JPS60176743A - 二軸延伸ポリエステルフイルムの製造方法 - 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】 本発明は、二軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法に
関し、更に詳しくは平坦易滑性に優れた二軸配向ポリエ
チレンテレフタレートフィルムの高速製膜法に関するも
のである。

ポリエステル未延伸フィルムは、優れた機械的性質、熱
的性質、電気的性質、耐薬品性を有するため各種用途に
多用されているが、と９わけ磁気テープ用ベースフィル
ムとして非常に有用なフィルムである。この磁気テープ
用ベースフィルムの品質ｉ１磁気テープの品質に強く影
響するので、磁気テープの技術進歩に伴ってベースフィ
ルムの高品質化への要求も高度化している。

例えば、ビデオ用磁気テープを例とすると、その出力、
各種８７Ｎ比、ドロップアウト、エンベローブなどの特
性はベースフィルムの平坦性と関連しているし、テープ
の巻姿、走行性、耐摩耗性等は、ベースフィルムの滑り
性と密接に関連している。従って磁気テープ、とりわけ
ビデオ用磁気テープに・は表面の平坦性と易滑性を併せ
持つ一ポリエステルフィルムがｇ！屋δｎ１いる。特に
、記録密度を高めるため磁性層の厚さを小さくしたシ、
金属蒸着法を採用する際にはベースフィルムの平坦、易
滑性はよシ切実な課題である。

ポリエステルフィルムの易滑化は、周知の方法で微小な
外部添加粒子または内部析出粒子を付与し、フィルム表
面を粗面化することにより達成されたが、このような方
法では通常行なわれているポリエステルフィルムの製造
条件を採る限り、フィルムの平坦化に限界があって高級
磁気テープ用には不向きであった。本発明者らは、特願
昭！ｔ−／’１１，９コ１号において、特定の延伸条件
を規定することによシ、平坦易滑性、磁性層との接着性
に優れ、厚さむらの少ないポリエステルフィルムの製造
方法を提案した。

つまり、ポリエステル未延伸フィルムを多段階で縦方向
に延伸するに際し、先ず、△ｎ（複屈折率）が０．０　
／　＆−０，０：１．ｔとなるよう延伸し、次いで、同
一方向に？ｊ〜／ｊｔＯ℃の温度範囲で一段階でへ３〜
２．２倍延伸した後、横方向に延伸する製造方法である
。しかるに該製造方法においては、縦延伸倍率を高くす
ることができず、フィルムの生産性の点で問題があった
。それ故、このような縦方向の配向が低いフィルムの縦
延伸倍率を高くする方法として、次のとおシの方法を特
願昭５ｇ−１６ｇ９６９号において、提案した。

つまシポリエステル未延伸フィルムを１００℃よシ高く
、７３０℃以下の温度で少くとも７段階縦方向に延伸し
てΔｎをＯ１θＪｊ−０，０，！ｒＡｉとし、次いで同
一方向に？、！ｔ−１３０℃の温度範囲でΔｎがＯ１θ
Ｓθを越えないように延伸した後、横方向に延伸する二
軸延伸ポリエステＮフィルムの製造方法である。該方法
によシ、平坦易滑性、磁性層との接着性に優れかつ厚さ
斑の少ないフィルムを高縦延伸倍率で得ることができた
。その際、前段延伸を高温で行なうため、フィルムとロ
ールが粘着しないように特殊なロール、例えばフッ素樹
脂コーティングロールを使用する必要がある。しかるに
該延伸法÷は、前段延伸時にスリ傷が発生することがわ
かった。そこで、該スリ傷をなくすべくロール表面粗度
を低下せしめたところ、スリ傷は無くなったが逆に粘着
跡が生成し、得られたフィルムは磁気テープ用としては
不充分なものであった。

