発熱性樹脂基板
【課題】透明導電膜の樹脂基板の表面からの剥離や破断が生じにくく、表面の曇りや着雪を迅速に除去することが可能な発熱性樹脂基板を提供する。
【解決手段】透明又は半透明の樹脂基板１０と、樹脂基板１０の表面に形成された透明導電膜２３と、透明導電膜２３と接触する位置に配置された一対の電極２５と、電極２５を介して透明導電膜２３に電力を供給する電源３１と、を備えた発熱性樹脂基板１であって、樹脂基板１０と透明導電膜２３の間には、両者の熱伸縮差を吸収する緩衝層２１が設けられている。このため、透明導電膜２３を高い昇温レートで加熱しても、透明導電膜２３の樹脂基板１０表面からの剥離や破断が生じにくい。
【解決手段】透明又は半透明の樹脂基板１０と、樹脂基板１０の表面に形成された透明導電膜２３と、透明導電膜２３と接触する位置に配置された一対の電極２５と、電極２５を介して透明導電膜２３に電力を供給する電源３１と、を備えた発熱性樹脂基板１であって、樹脂基板１０と透明導電膜２３の間には、両者の熱伸縮差を吸収する緩衝層２１が設けられている。このため、透明導電膜２３を高い昇温レートで加熱しても、透明導電膜２３の樹脂基板１０表面からの剥離や破断が生じにくい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱性樹脂基板に係り、特に車両用、建築用、産業用機械設備等の防曇、融雪窓などとして好適に使用される発熱性樹脂基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
透明樹脂材料は、ガラスに比べて衝撃に対する耐久性に優れているため、車両用や建築用の採光材として使用されている。一般的に、透明樹脂材料は熱伝導性が低く、透明樹脂材料で形成された窓に雨滴や雪などが付着した場合には、車両や建築物が発する熱により自然に除去することが容易ではない。このため、窓の表面に付着した雨滴や雪などによって視界が悪くなりやすいという不都合があった。
【０００３】
従来、ポリカーボネート製の樹脂窓の表面全体に、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）を材料とする透明導電膜を形成し、この透明導電膜にヒータ線から電力を供給して発熱させることで、表面に付着した雨滴等を除去する車両用樹脂窓が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
以下、この特許文献１に記載された従来の樹脂窓について詳細に説明する。
図７は、従来の樹脂窓の横断面図である。この樹脂窓１０１は、樹脂製の窓本体１０２と、窓本体１０２の表面に設けられた透明導電膜１０３と、透明導電膜１０３に設けられたヒータ線１０４と、透明導電膜１０３及びヒータ線１０４を被覆する車内用ハードコート層１０５と、窓本体１０２のうち車外側に設けられた車外用ハードコート層１０６と、を主要な構成要素として備えている。
【０００５】
窓本体１０２の表面全体に形成された透明導電膜１０３に、ヒータ線１０４から電力を供給して発熱させることで、樹脂窓１０１全体を加熱することが可能となる。これにより、樹脂窓１０１の表面の曇りや凍結などを迅速に除去し、結露や着雪を効率的に防止することができる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３０６０２５号公報（段落００１０−００１９、００４１、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一般に、ポリカーボネートなどの樹脂材料は熱伸縮しやすい性質を有しているため、従来の樹脂窓１０１は透明導電膜１０３を昇温する過程で窓本体１０２が熱伸縮により長さ方向に変形する。窓本体１０２の表面には透明導電膜１０３が形成されているが、この透明導電膜１０３は樹脂材料で形成された窓本体１０２と比較して線膨張係数が小さいため、窓本体１０２の熱伸縮による長さ方向の変形に追従できず、窓本体１０２の表面から容易に剥離したり破断したりするという不都合があった。
【０００８】
特に、特許文献１に記載された従来の樹脂窓１０１のように、窓本体１０２の一方の面にのみ透明導電膜１０３が形成されている場合は、透明導電膜１０３が形成された面（発熱面）と形成されていない面（非発熱面）との間で温度差が生じる。この温度差により、発熱面側と非発熱面側で熱伸縮率に差が生じ、窓本体１０２に反り（湾曲）が発生する。この湾曲による窓本体１０２の形状変化に透明導電膜１０３が追従できず、窓本体１０２の表面の透明導電膜１０３がより一層破断しやすくなる。
【０００９】
このように、従来の樹脂窓１０１では、透明導電膜１０３が亀裂によって破断しやすいため、樹脂窓１０１の透明導電膜１０３を急速に昇温させることが困難であった。このため、高い温度で表面の曇りや凍結などを迅速に除去して結露や着雪を効率的に防止することが困難であった。
【００１０】
本発明の目的は、樹脂基板の表面に透明導電膜が形成された発熱性樹脂基板であって、樹脂基板の熱伸縮による透明導電膜の樹脂基板表面からの剥離や破断が生じにくい発熱性樹脂基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題は、本発明によれば、透明又は半透明の樹脂基板と、該樹脂基板の表面に形成され電力の供給を受けて発熱する透明導電膜と、該透明導電膜と接触する位置に配置された一対の電極と、該電極を介して前記透明導電膜に電力を供給する電源と、を備えた発熱性樹脂基板であって、前記樹脂基板と前記透明導電膜の間には、両者の熱伸縮差を吸収する緩衝層が設けられていることにより解決される。
【００１２】
このように本発明では、樹脂基板と透明導電膜の間に両者の熱伸縮差を吸収する緩衝層が設けられているため、樹脂基板や透明導電膜が熱伸縮により変形しても、緩衝層が樹脂基板と透明導電膜の熱伸縮差を吸収して、透明導電膜が樹脂基板の変形に追従することが可能となる。このため、樹脂基板の変形による透明導電膜の破断を防止することができる。
【００１３】
また、前記透明導電膜は、スズ、ゲルマニウム、亜鉛及びガリウムのうち少なくとも１種を含む酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）並びにアルミニウム、ガリウム、ホウ素及びマグネシウムのうち少なくとも１種を含む酸化亜鉛（ＺｎＯ）並びにアンチモン及びフッ素のうち少なくとも１種類を含む酸化スズ（ＳｎＯ２）からなる群より選択される１又は２以上の金属酸化物で形成されるとよい。
【００１４】
このように、透明導電膜が、スズ、ゲルマニウム、亜鉛及びガリウムのうち少なくとも１種を含む酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）並びにアルミニウム、ガリウム、ホウ素及びマグネシウムのうち少なくとも１種を含む酸化亜鉛（ＺｎＯ）並びにアンチモン及びフッ素のうち少なくとも１種類を含む酸化スズ（ＳｎＯ２）からなる群より選択される１又は２以上の金属酸化物で形成されているため、視界を確保するために十分な高い光線透過率を有するとともに、融雪、防曇等に必要な熱量を発生させることが可能となる。
【００１５】
また、前記樹脂基板は、その表面にシリコーン樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂及びメラミン樹脂からなる群より選択される１又は２種類以上の材料からなるコート層が形成されているとよい。
【００１６】
このように、樹脂基板の表面にシリコーン樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂及びメラミン樹脂からなる群より選択される１又は２種類以上の材料からなるコート層が形成されているため、外部からの損傷などから樹脂基板の表面を保護することが可能となる。
【００１７】
また、前記緩衝層は、酸化チタン（ＴｉＯｘ：ここで、０＜ｘ≦２）、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ：ここで、０＜ｘ≦２）、酸化ニオブ（ＮｂＯｘ：ここで、０＜ｘ≦２．５）及び窒化ケイ素（ＳｉＮ）からなる群より選択される１又は２以上の化合物で形成されていることが好ましい。
【００１８】
このように、緩衝層は、酸化チタン（ＴｉＯｘ：ここで、０＜ｘ≦２）、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ：ここで、０＜ｘ≦２）、酸化ニオブ（ＮｂＯｘ：ここで、０＜ｘ≦２．５）及び窒化ケイ素（ＳｉＮ）からなる群より選択される１又は２以上の化合物といった樹脂基板の表面に対する密着性が良好で、かつ、樹脂基板と透明導電膜との間の熱伸縮差を吸収することが可能な金属材料で形成されている。このため、透明導電膜と樹脂基板との間の密着性を損なうことなく、樹脂基板の熱伸縮による変形に対する透明導電膜の追従性を更に向上させることができる。したがって、樹脂基板の変形による透明導電膜の剥離や破断を防止することができる。
【００１９】
さらに、前記透明導電膜は、その表面にアクリルシリコーン系樹脂及び／又はアクリルウレタン系樹脂からなる表面保護層が形成されていることが好ましい。
【００２０】
このように、透明導電膜の表面に表面保護層を形成することで、外部の物体の接触等から透明導電膜を保護することが可能となるとともに、外観を損なうことなく透明導電膜の表面と外部との間を電気的に絶縁できる。
【００２１】
また、前記樹脂基板は、その表面にシリコーン樹脂からなるコート層が形成され、前記透明導電膜は、スズ含有酸化インジウム（ＩＴＯ）で形成され、前記緩衝層は、酸化チタン（ＴｉＯ２）及び／又は五酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）で形成されていることが好ましい。
【００２２】
このように、樹脂基板の表面に形成されたシリコーン樹脂からなるコート層と、スズ含有酸化インジウム（ＩＴＯ）で形成された透明導電膜との間に、両材料に対する親和力の高い酸化チタン（ＴｉＯ２）及び／又は五酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）で形成された緩衝層が形成されているため、樹脂基板の表面と透明導電膜との間の密着性が良好で、かつ、樹脂基板と透明導電膜との間の熱伸縮差を吸収することが可能となる。したがって、樹脂基板の変形による透明導電膜の剥離や破断を防止することができる。
【００２３】
また、前記発熱性樹脂基板は、前記樹脂基板の温度を測定する温度センサと、該温度センサで測定された前記樹脂基板の温度に基づいて前記透明導電膜の温度を制御する温度制御手段と、を備えたことが好ましい。
【００２４】
このように、樹脂基板の温度を測定する温度センサを設け、温度センサで測定された樹脂基板の温度に基づいて透明導電膜の温度が制御されるため、樹脂基板の急激な温度上昇を招くことなく、透明導電膜の昇温を安定的に行うことができる。
【００２５】
この場合、前記温度センサは、前記樹脂基板のうち前記透明導電膜が形成された面に配置される第一温度センサと、前記樹脂基板のうち前記透明導電膜が形成された面とは反対の面に配置される第二温度センサと、を備え、前記温度制御手段は、前記第一温度センサと前記第二温度センサの温度差が所定温度以下となるように前記透明導電膜の温度を制御するとより好ましい。
【００２６】
このように構成することで、透明導電膜が形成された面に配置される第一温度センサと、これとは反対の面に配置される第二温度センサの間の温度差を所定の温度以下とすることができる。このため、樹脂基板の両面の温度差により生じる湾曲を抑制し、透明導電膜の樹脂基板表面からの剥離や破断を抑制しつつ、透明導電膜に昇温を安定的に行うことができる。
【００２７】
また、前記発熱性樹脂基板は、前記電源から前記透明導電膜に供給される電力量を制御する温度制御手段を備え、前記温度制御手段は、前記透明導電膜に供給する電力量を増加させて前記透明導電膜の温度を所定温度上昇させる昇温部と、該昇温部による温度上昇後に前記透明導電膜に供給される電力量を所定時間一定に維持して前記透明導電膜の温度を一定に維持する温度維持部と、あらかじめ設定した温度条件となるまで前記昇温部による前記透明導電膜の温度上昇及び前記温度維持部による前記透明導電膜の温度維持を交互に繰り返す昇温制御部と、を備えることが好ましい。
【００２８】
このように、昇温後にその温度を所定時間維持することで、樹脂基板のうち透明導電膜が形成されていない面（非発熱面）側の温度を、透明導電膜が形成された面（発熱面）側の温度に追従させ、両者の温度差が大きくならないようにすることができる。これにより、発熱面側と非発熱面側の温度差を原因とする樹脂基板の湾曲を小さくすることができ、透明導電膜の剥離や破断を防止することが可能となる。また、樹脂基板の湾曲を小さくすることにより、歪みの少ない良好な視界を確保することが可能となる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の発熱性樹脂基板によれば、透明導電膜は樹脂基板の表面を被覆する緩衝層を介して樹脂基板の表面に形成されているため、樹脂基板や透明導電膜が熱伸縮により変形しても、緩衝層が樹脂基板と透明導電膜の熱伸縮差を吸収する。このため、透明導電膜を高い昇温レートで加熱しても、透明導電膜の樹脂基板表面からの剥離や破断が生じにくい。
したがって、本発明の発熱性樹脂基板を車両用の窓などに使用した場合には、透明導電膜を急速に加熱して、表面の曇りや着雪を迅速に除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の一実施形態について、図を参照して説明する。なお、以下に説明する部材、配置、手順等は、本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨に沿って各種改変することができることは勿論である。
図１は本発明の一実施形態に係る発熱性樹脂基板の上面図、図２は図１の矢視Ａ−Ａ'方向での発熱性樹脂基板の断面図、図３は本発明の一実施形態に係る発熱性樹脂基板の全体構成及び温度制御手段の機能的構成を示す説明図、図４は透明導電膜の温度制御方法について説明するグラフ、図５は実施例１、２及び比較例の発熱性樹脂基板１を用いて昇温試験を行った結果を示すグラフである。なお、図２では、発明の理解を容易にするために、各層の膜厚を実際の厚さよりも厚く描くことで、発熱性樹脂基板の構造を模式的に表している。
【００３１】
図１に示すように、本例の発熱性樹脂基板１は、透明又は半透明の樹脂基板１０と、この樹脂基板１０の表面に形成された透明導電膜２３と、透明導電膜２３と接触するよう透明導電膜２３の両側に配置された一対の電極２５と、これらの電極２５と配線を介して接続された電源３１と、を主要な構成要素として備えている。
【００３２】
図２に示すように、樹脂基板１０は、透明又は半透明の樹脂材料から形成された樹脂基板本体１１と、樹脂基板本体１１の表面を被覆するプライマー層１３と、プライマー層１３の表面を被覆するコート層１５と、により構成されている。
【００３３】
樹脂基板本体１１は、透明又は半透明の樹脂材料で形成され、外部からの衝撃に耐えうる適度な耐衝撃性を有するものである。樹脂基板本体１１は、樹脂窓として使用されるのに適した適度な厚みを有している。
