JP2990709B2 - 積層ポリエステルフイルム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は表面特性の改善された積層ポリエステルフイ
ルムに関し、さらに詳しくは高密度磁気記録媒体用積層
ポリエステルフイルムに関するものである。

〔従来の技術〕

二軸配向されたポリエステルフイルムはその優れた機
械的、及び電気的性質の故に磁気テープ用、電気用、包
装用等の広範囲で使用されている。

従来より、ポリエステルフイルムは、作業性、ハンド
リング性を良好にするためフイルム表面を粗面状態にし
て滑り性を与えている。しかしながら情報記録材料、特
に磁気記録材料では近年の高記録密度化に伴い電磁変換
特性を向上する努力が払われ磁性層を付与するためのベ
ースフイルム表面ができる限り平滑であることが強く要
求されている。

この電磁変換特性の面からは表面には突起のない平坦
な鏡面からなるベースフイルムが望ましいが、そのよう
なフイルムは滑り性、テープにした時の走行性、巻特性
が著しく不良であり、実用性がなくなつてしまうのが通
例である。一般にフイルムの滑り性、走行性、巻特性等
の改良にはフイルムの表面に微細な突起を付与すること
によりフイルムとロール、フイルムとフイルム間等の接
触面積を減少せしめる方法が採用されている。フイルム
表面突起はその大きさが大きい程滑り性の改良効果が大
であるのが一般的であるが、磁気テープ等磁気記録媒体
用ベースフイルムでは高度の滑り性が要求される一方、
その突起が大きなこと自体が磁気記録信号の欠落、いわ
ゆるドロツプアウト等の重大な欠点発生原因となり、こ
のため電磁変換特性が著しく悪化する欠点があつた。

従つて粗大な突起を有せず微細な表面突起のみで高度
の滑り性を満足するフイルムが求められている。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は二軸配向ポリエステルフイルムにおける前記
問題点すなわち、特にその表面平坦性に優れかつ良好な
作業性、ハンドリング性を有するフイルムを得ることが
困難であるという欠点を解消せんとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は平均粒径0.05〜0.5μｍの球状シリカ（Ａ）
を30〜2000ppm含み、且つ表面粗度が中心線平均粗さRa
で0.007μｍ以下のポリエステルフイルムの基材の少な
くとも片面に、球状シリカ（Ｂ）を2000〜800000ppm含
む樹脂の表層が積層されたポリエステルフイルムであ
り、上記球状シリカ（Ａ）および（Ｂ）が下記式を同時
に満足する積層ポリエステルフイルムである。

D_B:D_A＝1:60〜4:1 ……（１） （式中D_Aは球状シリカ（Ａ）の平均粒径であり、D_Bは球
状シリカ（Ｂ）の平均粒径である）、 C_A:C_B＝1:20000〜1:1 ……（２） （式中C_Aは球状シリカ（Ａ）の濃度であり、C_Bは球状シ
リカ（Ｂ）の濃度である）。

本発明のポリエステルフイルム基材を構成するポリエ
ステルとしては従来よりフイルムとして使用されている
任意のポリエステルが使用でき、例えばポリアルキレン
テレフタレート、ポリアルキレンナフタレート等に代表
される結晶性ポリエステルであり、とりわけポリエチレ
ンテレフタレート又はポリエチレンナフタレートを主た
る成分とするポリエステルが適しており、なかんずくそ
の繰返し単位の80モル％以上がエチレンテレフタレート
あるいはエチレンナフタレートからなるものであり、含
有されるとき残余の共重合成分の中グリコール成分とし
ては炭素数３〜８個の脂肪族グリコールまたは炭素数６
〜12個の脂環族グリコール、具体的には1,2−プロピレ
ングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジ
オール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオ
ール、1,2−シクロヘキサンジメタノール、ｐ−キシリ
レングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレン
グリコール等、またポリエーテルグリコールとしてポリ
エチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリ
テトラメチレングリコール等含まれていてもよい。又含
まれるとき残余の共重合成分の中ジカルボン酸成分とし
ては芳香族、脂肪族、脂環族のジカルボン酸が使用で
き、芳香族ジカルボン酸としては、例えばイソフタル
酸、オルソフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸
等、脂肪族および脂環族のジカルボン酸としてはコハク
酸、アジピン酸、セバシン酸、シュウ酸、1,3−シクロ
ペンタンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボ
ン酸等やｐ−ヒドロキシ安息香酸等のオキシ酸の一部等
を任意に選択使用することができる。

