JPH11188791A - 二軸延伸ポリエステルフィルムおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フィルムの薄膜化に対応するべく高強度であ
りながら製膜安定性に優れた二軸延伸ポリエステルフィ
ルムを製造する。 【解決手段】 実質的に非晶状態のポリエステルフィル
ムをフィルムの複屈折（Δｎ）が０〜０．０２、結晶化
度が６％以下となるように縦横二軸に延伸し、次いで先
の横延伸時の延伸温度よりも低温でさらに横方向に再横
延伸し、さらに縦方向に再縦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、およびその
製造方法により製造された二軸延伸ポリエステルフィル
ム。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、二軸延伸ポリエス
テルフィルムおよびその製造方法に関し、詳しくは磁気
記録媒体用、プリンタリボン用、コンデンサー用、包装
用などとして好適な二軸延伸ポリエステルフィルムおよ
びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】二軸延伸ポリエステルフィルムはその優
れた熱安定性、寸法安定性及び機械特性から各種用途に
使用されているが、特に磁気テープ用などのベースフィ
ルムとして、その有用性は周知である。近年は器材の軽
量化、小型化と長時間記録化のためにベースフィルムの
一層の薄膜化が要求されている。また、熱転写リボン
用、コンデンサー用においても薄膜化の傾向が近年非常
に強い。

【０００３】しかしながら、薄膜化すると機械的強度が
不十分となってフィルムの腰の強さが弱くなったり、伸
びやすくなる為、例えば磁気テープ用途ではテープダメ
ージを受けやすくなったり、ヘッドタッチが悪化し電磁
変換特性が低下するなどといった問題点があり、その他
の用途についても同様に機械強度不足などに起因する問
題点がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した従
来技術における問題点の解決を課題として検討した結果
達成されたものである。すなわち、本発明の目的は、高
度に面配向し、フィルム長手方向と幅方向のいずれか一
方向のみでなく、二つの方向共にバランスのとれた強度
を有する、薄膜化され、かつ製膜安定性に優れた二軸延
伸ポリエステルフィルムとその製造方法を提供すること
にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の二軸延伸ポリエステルフィルムの製造方法
は、実質的に非晶状態のポリエステルフィルムをフィル
ムの複屈折（Δｎ）が０〜０．０２、結晶化度が６％以
下となるように縦横二軸に延伸し、次いで先の横延伸時
の延伸温度よりも低温でさらに横方向に再横延伸し、さ
らに縦方向に再縦延伸することを特徴とする方法からな
る。

【０００６】本発明に係る二軸延伸ポリエステルフィル
ムは、このような方法によって得られるもので、フィル
ムの長手方向のヤング率（ＹｍＭＤ）とフィルム幅方向
のヤング率（ＹｍＴＤ）の和が１２ＧＰａ〜３０ＧＰ
ａ、フィルム長手方向と幅方向のヤング率の比（ＹｍＭ
Ｄ／ＹｍＴＤ）が０．６〜１．５の範囲にあることを特
徴とするものからなる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明について、望ましい
実施の形態とともに詳細に説明する。本発明においてポ
リエステルとは、分子主鎖中にエステル結合を有する高
分子化合物であり、ジオールとジカルボン酸とから縮重
合により得られるポリマーである。ジカルボン酸とは、
テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジ
カルボン酸、アジピン酸、セバチン酸などで代表される
ものであり、また、ジオールとは、エチレングリコー
ル、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコー
ル、シクロヘキサンジメタノールなどで代表されるもの
である。本発明においては、特にポリエチレンテレフタ
レート（ＰＥＴ）またはその共重合体、ポリブチレンナ
フタレート（ＰＢＮ）またはその共重合体、ポリブチレ
ンテレフタレート（ＰＢＴ）またはその共重合体、およ
びポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）およびその共重
合体などが好ましく用いられる。

【０００８】これらのポリエステルの繰り返し単位は、
１００以上、特に１５０以上であることが好ましく、ま
た固有粘度は０．６ｄｌ／ｇ以上であり、好ましくは
０．７ｄｌ／ｇ以上であることが好ましい。このような
場合、特に加工特性が優れているので好ましい。

