JP2000094616A - 二軸配向ポリエステルフィルム - Google Patents

二軸配向ポリエステルフィルム

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JP2000094616A
JP2000094616A JP10269611A JP26961198A JP2000094616A JP 2000094616 A JP2000094616 A JP 2000094616A JP 10269611 A JP10269611 A JP 10269611A JP 26961198 A JP26961198 A JP 26961198A JP 2000094616 A JP2000094616 A JP 2000094616A
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biaxially oriented
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oriented polyester
polyester film
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Iwao Okazaki
巌 岡崎
Shoji Nakajima
彰二 中島
Hiroshi Kubota
啓 窪田
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Toray Industries Inc
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Toray Industries Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 特にデジタルビデオ、高密度データ用として
の、高出力特性に優れる二軸配向ポリエステルフィルム
を提供する。 【解決手段】 少なくとも2層構造からなる二軸配向ポ
リエステルフィルムであって、少なくとも1つの最外層
(A層)の表面粗さRaが0.1〜10nm、該層の結
晶化度が30〜50%、該層の抽出オリゴマー量が2.
0%以下、該層のポリマーIVが0.7以上であること
を特徴とする二軸配向ポリエステルフィルム。 【効果】 本発明の二軸配向ポリエステルフィルムは少
なくとも2層構造とし、少なくとも1つの最外層のポリ
マー特性を特定したので、優れた出力特性を得ることが
できた。高密度磁気記録媒体用として十分良好な特性を
得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は二軸配向ポリエステ
ルフィルムに関する。
【0002】
【従来の技術】二軸配向ポリエステルフィルムとしては
二軸配向積層ポリエステルフィルムが知られている(例
えば特開平2−77431号公報)。このような従来の
二軸配向ポリエステルフィルムは磁気記録媒体とした場
合の出力特性、走行性等が向上したが、デジタルビデ
オ、高密度データ記録用として、さらなる高密度磁気記
録が求められており、かかる場合において、高出力、高
信頼性が求められている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題を
解決し、特にデジタルビデオ、高密度データ用として
の、高出力特性に優れる二軸配向ポリエステルフィルム
を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも2
層構造からなる二軸配向ポリエステルフィルムであっ
て、少なくとも1つの最外層(A層)の表面粗さRaが
0.1〜10nm、該層の結晶化度が30〜50%、該
層の抽出オリゴマー量が2.0%以下、該層のポリマー
IVが0.7以上であることを特徴とする二軸配向ポリ
エステルフィルムである。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明の二軸配向ポリエステルフ
ィルムは、少なくとも2層構造からなる。1層(単層)
構造では、時代の要請である高画質デジタルビデオ、ま
たは高密度データ記録用としての高出力を満足できない
(フィルム表面特性を最適化することができない)から