樹脂基板本体１１を形成する材料としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、オレフィン系樹脂、ＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体）樹脂、塩化ビニル樹脂、アクリル変性高衝撃塩化ビニル樹脂、フッ素系樹脂、透明ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、スチレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂等が挙げられる。
【００３４】
樹脂基板本体１１は、射出成形、押出し成形、キャスト成形、カレンダー成形など、公知の成形技術を用いて製造することができる。また、樹脂基板本体１１の形状は、平板状、フィルム状、曲面形状など、窓としての用途に用いられるいずれの形状であってもよい。樹脂基板本体１１を曲面形状とする場合には、上記の成形方法により平板状に成形した後で、熱成形により曲面状に加工してもよい。
【００３５】
プライマー層１３は、樹脂基板本体１１とコート層１５の間に設けられ、両者の接着性及び樹脂基板の耐候性を向上させる機能を有するものである。プライマー層１３は、樹脂基板本体１１とコート層１５の両方に対して接着性の高い材料で形成されるとともに、白化、失透等が生じにくい材料で形成されている。
プライマー層１３の材料としては、オレフィン系オリゴマーを主成分とするものが挙げられる。ここで、オレフィン系オリゴマーとは、オレフィン、オレフィンアルコール、オレフィンアルデヒド及びオレフィンケトンからなる群から選択された１種以上のオレフィン系化合物をモノマーとする単独重合体又は共重合体を示す。
また、プライマー層１３の材料としては、各種ブロックイソシアネート成分及びポリオールからなるウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、アミノ樹脂及びポリエステルアクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、ホスファゼンアクリレート、メラミンアクリレート、アミノアクリレートなどの各種多官能アクリレートアクリル樹脂を挙げることができる。
【００３６】
オレフィンの具体例としては、エチレン、プロピレン、１−ブテン、２−ブテン、イソブチレン、１−ペンテン、２−ペンテン、２−メチル−１−ブテン、３−メチル−１−ブテン、２−メチル−２−ブテン、１−ヘキセン、１−ヘプテン、１−オクテン、１−ノネン、１−デセン等が挙げられる。
オレフィンアルコールとしては、アリルアルコール、クロチルアルコール、アリルカルビノール、シトロネロール、フィトール、シンナミルアルコール等が挙げられる。
オレフィンアルデヒドの具体例としては、アクロレイン、クロトンアルデヒド、チグリンアルデヒド、シトロネラール、シンナムアルデヒド等が挙げられる。
オレフィンケトンの具体例としては、メチルビニルケトン、エチリデンアセトン、メシチルオキシド、アリルメチルケトン、アリルアセトン、メチルヘプテノン、ベンジリデンアセトン、カルコン等が挙げられる。
アクリル酸、メタクリル酸又はそれらの誘導体の具体例としては、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸アミド、メタクリル酸アミド、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、ドデシルメタクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、２−ヒドロキシプロピルメタクリレート、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノエチルメタクリレート、グリシジルメタクリレート等が挙げられる。
【００３７】
プライマー層１３を形成する材料の樹脂基板本体１１への塗布方法としては、特に制限はなく、例えばディップコーティング、ロールコーティング、スプレーコーティング、スピンコーティングなど、公知の塗布方法から任意の方法を採用することができる。
プライマー層１３の厚さは、通常０．０５〜２０μｍ程度であり、特に２〜８μｍ程度が好ましい。０．０５μｍ未満では、プライマー層１３が薄すぎるため、耐衝撃性、樹脂基板本体１１とコート層１５と間の接着性及び樹脂基板１０の耐候性が劣るため好ましくない。反対に、２０μｍを超えると、プライマー層１３が平滑になりにくく、また、コート層１５との組み合わせることによりコート層１５が破断しやすくなる虞があるため好ましくない。
【００３８】
コート層１５は、樹脂基板本体１１を保護する材料で形成され、耐擦傷性、耐候性、耐溶剤性、耐薬品性などの機能を有している。コート層１５は、これらの機能を有する材料で形成されているため、樹脂基板本体１１の表面を保護する役割を備えている。さらに、コート層１５は、樹脂基板本体１１から発生するアウトガスを抑制する役割も果たしている。コート層１５の材料としては、一般的に使用される公知の材料、例えばシリコーン樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂など、公知の材料が挙げられる。これらの材料の中から、プライマー層１３との密着性が良好なものを適宜選択する。コート層１５は、加熱、風乾、紫外線照射などによって硬化して、適度な硬度を有するものが好ましい。
【００３９】
特に、コート層１５の材料としては、硬度、耐候性、耐擦傷性等の観点から、オルガノポリシロキサン樹脂を主成分とするシリコーン樹脂が好ましい。また、オルガノポリシロキサン樹脂を主成分とするシリコーン樹脂に無機酸化物微粒子を添加して使用することもできる。無機酸化物微粒子としては、コロイダルシリカ、コロイダル酸化アンチモン、コロイダル酸化セリウム、コロイダル酸化ジルコニウム、コロイダル酸化チタン、コロイダル酸化タングステン等が挙げられる。上記無機酸化物微粒子は、メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコールや水などの溶媒に分散させてコロイド溶液として用いることが好ましい。
【００４０】
シリコーン樹脂としては、アルキル基、アルケニル基、アリル基、ハロゲン、エポキシ基、アミノ基、メルカプト基、メタクリルオキシ基あるいはシアミノ基のような置換基を有するシラン化合物及びその加水分解物から選ばれる１種以上のシラン化合物が挙げられる。シラン化合物の具体例としては、メチルトリメトキシシラン、メチルビニルジメトキシシラン、トリメチルクロロシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
無機酸化物微粒子とシリコーン樹脂は、全体重量中の無機酸化物微粒子の割合が０．１〜５．０％程度となるよう配合することが好ましい。
【００４１】
コート層１５を形成する材料の樹脂基板本体１１への塗布方法としては、特に制限はなく、上記したプライマー層１３の場合と同様に、ディップコーティングなどの公知の塗布方法から任意の方法を採用することができる。また、コート層１５の厚さは、通常０．０５〜１０μｍ程度である。
【００４２】
プライマー層１３やコート層１５には、必要に応じて酸化防止剤、紫外線吸収剤等を混合してもよい。
酸化防止剤としては、ブチル化ヒドロキシアニソールや２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ｐ−クレゾール等のモノフェノール系化合物、２，２'−メチレンビス−（４−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）等のビスフェノール系化合物、１，１，３−トリス−（２−メチル−４−ヒドロキシ−５−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ブタン等の高分子フェノール系化合物、ジラウリルチオジプロピオネート等の硫黄系化合物などが挙げられる。
また、紫外線吸収剤としては、フェニルサリシレート等のサリチル酸系化合物、２，４−ジヒドロキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン系化合物、２−（２'−ヒドロキシ−５'−メチルフェニル）ベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール系化合物、２−エチルヘキシル−２−シアノ−３，３'−ジフェニルアクリレート等のシアノアクリレート系化合物などが挙げられる。
【００４３】
樹脂基板本体１１、プライマー層１３、コート層１５は、いずれも透明又は半透明性であり、これらにより構成される樹脂基板１０は、全体として透明又は半透明となっている。このため、樹脂基板１０を窓として使用した場合、樹脂基板１０を通して外界を視認可能となっている。
ここで、透明又は半透明とは、可視光領域の波長（４５０〜６００ｎｍ）の平均光線透過率が４０〜１００％程度を示すものとする。
【００４４】
コート層１５の表面には、緩衝層２１が形成されている。緩衝層２１は、透明導電膜２３とコート層１５との間の熱伸縮差を吸収するためのものである。
緩衝層２１の材料としては、コート層１５と透明導電膜２３の両方に対する密着性に優れ、かつ、両者の熱伸縮率の中間の熱伸縮率を有するものが好ましい。このような材料としては、例えば、酸化チタン（ＴｉＯｘ：ここで、０＜ｘ≦２）、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ：ここで、０＜ｘ≦２）、酸化ニオブ（ＮｂＯｘ：ここで、０＜ｘ≦２．５）及び窒化ケイ素（ＳｉＮ）からなる群より選択される１又は２以上の化合物が挙げられる。
例えば、コート層１５がシリコーン樹脂、透明導電膜２３がスズ含有酸化インジウム（ＩＴＯ）で形成されている場合、緩衝層２１の材料としては、酸化チタン（ＴｉＯ２）又は五酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）若しくは両者の混合物が適している。
【００４５】
緩衝層２１は、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法等の公知の成膜技術を用いて形成することができる。スパッタリング法としては、ＤＣマグネトロンスパッタリング、ＲＦマグネトロンスパッタリング、ＥＣＲスパッタリング等の公知のスパッタリング法を用いることができる。また、真空蒸着法としては、電子ビーム蒸着、レーザービーム蒸着などを用いることができる。さらに、イオンプレーティング法としては、圧力勾配型アーク放電方式等を用いることができる。
【００４６】
スパッタリング法により緩衝層２１を成膜する場合、上記材料（酸化チタン等）で形成されたターゲットを用い、真空チャンバー内でアルゴンガスなどの不活性ガスによりターゲットをスパッタリングして、樹脂基板１０の表面に緩衝層２１を形成する。
また、スパッタリング法として、反応性スパッタリング法を用いてもよい。この場合、ターゲットとしてチタン等の金属材料を用い、アルゴンガス等を用いたスパッタリングにより樹脂基板１０の表面にこれらの金属材料を成膜した後、酸素ガス等の反応性ガスと反応させてチタン等の金属を酸化チタン等に変換する。あるいは、スパッタリング中に反応性ガスを添加して、酸化チタンを形成してもよい。
【００４７】
緩衝層２１の厚さは、１０〜５０ｎｍが好ましい。緩衝層２１の厚さが１０ｎｍ未満だと、緩衝層２１が薄すぎるためコート層１５と透明導電膜２３の密着性や熱伸縮差の吸収能に乏しくなり好ましくない。一方、緩衝層２１の厚さが５０ｎｍを越えると、緩衝層２１の屈折率が高くなりすぎて緩衝層２１による光線反射率が高くなり、視界が不良となるため好ましくない。
【００４８】
緩衝層２１の表面には、透明導電膜２３が形成されている。透明導電膜２３は、電力の供給を受けて発熱する発熱体としての機能を有している。透明導電膜２３は透明又は半透明の材料により形成され、透明導電膜２３を通じて一方の面側から反対面側を視認可能となっている。
透明導電膜２３の材料としては、スズ、ゲルマニウム、亜鉛及びガリウムのうち少なくとも１種を含む酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）並びにアルミニウム、ガリウム、ホウ素及びマグネシウムのうち少なくとも１種を含む酸化亜鉛（ＺｎＯ）並びにアンチモン及びフッ素のうち少なくとも１種類を含む酸化スズ（ＳｎＯ２）からなる群より選択される１又は２以上の金属酸化物が好ましい。このうち、抵抗値の低く発熱量が大きいスズ含有酸化インジウム（ＩＴＯ）が特に好ましい。
【００４９】
透明導電膜２３は、上述した緩衝層２１と同様に、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法など、公知の成膜技術を用いて形成することができる。また、ＲＰＤ法（反応性プラズマ蒸着法）により透明導電膜２３を形成してもよい。
【００５０】
透明導電膜２３の厚さは、製造する発熱性樹脂基板１に要求されるシート抵抗値や光線透過率を勘案して最適な厚さとする。
融雪、防曇性能を効率的に発揮するためには、透明導電膜２３の発熱量を上げる必要があり、透明導電膜２３の発熱量向上のためには、透明導電膜２３の抵抗値を小さくする必要がある。通常、透明導電膜２３の厚さが厚くなるにつれて、シート抵抗値は小さくなるが、可視光領域の光線透過率が低くなり、透明導電膜２３の透明性が得られ難い。
【００５１】
シート抵抗値及び光線透過率の観点から、透明導電膜２３の厚さは通常５〜５００ｎｍ程度が好ましい。透明導電膜２３の厚さが５ｎｍ未満だと、シート抵抗値が高くなり過ぎて、融雪や防曇に必要な熱量が得られず好ましくない。一方、透明導電膜２３の厚さが５００ｎｍを越えると、透明導電膜２３の光線透過率が低くなり、視界が不良となるため好ましくない。また、透明導電膜２３が厚くなりすぎるため、樹脂基板１０の変形によって透明導電膜２３が破断しやすくなり好ましくない。
【００５２】
透明導電膜２３の表面には、一対の電極２５が形成されている。電極２５の材料は、導電性を有するものであれば特に限定されないが、透明導電膜２３との密着性が良好なものがよい。このような材料として、銀（Ａｇ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）又は金（Ａｕ）若しくはこれらの金属から選ばれる２種以上の金属の合金等が挙げられる。電極２５の形成の際には、これらの金属又は合金の粉末をエポキシ樹脂等に分散させて導電性ペースト状組成物を作成し、形成する電極パターンに沿って透明導電膜２３の表面に塗布してこれを熱などにより硬化させる。
電極２５の形成方法としては、熱硬化タイプの導電性ペースト状組成物を用いる方法のほかに、紫外線硬化タイプ、二液反応タイプ、乾燥硬化タイプといった他の硬化タイプの導電性ペースト状組成物を用いる方法であってもよい。
その他、電極２５の形成方法としては、上述したような導電性ペースト状組成物を硬化させる方法に限定されず、スパッタリング等の成膜技術を用いて形成してもよい。
【００５３】
図１に示すように、電極２５の一部の領域は、配線と接続されるための接続部２５ａとなる。本実施形態では、電極２５の長手方向の中央部に接続部２５ａが形成されるが、接続部２５ａの位置としては中央部に限定されず、電極２５の端部であってもよい。
図２に示すように、緩衝層２１、透明導電膜２３及び電極２５が形成された樹脂基板１０の表面には、表面保護層２９が形成されている。