【０００９】もちろんこれらのポリエステルには、公知
の添加剤、例えば滑剤、安定剤、酸化防止剤、粘度調整
剤、帯電防止剤、着色剤、および顔料などを任意に配合
することができる。

【００１０】また、特に限定されないが、本発明におけ
るポリエステルフィルムには易滑性を付与し、製造、加
工工程でのハンドリング性、製品である磁気テープなど
として使用したときの走行性を良好とするために無機粒
子、有機粒子などの不活性粒子を含有しているとより好
ましい。

【００１１】無機粒子としては、二酸化珪素、炭酸カル
シウム、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムなど、有
機粒子としてはエチルビニルベンゼン−ジビニルベンゼ
ン共重合体、ポリメタクリル酸メチル、シリコーンなど
が挙げられる。これら不活性粒子は単独、あるいは２種
以上を組み合わせて用いられる。

【００１２】また、本発明のポリエステルフィルムは２
層以上の積層フィルムであっても構わない。２層以上積
層された積層フィルムの場合は、少なくとも一層が層中
に含有する粒子の平均径（ｄ）と層厚み（ｔ）との比
（ｄ／ｔ）が０．１以上１０以下であることが好まし
い。

【００１３】本発明のポリエステルフィルムでは、二軸
延伸ポリエステルフィルムを溶融無配向化し、急冷固化
した後、ＤＳＣ（示差走査熱量計）で測定した昇温カー
ブにおける結晶化発熱ピーク温度（Ｔｃｃ）が１１０〜
１４５℃、より好ましくは１１５〜１３５℃の範囲であ
るポリエステルを好ましく用いることができる。このよ
うな場合、熱収縮率の低減に有効で好ましい。

【００１４】ポリエステルのＴｃｃを変化させる方法と
しては、ポリエステル樹脂の重合時に使用するエステル
交換触媒（金属塩）と燐酸化合物の組み合わせで重合す
る方法、あるいはポリブチレンテレフタレート樹脂、ナ
イロン６樹脂や安息香酸ナトリウムなどの結晶増核作用
を持つ材料を添加する方法が挙げられる。特にポリエス
テル樹脂の重合時に使用するエステル交換触媒（金属
塩）と燐酸化合物の組み合わせで重合する方法が、フィ
ルムの結晶化の均一性から好ましい。特にエステル交換
触媒としては、酢酸マグネシウムが好ましく、また燐酸
化合物としてはジメチルフェニルフォスフォネートが好
ましい。また重合時にこれらの添加量を変化させること
でポリエステルのＴｃｃを変化させることができる。

【００１５】次に、本発明のポリエステルフィルムの製
造方法について具体的に説明する。まず十分乾燥された
ポリエステル原料ペレットを公知の押出機に供給し、必
要に応じて選ばれたフィルターを通過させた後、Ｔ型口
金により、回転する金属製キャスティングドラム上にシ
ート状に押し出し、冷却固化せしめ、もしくは未乾燥ペ
レットをベント式押出機に供給し同様にして無配向状態
のフィルムを得る。また、この無配向状態のフィルムの
エッジ部の最大厚み（Ａ）と幅方向中央部の厚み（Ｂ）
との比（Ａ／Ｂ）が、２〜６のものが好ましく、より好
ましくは３〜５のものが、これ以降の延伸に好ましいの
で用いられる。

【００１６】得られた無配向状態のポリエステルフィル
ムを十分に加熱された数本のロール上を通過させて十分
に加熱した後、ロールの周速差を利用して縦方向に延伸
する。延伸温度はポリエステルのガラス転移温度Ｔｇ〜
（Ｔｇ＋６０）℃、延伸倍率を１．２〜３倍の範囲で延
伸することが好ましく、より好ましくは延伸温度が（Ｔ
ｇ＋１５）℃〜（Ｔｇ＋４５）℃、延伸倍率が１．５倍
〜２．５倍の範囲である。ここで、本発明で言うガラス
転移温度（Ｔｇ）とは、樹脂のＴｇである。また、縦延
伸を行うに際して上記延伸温度、倍率の範囲内であれば
１段階の延伸でも、２段階以上の温度勾配をつけた多段
延伸でもよい。