であり、たとえ、最適な表面を形成したとしても、コス
ト的に許容されるものとならず、商品としての競争力が
劣る。少なくとも2層構造以上であれば、層構造として
A/B/A、A/B/C等の3層、またはそれ以上であ
ってもよい。
【0006】本発明の二軸配向ポリエステルフィルムを
構成するポリエステルとして、いずれの層においても、
ポリエチレンテレフタレート(以下、PETという)、
ポリプロピレンテレフタレート(以下、PPTとい
う)、ポリ(エチレン−2,6−ナフタレンジカルボキ
シレート)(以下、PENという)、ポリ(プロピレン
−2,6−ナフタレンジカルボキシレート)(以下、P
PNという)等が好ましく例示される。なお上記のプロ
ピレン構造としては1,3−プロピレングリコールをモ
ノマーとして重合されたものが出力特性の点から好まし
い。なお、本発明の目的を阻害しない範囲内で、2種以
上のポリマを混合してもよいし、共重合ポリマを用いて
もよい。また、本発明の目的を阻害しない範囲内で酸化
防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤などの添加剤が通常添
加される程度添加されていてもよい。
【0007】本発明の二軸配向ポリエステルフィルム
は、出力特性の点から少なくとも1つの最外層(以下、
A層という)のポリマーの結晶化度が30〜50%、好
ましくは35〜50%のものとする。さらに、出力特性
の点から、抽出オリゴマー量が2.0%以下、好ましく
は、1.6%以下のものとする。さらに、出力特性の点
から、ポリマーIVは0.7以上、好ましくは、0.7
4以上である。さらに、出力特性の点から、表面粗さR
aは0.1〜10nm、好ましくは、0.5〜8nmで
ある。上記の範囲が同時に満足されないと、出力特性を
高いレベルで満足することができない。
【0008】また、本発明の二軸配向ポリエステルフィ
ルムは、特に限定されないが、出力特性の点から、一つ
以上の層(A層が含まれていても良いし含まれていなく
てもよい)に粒子を含有していてもよい。その場合の粒
子の平均粒径は、出力特性の点から0.01〜1.5μ
m、好ましくは0.02〜1.0μmである。さらに該
粒子粒径の相対標準偏差は、出力特性の点から、好まし
くは0.5以下、さらに好ましくは0.3以下、最も好
ましくは0.2以下である。また、該粒子含有量は、出
力特性の点から0.01〜3重量%、好ましくは0.0
2〜2重量%、さらに好ましくは0.05〜1重量%で
ある。かかる粒子としては、特に限定されないが、出力
特性の点から、ケイ酸アルミニウム、炭酸カルシウム、
アルミナ、シリカ、リン酸カルシウム、酸化チタン、有
機粒子等から選ばれる粒子が好ましく例示される。これ
らの粒子を複数併用してもよい。
【0009】本発明の二軸配向ポリエステルフィルム
は、特に限定されないが、出力特性の点から、少なくと
も1層(A層または上記粒子含有層)の厚みは0.01
〜3.0μm、好ましくは0.02〜2.0μm、さら
に好ましくは0.03〜1.0μmである。
【0010】さらに、本発明の二軸配向ポリエステルフ
ィルムは、特に限定されないが、出力特性の点から、粒
子含有層厚みtと含有粒子の平均粒径dの関係は0.2
d≦t≦10d、好ましくは0.3d≦t≦5d、さら
に好ましくは0.5d≦t≦3dである。
【0011】本発明の二軸配向ポリエステルフィルム
は、磁気記録媒体用、包装用、プリペイドカード等のカ
ード用等、用途は特に限定されないが、特に高出力が要
求されるデジタルビデオテープ用、コンピューター等の
データテープ用二軸配向ポリエステルフィルムとして好
ましく用いることができる。
【0012】次に本発明の二軸配向ポリエステルフィル
ムの好ましい製造方法を示し説明するが、これに限定さ
れるものではない。
【0013】まず、本発明を構成するポリエステルの製
造方法としては、例えば、PETの場合、テレフタル酸
またはテレフタル酸ジメチルとエチレングリコールから
エステル交換反応、重縮合反応を行い重合する公知の方
法を用いることができる。
【0014】必要に応じてポリエステルに粒子を含有せ
しめる方法としては、特に限定されないが、ポリエステ
ルを重合する際のジオール成分に粒子スラリーを用いる