本発明者らは、このような欠点を解消すべく鋭意検討の
結果、前段延伸を特願昭！ｆ７−／Ａｇ９Ａ９号で示し
た△ｎがθ、０２　ｋ　−０，０ｊｔ　！よりも低配向
である△ｎが０．０７！ｉ以上θ、ＯＪ　！ｒ未満にす
ることによってスリ傷を解消することが出来ることが判
明した。その原因は定かではないが、おそらく前段延伸
の延伸倍率を低くすることにより、ロール表面でのせん
断応力が低下することによシ、ロールとフィルムの摩擦
が小さくなりスリ傷が消えるものと思われる。かくして
平坦易滑性、厚みむらを悪化させることなく、シかもフ
ィルムにスリ傷、粘着跡のない、縦延伸倍率が通常の延
伸法と比べても極めて高く高速製膜可能な延伸法を見出
しだものである。

すなわち本発明の要旨は、ポリエステルフィルム未延伸
フィルムを１００℃より高く７３０℃以下の温度で少く
とも／段階縦方向に延伸してΔｎをｏ、ｏｉ！ｒ以上０
．０２！；未満としく以下′前段縦延伸′と称すること
がある。）、次いで同一方向にりＳ℃〜ｉｓｏ℃の温度
範囲で△ｎがｏ、ｏｇθ以下かつ石が／、６００以下で
全体の縦延伸倍率が３．５倍以上となるように延伸した
（以下′後段縦延伸′と称することがある。）後、横方
向に延伸することを特徴とする二軸延伸ポリエステルフ
ィルムの製造方法である。ここで△ｎ　（複屈折率）と
は同一フィルム内の縦方向の屈折率と横方向の屈折率の
差をいう。一方石とはこれらと厚み方向の屈折率の３者
の平均をいう。

本発明に用いるポリエステルとは、エチレンテレフタレ
ート単位を、ｇｏ重ｉ％以上含むポリエステルであって
、残りの２０重量％以下は、共重合ポリエステルまたは
他のポリマーであってもよい。該ポリエステル中には例
えばリン酸、亜リン酸及びそれらのエステル等の安定剤
や二酸化チタン、微粒子状シリカ、カオリン等の添加削
、滑剤などが含まれていてもよい。

本発明においては、ポリエステル未延伸フィルムを先ず
△ｎか０．０　／　３以上０．０２に未満となるように
縦方向に／段階まだは多段階で延伸し、少くとも７段階
は１００℃より高く１３０℃以下で延伸する。△ｎがθ
、θ／ｊよシ小さいと後段縦延伸後の厚さむらが大きく
なり、まだ、延伸倍率を高くすることができず生産性が
低下する。

すなわち、延伸倍率を高くして△ｎを０．０／！ｉ以下
にしようとすると、延伸温度が高くなシすぎ結晶化が進
行して横延伸が困難となシ、破断が多発する。一方、△
ｎが０．０　：１．を以上であると、粘着跡が出ないよ
うに延伸しようとするとスリ傷が発生して不適である。

△ｎの好ましい範囲はＯ１θ２０〜ｏ、ｏ：ｌａ　であ
る。

Δｎを０．０　／　！ｆ以上ｏ、ｏｓｓ未満ので範囲と
する前段縦延伸工程における延伸は／〜３段階で行うの
が好ましい。ここで縦延伸倍率の向上を計るためには前
段縦延伸倍率は好ましくは八を倍以上さらに好ましくは
、２．７７倍以上である。一方前段の延伸により結晶化
が進行しすぎると次工程で破断し易くなるので前段縦延
伸倍率はＳ、Ｏ倍以下であることが好ましい。このよう
に縦延伸倍率の向上を計るべく前段の延伸倍率を高めて
かつその複屈折率が所定の値をもつためには、少く表も
／段階の延伸温度は、１００℃よυ高く７３０℃以下で
、あシ、好ましくは１０／℃〜／２に℃、さらに好まし
くは１０／℃〜／コＯ℃である。ｉｏｏ℃以下では第７
段延伸後の△ｎを０．０　／　！ｆ以上０．０．２５未
満のＩ範囲にしようとすると十分に縦延伸倍率を高くす
ることができない。これに対し１００℃を越える温度以
上つまりスーパードロー延伸開始温度近傍以上にして始
めて、縦延伸倍率に対する縦方向の屈折率の増加が急激
に低下し、縦延伸倍率向上に対する寄与が極めて大きく
なる。多段延伸の際には、途中配向緩和のだめの熱処理
工程を含めれば更に高倍率に延伸してもよい。配向緩和
のだめの熱処理は、延伸温度以上結晶化開始温度以下で
極く短時間性なえばよい。

