説明

ポリエステル組成物およびそれを用いた二軸配向フィルム

【課題】フィルムなどにしたときに温度膨張係数や湿度膨張係数を小さくするために高い倍率で延伸しても、含有させた粒子の周辺に発生するボイドと呼ばれる空隙が小さいポリエステル組成物の提供。
【解決手段】酸成分が6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸成分とフェニレンもしくはナフタレンジイルのジカルボン酸成分とからなり、前者の割合が、全酸成分のモル数を基準として、5〜80モル%の範囲にあること、およびグリコール成分が炭素数2〜4のアルキレングリコール成分であることを具備するポリエステルに、平均粒径が0.05〜5μm、細孔容積が0.3〜2ml/gおよび比表面積が50〜500m/gの粒子Aを含有させたポリエステル組成物およびそれを用いた二軸配向フィルム。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸を共重合したポリエステル組成物およびそれを用いたフィルムに関する。
【背景技術】
【0002】
ポリエチレンテレフタレートやポリエチレン−2,6−ナフタレートに代表される芳香族ポリエステルは優れた機械的特性、寸法安定性および耐熱性を有することから、フィルムなどに幅広く使用されている。特にポリエチレン−2,6−ナフタレートは、ポリエチレンテレフタレートよりも優れた機械的特性、寸法安定性および耐熱性を有することから、それらの要求の厳しい用途、例えば高密度磁気記録媒体などのベースフィルムなどに使用されている。しかしながら、近年の高密度磁気記録媒体などでの寸法安定性の要求はますます高くなってきており、さらなる特性、温度膨張係数と湿度膨張係数の低減が求められている。
【0003】
ところで、湿度膨張係数と温度膨張係数はともにヤング率と非常に密接な関係にあり、ヤング率が高いほど一般的に低くなる。しかしながら、ヤング率を高めるにはより高倍率でかつより低温で延伸を行なう必要があり、例えばフィルムに取扱い性を具備させるために含有させた粒子とポリマーの界面に剥離が生じ、ボイドと呼ばれる空隙が生じる。この傾向は、ポリマーとの界面に係る応力のバラツキが大きくなりやすい異形の粒子で、発生しやすい。
そのため、ヤング率はいくらでも高められるというわけではなく、同じヤング率ならより低い温度や湿度に対する膨張係数をもつフィルムが要求されていた。
【0004】
一方、特許文献1〜4には6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸のエステル化合物であるジエチル−6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエートから得られるポリアルキレン−6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエートが提案されている。該公報によると、結晶性で、融点が294℃のポリエチレン−6,6’−(エチレンジオキシ)ジ−2−ナフトエートが具体的に提示されている。
【0005】
しかしながら、これら特許文献で提示されたポリアルキレン−6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエートは、融点が非常に高く、また結晶性も非常に高いことからフィルムなどに製膜しようとすると、溶融状態での流動性に乏しくて押出しが不均一化したり、押出した後延伸しようとしても結晶化が進んで高倍率で延伸すると破断したりするなどの問題があった。また、特許文献3の実施例を見れば、湿度膨張係数は低いものの温度膨張係数が高いという問題もあった。
【0006】
そのため、ポリエチレンテレフタレートはもちろん、ポリエチレン−2,6−ナフタレートや特許文献3に提示されたようなフィルムでも、近年の磁気記録媒体などにおける寸法安定性の要求に対しては十分ではなく、さらなる特性の向上が求められていた。
【0007】
【特許文献1】特開昭60−135428号公報
【特許文献2】特開昭60−221420号公報
【特許文献3】特開昭61−145724号公報
【特許文献4】特開平6−145323号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明の目的は、フィルムなどにしたときに優れた寸法安定性を有し、しかも寸法安定性を高めるために高い倍率で延伸しても、含有させた粒子の周辺に発生するボイドと呼ばれる空隙が極めて小さいポリエステル組成物およびそれを用いた二軸配向ポリエステルフィルムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明者は、6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸成分を共重合成分として用いたとき、驚くべきことにポリアルキレン−6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエートとその共重合相手である芳香族ポリエステルの両方の優れた特性を兼備するフィルムが得られるとの知見を得た。そして、従来のポリエチレンテレフタレートやポリエチレン−2,6−ナフタレートに比べ、非常に延伸するときの応力が低く、特定の粒子Aを含有させることで、同じヤング率のフィルムなら極めてボイドの小さなフィルムが得られることを見出し、本発明に到達した。
【0010】
かくして本発明によれば、酸成分が下記構造式(I)および(II)からなり、下記構造式(I)の割合が、全酸成分のモル数を基準として、5〜80モル%の範囲にあること、およびグリコール成分が下記構造式(III)であることを具備するポリエステルに、平均粒径が0.05〜5μm、細孔容積が0.3〜2ml/gおよび比表面積が50〜500m/gの粒子Aを含有させたポリエステル組成物が提供される。
【0011】
【化1】

(上記構造式(I)中のRは炭素数1〜10のアルキレン基を、上記構造式(II)中のRはフェニレン基またはナフタレンジイル基、上記構造式(III)中のRは炭素数2〜4のアルキレン基を示す。)
【0012】