【００１７】得られた縦延伸後のフィルムを続いて横方
向に延伸する。横方向への延伸方法としては、特に限定
はされないが、公知のステンターを用いて行う。延伸温
度は先の縦延伸温度と同様にポリエステルのガラス転移
温度Ｔｇ〜（Ｔｇ＋６０）℃、延伸倍率を１．２〜３倍
の範囲で延伸することが好ましく、より好ましくは延伸
温度が（Ｔｇ＋１５）℃〜（Ｔｇ＋４５）℃、延伸倍率
が１．５倍〜２．５倍の範囲である。

【００１８】このようにして得られた縦横二軸延伸フィ
ルムの複屈折（Δｎ）は、０〜０．０２の範囲、好まし
くは０〜０．０１の範囲、さらに好ましくは０〜０．０
０５の範囲であり、密度法による結晶化度は、６％以
下、好ましくは３％以下、さらに好ましくは２％以下で
ある。また、このときのフィルムの長手方向および幅方
向の屈折率は、好ましくは１．５９０以下、より好まし
くは１．５８０以下である。複屈折が上記範囲内である
場合は、フィルム縦方向および横方向にバランスのとれ
た機械強度や優れた熱収縮特性を有するフィルムを得る
ことができる。また、複屈折率が０．０２を超える場合
は、延伸性が悪化し、また上記のようなバランスのとれ
た機械強度や優れた熱収縮特性を有するフィルムを得る
ことができない。また、このときのフィルムの結晶化度
が前述した範囲以上になると、この後の延伸工程で延伸
性が不良となり、延伸時のフィルム破れが頻発するため
好ましくない。上記範囲の複屈折、結晶化度を同時に満
足する縦横二軸延伸フィルムとすることで、この後の延
伸工程でより高い機械強度を発現させることができる。

【００１９】ここで、縦方向の延伸倍率とは、延伸工程
の延伸後のフィルム速度と延伸前のフィルム速度との比
（倍）であり、横方向の延伸倍率とは、延伸前のフィル
ムに幅方向に等間隔の複数線を長手方向に刻印して、延
伸後に刻印線の間隔の広がりを測定し、延伸後の刻印線
の間隔と延伸前の刻印の間隔の比（倍）を言う。

【００２０】上記のようにして得られた縦横二軸延伸フ
ィルムを続いてさらに横方向に再横延伸する。再横延伸
は先の横延伸よりも低い温度で延伸することが必要であ
る。横方向の延伸は特に限定されるものではないが、公
知のステンターを用いて行う。延伸温度はポリエステル
のガラス転移温度（Ｔｇ）−１５〜（Ｔｇ＋２５）℃、
延伸倍率を２〜５倍の範囲で行うことにより、横方向に
無理なく延伸でき、横方向の機械強度を向上させること
ができ、また横延伸後に再縦延伸、再々横延伸を行う場
合の延伸性も良好となるので好ましい。より好ましくは
延伸温度がポリエステルのガラス転移温度（Ｔｇ）−１
５〜（Ｔｇ＋１０）℃、延伸倍率が３〜５倍の範囲であ
る。また、横延伸後に必要に応じて熱処理を行うことも
できる。

【００２１】さらに上記のようにして得られたフィルム
を再縦延伸する。好ましい延伸条件は、延伸温度がポリ
エステルのガラス転移温度（Ｔｇ）−２５〜（Ｔｇ＋８
５）℃、延伸倍率が１．２〜６倍の範囲である。より好
ましくは延伸温度がポリエステルのガラス転移温度（Ｔ
ｇ）−１５〜（Ｔｇ＋７５）℃の範囲である。また、再
縦延伸を行うに際して上記延伸温度、倍率の範囲内であ
れば１段階の延伸でも、２段階以上の温度勾配をつけた
多段延伸でもよい。

