JP2013542904A - Low density, high strength fiber glass for reinforcement applications - Google Patents

Low density, high strength fiber glass for reinforcement applications Download PDF

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Abstract

本発明は、ガラス組成物で形成されたガラス繊維が組み込まれた、繊維ガラスストランド、ヤーン、布、複合材、プリプレグ、積層体、繊維−金属積層体および他の製品に関する。ガラス繊維は、一部の実施形態では、強化用途に使用され得る複合材に組み込まれる。ガラス組成物の一部の実施形態で形成されたガラス繊維は、特定の望ましい特性を有するものであり得、該特性としては、例えば、望ましい電気的特性(例えば、低D)または望ましい機械的特性(例えば、比強度)が挙げられ得る。The present invention relates to fiber glass strands, yarns, fabrics, composites, prepregs, laminates, fiber-metal laminates and other articles incorporating glass fibers formed of a glass composition. Glass fibers, in some embodiments, are incorporated into composites that can be used for reinforcing applications. The glass fibers formed in some embodiments of the glass composition may have certain desirable properties, such as, for example, desirable electrical properties (eg, low D k ) or desirable mechanical properties. Properties (eg, specific strength) may be mentioned.

Description

関連出願への相互参照
本出願は、2010年9月14日に出願された米国仮特許出願第61/382,738号に対する優先権を主張し、この仮特許出願の全開示は、本明細書において参照として援用される。本出願は、2011年9月9日に出願された米国特許出願第13/229,012号の一部継続出願であり、それに対して優先権を主張する。この米国特許出願第13/229,012号は、2010年11月5日に出願された米国特許出願第12/940,764号の一部継続出願であり、この米国特許出願第12/940,764号は、2006年12月14日に出願された米国特許出願第11/610,761号であって現在は2010年11月9日に発行された米国特許第7,829,490号の一部継続出願であり、これらの内容はその全体が本明細書においてそれぞれ参照として援用される。
This application claims priority to US Provisional Patent Application No. 61 / 382,738, filed Sep. 14, 2010, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference. Is incorporated by reference in the This application is a continuation-in-part of US patent application Ser. No. 13 / 229,012, filed Sep. 9, 2011, and claims priority thereto. The U.S. patent application Ser. No. 13 / 229,012 is a continuation-in-part of U.S. patent application Ser. No. 12 / 940,764, filed Nov. 5, 2010, which is incorporated herein by reference. No. 764 is a U.S. patent application Ser. No. 11 / 610,761 filed Dec. 14, 2006, which is currently one of U.S. Pat. No. 7,829,490 issued Nov. 9, 2010. The contents of which are incorporated herein by reference in their entirety.

発明の分野
本発明は、低密度で高強度のガラス繊維およびヤーン、布、ならびに強化用途における使用に適合させた低密度で高強度のガラス繊維を備えている複合材に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to low density, high strength glass fibers and yarns, fabrics, and composites comprising low density, high strength glass fibers adapted for use in reinforcement applications.

背景
ガラス繊維は、種々の高分子樹脂を強化するために長年にわたって使用されている。強化用途における使用のための一般的に使用されているガラス組成物の一例としては、「E−ガラス」および「D−ガラス」群の組成物が挙げられる。一般的に使用されている別のガラス組成物は、AGY(Aiken,South Carolina)から商標名「S−2 Glass」で市販されているものである。
BACKGROUND Glass fibers have been used for many years to strengthen various polymeric resins. One example of a commonly used glass composition for use in toughening applications is the composition of the "E-glass" and "D-glass" groups. Another glass composition commonly used is that commercially available from AGY (Aiken, South Carolina) under the trade name "S-2 Glass".

ガラス繊維は、長年にわたって、布が形成されるように配列されている。従来のガラス繊維製織操作において、ガラス布は、横糸(“weft yarn”)(“fill yarn(横糸)”とも称される)を複数の縦糸と織り合わせることによる織布である。一般的に、これは、織機に縦糸を概ね平行な平面アレイ状に配置し、その後、横糸を縦糸に、横糸を縦糸の上および下に所定の反復パターンで通すことによって織り合わせることにより行なわれる。使用されるパターンは、所望の布スタイルに依存する。   Glass fibers have been arranged to form fabrics for many years. In conventional glass fiber weaving operations, glass cloth is a woven fabric by interweaving "weft yarn" (also referred to as "fill yarn") with a plurality of warp yarns. Generally, this is done by arranging the warp yarns in a generally parallel planar array on the loom and then interweaving the weft yarns with the warp yarns and the weft yarns over and under the warp yarns in a predetermined repeating pattern . The pattern used depends on the desired cloth style.

縦糸は、典型的には、ブッシングまたは紡績機からの複数の溶融ガラス流を漸先形にすることにより形成される。その後、コーティング(または一次サイジング組成物)を個々のガラス繊維に適用し、該繊維を一緒に寄せ集めてストランドを形成する。続いて、ストランドは、ツイストフレームによって該ストランドがボビンに移送されることによりヤーンに加工される。この移送の間、ストランドに撚りが付与されて、繊維の束が一体に保持されることが補助され得る。この撚られたストランドは、次いでボビンに巻き付けられ、このボビンが製織プロセスに使用される。   Warp yarns are typically formed by tapering a plurality of molten glass streams from a bushing or spinning machine. The coating (or primary sizing composition) is then applied to the individual glass fibers and the fibers are gathered together to form a strand. Subsequently, the strands are processed into yarns by transferring the strands to a bobbin by means of a twist frame. During this transfer, the strands may be twisted to help hold the bundle of fibers together. The twisted strand is then wound on a bobbin, which is used in the weaving process.

織機への縦糸の配置は、典型的にはワープビーム(loom beam)によって行なわれる。ワープビームは、円筒コアに本質的に平行な構成(「ワープシート」とも称される)状に巻き付けられた指定数の縦糸(「エンド(end)」とも称される)を備えている。ワープビームの調製には、典型的には、複数のヤーンパッケージ(各パッケージには、ワープビームに必要とされる数のエンドの一部が含まれている)を、単一のパッケージまたはワープビームに合わせることが必要とされる。例えば、本明細書において限定するものではないが、50インチ(127cm)幅の7781スタイル布(これにはDE75投入ヤーンが使用される)には、典型的には2868本のエンドが必要とされる。しかしながら、ワープビームを形成するための慣用的な設備は、このようなすべてのエンドがボビンから移送されて、1回の操作で単一のビームにすることを許容するものでない。したがって、必要とされる数のエンドの一部で構成された複数のビーム(典型的には「セクションビーム」と称される)が作製され、その後、合わされてワープビームが形成される。ワープビームと同様に、セクションビームは、典型的には、周囲に巻き付けられた複数の本質的に平行な縦糸を備えた円筒コアを含むものである。セクションビームは最終ワープビームを形成するために必要とされる任意の数の縦糸を備えたものであり得ることが当業者には認識されるが、一般的に、セクションビームに含まれるエンドの数はワーピングクリールの容量によって制限される。7781スタイル布では、717本のエンドの4つのセクションビーム(各々には、DE75が典型的に供給される)を合わせると、ワープシートに必要とされる2868本のエンドが供給される(上記に記載のとおり)。   The placement of the warp threads on the weaving machine is typically performed by a warp beam. The warp beam comprises a specified number of warp yarns (also referred to as "ends") wound in a configuration essentially parallel to the cylindrical core (also referred to as "warp sheet"). Warp beam preparation typically includes multiple yarn packages (each package includes a portion of the number of ends required for the warp beam), a single package or warp beam It is necessary to adjust to For example, but not limiting herein, a 50 inch (127 cm) wide 7781 style fabric (which uses a DE 75 input yarn) typically requires 2868 ends. Ru. However, conventional equipment for forming a warp beam does not allow all such ends to be transferred from the bobbin into a single beam in one operation. Thus, a plurality of beams (typically referred to as "section beams") composed of the required number of end portions are produced and then combined to form a warp beam. Similar to the warp beam, the section beam is typically one that includes a cylindrical core with a plurality of essentially parallel warp yarns wrapped around it. One skilled in the art will recognize that the section beam may be any number of warp threads needed to form the final warp beam, but generally the number of ends included in the section beam Is limited by the capacity of the warping reel. For the 7781 style fabric, combining the 717 end four section beams (each typically supplied with DE 75) provides the 2868 ends required for the warp sheet (see above As stated).

先に論考したように、一次サイジング組成物がガラス繊維に、典型的には形成直後に適用される。従来より、布の製織に使用される連続ガラス繊維ストランドを形成しているフィラメントは、水性デンプン油サイジングで処理され、該サイジングとしては、典型的には、部分もしくは完全デキストリン化デンプンまたはアミロース、水添植物油、カチオン性湿潤剤、乳化剤および水が挙げられ、当業者に周知である。かかるサイジング組成物に関するさらなる情報については、非特許文献1(これは、引用により本明細書に具体的に組み込まれる)を参照のこと。かかるサイジング組成物は、一般的に、繊維形成の間およびワープビーム製造プロセスの間に繊維に対する保護がもたらされるのに充分に堅牢であるが、通常、ガラス繊維、特に縦糸繊維を高速製織の間の磨耗および損耗から保護することができない。その結果、テキスタイル製織業界では、縦糸をスラッシャーに通し、これにより、後でより詳細に論考する様式で、ワープビームの製造の間に縦糸にスラッシングサイズ剤が適用され、必要とされるさらなる保護を得ることが慣用実務である。より具体的には、スラッシング操作により、縦糸シートを形成している繊維に対してさらなる膜形成化学特性を付加するためのビヒクルがもたらされる。典型的には、スラッシングサイズ剤としては、完全加水分解または一部加水分解のいずれかの加水分解ポリビニルアルコール(PVA)材料を含むものであり、固形分範囲が6〜8%であり15〜20センチポイズ(CP)の粘度を有する混合物である。スラッシングサイズ剤は、典型的には、縦糸シートを、スラッシングサイズ剤を入れた槽中に一連の浸漬ローラーを介して浸漬させ、次いで、これを絞りロールシステムに通すことにより適用され、該システムは、典型的には、絞りローラーの死荷重に加えて1平方インチあたり15〜20ポンドの絞り圧を被コーティングヤーンに負荷し(絞り圧はヤーンの直径によって異なり得る)、過剰のスラッシングサイズ剤を除去するものである。スラッシングサイズ剤は、PVA製造業者の推奨に応じて高温(例えば、130〜150°F(54〜66℃)の範囲)または室温で適用され得る。過剰のサイズ剤をヤーンシートから絞り出した後、スラッシングサイジング済シートを当該技術分野で公知の任意の簡便な様式で(限定されないが、該シートを加熱ローラー上および/または熱風乾燥炉内に通すことなどによって)乾燥させる。加熱ローラーまたは缶が組み込まれたスラッシャーでは、缶の表面温度は典型的には240〜280°F(116〜138℃)の範囲である。乾燥缶の実際の温度プロフィールは、一部において、缶の構成、缶の数およびヤーンの速度に依存する。熱風乾燥炉では、炉内の空気の温度は典型的には275〜300°F(135〜149℃)の範囲である。乾燥後、縦糸シートを一連のスプリットロッドに通してワープシートを分離させ、フックリードアセンブリと櫛状部に通してワープシートを合わせ、互いに接着しているエンドがないことを確実にする。次いで、ヤーンシートはワープビームに巻き付けられる。   As discussed above, the primary sizing composition is applied to the glass fibers, typically immediately after formation. Traditionally, the filaments forming the continuous glass fiber strands used in textile weaving are treated with aqueous starch oil sizing, which typically includes partially or fully dextrinated starch or amylose, water Vegetable oils, cationic wetting agents, emulsifiers and water are included and are well known to those skilled in the art. For additional information on such sizing compositions, see Non-Patent Document 1 (which is specifically incorporated herein by reference). Such sizing compositions are generally sufficiently robust to provide protection to the fibers during fiber formation and during the warp beam manufacturing process, but usually during high speed weaving of glass fibers, especially warp fibers. Can not be protected from wear and tear. As a result, in the textile weaving industry, the warp is threaded through the slasher, which applies the slashing size to the warp during warp beam manufacturing, in the manner discussed in more detail later, and provides the additional protection needed. It is customary to obtain. More specifically, the slashing operation provides a vehicle for adding additional film forming chemistry to the fibers forming the warp sheet. Typically, thrashing sizing agents include either fully hydrolyzed or partially hydrolyzed hydrolyzed polyvinyl alcohol (PVA) materials, with a solids range of 6-8%, 15-20 It is a mixture having a viscosity of centipoise (CP). The thrashing size is typically applied by immersing the warp sheet in a bath containing the thrashing size via a series of dip rollers and then passing it through a squeeze roll system, which is And typically apply a squeeze pressure of 15 to 20 pounds per square inch to the coated yarn in addition to the dead load of the squeeze roller (the squeeze pressure may vary depending on the diameter of the yarn) and excess thrashing sizing It is something to remove. The slashing size may be applied at elevated temperatures (e.g., in the range of 130-150 <0> F (54-66 <0> C)) or room temperature, depending on the PVA manufacturer's recommendations. After squeezing out excess sizing agent from the yarn sheet, passing the slashed sized sheet in any convenient manner known in the art, including, but not limited to, passing the sheet over a heated roller and / or in a hot air drying oven Let dry). In slashers that incorporate a heated roller or can, the surface temperature of the can is typically in the range of 240-280 ° F. (116-138 ° C.). The actual temperature profile of the drying can depends, in part, on the can configuration, the number of cans and the speed of the yarn. In a hot air drying oven, the temperature of the air in the oven is typically in the range of 275-300 ° F (135-149 ° C). After drying, the warp sheet is passed through a series of split rods to separate the warp sheet, and the hook lead assembly and comb to align the warp sheet and ensure that there are no ends adhering to one another. The yarn sheet is then wound around the warp beam.

一次デンプン油コーティングおよびスラッシングサイズ剤はどちらも、被コーティングヤーンが組み込まれた織物を含浸させるために使用される高分子樹脂マトリックス材料と適合性でない。その結果、このようなコーティングは織物から、例えばヒートクリーニングおよび/またはスクラビングによって、このようなヤーンで製織された織物をマトリックス材料に組み込む前に除去されなければならない。例えば、典型的な1工程ヒートクリーニングプロセスは、織物を600〜800°F(316〜427℃)で70〜80時間加熱し、デンプン油の一次サイジング組成物およびスラッシングサイズ剤を除去することを伴うものであり得る。代替的な2工程操作では、織物を炉内に展開し、ここで火炎に曝露してサイズ剤の一部を焼失させ、次いで600〜800°F(316〜427℃)で50〜60時間加熱する。この2工程操作の第1工程は、場合によってはカラメル化と称され、太糸で製織された清浄な織物(すなわち、7628スタイル布)を加熱するために典型的に使用される。   Both primary starch oil coatings and slashing sizes are not compatible with the polymeric resin matrix material used to impregnate the fabric in which the coated yarn is incorporated. As a result, such coatings must be removed from the fabric, for example by heat cleaning and / or scrubbing, before incorporating the fabric woven with such yarns into the matrix material. For example, a typical one-step heat cleaning process involves heating the fabric at 600-800 ° F. (316-427 ° C.) for 70-80 hours to remove the primary sizing composition of the starch oil and the slashing size It can be In an alternative two-step operation, the fabric is deployed in a furnace where it is exposed to flames to burn off a portion of the sizing agent and then heated at 600-800 ° F. (316-427 ° C.) for 50-60 hours Do. The first step of this two-step operation, sometimes referred to as caramelization, is typically used to heat heavy fabrics woven clean fabrics (i.e., 7628 style fabrics).

樹脂マトリックス材料と適合性である一次サイジング組成物を、形成の間に個々のガラス繊維に適用すると、ガラス繊維を保護するためのさらなるスラッシングサイズ剤の適用が不要となることがわかった。その結果、スラッシングサイズ剤の適用によるさらなる繊維保護の必要性が排除される。しかしながら、樹脂適合性コーティングを有するかかる縦糸を複数のセクションビームのワープビームに、例えば、スラッシングサイズ剤の添加、加熱および乾燥(場合によっては「乾燥スラッシング」)を行なわずに縦糸をスラッシャーに通すことによって単純に巻き付けてワープビームを形成すると、ワープビーム欠陥(エンドの巻きおよび撚りによるエンド破断など)の数が過剰になることが観察された。エンドの巻きは、隣接するガラスストランドが互いの上部に撒き付いて一緒に撚られた状態であり、製織の間にエンドの破断がもたらされることがあり得、さらに、これは布品質の課題(エンドアウト、ファジーエンド、擦り切れエンドおよび望ましくないヤーンの組み継ぎ)に関連するため特に厄介である。   It has been found that applying a primary sizing composition that is compatible with the resin matrix material to the individual glass fibers during formation eliminates the need for the application of additional slashing sizes to protect the glass fibers. As a result, the need for additional fiber protection by the application of thrashing size is eliminated. However, passing such a warp with a resin compatible coating to a warp beam of multiple section beams, for example, passing the warp through a slasher without addition of a slashing size, heating and drying (or in some cases "dry slashing") It has been observed that when simply winding to form a warp beam, the number of warp beam defects (such as end breakage due to end winding and twisting) becomes excessive. The winding of the end is such that adjacent glass strands are wound together and twisted together on top of one another, which may result in breakage of the end during weaving, which is also an issue of fabric quality ( Particularly troublesome because it relates to end-outs, fuzzy ends, frayed ends and unwanted yarn splices.

