JP2585494B2 - ポリエチレン―2,6―ナフタレートフィルム - Google Patents

ポリエチレン―2,6―ナフタレートフィルム

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はポリエチレン―2,6―
ナフタレートフィルムに関し、さらに詳しくは磁気記録
媒体、特に耐削れ性、耐引裂き性に優れたベースフィル
ムとして有用な二軸延伸ポリエチレン―2,6―ナフタ
レートフィルムに関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、ポリエチレンテレフタレート
フィルムは磁気テープのベースフィルムとして広く用い
られている。近年、磁気テープは小型化および高音質、
高画質化のために益々高密度記録化が要求され、また8
ミリビデオに代表されるようにテープの薄手化が要求さ
れている。このため、磁気テープの磁性層側の表面はま
すます平滑であることが要求されかつ厚さも薄いものが
要求される。これに伴ないベースフィルムも表面の平坦
化と薄手化が要求される。
【0003】一般に表面粗さを減少させると、フィルム
面間の滑り性が悪くなり、またフィルム間に存在する空
気の逃げが悪くなり、フィルムをロール上に巻き上げる
ことが非常に難しくなる。また、その難しさは、フィル
ムが薄くなればなるほど著しくなる。さらにフィルムが
薄くなるほど高いヤング率が要求される。一方高いヤン
グ率のものほど、一般的には熱収縮率が大きく、磁気テ
ープとした後の寸法安定性が劣るばかりでなく、磁性層
を塗布して表面を平滑処理したあとの熱処理工程での裏
移り現象(ロール状に巻かれた磁気テープを熱硬化させ
る熱処理工程において、仕上げられた磁性面とベースフ
ィルム面が相対して巻き締まるため、仕上げられた磁性
面が粗化する現象)が大きくなり、電磁変換特性を悪化
する。さらにフィルムを薄くしかつヤング率を上げるた
めに一方向の延伸倍率を大きくすると、その方向への耐
引裂強度が下る。このことによって、フィルムの処理工
程で、あるいは磁気テープとなったものでも端面の傷等
により磁気テープの切断という最大のトラブルが生じ易
くなる。また延伸倍率を大きくしたことにより、微粒子
の近傍にボイドができ、耐削れ性が悪くなる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、かか
る欠点を解消し、薄物の長時間記録用磁気テープでも電
磁変換特性にすぐれ、磁性塗料処理工程での切断や磁気
テープでの切断に対しても強く、かつカレンダー処理な
どロール系でのフィルム削れに対しても強い二軸延伸ポ
リエチレン―2,6―ナフタレートフィルムを提供する
ことにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、かかる目的を
達成するために、次の構成からなる。平均粒径が0.0
5〜3μmの範囲にある微粒子を0.01〜1重量%含
有するポリエチレン―2,6―ナフタレートを結晶化が
実質的に生じない条件で製膜して未延伸フィルムとし、
該未延伸フィルムをポリエチレン―2,6―ナフタレー
トのガラス転移温度より10℃以上高い温度で一軸方向
に延伸し、そしてこの延伸と同時またはこの延伸後に該
一軸方向と直角な方向に延伸し、さらに熱処理すること
によりフィルム厚み方向の屈折率を1.4980〜1.
4989としたことを特徴とする二軸延伸ポリエチレン
―2,6―ナフタレートフィルム。
【0006】本発明において、フィルムを構成するポリ
エチレン―2,6―ナフタレートは、ナフタレンジカル
ボン酸を主たる酸成分とするが、小量の他のジカルボン
酸成分を共重合してもよく、またエチレングリコールを
主たるグリコール成分とするが、小量の他のグリコール
成分を共重合していてもよいポリマーである。ナフタレ
ンジカルボン酸以外のジカルボン酸としては、例えばテ
レフタル酸、イソフタル酸、ジフェニルスルホンジカル
ボン酸、ベンゾフェノンジカルボン酸などの芳香族ジカ
ルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカ
ンジカルボン酸などの脂肪族ジカルボン酸、ヘキサヒド
ロテレフタル酸、1,3―アダマンタンジカルボン酸な
どの脂環族ジカルボン酸をあげることができる。またエ
チレングリコール以外のグリコール成分としては、例え