【００２２】また、本発明では、再縦延伸後、再々横延
伸を行うこともできる。再々横延伸は、延伸温度が（先
の再縦延伸温度）〜｛ポリエステルの融解温度（Ｔｍ）
−２０℃｝、延伸倍率が１．０５倍〜３倍の範囲で行う
ことが好ましい。より好ましくは延伸温度が（先の再縦
延伸温度＋１０℃）〜｛ポリエステルの融解温度（Ｔ
ｍ）−４０℃｝、延伸倍率が１．１倍〜２．５倍の範囲
である。

【００２３】このようにして得られた２軸延伸フィルム
は、平面性、熱寸法安定性を付与するために、緊張下ま
たは弛緩下で熱処理が施され、均一に徐冷後室温まで冷
やして巻き取られる。

【００２４】以上のようにして製造された二軸延伸フィ
ルムの長手方向と横方向との合計延伸倍率は、４０倍〜
１４０倍の範囲であることが好ましい。より好ましくは
４５倍〜１３０倍の範囲である。合計延伸倍率が上記範
囲である場合には、高強度フィルムを安定的に得ること
ができる。

【００２５】また、該二軸延伸フィルムは、長手方向の
ヤング率（ＹｍＭＤ）と幅方向のヤング率（ＹｍＴＤ）
の和が、１２ＧＰａ〜３０ＧＰａの範囲であり、かつ、
フィルム長手方向と幅方向のヤング率の比（ＹｍＭＤ／
ＹｍＴＤ）が０．６〜１．５の範囲である。より好まし
くは長手方向のヤング率（ＹｍＭＤ）と幅方向のヤング
率（ＹｍＴＤ）の和が、１３ＧＰａ〜２５ＧＰａの範囲
であり、かつ、フィルム長手方向と幅方向のヤング率の
比（ＹｍＭＤ／ＹｍＴＤ）が０．７〜１．２の範囲であ
る。上記のヤング率の和が１２ＧＰａよりも小さい場合
には応力による伸び変形が起こりやすく、３０ＧＰａよ
りも大きい場合にはフィルムの耐引裂性、熱収縮特性が
悪化する。また、上記のヤング率の比（ＹｍＭＤ／Ｙｍ
ＴＤ）が０．６〜１．５の範囲である場合には磁気テー
プとした場合のエッジダメージ抑制、耐削れ性、スリッ
ト性などの観点から好ましい。

【００２６】なお、本発明におけるポリエステルフィル
ムの全体厚みは、特に限定されるものではないが、例と
して下記に説明する如く、用途、目的等に応じて適宜に
決定することができる。通常、磁気材料用途では１μｍ
以上２０μｍ以下が好ましく、また、熱転写リボン用途
では１μｍ以上６μｍ以下、コンデンサ用途では０．１
μｍ以上１５μｍ以下であることが好ましい。

【００２７】また、本発明では、フィルムの表面にウレ
タン、アクリル、エステル、シリコン、ワックスなどで
代表される樹脂コート層を付設して表面改質したフィル
ムとしてもよい。この場合、表面改質は、製膜ラインの
途中で行う方が製造コスト低減などの点から好ましい。

【００２８】［物性値の評価法］ （１）複屈折（Δｎ） 偏光顕微鏡にべレックコンペンセータを使用してフィル
ムのレターデーションを測定し、次式により複屈折（Δ
ｎ）を求めた。 Δｎ＝Ｒ／ｄ Ｒ：レターデーション ｄ：フィルム厚み

【００２９】（２）結晶化度 ＪＩＳ−Ｋ−７１１２の密度勾配管法により、臭化ナト
リウム水溶液を用いてフィルムの密度を測定し、この密
度を用いて、ポリエステルの結晶化度、非晶密度から次
式で結晶化度（％）を求めた。 結晶化度＝ ｛（フィルムの密度−非晶密度）／（結晶密度−非晶密度）｝×１００ ＰＥＴの場合：非晶密度：１．３３５ｇ／ｃｍ³ 結晶密度：１．４５５ｇ／ｃｍ³

