JP2003505318A

JP2003505318A - ガラス繊維組成物

Info

Publication number: JP2003505318A
Application number: JP2001511320A
Authority: JP
Inventors: フレデリックティー．ワーレンバーガー，
Original assignee: ピーピージーインダストリーズオハイオ，インコーポレイテッド
Priority date: 1999-05-27
Filing date: 2000-05-23
Publication date: 2003-02-12
Also published as: CA2375015A1; EP1187793A1; WO2000073232A1

Abstract

(57)【要約】本発明は、以下を含むガラス繊維組成物を提供する：５０〜６０重量パーセントのＳｉＯ₂；２２〜２６重量パーセントのＣａＯ；１２〜１６重量パーセントのＡｌ₂Ｏ₃；０〜１重量パーセントのＭｇＯ；０．０５〜０．８０重量パーセントのＦｅ₂Ｏ₃；０〜２重量パーセントのＮａ₂Ｏ；０〜２重量パーセントのＫ₂Ｏ；０〜２重量パーセントのＴｉＯ₂；０〜２重量パーセントのＢａＯ；０〜２重量パーセントのＺｒＯ₂；および０〜２重量パーセントのＳｒＯ、ならびに以下からなる群より選択される少なくとも１つの物質：０．０５〜２重量パーセントのＢ₂Ｏ₃；０．０５〜２重量パーセントのＬｉ₂Ｏ；０．０５〜２重量パーセントのＺｎＯ；０．０５〜２重量パーセントのＭｎＯ；および０．０５〜２重量パーセントのＭｎＯ₂。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】（関連特許出願に対する相互参照）本出願は、米国仮特許出願第６０／１３６，２８０号（１９９９年、５月２７
日提出）の利点を特許請求する。

【０００２】（発明の背景）（１．発明の分野）本発明は、鉄筋および織物繊維として有用なガラス組成物を有する連続ガラス
繊維に関する。

【０００３】（２．技術考察）連続ガラス繊維を作製するために最も一般的なガラス組成物（Ｅ−ガラスとし
て命名されている）は、１９４０年に遡る。英国特許明細書第５２０，４２７号
において記載されるように、最初のＥ−ガラス繊維は、ホウ素を含まず、そして
４成分ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−ＣａＯ−ＭｇＯ相図の共融点か、またはそれに近い
ガラス組成物に基いていた。本明細書中で使用される場合、用語「共融温度」、
「液化温度」および「Ｔ_LIQ」とは、液相（融解）が固相（結晶）と平衡状態に
なり得る、最も高い温度を意味し；用語「形成温度」および「Ｔ_Form」とは、そ
のガラス組成物が１０００ポイズの粘性を有する温度を意味し、そして用語「Δ
Ｔ」とは、液化温度と形成温度との間の差を意味する。代表的には、商業的ガラ
ス繊維操作において、ΔＴは、融解の不可避温度および粘性変動に起因するブシ
ュチップ（ｂｕｓｈｉｎｇｔｉｐ）における結晶形成を防止するために、そし
て安全かつ連続した商業生産を提供するために、少なくとも９０°Ｆ（５０℃）
、および好ましくは少なくとも１００°Ｆ（５６℃）である。

【０００４】最初の４成分Ｅ−ガラス系は、その対応する形成温度に非常に近い（すなわち
、Δｔが非常に小さい）液化温度を有した。その結果として、米国特許第２，３
３４，９６１号は、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＣａＯ、ＭｇＯおよびＢ₂Ｏ₃を含む５
成分系を形成するようにホウ素を添加することによって４成分系を変更した。こ
れらの特定の組成物（９〜１１ｗｔ％Ｂ₂Ｏ₃および約４．５ｗｔ％ＭｇＯを必要
とする）は、より大きなΔＴを示した。１９５４年以降、Ｅ−ガラスを、Ｂ₂Ｏ₃ 含有量を約１０．０％〜最終的に約５．５％まで減少させることによって、そし
てＭｇＯ含有量を約４．５％〜約０．４５％まで減少させることによって、米国
特許第２，５７１，０７４号に従ってもう一度再定義した。結局、約１％未満の
ＭｇＯを有する現在のホウ素およびフッ素含有Ｅ−ガラスバージョンは、４成分
ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＣａＯ、Ｂ₂Ｏ₃相図に属する。なぜなら、そのような少量
のＭｇＯは故意に添加されないが、不純物としてその融解物にもたらされるから
である。