【００５４】
透明導電膜２３、電極２５及び透明導電膜２３で被覆されていない樹脂基板１０の表面には、表面保護層２９が形成されている。表面保護層２９は、緩衝層２１、透明導電膜２３及び電極２５が形成された樹脂基板１０の表面全体を被覆しており、外部の物体が透明導電膜２３や電極２５の表面へ接触した際の衝撃を低減することで、これらの表面の損傷を防止する機能を有している。
【００５５】
また、表面保護層２９には、透明導電膜２３の表面酸化を防止するとともに、薬液等の付着を防止する機能を有している。
例えば、透明導電膜２３の材料の一種であるＩＴＯ等は酸化膜であり、空気中に放置すると大気中の水分と反応して酸化が促進される。酸化が促進すると透明導電膜２３の抵抗値が高くなり、融雪等に必要な発熱量が得られずに発熱性能に支障をきたすこととなる。
また、ＩＴＯは、酸性を示す薬品、酸性雨、亜硫酸ガスなどに対して溶解しやすい性質を有している。
【００５６】
本発明では、表面保護層２９が形成されているため、透明導電膜２３の酸化や薬液との接触を防止することが可能となる。さらに、表面保護層２９は、透明導電膜２３が外部の物体と電気的に接触することがないよう、透明導電膜２３の表面を絶縁保護する役割も果たしている。
【００５７】
表面保護層２９の材料として、例えばアクリルシリコーン系樹脂、アクリルウレタン系樹脂を主成分とする組成物であって、透明性を有するものが好ましい。また、その形態は、一液型であっても二液型であってもよい。二液型の場合、アクリル樹脂を主剤、シリコーン樹脂又はウレタン樹脂を硬化剤として使用する。
表面保護層２９を形成する樹脂組成物の透明導電膜２３が形成された樹脂基板１０への塗布方法としては、特に制限はなく、例えばディップコーティング、ロールコーティング、スプレーコーティング、スピンコーティングなど、公知の塗布方法から任意の方法を採用することができる。
なお、表面保護層２９としては、上述のように樹脂組成物をコーティングして形成したものに限定されず、透明導電膜２３が形成された樹脂基板１０の表面に透明又は半透明の絶縁性フィルムを貼着することにより形成してもよい。
【００５８】
表面保護層２９と樹脂基板１０との間には、表面プライマー層を設けてもよい。表面プライマー層は、緩衝層２１、透明導電膜２３及び電極２５が形成された樹脂基板１０の表面全体を覆うように形成される。表面プライマー層は、緩衝層２１、透明導電膜２３及び電極２５が形成された樹脂基板１０の表面と表面保護層２９の間に設けられ、表面保護層２９と樹脂基板１０の表面、表面保護層２９と透明導電膜２３の表面、及び表面保護層２９と電極２５の表面との間の接着性を向上させる機能を有している。表面プライマー層の材料としては、コート層１５、樹脂基板１０の表面、透明導電膜２３及び電極２５と、表面保護層２９との間の密着性が高い材料が好ましい。
【００５９】
表面保護層２９には、必要に応じて酸化防止剤、紫外線吸収剤等を混合してもよい。酸化防止剤や紫外線吸収剤の具体例としては、上記プライマー層１３やコート層１５で述べたような化合物が挙げられる。表面プライマー層を設ける場合には、上述した表面保護層２９と同様に、必要に応じて酸化防止剤、紫外線吸収剤等を混合してもよい。
【００６０】
このように、表面保護層２９を設けることにより、透明導電膜２３や電極２５の表面を保護することが可能となる。これにより、発熱性樹脂基板１を車両用や建築用の窓として用いたとしても、飛来物などの接触による損傷、洗浄に使用する薬液、酸性雨、亜硫酸ガスなどから透明導電膜２３や電極２５を保護することが可能となる。
【００６１】
図１に示すように、電極２５には、配線を接続するための接続部２５ａが形成されている。樹脂基板１０の表面に表面保護層２９を形成する際には、電極２５のうち接続部２５ａが形成される領域にあらかじめシール部材等を貼着しておく。この状態で樹脂基板１０の表面に表面保護層２９を塗布し、これが硬化した後でシール部材を除去する。これにより、表面保護層２９のうちシール部材でマスキングされた領域に開口が形成され、この開口を通じて接続部２５ａが外部に露出する。
【００６２】
発熱性樹脂基板１は、熱に弱い樹脂で基板が形成されているため、接続部２５ａに半田を使用した配線の取付けを行うことが困難である。このため、本実施形態では、配線の先端にあらかじめ銅板２６をハンダ付けしておき、導電性接着剤を用いて電極２５の接続部２５ａに銅板２６を接続している。導電性接着剤としては、銀（Ａｇ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）又は金（Ａｕ）若しくはこれらの金属から選ばれる２種以上の金属の合金等を含有するエポキシなどの樹脂組成物が好ましい。特に、樹脂材料の融点よりも低い温度条件下で硬化するものや、紫外線、化学反応などにより硬化するものが好適である。
【００６３】
電極２５には、銅板２６と配線を介して電源３１が接続されている。本実施形態では、電源３１として交流電源を使用している。電源３１と電極２５の間には、温度制御手段３３が設けられている。
【００６４】
温度制御手段３３には、第一温度センサ３５と第二温度センサ３７がそれぞれ接続されている。第一温度センサ３５と第二温度センサ３７は、いずれも接触した物体の温度を測定する機能を備えた公知の温度センサから所望のものを適宜選択して採用することができる。本実施形態では、熱電対を用いた接触式の温度センサを採用しているが、これに限らず、例えば物体から放射される赤外線を検知して温度を測定する非接触式の温度センサであってもよい。
【００６５】
第一温度センサ３５は、樹脂基板１０のうち透明導電膜２３が形成された面（発熱面）に当接した状態に配置されている。一方、第二温度センサ３７は、樹脂基板１０のうち透明導電膜２３が形成された発熱面とは反対側の面（非発熱面）に当接した状態に配置されている。
このように、樹脂基板１０の両面に温度センサを配置することで、樹脂基板１０の両面での温度差を測定することができる。
【００６６】
樹脂基板１０は、上述したように樹脂製の樹脂基板本体１１を基材として用いているが、樹脂基板１０はガラス等と比較して一般に熱伝導性が低い性質を有している。透明導電膜２３は樹脂基板１０のうち一方の面に形成されているため、透明導電膜２３の発熱により透明導電膜２３が形成された発熱面の温度上昇が早く、透明導電膜２３が形成されていない非発熱面の温度上昇が遅い。樹脂基板１０は熱により変形しやすい性質を有しているため、非発熱面側よりも発熱面側のほうが熱による変形の度合いが大きく、このため、非発熱面側に向けて樹脂基板１０が湾曲する。樹脂基板１０の湾曲の度合いが大きくなるにつれて、表面に形成された透明導電膜２３が樹脂基板１０の変形に追随できずに剥離したり、透明導電膜２３が破断しやすくなる。
【００６７】
樹脂基板１０の湾曲は、発熱面と非発熱面の温度差が大きいほど、その度合いが大きくなる。上述したように、本発明では、緩衝層２１を設けることにより、樹脂基板１０の変形による透明導電膜２３の剥離や破断を防止しているが、加えて、樹脂基板１０の発熱面と非発熱面で温度差が大きくなりすぎないように温度制御することで、樹脂基板１０の湾曲による透明導電膜２３の剥離や破断をより確実に防止している。
【００６８】
具体的には、発熱面側に取り付けられた第一温度センサ３５と、非発熱面側に取り付けられた第二温度センサ３７とにより、発熱面と非発熱面の温度をそれぞれ測定し、両者の温度差が所定温度以下となるように温度制御手段３３で温度制御を行っている。
温度制御手段３３による温度制御は、電源３１から透明導電膜２３に供給される電力の量を調整することにより行われる。
【００６９】
温度制御手段３３は、第一温度センサ３５、第二温度センサ３７のそれぞれと接続する入力ポート（入力手段）と、電源３１からの配線と透明導電膜２３からの配線に両端が接続されるスイッチング素子（電力変更手段）と、第一温度センサ３５と第二温度センサ３７で測定された温度情報などを記憶するメモリ（記憶手段）と、第一温度センサ３５と第二温度センサ３７とで測定した温度の差を演算し、その結果に応じてスイッチング素子を制御することで電源３１から透明導電膜２３に供給される電力量を調整するコントローラ（電力調整手段）と、を主要な構成要素として備えている。
コントローラは、第一温度センサ３５及び第二温度センサ３７の測定温度に基づいて、スイッチング素子のオン／オフ時間の比（デューティー比）を決定し、このデューティー比に応じた制御信号（パルス信号）をスイッチング素子に出力する。スイッチング素子は、このデューティー比に応じたオン／オフ周期でオン／オフ切換を行うことで、電源３１と透明導電膜２３の導通・非導通状態をそれぞれ所定の時間単位で交互に切り替える。これにより、電源３１から透明導電膜２３に供給される電力量を調整している。
【００７０】
そして、第一温度センサ３５と第二温度センサ３７のそれぞれで測定した温度をメモリに一旦記憶し、マイコンで両者の差を演算して所定温度以下か否かを判定する。その結果、所定温度以下であれば変圧器の出力電圧を変更せず、所定温度を超えていれば変圧器の出力電圧を上げる。これにより、所定温度を超えていた場合には、電源３１から透明導電膜２３に印加される電圧が低下して供給される電力量が減少し、透明導電膜２３の発熱量が低下する。この結果、樹脂基板１０の発熱面側と非発熱面側との間の温度差が小さくなる。これにより、樹脂基板１０の湾曲による透明導電膜２３の剥離や破断をより確実に防止することが可能となる。
なお、温度制御手段としては、上記のようにスイッチング素子を用いたものに限定されず、電圧が可変の変圧器や抵抗値が可変の可変抵抗を用いたものなどであってもよい。
また、本実施形態では、第一温度センサ３５及び第二温度センサ３７の２つの温度センサを用いて温度制御を行っているが、第二温度センサ３７を用いずに第一温度センサ３５のみを用いて温度制御を行ってもよい。
【００７１】
本実施形態では、温度センサにより樹脂基板１０の温度を測定して透明導電膜２３の温度をフィードバック制御しているが、このような温度センサを用いた温度制御を行わずに、あらかじめ定めた温度上昇レートで透明導電膜２３の昇温を行うようにしてもよい。以下、図３及び図４に基づいて具体的に説明する。
【００７２】
図３に示すように、温度制御手段３３は、透明導電膜２３に供給される電力量を増加させて透明導電膜２３の温度を所定温度上昇させる昇温部３３ａと、この昇温部３３ａによる温度上昇の後に透明導電膜２３に供給される電力量を所定時間一定に維持して透明導電膜２３の温度を一定に維持する温度維持部３３ｂと、あらかじめ設定した温度条件となるまで昇温部３３ａによる温度上昇と、温度維持部３３ｂによる温度維持を交互に繰り返す昇温制御部３３ｃと、を備えている。
【００７３】
昇温部３３ａは、電源３１からの配線と透明導電膜２３からの配線に両端が接続される変圧器等で構成される。昇温部３３ａは、透明導電膜２３に印加される電圧を増加させることで、透明導電膜２３に供給される電力量を増加させて、透明導電膜２３を所定温度上昇させる。
【００７４】
温度維持部３３ｂは、タイマ等の計時手段を備え、昇温部３３ａによる温度上昇の後、所定時間を計時するまで昇温部３３ａの電力を一定に維持することで、透明導電膜２３の温度を一定に維持する機能を備えている。
この温度維持の間、透明導電膜２３により発生した熱が、樹脂基板１０を通過して透明導電膜２３が設けられていない面（非発熱面）側に伝達され、発熱面と非発熱面との間の温度差が減少する。
【００７５】
昇温制御部３３ｃは、マイコン等の演算手段を備え、所定の温度条件となるまで昇温部３３ａによる温度上昇と温度維持部３３ｂによる温度維持を交互に繰り返す機能を備えている。
所定の温度条件となったか否かは、発熱性樹脂基板１の温度を測定する温度センサを設けて直接的に温度を測定することによって判断してもよい。また、昇温部３３ａによる温度上昇と温度維持部３３ｂによる温度維持のサイクル数と透明導電膜２３の温度との間の相関関係をあらかじめ調べておき、温度上昇と温度維持をサイクル数が所定回数となった時点で所定の温度条件となったと判断してもよい。
【００７６】
図４に示すように、この温度制御手段３３による温度制御によって透明導電膜２３の温度は、所定の温度幅ずつ段階的に上昇する。具体的には、電源３１から透明導電膜２３に供給される電力量を昇温部３３ａにより増加させて透明導電膜２３の温度を５℃昇温させ、その後温度維持部３３ｂにより１０分程度その温度を維持する。１０分経過後に昇温部３３ａにより透明導電膜２３の温度を更に５℃上昇させて、その後再び温度維持部３３ｂにより１０分間維持する。昇温制御部３３ｃが所定の温度条件（この場合は、Ｔｍ）になったと判断するまで、この昇温と維持を繰り返して、最終的に透明導電膜２３を所望の温度（Ｔｍ）とする。
【００７７】
このように、昇温後にその温度を所定時間維持することで、樹脂基板１０の非発熱面側の温度を発熱面側の温度に追従させ、両者の温度差が大きくならないようにしている。このため、発熱面側と非発熱面側の温度差を原因とする樹脂基板１０の湾曲を小さくすることができ、透明導電膜２３の剥離や破断を防止することが可能となる。このような温度制御を行うことにより、具体的には７０℃を超えても透明導電膜２３の剥離や破断がほとんど生じない。したがって、透明導電膜２３の温度を単に一次関数的に上昇させる場合と比較して、透明導電膜２３の剥離や破断の発生を防止することが可能となり、結果として、より高い温度にまで透明導電膜２３を昇温させることが可能となる。この結果、表面の曇りや凍結などを迅速に除去することが可能となる。
【００７８】
なお、透明導電膜２３を昇温させる温度幅は、上記のように５℃に固定したものに限定されず、昇温の過程で温度幅を大きくしたり、逆に小さくしたりしてもよい。例えば、昇温開始から所定の温度差（例えば、Δｔ＜２０℃）までのように樹脂基板１０の透明導電膜２３と外気温との間の温度差が比較的低い場合には、熱伸縮による変形の度合いが小さいため、昇温する温度幅を５〜１０℃程度と大きくする。逆に、温度差が比較的高い場合（例えば、Δｔ≧２０℃）には、熱伸縮により樹脂基板１０が変形しやすいため、昇温する温度幅を３〜５℃程度と小さくする。このような温度制御を行うことで、透明導電膜２３の温度上昇速度を増加させることが可能となり、これにより、表面の曇りや凍結などを迅速に除去することが可能となる。
【００７９】
また、温度の維持時間も、同様の理由で可変とすることも可能である。例えば、昇温開始から所定の温度（例えば、２０℃未満）までのように樹脂基板の温度が比較的低い場合は、熱伸縮による湾曲の度合いが小さいため、維持時間を１〜５分程度と短くする。逆に、樹脂基板１０の温度が高い場合（例えば、２０℃以上）には、熱伸縮により樹脂基板１０が変形しやすいため、維持時間を５〜２０分程度と長くする。
【００８０】
本発明の発熱性樹脂基板１は、特に車両用、建築用等の防曇、融雪窓などに好適に使用することができる。本発明の発熱性樹脂基板１はヒータ線を有していない構造であるため、車両用の窓として使用する場合、従来の防曇、融雪窓のようにヒータ線により視界を遮られることがない。このため、本発明の発熱性樹脂基板１は、乗用車のリアウィンドウのみならず、フロントウィンドウ、サイドウィンドウといった視界の確保が不可欠な窓に対しても特に好適に使用できる。
【００８１】