それにもかかわらず、テキスタイル製織業界におけるワープビームの主要な形成方法がスラッシャーの使用によるものであるため、およびほとんどの製織操作は既にこの型の設備を有するため、スラッシングサイズ剤を使用することなくスラッシャー上に樹脂適合性コーティングを有する縦糸を備えたワープビームを作製できることは重要である。   Nevertheless, as the primary method of forming the warp beam in the textile weaving industry is through the use of thrashers, and because most weaving operations already have this type of equipment, thrashers without the use of thrashing sizing agents It is important to be able to make a warp beam with a warp having a resin compatible coating thereon.

K.Loewenstein,The Manufacturing Technology of Continuous Glass Fibres,(第3版.1993)の第237〜244頁K. Loewenstein, The Manufacturing Technology of Continuous Glass Fibers, (Third Edition. 1993), pages 237-244.

概要
本発明の種々の実施形態は、一般に、低密度で高強度のガラス繊維、ならびに繊維ガラスストランド、ヤーン、布、および強化用途における使用に適合させた低密度で高強度のガラス繊維を備えている複合材に関する。
SUMMARY Various embodiments of the present invention generally comprise low density, high strength glass fibers, and low density, high strength glass fibers adapted for use in fiber glass strands, yarns, fabrics, and reinforcement applications. Related to composites.

本発明の一部の実施形態は繊維ガラスストランドに関する。いくつかの繊維化可能なガラス組成物を本明細書において本発明の一部として開示しているが、本発明の種々の実施形態は、ガラス繊維、繊維ガラスストランド、ヤーン、およびかかる組成物で形成されたガラス繊維が組み込まれた他の製品を包含し得ると理解されたい。   Some embodiments of the present invention relate to fiber glass strands. Although some fiberizable glass compositions are disclosed herein as part of the present invention, various embodiments of the present invention include glass fibers, fiber glass strands, yarns, and such compositions. It is to be understood that the formed glass fiber may encompass other products incorporating it.

一態様において、本発明の繊維ガラスストランドは、下記の成分:
SiO2 60〜68重量パーセント;
B2O3 7〜12重量パーセント;
Al2O3 9〜15重量パーセント;
MgO 8〜15重量パーセント;
CaO 0〜4重量パーセント;
Li2O 0〜2重量パーセント;
Na2O 0〜1重量パーセント;
K2O 0〜1重量パーセント;
Fe2O3 0〜1重量パーセント;
F2 0〜1重量パーセント;
TiO2 0〜2重量パーセント;および
他の構成物質 合計で0〜5重量パーセント
を含み;
(Li2O+Na2O+K2O)含量が2重量パーセント未満であり、MgO含量が重量パーセント基準でCaOの含量の少なくとも2倍である
ガラス組成物が含まれた複数のガラス繊維が含まれたものである。
In one aspect, the fiber glass strand of the present invention comprises the following components:
60-68 weight percent SiO2;
B2O3 7 to 12 weight percent;
Al2O3 9-15 weight percent;
MgO 8 to 15 weight percent;
CaO 0-4 weight percent;
Li2O 0-2% by weight;
Na2O 0-1 weight percent;
K2O 0-1 weight percent;
0 to 1 weight percent of Fe2O3;
F2 0-1 weight percent;
0 to 2 weight percent TiO 2; and 0 to 5 weight percent in total of the other constituents;
A plurality of glass fibers including a glass composition having a (Li2O + Na2O + K2O) content of less than 2 weight percent and a MgO content of at least twice the content of CaO on a weight percent basis are included.

別の態様において、本発明の繊維ガラスストランドは、下記の成分:
SiO2 53.5〜77重量パーセント;
B2O3 4.5〜14.5重量パーセント;
Al2O3 4.5〜18.5重量パーセント;
MgO 4〜12.5重量パーセント;
CaO 0〜10.5重量パーセント;
Li2O 0〜4重量パーセント;
Na2O 0〜2重量パーセント;
K2O 0〜1重量パーセント;
Fe2O3 0〜1重量パーセント;
F2 0〜2重量パーセント;
TiO2 0〜2重量パーセント;および
他の構成物質 合計で0〜5重量パーセント
を含むガラス組成物が含まれた複数のガラス繊維が含まれたものである。
In another aspect, the fiber glass strand of the present invention comprises the following components:
SiO 2 53.5-77 weight percent;
B2O3 4.5 to 14.5 weight percent;
Al2O3 4.5 to 18.5% by weight;
MgO 4 to 12.5 weight percent;
CaO 0-0.5% by weight;
Li2O 0-4 weight percent;
0 to 2 weight percent Na2O;
K2O 0-1 weight percent;
0 to 1 weight percent of Fe2O3;
F2 0-2 weight percent;
And a plurality of glass fibers including a glass composition containing 0 to 2 weight percent of TiO2; and 0 to 5 weight percent in total.

一部の実施形態において、該複数のガラス繊維は約5ミクロン〜約13ミクロンの直径を有するものであり得る。一部の実施形態では、繊維ガラスストランドは、サイジング組成物で少なくとも一部分がコーティングされている。   In some embodiments, the plurality of glass fibers can have a diameter of about 5 microns to about 13 microns. In some embodiments, the fiber glass strands are at least partially coated with a sizing composition.

本発明の一部の実施形態は、本明細書に記載のガラス組成物で形成された少なくとも1本の繊維ガラスストランドで形成されたヤーンに関する。本発明の一部の実施形態は、本明細書に記載のガラス組成物で形成された少なくとも1本の繊維ガラスストランドが組み込まれた布に関する。一部の実施形態では、該布に使用される横糸は、該少なくとも1本の繊維ガラスストランドが含まれたものであり得る。縦糸は、一部の実施形態では、該少なくとも1本の繊維ガラスストランドが含まれたものであり得る。一部の実施形態では、繊維ガラスストランドは、本発明による布を形成するために使用される横糸と縦糸の両方に使用され得る。一部の実施形態では、本発明の布は、平織物、綾織物、千鳥綾織物(crowfoot fabric)、朱子織物、ステッチボンディング織物、または3D織物を含むものであり得る。   Some embodiments of the present invention relate to yarns formed of at least one fiber glass strand formed of a glass composition as described herein. Some embodiments of the present invention relate to fabrics incorporating at least one fiber glass strand formed of a glass composition as described herein. In some embodiments, weft yarns used in the fabric may include the at least one fiber glass strand. The warp, in some embodiments, may be comprised of the at least one fiber glass strand. In some embodiments, fiber glass strands may be used for both weft and warp yarns used to form a fabric according to the present invention. In some embodiments, the fabrics of the present invention may include plain, twill, crowfoot, satin, stitch bonded, or 3D fabrics.

本発明の一部の実施形態は、高分子樹脂および本明細書に記載の種々のガラス組成物のうちの1種類で形成されたガラス繊維を備えている複合材に関する。ガラス繊維は、本発明の一部の実施形態による繊維ガラスストランド由来のものであり得る。一部の実施形態では、ガラス繊維は織物などの布に組み込まれ得る。例えば、ガラス繊維は、布を形成するために製織された横糸および/または縦糸に存在し得る。複合材が布を構成している実施形態において、布は、平織物、綾織物、千鳥綾織物、朱子織物、ステッチボンディング織物、または3D織物を含むものであり得る。ガラス繊維は複合材に、他の形態で組み込まれていてもよい、ならびに以下により詳細に論考するように組み込まれていてもよい。   Some embodiments of the present invention relate to composites comprising a polymeric resin and glass fibers formed of one of the various glass compositions described herein. The glass fibers may be from fiber glass strands according to some embodiments of the present invention. In some embodiments, glass fibers can be incorporated into fabrics, such as textiles. For example, glass fibers may be present in the weft and / or warp yarns woven to form a fabric. In embodiments where the composite comprises a fabric, the fabric may comprise plain weave, twill weave, twill weave, satin weave, stitch bonded weave, or 3D weave. Glass fibers may be incorporated into the composite in other forms, as well as as discussed in more detail below.

高分子樹脂に関して、本発明の複合材は1種類以上のさまざまな高分子樹脂が含まれたものであり得る。一部の実施形態では、高分子樹脂は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、熱可塑性ポリウレタン、フェノール系、ポリエステル、ビニルエステル、ポリジシクロペンタジエン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、シアン酸エステル、ビス−マレイミド、および熱硬化型ポリウレタン樹脂のうちの少なくとも1種類を含むものである。高分子樹脂は、一部の実施形態では、エポキシ樹脂を含むものであり得る。   With respect to polymeric resins, the composites of the present invention may be comprised of one or more different polymeric resins. In some embodiments, the polymeric resin is polyethylene, polypropylene, polyamide, polyimide, polybutylene terephthalate, polycarbonate, thermoplastic polyurethane, phenolic, polyester, vinyl ester, polydicyclopentadiene, polyphenylene sulfide, polyetheretherketone, It contains at least one of cyanate ester, bis-maleimide, and thermosetting polyurethane resin. The polymeric resin may, in some embodiments, comprise an epoxy resin.

本発明の複合材は、さまざまな形態であり得、さまざまな用途に使用され得る。例えば限定されないが、複合材としては、航空宇宙用複合材、航空機産業用複合材、レードーム、積層体、繊維−金属積層体などが挙げられ得る。一例として、繊維−金属積層体は、ガラス強化複合材の種々の層および金属シートを備えているものであり得る。一実施形態において、繊維−金属積層体は、高分子樹脂および複数の本明細書に記載の種々のガラス組成物のうちの1種類で形成されたガラス繊維が含まれた布を備えているプリプレグと、該プリプレグ(pregreg)の一表面に接着的に固定された第1の金属シートと、該プリプレグ(prereg)の第2の表面に接着的に固定された第2の金属シートとを、該プリプレグが該2つの金属シート間に配置されるように備えているものであり得る。別の実施形態では、第2のプリプレグが第2の金属シートと第3の金属シートの間に配置されている。一実施形態では、金属シートはアルミニウムが含まれたものであり得、高分子樹脂はエポキシが含まれたものであり得る。   The composites of the present invention may be in various forms and may be used in various applications. For example, without limitation, composites may include aerospace composites, aerospace composites, radomes, laminates, fiber-metal laminates, and the like. As an example, a fiber-metal laminate may be provided with various layers of glass reinforced composites and metal sheets. In one embodiment, a fiber-metal laminate is a prepreg comprising a fabric comprising a polymeric resin and glass fibers formed of one of a plurality of various glass compositions described herein. A first metal sheet adhesively fixed to one surface of the prepreg (pregreg), and a second metal sheet adhesively fixed to the second surface of the prepreg (prereg); A prepreg may be provided to be disposed between the two metal sheets. In another embodiment, a second prepreg is disposed between the second metal sheet and the third metal sheet. In one embodiment, the metal sheet may contain aluminum, and the polymer resin may contain epoxy.

これらおよび他の実施形態を、以下の詳細説明においてさらに詳細に論考する。   These and other embodiments are discussed in further detail in the detailed description below.

詳細説明
本明細書の目的のため、特に記載のない限り、本明細書で使用している成分、反応条件などの量を示す数字はすべて、すべての場合において用語「約」によって修飾されていると理解されたい。したがって、そうでないことを記載していない限り、本明細書において以下に示した数値パラメータは、本発明で得ようとしている所望の特性に応じて異なり得る近似値である。最低限でも、特許請求の範囲の範囲に対する均等論の適用が制限されないように努めるため、各数値パラメータは、少なくとも、該数字が有効数字の報告であることを鑑みて、通常の丸め手法の適用によるものであることを解釈されたい。
DETAILED DESCRIPTION For the purpose of the present description, unless otherwise stated, all numbers indicating the amounts of components, reaction conditions etc used herein are in all cases modified by the term "about" Please understand. Thus, unless stated otherwise, the numerical parameters set forth herein below are approximations that may differ depending on the desired properties sought to be obtained in the present invention. At the very least, in order to ensure that the application of the doctrine of equivalents to the scope of the claims is not restricted, each numerical parameter should at least be applied to the usual rounding method in view of the fact that the figures are significant figures. Please interpret that it is due to.

本発明の広い範囲に示した数値範囲およびパラメータは近似値であるとはいうものの、具体例に示した数値は、可能な限り厳密に報告している。しかしながら、いずれの数値にも、適用可能な試験測定にみられる標準偏差に必然的に由来する誤差が固有に含まれている。   Notwithstanding that the numerical ranges and parameters set forth in the broad scope of the invention are approximations, the numerical values set forth in the specific examples are reported as precisely as possible. Any numerical value, however, inherently contains errors necessarily resulting from the standard deviation found in applicable test measurements.

さらに、本明細書で用いる場合、単数形「a」、「an」および「the」は、明示的および明白に単一の指示対象物に限定していない限り、複数の指示対象物を包含していることに注意されたい。   Furthermore, as used herein, the singular forms "a", "an" and "the" include plural referents unless the invention is explicitly and explicitly limited to a single referent. It should be noted that

高分子樹脂などの一部の材料をガラス繊維で強化することにより、改善された耐衝撃性および/または他の望ましい機械的特性を有する複合材がもたらされ得る。一部のガラス繊維強化用途では、より強力で、より軽量で、より費用効果の高いガラス繊維を使用することが望ましい場合があり得る。高強度および/または高い弾性率と低密度とを併せ持つことは、重量が多くの場合で重要な設計パラメータとなる一部の航空宇宙用途および輸送用途に特に重要であり得る。E−ガラスが含まれたガラス繊維と比べると、本発明の一部の実施形態に有用なガラス繊維は、高破断歪み(strain to failure)、高強度および/または低繊維密度を示すものであり得、これらを併せ持つことにより、所与の繊維体積分率または所与の複合材性能に対してより低い面密度を有するガラス繊維強化複合材がもたらされ得る。一部の実施形態では、ガラス繊維は、まず布内に配列され得る。一部の実施形態では、本発明のガラス繊維は、他の形態で、例えば限定されないが、チョップドストランド(乾燥または湿潤)、ヤーン、ウォービング(woving)、プリプレグなどとして供給され得る。要するに、該ガラス組成物の種々の実施形態(および該組成物で形成される任意の繊維)が、さまざまな用途に使用され得る。   Reinforcing some materials, such as polymeric resins, with glass fibers can result in composites with improved impact resistance and / or other desirable mechanical properties. For some glass fiber reinforced applications, it may be desirable to use stronger, lighter, more cost effective glass fibers. The combination of high strength and / or high modulus and low density may be particularly important for some aerospace and transportation applications where weight is often an important design parameter. As compared to glass fibers containing E-glass, the glass fibers useful in some embodiments of the present invention exhibit high strain to failure, high strength and / or low fiber density. Obtained and having them together may result in a glass fiber reinforced composite having a lower fiber density for a given fiber volume fraction or for a given composite performance. In some embodiments, the glass fibers may be first arranged in the fabric. In some embodiments, the glass fibers of the present invention may be supplied in other forms, such as, but not limited to, chopped strands (dry or wet), yarns, woving, prepregs, and the like. In short, the various embodiments of the glass composition (and any fibers formed of the composition) can be used for various applications.

標準的なE−ガラスと比べて改善された電気的性能(すなわち、低誘電定数(D)および/または低散逸率(D))が得られるとともに、これまでの低Dガラス提案物よりも市販の実用繊維形成物に対してより導電性の温度−粘度関係が得られる繊維化可能なガラス組成物が開発されている。かかるガラス組成物は、米国特許第7,829,490号および米国特許出願第13/229,012号(2011年9月9日に出願)(これらはともに、引用によりその全体が本明細書に組み込まれる)に記載されている。米国特許第7,829,490号および米国特許出願第13/229,012号に記載されたガラス組成物の別の任意選択の態様は、該組成物の少なくとも一部が比較的低い原料バッチコストで商業的に作製され得るものである。 While providing improved electrical performance (ie, low dielectric constant (D k ) and / or low dissipation factor (D f )) as compared to standard E-glass, previous low D k glass proposals A fiberizable glass composition has been developed which provides a more conductive temperature-viscosity relationship to commercially available commercial fiber formers. Such glass compositions are described in U.S. Patent No. 7,829,490 and U.S. Patent Application No. 13 / 229,012 (filed September 9, 2011), both of which are incorporated herein by reference in their entirety. (Incorporated). Another optional aspect of the glass composition described in U.S. Patent No. 7,829,490 and U.S. Patent Application No. 13 / 229,012 is that the raw material batch cost is relatively low, at least in part of the composition Can be made commercially.

