(57)【要約】【課題】発熱性能に優れ、透明性が高い面状発熱シートを提供する。また、該面状発熱シートのロール体を提供する。【解決手段】基体と、前記基体の上に形成された導電金属薄膜とを有する面状発熱シートであって、前記導電金属薄膜は、銀を含有する厚さ５ｎｍ以上、１００ｎｍ以下の薄膜である面状発熱シート。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体と、前記基体の上に形成された導電金属薄膜とを有する面状発熱シートであって、
前記導電金属薄膜は、銀を含有する厚さ５ｎｍ以上、１００ｎｍ以下の薄膜である
ことを特徴とする面状発熱シート。
【請求項２】
請求項１記載の面状発熱シートを巻いたロール体であって、
前記面状発熱シートのロール回転方向の長さが１ｍ以上である
ことを特徴とする面状発熱シートのロール体。
【請求項３】
面状発熱シートの幅が１ｍ以上であることを特徴とする請求項２記載の面状発熱シートのロール体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱性能に優れ、透明性が高い面状発熱シートに関する。また、本発明は、該面状発熱シートのロール体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、面状発熱シートに関する技術が多数開発されている（例えば、特許文献１）。面状発熱シートは、例えば、床暖房、屋根融雪装置等の住宅設備、家電、電子機器、光学機器、自動車、工業用機器、農業用機器、医療機器、美容機器、研究用分析装置等において広く利用されている。
【０００３】
面状発熱シートには、優れた発熱性能に加え、使用される部位の環境に応じて様々な性能が求められている。例えば、電子機器、光学機器等に用いられる場合には光透過性が必要とされることがあり、また、住宅設備、自動車等においてガラス部分又は外部から見える部分に用いられる場合、意匠性の観点から透明性が必要とされることがある。
【０００４】
しかしながら、面状発熱シートは、通常、発熱性能を発揮するために導電性の金属薄膜を有しているため、金属光沢を持ち光透過性又は透明性が不充分であった。特許文献２には、銀からなり微細網目構造を有する透明導電膜が記載されているが、この透明導電膜では高い導電性と光透過性とを両立するために特殊な微細網目構造を形成しなければならないため、成膜工程が複雑であった。また、成膜工程が複雑であるため、特許文献２に記載された透明導電膜は大面積で使用するのには適していなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−７９２４７号公報
【特許文献２】特開平１０−３１２７１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、発熱性能に優れ、透明性が高い面状発熱シートを提供することを目的とする。また、本発明は、該面状発熱シートのロール体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、基体と、前記基体の上に形成された導電金属薄膜とを有する面状発熱シートであって、前記導電金属薄膜は、銀を含有する厚さ５ｎｍ以上、１００ｎｍ以下の薄膜である面状発熱シートである。
以下、本発明を詳述する。
【０００８】
本発明者らは、基体と、上記基体の上に形成された導電金属薄膜とを有する面状発熱シートにおいて、導電金属薄膜を、銀を含有し特定範囲の厚みを有する薄い薄膜とすることにより、優れた発熱性能と高い透明性とを両立できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００９】
本発明の面状発熱シートは、基体と、上記基体の上に形成された導電金属薄膜とを有する。