方法、または、粒子の水スラリーをベント式2軸混練押
出機を用いて重合したポリエステルと混合し練り込む方
法等が好ましく例示される。また、粒子の含有量を調節
する方法としては、上記方法で高濃度マスターを作って
おき、それを製膜時に粒子を実質的に含有しないポリマ
で希釈して調節する方法が有効である。
【0015】次に、ポリエステルペレットを乾燥したの
ち、溶融押出機に供給し、スリット状のダイからシ−ト
状に押出し、キャスティングロ−ル上で冷却固化させて
未延伸フィルムを作る。この時、複数の押出し機、複数
のマニホ−ルドまたは合流ブロックを用いて溶融状態の
ポリエステルを積層する。
【0016】次にこの未延伸フィルムを二軸延伸し、二
軸配向させる。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。逐次二軸延伸
の場合は、長手方向の延伸は3段階以上に分けて、縦延
伸温度80〜150℃、総縦延伸倍率3.0〜6.0
倍、縦延伸速度5,000〜50,000%/分の範囲で
行なうのが好ましく例示される。
【0017】本発明範囲を得るために、未延伸フィルム
を縦延伸予熱温度をポリマのガラス転移温度以上縦延伸
温度まで順次上げていき、縦延伸にはいる直前の積層部
ポリマの結晶化度を5〜40%に調整する方法は本発明
の効果を得るために特に有効である。
【0018】幅方向の延伸方法としてはテンタ−を用い
る方法が好ましく、延伸温度80〜150℃、幅方向延
伸倍率は3.0〜6.0倍、幅方向の延伸速度1,00
0〜20,000%/分の範囲で行なうのが好ましい。
さらに必要に応じて、再縦延伸、再横延伸を行なう。そ
の場合の延伸条件としては長手方向の延伸は90〜17
0℃、延伸倍率1.1〜2.0倍、幅方向の延伸方法と
してはテンタ−を用いる方法が好ましく、延伸温度90
〜180℃、幅方向延伸倍率は1.1〜2.0倍で行な
うのが好ましい。
【0019】次にこの二軸配向フィルムを熱処理する。
この場合の熱処理温度は180〜240℃、特に180
〜230℃で時間は0.5〜60秒の範囲が好適であ
る。
【0020】[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
次のとおりである。
【0021】(1)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で除去
し、粒子を露出させる。処理条件は、ポリマは灰化され
るが粒子は極力ダメージを受けない条件を選択する。そ
の粒子を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察し、粒子画
像をイメージアナライザーで処理する。SEMの倍率は
およそ2000〜10000倍、また1回の測定での視
野は一辺がおよそ10〜50μmから適宜選択する。観
察箇所を変えて粒子数5000個以上で、粒径とその体
積分率から、粒子の体積平均径dを得る。
【0022】粒子が有機粒子等で、プラズマ灰化処理法
で大幅にダメージを受ける場合には、以下の方法を用い
てもよい。
【0023】フィルム断面を透過型電子顕微鏡(TE
M)を用い、3000〜100000倍で観察する。T
EMの切片厚さは約100nmとし、場所を変えて50
0視野以上測定し、上記と同様にして、粒子の体積平均
径dを求める。
【0024】(2)粒子の含有量 顕微FT−IR法(フーリエ変換顕微赤外分光法)で組
成分析を行い、ポリエステルのカルボニル基に起因する
ピークと、ポリエステル以外の物質に起因するピークの
比から求めた。なお、ピーク高さ比を重量比に換算する
ために、あらかじめ重量比既知のサンプルで検量線を作
成してポリエステルとそれ以外の物質の合計量に対する
ポリエステル比率を求めた。また、必要に応じてX線マ
イクロアナライザーを併用した。また、ポリエステルは
溶解し粒子は溶解させない溶媒が選べる場合は、ポリエ
ステルを溶解し、粒子をポリエステルから遠心分離し、
粒子の重量百分率を求めた。
【0025】また、フィルムの表層部分の粒子含有量は
次のようにして求めた。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を用い、ポリエステルAが積層
されている側の表面に片刃を垂直に押しあて、さらに
