル
ム用途、特に要求特性が厳しい磁気テープ用途に好適に
用いることができる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】球状、楕円体状、立方体状、直方体状の中
   から選ばれる少なくとも１種の形状を有し、長径／短径
   で表わされる粒径比が１．０〜１．４であるアルミナ粒
   子を含有するポリエステル組成物。
2. 【請求項２】請求項１に記載のポリエステル組成物から
   なるフィルム。
3. 【請求項３】請求項１に記載のポリエステル組成物から
   なる層を少なくとも１層配置してなる積層ポリエステル
   フィルム。