上記基体は特に限定されず、一般的に面状発熱シートに用いられる基体を用いることができ、具体的には例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等のポリオレフィン樹脂、ウレタン樹脂、エチレン−酢酸ビニル樹脂、エチレン−アクリル酸エステル樹脂、エチレン−メタクリル酸エステル樹脂、エチレン−アクリル酸樹脂、ポリエステル樹脂等の樹脂からなる樹脂シート又は発泡シートが挙げられる。なかでも、エチレン−酢酸ビニル樹脂、エチレン−メチルアクリレート樹脂、エチレン−エチルアクリレート樹脂が好ましい。
【００１０】
上記基体は、ＪＩＳ  Ｋ７１２７（１９９９）に準拠する破断伸び率の好ましい下限が０．１％、好ましい上限が５０％である。上記基体のＪＩＳ  Ｋ７１２７（１９９９）に準拠する破断伸び率が０．１％以上であれば、面状発熱シートの全体としての柔軟性が向上し、曲げたり延伸したりしても上記導電金属薄膜に亀裂、破断等が生じにくくなるため、曲げたり延伸したりしても面状発熱シートが発熱性能を維持することができる。上記基体のＪＩＳ  Ｋ７１２７（１９９９）に準拠する破断伸び率が５０％以下であれば、面状発熱シートが充分な強度を有することができる。上記破断伸び率のより好ましい下限は１％、より好ましい上限は４０％、更に好ましい下限は１０％、更に好ましい上限は３０％である。
なお、ＪＩＳ  Ｋ７１２７（１９９９）に準拠する破断伸び率は、ＪＩＳ  Ｋ７１２７（１９９９）に準拠して面状発熱シートの破断伸び率を測定することで、実質的に基体の破断伸び率を求めることができる。
【００１１】
上記基体の厚みは特に限定されないが、好ましい下限は１０μｍ、好ましい上限は１ｍｍである。上記基体の厚みが１０μｍ以上であれば、面状発熱シートが充分な強度を有することができる。上記基体の厚みが１ｍｍ以下であれば、上記基体及び面状発熱シートの取り扱い性が良好となる。
【００１２】
上記導電金属薄膜は、銀を含有する厚さ５ｎｍ以上、１００ｎｍ以下の薄膜である。
上記導電金属薄膜を、銀を含有し上記範囲の厚みを有する薄い薄膜とすることにより、例えば従来のような特殊な微細網目構造等を形成しなくても、高い透明性を得ることができる。また、銀は比抵抗が小さい材料であるため、通常、銀を含有する薄膜は、抵抗値が小さい。即ち、発熱性能が悪い。これに対して、本発明の面状発熱シートにおいては、銀を含有する薄膜の厚みを上記範囲に調整することにより、銀を含有していても抵抗値を大きく上昇させ、発熱性能を著しく向上させることができる。
【００１３】
上記導電金属薄膜は、銀を含有していれば、銀のみを含有していてもよいし、銀と他の材料とを含む銀合金を含有していてもよい。なかでも、上記導電金属薄膜の発熱性能に優れていることから、銀を主成分として含有することが好ましい。また、上記導電金属薄膜の耐食性が向上することから、銀合金が好ましい。
上記銀合金に含まれる他の材料は特に限定されず、例えば、パラジウム、ニッケル、銅等が挙げられる。なかでも、パラジウム、銅が好ましい。上記銀合金として、具体的には例えば、銀−パラジウム、及び、銀−パラジウム−銅が好ましい。
【００１４】
上記導電金属薄膜における銀の含有量は特に限定されず、主成分であればよいが、好ましい下限は９５重量％である。上記銀の含有量が９５重量％以上であれば、面状発熱シートが優れた発熱性能と高い透明性とを有することができる。上記銀の含有量のより好ましい下限は９８重量％であり、更に好ましい下限は９９重量％である。
上記銀の含有量の上限は特に限定されず、１００重量％であってもよい。
なお、エネルギー分散型Ｘ線分析措置（ＥＤＳ）付きの透過型電子顕微鏡を用いて、導電金属薄膜の表面について深さ方向に元素マッピングを行い、得られた導電金属薄膜中の金属組成及び分布から、導電金属薄膜中の銀の含有量を求めることができる。
【００１５】
上記導電金属薄膜は、厚みの下限が５ｎｍである。上記導電金属薄膜の厚みが５ｎｍ以上であれば、上記導電金属薄膜に電圧及び電流を充分に加えれば、充分な発熱量が得られる。上記導電金属薄膜の厚みの好ましい下限は１０ｎｍ、より好ましい下限は２０ｎｍである。