【００３０】（３）フィルムのヤング率 ＡＳＴＭ−Ｄ８８２に規定された方法に従って、インス
トロンタイプの引張試験機を用いて測定した。測定は下
記の条件とした。 測定装置：オリエンテック（株）製フィルム強伸度自動
測定装置“テンシロンＡＭＦ／ＲＴＡ−１００” 試料サイズ：幅１０ｍｍ×試料長１００ｍｍ 引張り速度：２００ｍ／分 測定環境：温度２３℃、湿度６５％ＲＨ

【００３１】（４）固有粘度 ｏ−クロロフェノールを溶媒として２５℃にて測定し
た。

【００３２】（５）ガラス転移温度Ｔｇ、結晶化温度Ｔ
ｃｃ、融解温度Ｔｍ 示差走査熱量計（ＤＳＣ）として、セイコー電子工業株
式会社製ロボットＤＳＣ「ＲＤＣ２２０」を用い、デー
タ解析装置として、同社製ディスクステーション「ＳＳ
Ｃ／５２００」を用いて、アルミニウム製受皿に５ｍｇ
のサンプルを充填して、常温から２０℃／分の昇温速度
で２８０℃まで昇温して５分間保持後、液体窒素で急冷
し、再度室温から昇温速度２０℃／分で２８０℃まで昇
温したときに得られる熱カーブより、Ｔｇ、Ｔｃｃ、Ｔ
ｍを求めた。

【００３３】（６）破れ頻度 二軸延伸ポリエステルフィルムの製造工程において、破
れ頻度を次の基準で判定した。 ◎：エッジからの破れが４８時間以上ない場合 ○：エッジからの破れが２４時間以上ない場合 △：エッジからの破れが７時間以上ない場合 ×：エッジからの破れにより製膜が６時間以上連続して
できない場合 上記基準において、製膜安定性、収率などの理由によ
り、◎、○、△の判定結果が得られたフィルムを合格と
した。

【００３４】

【実施例】以下に、本発明の効果をより明確にするため
に実施例、比較例を示す。 実施例１ 公知の方法により得られたポリエチレンテレフタレート
（固有粘度０．６５）のペレットを１８０℃で３時間真
空乾燥した後に、２８０℃に加熱された押出機に供給し
て溶融押出し、Ｔダイよりシート状に吐出した。さらに
このシートを表面温度２５℃の冷却ドラム上に静電気力
で密着させて冷却固化し、実質的に無配向状態のフィル
ムを得た。このフィルムを、表１、２に示す条件で延伸
を行った。まず数本のロールの配置された縦延伸機を用
いて、ロールの周速差を利用して縦方向に延伸し、続い
てステンターにより横延伸を行い、さらにステンターに
より再横延伸を行い、さらにロール縦延伸機で再縦延伸
後、ステンターにより再々横延伸、熱処理を行い室温に
冷却後、フィルムエッジを除去し厚さ１０．１μｍの二
軸延伸フィルムを得た。

【００３５】得られたフィルムの特性を表２に示した。
縦横二軸延伸後の物性が本発明の範囲内であったため、
フィルムの長手方向、幅方向共に高強度でしかも製膜安
定性に優れたフィルムを得ることができた。

【００３６】実施例２〜８、比較例１〜５ 実施例２〜５は実施例１と同様の原料を用い、延伸条件
のみを変更して製造した例である。実施例６については
公知の方法により得られた固有粘度０．８６のポリエチ
レンテレフタレートのペレットを用いて実施例１と同様
に製造した例である。実施例７、８、比較例５について
は公知の方法により得られたポリエチレンナフタレート
（固有粘度０．６５）のペレットを、実施例１と同様な
乾燥条件、押出機、Ｔダイ、延伸装置を用いて延伸を行
った例である。延伸条件は表１、２に示すとおりであ
り、得られたフィルムの物性を表２に示す。