本発明の一部の実施形態は繊維ガラスストランドに関する。本発明の一部の実施形態は、繊維ガラスストランドが含まれたヤーンに関する。本発明のヤーンの一部の実施形態は製織用途に特に好適である。また、本発明の一部の実施形態はガラス繊維布に関する。本発明のガラス繊維布の一部の実施形態は、強化用途、特に、低密度で高弾性率、高強度および/または高破断歪みが重要な強化用途における使用に特に適している。さらに、本発明の一部の実施形態は、繊維ガラスストランド、ガラス繊維ヤーンおよびガラス繊維布が組み込まれた複合材(繊維強化ポリマー複合材など)に関する。本発明の一部の複合材は、強化用途、特に、低密度で高弾性率、高強度および/または高破断歪みが重要な強化用途(航空宇宙、航空機産業、風力エネルギー、レードームなど、および他の用途)における使用に特に適している。本発明の一部の複合材は、高い耐衝撃性と低密度が望ましい任意の用途における使用に特に適したものであり得る。例示的な用途としては、とりわけ、航空宇宙用途、航空機産業用途、自動車用途、船舶輸送用途、風力エネルギー用途、橋構築、およびレードームが挙げられる。本発明の一部の実施形態は航空宇宙用複合材に関する。本出願の他の実施形態は航空機産業用複合材に関する。本発明のさらに他の実施形態は、風力エネルギー用途における使用に適した複合材に関する。本発明の一部の実施形態はプリプレグに関する。本発明の他の実施形態は積層体に関する。本発明の一部の実施形態は、例えば航空機用二次構造に使用され得る繊維−金属積層体(例えば、金属シート間に配置される繊維ガラスプリプレグ)に関する。本発明の他の実施形態はレードームに関する。   Some embodiments of the present invention relate to fiber glass strands. Some embodiments of the present invention relate to yarns comprising fiber glass strands. Some embodiments of yarns of the invention are particularly suitable for weaving applications. Also, some embodiments of the present invention relate to fiberglass fabrics. Some embodiments of the glass fiber cloth of the present invention are particularly suitable for use in reinforcement applications, in particular low density, high modulus, high strength and / or high break strain is important where high strain is important. Furthermore, some embodiments of the present invention relate to fiber glass strands, fiber glass yarns and composites (such as fiber reinforced polymer composites) incorporating glass fiber cloth. Some of the composites of the present invention may be used in reinforcement applications, particularly in low density, high modulus, high strength and / or high fracture strain critical applications (aerospace, aerospace, wind energy, radomes, etc., and others) Particularly suitable for use in the Some composites of the invention may be particularly suitable for use in any application where high impact resistance and low density are desired. Exemplary applications include aerospace applications, aerospace applications, automotive applications, marine transport applications, wind energy applications, bridge construction, and radomes, among others. Some embodiments of the present invention relate to aerospace composites. Another embodiment of the present application relates to a composite for the aircraft industry. Yet another embodiment of the present invention relates to a composite suitable for use in wind energy applications. Some embodiments of the present invention relate to a prepreg. Another embodiment of the invention relates to a laminate. Some embodiments of the present invention relate to fiber-metal laminates (eg, fiber glass prepregs disposed between metal sheets) that may be used, for example, in aircraft secondary structures. Another embodiment of the invention relates to a radome.

本発明の一部の実施形態は繊維ガラスストランドに関する。一部の実施形態では、本発明の繊維ガラスストランドは、下記の成分:
SiO 60〜68重量パーセント;
7〜12重量パーセント;
Al 9〜15重量パーセント;
MgO 8〜15重量パーセント;
CaO 0〜4重量パーセント;
LiO 0〜2重量パーセント;
NaO 0〜1重量パーセント;
O 0〜1重量パーセント;
Fe 0〜1重量パーセント;
0〜1重量パーセント;
TiO 0〜2重量パーセント;および
他の構成物質 合計で0〜5重量パーセント
を含むガラス組成物が含まれた複数のガラス繊維が含まれたものである。一部の実施形態では、(LiO+NaO+KO)含量は2重量パーセント未満であり得、MgO含量は重量パーセント基準でCaOの含量の少なくとも2倍であり得る。
Some embodiments of the present invention relate to fiber glass strands. In some embodiments, the fiber glass strand of the present invention comprises the following components:
SiO 2 60-68 weight percent;
B 2 O 3 7 to 12 weight percent;
Al 2 O 3 9-15% by weight;
MgO 8 to 15 weight percent;
CaO 0-4 weight percent;
Li 2 O 0-2% by weight;
Na 2 O 0 to 1% by weight;
K 2 O 0 to 1% by weight;
Fe 2 O 3 0-1% by weight;
F 2 0 to 1 weight percent;
In which a plurality of glass fibers contains glass composition containing 0 to 5 weight percent, and other constituents total included; TiO 2 0 to 2 percent by weight. In some embodiments, the (Li 2 O + Na 2 O + K 2 O) content may be less than 2 weight percent, and the MgO content may be at least twice the content of CaO on a weight percent basis.

一部の実施形態において、本発明の繊維ガラスストランドは、下記の成分:
SiO 53.5〜77重量パーセント;
4.5〜14.5重量パーセント;
Al 4.5〜18.5重量パーセント;
MgO 4〜12.5重量パーセント;
CaO 0〜10.5重量パーセント;
LiO 0〜4重量パーセント;
NaO 0〜2重量パーセント;
O 0〜1重量パーセント;
Fe 0〜1重量パーセント;
0〜2重量パーセント;
TiO 0〜2重量パーセント;および
他の構成物質 合計で0〜5重量パーセント
を含むガラス組成物が含まれた複数のガラス繊維が含まれたものである。
In some embodiments, the fiber glass strand of the present invention comprises the following components:
SiO 2 53.5 to 77 weight percent;
B 2 O 3 4.5 to 14.5 weight percent;
Al 2 O 3 4.5 to 18.5% by weight;
MgO 4 to 12.5 weight percent;
CaO 0-0.5% by weight;
Li 2 O 0-4% by weight;
Na 2 O 0 to 2% by weight;
K 2 O 0 to 1% by weight;
Fe 2 O 3 0-1% by weight;
F 2 0-2% by weight;
In which a plurality of glass fibers contains glass composition containing 0 to 5 weight percent, and other constituents total included; TiO 2 0 to 2 percent by weight.

一部の実施形態において、本発明の繊維ガラスストランドは:
SiO 60〜68重量パーセント;
7〜12重量パーセント;
Al 9〜15重量パーセント;
MgO 8〜15重量パーセント;
CaO 0〜4重量パーセント;
LiO >0〜2重量パーセント;
NaO 0〜1重量パーセント;
O 0〜1重量パーセント;
Fe 0〜1重量パーセント;
0〜1重量パーセント;
TiO 0〜2重量パーセント;および
他の構成物質 合計で0〜5重量パーセント
を含み、
LiO含量がNaO含量またはKO含量のいずれかよりも多い
ガラス組成物が含まれたものである。
In some embodiments, the fiber glass strands of the present invention are:
SiO 2 60-68 weight percent;
B 2 O 3 7 to 12 weight percent;
Al 2 O 3 9-15% by weight;
MgO 8 to 15 weight percent;
CaO 0-4 weight percent;
Li 2 O> 0~2 wt%;
Na 2 O 0 to 1% by weight;
K 2 O 0 to 1% by weight;
Fe 2 O 3 0-1% by weight;
F 2 0 to 1 weight percent;
0 to 2 weight percent of TiO 2 ; and 0 to 5 weight percent in total of other components,
A glass composition is included which has a Li 2 O content greater than either Na 2 O content or K 2 O content.

いくつかの他のガラス組成物を本明細書において本発明の一部として開示しており、本発明の他の実施形態は、かかる組成物で形成された繊維ガラスストランドに関する。   Several other glass compositions are disclosed herein as part of the present invention, and other embodiments of the present invention relate to fiber glass strands formed with such compositions.

一部の実施形態において、本明細書に記載のガラス組成物で形成された繊維ガラスストランドは、望ましい特性(改善された繊維強度、ヤング率、破断歪み、および/または線熱膨張係数など)を示すとともに、比較的低密度も示すものであり得る。また、本明細書に開示した他のガラス組成物が含まれた繊維ガラスストランドも、1つ以上のかかる望ましい特性を示すものであり得る。   In some embodiments, fiber glass strands formed with the glass compositions described herein have desirable properties (such as improved fiber strength, Young's modulus, breaking strain, and / or linear thermal expansion coefficient). As shown, it may also exhibit relatively low density. Also, fiber glass strands, including other glass compositions disclosed herein, may also exhibit one or more such desirable properties.

繊維ガラスストランドは、所望の用途に応じた種々の直径のガラス繊維を含むものであり得る。一部の実施形態では、本発明の繊維ガラスストランドは、約5〜約13μmの直径を有する少なくとも1種類のガラス繊維を含むものである。他の実施形態では、該少なくとも1種類のガラス繊維は約5〜約7μmの直径を有するものである。   Fiber glass strands may include glass fibers of various diameters depending on the desired application. In some embodiments, the fiber glass strands of the present invention comprise at least one glass fiber having a diameter of about 5 to about 13 μm. In another embodiment, the at least one glass fiber has a diameter of about 5 to about 7 μm.

一部の実施形態において、本発明の繊維ガラスストランドはロービングに形成され得る。ロービングは、集束、多端または単一端の直接延伸ロービングを含み得る。本発明の繊維ガラスストランドが含まれたロービングは、所望の用途に応じた種々の直径および密度を有する直接延伸単一端ロービングを含み得る。一部の実施形態では、本発明の繊維ガラスストランドが含まれたロービングは約112yd/lbまでの密度を示すものである。   In some embodiments, the fiber glass strands of the present invention may be formed into rovings. Roving may include focusing, multi-end or single-ended direct draw roving. Rovings containing fiber glass strands of the present invention may include direct drawn single ended rovings having various diameters and densities depending on the desired application. In some embodiments, rovings comprising the fiber glass strands of the present invention exhibit a density of up to about 112 yd / lb.

本発明の一部の実施形態は、本明細書に開示した少なくとも1本の繊維ガラスストランドが含まれたヤーンに関する。一部の実施形態では、本発明のヤーンは、60〜68重量パーセントのSiO、7〜12重量パーセントのB、9〜15重量パーセントのAl、8〜15重量パーセントのMgO、0〜4重量パーセントのCaO、0〜2重量パーセントのLiO、0〜1重量パーセントのNaO、0〜1重量パーセントのKO、0〜1重量パーセントのF、0〜1重量パーセントのF、0〜2重量パーセントのTiO、および合計で0〜5重量パーセントの他の構成物質を含むガラス組成物が含まれた少なくとも1本の繊維ガラスストランドで構成されている。該ヤーンは、一部の実施形態では、53.5〜77重量パーセントのSiO、4.5〜14.5重量パーセントのB、4.5〜18.5重量パーセントのAl、4〜12.5重量パーセントのMgO、0〜10.5重量パーセントのCaO、0〜4重量パーセントのLiO、0〜2重量パーセントのNaO、0〜1重量パーセントのKO、0〜1重量パーセントのF、0〜2重量パーセントのF、0〜2重量パーセントのTiO、および合計で0〜5重量パーセントの他の構成物質を含むガラス組成物が含まれた少なくとも1本の繊維ガラスストランドで構成されている。他の実施形態では、本発明のヤーンは、本発明の一部として本明細書に開示した該他のガラス組成物のうちの1種類が含まれた少なくとも1本の繊維ガラスストランドが含まれたものであり得る。 Some embodiments of the present invention relate to a yarn comprising at least one fiber glass strand as disclosed herein. In some embodiments, the yarn of the present invention comprises 60 to 68 weight percent SiO 2 , 7 to 12 weight percent B 2 O 3 , 9 to 15 weight percent Al 2 O 3 , 8 to 15 weight percent MgO, 0 to 4 weight percent CaO, 0 to 2 weight percent Li 2 O, 0 to 1 weight percent Na 2 O, 0 to 1 weight percent K 2 O, 0 to 1 weight percent F 2 O 3 , 0-1 wt% of F 2, composed of at least one fiberglass strand that contains glass composition comprising other constituents of 0-5 weight percent TiO 2, and the sum of 0-2% by weight It is done. The yarns, in some embodiments, from 53.5 to 77 percent by weight of SiO 2, 4.5-14.5% by weight of B 2 O 3, from 4.5 to 18.5% by weight of Al 2 O 3 , 4 to 12.5 weight percent of MgO, 0 to 0.55 weight percent of CaO, 0 to 4 weight percent of Li 2 O, 0 to 2 weight percent of Na 2 O, 0 to 1 weight percent of K 2 A glass composition comprising O, 0 to 1 weight percent F 2 O 3 , 0 to 2 weight percent F 2 , 0 to 2 weight percent TiO 2 , and a total of 0 to 5 weight percent other constituents It consists of at least one fiber glass strand included. In another embodiment, the yarn of the present invention comprised at least one fiber glass strand comprising one of the other glass compositions disclosed herein as part of the present invention. It can be

一部の実施形態において、本発明のヤーンは、本明細書に開示した少なくとも1本の繊維ガラスストランドで構成されており、該少なくとも1本の繊維ガラスストランドは、サイジング組成物で少なくとも一部分がコーティングされている。一部の実施形態では、サイジング組成物は熱硬化性高分子樹脂と適合性である。他の実施形態では、サイジング組成物はデンプン油サイジング組成物を含むものであり得る。   In some embodiments, the yarn of the present invention is comprised of at least one fiber glass strand disclosed herein, wherein the at least one fiber glass strand is at least partially coated with a sizing composition. It is done. In some embodiments, the sizing composition is compatible with the thermosetting polymer resin. In other embodiments, the sizing composition may comprise a starch oil sizing composition.

ヤーンは、所望の用途に応じた種々の線質量密度を有するものであり得る。一部の実施形態では、本発明のヤーンは、5,000yd/lb〜約10,000yd/lbの線質量密度を有するものである。   The yarns can be of various linear mass densities depending on the desired application. In some embodiments, the yarns of the present invention have a linear mass density of 5,000 yd / lb to about 10,000 yd / lb.

ヤーンは、所望の用途に応じた種々の撚りレベルおよび方向を有するものであり得る。一部の実施形態では、本発明のヤーンは、1インチあたり約0.5〜約2回転のz方向の撚りを有するものである。他の実施形態では、本発明のヤーンは、1インチあたり約0.7回転のz方向の撚りを有するものである。   The yarns can be of various twist levels and orientations depending on the desired application. In some embodiments, the yarns of the present invention have a twist in the z-direction of about 0.5 to about 2 turns per inch. In another embodiment, the yarn of the present invention has a twist in the z-direction of about 0.7 revolutions per inch.

ヤーンは、所望の用途に応じて一緒に撚られた、および/またはもろ撚りされた1本以上のストランドで作製されたものであり得る。ヤーンは、一緒に撚られているがもろ撚りされていない1本以上のストランドで作製されたものであってもよい;かかるヤーンは「シングルヤーン(singles)」として公知である。本発明のヤーンは、一緒に撚られているがもろ撚りされていない1本以上のストランドで作製されたものであり得る。一部の実施形態では、本発明のヤーンは、一緒に撚られた1〜4本のストランドが含まれたものである。他の実施形態では、本発明のヤーンは、1回撚られたストランドが含まれたものである。   The yarn may be made of one or more strands twisted and / or crimped together depending on the desired application. The yarns may be made of one or more strands that are twisted together but not retwisted; such yarns are known as "singles". The yarns of the present invention may be made of one or more strands that are twisted together but not retwisted. In some embodiments, the yarn of the present invention is comprised of 1 to 4 strands twisted together. In another embodiment, the yarn of the present invention comprises a single stranded strand.

本発明のガラス組成物が含まれたヤーンの一部の実施形態では、ヒートクリーニングおよび仕上げ後、従来のガラス組成物で作製されたヤーンと比べて改善された破断荷重保持力が示され得る。   In some embodiments of yarns that include the glass composition of the present invention, improved heat load retention can be exhibited after heat cleaning and finishing as compared to yarns made with conventional glass compositions.