上記導電金属薄膜は、厚みの上限が１００ｎｍである。上記導電金属薄膜の厚みが１００ｎｍ以下であれば、上記導電金属薄膜の抵抗値が大きく上昇して発熱性能が著しく向上し、透明性も高くなる。発熱のために面状発熱シートに流す電流をより小さくできることから、上記導電金属薄膜の厚みの好ましい上限は５０ｎｍ、より好ましい上限は４０ｎｍである。
なお、面状発熱シートの断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて観察し、観察像における導電金属薄膜の厚みを２０ヶ所測定し、その２０ヶ所の厚みを平均することにより、導電金属薄膜の厚みを求めることができる。
【００１６】
上記導電金属薄膜は、スパッタリングにより形成されていることが好ましい。
上記導電金属薄膜を、スパッタリングにより形成された、銀を含有し上記範囲の厚みを有する薄い薄膜とすることにより、面状発熱シートを曲げたり延伸したりしたときの上記導電金属薄膜の亀裂、破断等を防ぐことができる。これにより、面状発熱シートを曲げたり延伸したりしたときの発熱性能の損失を防ぐことができる。
【００１７】
上記導電金属薄膜がスパッタリングにより形成されていることは、例えば、下記の方法により確認することができる。
即ち、表面に幅７５０ｍｍ以上の導電金属薄膜が形成されている測定サンプルを用意し、「原子間力顕微鏡によるファインセラミック薄膜の表面粗さ測定方法（ＪＩＳ  Ｒ  １６８３：２００７）」に準拠して、幅方向に等間隔で１０点の測定箇所を設定して導電金属薄膜の表面粗さＲａを測定する。得られた表面粗さＲａの測定値がいずれも０．１ｎｍ以下である場合、導電金属薄膜がスパッタリングにより形成されていると判断する。
【００１８】
上記スパッタリングの様式は特に限定されず、ＤＣスパッタであってもよく、ＲＦスパッタであってもよく、ＤＣスパッタとＲＦスパッタとの重畳スパッタであってもよい。
上記スパッタリングに使用するスパッタ装置は特に限定されず、例えば、バッチ式のスパッタ装置、ロールｔｏロール方式のスパッタ装置等が挙げられる。
上記スパッタリングにおいては、通常、アノードとターゲットとの間に５００〜１０００Ｖの直流電圧が印加される。
【００１９】
上記スパッタリングにおける気体雰囲気は特に限定されず、例えば、アルゴンガス雰囲気、アルゴンガスと酸素ガスとの混合ガス雰囲気等が挙げられる。
【００２０】
本発明の面状発熱シートの用途は特に限定されず、例えば、床暖房、屋根融雪装置等の住宅設備、家電、電子機器、光学機器、自動車、工業用機器、農業用機器、医療機器、美容機器、研究用分析装置等において広く利用される。
本発明の面状発熱シートは、透明性が高いため、例えば、光透過性が必要とされる電子機器、光学機器等に用いられることが好ましく、また、住宅設備、自動車等において透明性が必要とされるガラス部分又は外部から見える部分に用いられることも好ましい。より具体的な用途として、例えば、住宅の窓内の面状発熱シート、車両に使用される窓内の面状発熱シート等が挙げられる。透明性の指標は特に限定されず、例えば、可視光線透過率が挙げられる。本発明の面状発熱シートの可視光線透過率の好ましい下限は５０％、好ましい上限は９９％であり、より好ましい下限は８０％、より好ましい上限は９５％である。
なお、面状発熱シートの可視光線透過率は、「ＪＩＳ  Ｋ  ７３７５：２００８  プラスチック−全光線透過率及び全光線反射率の求め方」に準拠して求めることができる。
【００２１】
本発明の面状発熱シートは、上記導電金属薄膜を形成するときに例えば従来のような特殊な微細網目構造等を形成する必要がないこと、及び、下記の理由により、大面積で使用するのにも適している。
通常、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）等の比抵抗が大きい材料からなる薄膜は、発熱性能には優れるが、面積が大きくなると面内で発熱温度が不均一になるという問題がある。即ち、電極が設置された周辺部分の発熱温度は高く、電極から遠い中央部分の発熱温度は低くなる傾向にある。これに対して、本発明の面状発熱シートにおいては、比抵抗が小さい材料である銀を用いているため、面積が大きくなっても面内での発熱温度のばらつきを抑えることができる。従って、本発明の面状発熱シートは、大面積で使用するのにも適している。