【０００５】１０年以上前に、ガラス線維組成物内に存在する２ｗｔ％以上のホウ素レベル
および多量のフッ素が、環境問題を引き起こし得、そしてフッ素を含まず、かつ
低レベルのホウ素組成物（すなわち、２ｗｔ％を越えないホウ素の組成物）が、
２１世紀の社会のニーズに合うようにするために好ましいということが明らかと
なった。将来のニーズとのコンプライアンスを達成するための努力が、最初のホ
ウ素を含まない４成分ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−ＣａＯ−ＭｇＯ系に戻ることによっ
てかなえられたが、ホウ素の有益な効果を伴わずに、必要とされるΔＴを達成す
るためにそれを変更した。この種の４成分組成物は、米国特許第４，５４２，１
０６号、および同第５，７８９，３２９号において開示される。これらのガラス
組成物は、所望のΔＴ条件を満たしたが、初期に生成されたホウ素およびフッ素
を含まないＥ−ガラス組成物よりも少なくとも１００°Ｆ高い形成温度を有した
。

【０００６】液化温度、およびその結果、所望のΔＴを維持するために要求される形成温度
が、これらの原則成分の各々の量を最適化することによって４成分ＳｉＯ₂−Ａ
ｌ₂Ｏ₃−ＣａＯ−ＭｇＯにおいて減少され得ると考えられている。少量の他の酸
化物を添加せずに、そのような変更は、液化温度の５０°Ｆまでの低下を容易に
し、そして少量の液化温度減少材料（例えば、Ｂ₂Ｏ₃、Ｌｉ₂Ｏ、ＺｎＯ、Ｍｎ
Ｏ、および／またはＭｎＯ₂（２ｗｔ％まで）が挙げられるが、これらに限定さ
れない）を添加すると、５０°Ｆを越えるところまで液化温度の総低下を容易に
する。全てのこれらの組成物が、本質的には、４成分ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−Ｃａ
Ｏ−ＭｇＯ系の変更であり、そしてホウケイ酸Ｅ−ガラスの形成温度よりも５０
〜１００°Ｆ上の形成温度を提供するということに注意すべきである。本明細書
中で使用される場合、用語「ホウケイ酸Ｅ−ガラス」とは、シリカ（主成分とし
て）、２ｗｔ％よりも多くのホウ素（Ｂ₂Ｏ₃の形態において）および約４．５ｗ
ｔ％までのＭｇＯを含む、上記のような、５成分ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−ＣａＯ−
ＭｇＯ−Ｂ₂Ｏ₃系および４成分ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−ＣａＯ−Ｂ₂Ｏ₃系Ｅ−ガラ
ス組成物を意味する。これらのガラスは、一般的に２１００〜２２００°Ｆ（１
１４９〜１２０４℃）の範囲の形成温度および一般的に１９７０〜２０４０°Ｆ
（１０７７〜１１１６℃）の範囲の液化温度を有する。

【０００７】ガラス組成物およびこのガラス組成物を繊維状にする方法に関するさらなる情
報については、Ｋ．Ｌｏｅｗｅｎｓｔｅｉｎ、ＴｈｅＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉ
ｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＧｌａｓｓＦｉ
ｂｒｅｓ（第３版、１９９３）３０〜４４頁、４７〜６０頁、１１５〜１２２頁
および１２６〜１３５頁、ならびにＦ．Ｔ．Ｗａｌｌｅｎｂｅｒｇｅｒ（編）、
ＡｓｖａｎｃｅｄＩｎｏｒｇａｎｉｃＦｉｂｅｒｓ：Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ，
Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ（２
０００）８１〜１０２頁および１２９〜１６８頁（これらは、本明細書中に参考
として援用される）を参照のこと。

【０００８】現在の市場においては、ＡＳＴＭ標準Ｄ−５７８−９８に従う主要なホウ素お
よびフッ素含有Ｅ−ガラス組成物は、本質的に４成分の（ｑｕａｔｅｒｎａｒｙ
）ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−ＣａＯ−Ｂ₂Ｏ₃系または本質的に５成分の（ｑｕｉｎａ
ｒｙ）ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−ＣａＯ−ＭｇＯ−Ｂ₂Ｏ₃系のいずれかに基づき、そ
して同じＡＳＴＭ標準に従う、フッ素を含まずそして本質的にホウ素を含まない
新しいＥ−ガラス組成物は、本質的に４成分のＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−ＣａＯ−Ｍ
ｇＯ系に基づく。本明細書中で使用される場合、用語「本質的に４成分の」およ
び「本質的に５成分の」は、４つまたは５つの記載される成分が、このガラス組
成物の主要な成分であり、これはまた２重量パーセントまでの各々の他の微量成
分を含み得ることを意味する。通常、高強度（ＨＳ−）繊維といわれるガラス繊
維は、３成分または本質的に３成分のＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−ＣａＯ相ダイアグラ
ムにおける組成物から誘導され得るが、これらは従来のホウケイ酸Ｅ−ガラスの
形成温度よりも４００〜５００°Ｆ高い形成温度を必要とする。これらのＨＳ−
ガラス繊維は商業の高級品であり、そして高級な適用（例えば、高温環境におけ
るプリント回路基板）のために、高強度、高い使用温度、および／または低い比
誘電率を必要とする専門分野を目的とする。