本発明の一部の実施形態は、少なくとも1本の繊維ガラスストランドを含む布に関する。一部の実施形態では、該布は、60〜68重量パーセントのSiO、7〜12重量パーセントのB、9〜15重量パーセントのAl、8〜15重量パーセントのMgO、0〜4重量パーセントのCaO、0〜2重量パーセントのLiO、0〜1重量パーセントのNaO、0〜1重量パーセントのKO、0〜1重量パーセントのF、0〜1重量パーセントのF、0〜2重量パーセントのTiO、および合計で0〜5重量パーセントの他の構成物質を含むガラス組成物が含まれた少なくとも1本の繊維ガラスストランドが含まれたものである。該布は、一部の実施形態では、53.5〜77重量パーセントのSiO、4.5〜14.5重量パーセントのB、4.5〜18.5重量パーセントのAl、4〜12.5重量パーセントのMgO、0〜10.5重量パーセントのCaO、0〜4重量パーセントのLiO、0〜2重量パーセントのNaO、0〜1重量パーセントのKO、0〜1重量パーセントのF、0〜2重量パーセントのF、0〜2重量パーセントのTiO、および合計で0〜5重量パーセントの他の構成物質を含むガラス組成物が含まれた少なくとも1本の繊維ガラスストランドが含まれたものである。他の実施形態では、本発明の布は、本発明の一部として本明細書に開示した該他のガラス組成物のうちの1種類が含まれた少なくとも1本の繊維ガラスストランドを含むものであり得る。一部の実施形態では、本発明の布は本明細書に開示したヤーンが含まれたものである。本発明の布は、一部の実施形態では、本明細書に開示した少なくとも1本の繊維ガラスストランドが含まれた少なくとも1本の横糸が含まれたものであり得る。本発明の布は、一部の実施形態では、本明細書に開示した少なくとも1本の繊維ガラスストランドが含まれた少なくとも1本の縦糸が含まれたものであり得る。一部の実施形態では、本発明の布は、本明細書に開示した少なくとも1本の繊維ガラスストランドが含まれた少なくとも1本の横糸と、本明細書に開示した少なくとも1本の繊維ガラスストランドが含まれた少なくとも1本の縦糸が含まれたものである。 Some embodiments of the present invention relate to a fabric comprising at least one fiber glass strand. In some embodiments, the fabric comprises 60 to 68 weight percent SiO 2 , 7 to 12 weight percent B 2 O 3 , 9 to 15 weight percent Al 2 O 3 , 8 to 15 weight percent MgO, 0 to 4 weight percent CaO, 0 to 2 weight percent Li 2 O, 0 to 1 weight percent Na 2 O, 0 to 1 weight percent K 2 O, 0 to 1 weight percent F 2 O 3 , 0 At least one fiber glass strand comprised of a glass composition comprising ̃1 weight percent F 2 , 0 ̃2 weight percent TiO 2 , and a total of 0 ̃5 weight percent other constituents It is a thing. The fabric, in some embodiments, from 53.5 to 77 percent by weight of SiO 2, 4.5 to 14.5% by weight of B 2 O 3, 4.5~18.5 wt% of Al 2 O 3 , 4 to 12.5 weight percent of MgO, 0 to 0.55 weight percent of CaO, 0 to 4 weight percent of Li 2 O, 0 to 2 weight percent of Na 2 O, 0 to 1 weight percent of K 2 A glass composition comprising O, 0 to 1 weight percent F 2 O 3 , 0 to 2 weight percent F 2 , 0 to 2 weight percent TiO 2 , and a total of 0 to 5 weight percent other constituents Included is at least one fiber glass strand included. In another embodiment, a fabric of the present invention comprises at least one fiber glass strand comprising one of the other glass compositions disclosed herein as part of the present invention. possible. In some embodiments, the fabrics of the present invention include the yarns disclosed herein. The fabric of the present invention may, in some embodiments, include at least one weft comprising at least one fiber glass strand as disclosed herein. The fabric of the present invention may, in some embodiments, include at least one warp comprising at least one fiber glass strand as disclosed herein. In some embodiments, the inventive fabric comprises at least one weft yarn comprising at least one fiber glass strand as disclosed herein and at least one fiber glass strand as disclosed herein And at least one warp yarn is included.

布を構成する本発明の一部の実施形態では、ガラス繊維布は、工業用布スタイル番号7781に従う織物である。他の実施形態では、該布は、平織物、綾織物、千鳥綾織物、朱子織物、ステッチボンディング織物(ノンクリンプ織物としても公知である)、または「3次元」織物を含む。   In some embodiments of the invention that make up a fabric, the glass fiber fabric is a fabric according to industrial fabric style number 7781. In other embodiments, the fabric comprises plain weave, twill weave, twill weave, satin weave, stitch bonded weave (also known as non-crimp weave), or "three-dimensional" weave.

本発明の一部の実施形態は複合材に関する。一部の実施形態では、本発明の複合材は、高分子樹脂および該高分子樹脂中に配設された複数のガラス繊維を備えているものであって、該複数のガラス繊維のうちの少なくとも1種類が、下記の成分:60〜68重量パーセントのSiO、7〜12重量パーセントのB、9〜15重量パーセントのAl、8〜15重量パーセントのMgO、0〜4重量パーセントのCaO、0〜2重量パーセントのLiO、0〜1重量パーセントのNaO、0〜1重量パーセントのKO、0〜1重量パーセントのF、0〜1重量パーセントのF、0〜2重量パーセントのTiO、および合計で0〜5重量パーセントの他の構成物質を含むガラス組成物が含まれたものである。本発明の複合材は、一部の実施形態では、高分子樹脂および該高分子樹脂中に配設された複数のガラス繊維を備えているものであって、該複数のガラス繊維のうちの少なくとも1種類が、下記の成分:53.5〜77重量パーセントのSiO、4.5〜14.5重量パーセントのB、4.5〜18.5重量パーセントのAl、4〜12.5重量パーセントのMgO、0〜10.5重量パーセントのCaO、0〜4重量パーセントのLiO、0〜2重量パーセントのNaO、0〜1重量パーセントのKO、0〜1重量パーセントのF、0〜2重量パーセントのF、0〜2重量パーセントのTiO、および合計で0〜5重量パーセントの他の構成物質を含むガラス組成物が含まれたものである。他の実施形態では、本発明の複合材は、高分子樹脂および該高分子樹脂中に配設された複数のガラス繊維を備えているものであって、該複数のガラス繊維のうちの少なくとも1種類が本発明の一部として本明細書に開示した該他のガラス組成物のうちの1種類で形成されたものであってもよい。一部の実施形態では、本発明の複合材は、高分子樹脂および該高分子樹脂中に配設された本明細書に開示した少なくとも1本の繊維ガラスストランドを備えている。一部の実施形態では、本発明の複合材は、高分子樹脂および該高分子樹脂中に配設された本明細書に開示した少なくとも1本の繊維ガラスストランドが含まれたロービングの少なくとも一部分を備えている。他の実施形態では、本発明の複合材は、高分子樹脂および該高分子樹脂中に配設された本明細書に開示した少なくとも1本のヤーンを備えている。さらに他の実施形態では、本発明の複合材は、高分子樹脂および該高分子樹脂中に配設された本明細書に開示した少なくとも1つの布を備えている。一部の実施形態では、本発明の複合材は、本明細書に開示した少なくとも1本の繊維ガラスストランドが含まれた少なくとも1本の横糸と、本明細書に開示した少なくとも1本の繊維ガラスストランドが含まれた少なくとも1本の縦糸とを備えている。 Some embodiments of the present invention relate to composites. In some embodiments, the composite of the present invention comprises a polymer resin and a plurality of glass fibers disposed in the polymer resin, wherein at least one of the plurality of glass fibers is included. One kind of the following components: 60 to 68 weight percent SiO 2 , 7 to 12 weight percent B 2 O 3 , 9 to 15 weight percent Al 2 O 3 , 8 to 15 weight percent MgO, 0 to 4 weight percent CaO, 0 to 2 wt% of Li 2 O, 0 to 1% by weight of Na 2 O, 0 to 1% by weight of K 2 O, 0 to 1% by weight of F 2 O 3, 0~1 wt A glass composition comprising percent F 2 , 0-2 weight percent TiO 2 , and a total of 0-5 weight percent other constituents is included. The composite material of the present invention, in some embodiments, comprises a polymer resin and a plurality of glass fibers disposed in the polymer resin, and at least one of the plurality of glass fibers. One of the following components: 53.5 to 77 weight percent SiO 2 , 4.5 to 14.5 weight percent B 2 O 3 , 4.5 to 18.5 weight percent Al 2 O 3 , 4 12.5 wt% of MgO, 0-10.5 wt% of CaO, 0-4 wt% Li 2 O, 0 to 2 wt% of Na 2 O, 0-1% by weight K 2 O, 0 Glass compositions comprising 1 wt.% F 2 O 3 , 0 2 wt.% F 2 , 0 2 wt.% TiO 2 , and a total of 0 5 wt.% Other constituents It is a thing. In another embodiment, the composite of the present invention comprises a polymer resin and a plurality of glass fibers disposed in the polymer resin, wherein at least one of the plurality of glass fibers is included. The type may be formed of one of the other glass compositions disclosed herein as part of the present invention. In some embodiments, the composite of the present invention comprises a polymeric resin and at least one fiber glass strand disclosed herein disposed in the polymeric resin. In some embodiments, the composite of the present invention comprises at least a portion of a roving comprising a polymer resin and at least one fiber glass strand disclosed herein disposed in the polymer resin. Have. In another embodiment, the composite of the present invention comprises a polymeric resin and at least one yarn disclosed herein disposed in the polymeric resin. In yet another embodiment, the composite of the present invention comprises a polymeric resin and at least one fabric disclosed herein disposed in the polymeric resin. In some embodiments, the inventive composite comprises at least one weft comprising at least one fiber glass strand as disclosed herein and at least one fiber glass as disclosed herein And at least one warp comprising strands.

本発明の複合材は、所望の特性および用途に応じた種々の高分子樹脂を備えているものであり得る。複合材を構成する本発明の一部の実施形態では、高分子樹脂はエポキシ樹脂を含むものである。複合材を構成する本発明の他の実施形態では、高分子樹脂は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、熱可塑性ポリウレタン、フェノール系、ポリエステル、ビニルエステル、ポリジシクロペンタジエン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、シアン酸エステル、ビス−マレイミド、および熱硬化型ポリウレタン樹脂を含むものであり得る。   The composites of the present invention may be provided with various polymeric resins depending on the desired properties and applications. In some embodiments of the present invention that constitute composites, the polymeric resin comprises an epoxy resin. In another embodiment of the invention comprising the composite, the polymeric resin is polyethylene, polypropylene, polyamide, polyimide, polybutylene terephthalate, polycarbonate, thermoplastic polyurethane, phenolic, polyester, vinyl ester, polydicyclopentadiene, polyphenylene It may include sulfides, polyetheretherketones, cyanates, bis-maleimides, and thermosetting polyurethane resins.

本発明の一部の実施形態は航空宇宙用複合材に関する。一部の実施形態では、本発明の航空宇宙用複合材は、航空宇宙用途における使用に望ましい特性(高弾性率、高破断歪み(high failure−to−strain)、および/または低密度など)を示すものである。本発明の一部の航空宇宙用複合材が低密度であることにより、かかる複合材が、軽量化が重要な航空宇宙用途における使用に特に望ましくなり得る。また、本発明の航空宇宙用複合材は、航空宇宙用途に使用されている他の複合材よりも低コストであり得る。   Some embodiments of the present invention relate to aerospace composites. In some embodiments, the aerospace composites of the present invention have desirable properties (such as high modulus, high failure-to-strain, and / or low density) for use in aerospace applications. It is shown. The low density of some aerospace composites of the present invention may make such composites particularly desirable for use in aerospace applications where weight reduction is important. Also, the aerospace composites of the present invention may be less expensive than other composites used in aerospace applications.

一部の実施形態において、本発明の航空宇宙用複合材は、高分子樹脂および該高分子樹脂中に配設された複数のガラス繊維を備えているものであって、該複数のガラス繊維のうちの少なくとも1種類が、下記の成分:60〜68重量パーセントのSiO、7〜12重量パーセントのB、9〜15重量パーセントのAl、8〜15重量パーセントのMgO、0〜4重量パーセントのCaO、0〜2重量パーセントのLiO、0〜1重量パーセントのNaO、0〜1重量パーセントのKO、0〜1重量パーセントのF、0〜1重量パーセントのF、0〜2重量パーセントのTiO、および合計で0〜5重量パーセントの他の構成物質を含むガラス組成物が含まれたものである。本発明の航空宇宙用複合材は、一部の実施形態では、高分子樹脂および該高分子樹脂中に配設された複数のガラス繊維を備えているものであって、該複数のガラス繊維のうちの少なくとも1種類が、下記の成分:53.5〜77重量パーセントのSiO、4.5〜14.5重量パーセントのB、4.5〜18.5重量パーセントのAl、4〜12.5重量パーセントのMgO、0〜10.5重量パーセントのCaO、0〜4重量パーセントのLiO、0〜2重量パーセントのNaO、0〜1重量パーセントのKO、0〜1重量パーセントのF、0〜2重量パーセントのF、0〜2重量パーセントのTiO、および合計で0〜5重量パーセントの他の構成物質を含むガラス組成物が含まれたものである。他の実施形態では、本発明の航空宇宙用複合材は、高分子樹脂および該高分子樹脂中に配設された複数のガラス繊維を備えているものであって、該複数のガラス繊維のうちの少なくとも1種類が本発明の一部として本明細書に開示した該他のガラス組成物のうちの1種類で形成されたものであってもよい。 In some embodiments, the aerospace composite of the present invention comprises a polymeric resin and a plurality of glass fibers disposed in the polymeric resin, the plurality of glass fibers comprising At least one of the following components: 60 to 68 weight percent SiO 2 , 7 to 12 weight percent B 2 O 3 , 9 to 15 weight percent Al 2 O 3 , 8 to 15 weight percent MgO, 0 to 4 weight percent CaO, 0 to 2 weight percent Li 2 O, 0 to 1 weight percent Na 2 O, 0 to 1 weight percent K 2 O, 0 to 1 weight percent F 2 O 3 , 0 1 weight percent F 2, those containing the glass composition comprising other constituents of 0-5 weight percent TiO 2, and the sum of 0-2% by weight. The aerospace composite of the present invention, in some embodiments, comprises a polymeric resin and a plurality of glass fibers disposed in the polymeric resin, wherein the plurality of glass fibers At least one of the following components: 53.5 to 77 weight percent SiO 2 , 4.5 to 14.5 weight percent B 2 O 3 , 4.5 to 18.5 weight percent Al 2 O 3 , 4 to 12.5 weight percent of MgO, 0 to 0.55 weight percent of CaO, 0 to 4 weight percent of Li 2 O, 0 to 2 weight percent of Na 2 O, 0 to 1 weight percent of K 2 A glass composition comprising O, 0 to 1 weight percent F 2 O 3 , 0 to 2 weight percent F 2 , 0 to 2 weight percent TiO 2 , and a total of 0 to 5 weight percent other constituents Also included It is. In another embodiment, the aerospace composite material of the present invention comprises a polymer resin and a plurality of glass fibers disposed in the polymer resin, and among the plurality of glass fibers, Or at least one of the other glass compositions may be formed of one of the other glass compositions disclosed herein as part of the present invention.

一部の実施形態において、本発明の航空宇宙用複合材は、高分子樹脂および該高分子樹脂中に配設された本明細書に開示した少なくとも1本の繊維ガラスストランドを備えている。一部の実施形態では、本発明の航空宇宙用複合材は、高分子樹脂および該高分子樹脂中に配設された本明細書に開示した少なくとも1本の繊維ガラスストランドが含まれたロービングの少なくとも一部分を備えている。他の実施形態では、本発明の航空宇宙用複合材は、高分子樹脂および該高分子樹脂中に配設された本明細書に開示した少なくとも1本のヤーンを備えている。さらに他の実施形態では、本発明の航空宇宙用複合材は、高分子樹脂および該高分子樹脂中に配設された本明細書に開示した少なくとも1つの布を備えている。一部の実施形態では、本発明の航空宇宙用複合材は、本明細書に開示した少なくとも1本の繊維ガラスストランドが含まれた少なくとも1本の横糸と、本明細書に開示した少なくとも1本の繊維ガラスストランドが含まれた少なくとも1本の縦糸とを備えている。   In some embodiments, the aerospace composite of the present invention comprises a polymeric resin and at least one fiber glass strand disclosed herein disposed in the polymeric resin. In some embodiments, the aerospace composite of the present invention is a roving comprising a polymeric resin and at least one fiber glass strand disclosed herein disposed in the polymeric resin. It has at least a part. In another embodiment, the aerospace composite of the present invention comprises a polymeric resin and at least one yarn disclosed herein disposed in the polymeric resin. In yet another embodiment, the aerospace composite of the present invention comprises a polymeric resin and at least one fabric disclosed herein disposed in the polymeric resin. In some embodiments, the aerospace composite of the present invention comprises at least one weft comprising at least one fiber glass strand as disclosed herein and at least one weft disclosed herein. And at least one warp comprising a fiber glass strand of

本発明の航空宇宙用複合材は、所望の特性および用途に応じた種々の高分子樹脂を備えているものであり得る。航空宇宙用複合材を構成する本発明の一部の実施形態では、高分子樹脂はエポキシ樹脂を含むものである。航空宇宙用複合材を構成する本発明の他の実施形態では、高分子樹脂は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、熱可塑性ポリウレタン、フェノール系、ポリエステル、ビニルエステル、ポリジシクロペンタジエン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、シアン酸エステル、ビス−マレイミド、および熱硬化型ポリウレタン樹脂を含むものであり得る。本発明の航空宇宙用複合材が使用され得るパーツの例としては、限定されないが、床板、機内の頭上の荷物入れ、厨房、シートバック、および可能性として衝撃を受けやすい他の内部コンパートメント、ならびに外部構成要素(ヘリコプターの動翼など)が挙げられ得る。   The aerospace composites of the present invention may be provided with various polymeric resins depending on the desired properties and applications. In some embodiments of the invention comprising an aerospace composite, the polymeric resin comprises an epoxy resin. In another embodiment of the present invention, which constitutes an aerospace composite, the polymeric resin is polyethylene, polypropylene, polyamide, polyimide, polybutylene terephthalate, polycarbonate, thermoplastic polyurethane, phenolic, polyester, vinyl ester, polydicyclo It may include pentadiene, polyphenylene sulfide, polyetheretherketone, cyanate ester, bis-maleimide, and thermosetting polyurethane resin. Examples of parts in which the aerospace composites of the present invention may be used include, but are not limited to, floorboards, in-flight overhead storage bins, kitchens, seatbacks, and possibly other interior compartments susceptible to impact, and External components such as helicopter blades may be mentioned.