ば1,3―プロパンジオール、1,4―ブタンジオー
ル、1,6―ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコー
ル、1,4―シクロヘキサンジメタノール、p―キシリ
レングリコールなどをあげることができる。また、ポリ
マー中に安定剤、着色剤等の添加剤を配合したものでも
よい。
【0007】このようなポリエチレン―2,6―ナフタ
レートフィルムは通常溶融重合法によって公知の方法で
製造される。この際、触媒等の添加剤は必要に応じて任
意に使用することができる。
【0008】ポリエチレン―2,6―ナフタレートの固
有粘度は0.45〜0.90の範囲にあることが好まし
い。
【0009】本発明において上述のポリエチレン―2,
6―ナフタレートに含有させる不活性な固体微粒子とし
ては、好ましくは(1)二酸化ケイ素(水和物、ケイソ
ウ土、ケイ砂、石英等を含む);(2)アルミナ;
(3)SiO2 成分を30重量%以上含有するケイ酸塩
(例えば非晶質あるいは結晶質の粘土鉱物、アルミノシ
リケート(焼成物や水和物を含む)、温石綿、ジルコ
ン、フライアッシュ等);(4)Mg、Zn、Zr、及
びTiの酸化物;(5)Ca,及びBaの硫化物;
(6)Li、Na、及びCaのリン酸塩(1水素塩や2
水素塩を含む);(7)Li、Na、及びKの安息香酸
塩;(8)Ca、Ba、Zn、及びMnのテレフタル酸
塩;(9)Mg、Ca、Ba、Zn、Cd、Pb、S
r、Mn、Fe、Co、及びNiのチタン酸塩;(1
0)Ba、及びPbのクロム酸塩;(11)炭素(例え
ばカーボンブラック、グラファイト等);(12)ガラ
ス(例えばガラス粉、ガラスビーズ等);(13)C
a、及びMgの炭酸塩;(14)ホタル石及び(15)
ZnSが例示される。更に好ましくは、二酸化ケイ素、
無水ケイ酸、含水ケイ酸、酸化アルミニウム、ケイ酸ア
ルミニウム(焼成物、水和物等を含む)、燐酸1リチウ
ム、燐酸3リチウム、燐酸ナトリウム、燐酸カルシウ
ム、硫酸バリウム、酸化チタン、安息香酸リチウム、こ
れらの化合物の複塩(水和物を含む)、ガラス粉、粘土
(カオリン、ベントナイト、白土等を含む)、タルク、
ケイソウ土、炭酸カルシウム等が例示される。特に好ま
しくは、二酸化ケイ素、酸化チタン、炭酸カルシウムが
挙げられる。
【0010】本発明においてはかかる不活性な固体微粒
子のうち、平均粒径が0.05〜3μmの範囲にあるも
のを0.01〜1重量%の範囲で用いるが、大粒子群
(大粒径粒子)と小粒子群(小粒径粒子)を併用するこ
とが好ましい。小粒径粒子としてはその平均粒径が0.
05〜3μm、好ましくは0.01〜3μmのものを、
その添加量が0.01〜1重量%、好ましくは0.05
〜0.5重量%、さらに好ましくは0.1〜0.3重量
%を満足する範囲で用い、かつ大粒径粒子としては、そ
の平均粒径が0.3〜3.0μm、好ましくは0.5〜
1.5μmのものを、その添加量が0.01〜0.10
重量%、好ましくは0.01〜0.05重量%を満足す
る範囲で用いる。大粒径粒子は電磁変換特性上多くを添
加しない方が望ましいが、添加しないと巻取が困難とな
る。したがって、大粒径粒子は極く小量添加し、巻取性
を良化させるのが好ましい。しかし、0.10重量%よ
り多く添加すると、電磁変換特性が悪化するので好まし
くない。一方、小粒径粒子は、0.01重量%以上添加
しないと、大粒径粒子を添加しても巻取りが難しく、ま
た1重量%より多く添加すると、電磁変換特性上好まし
くない。大粒径粒子と小粒径粒子を併用する場合、両者
の平均粒径の差を少なくとも0.3μmとするのが好ま
しく、さらに0.4μm以上とするのが好ましい。この
平均粒径の差が0.3μmより小さいと、巻取時の空気
抜けが悪く、巻取りが難しく、走行性も悪く、巻取性と
電磁変換特性との両方とも満足させるのが難しくなる。
【0011】本発明のポリエチレン―2,6―ナフタレ
ートフィルムは、上述した不活性な固体微粒子を含有す
るポリエチレン―2,6―ナフタレートからなるが、さ
らにフィルム表面粗さ(Ra)は0.005〜0.03
0μmであることが好ましい。Raが0.030nmよ
り大きくなると、最早高密度記録用の磁気テープとして
必要な電磁変換特性を維持することは難しく、またRa
が0.005μmより小さくなると、摩擦係数が大きく
なりフィルムの取扱性及びロール上に巻き上げることが