【０００９】限定された注目が、従来のホウケイ酸Ｅ−ガラス繊維を用いて観察される温度
よりも中程度だけ高い形成温度および液相温度を有する、３成分または本質的に
３成分のＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−ＣａＯ組成物からのガラス繊維を開発する可能性
に対して注がれてきた。このような繊維組成物は、低い比誘電率Ｋを示すと考え
られている。結果として、低下した形成温度を有する３成分または本質的に３成
分のＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−ＣａＯ組成物を提供することは有利である。なぜなら
、この低い比誘電率Ｋは、プリント制御盤のための優れた基板を提供するが、低
い形成温度および液相温度は、ガラス繊維に必要なエネルギーを減少させるから
である。

【００１０】（発明の要旨）本発明は、以下を含むガラス繊維組成物を提供する：５０〜６０重量パーセン
トのＳｉＯ₂；２２〜２６重量パーセントのＣａＯ；１２〜１６重量パーセント
のＡｌ₂Ｏ₃；０〜１重量パーセントのＭｇＯ；０．０５〜０．８０重量パーセン
トのＦｅ₂Ｏ₃；０〜２重量パーセントのＮａ₂Ｏ；０〜２重量パーセントのＫ₂Ｏ
；０〜２重量パーセントのＴｉＯ₂；０〜２重量パーセントのＢａＯ；０〜２重
量パーセントのＺｒＯ₂；および０〜２重量パーセントのＳｒＯ、ならびに以下
からなる群より選択される少なくとも１つの物質：０．０５〜２重量パーセント
のＢ₂Ｏ₃；０．０５〜２重量パーセントのＬｉ₂Ｏ；０．０５〜２重量パーセン
トのＺｎＯ；０．０５〜２重量パーセントのＭｎＯ；および０．０５〜２重量パ
ーセントのＭｎＯ₂。本発明の１つの非限定的な実施形態においては、ガラス組
成物は、ＮＩＳＴ７１７Ａ参照標準に基づく２３００°Ｆ以下の形成温度、２１
６０°Ｆ以下の液相温度、２．６５以下のＲＯに対するＳｉＯ₂の比、および少
なくとも６５°ＦのΔＴを有する。

【００１１】（発明の詳細な説明）本発明の３成分のＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−ＣａＯ組成物、または本質的に３成分
のＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−ＣａＯ組成物は、従来のホウケイ酸Ｅガラス繊維で観測
される温度と比較した場合に、ほぼ適度に、より高い形成温度および液化温度、
ならびにより詳細には、比較的低い共融液化温度（例えば、約２１４０°Ｆ（１
１７１℃））を提供するように、処方される。本発明のＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−Ｃ
ａＯ３成分系は、ＭｇＯを品質的に含まない、すなわちこの組成物は、１重量％
未満のＭｇＯを含む。（先で議論したように）上記液化温度および少なくとも１
００°ＦのΔＴを有するガラス繊維組成物は、代表的に市販されているホウケイ
酸Ｅガラスの形成温度よりも高いほぼ約１００°Ｆ〜１５０°Ｆ（５６℃〜８３
℃）である形成温度を実際に有する。このことを前提として、その形成温度を、
前に議論したフッ素を含まずそして本質的にホウ素を含まない、ＳｉＯ₂−Ａｌ₂ Ｏ₃−ＣａＯ−ＭｇＯＥガラス４成分組成物の形成温度と比較した。