上記以外の共重合成分として少量のアミド結合、ウレ
タン結合、エーテル結合、カーボネート結合等を含有す
る化合物を含んでいてもよい。

該ポリエステルの製造法としてはジカルボン酸とグリ
コールを直接反応させるいわゆる直接重合法、ジカルボ
ン酸のジメチルエステルとグリコールとをエステル交換
反応させるいわゆるエステル交換法など従来より知られ
ている任意の製造法を適用することができる。

本発明におけるポリエステルフイルム基材は平均粒径
0.05〜0.5μｍの球状シリカ（Ａ）が30〜2000ppm添加さ
れており、このフイルム基材は、この球状シリカ（Ａ）
や触媒残渣に基づく表面突起を有し、かつその粗さは中
心線平均粗さRaで0.007μｍ以下となるフイルムであ
る。

本発明によれば上述したポリエステルフイルム基材の
少なくとも片面に、その形成途上又は形成後に後述する
特定の球状シリカ（Ｂ）と樹脂とからなる表層を設け
る。

上記表層を積層せしめる方法としては、基材ポリエス
テルの片側又は両側にシリカ粒子（Ｂ）を含有する樹脂
層を共押出し、あるいは押出しコート法等の方法によつ
て行う方法や表層樹脂の水または有機溶剤の溶液または
分散液中に球状シリカ（Ｂ）を混合分散せしめて塗布す
る方法等が挙げられる。塗布の方法としてはリバースロ
ールコーター、グラビアコーター、ロツドコーター、エ
アドクタコーター、その他の公知の塗布装置を用いて行
うことができる。特にポリエステルが溶融押出された後
の未延伸フイルムあるいは縦または横方向へ一軸延伸さ
れた後のポリエステルフイルム基材に球状シリカ（Ｂ）
と後述する樹脂とから成るコート液を塗布し、次いで二
軸または他の一軸方向に延伸を行つた後熱処理を行うこ
とにより二軸配向された積層フイルムを得るコート法が
シリカ粒子（Ｂ）のフイルム表面への突起形成の寄与、
コスト等の点で好ましい。

さらに球状シリカ（Ｂ）と樹脂とからなる表層を設け
る前にポリエステル基材にコロナ放電処理、電子線照射
処理、紫外線照射処理、プラズマ処理またアンカー剤の
コートなどの前処理を施すことによつて表層とポリエス
テル基材の密着性を改善してもよい。

また表層を設けた後の磁性層を付与する積層面にコロ
ナ放電処理、紫外線照射処理、電子線照射処理、プラズ
マ処理等を施すことにより、表層フイルム表面の濡れ性
や接着性を向上させてもよい。

表層を構成する樹脂としては共押出しや押出しコート
法等で実施する場合は熱可塑性のポリエステル樹脂を用
いるのが好ましい。この場合のポリエステルは前述した
ポリエステル基材と同種のものでもよいし異種のもので
もよい。

表層を構成する他の樹脂としては、コート法で実施す
る場合は溶液または分散液とすることができる有機高分
子化合物であれば特に限定されないが、エステル系、ビ
ニル系、アクリル系、スチレン系、アルキツド系、ウレ
タン系、ビニリデン系、ジエン系、オレフイン系、アミ
ド系、エポキシ系、アミノ系、その他の付加縮合型、ポ
リ縮合型等の縮合系及び不飽和重合型、開環重合型等重
合系等の各種合成樹脂類、ゴム系樹脂、タンパク質系樹
脂等の半合成及び天然系樹脂などや、その共重合体が挙
げられ、好ましくは基材との接着性の良いものとして、
エステル系、ビニル系、アクリル系、ウレタン系、エポ
キシ系、メラミン系等からなる群から１種もしくは２種
以上の高分子化合物が選ばれる。