また、本発明によれば、本発明の好ましい態様として、融点が200〜260℃の範囲にあること、粒子Aの含有量が、組成物の重量を基準として、0.01〜50重量%であること、粒子Aがアルミナ、酸化ジルコニウム、シリカ、酸化チタンからなる群より選ばれる少なくとも一種であることの少なくともいずれか一つを具備するポリエステル組成物も提供される。
さらにまた、本発明によれば、これらのポリエステル組成物からなる二軸配向フィルムも提供される。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、ポリアルキレン−6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエートの優れた湿度膨張係数が小さいという特性を維持しつつ、製膜性を高度に高めることができ、その結果驚くべきことに従来の技術から予測できない優れた温度膨張係数が低いという寸法安定性をも同時に具備するポリエステル組成物が得られ、しかも該ポリエステル組成物は非常に延伸応力が小さく、特定の粒子Aと組合せることで、極めてボイドが少ないフィルムなどの成形品を得ることができる。
【0014】
したがって、本発明によれば、湿度と温度による影響も加味した高度の寸法安定性と優れた表面の平坦性とが求められる用途、特に高密度磁気記録媒体のベースフィルムに適したフィルムが提供され、そして、本発明のフィルムを用いれば、優れた寸法安定性と電磁変換特性とを兼備する高密度磁気記録媒体なども提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
<ポリエステル組成物>
本発明のポリエステル組成物を形成するポリエステルは、酸成分が前述の構造式(I)と構造式(II)からなり、グリコール成分が前述の構造式(III)からなるものである。
【0016】
前述の構造式(I)で示される具体的な酸成分としては、Rの部分が炭素数1〜10のアルキレン基であるものであり、好ましくは6,6’−(エチレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸成分、6,6’−(トリメチレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸成分および6,6’−(ブチレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸成分などが挙げられ、これらの中でも本発明の効果の点からは、上記一般式(I)におけるRの炭素数が偶数のものが好ましく、特にRの炭素数が2である6,6’−(エチレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸成分が好ましい。
【0017】
前述の構造式(II)で示される酸成分としては、テレフタル酸成分、イソフタル酸成分、2,6−ナフタレンジカルボン酸成分、2,7−ナフタレンジカルボン酸成分などが挙げられる。これらの中でも、機械的特性などの点からテレフタル酸成分、2、6−ナフタレンジカルボン酸成分が好ましく、特に2、6−ナフタレンジカルボン酸成分が好ましい。
【0018】
また、前述の構造式(III)で示される具体的なグリコール成分としては、エチレングリコール成分、トリメチレングリコール成分、テトラメチレングリコール成分などが挙げられ、機械的特性などの点からグリコール酸成分の90モル%以上はエチレングリコール成分であることが好ましく、さらに95〜100モル%がエチレングリコール成分であることが好ましい。
【0019】
ところで、本発明の特徴の一つは、ポリエステル組成物の酸成分の内、5〜80モル%の範囲で上記構造式(I)で示される6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸成分が共重合されていることである。6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸成分の割合が下限未満では延伸応力が高くなりやすく、共重合による本発明のボイドの抑制効果や湿度膨張係数の低減効果などが発現されがたい。一方、上限は成形性などの観点から80モル%以下が好ましく、さらに50モル%未満であることが好ましい。また、驚くべきことに、6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸成分によるボイドの抑制効果や湿度膨張係数の低減効果は、少量で非常に効率的に発現され、上限以下の部分ですでに特許文献3の実施例に記載されたフィルムと同等もしくはそれ以下の湿度膨張係数が達成されており、上限以上添加しても湿度膨張係数の観点からの効果は飽和状態になるともいえる。そのような観点から、好ましい6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸成分の共重合量の上限は、45モル%以下、さらに40モル%以下、よりさらに35モル%以下、特に30モル%以下であり、他方下限は、5モル%以上、さらに7モル%以上、よりさらに10モル%以上、特に15モル%以上である。
【0020】
このような特定量の6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸成分を共重合したポリエステルを用いることで、ボイドが小さく、しかも温度膨張係数と湿度膨張係数も小さい成形品、例えばフィルムなどを製造することができる。
【0021】
つぎに、本発明のポリエステル組成物は、DSCで測定した融点が、200〜260℃の範囲、さらに210〜255℃の範囲、特に220〜253℃の範囲にあることが製膜性の点から好ましい。融点が上記上限を越えると、溶融押し出しして成形する際に、流動性を高めるにはより高温にすることが必要となって熱劣化しやすくなり、他方溶融温度を低くすると流動性が劣り、吐出などが不均一化しやすくなる。一方、上記下限未満になると、製膜性は優れるものの、ポリエステルの持つ機械的特性などが損なわれやすくなる。なお、通常他の酸成分を共重合して融点を下げれば、同時に機械的特性なども低下するが、製膜性が向上するためか、優れた機械的特性なども発現することができる。しかも、同じヤング率を出すにはより高い倍率での延伸が必要となるが、そのような高い延伸倍率で延伸してもボイドを極めて抑制することができる。また、本発明のポリエステル組成物は、DSCで測定したガラス転移温度(以下、Tgと称することがある。)が、90〜119℃の範囲、さらに95〜118℃の範囲、特に100〜117℃の範囲にあることが、耐熱性や寸法安定性の点から好ましい。なお、このような融点やガラス転移温度は、共重合成分の種類と共重合量、そして副生物であるジアルキレングリコールの制御などによって調整できる。なお、本発明のポリエステル組成物は、本発明の効果を阻害しない範囲で、それ自体公知の他の共重合成分を共重合しても良いし、また、ポリエーテルイミドや液晶性樹脂などをブレンドしてもよい。