【００１２】本発明の好ましい３成分のＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−ＣａＯ組成物は、複合材用の
強化材として使用されるだけでなく、前に議論したようにプリント基板用の優れ
た基板を提供する。なぜならば、この組成物は、低い液化温度および少なくとも
１００°ＦのΔＴを組み合わせると、低い誘電率Ｋを与えると考えられるからで
ある。より詳細には、Ｅガラスは、プリント基板市場においてに使用される、現
在好ましい高容量で低コストの強化材である。先で議論したように、この組成物
は、安価な本質的ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−ＣａＯ−Ｂ₂Ｏ₃４成分系または本質的Ｓ
ｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−ＣａＯ−ＭｇＯ−Ｂ₂Ｏ₃５成分系を基礎とし、そして先で議
論したように、１０¹⁰Ｈｚで約６．１１の誘電率を有する。Ｄガラス（本質的に
ＣａＯおよびＡｌ₂Ｏ₃を含まないガラス繊維（例えば、約７４重量％のＳｉＯ₂
および約２２重量％のＢ₂Ｏ₃を含む））は、１０¹⁰Ｈｚで約３．５６の誘電率を
有し、そしてＳガラス（微量の酸化物をも含まない３成分のＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃
−ＭｇＯガラス繊維）は、１０¹⁰Ｈｚで約４．５３の誘電率を有する（Ｗａｌｌ
ｅｎｂｅｒｇｅｒ（１５０頁）を参照のこと）。これらの低い誘電率のために、
ＤガラスおよびＳガラスの両方は、プリント基板に高い性能を与えるが、高価と
なる。本発明の３成分ガラス繊維組成物は、従来のホウケイ酸ガラスよりも低い
誘電率、および先で議論したフッ素およびホウ素を含まないガラスよりも低い誘
電率を有すると考えられる。要約すると、３成分のＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−ＣａＯ
ガラス繊維、または本質的に３成分のＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−ＣａＯガラス繊維は
、ＤガラスおよびＳガラスと比較して誘電特性を与えるが、かなりより低い形成
温度および低コストを与えると期待される。

【００１３】本発明の市販のガラス繊維は、当該分野で周知の従来の方法で、本発明の繊維
組成物を形成する特別の酸化物を提供するために使用される原材料と混合するこ
とによって調製され得る。例えば、代表的に砂としてＳｉＯ₂、クレーとしてＡ
ｌ₂Ｏ₃、そして石灰または石灰石としてＣａＯを使用する。本明細書に開示され
るガラス組成物はまた、少量の他の材料（例えば、溶融補助材および精錬補助材
）、トランプ（ｔｒａｍｐ）材料、または不純物を含有し得る。例えば（本発明
を限定するわけではない）、溶融補助材および精錬補助材（例えば、ＳＯ₃）は
、ガラスの製造の間に有用であるが、このガラス中の残量は変化し得、そしてガ
ラス生成物の特性に影響を与える物質を含まない。本発明はまた、後により詳細
に議論されるように、ガラス繊維組成物中に他の材料を含ませることを意図する
。さらに、先で議論した少量の材料は、主成分の原材料中に含まれるトランプ材
料または不純物としてガラス組成物を含有し得る。

【００１４】この成分を、所望のガラスに対して各成分の所望の重量を提供するために適切
な割合で混合した後に、このバッチを従来のガラス繊維溶融炉で溶融し、そして
得られた溶融ガラスを、当業者に周知なように、従来の前炉に沿ってそして前炉
の底部に沿って配置されたガラス繊維成形ブッシングの方へ通過させる。ガラス
溶融段階の間、このガラスは、代表的に少なくとも２５５０°Ｆ（１４００℃）
の温度まで加熱される。次いで、この溶融ガラスは、ブッシングの底部における
複数の穴を通じて引き込まれるか、または押し出される。溶融ガラスのストリー
ムは、巻上げマシンの回転可能なコレットに装着された形成チューブにフィラメ
ントのストランドを巻上げることによって、フィラメントに対して細くされる。
あるいは繊維成形装置は、例えば、繊維がノズルから引き込まれる合成織物繊維
またはストランド用の成形デバイスであり得るが、当業者に公知のスピナレット
に限定されない。代表的な前炉およびガラス繊維成形配置は、Ｌｏｅｗｅｎｓｔ
ｅｉｎ（８５〜１０７頁および１１５〜１３５頁）に示される。これは、本明細
書によって参考として援用される。

【００１５】表１〜３には、本発明の３成分のＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−ＣａＯガラス繊維組成
物および本質的に３成分のＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−ＣａＯガラス繊維組成物の実験
例が示される。このガラス繊維組成物は、試薬グレードの酸化物（純粋なシリカ
またはカルシア（ｃａｌｃｉａ））から調製された。各例のバッチサイズは、１
０００ｇであった。個々のバッチ成分を計量し、組合せ、そして完全に密封した
ジャーの中に配置した。次いで、この密封したジャーをペイントシェイカー（ｐ
ａｉｎｔｓｈａｋｅｒ）中に１５分間配置し、この成分を効率よく混合した。
次いで、このバッチの一部を、プラチナ製のるつぼ中に配置し、その容積の３／
４未満を充填した。次いで、このるつぼを炉の中に配置し、そして１５分間２６
００°Ｆ（１４２５℃）まで加熱した。次いで、残りのバッチを温かいるつぼに
加えて、２６００°Ｆ（１４２５℃）まで１５分〜３０分間加熱した。次いで、
炉の温度を２７００°Ｆ（１４８２℃）まで上昇させ、そして４時間その炉に保
持した。次いで、この溶融したガラスを水中でフリット化し、そして乾燥させた
。示される場合、この形成温度（すなわち、１０００ポイズの粘性でのガラス温
度）を、ＡＳＴＭ方法Ｃ９６５−８１によって決定し、そしてこの液化温度をＡ
ＳＴＭ方法Ｃ８２９−８１によって決定した。