非常に難しくなる。
【0012】ポリエチレン―2,6―ナフタレートフィ
ルムは、さらに、従来のポリエチレンテレフタレートフ
ィルムに比べて剛直であるので、より延伸倍率を高め、
薄物でも充分な強力をもつフィルムを得ることができ
る。しかし一方では、高倍率になればなるほど分子の配
向が進み、その方向の引裂き強力が小さくなる傾向にあ
る。フィルム面内の配向の程度は各軸方向の屈折率で求
められるが、一軸方向に高配向になった場合、現状では
屈折率の測定可能領域を越える。そこで、トータル(T
otal)な配向を示す指標として、厚み方向の屈折率
(nZ )により表すことができる。本発明においては、
この厚み方向の屈折率が1.4980〜1.4989
なるように配向させる。この厚み方向の屈折率は1.4
985〜1.4989となるようにするのが好ましい。
これらの条件を満足すると、引裂き強度のより大きい、
しかも滑剤微粒子のまわりのボイド量が減少し、耐削れ
性も改良されたフィルムが得られる。なお、上記屈折率
の値はポリエチレン―2,6―ナフタレートホモポリマ
ーでの値である。そして、第三成分が共重合されたコポ
リマーの場合には、この屈折率の値はホモポリマーのフ
ィルムと同じ配向度であっても第三成分の種類によって
若干異なるから、ホモポリマーのときの値に換算する。
【0013】かかるフィルムの製造は公知の手段を用い
て行うことができ、例えばロール列やステンターを用い
て、縦、横方向に同時に延伸してもよく、また縦、横方
向に逐次延伸してもよく、また横方向には2段以上延伸
する方法を用いてもよい。
【0014】特に厚み方向の屈折率(nZ )の高いフィ
ルムを得るには、2つのアプローチが好ましく挙げられ
る。1つは、延伸時の配向を進まないようにする、即
ち、高温、低倍率の延伸である。これら延伸は、ポリエ
チレン―2,6―ナフタレートのガラス転移温度より1
0℃以上高い温度で行う。
【0015】ポリエチレン―2,6―ナフタレートフィ
ルムは、さらにまた、70℃で無荷重下で1時間熱処理
したときに生ずる縦方向の熱収縮率が0.08%以下で
あることが好ましい。さらに好ましい熱収縮率は0.0
4%以下である。この熱収縮率が0.08%より大きい
と、テープにしたあとも熱的非可逆変化が生じ、またV
TRで記録と再生の温度が異なると画面にスキュー歪を
生じる。また熱収縮率が大きいと、磁性層表面へのベー
スフィルム面の裏移り効果が生じ、磁性層表面の表面粗
さが粗くなってしまう。70℃、1時間の熱収縮率を下
げる手段としては、延伸後の熱処理温度を上げることが
一般的であるが、あまり上げすぎると機械的特性が悪化
する結果となり、また磁気テープ加工工程中でのすりキ
ズ発生が多くなり、その削れ粉が磁気テープの磁性層表
面に付着して、ドロップアウトの原因となる。この熱収
縮率を満足させる手段としては速度差を持った2つのロ
ール間にフィルムを通し、ポリエチレン―2,6―ナフ
タレートのガラス転移温度(Tg)以上の温度をかけて
弛緩処理をする方法があるが、これに限定されるもので
はない。
【0016】本発明のポリエチレン―2,6―ナフタレ
ートフィルムは、その厚さに特に制限はないが、75μ
m以下、さらに15μm以下の厚さのものが好ましく、
特に5〜12μmの厚さのものが好ましい。
【0017】
【実施例】以下、実施例に掲げて本発明を更に説明す
る。なお、本発明における種々の物性値及び特性は以下
の如くして測定したものであり、かつ定義される。
【0018】(1)ヤング率 フィルムを試料巾10mm、長さ15mmに切り、チャック
間100mmにして引張速度10mm/分、チャート速度5
00mm/分にインストロンタイプの万能引張試験装置に
て引張った。得られた荷重―伸び曲線の立上り部の接線
よりヤング率を計算した。
【0019】(2)フィルム表面粗さ(Ra) 小坂研究所(株)製の触針式表面粗さ計(サーフコーダ
30C)を用いて針の半径2μm、触針圧30mgの条件
下にチャート(フィルム表面粗さ曲線)をかかせた。フ
ィルム表面粗さ曲線から、その中心線の方向に測定長さ
Lの部分を抜き取り、この抜き取り部分の中心線をX軸
とし、縦倍率の方向をY軸として、粗さ曲線をY=f
(x)で表わしたとき、次の式(数1)で与えられるR
a(μm)をフィルム表面粗さとして定義する。
【0020】
【数1】
【0021】本発明では、測定長を1.25mmとし、カ