【0022】
本発明のポリエステル組成物の特徴の一つは、前述の細孔容積、比表面積および平均粒径を満足する粒子Aを含有させたことにある。粒子Aの細孔容積が0.3〜2ml/gの範囲にあることで、ポリマーとの界面を多くしてボイドを低減しつつ、粒子Aの凝集を抑えて分散させやすくできる。好ましい細孔容積は、0.4〜1.8ml/g、さらに0.5〜1.6ml/gであることが好ましい。なお、粒子Aの細孔容積は水銀注入法で測定される値である。また、粒子Aの比表面積が、50〜500m/gの範囲にあることで、ポリマーとの界面を多くしてボイドを低減しつつ、粒子Aの凝集を抑えて分散させやすくできる。好ましい粒子Aの比表面積は、55〜400m/g、さらに60〜300m/gである。
【0023】
また、粒子Aの平均粒径は、フィルムなどにしたときの搬送性と適度な平坦性とを両立しつつ、含有する粒子の脱落を抑制する点から、0.05〜5μmの範囲にあることが必要である。好ましい粒子Aの平均粒径の下限は、0.1μm以上、さらに0.15μm以上である。粒径が下限未満のものだけでは、非常に粒子が小さくてボイドによる影響が発生しにくく、またフィルムとしたときの走行性や巻取り性の向上効果も十分に発現されがたい。一方、平均粒径の上限は、用いる用途にもよるが、フィルムとして用いる場合、5μm以下であることが粒子の脱落を抑制する点から好ましく、特に磁気記録媒体として用いる場合、3μm以下、さらに2.5μm以下であることが好ましい。もちろん、本発明のポリエステル組成物は、平均粒径が上記下限以上の粒子Aを含有していれば良く、平均粒径が上記下限未満の他の粒子を含有することを妨げるものではない。
【0024】
ところで、本発明における粒子Aは、前述の細孔容積、比表面積および平均粒径を満足するものであれば特に制限されない。好ましくは比表面積や細孔容積を上述の範囲に調整しやすいことから、複数、好ましくは5個以上の一次粒子が集まって塊状、線状、数珠状または板状に見かけ上一つの大きな粒子を形成している凝集粒子、または表面などに多くの細孔を有する多孔質粒子などが挙げられる。特に凝集粒子は、複数の一次粒子の集合体であることから、その形状は変形しやすく、延伸時にポリマーと粒子Aの界面に局部的に大きな延伸応力が働いても、粒子Aの形状が変形することでボイドの発生を抑制できるという利点がある。また、多孔質粒子は、ポリマーとの界面が多いことから、延伸時にポリマーと粒子Aの界面に働く延伸による剥離力を分散化でき、ボイドの発生を抑制できるという利点がある。具体的な粒子Aとしては、ボイドの発生を抑制できるという利点もある。アルミナ(主たる結晶形態が、θ型、γ型またはδ型のもが好ましい)粒子、酸化ジルコニウム粒子、酸化チタン粒子、シリカ(多孔質シリカ粒子、数珠状シリカ粒子)粒子などが挙げられ、これらの中でも本発明の効果の点から、アルミナの凝集粒子と多孔質シリカ粒子とが好ましい。
【0025】
ところで、本発明における粒子Aの含有量は、得られる成形品の取扱い性を向上させる観点から、少なくとも0.01重量%以上、好ましくは0.03重量%以上、さらに好ましくは0.05重量%以上であることが好ましい。含有量の上限は、通常フィルムとして用いる場合は50重量%以下、磁気記録媒体用のフィルムとして用いる場合は20重量%以下であることが好ましく、特にフィルムとしたときの平坦性を高度に維持させる点からは5重量%以下、さらに1重量%以下、特に0.5重量%以下であることが好ましい。
【0026】
もちろん、本発明のポリエステル組成物およびフィルムは、上述のような粒子Aを含有していればよく、単成分系に限られず他の架橋有機粒子や他の無機粒子などを本発明の効果を損なわない範囲でさらに併用する多成分系でもよい。
【0027】
<成形品>
本発明のポリエステル組成物は、溶融製膜して、シート状に押出すことでフィルムとすることができる。磁気テープなどのベースフィルムとして用いる場合、ベースフィルムがフィルムにかかる応力などによって伸びないようにフィルム面方向における少なくとも一方向は、ヤング率が6.0GPa以上という高いヤング率を有することが好ましい。また、このように高いヤング率を得られるフィルムに具備させることで、通常ボイドが大量に発生しやすいが、本発明ではそのようなボイドの発生が抑制でき、しかも湿度膨張係数や温度膨張係数の低減を図ることができる。好ましいヤング率は、フィルムの長手方向が5.1〜11GPa、さらに5.2〜10GPa、特に5.5〜9GPaの範囲であり、フィルムの幅方向が5〜11GPa、さらに6〜10GPa、特に7〜10GPaの範囲である。
【0028】
<ポリエステル組成物の製造方法>
つぎに、本発明におけるポリエステル組成物の製造方法について、詳述する。
まず、6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸もしくはそのエステル形成性誘導体と例えば2,6−ナフタレンジカルボン酸やテレフタル酸もしくはそのエステル形成性誘導体と、例えばエチレングリコールとをエステル化反応もしくはエステル交換反応させ、ポリエステル前駆体を製造する。そして、このようにして得られたポリエステル前駆体を重合触媒の存在下で重合し、必要に応じて固相重合などを施しても良い。このようにして得られるポリエステルのP−クロロフェノール/1,1,2,2−テトラクロロエタン(重量比40/60)の混合溶媒を用いて35℃で測定した固有粘度は、0.4〜1.5dl/g、さらに0.5〜1.3dl/gの範囲にあることが取扱い性や機械的特性などの点から好ましい。なお、前述の構造式(I)と(II)の割合が異なる2種類のポリマーを作り、前述の構造式(I)と(II)の割合が目的となるようにそれらを溶融混練してもよい。