【００１６】表１〜３に示される組成物成分の重量％は、バッチ中の各成分の重量％の基づ
く。バッチの重量％は、溶融の間に揮発するガラスバッチ材料（例えば、ホウ素
およびフッ素）を除く、溶融したサンプルの重量％と一般にほぼ同一であると考
えられる。ホウ素について、実験サンプル中のＢ₂Ｏ₃の重量％は、バッチ組成物
中のＢ₂Ｏ₃の重量％より５〜１０％低いと考えられる。フッ素について、実験溶
融物のフッ素の重量％は、バッチ組成物中のフッ素の重量％よりも約５０％低い
と考えられる。市販グレードの材料から製造されるガラス繊維組成物、および従
来の操作条件下で溶融されるガラス繊維組成物は、類似したバッチを有し、そし
てそのバッチを除く上記のような溶融重量％およびその組成物の揮発性成分に対
する溶融％は、そのバッチおよび実験溶融物の溶融重量％よりも、互いに実質的
に近いとさらに考えられる。なぜならば、従来の溶融操作において、材料は、実
験室溶融物に対する４時間の曝露よりも短い時間、高い溶融温度で曝露されるか
らである。

【００１７】また、表１〜３には、シリカとマグネシア含有量（ＣａＯおよびＭｇＯとして
、それぞれ表現される）の合計に対する、バッチのシリカ含有量（ＳｉＯ₂とし
て表現される）の比である、ＳｉＯ₂／ＲＯの比が挙げられる。

【００１８】本明細書中で議論されるような絶対値（材料の重量％、時間の長さまたは温度
に限定されない）は、概算値であり、そして当業者に周知の種々の因子（測定標
準、装置および技術に限定されない）に起因する変化に供する。例えば、ガラス
組成物の特定の成分の範囲が５５〜６３重量％である場合、この範囲は、約５５
〜約６３重量％であり、そしてガラス成分の形成温度が２２００°Ｆ（１２０４
℃）以下である場合、この温度は、約２２００°Ｆ以下である。

【００１９】表１を参照すれば、３成分のＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−ＣａＯ組成物は、２１３４
°Ｆ（１１６８℃）の共融液相温度（ｅｕｔｅｃｔｉｃｌｉｑｕｉｄｕｓｔ
ｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）を示す。

【００２０】

【表１】この３成分のＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−ＣａＯ組成物は、それ自体で非常に魅力的
である。しかし、この組成物は、この組成物のどちらかの側の非常に高い液相温
度に囲まれた状態図中で最小先鋭度（ｓｈａｒｐｍｉｎｉｍｕｍ）を示し、そ
してこのようなより高い液相温度（従って、絶対的に、非常に高い形成温度）か
ら取り出されたパーセントポイントのごく一部でしかない。この特定の組成物の
ΔＴは、実験過程においては満足であるが、代表的な商業的過程においては、合
成的変化に対する感受性が高く、そして必然的な温度および合成的変化に十分に
耐えられない。