本発明の一部の実施形態は航空機産業用複合材に関する。一部の実施形態では、本発明の航空機産業用複合材は、航空機産業用途における使用に望ましい特性(高弾性率、高破断歪み、および/または低密度など)を示すものである。本発明の一部の航空機産業用複合材が高破断歪みであることにより、かかる複合材が、高い耐衝撃性が重要である航空機産業用途(航空機の内装用途など)における使用に特に望ましくなり得る。一部の実施形態では、本発明の航空機産業用複合材では、E−ガラス布で形成された複合材と比べて衝撃性能の増大が示され得る。また、本発明の航空機産業用複合材は、航空機産業用途に使用されている他の複合材よりも低コストであり得る。本発明の航空機産業用複合材は、航空機の内装(例えば、とりわけ、手荷物収納部、座席、および床)における使用に適したものであり得る。   Some embodiments of the present invention relate to composites for the aircraft industry. In some embodiments, the composites for aircraft industry of the present invention exhibit desirable properties (such as high modulus, high strain at break, and / or low density) for use in aircraft industry applications. The high fracture strain of some aircraft industry composites of the present invention may make such composites particularly desirable for use in aircraft industry applications where high impact resistance is important, such as aircraft interior applications. . In some embodiments, the composite for aircraft industry of the present invention may exhibit increased impact performance as compared to a composite formed of E-glass cloth. Also, the composites for the aircraft industry of the present invention may be less expensive than other composites used in aircraft industry applications. The composite for the aircraft industry of the present invention may be suitable for use in the interior of an aircraft, such as, for example, luggage storage, seating and floors.

一部の実施形態において、本発明の航空機産業用複合材は、高分子樹脂および該高分子樹脂中に配設された複数のガラス繊維を備えているものであって、該複数のガラス繊維のうちの少なくとも1種類が、下記の成分:60〜68重量パーセントのSiO、7〜12重量パーセントのB、9〜15重量パーセントのAl、8〜15重量パーセントのMgO、0〜4重量パーセントのCaO、0〜2重量パーセントのLiO、0〜1重量パーセントのNaO、0〜1重量パーセントのKO、0〜1重量パーセントのF、0〜1重量パーセントのF、0〜2重量パーセントのTiO、および合計で0〜5重量パーセントの他の構成物質を含むガラス組成物が含まれたものである。本発明の航空機産業用複合材は、一部の実施形態では、高分子樹脂および該高分子樹脂中に配設された複数のガラス繊維を備えているものであって、該複数のガラス繊維のうちの少なくとも1種類が、下記の成分:53.5〜77重量パーセントのSiO、4.5〜14.5重量パーセントのB、4.5〜18.5重量パーセントのAl、4〜12.5重量パーセントのMgO、0〜10.5重量パーセントのCaO、0〜4重量パーセントのLiO、0〜2重量パーセントのNaO、0〜1重量パーセントのKO、0〜1重量パーセントのF、0〜2重量パーセントのF、0〜2重量パーセントのTiO、および合計で0〜5重量パーセントの他の構成物質を含むガラス組成物が含まれたものである。他の実施形態では、本発明の航空機産業用複合材は、高分子樹脂および該高分子樹脂中に配設された複数のガラス繊維を備えているものであって、該複数のガラス繊維のうちの少なくとも1種類が本発明の一部として本明細書に開示した該他のガラス組成物のうちの1種類で形成されたものであってもよい。 In some embodiments, the composite for the aircraft industry of the present invention comprises a polymer resin and a plurality of glass fibers disposed in the polymer resin, wherein the plurality of glass fibers is At least one of the following components: 60 to 68 weight percent SiO 2 , 7 to 12 weight percent B 2 O 3 , 9 to 15 weight percent Al 2 O 3 , 8 to 15 weight percent MgO, 0 to 4 weight percent CaO, 0 to 2 weight percent Li 2 O, 0 to 1 weight percent Na 2 O, 0 to 1 weight percent K 2 O, 0 to 1 weight percent F 2 O 3 , 0 1 weight percent F 2, those containing the glass composition comprising other constituents of 0-5 weight percent TiO 2, and the sum of 0-2% by weight. The composite for aircraft industry of the present invention, in some embodiments, comprises a polymer resin and a plurality of glass fibers disposed in the polymer resin, wherein the plurality of glass fibers At least one of the following components: 53.5 to 77 weight percent SiO 2 , 4.5 to 14.5 weight percent B 2 O 3 , 4.5 to 18.5 weight percent Al 2 O 3 , 4 to 12.5 weight percent of MgO, 0 to 0.55 weight percent of CaO, 0 to 4 weight percent of Li 2 O, 0 to 2 weight percent of Na 2 O, 0 to 1 weight percent of K 2 A glass composition comprising O, 0 to 1 weight percent F 2 O 3 , 0 to 2 weight percent F 2 , 0 to 2 weight percent TiO 2 , and a total of 0 to 5 weight percent other constituents Included Than is. In another embodiment, the composite for aircraft industry of the present invention comprises a polymer resin and a plurality of glass fibers disposed in the polymer resin, wherein the plurality of glass fibers are included in the plurality of glass fibers. Or at least one of the other glass compositions may be formed of one of the other glass compositions disclosed herein as part of the present invention.

一部の実施形態において、本発明の航空機産業用複合材は、高分子樹脂および該高分子樹脂中に配設された本明細書に開示した少なくとも1本の繊維ガラスストランドを備えている。一部の実施形態では、本発明の航空機産業用複合材は、高分子樹脂および該高分子樹脂中に配設された本明細書に開示した少なくとも1本の繊維ガラスストランドが含まれたロービングの少なくとも一部分を備えている。他の実施形態では、本発明の航空機産業用複合材は、高分子樹脂および該高分子樹脂中に配設された本明細書に開示した少なくとも1本のヤーンを備えている。さらに他の実施形態では、本発明の航空機産業用複合材は、高分子樹脂および該高分子樹脂中に配設された本明細書に開示した少なくとも1つの布を備えている。一部の実施形態では、本発明の航空機産業用複合材は、本明細書に開示した少なくとも1本の繊維ガラスストランドが含まれた少なくとも1本の横糸と、本明細書に開示した少なくとも1本の繊維ガラスストランドが含まれた少なくとも1本の縦糸とを備えている。   In some embodiments, the composite for the aircraft industry of the present invention comprises a polymeric resin and at least one fiber glass strand disclosed herein disposed in the polymeric resin. In some embodiments, the composite for the aircraft industry of the present invention is a roving comprising a polymer resin and at least one fiber glass strand disclosed herein disposed in the polymer resin. It has at least a part. In another embodiment, the composite for the aircraft industry of the present invention comprises a polymeric resin and at least one yarn disclosed herein disposed in the polymeric resin. In yet another embodiment, the composite for the aircraft industry of the present invention comprises a polymeric resin and at least one fabric disclosed herein disposed in the polymeric resin. In some embodiments, the composite for the aircraft industry of the present invention comprises at least one weft comprising at least one fiber glass strand as disclosed herein and at least one weft disclosed herein. And at least one warp comprising a fiber glass strand of

本発明の航空機産業用複合材は、所望の特性および用途に応じた種々の高分子樹脂を備えているものであり得る。航空機産業用複合材を構成する本発明の一部の実施形態では、高分子樹脂はフェノール系樹脂を含むものである。航空機産業用複合材を構成する本発明の他の実施形態では、高分子樹脂は、エポキシ、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、熱可塑性ポリウレタン、フェノール系、ポリエステル、ビニルエステル、ポリジシクロペンタジエン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、シアン酸エステル、ビス−マレイミド、および熱硬化型ポリウレタン樹脂を含むものであり得る。本発明の航空宇宙用複合材が使用され得るパーツの例としては、限定されないが、床板、機内の頭上の荷物入れ、厨房、シートバック、および可能性として衝撃を受けやすい他の内部コンパートメント、ならびに外部構成要素(ヘリコプターの動翼など)が挙げられ得る。   The composite for the aircraft industry of the present invention may be provided with various polymer resins depending on the desired properties and applications. In some embodiments of the present invention that make up composites for the aircraft industry, the polymeric resin comprises a phenolic resin. In another embodiment of the present invention, which constitutes a composite for the aircraft industry, the polymeric resin is epoxy, polyethylene, polypropylene, polyamide, polyimide, polybutylene terephthalate, polycarbonate, thermoplastic polyurethane, phenolic, polyester, vinyl ester, It may include polydicyclopentadiene, polyphenylene sulfide, polyetheretherketone, cyanate ester, bis-maleimide, and thermosetting polyurethane resins. Examples of parts in which the aerospace composites of the present invention may be used include, but are not limited to, floorboards, in-flight overhead storage bins, kitchens, seatbacks, and possibly other interior compartments susceptible to impact, and External components such as helicopter blades may be mentioned.

本発明の一部の実施形態は風力エネルギー用途に使用され得る複合材に関する。一部の実施形態では、風力エネルギー用途における使用に適した本発明の複合材は、風力エネルギー用途における使用に望ましい特性(高弾性率/高破断歪みおよび低密度など)を示すものである。また、風力エネルギー用途における使用に適した本発明の複合材は、風力エネルギー用途に使用されている他の複合材よりも低コストであり得る。本発明の複合材は、風力タービンブレード、特に、他の長い風力タービンブレードと比べてより軽量であるがなお強力な長い風力タービンブレードにおける使用に適したものであり得る。   Some embodiments of the present invention relate to composites that may be used in wind energy applications. In some embodiments, inventive composites suitable for use in wind energy applications are those that exhibit desirable properties (such as high modulus / high rupture strain and low density) for use in wind energy applications. Also, the composites of the present invention suitable for use in wind energy applications may be less expensive than other composites used in wind energy applications. The composites of the present invention may be suitable for use in wind turbine blades, in particular lighter but still powerful long wind turbine blades as compared to other long wind turbine blades.

一部の実施形態において、風力エネルギー用途における使用に適した本発明の複合材は、高分子樹脂および該高分子樹脂中に配設された複数のガラス繊維を備えているものであって、該複数のガラス繊維のうちの少なくとも1種類が、下記の成分:60〜68重量パーセントのSiO、7〜12重量パーセントのB、9〜15重量パーセントのAl、8〜15重量パーセントのMgO、0〜4重量パーセントのCaO、0〜2重量パーセントのLiO、0〜1重量パーセントのNaO、0〜1重量パーセントのKO、0〜1重量パーセントのF、0〜1重量パーセントのF、0〜2重量パーセントのTiO、および合計で0〜5重量パーセントの他の構成物質を含むガラス組成物が含まれたものである。風力エネルギー用途における使用に適した本発明の複合材は、一部の実施形態では、高分子樹脂および該高分子樹脂中に配設された複数のガラス繊維を備えているものであって、該複数のガラス繊維のうちの少なくとも1種類が、下記の成分:53.5〜77重量パーセントのSiO、4.5〜14.5重量パーセントのB、4.5〜18.5重量パーセントのAl、4〜12.5重量パーセントのMgO、0〜10.5重量パーセントのCaO、0〜4重量パーセントのLiO、0〜2重量パーセントのNaO、0〜1重量パーセントのKO、0〜1重量パーセントのF、0〜2重量パーセントのF、0〜2重量パーセントのTiO、および合計で0〜5重量パーセントの他の構成物質を含むガラス組成物が含まれたものである。他の実施形態では、本発明の航空機産業用複合材は、高分子樹脂および該高分子樹脂中に配設された複数のガラス繊維を備えているものであって、該複数のガラス繊維のうちの少なくとも1種類が本発明の一部として本明細書に開示した該他のガラス組成物のうちの1種類で形成されたものであってもよい。 In some embodiments, a composite of the present invention suitable for use in wind energy applications comprises a polymeric resin and a plurality of glass fibers disposed in the polymeric resin. At least one of the plurality of glass fibers comprises the following components: 60 to 68 weight percent SiO 2 , 7 to 12 weight percent B 2 O 3 , 9 to 15 weight percent Al 2 O 3 , 8 to 15 Weight percent MgO, 0-4 weight percent CaO, 0-2 weight percent Li 2 O, 0-1 weight percent Na 2 O, 0-1 weight percent K 2 O, 0-1 weight percent F 2 O 3, 0 to 1% by weight of F 2, 0 to 2% by weight of TiO 2, and the glass composition comprising other constituents of 0-5% by weight in total were included Than is. Composites of the invention suitable for use in wind energy applications, in some embodiments, comprise a polymeric resin and a plurality of glass fibers disposed in the polymeric resin at least one of the plurality of glass fibers, the following components: 53.5 to 77% by weight of SiO 2, 4.5-14.5% by weight of B 2 O 3, from 4.5 to 18.5 wt Percent Al 2 O 3 , 4 to 12.5 weight percent MgO, 0 to 0.55 weight percent CaO, 0 to 4 weight percent Li 2 O, 0 to 2 weight percent Na 2 O, 0 to 1 weight percent K 2 O, 0 to 1% by weight of F 2 O 3, 0~2 wt% of F 2, 0 to 2% by weight of TiO 2, and the other constituents of 0-5 wt% in total In which free glass composition is included. In another embodiment, the composite for aircraft industry of the present invention comprises a polymer resin and a plurality of glass fibers disposed in the polymer resin, wherein the plurality of glass fibers are included in the plurality of glass fibers. Or at least one of the other glass compositions may be formed of one of the other glass compositions disclosed herein as part of the present invention.

一部の実施形態において、風力エネルギー用途における使用に適した本発明の複合材は、高分子樹脂および該高分子樹脂中に配設された本明細書に開示した少なくとも1本の繊維ガラスストランドを備えている。一部の実施形態では、風力エネルギー用途における使用に適した本発明の複合材は、高分子樹脂および該高分子樹脂中に配設された本明細書に開示した少なくとも1本の繊維ガラスストランドが含まれたロービングの少なくとも一部分を備えている。他の実施形態では、風力エネルギー用途における使用に適した本発明の複合材は、高分子樹脂および該高分子樹脂中に配設された本明細書に開示した少なくとも1本のヤーンを備えている。さらに他の実施形態では、風力エネルギー用途における使用に適した本発明の複合材は、高分子樹脂および該高分子樹脂中に配設された本明細書に開示した少なくとも1つの布を備えている。一部の実施形態では、風力エネルギー用途における使用に適した本発明の複合材は、本明細書に開示した少なくとも1本の繊維ガラスストランドが含まれた少なくとも1本の横糸と、本明細書に開示した少なくとも1本の繊維ガラスストランドが含まれた少なくとも1本の縦糸とを備えている。   In some embodiments, inventive composites suitable for use in wind energy applications comprise a polymeric resin and at least one fiber glass strand disclosed herein disposed in the polymeric resin. Have. In some embodiments, inventive composites suitable for use in wind energy applications comprise a polymeric resin and at least one fiber glass strand disclosed herein disposed in the polymeric resin. At least a portion of the included rovings. In another embodiment, a composite of the present invention suitable for use in wind energy applications comprises a polymeric resin and at least one yarn disclosed herein disposed in the polymeric resin. . In yet another embodiment, a composite of the present invention suitable for use in wind energy applications comprises a polymeric resin and at least one fabric disclosed herein disposed in the polymeric resin. . In some embodiments, inventive composites suitable for use in wind energy applications comprise at least one weft comprising at least one fiber glass strand disclosed herein; And at least one warp comprising at least one fiber glass strand disclosed.

風力エネルギー用途における使用に適した本発明の複合材は、所望の特性および用途に応じた種々の高分子樹脂を備えているものであり得る。風力エネルギー用途における使用に適した複合材を構成する本発明の一部の実施形態では、高分子樹脂はエポキシ樹脂を含むものである。風力エネルギー用途における使用に適した複合材を構成する本発明の他の実施形態では、高分子樹脂は、ポリエステル樹脂、ビニルエステル、熱硬化型ポリウレタン、またはポリジシクロペンタジエン樹脂を含むものであり得る。   Composites of the present invention suitable for use in wind energy applications may be provided with various polymeric resins depending on the desired properties and applications. In some embodiments of the present invention that constitute composites suitable for use in wind energy applications, the polymeric resin comprises an epoxy resin. In another embodiment of the present invention, which constitutes a composite suitable for use in wind energy applications, the polymeric resin may comprise a polyester resin, a vinyl ester, a thermosetting polyurethane, or a polydicyclopentadiene resin.