車両用としては、上述のように乗用車の窓に限定されず、農業機械や建設機械に使用される自動車、窓付きの二輪車や軽車両、電車等の鉄道車両などであってもよい。また、車両以外の他の乗り物、例えば航空機やヘリコプター等の窓やキャノピーなどであってもよい。また、窓のみならず、例えばヘッドライトカバー等の透明性が必要とされる部分にも使用することができる。
建築用としては、家屋、高層建築物、シェルター等に使用される窓であって、特に採光を必要とされる窓や、トップライトや渡り廊下等の屋根壁などとして好適に使用することができる。その他、落下防止カバーや衝撃保護カバーといった透光性を必要とする保護材などにも適用できる。
産業用機械設備としては、例えばコンビニエンスストア等に設置される業務用冷蔵庫や業務用冷凍庫の透明窓などとして好適に使用することができる。
発熱性樹脂基板１は、特に寒冷地や湿地等の着雪や結露が発生しやすい環境下で好適に使用される。
【実施例】
【００８２】
以下に、本発明の発熱性樹脂基板について、実施例を挙げて説明する。実施例として、緩衝層２１に酸化チタン（ＴｉＯ２）を用いた例（実施例１）と、五酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）を用いた例（実施例２）とを行った。
（実施例１：酸化チタン（ＴｉＯ２））
樹脂基板本体１１として、ポリカーボネート樹脂基板（筒中プラスチック工業株式会社製：ＥＣＫ１００）を用い、７０５×４７８×８ｔの平板状に切断された素材を、洗浄から塗装・加熱乾燥を自動的に処理する塗装設備（株式会社動研製：全自動シリコーンハードコート処理装置）を用いて、アクリル樹脂系プライマー塗料（株式会社動研製：サーコート９９Ｓ−２）を塗装し、加熱乾燥を行ってプライマー層１３を形成した。その後、シリコーン系ハードコート塗料（株式会社動研製：サーコートＮＰ７３０）を塗布し、加熱乾燥を行ってハードコート層１５を形成した。以上の工程により、樹脂基板１０を作成した。
【００８３】
続いて、スパッタリング装置を用いて樹脂基板１０の表面にＴｉＯ２を材料とする緩衝層２１を形成した。スパッタリングガスとしてアルゴンガスを用い、５〜５０ｎｍとなるよう成膜条件を設定して成膜を行った。
緩衝層２１を形成した後、その表面にＩＴＯからなる透明導電膜２３を同じくスパッタリング法により成膜した。
透明導電膜２３を形成した後、スパッタリング装置から樹脂基板１０を取り出して、熱硬化タイプの銀ペースト（太陽インキ製造製「ＥＣＭ−１００ ＡＦ４８１０」）を表面に塗布した。樹脂基板１０のうち長辺に沿って約１０ｍｍの幅で、透明導電膜２３と接触するように銀ペーストを塗布し、７０℃で１時間乾燥させることで、一対の電極２５を形成した。
【００８４】
電極２５を形成した後、表面保護層２９を形成した。表面保護層２９として透明樹脂塗料（トウペ製熱硬化樹脂塗料「ＣＸ」）をスプレーで塗布した後、オーブンで８０℃、３０分間加熱し、透明樹脂塗料を硬化させた。この際、電極２５のうち配線と接続される領域にはシール部材でマスキングをしておき、透明樹脂塗料の硬化後にシール部材を除去することで開口を形成し、配線との接続部２５ａが外部に露出するようにした。
【００８５】
続いて、電極２５の接続部２５ａに配線を接続した。配線にあらかじめ銅板２６をはんだ付けし、その銅板２６を二液型エポキシ系の導電接着剤（スリーボンド製「Ｔｈｒｅｅｂｏｎｄ ３３８０」）を使用して接続部２５ａに接着した。接着後の樹脂基板１０をオーブンに入れ、７０℃、２時間加熱して導電接着剤を硬化させた。
【００８６】
加熱後の樹脂基板１０をオーブンから取り出し、外部に露出した接続部２５ａと銅板２６に絶縁材料（電気化学工業製「ハードロック Ｆ−１０」）を塗布し、室温で硬化させて絶縁被覆を形成した。配線の反対側の端部を、温度制御手段３３を介して電源３１に接続して発熱性樹脂基板１を完成させた。
【００８７】
上記手順で作成した発熱性樹脂基板１の各層の膜厚は以下のとおりである。
【表１】
【００８８】
（実施例２：五酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５））
上記実施例１のうち、緩衝層２１の材料を酸化チタン（ＴｉＯ２）に換えて五酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）にした点のみが相違する。膜厚などその他の構成については実施例１と同じである。
ターゲットとして五酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）を用い、実施例１と同じスパッタリング装置を用いて緩衝層２１の成膜を行った。
【００８９】
（比較例：緩衝層なし）
比較例として、緩衝層２１を形成しない例を行った。比較例では、上述した実施例１のうち、緩衝層２１を成膜する工程を行わず、他の条件については実施例１と同じ条件で発熱性樹脂基板１を作成した。
【００９０】
以下、実施例１、２及び比較例について簡単にまとめる。
実施例１：コート層（シリコーン樹脂）、緩衝層（ＴｉＯ２）、透明導電膜（ＩＴＯ）
実施例２：コート層（シリコーン樹脂）、緩衝層（Ｎｂ２Ｏ５）、透明導電膜（ＩＴＯ）
比較例：コート層（シリコーン樹脂）、透明導電膜（ＩＴＯ）
【００９１】
上記条件で作成した実施例１、２及び比較例の発熱性樹脂基板１に対して昇温試験を行った。
上記の方法で製造した発熱性樹脂基板１を交流電源に接続し、温度制御手段３３としてスライダック（東芝製）を用い、手動で昇温させた。透明導電膜２３が形成された発熱面側の中心部に温度センサを取り付けて発熱性樹脂基板１の表面の温度（膜面温度）をモニターした。昇温は、固定された温度上昇レートでは行わず、一定温度上昇させた後に温度センサをモニターし、温度が安定したら手動で電圧を上げて再度温度上昇させる手順を繰り返し行う方法にて行った。
【００９２】
図５に、実施例１、２及び比較例の発熱性樹脂基板１を用いて昇温試験を行った結果を示す。この図の（ａ）は実施例１、（ｂ）は実施例２、（ｃ）が比較例の結果である。各図の横軸は昇温開始からの経過時間（ｈ）、縦軸は膜面温度と外気温度との間の温度差（膜面温度−外気温度：Δｔ）（℃）である。
この図の（ｃ）に示すように、緩衝層２１が形成されていない比較例では、昇温開始から１時間４０分程度で温度差３８℃付近まで膜面温度が緩やかに上昇しているが、温度差３８℃付近で膜面温度の上昇が停止し、その後は膜面温度が急速に低下した。これは、温度差３８℃付近で透明導電膜２３が破断して通電しなくなり、発熱しなくなったためである。
【００９３】
一方、図の（ａ）に示すように、緩衝層２１として酸化チタン（ＴｉＯ２）が形成されている実施例１では、昇温開始から３０分程度で温度差が５４℃を超え、この付近で急激に温度上昇した。これは、温度差５３℃付近で透明導電膜２３が破断したためである。実施例１と比較例の結果から、樹脂基板１０と透明導電膜２３の間に緩衝層２１を設けることで、緩衝層２１を設けなかった場合と比較して、高い温度上昇レートでより高い温度にまで昇温できることがわかる。
【００９４】
また、図の（ｂ）に示すように、緩衝層２１として五酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）が形成されている実施例２では、昇温開始から５０分程度で温度差５０℃付近まで膜面温度が緩やかに上昇しているが、温度差５０℃付近で膜面温度の上昇が停止し、その後は膜面温度が急速に低下した。これは、温度差５０℃付近で透明導電膜２３が破断して通電しなくなり、発熱しなくなったためである。このことから、上記実施例１と同様に、樹脂基板１０と透明導電膜２３の間に緩衝層２１を設けることで、緩衝層２１を設けなかった場合と比較して、高い温度上昇レートでより高い温度にまで昇温できることがわかる。
【００９５】
このように、樹脂基板１０と透明導電膜２３との間に緩衝層２１を設けることで、高い温度上昇レートで昇温しても透明導電膜２３の破断等が生じにくくなる。
この理由は明らかではないが、緩衝層２１を形成する材料の線膨張係数が、樹脂基板本体１１の線膨張係数よりも小さく、かつ、透明導電膜２３の線膨張係数よりも大きいためと推測される。このため、樹脂基板本体１１と透明導電膜２３との間の熱伸縮による長さ方向の変化量の差を、両者の中間の変化量の緩衝層２１により緩衝し、樹脂基板本体１１の熱伸縮による変形に透明導電膜２３が追従しやすくなったためと推測される。
【００９６】
次に、緩衝層２１の材料と発熱性樹脂基板１の光学特性との関係について説明する。
図６は緩衝層２１として酸化チタン（ＴｉＯ２）と五酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）を用いた場合における発熱性樹脂基板１の透過率及び反射率について示すグラフであって、横軸は波長、縦軸は透過率（反射率を示すグラフの場合は反射率）を示している。
【００９７】
この図に示すように、４５０から５００ｎｍを境として、低波長側（４５０ｎｍ以下）と高波長（５００ｎｍ以上）では、五酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）を用いた場合よりも酸化チタン（ＴｉＯ２）を用いた場合のほうが、発熱性樹脂基板１の透過率がより高い（逆に言えば、反射率がより低い）ものとなっている。すなわち、五酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）を用いた場合よりも酸化チタン（ＴｉＯ２）を用いた場合のほうが、透明度が高く、反射の少ない発熱性樹脂基板１を得ることが可能となる。
したがって、このような発熱性樹脂基板を車両等の窓として用いた場合には、緩衝層２１として五酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）よりも酸化チタン（ＴｉＯ２）を用いたほうが、より良好な視界を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明の一実施形態に係る発熱性樹脂基板の上面図である。
【図２】図１の矢視Ａ−Ａ'方向での発熱性樹脂基板の断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る発熱性樹脂基板の全体構成及び温度制御手段の機能的構成を示す説明図である。
【図４】透明導電膜の温度制御方法について説明するグラフである。
【図５】実施例１、２及び比較例の発熱性樹脂基板１を用いて昇温試験を行った結果を示すグラフである。
【図６】緩衝層２１として酸化チタン（ＴｉＯ２）と五酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）を用いた場合における発熱性樹脂基板１の透過率及び反射率について示すグラフである。
【図７】従来の樹脂窓の横断面図である。
【符号の説明】
【００９９】
１・・発熱性樹脂基板
１０・・樹脂基板
１１・・樹脂基板本体
１３・・プライマー層
１５・・コート層
２１・・緩衝層
２３・・透明導電膜
２５・・電極
２５ａ・・接続部
２６・・銅板
２９・・表面保護層
３１・・電源
３３・・温度制御手段
３５・・第一温度センサ
３７・・第二温度センサ
１０１・・樹脂窓
１０２・・窓本体
１０３・・透明導電膜
１０４・・ヒータ線
１０５・・車内用ハードコート層
１０６・・車外用ハードコート層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱性樹脂基板に係り、特に車両用、建築用、産業用機械設備等の防曇、融雪窓などとして好適に使用される発熱性樹脂基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
透明樹脂材料は、ガラスに比べて衝撃に対する耐久性に優れているため、車両用や建築用の採光材として使用されている。一般的に、透明樹脂材料は熱伝導性が低く、透明樹脂材料で形成された窓に雨滴や雪などが付着した場合には、車両や建築物が発する熱により自然に除去することが容易ではない。このため、窓の表面に付着した雨滴や雪などによって視界が悪くなりやすいという不都合があった。
【０００３】
従来、ポリカーボネート製の樹脂窓の表面全体に、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）を材料とする透明導電膜を形成し、この透明導電膜にヒータ線から電力を供給して発熱させることで、表面に付着した雨滴等を除去する車両用樹脂窓が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
以下、この特許文献１に記載された従来の樹脂窓について詳細に説明する。
図７は、従来の樹脂窓の横断面図である。この樹脂窓１０１は、樹脂製の窓本体１０２と、窓本体１０２の表面に設けられた透明導電膜１０３と、透明導電膜１０３に設けられたヒータ線１０４と、透明導電膜１０３及びヒータ線１０４を被覆する車内用ハードコート層１０５と、窓本体１０２のうち車外側に設けられた車外用ハードコート層１０６と、を主要な構成要素として備えている。
【０００５】
窓本体１０２の表面全体に形成された透明導電膜１０３に、ヒータ線１０４から電力を供給して発熱させることで、樹脂窓１０１全体を加熱することが可能となる。これにより、樹脂窓１０１の表面の曇りや凍結などを迅速に除去し、結露や着雪を効率的に防止することができる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３０６０２５号公報（段落００１０−００１９、００４１、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一般に、ポリカーボネートなどの樹脂材料は熱伸縮しやすい性質を有しているため、従来の樹脂窓１０１は透明導電膜１０３を昇温する過程で窓本体１０２が熱伸縮により長さ方向に変形する。窓本体１０２の表面には透明導電膜１０３が形成されているが、この透明導電膜１０３は樹脂材料で形成された窓本体１０２と比較して線膨張係数が小さいため、窓本体１０２の熱伸縮による長さ方向の変形に追従できず、窓本体１０２の表面から容易に剥離したり破断したりするという不都合があった。
【０００８】
特に、特許文献１に記載された従来の樹脂窓１０１のように、窓本体１０２の一方の面にのみ透明導電膜１０３が形成されている場合は、透明導電膜１０３が形成された面（発熱面）と形成されていない面（非発熱面）との間で温度差が生じる。この温度差により、発熱面側と非発熱面側で熱伸縮率に差が生じ、窓本体１０２に反り（湾曲）が発生する。この湾曲による窓本体１０２の形状変化に透明導電膜１０３が追従できず、窓本体１０２の表面の透明導電膜１０３がより一層破断しやすくなる。
【０００９】
このように、従来の樹脂窓１０１では、透明導電膜１０３が亀裂によって破断しやすいため、樹脂窓１０１の透明導電膜１０３を急速に昇温させることが困難であった。このため、高い温度で表面の曇りや凍結などを迅速に除去して結露や着雪を効率的に防止することが困難であった。
【００１０】
本発明の目的は、樹脂基板の表面に透明導電膜が形成された発熱性樹脂基板であって、樹脂基板の熱伸縮による透明導電膜の樹脂基板表面からの剥離や破断が生じにくい発熱性樹脂基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題は、本発明によれば、透明又は半透明の樹脂基板と、該樹脂基板の表面に形成され電力の供給を受けて発熱する透明導電膜と、該透明導電膜と接触する位置に配置された一対の電極と、該電極を介して前記透明導電膜に電力を供給する電源と、を備えた発熱性樹脂基板であって、前記樹脂基板と前記透明導電膜の間には、両者の熱伸縮差を吸収する緩衝層が設けられていることにより解決される。