【0029】
また、前述のポリエステル前駆体を製造する工程でエチレングリコール成分は、全酸成分のモル数に対して、1.1〜6倍、さらに2〜5倍、特に3〜5倍用いることが生産性の点から好ましい。
【0030】
また、ポリエステルの前駆体を製造する際の反応温度としてはエチレングリコールの沸点以上で行うことが好ましく、特に190℃〜250℃の範囲で行なうことが好ましい。190℃よりも低いと反応が十分に進行しにくく、250℃よりも高いと副反応物であるジアルキレングリコールなどが生成しやすい。また、反応を常圧下で行うこともできるが、さらに生産性を高めるために加圧下で反応を行ってもよい。より詳しくは反応圧力は絶対圧力で10kPa以上200kPa以下、反応温度は通常150℃以上250℃以下、好ましくは180℃以上230℃以下で、反応時間10分以上10時間以下、好ましくは30分以上7時間以下行われるのが好ましい。このエステル化反応やエステル交換反応によってポリエステル前駆体としての反応物が得られる。
【0031】
ポリエステルの前駆体を製造する反応工程では、公知のエステル化もしくはエステル交換反応触媒を用いてもよい。例えばアルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、チタン化合物などが上げられる。
【0032】
つぎに、重縮合反応について説明する。まず、重縮合温度は得られるポリエステルの融点以上でかつ230〜280℃以下、より好ましくは融点より5℃以上高い温度から融点より30℃高い温度の範囲である。重縮合反応では通常50Pa以下の減圧下で行うのが好ましい。50Paより高いと重縮合反応に要する時間が長くなり且つ重合度の高い共重合ポリエステルを得ることが困難になる。
【0033】
重縮合触媒としては、少なくとも一種の金属元素を含む金属化合物が挙げられる。なお、重縮合触媒はエステル化反応やエステル交換反応の触媒として併用してもよい。金属元素としては、チタン、ゲルマニウム、アンチモン、アルミニウム、ニッケル、亜鉛、スズ、コバルト、ロジウム、イリジウム、ジルコニウム、ハフニウム、リチウム、カルシウム、マグネシウムなどが挙げられる。より好ましい金属としては、チタン、ゲルマニウム、アンチモン、アルミニウム、スズなどであり、中でも、チタン化合物はエステル化反応やエステル交換反応と重縮合反応との双方の反応で、高い活性を発揮するので特に好ましい。
【0034】
これらの触媒は単独でも、あるいは併用してもよい。かかる触媒量は、共重合ポリエステルの繰り返し単位のモル数に対して、0.001〜0.5モル%、さらには0.005〜0.2モル%が好ましい。
【0035】
具体的な重縮合触媒としてのチタン化合物としては、例えば、テトラ−n−プロピルチタネート、テトライソプロピルチタネート、テトラ−n−ブチルチタネート、テトライソブチルチタネート、テトラ−tert−ブチルチタネート、テトラシクロヘキシルチタネート、テトラフェエルチタネート、テトラベンジルチタネート、蓚酸チタン酸リチウム、蓚酸チタン酸カリウム、蓚酸チタン酸アンモニウム、酸化チタン、チタンの縮合オルトエステル、チタンのオルトエステル又は縮合オルトエステルとヒドロキシカルボン酸からなる反応生成物、チタンのオルトエステル又は縮合オルトエステルとヒドロキシカルボン酸とリン化合物からなる反応生成物、チタンのオルトエステル又は縮合オルトエステルと少なくとも2個のヒドロキシル基を有する多価アルコール、2−ヒドロキシカルボン酸、又は塩基からなる反応生成物などが挙げられる。
【0036】
ところで、前述の粒子Aの添加方法としては、特に制限されず、それ自体公知の添加方法を採用できる。例えば、重合反応段階でグリコールスラリーの状態で粒子Aを添加する方法や、得られたポリマーに混練押出機で粒子Aを溶融混練する方法などが挙げられる。粒子Aの分散性の観点からは、重合反応段階でグリコールスラリーの状態で粒子Aを添加して高濃度で粒子を含有するポリエステル組成物の粒子マスターポリマーを作成し、該粒子マスターポリマーを、粒子Aを含有しないポリエステルで希釈するのが好ましい。
【0037】
本発明のポリエステル組成物には、本発明の効果を阻害しない範囲で、他の熱可塑性ポリマー、紫外線吸収剤等の安定剤、酸化防止剤、可塑剤、滑剤、難燃剤、離型剤、顔料、核剤、充填剤あるいはガラス繊維、炭素繊維、層状ケイ酸塩などを必要に応じて配合しても良い。他種熱可塑性ポリマーとしては、脂肪族ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート、ABS樹脂、ポリメチルメタクリレート、ポリアミド系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリエーテルイミド、ポリイミドなどが挙げられる。
【0038】
<フィルムの製造方法>
本発明のポリエステル組成物を原料とし、これを乾燥後、該ポリエステル組成物の融点(Tm:℃)ないし(Tm+50)℃の温度に加熱された押出機に供給して、例えばTダイなどのダイよりシート状に押出す。なお、使用する本発明のポリエステル組成物は、1種類に限られず、例えば前述の構造式(I)の割合が多いポリマーと、前述の構造式(II)の多いポリマーとを作り、前述の構造式(I)と(II)の割合が目的の範囲となるようにそれらを溶融混練して用いてもよく、そのような方法を採用することで、前述の構造式(I)と(II)の割合を任意に且つ簡便に変更することができる。この押出されたシート状物を回転している冷却ドラムなどで急冷固化して未延伸フィルムとし、さらに該未延伸フィルムを二軸延伸することで二軸配向フィルムとすることができる。
【0039】
なお、後述の延伸を進行させやすくする観点から、冷却ドラムによる冷却は非常に速やかに行なうことが好ましく、特許文献4に記載されるような80℃といった高温ではなく、20〜60℃という低温で行なうことが好ましい。このような低温で行うことで、未延伸フィルムの状態での結晶化が抑制され、その後の延伸をよりスムーズに行える。
【0040】
二軸延伸としては、逐次二軸延伸でも同時二軸延伸でもよい。