ットオフ値を0.08mmとして、5回測定した平均値を
Raとした。
【0022】(3)熱収縮率 70℃に設定されたオーブンの中にあらかじめ正確な長
さを測定した長さ約30cm、巾1cmのフィルムを無荷重
で入れ、1時間熱処理し、その後オーブンよりサンプル
を取り出し、室温に戻してからその寸法の変化を読みと
った。熱処理前の長さ(L0 )と熱処理による寸法変化
量(ΔL)より、次式(数2)で熱収縮率を求めた。
【0023】
【数2】
【0024】(4)粒子径 粒子粒径の測定には次の状態がある。 1)粉体から平均粒径、粒径比等を求める場合 2)フィルム中の粒子の平均粒径、粒径比等を求める場
合 (1) 粉体からの場合 電顕試料台上に粉体を個々の粒子ができるだけ重ならな
いように散在せしめ、金スパッタ―装置により表面に金
薄膜蒸着層(層厚み200〜300オングストローム)
を形成せしめ、走査型電子顕微鏡にて1万〜3万倍の倍
率で観察し、日本レギュレーター(株)製ルーゼックス
(Luxex)500にて少なくとも100個の粒子の
長径(Dli),短径(Dsi)及び面積円相当径(D
i)を求める。そして、これらの次式で表わされる数平
均値をもって、滑剤微粒子の長径(Dl),短径(D
s),平均粒径(Da)を表わす。
【0025】
【数3】
【0026】(2) フィルム中の粒子の場合 資料フィルム小片を走査型電子顕微鏡用試料台に固定
し、日本電子(株)製スパッターリング装置(JFC―
1100型イオンスパッタリング装置)を用いてフィル
ム表面に下記条件にてイオンエッチング処理を施した。
条件は、ペルジャー内に試料を設置し、約10-3Tor
rの真空状態まで真空度を上げ、電圧0.25KV、電
流12.5mAにて約10分間イオンエッチングを実施
した。更に同装置にて、フィルム表面に金スパッターを
施し、走査型電子顕微鏡にて1万〜3万倍の倍率で観察
し、日本レギュレーター(株)製ルーゼックス500に
て少なくとも100個の粒子の長径(Dli),短径
(Dsi)及び面積円相当径(Di)を求める。以下、
上記(1) と同様に行なう。
【0027】(5)ボイド比 フィルム表面をイオンエッチングしフィルム中の滑剤微
粒子を暴露させ、そのフィルム表面を400〜500オ
ングストローム乃至それ以下の厚みにアルミニウムを均
一に真空蒸着し、通常の走査型電子顕微鏡にて3500
倍乃至5000倍の倍率で表面を観察し、該微粒子の長
径とボイドの長径を測定し(ボイド長径)/(微粒子長
径)の比をボイド比とした。イオンエッチングは、例え
ば日本電子(株)製JFC―1100型イオンスパッタ
ーリング装置を使い、500V,12.5mAで15分
間表面エッチング処理した。真空度は10-3Torr程
度であった。粒子は0.8μm程度の大きな粒子につい
て測定した。
【0028】(6)ヘーズ(曇り度) JIS―K 674に準じ、日本精密光学社製、積分球
式HTRメーターによりフィルムのヘーズを求めた。
【0029】(7)削れ性 ベースフィルムの走行面の削れ性を5段のミニスーパー
カレンダーを使用して評価した。カレンダーはナイロン
ローンとスチールロールの5段カレンダーであり、処理
温度は80℃、フィルムにかかる線圧は200kg/c
m、フィルムスピードは50m/分で走行させた。走行
フィルムは全長2000m走行させた時点でカレンダー
のトップローラーに付着する汚れでベースフィルムの削
れ性を評価した。 <4段階判定> ◎ ナイロンロールの汚れ全くなし ○ ナイロンロールの汚れほとんどなし × ナイロンロールが汚れる ×× ナイロンロールがひどく汚れる
【0030】(8)屈折率 ナトリウムD線(589nm)を光源として、アッベ屈
折率計を用いて測定した。マウント液にはイオウを溶解
したヨウ化メチレンを用い、25℃、65%RHにて測
定した。
【0031】(9)耐引裂性 JIS―P8116に準じフィルムの長手方向(縦方
向)及び幅方向(横方向)につき耐引裂き性を測定し
た。
【0032】(10)フィルム固有粘度 試料0.300gを25mlのオルソクロロフェノール
(OCP)に添加し、150℃で30分間加熱して溶解
した。この溶液を35℃±0.1%に保たれた粘度管を
使用し、通常の方法にて測定した。
【0033】
【実施例1】平均粒径0.3μmのシリカ粒子を0.1
5wt%含有した固有粘度0.62dl/gのポリエチレ
ン―2,6―ナフタレートを170℃で6時間乾燥した