【００１２】
このように本発明では、樹脂基板と透明導電膜の間に両者の熱伸縮差を吸収する緩衝層が設けられているため、樹脂基板や透明導電膜が熱伸縮により変形しても、緩衝層が樹脂基板と透明導電膜の熱伸縮差を吸収して、透明導電膜が樹脂基板の変形に追従することが可能となる。このため、樹脂基板の変形による透明導電膜の破断を防止することができる。
【００１３】
また、前記透明導電膜は、スズ、ゲルマニウム、亜鉛及びガリウムのうち少なくとも１種を含む酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）並びにアルミニウム、ガリウム、ホウ素及びマグネシウムのうち少なくとも１種を含む酸化亜鉛（ＺｎＯ）並びにアンチモン及びフッ素のうち少なくとも１種類を含む酸化スズ（ＳｎＯ２）からなる群より選択される１又は２以上の金属酸化物で形成されるとよい。
【００１４】
このように、透明導電膜が、スズ、ゲルマニウム、亜鉛及びガリウムのうち少なくとも１種を含む酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）並びにアルミニウム、ガリウム、ホウ素及びマグネシウムのうち少なくとも１種を含む酸化亜鉛（ＺｎＯ）並びにアンチモン及びフッ素のうち少なくとも１種類を含む酸化スズ（ＳｎＯ２）からなる群より選択される１又は２以上の金属酸化物で形成されているため、視界を確保するために十分な高い光線透過率を有するとともに、融雪、防曇等に必要な熱量を発生させることが可能となる。
【００１５】
また、前記樹脂基板は、その表面にシリコーン樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂及びメラミン樹脂からなる群より選択される１又は２種類以上の材料からなるコート層が形成されているとよい。
【００１６】
このように、樹脂基板の表面にシリコーン樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂及びメラミン樹脂からなる群より選択される１又は２種類以上の材料からなるコート層が形成されているため、外部からの損傷などから樹脂基板の表面を保護することが可能となる。
【００１７】
また、前記緩衝層は、酸化チタン（ＴｉＯｘ：ここで、０＜ｘ≦２）、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ：ここで、０＜ｘ≦２）、酸化ニオブ（ＮｂＯｘ：ここで、０＜ｘ≦２．５）及び窒化ケイ素（ＳｉＮ）からなる群より選択される１又は２以上の化合物で形成されていることが好ましい。
【００１８】
このように、緩衝層は、酸化チタン（ＴｉＯｘ：ここで、０＜ｘ≦２）、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ：ここで、０＜ｘ≦２）、酸化ニオブ（ＮｂＯｘ：ここで、０＜ｘ≦２．５）及び窒化ケイ素（ＳｉＮ）からなる群より選択される１又は２以上の化合物といった樹脂基板の表面に対する密着性が良好で、かつ、樹脂基板と透明導電膜との間の熱伸縮差を吸収することが可能な金属材料で形成されている。このため、透明導電膜と樹脂基板との間の密着性を損なうことなく、樹脂基板の熱伸縮による変形に対する透明導電膜の追従性を更に向上させることができる。したがって、樹脂基板の変形による透明導電膜の剥離や破断を防止することができる。
【００１９】
さらに、前記透明導電膜は、その表面にアクリルシリコーン系樹脂及び／又はアクリルウレタン系樹脂からなる表面保護層が形成されていることが好ましい。
【００２０】
このように、透明導電膜の表面に表面保護層を形成することで、外部の物体の接触等から透明導電膜を保護することが可能となるとともに、外観を損なうことなく透明導電膜の表面と外部との間を電気的に絶縁できる。
【００２１】
また、前記樹脂基板は、その表面にシリコーン樹脂からなるコート層が形成され、前記透明導電膜は、スズ含有酸化インジウム（ＩＴＯ）で形成され、前記緩衝層は、酸化チタン（ＴｉＯ２）及び／又は五酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）で形成されていることが好ましい。
【００２２】
このように、樹脂基板の表面に形成されたシリコーン樹脂からなるコート層と、スズ含有酸化インジウム（ＩＴＯ）で形成された透明導電膜との間に、両材料に対する親和力の高い酸化チタン（ＴｉＯ２）及び／又は五酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）で形成された緩衝層が形成されているため、樹脂基板の表面と透明導電膜との間の密着性が良好で、かつ、樹脂基板と透明導電膜との間の熱伸縮差を吸収することが可能となる。したがって、樹脂基板の変形による透明導電膜の剥離や破断を防止することができる。
【００２３】
また、前記発熱性樹脂基板は、前記樹脂基板の温度を測定する温度センサと、該温度センサで測定された前記樹脂基板の温度に基づいて前記透明導電膜の温度を制御する温度制御手段と、を備えたことが好ましい。
【００２４】
このように、樹脂基板の温度を測定する温度センサを設け、温度センサで測定された樹脂基板の温度に基づいて透明導電膜の温度が制御されるため、樹脂基板の急激な温度上昇を招くことなく、透明導電膜の昇温を安定的に行うことができる。
【００２５】
この場合、前記温度センサは、前記樹脂基板のうち前記透明導電膜が形成された面に配置される第一温度センサと、前記樹脂基板のうち前記透明導電膜が形成された面とは反対の面に配置される第二温度センサと、を備え、前記温度制御手段は、前記第一温度センサと前記第二温度センサの温度差が所定温度以下となるように前記透明導電膜の温度を制御するとより好ましい。
【００２６】
このように構成することで、透明導電膜が形成された面に配置される第一温度センサと、これとは反対の面に配置される第二温度センサの間の温度差を所定の温度以下とすることができる。このため、樹脂基板の両面の温度差により生じる湾曲を抑制し、透明導電膜の樹脂基板表面からの剥離や破断を抑制しつつ、透明導電膜に昇温を安定的に行うことができる。
【００２７】
また、前記発熱性樹脂基板は、前記電源から前記透明導電膜に供給される電力量を制御する温度制御手段を備え、前記温度制御手段は、前記透明導電膜に供給する電力量を増加させて前記透明導電膜の温度を所定温度上昇させる昇温部と、該昇温部による温度上昇後に前記透明導電膜に供給される電力量を所定時間一定に維持して前記透明導電膜の温度を一定に維持する温度維持部と、あらかじめ設定した温度条件となるまで前記昇温部による前記透明導電膜の温度上昇及び前記温度維持部による前記透明導電膜の温度維持を交互に繰り返す昇温制御部と、を備えることが好ましい。
【００２８】
このように、昇温後にその温度を所定時間維持することで、樹脂基板のうち透明導電膜が形成されていない面（非発熱面）側の温度を、透明導電膜が形成された面（発熱面）側の温度に追従させ、両者の温度差が大きくならないようにすることができる。これにより、発熱面側と非発熱面側の温度差を原因とする樹脂基板の湾曲を小さくすることができ、透明導電膜の剥離や破断を防止することが可能となる。また、樹脂基板の湾曲を小さくすることにより、歪みの少ない良好な視界を確保することが可能となる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の発熱性樹脂基板によれば、透明導電膜は樹脂基板の表面を被覆する緩衝層を介して樹脂基板の表面に形成されているため、樹脂基板や透明導電膜が熱伸縮により変形しても、緩衝層が樹脂基板と透明導電膜の熱伸縮差を吸収する。このため、透明導電膜を高い昇温レートで加熱しても、透明導電膜の樹脂基板表面からの剥離や破断が生じにくい。
したがって、本発明の発熱性樹脂基板を車両用の窓などに使用した場合には、透明導電膜を急速に加熱して、表面の曇りや着雪を迅速に除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の一実施形態について、図を参照して説明する。なお、以下に説明する部材、配置、手順等は、本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨に沿って各種改変することができることは勿論である。
図１は本発明の一実施形態に係る発熱性樹脂基板の上面図、図２は図１の矢視Ａ−Ａ'方向での発熱性樹脂基板の断面図、図３は本発明の一実施形態に係る発熱性樹脂基板の全体構成及び温度制御手段の機能的構成を示す説明図、図４は透明導電膜の温度制御方法について説明するグラフ、図５は実施例１、２及び比較例の発熱性樹脂基板１を用いて昇温試験を行った結果を示すグラフである。なお、図２では、発明の理解を容易にするために、各層の膜厚を実際の厚さよりも厚く描くことで、発熱性樹脂基板の構造を模式的に表している。
【００３１】
図１に示すように、本例の発熱性樹脂基板１は、透明又は半透明の樹脂基板１０と、この樹脂基板１０の表面に形成された透明導電膜２３と、透明導電膜２３と接触するよう透明導電膜２３の両側に配置された一対の電極２５と、これらの電極２５と配線を介して接続された電源３１と、を主要な構成要素として備えている。
【００３２】
図２に示すように、樹脂基板１０は、透明又は半透明の樹脂材料から形成された樹脂基板本体１１と、樹脂基板本体１１の表面を被覆するプライマー層１３と、プライマー層１３の表面を被覆するコート層１５と、により構成されている。
【００３３】
樹脂基板本体１１は、透明又は半透明の樹脂材料で形成され、外部からの衝撃に耐えうる適度な耐衝撃性を有するものである。樹脂基板本体１１は、樹脂窓として使用されるのに適した適度な厚みを有している。
樹脂基板本体１１を形成する材料としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、オレフィン系樹脂、ＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体）樹脂、塩化ビニル樹脂、アクリル変性高衝撃塩化ビニル樹脂、フッ素系樹脂、透明ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、スチレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂等が挙げられる。
【００３４】
樹脂基板本体１１は、射出成形、押出し成形、キャスト成形、カレンダー成形など、公知の成形技術を用いて製造することができる。また、樹脂基板本体１１の形状は、平板状、フィルム状、曲面形状など、窓としての用途に用いられるいずれの形状であってもよい。樹脂基板本体１１を曲面形状とする場合には、上記の成形方法により平板状に成形した後で、熱成形により曲面状に加工してもよい。
【００３５】
プライマー層１３は、樹脂基板本体１１とコート層１５の間に設けられ、両者の接着性及び樹脂基板の耐候性を向上させる機能を有するものである。プライマー層１３は、樹脂基板本体１１とコート層１５の両方に対して接着性の高い材料で形成されるとともに、白化、失透等が生じにくい材料で形成されている。
プライマー層１３の材料としては、オレフィン系オリゴマーを主成分とするものが挙げられる。ここで、オレフィン系オリゴマーとは、オレフィン、オレフィンアルコール、オレフィンアルデヒド及びオレフィンケトンからなる群から選択された１種以上のオレフィン系化合物をモノマーとする単独重合体又は共重合体を示す。
また、プライマー層１３の材料としては、各種ブロックイソシアネート成分及びポリオールからなるウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、アミノ樹脂及びポリエステルアクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、ホスファゼンアクリレート、メラミンアクリレート、アミノアクリレートなどの各種多官能アクリレートアクリル樹脂を挙げることができる。
【００３６】
オレフィンの具体例としては、エチレン、プロピレン、１−ブテン、２−ブテン、イソブチレン、１−ペンテン、２−ペンテン、２−メチル−１−ブテン、３−メチル−１−ブテン、２−メチル−２−ブテン、１−ヘキセン、１−ヘプテン、１−オクテン、１−ノネン、１−デセン等が挙げられる。
オレフィンアルコールとしては、アリルアルコール、クロチルアルコール、アリルカルビノール、シトロネロール、フィトール、シンナミルアルコール等が挙げられる。
オレフィンアルデヒドの具体例としては、アクロレイン、クロトンアルデヒド、チグリンアルデヒド、シトロネラール、シンナムアルデヒド等が挙げられる。
オレフィンケトンの具体例としては、メチルビニルケトン、エチリデンアセトン、メシチルオキシド、アリルメチルケトン、アリルアセトン、メチルヘプテノン、ベンジリデンアセトン、カルコン等が挙げられる。
アクリル酸、メタクリル酸又はそれらの誘導体の具体例としては、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸アミド、メタクリル酸アミド、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、ドデシルメタクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、２−ヒドロキシプロピルメタクリレート、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノエチルメタクリレート、グリシジルメタクリレート等が挙げられる。
【００３７】
プライマー層１３を形成する材料の樹脂基板本体１１への塗布方法としては、特に制限はなく、例えばディップコーティング、ロールコーティング、スプレーコーティング、スピンコーティングなど、公知の塗布方法から任意の方法を採用することができる。
プライマー層１３の厚さは、通常０．０５〜２０μｍ程度であり、特に２〜８μｍ程度が好ましい。０．０５μｍ未満では、プライマー層１３が薄すぎるため、耐衝撃性、樹脂基板本体１１とコート層１５と間の接着性及び樹脂基板１０の耐候性が劣るため好ましくない。反対に、２０μｍを超えると、プライマー層１３が平滑になりにくく、また、コート層１５との組み合わせることによりコート層１５が破断しやすくなる虞があるため好ましくない。
【００３８】
コート層１５は、樹脂基板本体１１を保護する材料で形成され、耐擦傷性、耐候性、耐溶剤性、耐薬品性などの機能を有している。コート層１５は、これらの機能を有する材料で形成されているため、樹脂基板本体１１の表面を保護する役割を備えている。さらに、コート層１５は、樹脂基板本体１１から発生するアウトガスを抑制する役割も果たしている。コート層１５の材料としては、一般的に使用される公知の材料、例えばシリコーン樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂など、公知の材料が挙げられる。これらの材料の中から、プライマー層１３との密着性が良好なものを適宜選択する。コート層１５は、加熱、風乾、紫外線照射などによって硬化して、適度な硬度を有するものが好ましい。