また必要に応じて固着性改良剤、増粘剤、紫外線吸収
剤、酸化防止剤、帯電防止剤、潤滑剤、染料等の添加剤
を含有していてもさしつかえない。

球状シリカ（Ａ）および（Ｂ）の形状は球状体であれ
ばよいが、好ましくは次式で定義される外接円に対する
面積率が80％以上である球状のシリカである。

球状シリカの面積率が80％未満の粒子を用いたフイル
ム表面の突起形態は不均一なものとなりやすく高度な滑
り性を付与することができず好ましくない。

さらに該球状シリカの平均粒径のばらつき度が25％以
下であることが好ましい。

ここにあげる平均粒径とは走査型電子顕微鏡で観察し
た粒径の平均であり、その粒径のばらつき度は下記式で
定義する。

さらに球状シリカ（Ａ）および（Ｂ）の製法としては
何ら限定されるものではないが、例えばアルコキシシラ
ンを出発原料としてアミン系触媒を用いた加水分解及び
縮合反応によつて製造される。

アルコキシシラン化合物としては一般式（CnH_2n+1O）
₄Si（ｎ＝１〜８）で表わされる化合物であり、テトラ
メトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポ
キシシラン、テトラブトキシシラン等が用いられてい
る。アミン系触媒としてはアンモニア、トリメチルアミ
ン等を用いることができる。上記のアルコキシシラン化
合物にアミン系触媒を加えて加水分解を行い〔（Si（O
H）_４〕単分散球を作る。さらにこの含水シリカを脱水
処理を行い三次元的結合 を成長させる方法がある。またケイ酸ソーダ水溶液に陽
イオン交換を行い、脱ナトリウムした活性ケイ酸を得
る。この活性ケイ酸塩のpHを中性〜アルカリ性にすると
脱水縮合が３次元方向に進み球状シリカを生成するいわ
ゆるケイ酸アルカリ分解法等が挙げられる。

本発明におけるポリエステルフイルム基材には粒径0.
05〜0.5μｍの球状シリカ（Ａ）を30〜2000ppm含有さ
せ、かつその表面粗度が中心線平均粗さRaで0.007μｍ
以下であることが必要である。

球状シリカ（Ａ）の平均粒径D_Aが0.05μｍ未満である
場合、該基材の滑り性が極端に悪く積層してでき上がつ
たフイルムも滑り性に乏しいので好ましくない。また球
状シリカ（Ａ）の粒径が0.5μｍより大である場合該基
材の滑り性はよいが粗大な突起が多数生成し、積層して
でき上がつたフイルムにも突起が残り好ましくない。特
に好ましくはD_Aは0.07〜0.2μｍである。

球状シリカ（Ａ）の濃度C_Aが30ppm以下の場合フイル
ム基材の滑り性が極端に悪く、積層してでき上がつたフ
イルムも滑り性に乏しいので好ましくない。また球状シ
リカ（Ａ）の濃度C_Aが2000ppmを越えるとフイルム基材
の滑り性はよいが粗大な表面突起が多数生成し、積層し
てでき上がつたフイルムにも突起が残り好ましくない。
特に好ましはC_Aは50〜1000ppmである。

フイルム基材の中心線平均粗さRaは0.007μ以下が好
ましく、0.007μを越えると基材の粗大な表面突起が積
層後に残り目的のフイルムが得られないので好ましくな
い。

表層中に含まれる球状シリカ（Ｂ）の濃度C_Bは2000〜
800000ppmである。2000ppm未満であると表層の滑りに対
する効果が少なく、好ましくない。また800000ppmを越
えると粒子の固着性に乏しく、耐久性に劣るので好まし
くない。さらに好ましくは5000ppm〜300000ppmである。
特に好ましくは10000ppm〜200000ppmである。

表層中に含まれる球状シリカ（Ｂ）とフイルム基材に
含まれる球状シリカ（Ａ）は次式を同時に満たすことが
必要である。

球状シリカ（Ａ）の平均粒径D_Aに対する球状シリカ
（Ｂ）の平均粒径D_Bの比、即ちD_B:D_Aは1:60〜4:1であ
る。

球状シリカ（Ａ）の基材中濃度C_Aの球状シリカ（Ｂ）
の表層中濃度C_Bに対する比、即ちC_A:C_Bは1:20000〜1:1
である。

粒径比D_B/D_Aが1/60よりも小さいと相対的にフイルム
基材の突起が大きくなり、表層の滑りに対する効果がほ
とんどなく好ましくない。また粒径比D_B/D_Aが４より大
きくなるとフイルム基材の突起に比べ表層の突起が相対
的に大きくなりフイルム基材の滑りに対する効果がほと
んどなく好ましくない。