ここでは、逐次二軸延伸で、縦延伸、横延伸および熱処理をこの順で行う製造方法を一例として挙げて説明する。まず、最初の縦延伸はポリエステルのガラス転移温度(Tg:℃)ないし(Tg+40)℃の温度で、3〜8倍に延伸し、次いで横方向に先の縦延伸よりも高温で(Tg+10)〜(Tg+50)℃の温度で3〜8倍に延伸し、さらに熱処理としてポリマーの融点以下の温度でかつ(Tg+50)〜(Tg+150)℃の温度で1〜20秒熱固定処理するのが好ましい。なお、熱固定の時間はさらに1〜15秒が好ましい。
【0041】
なお、通常であれば、延伸倍率を上げると製膜安定性が損なわれるが、本発明にかかるポリエステル組成物は延伸性が非常に高いので、そのような問題は無く、特に延伸倍率をより高くできることから、厚みが10μm以下、さらに8μm以下の薄いフィルムで特に有用である。なお、フィルムの厚みの下限は特に制限されないが、通常1μm程度、好ましくは3μmである。
前述の説明は逐次二軸延伸について説明したが、縦延伸と横延伸とを同時に行う同時二軸延伸でも製造でき、例えば先で説明した延伸倍率や延伸温度などを参考にすればよい。
【0042】
また、二軸配向ポリエステルフィルムが積層フィルムの場合、2種以上の溶融ポリエステル組成物をダイ内で積層してからフィルム状に押出し、好ましくはそれぞれのポリエステル組成物の融点(Tm:℃)ないし(Tm+70)℃の温度で押出すか、2種以上の溶融ポリエステル組成物をダイから押出した後に積層し、急冷固化して積層未延伸フィルムとし、ついで前述の単層フィルムの場合と同様な方法で二軸延伸および熱処理を行うとよい。このとき、全てのフィルム層が本発明のポリエステル組成物である必要はなく、少なくとも一つのフィルム層が本発明のポリエステル組成物からなるものであれば良い。また、二軸配向ポリエステルフィルムの表面に塗布層を設けてもよく、その場合、前記した未延伸フィルムまたは一軸延伸フィルムの片面または両面に所望の塗布液を塗布し、後は前述の単層フィルムの場合と同様な方法で二軸延伸および熱処理を行うことが好ましい。
【0043】
本発明によれば、本発明のポリエステル組成物からなる二軸配向ポリエステルフィルムをベースフィルムとし、その一方の面に非磁性層および磁性層をこの順で形成し、他方の面にバックコート層を形成することで磁気記録テープとすることもできる。が形成することなどで磁気記録テープとすることができる。
【実施例】
【0044】
以下に実施例及び比較例を挙げ、本発明をより具体的に説明する。なお、本発明では、以下の方法により、その特性を測定および評価した。
【0045】
(1)固有粘度
得られたポリエステルの固有粘度はP−クロロフェノール/1,1,2,2−テトラクロロエタン(40/60重量比)の混合溶媒を用いてポリマーを溶解して35℃で測定して求めた。
【0046】
(2)ガラス転移点および融点
ガラス転移点、融点はDSC(TAインスツルメンツ株式会社製、商品名:Thermal lyst2100)により昇温速度20℃/minで測定した。
【0047】
(3)共重合量
グリコール成分については、試料10mgをp−クロロフェノール:1,1,2,2−テトラクロロエタン=3:1(容積比)混合溶液0.5mlに80℃で溶解し、イソプロピルアミンを加えて、十分に混合した後に600MのH−NMR(日立電子製 JEOL A600)にて80℃で測定し、それぞれのグリコール成分量を測定した。
また、芳香族ジカルボン酸成分については、試料50mgをp−クロロフェノール:1,1,2,2−テトラクロロエタン=3:1混合溶液0.5mlに140℃で溶解し、400M 13C−NMR(日立電子 JEOL A600)にて140℃で測定し、それぞれの酸成分量を測定した。
【0048】
(4)ヤング率
得られたフィルムを試料巾10mm、長さ15cmで切り取り、チャック間100mm、引張速度10mm/分、チャート速度500mm/分の条件で万能引張試験装置(東洋ボールドウィン製、商品名:テンシロン)にて引っ張る。得られた荷重―伸び曲線の立ち上がり部の接線よりヤング率を計算する。
【0049】
(5)温度膨張係数(αt)
得られたフィルムを、フィルムの幅方向が測定方向となるように長さ15mm、幅5mmに切り出し、真空理工製TMA3000にセットし、窒素雰囲気下(0%RH)、60℃で30分前処理し、その後室温まで降温させる。その後25℃から70℃まで2℃/minで昇温して、各温度でのサンプル長を測定し、次式より温度膨張係数(αt)を算出する。なお、測定方向が切り出した試料の長手方向であり、5回測定し、その平均値を用いた。
αt={(L60−L40)}/(L40×△T)}+0.5
ここで、上記式中のL40は40℃のときのサンプル長(mm)、L60は60℃のときのサンプル長(mm)、△Tは20(=60−40)℃、0.5は石英ガラスの温度膨張係数(ppm/℃)である。
【0050】
(6)湿度膨張係数(αh)
得られたフィルムを、フィルムの幅方向が測定方向となるように長さ15mm、幅5mmに切り出し、真空理工製TMA3000にセットし、30℃の窒素雰囲気下で、湿度30%RHと湿度70%RHにおけるそれぞれのサンプルの長さを測定し、次式にて湿度膨張係数を算出する。なお、測定方向が切り出した試料の長手方向であり、5回測定し、その平均値をαhとした。
αh=(L70−L30)/(L30×△H)
ここで、上記式中のL30は30%RHのときのサンプル長(mm)、L70は70%RHのときのサンプル長(mm)、△H:40(=70−30)%RHである。
【0051】
(7)粒子Aの平均粒径
島津製作所製CP−50型セントリフューグル パーティクルサイズ アナライザー(Centrifugal Particle Size Analyzer)を用いて測定する。得られる遠心沈降曲線を基に算出した各粒径の粒子とその存在量との積算曲線から、50マスパーセントに相当する粒径「等価球直径」を読み取り、この値を上記平均粒径とする(Book「粒度測定技術」日刊工業新聞発行、1975年、頁242〜247参照)。
【0052】
(8)粒子Aの含有量
ポリエステル樹脂は溶解し粒子は溶解させない溶媒を選択し、ポリエステル組成物を溶解処理した後、粒子をポリエステル樹脂から遠心分離し、粒子の全体重量に対する比率(重量%)をもって粒子の含有量とする。なお、粒子A以外の他の粒子を併用している場合は、分離された粒子を走査型電子顕微鏡にて5,000〜10,000倍で観察し、それぞれの粒子の存在比率から含有量を算出した。