これまで前段の延伸を上記のような高温で行わなかった
理由は高温で延伸すると厚さむうか悪化すると考えられ
たためであるが、本発明者らは、ｉｏｏ℃よシ高い高温
で延伸して△ｎをθ、ｏｉｓ以上０．０２３未満として
も、延伸倍率を高く設定することによシ同じ△ｎで比較
した時低温で延伸したものと比べて厚さむらが遜色ない
ことを見出し、本発明に到達したものである。

かくして縦方向延伸工程の前段で先ず△ｎが０．０７３
ｒ以上０．０２！ｆ未満の縦延伸フィルムが得られる。

次いで後段では９５℃〜ｉｓｏ℃で△ｎがＯ３θｔｒｏ
以下かつπが／、Ａ　００以下となるように縦方向に延
伸する。縦方向の後段延伸工程における延伸温度が９５
℃よシ低いと△ｎがｏ、ｏ　ｔｒ　ｏ以下では二軸延伸
フィルムの厚さむらが改良されないし、一方延伸温度が
１３０℃よシ高いと結晶化の進行が著しく横延伸性を悪
化させる。更に後段延伸においては、Δｎが０．０ｇθ
以下かつｉが／９乙θＯ以下になるように延伸すること
は、平坦易滑化及び横延伸時の破断防止の為に必須であ
る。後段の延伸倍率はへ／〜コ、θ倍であシ、好ましく
けん３〜ｉ、ｇ倍、さらに好ましくはへＳ〜へｇ倍であ
る。後段の延伸は、通常縦延伸工程の最終段階として実
施され７段階で短時間に行うことが好ましい。

全体の縦延伸倍率は３．５倍以上、好ましくは３．７倍
以上である。

このように縦方向に延伸したフィルムを横方向延伸工程
へ送り、１０〜／６θ℃でコ、３〜り、５倍に横方向に
延伸した後、／ざｏ−，２ｓｏ℃で熱固定し、二軸延伸
フィルムとする。

不発明によれば、厚さむらを増幅させることなくしかも
、平坦易滑性、接着性に優れた性質を維持しながら、粘
着跡、スリ傷のない状態で縦方向の延伸倍率が極めて高
く高速製膜によるコストダウンを計りうるフィルムが得
られるので、磁気テープ用とシわけ平坦易滑性が強く要
求されるビデオテープ用ベースフィルムを安価に供給す
ることが出来る。

以上、縦−横一熱固定のバランスフィルムについて述べ
たが、当然本発明はこれに限るものではない。すなわち
、縦−横延伸後再度好ましくは、へ／倍以上、さらに好
ましくはへ／〜／４倍、さらに好ましくは八７〜／、り
倍に縦方向に延伸しセミテンシライズフイルム、テンシ
ライズフイルムとすることができる。また、この再縦延
伸の代わシに再横延伸したシ、再縦延伸後さらに横延伸
したり、続いて縦延伸すること等により横セミテンシラ
イズフイルム、横テンシライズフイルム、縦横テンシラ
イズフイルムを製造するのも好ましい。

以下、実施例によって本発明を説明するが、フィルムの
諸性質の測定方法は次の通シである。

（１）　厚さむら 安立電気社製連続フィルム厚さ測定器によシ、二軸延伸
フィルムの横方向中央部を縦方向に沿って測定し、次式
により算出した。

（２）摩擦係数（ｆｉ） 固定した硬質クロムメッキ金属ロール（直径Ａ　ＩｅＩ
）に、フィルムを巻き付角／３５°　（θ）で接触させ
、ｔ、ｙＩ！（Ｔ、）の荷重を一端にかけて／　ｍ／ｗ
の速度でこれを走行させて他端の抵抗力（ＴＩ　（ＩＩ
＞　）を測定し、次式により走行中の摩擦係数をめた。