また球状シリカ（Ａ）と（Ｂ）の濃度比C_A/C_Bが1/200
00未満の場合フイルム基材の突起が表層の突起に比べて
少なくフイルム基材の滑りに対する効果がほとんどなく
好ましくない。また濃度比C_A/C_Bが１より大きい場合表
層の突起に比べフイルム基材の突起が少なく表層の滑り
に対する効果がほとんどなく好ましくない。

〔実施例〕

次に実施例によつて本発明を更に具体的に説明する。
フイルムの静摩擦係数、表面突起数等の測定方法は以下
の方法によつた。

（１）静摩擦係数（μｓ） ASTM D−1894−63に準拠し、スレツド式スリツプテス
ター（DAVENPORT）を用い、フイルム／フイルム間の静
摩擦係数（μｓ）を測定した。なお、測定環境は23℃、
相対湿度65％であつた。

（２）積層フイルムの非接触３次元粗さRa（μｍ） フイルム表面を（株）小坂研究所製非接触３次元表面
粗さ計（ET−30HK）を用い、フイルム長手方向に対して
45゜方向にカツトオフ値0.08mmで、長さ0.25mmにわたつ
て測定し、0.5μｍピツチで500点に分割し、各点の高さ
を３次元粗さ解析装置（SPA−11）に取り込んだ。これ
と同様の操作を0.5μｍ間隔で150回、つまり幅0.075mm
にわたつて行い、解析装置にデータを取り込んだ。次
に、解析装置を用いて光学式非接触粗さ計による中心線
平均粗さSRa（μｍ）を求めた。

（３）粗大突起数（0.54μ以上の高さの突起数） フイルム表面にアルミニウムを薄く蒸着したのち、ナ
ツハ社製二光束干渉顕微鏡を用いて拡大倍率800倍で20m
m²の面積をくまなく走査し、2.0次以上の干渉縞を有す
る突起の数を求め、1cm²当りの個数に換算して粗大突起
数（個/mm²）とした。

（４）積層なしのフイルム基材の接触式３次元粗さ フイルム表面を（株）小坂研究所製触針式粗さ計（SE
−3AK）を用いてフイルムの長手方向に対して45゜方向
に針の半径２μｍ、荷重30mgの条件下で測定を行つた。
このデータを３次元粗さ解析装置（SPA−11）に取り込
み、平均粗さRa（μｍ）を求めた。

（５）電磁変換特性 得られた積層フイルムの表層積層面（ただし表層が基
材フイルムの両面に設けられている場合はその何れかの
面）に厚さ３μｍの磁性層を塗工した後、２分の１イン
チ幅にスリツトして、VHS規格のビデオテープを得た。
得られたテープの標準テープ（比較例１）に対するクロ
マS/Nを、（株）シバソク製TG−７形NTSC TV試験信号発
生器および925D/1形NTSCカラービデオノイズ測定器を用
いて測定し、３段階に評価して次のランク付けで表し
た。

×……−1dB未満 ○……−1dB以上＋1dB未満 ◎……＋1dB以上 以下実施例において、特に特記せぬ限り部及び％は重
量による。

実施例 １ （積層用塗布液の製造） 球状シリカ（Ｂ）として平均粒径0.08μｍである球状
シリカがイソプロピルアルコールに均一に分散されたオ
ルガノゾル（SiO₂含有量20％）５部を、水50部及び、イ
ソプロピルアルコール50部の混合溶液中に混合分散させ
た。次いでこの分散液80部に対しポリエステル共重合樹
脂の水系分散液20部を混合し均一になるまでよく攪拌し
て塗布液とした。塗布液の固型分中のSiO₂は10％共重合
ポリエステル樹脂は90％であつた。