【0053】
(9)粒子Aの細孔容積
粒子Aの細孔容積は水銀注入法により測定した。
【0054】
(10)ボイド比の測定
試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型イオンエッチング装置)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す。条件は、ベルジャー内に試料を設置し、約10−3Torr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する。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20,000倍で観察し、得られた画像から日本レギュレーター(株)製ルーゼックス500により画像解析処理を行い、粒子の周囲にボイドによる境界が確認できるものを抽出し、個々の粒子について粒子面積及びボイド面積を求め、次の定義によりボイド比を算出する。
ボイド比=(粒子面積+ボイド面積)/粒子面積
この測定を粒子100個について実施し、その平均値をもってボイド比とした。ボイド比が小さいほどボイドが小さく良好と判断される。
【0055】
(11)粒子Aの比表面積
粒子の比表面積は気体吸着法(BET法)により求めた。
【0056】
[実施例1]
2,6−ナフタレンジカルボン酸ジメチル、6,6’−(エチレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸そしてエチレングリコールとを、チタンテトラブトキシドの存在下でエステル化反応およびエステル交換反応を行い、さらに引き続いて重縮合反応を行って、固有粘度0.66dl/gで、酸成分の73モル%が2,6−ナフタレンジカルボン酸成分、酸成分の27モル%が6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸成分、グリコール成分の98モル%がエチレングリコール成分、2モル%がジエチレングリコール成分であるポリエステル組成物を得た。なお、該ポリエステル組成物には、重縮合反応の前に表1に示す多孔質のシリカ粒子を、得られるポリエステル組成物の重量を基準として、0.1重量%となるように含有させた。このポリエステル組成物の融点は240℃、ガラス転移温度は117℃であった。
【0057】
このようにして得られたポリエステル組成物を、押し出し機に供給して290℃でダイから溶融状態で回転中の温度50℃の冷却ドラム上にシート状に押し出し未延伸フィルムとした。そして、製膜方向に沿って回転速度の異なる二組のローラー間で、上方よりIRヒーターにてフィルム表面温度が135℃になるように加熱して縦方向(製膜方向)の延伸を、延伸倍率4.8倍で行い、一軸延伸フィルムを得た。そして、この一軸延伸フィルムをステンターに導き、140℃で横方向(幅方向)に延伸倍率7.7倍で延伸し、その後200℃で10秒間熱固定処理を行い、厚さ6μmの二軸延伸フィルムを得た。
得られたポリエステル組成物および二軸配向ポリエステルフィルムの特性を表1に示す。
【0058】
[実施例2〜5]
実施例1において、含有させる粒子Aの種類および含有量を表1に示すとおり変更した以外は同様な操作を繰り返した。
得られたポリエステル組成物および二軸配向ポリエステルフィルムの特性を表1に示す。
【0059】
[実施例6]
2,6−ナフタレンジカルボン酸ジメチル、6,6’−(エチレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸そしてエチレングリコールとを、チタンテトラブトキシドの存在下でエステル化反応およびエステル交換反応を行い、さらに引き続いて重縮合反応を行って、固有粘度0.72dl/gで、酸成分の94モル%が2,6−ナフタレンジカルボン酸成分、酸成分の6モル%が6,6’−(エチレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸成分、グリコール成分の99モル%がエチレングリコール成分、1モル%がジエチレングリコール成分であるポリエステル組成物を得た。なお、該ポリエステル組成物には、重縮合反応の前に表1に示すようにシリカ粒子を含有させた。このポリエステル組成物の融点は255℃、ガラス転移温度は119℃であった。
【0060】
このようにして得られたポリエステル組成物を、押し出し機に供給して290℃でダイから溶融状態で回転中の温度60℃の冷却ドラム上にシート状に押し出し未延伸フィルムとした。そして、製膜方向に沿って回転速度の異なる二組のローラー間で、上方よりIRヒーターにてフィルム表面温度が140℃になるように加熱して縦方向(製膜方向)の延伸を、延伸倍率5.3倍で行い、一軸延伸フィルムを得た。そして、この一軸延伸フィルムをステンターに導き、140℃で横方向(幅方向)に延伸倍率4.0倍で延伸し、その後200℃で10秒間熱固定処理を行い、厚さ8μmの二軸延伸フィルムを得た。
得られたポリエステル組成物および二軸配向ポリエステルフィルムの特性を表1に示す。
【0061】
[実施例7]
2,6−ナフタレンジカルボン酸ジメチル、6,6’−(エチレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸そしてエチレングリコールとを、チタンテトラブトキシドの存在下でエステル化反応およびエステル交換反応を行い、さらに引き続いて重縮合反応を行って、固有粘度0.77dl/gで、酸成分の80モル%が2,6−ナフタレンジカルボン酸成分、酸成分の20モル%が6,6’−(エチレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸成分、グリコール成分の99モル%がエチレングリコール成分、1モル%がジエチレングリコール成分であるポリエステル組成物を得た。なお、該ポリエステル組成物には、重縮合反応の前に表1に示すようにシリカ粒子を含有させた。このポリエステル組成物の融点は252℃、ガラス転移温度は116℃であった。
【0062】