（３）中心線平均表面粗さく　Ｒａ　）小板研究所社製
表面粗さ測定器（ＢＥ−、？ＦＫ）によって次のように
めた。触針の先端半径はコμｍ、荷重は３０〜である。

フィルム断面曲線からその中心線の方向に基準長さＬ（
，２，５＋ｅ＋）の部分を抜き取り、この抜き取υ部分
の中心線をＸ軸、縦倍率の方向をＹ軸として、粗さ曲線
ｙ　＝　ｆ　（Ｘ）で表わしたとき、次の式で与えられ
た値をμｍで表わす。但し、カットオフ値はざ０μｍで
ある。Ｒａは縦方向に３点、横方向に５点の計／θ点の
平均値をめた。

一／′：ｌ　ｆ（Ｘ）　Ｉ　ｄｘ （４）極限粘度（〔η〕） 試料コＯＯ〜をフェノール／テトラクロロエタン−４０
／ｊｒＯの混合溶液、２０−に加え、約／／θ℃で／時
間加熱溶解後３０℃で測定した。

（５）複屈折率 カールツアイス社製偏光顕微鏡によυ、リターデーショ
ンを測定し、次式によシ複屈折率（△ｎ）をめた。

Δｎ＝　− 但し　Ｒ：リターデーション ｄ；フィルム厚さ く６）　フィルム温度 バーンズ社製赤外線放射温度針によシ延伸部のフィルム
温度を測定した。

（７）スリ傷によるフィルム欠陥 アルミ蒸着したフィルム表面をカールツアイス製微分干
渉顕微鏡で観察した。欠陥のあるフィルムは×１ないフ
ィルムはＯで表わす。

（８）　？、値 １部２インチ幅、チャック間！ｒＯｍ長の試料フィルム
を東洋ボールドウィン社製テンシロン（ＵＴＭ−ＩＩ　
）によシ１．２Ｑ℃、６３％ＲＨにてｇ　Ｑ　ｍ／ｍで
引張シ、３％伸張時の荷重を初期の断面積で割り、’Ｋ
ｆ／ｍ２単位で表わした。

実施例／ （ポリエステルの製造法） ジメチルテレフタレート１００部、エチレングリコール
７０部、酢酸カルシウム−水塩０．／　０部及び酢酸リ
チウムニ水塩０．／　７部を反応器に仕込み、加熱昇温
すると共にメタノールを留出させてエステル交換反応を
行ない、反応開始後釣参時間を要して１３０℃に達せし
め、実質的にエステル交換を終了した。

次にこの反応生成物にトリエチルホス７エー）　０．３
　、を部を添加し、更に一縮合触媒として三酸化アンチ
モン０．０２部を添加した後、常法に従って重合し、ポ
リエステルを得た。該ポリエステル中には粒径およそ０
．３〜！μ程度の均一で微細なカルシウム、リチウム及
びリン元素を含む析出粒子が多数認められた。該ポリエ
ステルＡは〔η）　＝　０．Ａ　！；であった。

別途このような内部析出粒子を殆んど含まないポリエス
テルＢ　（（＋ｙ）、＝　ｏ、ｂ　ｚ　）を製造シ、先
のポリエステルとＡ／Ｂ　＝　２／Ｊ　（重量比）の割
合で混合し製膜用原料とした。

（製膜法） ポリエチレンテレフタレート未延伸フィルムは、第７図
に示した縦方向延伸装置とテンター（横方向延伸及び熱
固定装置）を用いて二軸延伸フィルムに製膜した。表フ
には実施例／および実施例コで採用したロール表面温度
条件とロール材質を示した。ロールの表面粗度は７ｓの
ものを用いた。以下に製膜法の詳細を述べる。