0.5mm押し込んだ状態で20cm走行させる(走行
張力:500g、走行速度:6.7cm/秒)。このと
き片刃の先に付着したフィルム表面の削れ物の粒子含有
量を上記粒子含有量の測定法に従って求めた。
【0026】(3)フィルム積層厚み 透過型電子顕微鏡(日立製H−600型)を用いて、加
速電圧100kVで、フィルム断面を、超薄切片法(R
uO4染色)で観察し、その界面をとらえ、その積層厚
さを求める。倍率は判定したい積層厚さによって選び、
特に限定されないが1万〜10万倍が適当である。
【0027】または、2次イオン質量分析装置、X線光
電子分光法、赤外分光法、あるいはコンフォーカル顕微
鏡などで粒子濃度の深さ分布を測定する。表面を基準と
し、深さ方向で極大値を得た後、その極大値の1/2と
なる深さを積層厚みと定義する。
【0028】(4)表面粗さRa 小坂研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、フィルム幅方
向に走査して20回測定を行った平均値をもって値とし
た。
【0029】 ・触針先端半径:0.5μm ・触針荷重 :5mg ・測定長 :1mm ・カットオフ値:0.08mm なお、Raの定義は、たとえば、奈良治郎著「表面粗さ
の測定・評価法」(総合技術センター、1983)に示
されているものである。
【0030】(5)結晶化度 フィルムを幅1/2インチにテープ状にスリットしたも
のを用い、積層されている側の表面に片刃を垂直に押し
あて、さらに0.5mm押し込んだ状態で20cm走行
させる(走行張力:500g、走行速度:6.7cm/
秒)。このとき片刃の先に付着したフィルム表面の削れ
物を10mg集めて試料とした。1回の走行で削れ物が
10mgに満たない場合は別のフィルムを用いて同じ操
作を行い、試料を10mg集めた。パーキングエルマ社
製のDSC(示差走査熱量計)II型を用いて測定した。
試料10mgをDSC装置にセットし、10℃/分で昇
温し、結晶融解に基づく吸熱ピーク温度面積から結晶化
度を算出した。または、ポリエステルの場合、例えば、
Jobin-Yvon社製T-64000ラマンシステムを用い、1720cm-
1近傍のカルボニル基の伸縮振動に由来するピークの半
値幅から求めることもできる。測定条件は次の通りであ
る。
【0031】 1.光源 アルゴンイオンレーザー(波長5145オングストロー
ム) 2.試料のセッティング レーザー偏光方向(S偏光)とフィルム長手方向が平行
となるようにフィルム表面を全反射プリズムに圧着さ
せ、レーザーのプリズムへの入射角(フィルム厚さ方向
との角度)は試料の屈折率に応じて、55〜65°とし
た。なお、ここで長手方向とは、測定するサンプルがテ
ープなどのロール状である場合、テープ走行方向であ
る。サンプルが磁気ディスクなどのシート状である場
合、長手方向はシートの屈折率が最大の方向と規定し
た。 3.検出器 Jobin-Yvon社製CCD 4.測定条件 SLIT 100μm LASER 400mW REPEAT TIME 5
【0032】(6)抽出オリゴマー量 試料を秤量(約0.2g)し、ヘキサフロロイソプロパ
ノール/クロロホルムで溶解させ、濾過し、GPC及び
質量分析した。GPC分析条件は下記の通りである。 装置:日立製作所L−6200 カラム温度:45℃ 移動相:クロロホルム 移動相流量:1.0mL/min 検出法:UV検出250nm、RI検出(+) 試料注入量:5μL(UV検出)、20μL(RI検出)
【0033】(7)ポリマーIV オルソクロルフェノール中、25℃で測定した溶液粘度
から下記式で計算される値を用いる。すなわち、 ηsp/C=(η)+K(η)2・C ここで、ηsp=(溶液粘度/溶媒粘度)−1,Cは溶媒
100ml当たりの溶解ポリマ重量(g/100ml、
通常1.2)、Kはハギンス定数(0.343とす
る。)また、溶融粘度、溶媒粘度はオストワルド粘度計
を用いて測定した。
【0034】(8)出力特性(C/N) 本発明のフィルムに連続真空蒸着装置を用いて、微量の
酸素の存在下にコバルト・ニッケル合金(Ni20重量
%)の厚み200nmの蒸着層を設けた。さらに、蒸着層
表面にカーボン保護膜を公知の手段で形成させた後、8