【００２１】本発明の３成分のガラス繊維組成物（すなわち、本質的に３成分の組成物）の
誘導体は、少量の添加物（低い液相温度および少なくとも１００°ＦのΔＴを有
する繊維の形成を容易にするため、液相温度を下げ、そして液相温度の範囲を広
くする）を含み得ることが理解されるはずである。このような添加物としては、
Ｂ₂Ｏ₃、Ｌｉ₂Ｏ、ＺｎＯ、ＭｎＯおよび／またはＭｎＯ₂が挙げられるがこれら
に限定されない。本発明の非限定的な実施形態において、ガラス組成物は、これ
らの添加物のうち少なくとも１つの０．０５〜２重量％、そして好ましくは１重
量％以下を含む。別の非限定的な実施形態において、ガラス組成物は、これらの
物質の２つ以上のそれぞれを、０．０５〜２重量％で、そして好ましくはそれぞ
れを１重量％以下で含む。０．０５重量％未満のこれらの物質のレベルは、トラ
ンプ量（ｔｒａｍｐａｍｏｕｎｔｓ）であるか、またはガラス融解特性に物質
的に影響しないほど低いかのいずれかであると考えられる。本発明はまた、ガラ
ス繊維組成物中に他の物質を含むことを意図する。他の物質としては、以下が挙
げられるがこれらに限定されない：ＴｉＯ₂、ＢａＯ、ＺｒＯ₂、ＮａＯ、Ｋ₂Ｏ
およびＳｒＯのそれぞれの０〜２重量％、そして好ましくは、これらの物質のそ
れぞれの１重量％。ガラス繊維組成物はまた、先に考察したように、少量の精製
酸、またはトランプ物質（ガラスバッチ物質における不純物としてガラス組成物
に入る）を含むことが理解されるはずである。例えば、本発明のガラス組成物は
、代表的に、精製酸として０．０５〜０．８０重量％、好ましくは０．５重量％
までのＦｅ₂Ｏ₃を含む。

【００２２】表２は、微量成分の添加をさらに含む、本発明の本質的に３成分の組成物を示
す。さらに、表２の選択実施例は、形成温度を含む。Ｔ_FORMの決定は、Ｎａｔｉ
ｏｎａｌＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｔａｎｄａｒｄｓａｎｄＴｅｓｔ
ｉｎｇ（ＮＩＳＴ）により供給された物理的標準物に対して比較されているガラ
スサンプルに基いた。表２および３において、Ｔ_FORMは、ホウケイ酸ガラス標準
物であるＮＩＳＴ７１７Ａの使用に基いて報告されている。本明細書において
は用いられないが、ソーダ石灰ガラス標準物であるＮＩＳＴ７１４は、形成温
度のより正確な測定を提供すると考えられる。ＮＩＳＴ７１４標準参照物に基
く、表２に示される実施例の形成温度（従ってΔＴ）は、ＮＩＳＴ７１７Ａ参
照基準に基づいて報告された形成温度よりも２０°Ｆ〜２５°Ｆ（１１℃〜１６
℃）高いことが予期される。液相温度は、参照標準物の選択によって影響を受け
ることはない。

【００２３】

【表２】表２を参照すれば、例えば、２重量％までのＢ₂Ｏ₃の添加は、一般に液相温度
を低下することが理解され得る。さらに、実施例１４〜１６は、２．６６〜２．
６７のＳｉＯ₂／ＲＯ比で、１７６°Ｆと２１０°Ｆとの間（９８℃〜１１７℃
）のΔＴｓを有し、そして実施例１７〜１９は、２．４３のＳｉＯ₂／ＲＯ比で
、２３°Ｆと５０°Ｆとの間（１３℃〜２８℃）のΔＴｓを有する。

【００２４】上記のように、ガラス繊維形成産業において、ΔＴは、ガラス繊維形成操作の
ブッシング領域およびガラス融解炉の停滞領域における融解ガラスの失透を回避
するのに十分な範囲において維持されるべきである。本発明において、ΔＴは、
少なくとも６５°Ｆ（３６℃）、好ましくは少なくとも９０°Ｆ（５０℃）、お
よびより好ましくは、少なくとも１００°Ｆ（５６℃）であるべきである。必要
とされる場合、ＳｉＯ₂およびＣａＯの量は、形成温度を変化させるために、そ
して所望のΔＴを提供するために改変され得る。より具体的に、シリカ含量を減
少させ、一方同時に、カルシウム含量を維持するかまたは増加させること（従っ
て、ＳｉＯ₂／ＲＯ比を減少させる）は、形成温度を減少させ、従って、ΔＴを
減少させる。このタイプの改変は、例えば、ΔＴが、実施例１４〜１６のように
、１００°Ｆよりかなり高く、そしてガラス溶解および形成操作を不利に影響す
ることなく減少され得る場合に、価値がある。逆に、シリカ含量の増加、一方で
、同時に、カルシウム含量を維持するか、または減少させること（従って、Ｓｉ
Ｏ₂／ＲＯ比を増加させる）は、形成温度を増加させ、そして従って、ΔＴを増
加させる。このタイプの改変は、例えば、実施例１７〜１９のように、ΔＴが低
すぎ、そして少なくとも１００°Ｆに増加される場合に、価値がある。いずれか
の方向において、シリカおよび／またはカルシウム（およびＳｉＯ₂／ＲＯ比）
の組成調節は、安全な融解形成プロセスの探究を容易にするようであるΔＴが得
られるまで可能である。