【００３９】
特に、コート層１５の材料としては、硬度、耐候性、耐擦傷性等の観点から、オルガノポリシロキサン樹脂を主成分とするシリコーン樹脂が好ましい。また、オルガノポリシロキサン樹脂を主成分とするシリコーン樹脂に無機酸化物微粒子を添加して使用することもできる。無機酸化物微粒子としては、コロイダルシリカ、コロイダル酸化アンチモン、コロイダル酸化セリウム、コロイダル酸化ジルコニウム、コロイダル酸化チタン、コロイダル酸化タングステン等が挙げられる。上記無機酸化物微粒子は、メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコールや水などの溶媒に分散させてコロイド溶液として用いることが好ましい。
【００４０】
シリコーン樹脂としては、アルキル基、アルケニル基、アリル基、ハロゲン、エポキシ基、アミノ基、メルカプト基、メタクリルオキシ基あるいはシアミノ基のような置換基を有するシラン化合物及びその加水分解物から選ばれる１種以上のシラン化合物が挙げられる。シラン化合物の具体例としては、メチルトリメトキシシラン、メチルビニルジメトキシシラン、トリメチルクロロシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
無機酸化物微粒子とシリコーン樹脂は、全体重量中の無機酸化物微粒子の割合が０．１〜５．０％程度となるよう配合することが好ましい。
【００４１】
コート層１５を形成する材料の樹脂基板本体１１への塗布方法としては、特に制限はなく、上記したプライマー層１３の場合と同様に、ディップコーティングなどの公知の塗布方法から任意の方法を採用することができる。また、コート層１５の厚さは、通常０．０５〜１０μｍ程度である。
【００４２】
プライマー層１３やコート層１５には、必要に応じて酸化防止剤、紫外線吸収剤等を混合してもよい。
酸化防止剤としては、ブチル化ヒドロキシアニソールや２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ｐ−クレゾール等のモノフェノール系化合物、２，２'−メチレンビス−（４−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）等のビスフェノール系化合物、１，１，３−トリス−（２−メチル−４−ヒドロキシ−５−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ブタン等の高分子フェノール系化合物、ジラウリルチオジプロピオネート等の硫黄系化合物などが挙げられる。
また、紫外線吸収剤としては、フェニルサリシレート等のサリチル酸系化合物、２，４−ジヒドロキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン系化合物、２−（２'−ヒドロキシ−５'−メチルフェニル）ベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール系化合物、２−エチルヘキシル−２−シアノ−３，３'−ジフェニルアクリレート等のシアノアクリレート系化合物などが挙げられる。
【００４３】
樹脂基板本体１１、プライマー層１３、コート層１５は、いずれも透明又は半透明性であり、これらにより構成される樹脂基板１０は、全体として透明又は半透明となっている。このため、樹脂基板１０を窓として使用した場合、樹脂基板１０を通して外界を視認可能となっている。
ここで、透明又は半透明とは、可視光領域の波長（４５０〜６００ｎｍ）の平均光線透過率が４０〜１００％程度を示すものとする。
【００４４】
コート層１５の表面には、緩衝層２１が形成されている。緩衝層２１は、透明導電膜２３とコート層１５との間の熱伸縮差を吸収するためのものである。
緩衝層２１の材料としては、コート層１５と透明導電膜２３の両方に対する密着性に優れ、かつ、両者の熱伸縮率の中間の熱伸縮率を有するものが好ましい。このような材料としては、例えば、酸化チタン（ＴｉＯｘ：ここで、０＜ｘ≦２）、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ：ここで、０＜ｘ≦２）、酸化ニオブ（ＮｂＯｘ：ここで、０＜ｘ≦２．５）及び窒化ケイ素（ＳｉＮ）からなる群より選択される１又は２以上の化合物が挙げられる。
例えば、コート層１５がシリコーン樹脂、透明導電膜２３がスズ含有酸化インジウム（ＩＴＯ）で形成されている場合、緩衝層２１の材料としては、酸化チタン（ＴｉＯ２）又は五酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）若しくは両者の混合物が適している。
【００４５】
緩衝層２１は、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法等の公知の成膜技術を用いて形成することができる。スパッタリング法としては、ＤＣマグネトロンスパッタリング、ＲＦマグネトロンスパッタリング、ＥＣＲスパッタリング等の公知のスパッタリング法を用いることができる。また、真空蒸着法としては、電子ビーム蒸着、レーザービーム蒸着などを用いることができる。さらに、イオンプレーティング法としては、圧力勾配型アーク放電方式等を用いることができる。
【００４６】
スパッタリング法により緩衝層２１を成膜する場合、上記材料（酸化チタン等）で形成されたターゲットを用い、真空チャンバー内でアルゴンガスなどの不活性ガスによりターゲットをスパッタリングして、樹脂基板１０の表面に緩衝層２１を形成する。
また、スパッタリング法として、反応性スパッタリング法を用いてもよい。この場合、ターゲットとしてチタン等の金属材料を用い、アルゴンガス等を用いたスパッタリングにより樹脂基板１０の表面にこれらの金属材料を成膜した後、酸素ガス等の反応性ガスと反応させてチタン等の金属を酸化チタン等に変換する。あるいは、スパッタリング中に反応性ガスを添加して、酸化チタンを形成してもよい。
【００４７】
緩衝層２１の厚さは、１０〜５０ｎｍが好ましい。緩衝層２１の厚さが１０ｎｍ未満だと、緩衝層２１が薄すぎるためコート層１５と透明導電膜２３の密着性や熱伸縮差の吸収能に乏しくなり好ましくない。一方、緩衝層２１の厚さが５０ｎｍを越えると、緩衝層２１の屈折率が高くなりすぎて緩衝層２１による光線反射率が高くなり、視界が不良となるため好ましくない。
【００４８】
緩衝層２１の表面には、透明導電膜２３が形成されている。透明導電膜２３は、電力の供給を受けて発熱する発熱体としての機能を有している。透明導電膜２３は透明又は半透明の材料により形成され、透明導電膜２３を通じて一方の面側から反対面側を視認可能となっている。
透明導電膜２３の材料としては、スズ、ゲルマニウム、亜鉛及びガリウムのうち少なくとも１種を含む酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）並びにアルミニウム、ガリウム、ホウ素及びマグネシウムのうち少なくとも１種を含む酸化亜鉛（ＺｎＯ）並びにアンチモン及びフッ素のうち少なくとも１種類を含む酸化スズ（ＳｎＯ２）からなる群より選択される１又は２以上の金属酸化物が好ましい。このうち、抵抗値の低く発熱量が大きいスズ含有酸化インジウム（ＩＴＯ）が特に好ましい。
【００４９】
透明導電膜２３は、上述した緩衝層２１と同様に、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法など、公知の成膜技術を用いて形成することができる。また、ＲＰＤ法（反応性プラズマ蒸着法）により透明導電膜２３を形成してもよい。
【００５０】
透明導電膜２３の厚さは、製造する発熱性樹脂基板１に要求されるシート抵抗値や光線透過率を勘案して最適な厚さとする。
融雪、防曇性能を効率的に発揮するためには、透明導電膜２３の発熱量を上げる必要があり、透明導電膜２３の発熱量向上のためには、透明導電膜２３の抵抗値を小さくする必要がある。通常、透明導電膜２３の厚さが厚くなるにつれて、シート抵抗値は小さくなるが、可視光領域の光線透過率が低くなり、透明導電膜２３の透明性が得られ難い。
【００５１】
シート抵抗値及び光線透過率の観点から、透明導電膜２３の厚さは通常５〜５００ｎｍ程度が好ましい。透明導電膜２３の厚さが５ｎｍ未満だと、シート抵抗値が高くなり過ぎて、融雪や防曇に必要な熱量が得られず好ましくない。一方、透明導電膜２３の厚さが５００ｎｍを越えると、透明導電膜２３の光線透過率が低くなり、視界が不良となるため好ましくない。また、透明導電膜２３が厚くなりすぎるため、樹脂基板１０の変形によって透明導電膜２３が破断しやすくなり好ましくない。
【００５２】
透明導電膜２３の表面には、一対の電極２５が形成されている。電極２５の材料は、導電性を有するものであれば特に限定されないが、透明導電膜２３との密着性が良好なものがよい。このような材料として、銀（Ａｇ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）又は金（Ａｕ）若しくはこれらの金属から選ばれる２種以上の金属の合金等が挙げられる。電極２５の形成の際には、これらの金属又は合金の粉末をエポキシ樹脂等に分散させて導電性ペースト状組成物を作成し、形成する電極パターンに沿って透明導電膜２３の表面に塗布してこれを熱などにより硬化させる。
電極２５の形成方法としては、熱硬化タイプの導電性ペースト状組成物を用いる方法のほかに、紫外線硬化タイプ、二液反応タイプ、乾燥硬化タイプといった他の硬化タイプの導電性ペースト状組成物を用いる方法であってもよい。
その他、電極２５の形成方法としては、上述したような導電性ペースト状組成物を硬化させる方法に限定されず、スパッタリング等の成膜技術を用いて形成してもよい。
【００５３】
図１に示すように、電極２５の一部の領域は、配線と接続されるための接続部２５ａとなる。本実施形態では、電極２５の長手方向の中央部に接続部２５ａが形成されるが、接続部２５ａの位置としては中央部に限定されず、電極２５の端部であってもよい。
図２に示すように、緩衝層２１、透明導電膜２３及び電極２５が形成された樹脂基板１０の表面には、表面保護層２９が形成されている。
【００５４】
透明導電膜２３、電極２５及び透明導電膜２３で被覆されていない樹脂基板１０の表面には、表面保護層２９が形成されている。表面保護層２９は、緩衝層２１、透明導電膜２３及び電極２５が形成された樹脂基板１０の表面全体を被覆しており、外部の物体が透明導電膜２３や電極２５の表面へ接触した際の衝撃を低減することで、これらの表面の損傷を防止する機能を有している。
【００５５】
また、表面保護層２９には、透明導電膜２３の表面酸化を防止するとともに、薬液等の付着を防止する機能を有している。
例えば、透明導電膜２３の材料の一種であるＩＴＯ等は酸化膜であり、空気中に放置すると大気中の水分と反応して酸化が促進される。酸化が促進すると透明導電膜２３の抵抗値が高くなり、融雪等に必要な発熱量が得られずに発熱性能に支障をきたすこととなる。
また、ＩＴＯは、酸性を示す薬品、酸性雨、亜硫酸ガスなどに対して溶解しやすい性質を有している。
【００５６】
本発明では、表面保護層２９が形成されているため、透明導電膜２３の酸化や薬液との接触を防止することが可能となる。さらに、表面保護層２９は、透明導電膜２３が外部の物体と電気的に接触することがないよう、透明導電膜２３の表面を絶縁保護する役割も果たしている。
【００５７】
表面保護層２９の材料として、例えばアクリルシリコーン系樹脂、アクリルウレタン系樹脂を主成分とする組成物であって、透明性を有するものが好ましい。また、その形態は、一液型であっても二液型であってもよい。二液型の場合、アクリル樹脂を主剤、シリコーン樹脂又はウレタン樹脂を硬化剤として使用する。
表面保護層２９を形成する樹脂組成物の透明導電膜２３が形成された樹脂基板１０への塗布方法としては、特に制限はなく、例えばディップコーティング、ロールコーティング、スプレーコーティング、スピンコーティングなど、公知の塗布方法から任意の方法を採用することができる。
なお、表面保護層２９としては、上述のように樹脂組成物をコーティングして形成したものに限定されず、透明導電膜２３が形成された樹脂基板１０の表面に透明又は半透明の絶縁性フィルムを貼着することにより形成してもよい。
【００５８】
表面保護層２９と樹脂基板１０との間には、表面プライマー層を設けてもよい。表面プライマー層は、緩衝層２１、透明導電膜２３及び電極２５が形成された樹脂基板１０の表面全体を覆うように形成される。表面プライマー層は、緩衝層２１、透明導電膜２３及び電極２５が形成された樹脂基板１０の表面と表面保護層２９の間に設けられ、表面保護層２９と樹脂基板１０の表面、表面保護層２９と透明導電膜２３の表面、及び表面保護層２９と電極２５の表面との間の接着性を向上させる機能を有している。表面プライマー層の材料としては、コート層１５、樹脂基板１０の表面、透明導電膜２３及び電極２５と、表面保護層２９との間の密着性が高い材料が好ましい。
【００５９】
表面保護層２９には、必要に応じて酸化防止剤、紫外線吸収剤等を混合してもよい。酸化防止剤や紫外線吸収剤の具体例としては、上記プライマー層１３やコート層１５で述べたような化合物が挙げられる。表面プライマー層を設ける場合には、上述した表面保護層２９と同様に、必要に応じて酸化防止剤、紫外線吸収剤等を混合してもよい。
【００６０】
このように、表面保護層２９を設けることにより、透明導電膜２３や電極２５の表面を保護することが可能となる。これにより、発熱性樹脂基板１を車両用や建築用の窓として用いたとしても、飛来物などの接触による損傷、洗浄に使用する薬液、酸性雨、亜硫酸ガスなどから透明導電膜２３や電極２５を保護することが可能となる。
【００６１】
図１に示すように、電極２５には、配線を接続するための接続部２５ａが形成されている。樹脂基板１０の表面に表面保護層２９を形成する際には、電極２５のうち接続部２５ａが形成される領域にあらかじめシール部材等を貼着しておく。この状態で樹脂基板１０の表面に表面保護層２９を塗布し、これが硬化した後でシール部材を除去する。これにより、表面保護層２９のうちシール部材でマスキングされた領域に開口が形成され、この開口を通じて接続部２５ａが外部に露出する。
【００６２】
発熱性樹脂基板１は、熱に弱い樹脂で基板が形成されているため、接続部２５ａに半田を使用した配線の取付けを行うことが困難である。このため、本実施形態では、配線の先端にあらかじめ銅板２６をハンダ付けしておき、導電性接着剤を用いて電極２５の接続部２５ａに銅板２６を接続している。導電性接着剤としては、銀（Ａｇ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）又は金（Ａｕ）若しくはこれらの金属から選ばれる２種以上の金属の合金等を含有するエポキシなどの樹脂組成物が好ましい。特に、樹脂材料の融点よりも低い温度条件下で硬化するものや、紫外線、化学反応などにより硬化するものが好適である。
【００６３】
電極２５には、銅板２６と配線を介して電源３１が接続されている。本実施形態では、電源３１として交流電源を使用している。電源３１と電極２５の間には、温度制御手段３３が設けられている。
【００６４】
温度制御手段３３には、第一温度センサ３５と第二温度センサ３７がそれぞれ接続されている。第一温度センサ３５と第二温度センサ３７は、いずれも接触した物体の温度を測定する機能を備えた公知の温度センサから所望のものを適宜選択して採用することができる。本実施形態では、熱電対を用いた接触式の温度センサを採用しているが、これに限らず、例えば物体から放射される赤外線を検知して温度を測定する非接触式の温度センサであってもよい。