先ず原料ポリエステルを乾燥後、溶融押出し、静電密着
法によシ厚さ／４０−２００μの未延伸フィルム（〔η
）　＝　ｏ、６コ）を得た。次いで第１図に示した縦方
向延伸装置にこれを通し、ロール周速差でフィルムをＳ
３℃に予熱した後ｐ−ルマ、３′と６の間でロール周速
差によシ表コに示すとおｐ４４〜３．７倍に第１段延伸
し、引き続き四−ルテ、９′と１０の間で、表コに示す
とおシへ／〜／、１倍に第２段延伸した。なおロール９
．９′とＩＯの間では、赤外線ヒーター／３で加熱して
おシ、赤外線ヒーターの反対面から赤外放射温度計で第
一段延伸部のフィルム温度を測定したところ１１０℃で
あった。かくして得られた縦方向延伸フィルムを次にテ
ンターで／ダＯ℃でＪ、を倍に横方向に延伸し１．２／
Ｊ℃で熱固定して厚さ／Ｓμの二軸延伸フィルムを得た
。縦延伸フィルムのΔｎおよび得られた二軸延伸フィル
ム（実験番号／〜りの性質を表コに示しだ。また、実験
番号６として原料Ａと原料Ｂの混合重量比をｌ二／とし
、ロール表面温度を表／に示す条件とし、また延伸倍率
を表コに示す条件として同様に二軸延伸フィルムを得た
。結果を表−に示す。表λよシ、本発明方法によシ明ら
かに総合延伸倍率が極めて高くなることが分かる。更に
平坦易滑性を維持し、スリ傷のないフィルムを得るには
、第１段延伸後の△ｎが０．０　／　、！ｉ以上０．０
２Ｓ未満の間でなければならないことが理解される。

実施例コ 実施例／と同様のポリエステル原料を用いて、第１図の
縦方向延伸装置により、厚さ／ＡＯ〜、２１０μの未延
伸フィルムをロールＳ、５′と６の間で△ｎが０．０２
０となるよう２．Ａ倍に第１段延伸したのちロールテ、
９′と７０の間で△Ｄが０．０４０となるよう表３に示
すとお９　／、ｓ　ｒ〜／、６Ｓ倍に第２段延伸した。

各ロールの表面温度は表／の通りである。赤外線ヒータ
ー／３の容量調整により、ロールテ、り′と１０の間の
第２段延伸部のフィルム温度を表３に示すとおシブ３〜
／！ｆ２℃に変化させて縦方向延伸フィルムを得た。横
延伸及び熱固定条件は実施例／と同様である。得られだ
二軸延伸フィルム（実験番号７表　３ 以上の結果よυ第λ段延伸温度は９５℃以上／ＳＯ℃以
下でなければならないことが分かる。

実施例３ 縦延伸工程及び次の横延伸工程までは実施例／の実験番
号ダ及び実験番号６と同じ延伸を行ない、その後／Ｓθ
℃で熱固定したのち再度縦方向に７３θ℃で７．３倍延
伸しＪ／ｊ℃で熱固定したフィルムを得、それぞれ実験
番号／／。

／コとした。それぞれの二軸延伸後のフィルムの性質を
表ダに示した。

表　ダ 表亭より本発明は、テンシライズフイルムに対しても平
坦易滑性をそこなわずかつスリ傷がなく極めて高速製膜
可能な製造法であることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例で用いた縦延伸装置の概略図である。３
．ｓ′および９，９′は延伸ニップロール、６．１０は
延伸ロール、１３は赤外線ヒーターを示す。 出　願　人　ダイアホイル株式会社 代　理　人　弁理士長１灸川　− 第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　ポリエステル未延伸フィルムを、１００℃よシ
   高く７３０℃以下の温度で少くとも／段階縦方向に延伸
   して△ｎを０．０　／　！；以上ｏ、ｏａｓ未満とし、
   次いで同一方向に９ｊ〜ｉｓｏ℃の温度範囲でΔｎがｏ
   、ｏ　ｇ　ｏ以下かつｉが／、４００以下で、全体の縦
   延伸倍率が３．５倍以上となるように延伸した後、横方
   向に延伸することを特徴とする二軸延伸ポリエステルフ
   ィルムの製造方法。
2. （２）二軸延伸ポリエステルフィルムを更に、再度縦方
   向および／または横方向に１．１倍以上延伸することを
   特徴とする特許請求の範囲第７項記載のポリエステルフ
   ィルムの製造方法。