（積層フイルムの製造） 球状シリカ（Ａ）として平均粒径0.18μｍである球状
シリカを1500ppm含むポリエチレンテレフタレートを290
℃で溶融押出しし、15℃の冷却ロールで冷却し、厚さ12
0μｍの未延伸フイルムを得た。この未延伸フイルムを
周速の異る85℃の一対のロール間で縦方向に3.5倍延伸
した。次いで前記の塗布液をロールコーター方式で塗布
し、70℃の熱風で乾燥し、次いでテンターで98℃で横方
向に3.5倍延伸し、さらに210℃で熱固定し、厚さ10μｍ
の二軸延伸したフイルム基材と表層からなる積層ポリエ
ステルフイルムを得た。表層塗布量は二軸延伸後で0.04
g/m²であつた。得られたフイルムの評価結果を表１に示
す。

粗大な突起が少なく、よく滑るフイルムが得られた。

実施例 ２ 実施例１において粒状シリカ（Ｂ）として平均粒径0.
02μｍで、かつ塗布液固形分中のSiO₂は30％、共重合ポ
リエステル樹脂は70％とし、さらに表層塗布量は二軸延
伸後で0.02g/m²とした。またフイルム基材の粒状シリカ
（Ａ）として平均粒径0.2μの球状シリカを100ppmとし
たこと以外は、実施例１と同じフイルム基材を用い、実
施例１と同様にして二軸延伸した積層ポリエステルフイ
ルムを得た。得られたフイルムの評価結果を表１に示
す。粗大な突起が少なくよく滑るフイルムが得られた。

実施例 ３ 実施例１において粒状シリカ（Ｂ）として平均粒径0.
12μｍで、かつ塗布液固型分中のSiO₂は１％、共重合ポ
リエステル樹脂は99％とし、さらに表層塗布量は二軸延
伸後で0.08g/m²とした。またフイルム基材の粒状シリカ
（Ａ）として平均粒径0.08μの球状シリカを2000ppmと
したこと以外は、実施例１と同じフイルム基材を用い、
実施例１と同様にして二軸延伸した積層ポリエステルフ
イルムを得た。得られたフイルムの評価結果を表１に示
す。粗大な突起がなくよく滑るフイルムが得られた。

実施例 ４ 実施例１において粒状シリカ（Ａ）として平均粒径0.
12μｍの球状シリカを1000ppmとしたポリエチレンテレ
フタレートを300℃で溶融押出しし、15℃の冷却ロール
で冷却して厚さ120μｍの未延伸フイルムを得、次いで
実施例１と全く同一の表層被覆液をロールコーター方式
で塗布し、70℃の熱風で乾燥した後テンターで横方向に
3.2倍延伸し、さらに周速の異る85℃の一対のロール間
で縦方向に4.7倍延伸し、さらに210℃で熱固定し、厚さ
８μｍの二軸延伸積層ポリエステルフイルムを得た。表
層塗布量は二軸延伸後で0.05g/m²であつた。得られた積
層フイルムの評価結果は表１に示す。粗大な突起が少な
くよく滑るフイルムが得られた。

比較例 １ 実施例１において塗布液に球状シリカ（Ｂ）が混入さ
れていない液を用いたこと以外は実施例１とまつたく同
様の方法で二軸延伸積層ポリエステルフイルムを得た。
得られたフイルムの評価結果を表１に示す。得られたフ
イルムは平面性は優れているが滑り性が悪く実用性に欠
けた。

比較例 ２ 実施例１においてフイルム基材に球状シリカ（Ａ）が
含まれていないポリエチレンテレフタレートを用いたこ
と以外は実施例１と全く同様の方法で二軸延伸積層ポリ
エステルフイルムを得た。得られたフイルムの評価結果
を表１に示す。得られたフイルムは平面性はとくに優れ
ているが滑り性が悪く実用性に欠けた。

比較例 ３ 実施例１において塗布液に球状シリカ（Ｂ）の平均粒
径が0.08μｍでかつ塗布液固型分中のSiO₂は0.1％とし
た液を用いた以外は実施例１とまつたく同様の方法で二
軸延伸積層ポリエステルフイルムを得た。得られたフイ
ルムの評価結果を表１に示す。得られたフイルムは平面
性はとくに優れているが滑り性が悪く実用性に欠けた。