【００３７】縦横二軸延伸後の物性が本発明範囲の場
合、高強度でしかも製膜安定性に優れたフィルムを得る
ことができたが、縦横二軸延伸後の物性が本発明範囲か
ら外れる場合、高強度のフィルムが得られなかったり、
高強度だが製膜安定性が非常に悪いフィルムしか得られ
なかった。

【００３８】

【表１】

【００３９】

【表２】

【００４０】

【発明の効果】本発明は、実質的に非晶状態のポリエス
テルフィルムをフィルムの複屈折（Δｎ）が０〜０．０
２、結晶化度が６％以下となるように縦横二軸に延伸
し、次いで先の横延伸時の延伸温度よりも低温でさらに
横方向に再横延伸し、さらに縦方向に再縦延伸すること
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
としたので、フィルムの薄膜化に対応するべく高強度で
ありながら製膜安定性に優れた二軸延伸ポリエステルフ
ィルムを製造することができる。

【００４１】本製造方法により得られるポリエステルフ
ィルムは、磁気記録媒体用、プリンタリボン用、コンデ
ンサー用、包装用などとして好適な二軸延伸ポリエステ
ルフィルムとして広く活用が可能である。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 実質的に非晶状態のポリエステルフィル
   ムをフィルムの複屈折（Δｎ）が０〜０．０２、結晶化
   度が６％以下となるように縦横二軸に延伸し、次いで先
   の横延伸時の延伸温度よりも低温でさらに横方向に再横
   延伸し、さらに縦方向に再縦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. 【請求項２】 実質的に非晶状態のポリエステルフィル
   ムのエッジ部の最大厚み（Ａ）と幅方向中央部の厚み
   （Ｂ）の比（Ａ／Ｂ）が２〜６の範囲にあることを特徴
   とする、請求項１に記載の二軸延伸ポリエステルフィル
   ムの製造方法。
3. 【請求項３】 実質的に非晶状態のポリエステルフィル
   ムを、ポリエステルのガラス転移温度Ｔｇ〜（Ｔｇ＋６
   ０）℃の延伸温度、１．２〜３倍の延伸倍率で縦延伸
   し、次いでガラス転移温度Ｔｇ〜（Ｔｇ＋６０）℃の延
   伸温度、１．２〜３倍の延伸倍率で横延伸することを特
   徴とする、請求項１または２に記載の二軸延伸ポリエス
   テルフィルムの製造方法。
4. 【請求項４】 ポリエステルのガラス転移温度（Ｔｇ）
   −１５〜（Ｔｇ＋２５）℃の延伸温度、２〜５倍の延伸
   倍率で再横延伸することを特徴とする、請求項１〜３の
   いずれかに記載の二軸延伸ポリエステルフィルムの製造
   方法。
5. 【請求項５】 ポリエステルのガラス転移温度（Ｔｇ）
   −２５〜（Ｔｇ＋８５）℃の延伸温度、１．２〜６倍の
   延伸倍率で再縦延伸することを特徴とする、請求項１〜
   ４のいずれかに記載の二軸延伸ポリエステルフィルムの
   製造方法。
6. 【請求項６】 前記二軸延伸ポリエステルフィルムを、
   再縦延伸した後に再々横延伸することを特徴とする、請
   求項１〜５のいずれかに記載の二軸延伸ポリエステルフ
   ィルムの製造方法。
7. 【請求項７】 フィルムの長手方向と幅方向との合計延
   伸倍率が４０倍〜１４０倍の範囲にあることを特徴とす
   る、請求項１〜６のいずれかに記載の二軸延伸ポリエス
   テルフィルムの製造方法。
8. 【請求項８】 フィルムの長手方向のヤング率（ＹｍＭ
   Ｄ）とフィルム幅方向のヤング率（ＹｍＴＤ）の和が１
   ２ＧＰａ〜３０ＧＰａ、フィルム長手方向と幅方向のヤ
   ング率の比（ＹｍＭＤ／ＹｍＴＤ）が０．６〜１．５の
   範囲にあることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか
   に記載の製造方法によって得られる二軸延伸ポリエステ
   ルフィルム。