【００２２】
本発明の面状発熱シートは、大面積で使用するのにも適しているため、ロール体として製造され、用いられてもよい。
本発明の面状発熱シートを巻いたロール体であって、本発明の面状発熱シートのロール回転方向の長さが１ｍ以上である面状発熱シートのロール体もまた、本発明の１つである。本発明の面状発熱シートのロール回転方向の長さが１ｍ以上であって、切断等されることなくそのまま用いられたとしても、面状発熱シートは均一な発熱温度で発熱することができる。本発明の面状発熱シートのロール回転方向の長さは２０ｍ以上であることが好ましく、１００ｍ以上であることがより好ましい。
本発明の面状発熱シートのロール回転方向の長さの上限は特に限定されないが、工業的に用いられるロール体においては通常５００００ｍ以下程度である。
【００２３】
本発明の面状発熱シートのロール体は、本発明の面状発熱シートの幅が１ｍ以上であることが好ましい。本発明の面状発熱シートの幅が１ｍ以上であって、切断等されることなくそのまま用いられたとしても、面状発熱シートは均一な発熱温度で発熱することができる。本発明の面状発熱シートの幅は１．２ｍ以上であることが好ましく、１．５ｍ以上であることがより好ましい。
本発明の面状発熱シートの幅の上限は特に限定されないが、工業的に用いられるロール体においては通常３ｍ以下程度である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、発熱性能に優れ、透明性が高い面状発熱シートを提供することができる。また、本発明によれば、該面状発熱シートのロール体を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されない。
【００２６】
（実施例１）
基体として厚み５０μｍ、幅１２５０ｍｍ、長さ３００ｍ、破断伸び率２％のポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）（東レ社製）を使用した。スパッタ装置のターゲット電極に、スパッタリングターゲットとして銀製ターゲット（田中貴金属社製）を取り付け、アルゴンガス雰囲気下で基体の搬送速度を０．５ｍ／分としてスパッタリングを行った。これにより得られた、基体の表面に導電金属薄膜が形成されているシートを、長さ１０ｃｍ、幅１０ｃｍのサイズに切り取って面状発熱シートを得た。
得られた面状発熱シートの断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて観察し、観察像における導電金属薄膜の厚みを２０か所測定し、その２０ヶ所の厚みを平均することにより、導電金属薄膜の厚みを求めたところ、１００ｎｍであった。
【００２７】
（実施例２）
スパッタリング条件を１ｍ／分に変更して導電金属薄膜の厚みを５０ｎｍとしたこと以外は実施例１と同様にして、面状発熱シートを得た。
【００２８】
（実施例３）
スパッタリング条件を５ｍ／分に変更して導電金属薄膜の厚みを１０ｎｍとしたこと以外は実施例１と同様にして、面状発熱シートを得た。
【００２９】
（実施例４）
スパッタリングターゲットとして銀−パラジウム−銅製ターゲット（田中貴金属社製）を用いたこと、スパッタリング条件を１ｍ／分に変更して導電金属薄膜の厚みを５０ｎｍとしたこと以外は実施例１と同様にして、面状発熱シートを得た。
【００３０】
（比較例１）
スパッタリング条件を５０ｍ／分に変更して導電金属薄膜の厚みを１ｎｍとしたこと以外は実施例１と同様にして、面状発熱シートを得た。
【００３１】
（比較例２）
スパッタリング条件を０．２５ｍ／分に変更して導電金属薄膜の厚みを２００ｎｍとしたこと以外は実施例１と同様にして、面状発熱シートを得た。
【００３２】