【００２５】上述をもとにして、本発明の三元ガラス繊維組成物は、５５〜６３重量％のＳ
ｉＯ₂、２２〜２６重量％のＣａＯ、１２〜１６重量％のＡｌ₂Ｏ₃、ならびに好
ましくは、５５〜５９重量％のＳｉＯ₂、２２〜２４重量％のＣａＯ、および１
２〜１４重量％のＡｌ₂Ｏ₃を含むベースガラス組成物を有する。このガラス組成
物はまた、１ｗｔ％以下のＭｇＯ、および好ましくは、０．６ｗｔ％以下のＭｇ
Ｏを含む。このガラス組成物は、さらに、０．０５〜２ｗｔ％の少なくとも１つ
の以下の添加物を含み：Ｂ₂Ｏ₃、Ｌｉ₂Ｏ、ＭｎＯおよび／またはＭｎＯ₂、そし
て限定されない実施形態において、このガラス組成物は、各々０．０５〜２ｗｔ
％の２以上のこれらの添加物を含む。本発明の別の制限されない実施形態におい
て、このガラス組成物は、１ｗｔ％以下の少なくとも１つのこれらの添加物を含
む。本発明の別の制限されない実施形態において、このガラス組成物は、さらに
、各々０〜２ｗｔ％のＴｉＯ₂、ＢａＯ、ＺｎＯ、ＺｒＯ₂、Ｎａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏおよ
びＳｒＯを含み、そして好ましくは、各々１ｗｔ％以下のこれらの材料を含む。

【００２６】さらに、先に記載した環境問題のために、本発明に限定されないが、このガラ
ス組成物は、好ましくは低フッ素組成物であり、そしてより好ましくはフッ素を
含有しない。

【００２７】さらに、先に記載した所望のΔＴをもとにして、本発明の１つの限定されない
実施形態において、本発明のガラス組成物の形成温度は、ＮＩＳＴ７１７Ａ参
照基準に基づいて、２３００°Ｆ（１２６０℃）以下、好ましくは２２５０°Ｆ
（１２３２℃）以下、およびより好ましくは２２２０°Ｆ（１２１６℃）以下で
あるべきである。

【００２８】さらに、本発明の１つの限定されない実施形態において、ガラス組成物の液化
温度は、２１６０°Ｆ（１１８２℃）以下、好ましくは２１５０°Ｆ（１１７７
℃）以下、およびより好ましくは２１４０°Ｆ（１１７１℃）以下であるべきで
ある。

【００２９】上記のように、ＳｉＯ₂／ＲＯ比は、全体のプロセス温度を低下させる、特に
、形成温度を低下させる目的を達成するために、操作され得るが、一方で、連続
的な繊維処理を容易にするために必要とされるΔＴを提供する。本発明において
限定されないが、本発明のガラス繊維組成物は、２．６５以下、好ましくは２．
６０以下、およびより好ましくは２．５５以下のＳｉＯ₂／ＲＯ比を有する。

【００３０】要約すれば、ガラス繊維の連続処理を容易にするように適切に調節されている
ΔＴを有する組成物は、複合材の強化材としての非常に可能性のある商業的なユ
ーティリティーである。これらの組成物は、良好な機械的特性および低い誘電率
を提供し、このことは、限定されないが、プリントされた配線板のような適用に
対して特に有利であると考えられる。

【００３１】本発明を特定の実施形態を参照して記載してきたが、当業者に公知である変化
および改変が、特許請求の範囲によって規定されるような本発明の範囲内にあり
得ることを理解すべきである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4G062 AA05 BB01 DA06 DB04 DC02 DC03 DD01 DE02 DE03 DF01 EA02 EA03 EB01 EB02 EB03 EC01 EC02 EC03 ED01 ED02 EE04 EF01 EF02 EG01 EG02 FA01 FA10 FB01 FB02 FC01 FC02 FC03 FD01 FE01 FF01 FG01 FH01 FJ01 FK01 FL01 GA01 GA10 GB01 GC01 GD01 GE01 HH01 HH03 HH05 HH07 HH10 HH12 HH13 HH15 HH17 JJ01 JJ03 JJ05 JJ07 JJ10 KK01 KK03 KK05 KK07 KK10 MM01 NN40