このようにして得られたポリエステル組成物を、押し出し機に供給して290℃でダイから溶融状態で回転中の温度50℃の冷却ドラム上にシート状に押し出し未延伸フィルムとした。そして、製膜方向に沿って回転速度の異なる二組のローラー間で、上方よりIRヒーターにてフィルム表面温度が135℃になるように加熱して縦方向(製膜方向)の延伸を、延伸倍率5.5倍で行い、一軸延伸フィルムを得た。そして、この一軸延伸フィルムをステンターに導き、140℃で横方向(幅方向)に延伸倍率4.3倍で延伸し、その後210℃で10秒間熱固定処理を行い、厚さ6μmの二軸延伸フィルムを得た。
得られたポリエステル組成物および二軸配向ポリエステルフィルムの特性を表1に示す。
【0063】
[実施例8]
2,6−ナフタレンジカルボン酸ジメチル、6,6’−(エチレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸そしてエチレングリコールとを、チタンテトラブトキシドの存在下でエステル化反応およびエステル交換反応を行い、さらに引き続いて重縮合反応を行って、固有粘度0.77dl/gで、酸成分の65モル%が2,6−ナフタレンジカルボン酸成分、酸成分の35モル%が6,6’−(エチレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸成分、グリコール成分の98モル%がエチレングリコール成分、2モル%がジエチレングリコール成分であるポリエステル組成物を得た。なお、該ポリエステル組成物には、重縮合反応の前に表1に示すようにシリカ粒子を含有させた。このポリエステル組成物の融点は247℃、ガラス転移温度は116℃であった。
【0064】
このようにして得られたポリエステル組成物を、押し出し機に供給して290℃でダイから溶融状態で回転中の温度50℃の冷却ドラム上にシート状に押し出し未延伸フィルムとした。そして、製膜方向に沿って回転速度の異なる二組のローラー間で、上方よりIRヒーターにてフィルム表面温度が140℃になるように加熱して縦方向(製膜方向)の延伸を、延伸倍率5.5倍で行い、一軸延伸フィルムを得た。そして、この一軸延伸フィルムをステンターに導き、140℃で横方向(幅方向)に延伸倍率6.0倍で延伸し、その後210℃で10秒間熱固定処理を行い、厚さ7μmの二軸延伸フィルムを得た。
得られたポリエステル組成物および二軸配向ポリエステルフィルムの特性を表1に示す。
【0065】
[実施例9]
テレフタル酸ジメチル、6,6’−(エチレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸そしてエチレングリコールとを、チタンテトラブトキシドの存在下でエステル化反応およびエステル交換反応を行い、さらに引き続いて重縮合反応を行って、固有粘度0.73dl/gで、酸成分の65モル%がテレフタル酸成分、酸成分の35モル%が6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸成分、グリコール成分の98.5モル%がエチレングリコール成分、1.5モル%がジエチレングリコール成分であるポリエステル組成物を得た。なお、該ポリエステル組成物には、表1に示すようにシリカ粒子を含有させた。このポリエステル組成物の融点は233℃、ガラス転移温度は91℃であった。
【0066】
このようにして得られたポリエステル組成物を、押し出し機に供給して290℃でダイから溶融状態で回転中の温度40℃の冷却ドラム上にシート状に押し出し未延伸フィルムとした。そして、製膜方向に沿って回転速度の異なる二組のローラー間で、上方よりIRヒーターにてフィルム表面温度が110℃になるように加熱して縦方向(製膜方向)の延伸を、延伸倍率4.0倍で行い、一軸延伸フィルムを得た。そして、この一軸延伸フィルムをステンターに導き、120℃で横方向(幅方向)に延伸倍率4.5倍で延伸し、その後210℃で3秒間熱固定処理を行い、厚さ10μmの二軸延伸フィルムを得た。
得られたポリエステル組成物および二軸配向ポリエステルフィルムの特性を表1に示す。
【0067】
[実施例10]
テレフタル酸ジメチル、6,6’−(エチレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸そしてエチレングリコールとを、チタンテトラブトキシドの存在下でエステル化反応およびエステル交換反応を行い、さらに引き続いて重縮合反応を行って、固有粘度0.68dl/gで、酸成分の80モル%がテレフタル酸成分、酸成分の20モル%が6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸成分、グリコール成分の98モル%がエチレングリコール成分、2モル%がジエチレングリコール成分であるポリエステル組成物を得た。なお、該ポリエステル組成物には、重縮合反応の前に表1にしめすようにシリカ粒子を含有させた。このポリエステル組成物の融点は230℃、ガラス転移温度は85℃であった。
【0068】
このようにして得られたポリエステル組成物を、押し出し機に供給して290℃でダイから溶融状態で回転中の温度30℃の冷却ドラム上にシート状に押し出し未延伸フィルムとした。そして、製膜方向に沿って回転速度の異なる二組のローラー間で、上方よりIRヒーターにてフィルム表面温度が105℃になるように加熱して縦方向(製膜方向)の延伸を、延伸倍率5.0倍で行い、一軸延伸フィルムを得た。そして、この一軸延伸フィルムをステンターに導き、115℃で横方向(幅方向)に延伸倍率5.0倍で延伸し、その後210℃で3秒間熱固定処理を行い、厚さ10mの二軸延伸フィルムを得た。
得られたポリエステル組成物および二軸配向ポリエステルフィルムの特性を表1に示す。
【0069】
[実施例11]