後305℃で溶融押出し、60℃に保持したキャスティ
ングドラム上で急冷固化せしめて110μmの厚みの未
延伸フィルムを得た。
【0034】この未延伸フィルムを速度差をもった2つ
のロール間で、125℃の表面温度の低速側ロールとフ
ィルム面から20mm離れた位置に設置された5kwの
IRヒーター(160V)にてフィルム上下より照射し
3.2倍に縦方向に延伸し、さらにテスターによって横
方向に135℃にて3.5倍に延伸し、その後200℃
で3秒間熱固定処理した。このようにして製膜されたフ
ィルムは厚み方向の屈折率(nZ )が1.4989であ
り、カレンダー削れ良好で、しかも耐引裂特性も良好で
あった。フィルム特性を表1に示す。
【0035】
【実施例2】実施例1と同様にして未延伸フィルムを
得、該未延伸フィルムを実施例1と同様に縦方向及横方
向に延伸し、その後215℃にて該フィルムの熱固定を
実施した。このようにして10.0μmの厚みの二軸延
伸ポリエチレン―2,6―ナフタレートフィルムを得
た。このフィルムの厚み方向の屈折率は1.4988で
あった。フィルム特性を表1に示す。
【0036】
【比較例1】実施例1と同様の方法にて93μmの未延
伸を得た。この未延伸フィルムを縦方向にIRヒーター
150Vにて加熱し3.5倍に延伸し、さらにステンタ
ー内で横方向に130℃で3.8倍に延伸し、その後1
85℃で熱固定を実施した。このようにして厚み10.
0μmの二軸延伸フィルムを得たが、このフィルムは厚
み方向の屈折率がnZ =1.4970より小さく、ボイ
ドに起因すると思われる内部ヘーズも高く、さらに引裂
き特性の向上も認められなかった。さらに耐削れ改良も
認められなかった。フィルム特性を表1に示す。
【0037】
【比較例2】実施例2と同様に二軸延伸したフィルムに
つき熱固定ゾーンの温度を200℃、215℃、205
℃と3区分し、最高温度215℃で熱固定処理した。得
られたフィルムの内部ヘーズは高くなり、しかも耐引裂
性も小さくなってしまった。またカレンダー削れも悪化
し、改善できなかった。フィルム特性を表1に示す
【0038】
【表1】
【0039】
【発明の効果】本発明の二軸延伸ポリエチレン―2,6
―ナフタレートフィルムは、ボイドが小さく、従って削
れに強く、かつ耐引裂き性の向上したものであり、例え
ば磁気テープ製造時加工工程でのトラブルが減少し、効
率化につながるものである。さらに熱的安定性が良いの
で、スキュー歪が少ない。
【0040】このため磁気記録媒体、さらに薄物長時間
記録用磁気記録媒体、特に磁気テープのベースフィルム
として有用である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // B29K 67:00 B29L 7:00 C08L 67:02 (72)発明者 佐伯 靖浩 神奈川県相模原市小山3丁目37番19号 帝人株式会社 相模原研究センター内 (56)参考文献 特開 昭63−60732(JP,A) 特開 昭63−60731(JP,A)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】平均粒径が0.05〜3μmの範囲にある
    微粒子を0.01〜1重量%含有するポリエチレン―
    2,6―ナフタレートを結晶化が実質的に生じない条件
    で製膜して未延伸フィルムとし、該未延伸フィルムをポ
    リエチレン―2,6―ナフタレートのガラス転移温度よ
    り10℃以上高い温度で一軸方向に延伸し、そしてこの
    延伸と同時またはこの延伸後に該一軸方向と直角な方向
    に延伸し、さらに熱処理することによりフィルム厚み方
    向の屈折率を1.4980〜1.4989としたことを
    特徴とする二軸延伸ポリエチレン―2,6―ナフタレー
    トフィルム。
  2. 【請求項2】微粒子が大粒子群と小粒子群の2成分より
    なり、これらの平均粒径の差が少なくとも0.3μmで
    ある請求項1記載の二軸延伸ポリエチレン―2,6―ナ
    フタレートフィルム。
  3. 【請求項3】二軸延伸フィルムの厚みが5〜75μmの
    範囲にある請求項1記載の二軸延伸ポリエチレン―2,
    6―ナフタレートフィルム。
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