mm幅にスリットし、パンケーキを作成した。次いで、
このパンケーキから長さ200m分をカセットに組み込
み、カセットテープとした。このテープについて、市販
のHi8用VTR(SONY社製 EV-BS3000)を用い
て、7MHz±1MHzのC/Nの測定を行った。この
C/Nを市販のHi8用ビデオテープ(120分ME)
と比較して +3dB以上 :◎ +1〜+3dB :○ +1dB未満 :× と判定した。出力特性が市販のHi8用ビデオテープ
(120分ME)と比較して、+1dB以上あれば、デ
ジタル記録方式のVTRテープとして充分使用できるレ
ベルである。
【0035】
【実施例】次に実施例に基づき、本発明の実施態様を説
明する。
【0036】実施例1 テレフタル酸ジメチルと1,3−プロパンジオールから
エステル交換反応、重縮合反応を行いPPTを重合し
た。また、粒子を含有しないPETおよび0.3μm径
炭酸カルシウム粒子のエチレングリコールスラリーを用
いて該粒子1重量%含有PETを公知の方法で重合し
た。
【0037】PPTペレットを120℃で8時間減圧乾
燥(3Torr)し、PETペレットを180℃で8時間減
圧乾燥(3Torr)した後、ポリマA:PPTポリマ、ポ
リマB:0.3μm径炭酸カルシウム粒子0.1重量%
含有PETポリマ(1重量%粒子含有ポリマを無粒子ポ
リマで希釈したもの)をそれぞれ押出機1、押出機2に
供給し245℃、280℃で溶融した。これらのポリマ
をそれぞれ高精度瀘過した後、矩形合流部にて2層積層
とした(A/B)。
【0038】これを静電印加キャスト法を用いて表面温
度25℃のキャスティング・ドラムに巻きつけて冷却固
化し、未延伸フィルムを作った。この時、口金スリット
間隙/未延伸フィルム厚さの比を10とした。また、そ
れぞれの押出機の吐出量を調節し総厚さ、およびA層の
厚さを調節した。
【0039】この未延伸フィルムを縦延伸予熱温度を6
0℃から延伸温度105℃まで順次上げていき、縦延伸
にはいる直前の積層部PPTポリマの結晶化度を25%
に調整した。縦延伸倍率は3.5倍とし、延伸は2組ず
つのロ−ルの周速差で、4段階で行なった。この一軸延
伸フィルムをテンターを用いて110℃で幅方向に3.
5倍延伸した。このフィルムを定長下で200℃にて3
秒間熱処理し、総厚さ6μm、A層厚さ0.5μmの二
軸配向ポリエステルフィルムを得た。この二軸配向ポリ
エステルフィルムの特性は表1に示したとおりであり、
出力特性が良好であった。
【0040】実施例2〜3、比較例1〜3 実施例1と同様にして、ポリマーの種類、積層構成、積
層厚み等を変更した二軸配向ポリエステルフィルムを得
た。表1に示すように本発明範囲の二軸配向ポリエステ
ルフィルムは出力特性が良好であるが、そうでないもの
は出力特性が良好でないことがわかる。
【0041】
【表1】
【0042】
【発明の効果】本発明の二軸配向ポリエステルフィルム
は少なくとも2層構造とし、少なくとも1つの最外層の
ポリマー特性を特定したので、優れた出力特性を得るこ
とができた。高密度磁気記録媒体用として十分良好な特
性を得ることができる。
フロントページの続き Fターム(参考) 4F100 AA08 AK41A AK41B AK42 BA02 BA03 EH20 EJ38A EJ38B GB41 JA01A JA11A JA13 JK14A JL00 YY00A 5D006 CB01 CB07 CB08 FA09

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも2層構造からなる二軸配向ポ
    リエステルフィルムであって、少なくとも1つの最外層
    (A層)の表面粗さRaが0.1〜10nm、該層の結
    晶化度が30〜50%、該層の抽出オリゴマー量が2.
    0%以下、該層のポリマーIVが0.7以上であること
    を特徴とする二軸配向ポリエステルフィルム。
  2. 【請求項2】 磁気記録媒体用である請求項1記載の二
    軸配向ポリエステルフィルム。
  3. 【請求項3】 デジタル記録用である請求項2記載の二
    軸配向ポリエステルフィルム。
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