（比較例３）
スパッタリングターゲットとして銅製ターゲットを用いたこと、スパッタリング条件を１ｍ／分に変更して導電金属薄膜の厚みを５０ｎｍとしたこと以外は実施例１と同様にして、面状発熱シートを得た。
【００３３】
＜評価１＞
実施例１〜４、比較例１〜３で得られた面状発熱シートについて以下の評価を行った。結果を表１に示した。
【００３４】
（１）透明性（可視光線透過率）
「ＪＩＳ  Ｋ  ７３７５：２００８  プラスチック−全光線透過率及び全光線反射率の求め方」に準拠し、分光光度計（日立ハイテク社製「Ｕ−４１００」）を用いて、面状発熱シートの分光透過率を測定した。得られた分光透過率から算出した可視光線透過率を、全光線透過率とした。
【００３５】
（２）発熱温度（中央）
面状発熱シートの幅方向の両端に、両辺の長さと同じ長さを有する電極を取り付け、電圧１２Ｖを１０分間印加した。電圧を印加した直後の面状発熱シートの中央部分の発熱温度を、接触式表面温度計を用いて５か所測定し、その５ヶ所の発熱温度の平均値を求めることにより、面状発熱シートの中央部分の発熱温度を測定した。
【００３６】
（実施例５〜７）
切り取った面状発熱シートのサイズを長さ１ｍ、幅１ｍに変更したこと以外は実施例１〜３と同様にして、面状発熱シートを得た。
【００３７】
（実施例８）
切り取った面状発熱シートのサイズを長さ５ｍ、幅１ｍに変更したこと以外は実施例１と同様にして、面状発熱シートを得た。
【００３８】
（比較例４）
スパッタリングターゲットとしてステンレス（ＳＵＳ）製ターゲット（三井金属鉱山社製）を用いたこと、スパッタリング条件を１．５ｍ／分に変更して導電金属薄膜の厚みを５０ｎｍとしたこと、切り取った面状発熱シートのサイズを長さ１ｍ、幅１ｍに変更したこと以外は実施例１と同様にして、面状発熱シートを得た。
【００３９】
（参考例１）
スパッタリングターゲットとしてステンレス（ＳＵＳ）製ターゲット（三井金属鉱山社製）を用いたこと、スパッタリング条件を１．５ｍ／分に変更して導電金属薄膜の厚みを５０ｎｍとしたこと、切り取った面状発熱シートのサイズを長さ３０ｃｍ、幅３０ｃｍに変更したこと以外は実施例１と同様にして、面状発熱シートを得た。
【００４０】
＜評価２＞
実施例５〜８、比較例４、参考例１で得られた面状発熱シートについて以下の評価を行った。結果を表２に示した。
【００４１】
（１）透明性（可視光線透過率）
「ＪＩＳ  Ｋ  ７３７５：２００８  プラスチック−全光線透過率及び全光線反射率の求め方」に準拠し、分光光度計（日立ハイテク社製「Ｕ−４１００」）を用いて、面状発熱シートの分光透過率を測定した。得られた分光透過率から算出した可視光線透過率を、全光線透過率とした。
【００４２】
（２）発熱温度（中央）
面状発熱シートの幅方向の両端（実施例８においては長さ（５ｍ）方向の両端）に、両辺の長さと同じ長さを有する電極を取り付け、電圧１２Ｖを１０分間印加した。電圧を印加した直後の面状発熱シートの中央部分の発熱温度を、接触式表面温度計を用いて５か所測定し、その５ヶ所の発熱温度の平均値を求めることにより、面状発熱シートの中央部分の発熱温度を測定した。
【００４３】
（３）発熱温度（周辺）
面状発熱シートの幅方向の両端（実施例８においては長さ（５ｍ）方向の両端）に、両辺の長さと同じ長さを有する電極を取り付け、電圧１２Ｖを１０分間印加した。電圧を印加した直後の面状発熱シートの電極周辺の発熱温度を、接触式表面温度計を用いて５か所測定し、その５ヶ所の発熱温度の平均値を求めることにより、面状発熱シートの周辺部分の発熱温度を測定した。
【００４４】
【表１】
2018018637.tif 000002
【００４５】
【表２】
2018018637.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明によれば、発熱性能に優れ、透明性が高い面状発熱シートを提供することができる。また、本発明によれば、該面状発熱シートのロール体を提供することができる。