本発明の一部の実施形態は積層体に関する。本発明の積層体は、合わされて積層体を形成している複数のシート様の層を備えているものであり得る。一部の実施形態では、本発明の積層体は、本明細書に記載の複合材が含まれた少なくとも1つの層を備えている。一部の実施形態では、本発明の積層体は、高分子樹脂および該高分子樹脂中に配設された複数のガラス繊維を備えている複合材であって、該複数のガラス繊維のうちの少なくとも1種類が、下記の成分:60〜68重量パーセントのSiO、7〜12重量パーセントのB、9〜15重量パーセントのAl、8〜15重量パーセントのMgO、0〜4重量パーセントのCaO、0〜2重量パーセントのLiO、0〜1重量パーセントのNaO、0〜1重量パーセントのKO、0〜1重量パーセントのF、0〜1重量パーセントのF、0〜2重量パーセントのTiO、および合計で0〜5重量パーセントの他の構成物質を含むガラス組成物を備えている複合材が含まれた少なくとも1つの層を備えている。本発明の積層体は、一部の実施形態では、高分子樹脂および該高分子樹脂中に配設された複数のガラス繊維を備えている複合材であって、該複数のガラス繊維のうちの少なくとも1種類が、下記の成分:53.5〜77重量パーセントのSiO、4.5〜14.5重量パーセントのB、4.5〜18.5重量パーセントのAl、4〜12.5重量パーセントのMgO、0〜10.5重量パーセントのCaO、0〜4重量パーセントのLiO、0〜2重量パーセントのNaO、0〜1重量パーセントのKO、0〜1重量パーセントのF、0〜2重量パーセントのF、0〜2重量パーセントのTiO、および合計で0〜5重量パーセントの他の構成物質を含むガラス組成物を備えている複合材が含まれた少なくとも1つの層を備えている。他の実施形態では、本発明の積層体は、高分子樹脂および該高分子樹脂中に配設された複数のガラス繊維を備えている複合材であって、該複数のガラス繊維のうちの少なくとも1種類が本発明の一部として本明細書に開示した該他のガラス組成物のうちの1種類で形成された複合材が含まれた少なくとも1つの層を備えているものであり得る。 Some embodiments of the present invention relate to laminates. The laminate of the present invention may comprise a plurality of sheet-like layers which are combined to form a laminate. In some embodiments, the laminate of the present invention comprises at least one layer comprising the composite described herein. In some embodiments, the laminate of the present invention is a composite comprising a polymer resin and a plurality of glass fibers disposed in the polymer resin, wherein the composite is one of the plurality of glass fibers. At least one of the following components: 60 to 68 weight percent SiO 2 , 7 to 12 weight percent B 2 O 3 , 9 to 15 weight percent Al 2 O 3 , 8 to 15 weight percent MgO, 0 to 0 4 weight percent CaO, 0 to 2 weight percent Li 2 O, 0 to 1 weight percent Na 2 O, 0 to 1 weight percent K 2 O, 0 to 1 weight percent F 2 O 3 , 0 to 1 weight percent F 2, Bei at least one layer containing the composite material comprises a glass composition comprising other constituents of 0-5 weight percent TiO 2, and the sum of 0-2% by weight To have. The laminate of the present invention, in some embodiments, is a composite material comprising a polymer resin and a plurality of glass fibers disposed in the polymer resin, wherein the composite material is one of the plurality of glass fibers. At least one of the following components: 53.5 to 77 weight percent SiO 2 , 4.5 to 14.5 weight percent B 2 O 3 , 4.5 to 18.5 weight percent Al 2 O 3 , 4 to 12.5 weight percent MgO, 0 to 0.55 weight percent CaO, 0 to 4 weight percent Li 2 O, 0 to 2 weight percent Na 2 O, 0 to 1 weight percent K 2 O, A glass composition comprising 0-1 weight percent F 2 O 3 , 0-2 weight percent F 2 , 0-2 weight percent TiO 2 , and a total of 0-5 weight percent other constituents The composite material is Or a comprises at least one layer. In another embodiment, the laminate of the present invention is a composite comprising a polymer resin and a plurality of glass fibers disposed in the polymer resin, wherein at least one of the plurality of glass fibers is a composite material. One may comprise at least one layer including a composite formed of one of the other glass compositions disclosed herein as part of the present invention.

一部の実施形態において、本発明の積層体は、高分子樹脂および該高分子樹脂中に配設された本明細書に開示した少なくとも1本の繊維ガラスストランドを備えている複合材が含まれたものである。一部の実施形態では、本発明の積層体は、高分子樹脂および該高分子樹脂中に配設された本明細書に開示した少なくとも1本の繊維ガラスストランドが含まれたロービングの少なくとも一部分を備えている。他の実施形態では、本発明の積層体は、高分子樹脂および該高分子樹脂中に配設された本明細書に開示した少なくとも1本のヤーンを備えている複合材を備えている。さらに他の実施形態では、本発明の積層体は、高分子樹脂および該高分子樹脂中に配設された本明細書に開示した少なくとも1つの布を備えている複合材を備えている。一部の実施形態では、本発明の積層体は、本明細書に開示した少なくとも1本の繊維ガラスストランドが含まれた少なくとも1本の横糸と、本明細書に開示した少なくとも1本の繊維ガラスストランドが含まれた少なくとも1本の縦糸とを備えている。   In some embodiments, the laminate of the present invention comprises a polymer resin and a composite comprising at least one fiber glass strand disclosed herein disposed in the polymer resin. It is In some embodiments, the laminate of the present invention comprises at least a portion of a roving comprising a polymer resin and at least one fiber glass strand disclosed herein disposed in the polymer resin. Have. In another embodiment, the laminate of the present invention comprises a composite comprising a polymeric resin and at least one yarn disclosed herein disposed in the polymeric resin. In yet another embodiment, the laminate of the present invention comprises a composite comprising a polymeric resin and at least one fabric disclosed herein disposed in the polymeric resin. In some embodiments, the laminate of the present invention comprises at least one weft comprising at least one fiber glass strand as disclosed herein and at least one fiber glass as disclosed herein And at least one warp comprising strands.

本発明の積層体は、所望の特性および用途に応じた種々の高分子樹脂を備えているものであり得る。積層体を構成する本発明の一部の実施形態では、高分子樹脂はエポキシ樹脂を含むものである。複合材を構成する本発明の他の実施形態では、高分子樹脂は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、熱可塑性ポリウレタン、フェノール系、ポリエステル、ビニルエステル、ポリジシクロペンタジエン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、シアン酸エステル、ビス−マレイミド、および熱硬化型ポリウレタン樹脂を含むものであり得る。   The laminate of the present invention may be provided with various polymer resins depending on the desired properties and applications. In some embodiments of the invention comprising a laminate, the polymeric resin comprises an epoxy resin. In another embodiment of the invention comprising the composite, the polymeric resin is polyethylene, polypropylene, polyamide, polyimide, polybutylene terephthalate, polycarbonate, thermoplastic polyurethane, phenolic, polyester, vinyl ester, polydicyclopentadiene, polyphenylene It may include sulfides, polyetheretherketones, cyanates, bis-maleimides, and thermosetting polyurethane resins.

本発明の一部の実施形態はプリプレグに関する。本発明のプリプレグは、高分子樹脂および本明細書に開示した少なくとも1本の繊維ガラスストランドを備えているものであり得る。一部の実施形態では、本発明のプリプレグは、高分子樹脂および該高分子樹脂と接触している複数のガラス繊維を備えているものであって、該複数のガラス繊維のうちの少なくとも1種類が、下記の成分:60〜68重量パーセントのSiO、7〜12重量パーセントのB、9〜15重量パーセントのAl、8〜15重量パーセントのMgO、0〜4重量パーセントのCaO、0〜2重量パーセントのLiO、0〜1重量パーセントのNaO、0〜1重量パーセントのKO、0〜1重量パーセントのF、0〜1重量パーセントのF、0〜2重量パーセントのTiO、および合計で0〜5重量パーセントの他の構成物質を含むガラス組成物が含まれたものである。本発明のプリプレグは、一部の実施形態では、高分子樹脂および該高分子樹脂と接触している複数のガラス繊維を備えているものであって、該複数のガラス繊維のうちの少なくとも1種類が、下記の成分:53.5〜77重量パーセントのSiO、4.5〜14.5重量パーセントのB、4.5〜18.5重量パーセントのAl、4〜12.5重量パーセントのMgO、0〜10.5重量パーセントのCaO、0〜4重量パーセントのLiO、0〜2重量パーセントのNaO、0〜1重量パーセントのKO、0〜1重量パーセントのF、0〜2重量パーセントのF、0〜2重量パーセントのTiO、および合計で0〜5重量パーセントの他の構成物質を含むガラス組成物が含まれたものである。他の実施形態では、本発明のプリプレグは、高分子樹脂および該高分子樹脂と接触している複数のガラス繊維を備えているものであって、該複数のガラス繊維のうちの少なくとも1種類が本発明の一部として本明細書に開示した該他のガラス組成物のうちの1種類で形成されたものであってもよい。 Some embodiments of the present invention relate to a prepreg. The prepreg of the present invention may comprise a polymeric resin and at least one fiber glass strand as disclosed herein. In some embodiments, the prepreg of the present invention comprises a polymer resin and a plurality of glass fibers in contact with the polymer resin, wherein at least one of the plurality of glass fibers is but the following components: 60 to 68% by weight of SiO 2, 7 to 12% by weight of B 2 O 3, 9 to 15% by weight of Al 2 O 3, 8 to 15% by weight of MgO, 0 to 4% by weight CaO, 0-2 weight percent Li 2 O, 0-1 weight percent Na 2 O, 0-1 weight percent K 2 O, 0-1 weight percent F 2 O 3 , 0-1 weight percent A glass composition comprising F 2 , 0 to 2 weight percent TiO 2 , and a total of 0 to 5 weight percent other constituents is included. The prepreg of the present invention, in some embodiments, comprises a polymer resin and a plurality of glass fibers in contact with the polymer resin, wherein at least one of the plurality of glass fibers is used. The following components: 53.5 to 77 weight percent SiO 2 , 4.5 to 14.5 weight percent B 2 O 3 , 4.5 to 18.5 weight percent Al 2 O 3 , 4 to 12 .5% by weight of MgO, from 0 to 10.5% by weight of CaO, 0 to 4 weight percent Li 2 O, 0 to 2 wt% of Na 2 O, 0-1% by weight K 2 O, 0-1 A glass composition comprising weight percent F 2 O 3 , 0 to 2 weight percent F 2 , 0 to 2 weight percent TiO 2 , and a total of 0 to 5 weight percent other constituents Ah . In another embodiment, the prepreg of the present invention comprises a polymer resin and a plurality of glass fibers in contact with the polymer resin, wherein at least one of the plurality of glass fibers is It may be formed of one of the other glass compositions disclosed herein as part of the present invention.

一部の実施形態において、本発明のプリプレグは、高分子樹脂および該高分子樹脂と接触している本明細書に開示した少なくとも1本の繊維ガラスストランドを備えている。一部の実施形態では、本発明のプリプレグは、高分子樹脂および該高分子樹脂中に配設された本明細書に開示した少なくとも1本の繊維ガラスストランドが含まれたロービングの少なくとも一部分を備えている。他の実施形態では、本発明のプリプレグは、高分子樹脂および該高分子樹脂と接触している本明細書に開示した少なくとも1本のヤーンを備えている。さらに他の実施形態では、本発明のプリプレグは、高分子樹脂および該高分子樹脂と接触している本明細書に開示した少なくとも1つの布を備えている。一部の実施形態では、本発明のプリプレグは、本明細書に開示した少なくとも1本の繊維ガラスストランドが含まれた少なくとも1本の横糸と、本明細書に開示した少なくとも1本の繊維ガラスストランドが含まれた少なくとも1本の縦糸とを備えている。   In some embodiments, the prepreg of the present invention comprises a polymeric resin and at least one fiber glass strand as disclosed herein in contact with the polymeric resin. In some embodiments, the prepreg of the present invention comprises at least a portion of a roving comprising a polymer resin and at least one fiber glass strand disclosed herein disposed in the polymer resin. ing. In another embodiment, the prepreg of the present invention comprises a polymeric resin and at least one yarn disclosed herein in contact with the polymeric resin. In yet another embodiment, the prepreg of the present invention comprises a polymeric resin and at least one fabric disclosed herein in contact with the polymeric resin. In some embodiments, a prepreg of the present invention comprises at least one weft yarn comprising at least one fiber glass strand as disclosed herein and at least one fiber glass strand as disclosed herein And at least one warp yarn.

本発明のプリプレグは、所望の特性および用途に応じた種々の高分子樹脂を備えているものであり得る。プリプレグを構成する本発明の一部の実施形態では、高分子樹脂はエポキシ樹脂を含むものである。プリプレグを構成する本発明の他の実施形態では、高分子樹脂は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、熱可塑性ポリウレタン、フェノール系、ポリエステル、ビニルエステル、ポリジシクロペンタジエン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、シアン酸エステル、ビス−マレイミド、および熱硬化型ポリウレタン樹脂を含むものであり得る。   The prepreg of the present invention may be provided with various polymer resins depending on the desired properties and applications. In some embodiments of the invention comprising a prepreg, the polymeric resin comprises an epoxy resin. In another embodiment of the present invention constituting a prepreg, the polymer resin is polyethylene, polypropylene, polyamide, polyimide, polybutylene terephthalate, polycarbonate, thermoplastic polyurethane, phenol type, polyester, vinyl ester, polydicyclopentadiene, polyphenylene sulfide , Polyether ether ketone, cyanate ester, bis-maleimide, and thermosetting polyurethane resin.

プリプレグは、本発明の一部の実施形態では他の製品に組み込まれ得る。例えば、一部の実施形態では、本発明のプリプレグは、繊維−金属積層体に組み込まれ得る。本発明のプリプレグを繊維−金属積層体に組み込むことは、一部の実施形態では、プリプレグが、使用されたであろう金属シート(例えば、アルミニウム合金シート)と比べて優れた亀裂停止特性および比重を有するものとなり得るため、好都合であり得る。いくつかの繊維−金属積層体、例えば、GLAREおよびARALLは周知であり、本発明のプリプレグは該構造に容易に組み込まれ得る。GLARE(“Glass Laminate Aluminum Reinforced Epoxy(ガラス積層体アルミニウム強化エポキシ))”)およびARALL(アラミド繊維系繊維−金属積層体)などの繊維−金属積層体は、航空宇宙用途のための軽量機体材料として開発され、GLAREは、一般的に機体用途に対するものであり、ARALLは、一般的に翼用途に対するものである。GLARE繊維−金属積層体は、従来より、繊維ガラス/エポキシプリプレグ(一方向または二軸)と前処理したアルミニウム箔(すなわち、0.2〜0.4mm厚の2024 T3箔、複合材層との接着を向上させるために独自のプロセスを用いてエッチングされたもの)の交互の層で構築されている。このような積層構造は、その優れた疲労性能、低腐食速度、および応力集中部(stress riser)(例えば、穿孔、リベット、エッジ)の存在下での低速亀裂伝播特性のため、航空機構造において広範な適用可能性を有し得る。かかる積層体は、典型的には、オートクレーブおよびプレス内で熱および圧力下で成形される。GLARE繊維−金属積層体の一例は、3層のアルミニウムと2層の二軸複合材が組み込まれたものであり得、場合によってはGLARE 3/2積層体と称される。また、4層のアルミニウムと3層の複合材、または5層のアルミニウムと4層の複合材が組み込まれた実施形態も存在し得る。   Prepregs may be incorporated into other products in some embodiments of the invention. For example, in some embodiments, the prepreg of the present invention may be incorporated into a fiber-metal laminate. Incorporating the prepregs of the present invention into fiber-metal laminates is, in some embodiments, superior crack arrest properties and specific gravity compared to metal sheets (eg, aluminum alloy sheets) in which the prepreg will be used. It can be advantageous because it can be Several fiber-metal laminates, such as GLARE and ARALL, are well known, and the prepregs of the present invention can be easily incorporated into the structure. Fiber-metal laminates such as GLARE ("Glass Laminated Aluminum Reinforced Epoxy") and ARALL (Aramid fiber-based fiber-metal laminates) are used as lightweight aircraft materials for aerospace applications As developed, GLARE is generally for airframe applications and ARALL is generally for wing applications. GLARE fiber-metal laminates conventionally consist of a fiberglass / epoxy prepreg (unidirectional or biaxial) and a pretreated aluminum foil (ie 0.224 mm thick 2024 T3 foil, composite layer It has been constructed with alternating layers of what has been etched using a proprietary process to improve adhesion. Such laminated structures are widely used in aircraft structures due to their excellent fatigue performance, low corrosion rates, and slow crack propagation properties in the presence of stress risers (eg, perforations, rivets, edges). Application possibilities. Such laminates are typically molded under heat and pressure in autoclaves and presses. An example of a GLARE fiber-metal laminate may be one incorporating three layers of aluminum and two layers of biaxial composite, sometimes referred to as a GLARE 3/2 laminate. There may also be embodiments that incorporate four layers of aluminum and three layers of composites, or five layers of aluminum and four layers of composites.