【００６５】
第一温度センサ３５は、樹脂基板１０のうち透明導電膜２３が形成された面（発熱面）に当接した状態に配置されている。一方、第二温度センサ３７は、樹脂基板１０のうち透明導電膜２３が形成された発熱面とは反対側の面（非発熱面）に当接した状態に配置されている。
このように、樹脂基板１０の両面に温度センサを配置することで、樹脂基板１０の両面での温度差を測定することができる。
【００６６】
樹脂基板１０は、上述したように樹脂製の樹脂基板本体１１を基材として用いているが、樹脂基板１０はガラス等と比較して一般に熱伝導性が低い性質を有している。透明導電膜２３は樹脂基板１０のうち一方の面に形成されているため、透明導電膜２３の発熱により透明導電膜２３が形成された発熱面の温度上昇が早く、透明導電膜２３が形成されていない非発熱面の温度上昇が遅い。樹脂基板１０は熱により変形しやすい性質を有しているため、非発熱面側よりも発熱面側のほうが熱による変形の度合いが大きく、このため、非発熱面側に向けて樹脂基板１０が湾曲する。樹脂基板１０の湾曲の度合いが大きくなるにつれて、表面に形成された透明導電膜２３が樹脂基板１０の変形に追随できずに剥離したり、透明導電膜２３が破断しやすくなる。
【００６７】
樹脂基板１０の湾曲は、発熱面と非発熱面の温度差が大きいほど、その度合いが大きくなる。上述したように、本発明では、緩衝層２１を設けることにより、樹脂基板１０の変形による透明導電膜２３の剥離や破断を防止しているが、加えて、樹脂基板１０の発熱面と非発熱面で温度差が大きくなりすぎないように温度制御することで、樹脂基板１０の湾曲による透明導電膜２３の剥離や破断をより確実に防止している。
【００６８】
具体的には、発熱面側に取り付けられた第一温度センサ３５と、非発熱面側に取り付けられた第二温度センサ３７とにより、発熱面と非発熱面の温度をそれぞれ測定し、両者の温度差が所定温度以下となるように温度制御手段３３で温度制御を行っている。
温度制御手段３３による温度制御は、電源３１から透明導電膜２３に供給される電力の量を調整することにより行われる。
【００６９】
温度制御手段３３は、第一温度センサ３５、第二温度センサ３７のそれぞれと接続する入力ポート（入力手段）と、電源３１からの配線と透明導電膜２３からの配線に両端が接続されるスイッチング素子（電力変更手段）と、第一温度センサ３５と第二温度センサ３７で測定された温度情報などを記憶するメモリ（記憶手段）と、第一温度センサ３５と第二温度センサ３７とで測定した温度の差を演算し、その結果に応じてスイッチング素子を制御することで電源３１から透明導電膜２３に供給される電力量を調整するコントローラ（電力調整手段）と、を主要な構成要素として備えている。
コントローラは、第一温度センサ３５及び第二温度センサ３７の測定温度に基づいて、スイッチング素子のオン／オフ時間の比（デューティー比）を決定し、このデューティー比に応じた制御信号（パルス信号）をスイッチング素子に出力する。スイッチング素子は、このデューティー比に応じたオン／オフ周期でオン／オフ切換を行うことで、電源３１と透明導電膜２３の導通・非導通状態をそれぞれ所定の時間単位で交互に切り替える。これにより、電源３１から透明導電膜２３に供給される電力量を調整している。
【００７０】
そして、第一温度センサ３５と第二温度センサ３７のそれぞれで測定した温度をメモリに一旦記憶し、マイコンで両者の差を演算して所定温度以下か否かを判定する。その結果、所定温度以下であれば変圧器の出力電圧を変更せず、所定温度を超えていれば変圧器の出力電圧を上げる。これにより、所定温度を超えていた場合には、電源３１から透明導電膜２３に印加される電圧が低下して供給される電力量が減少し、透明導電膜２３の発熱量が低下する。この結果、樹脂基板１０の発熱面側と非発熱面側との間の温度差が小さくなる。これにより、樹脂基板１０の湾曲による透明導電膜２３の剥離や破断をより確実に防止することが可能となる。
なお、温度制御手段としては、上記のようにスイッチング素子を用いたものに限定されず、電圧が可変の変圧器や抵抗値が可変の可変抵抗を用いたものなどであってもよい。
また、本実施形態では、第一温度センサ３５及び第二温度センサ３７の２つの温度センサを用いて温度制御を行っているが、第二温度センサ３７を用いずに第一温度センサ３５のみを用いて温度制御を行ってもよい。
【００７１】
本実施形態では、温度センサにより樹脂基板１０の温度を測定して透明導電膜２３の温度をフィードバック制御しているが、このような温度センサを用いた温度制御を行わずに、あらかじめ定めた温度上昇レートで透明導電膜２３の昇温を行うようにしてもよい。以下、図３及び図４に基づいて具体的に説明する。
【００７２】
図３に示すように、温度制御手段３３は、透明導電膜２３に供給される電力量を増加させて透明導電膜２３の温度を所定温度上昇させる昇温部３３ａと、この昇温部３３ａによる温度上昇の後に透明導電膜２３に供給される電力量を所定時間一定に維持して透明導電膜２３の温度を一定に維持する温度維持部３３ｂと、あらかじめ設定した温度条件となるまで昇温部３３ａによる温度上昇と、温度維持部３３ｂによる温度維持を交互に繰り返す昇温制御部３３ｃと、を備えている。
【００７３】
昇温部３３ａは、電源３１からの配線と透明導電膜２３からの配線に両端が接続される変圧器等で構成される。昇温部３３ａは、透明導電膜２３に印加される電圧を増加させることで、透明導電膜２３に供給される電力量を増加させて、透明導電膜２３を所定温度上昇させる。
【００７４】
温度維持部３３ｂは、タイマ等の計時手段を備え、昇温部３３ａによる温度上昇の後、所定時間を計時するまで昇温部３３ａの電力を一定に維持することで、透明導電膜２３の温度を一定に維持する機能を備えている。
この温度維持の間、透明導電膜２３により発生した熱が、樹脂基板１０を通過して透明導電膜２３が設けられていない面（非発熱面）側に伝達され、発熱面と非発熱面との間の温度差が減少する。
【００７５】
昇温制御部３３ｃは、マイコン等の演算手段を備え、所定の温度条件となるまで昇温部３３ａによる温度上昇と温度維持部３３ｂによる温度維持を交互に繰り返す機能を備えている。
所定の温度条件となったか否かは、発熱性樹脂基板１の温度を測定する温度センサを設けて直接的に温度を測定することによって判断してもよい。また、昇温部３３ａによる温度上昇と温度維持部３３ｂによる温度維持のサイクル数と透明導電膜２３の温度との間の相関関係をあらかじめ調べておき、温度上昇と温度維持をサイクル数が所定回数となった時点で所定の温度条件となったと判断してもよい。
【００７６】
図４に示すように、この温度制御手段３３による温度制御によって透明導電膜２３の温度は、所定の温度幅ずつ段階的に上昇する。具体的には、電源３１から透明導電膜２３に供給される電力量を昇温部３３ａにより増加させて透明導電膜２３の温度を５℃昇温させ、その後温度維持部３３ｂにより１０分程度その温度を維持する。１０分経過後に昇温部３３ａにより透明導電膜２３の温度を更に５℃上昇させて、その後再び温度維持部３３ｂにより１０分間維持する。昇温制御部３３ｃが所定の温度条件（この場合は、Ｔｍ）になったと判断するまで、この昇温と維持を繰り返して、最終的に透明導電膜２３を所望の温度（Ｔｍ）とする。
【００７７】
このように、昇温後にその温度を所定時間維持することで、樹脂基板１０の非発熱面側の温度を発熱面側の温度に追従させ、両者の温度差が大きくならないようにしている。このため、発熱面側と非発熱面側の温度差を原因とする樹脂基板１０の湾曲を小さくすることができ、透明導電膜２３の剥離や破断を防止することが可能となる。このような温度制御を行うことにより、具体的には７０℃を超えても透明導電膜２３の剥離や破断がほとんど生じない。したがって、透明導電膜２３の温度を単に一次関数的に上昇させる場合と比較して、透明導電膜２３の剥離や破断の発生を防止することが可能となり、結果として、より高い温度にまで透明導電膜２３を昇温させることが可能となる。この結果、表面の曇りや凍結などを迅速に除去することが可能となる。
【００７８】
なお、透明導電膜２３を昇温させる温度幅は、上記のように５℃に固定したものに限定されず、昇温の過程で温度幅を大きくしたり、逆に小さくしたりしてもよい。例えば、昇温開始から所定の温度差（例えば、Δｔ＜２０℃）までのように樹脂基板１０の透明導電膜２３と外気温との間の温度差が比較的低い場合には、熱伸縮による変形の度合いが小さいため、昇温する温度幅を５〜１０℃程度と大きくする。逆に、温度差が比較的高い場合（例えば、Δｔ≧２０℃）には、熱伸縮により樹脂基板１０が変形しやすいため、昇温する温度幅を３〜５℃程度と小さくする。このような温度制御を行うことで、透明導電膜２３の温度上昇速度を増加させることが可能となり、これにより、表面の曇りや凍結などを迅速に除去することが可能となる。
【００７９】
また、温度の維持時間も、同様の理由で可変とすることも可能である。例えば、昇温開始から所定の温度（例えば、２０℃未満）までのように樹脂基板の温度が比較的低い場合は、熱伸縮による湾曲の度合いが小さいため、維持時間を１〜５分程度と短くする。逆に、樹脂基板１０の温度が高い場合（例えば、２０℃以上）には、熱伸縮により樹脂基板１０が変形しやすいため、維持時間を５〜２０分程度と長くする。
【００８０】
本発明の発熱性樹脂基板１は、特に車両用、建築用等の防曇、融雪窓などに好適に使用することができる。本発明の発熱性樹脂基板１はヒータ線を有していない構造であるため、車両用の窓として使用する場合、従来の防曇、融雪窓のようにヒータ線により視界を遮られることがない。このため、本発明の発熱性樹脂基板１は、乗用車のリアウィンドウのみならず、フロントウィンドウ、サイドウィンドウといった視界の確保が不可欠な窓に対しても特に好適に使用できる。
【００８１】
車両用としては、上述のように乗用車の窓に限定されず、農業機械や建設機械に使用される自動車、窓付きの二輪車や軽車両、電車等の鉄道車両などであってもよい。また、車両以外の他の乗り物、例えば航空機やヘリコプター等の窓やキャノピーなどであってもよい。また、窓のみならず、例えばヘッドライトカバー等の透明性が必要とされる部分にも使用することができる。
建築用としては、家屋、高層建築物、シェルター等に使用される窓であって、特に採光を必要とされる窓や、トップライトや渡り廊下等の屋根壁などとして好適に使用することができる。その他、落下防止カバーや衝撃保護カバーといった透光性を必要とする保護材などにも適用できる。
産業用機械設備としては、例えばコンビニエンスストア等に設置される業務用冷蔵庫や業務用冷凍庫の透明窓などとして好適に使用することができる。
発熱性樹脂基板１は、特に寒冷地や湿地等の着雪や結露が発生しやすい環境下で好適に使用される。
【実施例】
【００８２】
以下に、本発明の発熱性樹脂基板について、実施例を挙げて説明する。実施例として、緩衝層２１に酸化チタン（ＴｉＯ２）を用いた例（実施例１）と、五酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）を用いた例（実施例２）とを行った。
（実施例１：酸化チタン（ＴｉＯ２））
樹脂基板本体１１として、ポリカーボネート樹脂基板（筒中プラスチック工業株式会社製：ＥＣＫ１００）を用い、７０５×４７８×８ｔの平板状に切断された素材を、洗浄から塗装・加熱乾燥を自動的に処理する塗装設備（株式会社動研製：全自動シリコーンハードコート処理装置）を用いて、アクリル樹脂系プライマー塗料（株式会社動研製：サーコート９９Ｓ−２）を塗装し、加熱乾燥を行ってプライマー層１３を形成した。その後、シリコーン系ハードコート塗料（株式会社動研製：サーコートＮＰ７３０）を塗布し、加熱乾燥を行ってハードコート層１５を形成した。以上の工程により、樹脂基板１０を作成した。
【００８３】
続いて、スパッタリング装置を用いて樹脂基板１０の表面にＴｉＯ２を材料とする緩衝層２１を形成した。スパッタリングガスとしてアルゴンガスを用い、５〜５０ｎｍとなるよう成膜条件を設定して成膜を行った。
緩衝層２１を形成した後、その表面にＩＴＯからなる透明導電膜２３を同じくスパッタリング法により成膜した。
透明導電膜２３を形成した後、スパッタリング装置から樹脂基板１０を取り出して、熱硬化タイプの銀ペースト（太陽インキ製造製「ＥＣＭ−１００ ＡＦ４８１０」）を表面に塗布した。樹脂基板１０のうち長辺に沿って約１０ｍｍの幅で、透明導電膜２３と接触するように銀ペーストを塗布し、７０℃で１時間乾燥させることで、一対の電極２５を形成した。
【００８４】
電極２５を形成した後、表面保護層２９を形成した。表面保護層２９として透明樹脂塗料（トウペ製熱硬化樹脂塗料「ＣＸ」）をスプレーで塗布した後、オーブンで８０℃、３０分間加熱し、透明樹脂塗料を硬化させた。この際、電極２５のうち配線と接続される領域にはシール部材でマスキングをしておき、透明樹脂塗料の硬化後にシール部材を除去することで開口を形成し、配線との接続部２５ａが外部に露出するようにした。
【００８５】
続いて、電極２５の接続部２５ａに配線を接続した。配線にあらかじめ銅板２６をはんだ付けし、その銅板２６を二液型エポキシ系の導電接着剤（スリーボンド製「Ｔｈｒｅｅｂｏｎｄ ３３８０」）を使用して接続部２５ａに接着した。接着後の樹脂基板１０をオーブンに入れ、７０℃、２時間加熱して導電接着剤を硬化させた。
【００８６】
加熱後の樹脂基板１０をオーブンから取り出し、外部に露出した接続部２５ａと銅板２６に絶縁材料（電気化学工業製「ハードロック Ｆ−１０」）を塗布し、室温で硬化させて絶縁被覆を形成した。配線の反対側の端部を、温度制御手段３３を介して電源３１に接続して発熱性樹脂基板１を完成させた。
【００８７】
上記手順で作成した発熱性樹脂基板１の各層の膜厚は以下のとおりである。
【表１】
【００８８】
（実施例２：五酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５））
上記実施例１のうち、緩衝層２１の材料を酸化チタン（ＴｉＯ２）に換えて五酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）にした点のみが相違する。膜厚などその他の構成については実施例１と同じである。
ターゲットとして五酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）を用い、実施例１と同じスパッタリング装置を用いて緩衝層２１の成膜を行った。
【００８９】
（比較例：緩衝層なし）
比較例として、緩衝層２１を形成しない例を行った。比較例では、上述した実施例１のうち、緩衝層２１を成膜する工程を行わず、他の条件については実施例１と同じ条件で発熱性樹脂基板１を作成した。
【００９０】
以下、実施例１、２及び比較例について簡単にまとめる。
実施例１：コート層（シリコーン樹脂）、緩衝層（ＴｉＯ２）、透明導電膜（ＩＴＯ）
実施例２：コート層（シリコーン樹脂）、緩衝層（Ｎｂ２Ｏ５）、透明導電膜（ＩＴＯ）
比較例：コート層（シリコーン樹脂）、透明導電膜（ＩＴＯ）
【００９１】
上記条件で作成した実施例１、２及び比較例の発熱性樹脂基板１に対して昇温試験を行った。