比較例 ４ 実施例１の方法においてフイルム基材に球状シリカ
（Ａ）の平均粒径が0.18μｍのものを20ppm含有したポ
リエチレンテレフタレートを用いたこと以外は実施例１
と全く同様の方法で二軸延伸積層ポリエステルフイルム
を得た。得られたフイルムの評価結果を表１に示す。得
られたフイルムは平面性はとくに優れているが滑り性が
悪く実用性に欠ける。

比較例 ５ 実施例１においてフイルム基材として球状シリカ
（Ａ）の平均粒径が0.4μｍのものを1500ppm含有したポ
リエチレンテレフタレートを用いたこと以外は実施例１
と全く同様の方法で二軸延伸積層ポリエステルフイルム
を得た。得られたフイルムの評価結果を表１に示す。得
られたフイルムは滑り性はよいが粗大な突起が多く目的
としている電磁変換特性は得られなかつた。

比較例 ６ 実施例１の方法においてフイルム基材として球状シリ
カ（Ａ）の平均粒径が0.02μｍのものを2000ppm含有し
たポリエチレンテレフタレートを用い、表層塗布液に球
状シリカ（Ｂ）の平均粒径が0.02μｍでかつ塗布液固型
分中のSiO₂10％、共重合ポリエシテル樹脂90％とし、さ
らに表層塗布量は二軸延伸後で0.02g/m²としたこと以外
は実施例１と全く同様の方法で二軸延伸積層ポリエステ
ルフイルムを得た。得られたフイルムの評価結果を表１
に示す。得られたフイルムは表面の平面性に優れている
ものの、滑り性に乏しく実用的でなかつた。

比較例 ７ 実施例１においてフイルム基材として球状シリカ
（Ａ）の平均粒径が0.18μのものを3000ppm含有したポ
リエチレンテレフタレートを用い、表層塗布液に球状シ
リカ（Ｂ）の平均粒径が0.08μでかつ塗布液固型分中の
SiO₂5％、共重合ポリエステル樹脂95％とし、表層塗布
量は二軸延伸後で0.04g/m²としたこと以外は実施例１と
全く同様の方法で二軸延伸積層ポリエステルフイルムを
得た。得られたフイルムの評価結果を表１に示す。得ら
れたフイルムは滑り性に優れているが、粗大な突起が多
く、目的としている電磁変換特性は得られなかつた。

〔発明の効果〕 以上表１のデータより本発明の積層フイルムは非常に
平坦性に優れ磁気テープにしたときの電磁変換特性にす
ぐれるとともに、すべり性に優れ作業性及びテープにし
た時の走行性がすぐれたベースフイルムを得ることが可
能であることがわかる。一方基材の表面粗さや粒子の平
均粒径濃度が本発明の範囲をはずれる場合（比較例１〜
５）は滑り性はよいが電磁変換特性が不良であるか（比
較例3,5）、粗大突起が少なく平面性はよいが滑りが極
端に悪い（比較例1,2,4）ことがわかる。

フロントページの続き (72)発明者 久世 勝朗 福井県敦賀市東洋町10番24号 東洋紡績 株式会社総合研究所敦賀分室内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B32B 1/00 - 35/00 G11B 5/704

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】平均粒径0.05〜0.5μｍの球状シリカ
   （Ａ）を30〜2000ppm含み、且つ表面粗度が中心線平均
   粗さRaで0.007μｍ以下のポリエステルフイルムの基材
   の少なくとも片面に、球状シリカ（Ｂ）を2000〜800000
   ppm含む樹脂の表層が塗布法により積層されたポリエス
   テルフイルムであり、 上記球状シリカ（Ａ）及び（Ｂ）が、下記式 D_B:D_A＝1:60〜4:1 ……（１） （式中D_Aは球状シリカ（Ａ）の平均粒径であり、D_Bは球
   状シリカ（Ｂ）の平均粒径である）、及び C_A:C_B＝1:20000〜1:1 ……（２） （式中C_Aは球状シリカ（Ａ）の濃度であり、C_Bは球状シ
   リカ（Ｂ）の濃度である） を満足することを特徴とする積層ポリエステルフイル
   ム。