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガラス繊維組成物であって、該組成物は、以下：ＳｉＯ₂ ５５〜６３重量％；ＣａＯ２２〜２６重量％；Ａｌ₂Ｏ₃ １２〜１６重量％；ＭｇＯ０〜１重量％；Ｆｅ₂Ｏ₃ ０．０５〜０．８０重量％；Ｎａ₂Ｏ０〜２重量％；Ｋ₂Ｏ０〜２重量％；ＴｉＯ₂ ０〜２重量％；ＢａＯ０〜２重量％；ＺｒＯ₂ ０〜２重量％；およびＳｒＯ０〜２重量％；ならびに、Ｂ₂Ｏ₃ ０．０５〜２重量％；Ｌｉ₂Ｏ０．０５〜２重量％；ＺｎＯ０．０５〜２重量％；ＭｎＯ０．０５〜２重量％；およびＭｎＯ₂ ０．０５〜２重量％、からなる群から選択される少なくとも１つの
材料、を含む、組成物。
【請求項２】前記ＳｉＯ₂含有量が５５〜５９重量％であり、前記ＣａＯ
含有量が２２〜２４重量％であり、そして前記Ａｌ₂Ｏ₃含有量が１２〜１４重量
％である、請求項１に記載のガラス繊維組成物。
【請求項３】前記ガラス組成物が、ＮＩＳＴ７１７Ａ参照基準に基づい
て、２３００°Ｆ以下の形成温度、および２１６０°Ｆ以下の液化温度を有する
、請求項２に記載のガラス繊維組成物。
【請求項４】前記ガラス組成物が、２．６５以下のＲＯに対するＳｉＯ₂
の比、および少なくとも６５°ＦのΔＴを有する、請求項３に記載のガラス繊維
組成物。
【請求項５】前記Ｎａ₂Ｏ含有量が１重量％以下であり、前記Ｋ₂Ｏ含有量
が１重量％以下であり、前記ＴｉＯ₂含有量が１重量％以下であり、前記ＢａＯ
含有量が１重量％以下であり、前記ＺｒＯ₂含有量が１重量％以下であり、そし
て前記ＳｒＯ含有量が１重量％以下である、請求項１に記載のガラス繊維組成物
。
【請求項６】前記Ｂ₂Ｏ₃含有量が１重量％以下であり、前記Ｌｉ₂Ｏ含有
量が１重量％以下であり、前記ＺｒＯ含有量が１重量％以下であり、前記ＭｎＯ
含有量が１重量％以下であり、そして前記ＭｎＯ₂含有量が１重量％以下である
、請求項１に記載のガラス繊維組成物。
【請求項７】前記ＭｇＯ含有量が０．６０重量％以下である、請求項１に
記載のガラス繊維組成物。
【請求項８】前記ガラス組成物が、本質的にホウ素を含まない、請求項１
に記載のガラス繊維組成物。
【請求項９】前記ガラス組成物が、本質的にフッ素を含まない、請求項１
に記載のガラス繊維組成物。
【請求項１０】前記ガラス組成物が、２．６５以下のＲＯに対するＳｉＯ ₂ の比を有する、請求項１に記載のガラス繊維組成物。
【請求項１１】前記ガラス組成物が、２．６０以下のＲＯに対するＳｉＯ ₂ の比を有する、請求項１０に記載のガラス繊維組成物。
【請求項１２】前記ガラス組成物が、２．５５以下のＲＯに対するＳｉＯ ₂ の比を有する、請求項１１に記載のガラス繊維組成物。
【請求項１３】前記ガラス組成物が、ＮＩＳＴ７１７Ａ参照基準に基づ
いて、２３００°Ｆ以下の形成温度を有する、請求項１に記載のガラス繊維組成
物。
【請求項１４】前記ガラス組成物が、ＮＩＳＴ７１７Ａ参照基準に基づ
いて、２２５０°Ｆ以下の形成温度を有する、請求項１３に記載のガラス繊維組
成物。
【請求項１５】前記ガラス組成物が、ＮＩＳＴ７１７Ａ参照基準に基づ
いて、２２２０°Ｆ以下の形成温度を有する、請求項１４に記載のガラス繊維組
成物。
【請求項１６】前記ガラス組成物が、２１６０°Ｆ以下の液化温度を有す
る、請求項１に記載のガラス繊維組成物。
【請求項１７】前記ガラス組成物が、２１５０°Ｆ以下の液化温度を有す
る、請求項１６に記載のガラス繊維組成物。
【請求項１８】前記ガラス組成物が、２１４０°Ｆ以下の液化温度を有す
る、請求項１７に記載のガラス繊維組成物。
【請求項１９】前記組成物が、少なくとも６５°ＦのΔＴを有する、請求
項１に記載のガラス繊維組成物。
【請求項２０】前記組成物が、少なくとも９０°ＦのΔＴを有する、請求
項１９に記載のガラス繊維組成物。