上記の方法で製造した発熱性樹脂基板１を交流電源に接続し、温度制御手段３３としてスライダック（東芝製）を用い、手動で昇温させた。透明導電膜２３が形成された発熱面側の中心部に温度センサを取り付けて発熱性樹脂基板１の表面の温度（膜面温度）をモニターした。昇温は、固定された温度上昇レートでは行わず、一定温度上昇させた後に温度センサをモニターし、温度が安定したら手動で電圧を上げて再度温度上昇させる手順を繰り返し行う方法にて行った。
【００９２】
図５に、実施例１、２及び比較例の発熱性樹脂基板１を用いて昇温試験を行った結果を示す。この図の（ａ）は実施例１、（ｂ）は実施例２、（ｃ）が比較例の結果である。各図の横軸は昇温開始からの経過時間（ｈ）、縦軸は膜面温度と外気温度との間の温度差（膜面温度−外気温度：Δｔ）（℃）である。
この図の（ｃ）に示すように、緩衝層２１が形成されていない比較例では、昇温開始から１時間４０分程度で温度差３８℃付近まで膜面温度が緩やかに上昇しているが、温度差３８℃付近で膜面温度の上昇が停止し、その後は膜面温度が急速に低下した。これは、温度差３８℃付近で透明導電膜２３が破断して通電しなくなり、発熱しなくなったためである。
【００９３】
一方、図の（ａ）に示すように、緩衝層２１として酸化チタン（ＴｉＯ２）が形成されている実施例１では、昇温開始から３０分程度で温度差が５４℃を超え、この付近で急激に温度上昇した。これは、温度差５３℃付近で透明導電膜２３が破断したためである。実施例１と比較例の結果から、樹脂基板１０と透明導電膜２３の間に緩衝層２１を設けることで、緩衝層２１を設けなかった場合と比較して、高い温度上昇レートでより高い温度にまで昇温できることがわかる。
【００９４】
また、図の（ｂ）に示すように、緩衝層２１として五酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）が形成されている実施例２では、昇温開始から５０分程度で温度差５０℃付近まで膜面温度が緩やかに上昇しているが、温度差５０℃付近で膜面温度の上昇が停止し、その後は膜面温度が急速に低下した。これは、温度差５０℃付近で透明導電膜２３が破断して通電しなくなり、発熱しなくなったためである。このことから、上記実施例１と同様に、樹脂基板１０と透明導電膜２３の間に緩衝層２１を設けることで、緩衝層２１を設けなかった場合と比較して、高い温度上昇レートでより高い温度にまで昇温できることがわかる。
【００９５】
このように、樹脂基板１０と透明導電膜２３との間に緩衝層２１を設けることで、高い温度上昇レートで昇温しても透明導電膜２３の破断等が生じにくくなる。
この理由は明らかではないが、緩衝層２１を形成する材料の線膨張係数が、樹脂基板本体１１の線膨張係数よりも小さく、かつ、透明導電膜２３の線膨張係数よりも大きいためと推測される。このため、樹脂基板本体１１と透明導電膜２３との間の熱伸縮による長さ方向の変化量の差を、両者の中間の変化量の緩衝層２１により緩衝し、樹脂基板本体１１の熱伸縮による変形に透明導電膜２３が追従しやすくなったためと推測される。
【００９６】
次に、緩衝層２１の材料と発熱性樹脂基板１の光学特性との関係について説明する。
図６は緩衝層２１として酸化チタン（ＴｉＯ２）と五酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）を用いた場合における発熱性樹脂基板１の透過率及び反射率について示すグラフであって、横軸は波長、縦軸は透過率（反射率を示すグラフの場合は反射率）を示している。
【００９７】
この図に示すように、４５０から５００ｎｍを境として、低波長側（４５０ｎｍ以下）と高波長（５００ｎｍ以上）では、五酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）を用いた場合よりも酸化チタン（ＴｉＯ２）を用いた場合のほうが、発熱性樹脂基板１の透過率がより高い（逆に言えば、反射率がより低い）ものとなっている。すなわち、五酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）を用いた場合よりも酸化チタン（ＴｉＯ２）を用いた場合のほうが、透明度が高く、反射の少ない発熱性樹脂基板１を得ることが可能となる。
したがって、このような発熱性樹脂基板を車両等の窓として用いた場合には、緩衝層２１として五酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）よりも酸化チタン（ＴｉＯ２）を用いたほうが、より良好な視界を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明の一実施形態に係る発熱性樹脂基板の上面図である。
【図２】図１の矢視Ａ−Ａ'方向での発熱性樹脂基板の断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る発熱性樹脂基板の全体構成及び温度制御手段の機能的構成を示す説明図である。
【図４】透明導電膜の温度制御方法について説明するグラフである。
【図５】実施例１、２及び比較例の発熱性樹脂基板１を用いて昇温試験を行った結果を示すグラフである。
【図６】緩衝層２１として酸化チタン（ＴｉＯ２）と五酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）を用いた場合における発熱性樹脂基板１の透過率及び反射率について示すグラフである。
【図７】従来の樹脂窓の横断面図である。
【符号の説明】
【００９９】
１・・発熱性樹脂基板
１０・・樹脂基板
１１・・樹脂基板本体
１３・・プライマー層
１５・・コート層
２１・・緩衝層
２３・・透明導電膜
２５・・電極
２５ａ・・接続部
２６・・銅板
２９・・表面保護層
３１・・電源
３３・・温度制御手段
３５・・第一温度センサ
３７・・第二温度センサ
１０１・・樹脂窓
１０２・・窓本体
１０３・・透明導電膜
１０４・・ヒータ線
１０５・・車内用ハードコート層
１０６・・車外用ハードコート層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明又は半透明の樹脂基板と、該樹脂基板の表面に形成され電力の供給を受けて発熱する透明導電膜と、該透明導電膜と接触する位置に配置された一対の電極と、該電極を介して前記透明導電膜に電力を供給する電源と、を備えた発熱性樹脂基板であって、
前記樹脂基板と前記透明導電膜の間には、両者の熱伸縮差を吸収する緩衝層が設けられていることを特徴とする発熱性樹脂基板。
【請求項２】
前記透明導電膜は、スズ、ゲルマニウム、亜鉛及びガリウムのうち少なくとも１種を含む酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）並びにアルミニウム、ガリウム、ホウ素及びマグネシウムのうち少なくとも１種を含む酸化亜鉛（ＺｎＯ）並びにアンチモン及びフッ素のうち少なくとも１種類を含む酸化スズ（ＳｎＯ２）からなる群より選択される１又は２以上の金属酸化物で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の発熱性樹脂基板。
【請求項３】
前記樹脂基板は、その表面にシリコーン樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂及びメラミン樹脂からなる群より選択される１又は２種類以上の材料からなるコート層が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の発熱性樹脂基板。
【請求項４】
前記緩衝層は、酸化チタン（ＴｉＯｘ：ここで、０＜ｘ≦２）、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ：ここで、０＜ｘ≦２）、酸化ニオブ（ＮｂＯｘ：ここで、０＜ｘ≦２．５）及び窒化ケイ素（ＳｉＮ）からなる群より選択される１又は２以上の化合物で形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の発熱性樹脂基板。
【請求項５】
前記透明導電膜は、その表面にアクリルシリコーン系樹脂及び／又はアクリルウレタン系樹脂からなる表面保護層が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の発熱性樹脂基板。
【請求項６】
前記樹脂基板は、その表面にシリコーン樹脂からなるコート層が形成され、
前記透明導電膜は、スズ含有酸化インジウム（ＩＴＯ）で形成され、
前記緩衝層は、酸化チタン（ＴｉＯ２）及び／又は五酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の発熱性樹脂基板。
【請求項７】
前記発熱性樹脂基板は、前記樹脂基板の温度を測定する温度センサと、該温度センサで測定された前記樹脂基板の温度に基づいて前記透明導電膜の温度を制御する温度制御手段と、を備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の発熱性樹脂基板。
【請求項８】
前記温度センサは、前記樹脂基板のうち前記透明導電膜が形成された面に配置される第一温度センサと、前記樹脂基板のうち前記透明導電膜が形成された面とは反対の面に配置される第二温度センサと、を備え、
前記温度制御手段は、前記第一温度センサと前記第二温度センサの温度差が所定温度以下となるように前記透明導電膜の温度を制御することを特徴とする請求項７に記載の発熱性樹脂基板。
【請求項９】
前記発熱性樹脂基板は、前記電源から前記透明導電膜に供給される電力量を制御する温度制御手段を備え、
前記温度制御手段は、
前記透明導電膜に供給する電力量を増加させて前記透明導電膜の温度を所定温度上昇させる昇温部と、
該昇温部による温度上昇後に前記透明導電膜に供給される電力量を所定時間一定に維持して前記透明導電膜の温度を一定に維持する温度維持部と、
あらかじめ設定した温度条件となるまで前記昇温部による前記透明導電膜の温度上昇及び前記温度維持部による前記透明導電膜の温度維持を交互に繰り返す昇温制御部と、
を備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の発熱性樹脂基板。
【請求項１】
透明又は半透明の樹脂基板と、該樹脂基板の表面に形成され電力の供給を受けて発熱する透明導電膜と、該透明導電膜と接触する位置に配置された一対の電極と、該電極を介して前記透明導電膜に電力を供給する電源と、を備えた発熱性樹脂基板であって、
前記樹脂基板と前記透明導電膜の間には、両者の熱伸縮差を吸収する緩衝層が設けられていることを特徴とする発熱性樹脂基板。
【請求項２】
前記透明導電膜は、スズ、ゲルマニウム、亜鉛及びガリウムのうち少なくとも１種を含む酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）並びにアルミニウム、ガリウム、ホウ素及びマグネシウムのうち少なくとも１種を含む酸化亜鉛（ＺｎＯ）並びにアンチモン及びフッ素のうち少なくとも１種類を含む酸化スズ（ＳｎＯ２）からなる群より選択される１又は２以上の金属酸化物で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の発熱性樹脂基板。
【請求項３】
前記樹脂基板は、その表面にシリコーン樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂及びメラミン樹脂からなる群より選択される１又は２種類以上の材料からなるコート層が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の発熱性樹脂基板。
【請求項４】
前記緩衝層は、酸化チタン（ＴｉＯｘ：ここで、０＜ｘ≦２）、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ：ここで、０＜ｘ≦２）、酸化ニオブ（ＮｂＯｘ：ここで、０＜ｘ≦２．５）及び窒化ケイ素（ＳｉＮ）からなる群より選択される１又は２以上の化合物で形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の発熱性樹脂基板。
【請求項５】
前記透明導電膜は、その表面にアクリルシリコーン系樹脂及び／又はアクリルウレタン系樹脂からなる表面保護層が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の発熱性樹脂基板。
【請求項６】
前記樹脂基板は、その表面にシリコーン樹脂からなるコート層が形成され、
前記透明導電膜は、スズ含有酸化インジウム（ＩＴＯ）で形成され、
前記緩衝層は、酸化チタン（ＴｉＯ２）及び／又は五酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の発熱性樹脂基板。
【請求項７】
前記発熱性樹脂基板は、前記樹脂基板の温度を測定する温度センサと、該温度センサで測定された前記樹脂基板の温度に基づいて前記透明導電膜の温度を制御する温度制御手段と、を備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の発熱性樹脂基板。
【請求項８】
前記温度センサは、前記樹脂基板のうち前記透明導電膜が形成された面に配置される第一温度センサと、前記樹脂基板のうち前記透明導電膜が形成された面とは反対の面に配置される第二温度センサと、を備え、
前記温度制御手段は、前記第一温度センサと前記第二温度センサの温度差が所定温度以下となるように前記透明導電膜の温度を制御することを特徴とする請求項７に記載の発熱性樹脂基板。
【請求項９】
前記発熱性樹脂基板は、前記電源から前記透明導電膜に供給される電力量を制御する温度制御手段を備え、
前記温度制御手段は、
前記透明導電膜に供給する電力量を増加させて前記透明導電膜の温度を所定温度上昇させる昇温部と、
該昇温部による温度上昇後に前記透明導電膜に供給される電力量を所定時間一定に維持して前記透明導電膜の温度を一定に維持する温度維持部と、
あらかじめ設定した温度条件となるまで前記昇温部による前記透明導電膜の温度上昇及び前記温度維持部による前記透明導電膜の温度維持を交互に繰り返す昇温制御部と、
を備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の発熱性樹脂基板。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−４１３４３（Ｐ２００８−４１３４３Ａ）
【公開日】平成２０年２月２１日（２００８．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２１１７５６（Ｐ２００６−２１１７５６）
【出願日】平成１８年８月３日（２００６．８．３）
【出願人】（５９１１２４７６５）ジオマテック株式会社 (35)
【出願人】（３９０００８３５０）東邦シートフレーム株式会社 (11)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月２１日（２００８．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月３日（２００６．８．３）
【出願人】（５９１１２４７６５）ジオマテック株式会社 (35)
【出願人】（３９０００８３５０）東邦シートフレーム株式会社 (11)
【Ｆターム（参考）】
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