本発明のプリプレグは、かかるGLAREおよびARALL繊維−金属積層体(または他の繊維−金属積層体)において、かかる製品に使用されている現在の繊維ガラスプリプレグの代替品として置き換えることができる。したがって、繊維−金属積層体は、本発明の一部の実施形態によるプリプレグ、該プリプレグの一表面に接着的に固定された第1の金属シート、および該プリプレグの第2の表面に接着的に固定された第2の金属シートを備えており、該プリプレグが該2つの金属シート間に配置されるようになっているものであり得る。一部の実施形態では、複数の層のプリプレグが、例えば、3/2構成(3つの金属シート間に2つのプリプレグ層の金属/プリプレグ/金属/プリプレグ/金属の構成)、4/3構成(4つの金属シート間に3つのプリプレグ層の金属/プリプレグ/金属/プリプレグ/金属/プリプレグ/金属の構成)、5/4構成(5つの金属シート間に4つのプリプレグ層の金属/プリプレグ/金属/プリプレグ/金属/プリプレグ/金属/プリプレグ/金属の構成)、または他の構成に組み込まれたものであり得る。一部の実施形態では、金属シートは、アルミニウムまたは繊維−金属積層体に典型的に使用される他の金属が含まれたものであり得る。一部の実施形態では、プリプレグに使用される高分子樹脂は、エポキシが含まれたものである。一部の実施形態では、プリプレグは金属シートに、当業者に公知のボンドライン厚の制御のためのフィルム接着剤を用いて接着的に固定される。一部の実施形態では、プリプレグに使用される高分子樹脂(例えば、エポキシ)によってプリプレグが金属シートに接着され得るため、別途の接着剤は必要とされない。   The prepregs of the present invention can be replaced in such GLARE and ARALL fiber-metal laminates (or other fiber-metal laminates) as a substitute for current fiber glass prepregs used in such products. Thus, the fiber-metal laminate is adhesively attached to the prepreg according to some embodiments of the present invention, the first metal sheet adhesively fixed to one surface of the prepreg, and the second surface of the prepreg. It may be provided with a fixed second metal sheet, such that the prepreg is to be disposed between the two metal sheets. In some embodiments, multiple layers of prepregs have, for example, a 3/2 configuration (a metal / prepreg / metal / prepreg / metal configuration of two prepreg layers between three metal sheets), a 4/3 configuration ( Three prepreg layers of metal / prepreg / metal / prepreg / metal / prepreg / metal configuration between four metal sheets, 5/4 configuration (four prepreg layers of metal / prepreg / metal / between five metal sheets) Prepregs / metals / prepregs / metals / prepregs / metals configurations) or may be incorporated into other configurations. In some embodiments, the metal sheet may be comprised of aluminum or other metals typically used in fiber-metal laminates. In some embodiments, the polymeric resin used for the prepreg comprises epoxy. In some embodiments, the prepreg is adhesively secured to the metal sheet using a film adhesive known to those skilled in the art for bondline thickness control. In some embodiments, a separate adhesive is not required because the prepreg can be adhered to the metal sheet by the polymeric resin (eg, epoxy) used for the prepreg.

本発明の一部の実施形態はレードームに関する。レードームは、レーダー収容体または構造シェルであり、典型的には、レーダー内外への信号反射を最小限にするために低誘電定数が得られる材質を用いて構築される。高コスト繊維(石英およびアラミドなど)ならびに高強度繊維ガラスは、レードームの作製において種々の樹脂系との組合せで成功裡に使用されている。レーダーの透過性要件に加え、レードーム用の材質は、好ましくは、環境負荷(風、雪、雨、雹、気温の変動およびUV劣化)に耐えられるように高い剛性/強度ならびに優れた耐久特性が得られるものである。本発明の一部の実施形態によるガラス繊維は1MHzで5.3の誘電定数を有するものであり得、これは、石英(約3.5)より大きいがE−ガラス(1MHzで6.3〜6.6)より小さく、S−2ガラス(1MHzで5〜5.4)と同等であり、レードーム用途における使用のための好適なガラス繊維となる。   Some embodiments of the present invention relate to a radome. A radome is a radar enclosure or structural shell and is typically constructed using materials that provide a low dielectric constant to minimize signal reflections into and out of the radar. High cost fibers (such as quartz and aramid) and high strength fiberglass are successfully used in combination with various resin systems in the preparation of radomes. In addition to the permeability requirements of the radar, the materials for the radome preferably have high stiffness / strength and excellent durability properties to withstand environmental loads (wind, snow, rain, rain, temperature fluctuations and UV degradation) It is obtained. Glass fibers according to some embodiments of the present invention may have a dielectric constant of 5.3 at 1 MHz, which is greater than quartz (about 3.5) but E-glass (6.3 to 1 MHz) 6.6) Smaller and equivalent to S-2 glass (5 to 5.4 at 1 MHz), making it a suitable glass fiber for use in radome applications.

一部の実施形態において、本発明のレードームは、高分子樹脂および該高分子樹脂中に配設された複数のガラス繊維を備えているものであって、該複数のガラス繊維のうちの少なくとも1種類が、下記の成分:60〜68重量パーセントのSiO、7〜12重量パーセントのB、9〜15重量パーセントのAl、8〜15重量パーセントのMgO、0〜4重量パーセントのCaO、0〜2重量パーセントのLiO、0〜1重量パーセントのNaO、0〜1重量パーセントのKO、0〜1重量パーセントのF、0〜1重量パーセントのF、0〜2重量パーセントのTiO、および合計で0〜5重量パーセントの他の構成物質を含むガラス組成物が含まれたものである。本発明のレードームは、一部の実施形態では、高分子樹脂および該高分子樹脂中に配設された複数のガラス繊維を備えているものであって、該複数のガラス繊維のうちの少なくとも1種類が、下記の成分:53.5〜77重量パーセントのSiO、4.5〜14.5重量パーセントのB、4.5〜18.5重量パーセントのAl、4〜12.5重量パーセントのMgO、0〜10.5重量パーセントのCaO、0〜4重量パーセントのLiO、0〜2重量パーセントのNaO、0〜1重量パーセントのKO、0〜1重量パーセントのF、0〜2重量パーセントのF、0〜2重量パーセントのTiO、および合計で0〜5重量パーセントの他の構成物質を含むガラス組成物が含まれたものである。他の実施形態では、本発明のレードームは、高分子樹脂および該高分子樹脂中に配設された複数のガラス繊維を備えているものであって、該複数のガラス繊維のうちの少なくとも1種類が本発明の一部として本明細書に開示した該他のガラス組成物のうちの1種類で形成されたものであってもよい。 In some embodiments, the radome of the present invention comprises a polymer resin and a plurality of glass fibers disposed in the polymer resin, wherein at least one of the plurality of glass fibers is types, the following components: 60 to 68% by weight of SiO 2, 7 to 12% by weight of B 2 O 3, 9 to 15% by weight of Al 2 O 3, 8 to 15% by weight of MgO, 0 to 4 wt % of CaO, 0 to 2 wt% of Li 2 O, 0 to 1% by weight of Na 2 O, 0 to 1% by weight of K 2 O, 0 to 1% by weight of F 2 O 3, 0~1 wt% of F 2, those containing the glass composition comprising other constituents of 0-5 weight percent TiO 2, and the sum of 0-2% by weight. The radome of the present invention, in some embodiments, comprises a polymer resin and a plurality of glass fibers disposed in the polymer resin, wherein at least one of the plurality of glass fibers is Types are as follows: 53.5 to 77 weight percent SiO 2 , 4.5 to 14.5 weight percent B 2 O 3 , 4.5 to 18.5 weight percent Al 2 O 3 , 4 to 4 12.5 wt% of MgO, 0 to 10.5% by weight of CaO, 0 to 4 weight percent Li 2 O, 0 to 2 wt% of Na 2 O, 0-1% by weight K 2 O, 0 to Glass compositions comprising 1 weight percent F 2 O 3 , 0-2 weight percent F 2 , 0-2 weight percent TiO 2 , and a total of 0-5 weight percent other constituents Is . In another embodiment, the radome of the present invention comprises a polymer resin and a plurality of glass fibers disposed in the polymer resin, wherein at least one of the plurality of glass fibers is used. May be formed of one of the other glass compositions disclosed herein as part of the present invention.

一部の実施形態において、本発明のレードームは、高分子樹脂および該高分子樹脂中に配設された本明細書に開示した少なくとも1本の繊維ガラスストランドが含まれたレーダー収容体または構造シェルを含む。一部の実施形態では、本発明のレードームは、高分子樹脂および該高分子樹脂中に配設された本明細書に開示した少なくとも1本の繊維ガラスストランドが含まれたロービングの少なくとも一部分を備えている。他の実施形態では、本発明のレードームは、高分子樹脂および該高分子樹脂中に配設された本明細書に開示した少なくとも1本のヤーンを備えている。さらに他の実施形態では、本発明のレードームは、高分子樹脂および該高分子樹脂中に配設された本明細書に開示した少なくとも1つの布を備えている。一部の実施形態では、本発明のレードームは、本明細書に開示した少なくとも1本の繊維ガラスストランドが含まれた少なくとも1本の横糸と、本明細書に開示した少なくとも1本の繊維ガラスストランドが含まれた少なくとも1本の縦糸とを備えている。   In some embodiments, the radome of the present invention comprises a polymeric resin and a radar enclosure or structural shell comprising at least one fiber glass strand disclosed herein disposed in the polymeric resin. including. In some embodiments, a radome of the invention comprises at least a portion of a roving comprising a polymer resin and at least one fiber glass strand disclosed herein disposed in the polymer resin. ing. In another embodiment, the radome of the present invention comprises a polymeric resin and at least one yarn disclosed herein disposed in the polymeric resin. In yet another embodiment, the radome of the present invention comprises a polymeric resin and at least one fabric disclosed herein disposed in the polymeric resin. In some embodiments, the radome of the invention comprises at least one weft comprising at least one fiber glass strand as disclosed herein and at least one fiber glass strand as disclosed herein And at least one warp yarn.

本発明のレードームは、所望の特性および用途に応じた種々の高分子樹脂を備えているものであり得る。レードームに関する本発明の一部の実施形態では、高分子樹脂は、エポキシ、フェノール系、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、熱可塑性ポリウレタン、フェノール系、ポリエステル、ビニルエステル、ポリジシクロペンタジエン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、シアン酸エステル、ビス−マレイミド、および熱硬化型ポリウレタン樹脂を含むものであり得る。   The radome of the present invention may be equipped with various polymeric resins depending on the desired properties and applications. In some embodiments of the invention relating to a radome, the polymeric resin is epoxy, phenolic, polyethylene, polypropylene, polyamide, polyimide, polybutylene terephthalate, polycarbonate, thermoplastic polyurethane, phenolic, polyester, vinyl ester, polydicyclo It may include pentadiene, polyphenylene sulfide, polyetheretherketone, cyanate ester, bis-maleimide, and thermosetting polyurethane resin.

本発明において有用なガラス繊維は、当業者に公知の任意の適当な方法(限定されないが、本明細書において上記の方法など)によって作製され得る。さらに、一次サイジング組成物がガラス繊維に、当業者に公知の任意の適当な方法を用いて適用され得る。一部の実施形態では、サイジング組成物はガラス繊維の形成直後に適用され得る。サイジング組成物は、当業者に公知の強化用途のための任意の適当なサイジング組成物を含むものであり得る。一部の実施形態では、サイジング組成物はデンプン油サイジング組成物を含まない。デンプン油サイジング組成物を含まないサイジング組成物を構成する本発明の一部の実施形態では、サイジング済のガラス繊維またはガラス繊維ストランドは、製織用途において該繊維またはストランドを使用する前にスラッシング組成物でさらに処理する必要がない。デンプン油サイジング組成物を含まないサイジング組成物を構成する他の実施形態では、サイジング済のガラス繊維またはガラス繊維ストランドは、任意選択で、製織用途において該繊維またはストランドを使用する前にスラッシング組成物でさらに処理され得る。一次サイジング組成物を構成する本発明の一部の実施形態では、サイジング組成物はデンプン油サイジング組成物を含むものであり得る。デンプン油サイジング組成物を構成する本発明の一部の実施形態では、デンプン油サイジング組成物は、後で、少なくとも1本のサイジング済のガラス繊維または繊維ガラスストランドで形成されている布から除去され得る。一部の実施形態では、デンプン油サイジングは布から、当業者に公知の任意の適当な方法(限定されないが、ヒートクリーニングなど)を用いて除去され得る。デンプン油サイジング組成物が除去された布を構成する本発明の実施形態では、本発明の布は、仕上げコーティングでさらに処理され得る。   Glass fibers useful in the present invention may be made by any suitable method known to one skilled in the art, including but not limited to the methods described herein above. Additionally, the primary sizing composition may be applied to the glass fibers using any suitable method known to those skilled in the art. In some embodiments, the sizing composition may be applied immediately after the formation of the glass fibers. The sizing composition may comprise any suitable sizing composition known to those skilled in the art for reinforcing applications. In some embodiments, the sizing composition does not include a starch oil sizing composition. In some embodiments of the present invention that constitute a sizing composition that does not include a starch oil sizing composition, sized glass fibers or glass fiber strands are thrashing compositions prior to using the fibers or strands in a weaving application. There is no need for further processing. In other embodiments that constitute a sizing composition that does not include a starch oil sizing composition, sized glass fibers or glass fiber strands optionally thrashing compositions prior to using the fibers or strands in a weaving application Can be further processed. In some embodiments of the present invention that constitute a primary sizing composition, the sizing composition may comprise a starch oil sizing composition. In some embodiments of the present invention that constitute a starch oil sizing composition, the starch oil sizing composition is later removed from the fabric formed of at least one sized glass fiber or fiber glass strand obtain. In some embodiments, the starch oil sizing may be removed from the fabric using any suitable method known to one skilled in the art, including but not limited to heat cleaning. In embodiments of the present invention which constitute a fabric from which a starch oil sizing composition has been removed, the fabric of the present invention may be further treated with a finish coating.

本発明の繊維ガラスストランドは、当業者に公知の任意の適当な方法によって調製され得る。本発明のガラス繊維布は、一般的に、当業者に公知の任意の適当な方法によって、例えば、限定されないが、横糸(“weft yarn”)(“fill yarn(横糸)”とも称される)を複数の縦糸と織り合わせることにより作製され得る。かかる織り合わせは、織機に縦糸を概ね平行な平面アレイ状に配置し、その後、横糸を縦糸に、横糸を縦糸の上および下に所定の反復パターンで通すことによって織り合わせることにより行なわれ得る。使用されるパターンは、所望の布スタイルに依存する。   The fiber glass strands of the present invention may be prepared by any suitable method known to those skilled in the art. The fiberglass cloth of the present invention is generally, for example, but not limited to, by any suitable method known to the person skilled in the art, also referred to as "weft yarn" (also referred to as "fill yarn") Can be made by interweaving a plurality of warp yarns. Such interlacing may be accomplished by arranging the warp yarns in a generally parallel planar array on a loom and then weaving the weft yarns into the warp yarns and the weft yarns over and under the warp yarns in a predetermined repeating pattern. The pattern used depends on the desired cloth style.

縦糸は、一般的に、当業者に公知の手法を用いて調製され得る。縦糸は、ブッシングまたは紡績機からの複数の溶融ガラス流を漸先形にすることにより形成され得る。その後、サイジング組成物が個々のガラス繊維に適用され得、該繊維を一緒に寄せ集めてストランドが形成され得る。続いて、ストランドは、ツイストフレームによって該ストランドがボビンに移送されることによってヤーンに加工され得る。この移送の間、ストランドに撚りが付与されて、繊維の束が一体に保持されることが補助され得る。この撚られたストランドは、次いでボビンに巻き付けられ得、このボビンが製織プロセスに使用され得る。   The warp can generally be prepared using techniques known to those skilled in the art. The warp can be formed by tapering multiple molten glass streams from a bushing or spinning machine. The sizing composition can then be applied to the individual glass fibers and the fibers can be gathered together to form a strand. Subsequently, the strands can be processed into yarns by transferring the strands to a bobbin by means of a twist frame. During this transfer, the strands may be twisted to help hold the bundle of fibers together. The twisted strand may then be wound on a bobbin, which may be used in the weaving process.