2,6−ナフタレンジカルボン酸ジメチル、6,6’−(エチレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸そしてエチレングリコールとを、チタンテトラブトキシドの存在下でエステル化反応およびエステル交換反応を行い、さらに引き続いて重縮合反応を行って、固有粘度0.70dl/gで、酸成分の70モル%が2,6−ナフタレンジカルボン酸成分、酸成分の30モル%が6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸成分、グリコール成分の98モル%がエチレングリコール成分、2モル%がジエチレングリコール成分であるポリエステル組成物を得た。なお、該ポリエステル組成物には、重縮合反応の前に表1に示すようにシリカ粒子を含有させた。このポリエステル組成物の融点は268℃、ガラス転移温度は101℃であった。
【0070】
このようにして得られたポリエステル組成物を、押し出し機に供給して300℃でダイから溶融状態で回転中の温度50℃の冷却ドラム上にシート状に押し出し未延伸フィルムとした。そして、製膜方向に沿って回転速度の異なる二組のローラー間で、上方よりIRヒーターにてフィルム表面温度が135℃になるように加熱して縦方向(製膜方向)の延伸を、延伸倍率4.0倍で行い、一軸延伸フィルムを得た。そして、この一軸延伸フィルムをステンターに導き、140℃で横方向(幅方向)に延伸倍率3.8倍で延伸し、その後200℃で10秒間熱固定処理を行い、厚さ10μmの二軸延伸フィルムを得た。
得られたポリエステル組成物および二軸配向ポリエステルフィルムの特性を表1に示す。
【0071】
[比較例1]
2,6−ナフタレンジカルボン酸ジメチルとエチレングリコールとを、チタンテトラブトキシドの存在下でエステル化反応およびエステル交換反応を行い、さらに引き続いて重縮合反応を行って、固有粘度0.62dl/gで、グリコール成分の1.5モル%がジエチレングリコール成分であるポリエチレン−2,6−ナフタレートを得た。なお、該ポリエチレン−2,6−ナフタレートには、重縮合反応の前に表1に示すように非多孔質のシリカ粒子を含有させた。このポリエチレン−2,6−ナフタレートの融点は270℃、ガラス転移温度は120℃であった。
【0072】
このようにして得られたポリエチレン−2,6−ナフタレートを、押し出し機に供給して300℃でダイから溶融状態で回転中の温度60℃の冷却ドラム上にシート状に押し出し未延伸フィルムとした。そして、製膜方向に沿って回転速度の異なる二組のローラー間で、上方よりIRヒーターにてフィルム表面温度が140℃になるように加熱して縦方向(製膜方向)の延伸を、延伸倍率3.0倍で行い、一軸延伸フィルムを得た。そして、この一軸延伸フィルムをステンターに導き、140℃で横方向(幅方向)に延伸倍率4.3倍で延伸し、その後200℃で10秒間熱固定処理を行い、厚さ10μmの二軸延伸フィルムを得た。
得られたポリエステル組成物および二軸配向ポリエステルフィルムの特性を表1に示す。
【0073】
[比較例2]
比較例1において、製膜方向の延伸温度を140℃に、製膜方向の延伸倍率を4.0倍に、幅方向の延伸温度を140℃に、幅方向の延伸倍率を5.5倍に、熱固定処理温度を200℃に変更するほかは同様な操作を繰り返して二軸延伸フィルムを得た。
得られた二軸配向ポリエステルフィルムの特性を表1に示す。
【0074】
[比較例3]
比較例1において、製膜方向の延伸温度を140℃に、製膜方向の延伸倍率を4.5倍に、幅方向の延伸温度を140℃に、幅方向の延伸倍率を3.4倍に、熱固定処理温度を200℃に変更するほかは同様な操作を繰り返して二軸延伸フィルムを得た。
得られた二軸配向ポリエステルフィルムの特性を表1に示す。
【0075】
[比較例4]
比較例3において、粒子Aとして、表1に示す多孔質のシリカ粒子に変更した以外は同様な操作を繰り返した。
得られたポリエステル組成物および二軸配向ポリエステルフィルムの特性を表1に示す。
【0076】
【表1】

【0077】
表1中のENA成分は6,6’−(エチレンジオキシ)ジ−2−ナフトエ酸成分、Tgはガラス転移温度、MDはフィルムの製膜方向、TDはフィルムの幅方向、αtは温度膨張係数(ppm/℃)、αhは湿度膨張係数(ppm/℃)を示す。
【産業上の利用可能性】
【0078】
本発明のポリエステル組成物は、従来のポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−2,6−ナフタレートやポリアルキレン−6,6’−(アルキレンジオキシ)ジ−2−ナフトエートでは達成できなかったような優れた寸法安定性を有しながらもボイドが少なく、寸法安定性が求められる用途、特に高密度磁気記録媒体のベースフィルムとして、好適に使用することができる。また、ボイドが少ないことから高透明の包装用フィルムやディスプレイなどの光学用フィルムとしても好適に使用できる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
酸成分が下記構造式(I)および(II)からなり、下記構造式(I)の割合が、全酸成分のモル数を基準として、5〜80モル%の範囲にあること、およびグリコール成分が下記構造式(III)であることを具備するポリエステルに、平均粒径が0.05〜5μm、細孔容積が0.3〜2ml/gおよび比表面積が50〜500m/gの粒子Aを含有させたことを特徴とするポリエステル組成物。
【化1】

(上記構造式(I)中のRは炭素数1〜10のアルキレン基を、上記構造式(II)中のRはフェニレン基またはナフタレンジイル基、上記構造式(III)中のRは炭素数2〜4のアルキレン基を示す。)
【請求項2】
融点が200〜260℃の範囲にある請求項1記載のポリエステル組成物。
【請求項3】
粒子Aの含有量が、組成物の重量を基準として、0.01〜50重量%である請求項1記載のポリエステル組成物。
【請求項4】
粒子Aがアルミナ、酸化ジルコニウム、シリカ、酸化チタンからなる群より選ばれる少なくとも一種である請求項1記載のポリエステル組成物。
【請求項5】
請求項1〜4のいずれかに記載のポリエステル組成物からなることを特徴とする二軸配向フィルム。

【公開番号】特開2009−155426(P2009−155426A)
【公開日】平成21年7月16日(2009.7.16)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−334125(P2007−334125)
【出願日】平成19年12月26日(2007.12.26)
【出願人】(000003001)帝人株式会社 (1,209)
【Fターム(参考)】