織機への縦糸の配置は、一般的に、当業者に公知の手法を用いて行なわれ得る。織機への縦糸の配置は、ワープビームによって行なわれ得る。ワープビームは、円筒コアに本質的に平行な構成(「ワープシート」とも称される)状に巻き付けられた指定数の縦糸(「エンド」とも称される)を備えている。ワープビームの調製は、複数のヤーンパッケージ(各パッケージには、ワープビームに必要とされる数のエンドの一部が含まれている)を、単一のパッケージまたはワープビームに合わせることを含むものであり得る。例えば、本明細書において限定するものではないが、50インチ(127cm)幅の7781スタイル布(これにはDE75投入ヤーンが使用される)には、典型的には2868本のエンドが必要とされる。しかしながら、ワープビームを形成するための慣用的な設備は、このようなすべてのエンドがボビンから移送されて、1回の操作で単一のビームにすることを許容するものでない。したがって、必要とされる数のエンドの一部で構成された複数のビーム(典型的には「セクションビーム」と称される)が作製され、その後、合わされてワープビームが形成され得る。ワープビームと同様に、セクションビームは、周囲に巻き付けられた複数の本質的に平行な縦糸を備えた円筒コアを含むものであり得る。セクションビームは最終ワープビームを形成するために必要とされる任意の数の縦糸を備えたものであり得ることが当業者には認識されるが、一般的に、セクションビームに含まれるエンドの数はワーピングクリールの容量によって制限される。7781スタイル布では、717本のエンドの4つのセクションビーム(各々には、DE75が典型的に供給される)を合わせると、ワープシートに必要とされる2868本のエンドが供給される(上記に記載のとおり)。   The placement of the warp on the weaving machine can generally be performed using techniques known to those skilled in the art. Placement of the warp yarns on the weaving machine can be done by a warp beam. The warp beam comprises a specified number of warp yarns (also referred to as "ends") wound in a configuration essentially parallel to the cylindrical core (also referred to as "warp sheet"). Warp beam preparation involves combining multiple yarn packages (each package contains a portion of the number of ends required for the warp beam) into a single package or warp beam It can be. For example, but not limiting herein, a 50 inch (127 cm) wide 7781 style fabric (which uses a DE 75 input yarn) typically requires 2868 ends. Ru. However, conventional equipment for forming a warp beam does not allow all such ends to be transferred from the bobbin into a single beam in one operation. Thus, a plurality of beams (typically referred to as "section beams") composed of the required number of end portions may be produced and then combined to form a warp beam. Similar to the warp beam, the section beam may include a cylindrical core with a plurality of essentially parallel warp yarns wrapped around it. One skilled in the art will recognize that the section beam may be any number of warp threads needed to form the final warp beam, but generally the number of ends included in the section beam Is limited by the capacity of the warping reel. For the 7781 style fabric, combining the 717 end four section beams (each typically supplied with DE 75) provides the 2868 ends required for the warp sheet (see above As stated).

本発明の複合材は、当業者に公知の任意の適当な方法(限定されないが、真空補助樹脂注入成形、押出し配合、圧縮成形、樹脂トランスファー成形、フィラメント巻付け、プリプレグ/オートクレーブ硬化、および引出し成形など)によって調製され得る。本発明の複合材は、当業者に公知のものなどの成形手法を用いて調製され得る。特に、織られた繊維ガラス布が組み込まれた本発明の複合材の実施形態は、かかる複合材の調製のための当業者に公知の手法を用いて調製され得る。   The composites of the present invention may be any suitable method known to those skilled in the art, including but not limited to vacuum assisted resin injection molding, extrusion compounding, compression molding, resin transfer molding, filament winding, prepreg / autoclave curing, and extrusion molding Etc.). The composites of the present invention may be prepared using molding techniques such as those known to those skilled in the art. In particular, embodiments of composites of the present invention incorporating woven fiberglass cloth may be prepared using techniques known to those skilled in the art for the preparation of such composites.

一例として、本発明の一部の複合材は、真空補助圧縮成形を用いて作製され得、該手法は当業者に周知であり、以下に簡単に説明する。当業者に公知のように、真空補助圧縮成形では、予備含浸ガラス布を積み重ねたものを圧盤内に入れる。本発明の一部の実施形態において、予備含浸ガラス布を積み重ねたものとしては、所望の大きさおよび形状に切断した本明細書に記載の本発明の1つ以上の布を含むものであり得る。対応する数の層の積み重ね操作が終了したら、プレスを閉じ、圧盤を真空ポンプに、積み重ねた布が上側圧盤によって所望の圧力に達するまで圧縮されるように接続する。真空により、積み重ねた布内に閉じ込められた空気の排出が補助され、成形積層体において低いボイド含量がもたらされる。圧盤を真空ポンプに接続後、次いで、樹脂(例えば、熱硬化性樹脂)の変換速度を加速させるために圧盤の温度を使用された樹脂に特定の所定温度設定まで増大させ、その温度と圧力設定に、該積層体が充分な硬化に達するまで維持する。この時点で、加熱を止め、圧盤を水循環によって室温に達するまで冷却する。次いで、圧盤が開放され得、成形積層体がプレスから取り出され得る。   As an example, some composites of the present invention can be made using vacuum assisted compression molding, which procedure is well known to those skilled in the art and is briefly described below. As known to those skilled in the art, in vacuum assisted compression molding, a stack of preimpregnated glass cloths is placed in a platen. In some embodiments of the present invention, the pre-impregnated glass cloth stack may comprise one or more cloths of the present invention described herein cut to the desired size and shape. . When the stacking operation of the corresponding number of layers is finished, the press is closed and the platen is connected to the vacuum pump in such a way that the stacked cloth is compressed by the upper platen until the desired pressure is reached. The vacuum assists in the evacuation of air trapped within the stacked fabric and results in low void content in the formed laminate. After connecting the platen to the vacuum pump, the temperature of the platen is then increased to a specific predetermined temperature setting for the resin used to accelerate the rate of conversion of the resin (eg, a thermosetting resin), and the temperature and pressure settings Until the laminate reaches sufficient cure. At this point, the heat is turned off and the platen is cooled by water circulation to room temperature. The platen can then be opened and the shaped laminate can be removed from the press.

別の例として、本発明の一部の複合材は、真空補助樹脂注入技術(本明細書においてさらに説明する)を用いて作製され得る。本発明のガラス繊維布を積み重ねたものが、所望の大きさに切断され、シリコーン離型剤処理したガラステーブル上に設置され得る。次いで、積み重ねた布は剥離プライで覆われ、流動向上媒体が取り付けられ、ナイロン製袋詰めフィルムを用いて真空で袋詰めされ得る。次に、いわゆる「レイアップ(lay up)」が約27インチHgの真空力に供され得る。別途、繊維ガラス布での強化対象の高分子樹脂が、具体的な該樹脂のための当業者に公知の手法を用いて調製され得る。例えば、一部の高分子樹脂では、適切な樹脂(例えば、アミン硬化性エポキシ樹脂)が適切な硬化剤(例えば、アミン硬化性エポキシ樹脂にはアミン)と、樹脂の製造業者によって推奨されるように分割して、あるいは当業者に公知であるようにして混合され得る。合わされた樹脂は、次いで、真空チャンバ内で30分間脱気され、布プリフォーム中に、積み重ねた布の実質的に完全な湿潤が達成されるまで注入され得る。この時点で、テーブルは、加熱ブランケット(約45〜50℃の温度に設定)で24時間覆われ得る。得られた硬質の複合材は、次いで離型され、プログラム可能な対流式炉内で約250°Fにて4時間後硬化され得る。しかしながら、当業者には公知であるように、種々のパラメータ(脱気時間、加熱時間、および後硬化条件など)は、使用される具体的な樹脂系に基づいて種々であり得、当業者には、具体的な樹脂系に基づいてどのようにしてかかるパラメータを選択するかが理解される。   As another example, some composites of the present invention can be made using vacuum assisted resin injection techniques (described further herein). A stack of fiberglass cloth of the present invention may be cut to the desired size and placed on a silicone release agent treated glass table. The stacked fabric can then be covered with a release ply, attached with a flow enhancing medium, and vacuum bagged using a nylon bagging film. Next, a so-called "lay up" can be subjected to a vacuum force of about 27 inches Hg. Alternatively, polymeric resins to be reinforced with fiberglass cloth can be prepared using techniques known to those skilled in the art for specific such resins. For example, for some polymeric resins, a suitable resin (eg, an amine curable epoxy resin) should be recommended by the appropriate curing agent (eg, an amine for an amine curable epoxy resin) and the resin manufacturer Or as known to the person skilled in the art. The combined resin may then be degassed in a vacuum chamber for 30 minutes and poured into the fabric preform until substantially complete wetting of the stacked fabrics is achieved. At this point, the table may be covered with a heating blanket (set to a temperature of about 45-50 ° C.) for 24 hours. The resulting hard composite can then be demolded and postcured for 4 hours at about 250 ° F. in a programmable convection oven. However, as is known to those skilled in the art, various parameters (such as degassing time, heating time, and post curing conditions) may vary based on the particular resin system used, and will be appreciated by those skilled in the art. It is understood how to select such parameters based on the specific resin system.

本発明の積層体は、当業者に公知の任意の適当な手段(限定されないが、注入など)によって調製され得る。   The laminates of the present invention may be prepared by any suitable means known to one skilled in the art, including but not limited to injection.

本発明のプリプレグは、当業者に公知の任意の適当な手段(限定されないが、繊維ガラスストランド、ロービングまたは布を樹脂浴中に通すこと;溶媒系樹脂を使用すること;または樹脂膜を使用することなど)によって調製され得る。   The prepregs of the present invention may be any suitable means known to those skilled in the art, including but not limited to passing fiber glass strands, rovings or cloths through a resin bath; using solvent-based resins; or using resin membranes Etc.).

本発明の繊維−金属積層体は、本発明のプリプレグを用いて当業者に公知の任意の適当な手段によって調製され得る。   The fiber-metal laminate of the present invention may be prepared by any suitable means known to those skilled in the art using the prepreg of the present invention.

本発明のレードームは、当業者に公知の任意の適当な手段によって調製され得る。   The radome of the present invention may be prepared by any suitable means known to those skilled in the art.

上記のように、本発明の一部の実施形態は複数のガラス繊維が含まれたものであり得る。本発明における使用に適したガラス繊維は、所望の用途に応じた当業者に公知の任意の適切な直径を有するものであり得る。本発明の一部の実施形態における使用に適したガラス繊維は約5〜約13μmの直径を有するものである。本発明の他の実施形態における使用に適したガラス繊維は約5〜7μmの直径を有するものである。   As mentioned above, some embodiments of the present invention may include more than one glass fiber. Glass fibers suitable for use in the present invention may be of any suitable diameter known to those skilled in the art depending on the desired application. Glass fibers suitable for use in some embodiments of the present invention are those having a diameter of about 5 to about 13 μm. Glass fibers suitable for use in other embodiments of the invention are those having a diameter of about 5-7 μm.

また、本発明における使用に適したガラス繊維およびガラス繊維ストランドは、同様に本発明の実施形態であるさまざまなガラス組成物が含まれたものであり得る。かかるガラス繊維および繊維ガラスストランドの一部の実施形態は上記に示しており、他のものを以下に示す。上記のように、本発明の一部の実施形態における使用に適したガラス繊維または繊維ガラスストランドの一例は、
SiO 60〜68重量パーセント;
7〜12重量パーセント;
Al 9〜15重量パーセント;
MgO 8〜15重量パーセント;
CaO 0〜4重量パーセント;
LiO 0〜2重量パーセント;
NaO 0〜1重量パーセント;
O 0〜1重量パーセント;
Fe 0〜1重量パーセント;
0〜1重量パーセント;
TiO 0〜2重量パーセント;および
他の構成物質 合計で0〜5重量パーセント
を含むガラス組成物が含まれたものである。
Also, glass fibers and glass fiber strands suitable for use in the present invention may include various glass compositions that are also embodiments of the present invention. Some embodiments of such glass fibers and fiber glass strands are shown above, others are shown below. As noted above, one example of a glass fiber or fiber glass strand suitable for use in some embodiments of the present invention is
SiO 2 60-68 weight percent;
B 2 O 3 7 to 12 weight percent;
Al 2 O 3 9-15% by weight;
MgO 8 to 15 weight percent;
CaO 0-4 weight percent;
Li 2 O 0-2% by weight;
Na 2 O 0 to 1% by weight;
K 2 O 0 to 1% by weight;
Fe 2 O 3 0-1% by weight;
F 2 0 to 1 weight percent;
And a glass composition containing 0 to 5 weight percent in total of TiO 2 0 to 2 weight percent; and other constituents.

本発明の一部の実施形態における使用に適したガラス繊維または繊維ガラスストランドの別の例は、
SiO 60〜68重量パーセント;
7〜12重量パーセント;
Al 9〜15重量パーセント;
MgO 8〜15重量パーセント;
CaO 0〜4重量パーセント;
LiO >0〜2重量パーセント;
NaO 0〜1重量パーセント;
O 0〜1重量パーセント;
Fe 0〜1重量パーセント;
0〜1重量パーセント;
TiO 0〜2重量パーセント;および
他の構成物質 合計で0〜5重量パーセント
を含み;
LiO含量がNaO含量またはKO含量のいずれかよりも多い
ガラス組成物が含まれたものである。他の実施形態では、CaO含量は0〜3重量パーセントである。さらに他の実施形態では、CaO含量は0〜2重量パーセントである。一部の実施形態では、CaO含量は0〜1重量パーセントである。本発明の一部の実施形態において、MgO含量は8〜13重量パーセントである。他の実施形態では、MgO含量は9〜12重量パーセントである。一部の実施形態では、TiO含量は0〜1重量パーセントである。一部の実施形態では、B含量は10重量パーセント以下である。本発明の一部の実施形態において、Al含量は9〜14重量パーセントである。他の実施形態では、Al含量は10〜13重量パーセントである。一部の実施形態では、(LiO+NaO+KO)含量は2重量パーセント未満である。一部の実施形態では、該組成物は0〜1重量パーセントのBaOと0〜2重量パーセントのZnOを含むものである。他の実施形態では、該組成物は本質的にBaOを含まず、本質的にZnOを含まない。一部の実施形態では、他の構成物質は(存在する場合)、0〜2重量パーセントの総量で存在する。他の実施形態では、他の構成物質は(存在する場合)、0〜1重量パーセントの総量で存在する。一部の実施形態では、LiO含量は0.4〜2.0重量パーセントである。0.4〜2.0重量パーセントのLiO含量を含む他の実施形態では、LiO含量は(NaO+KO)含量よりも多い。
Another example of a glass fiber or fiber glass strand suitable for use in some embodiments of the present invention is
SiO 2 60-68 weight percent;
B 2 O 3 7 to 12 weight percent;
Al 2 O 3 9-15% by weight;
MgO 8 to 15 weight percent;
CaO 0-4 weight percent;
Li 2 O> 0~2 wt%;
Na 2 O 0 to 1% by weight;
K 2 O 0 to 1% by weight;
Fe 2 O 3 0-1% by weight;
F 2 0 to 1 weight percent;
0 to 2 weight percent TiO 2 ; and 0 to 5 weight percent in total of the other constituents;
A glass composition is included which has a Li 2 O content greater than either Na 2 O content or K 2 O content. In another embodiment, the CaO content is 0-3 weight percent. In yet another embodiment, the CaO content is 0-2 weight percent. In some embodiments, the CaO content is 0-1 weight percent. In some embodiments of the present invention, the MgO content is 8 to 13 weight percent. In another embodiment, the MgO content is 9 to 12 weight percent. In some embodiments, TiO 2 content is 0-1 weight percent. In some embodiments, the B 2 O 3 content is 10 weight percent or less. In some embodiments of the present invention, the Al 2 O 3 content is 9 to 14 weight percent. In another embodiment, the Al 2 O 3 content is 10 to 13 weight percent. In some embodiments, the (Li 2 O + Na 2 O + K 2 O) content is less than 2 weight percent. In some embodiments, the composition comprises 0-1 weight percent BaO and 0-2 weight percent ZnO. In another embodiment, the composition is essentially free of BaO and essentially free of ZnO. In some embodiments, the other constituents (if present) are present in a total amount of 0 to 2 weight percent. In other embodiments, the other constituents (if present) are present in a total amount of 0-1 weight percent. In some embodiments, the Li 2 O content is 0.4 to 2.0 weight percent. In another embodiment comprising a Li 2 O content of 0.4 to 2.0 weight percent, the Li 2 O content is greater than the (Na 2 O + K 2 O) content.

本発明の一部の実施形態における使用に適したガラス繊維または繊維ガラスストランドの別の例は、
SiO 60〜68重量パーセント;
7〜13重量パーセント;
Al 9〜15重量パーセント;
MgO 8〜15重量パーセント;
CaO 0〜4重量パーセント;
LiO 0〜2重量パーセント;
NaO 0〜1重量パーセント;
O 0〜1重量パーセント;
Fe 0〜1重量パーセント;
0〜1重量パーセント;および
TiO 0〜2重量パーセント
を含むガラス組成物が含まれたものである。一部の実施形態では、ガラス組成物は、比較的低い含量、例えば約0〜4重量パーセント程度のCaOを特徴とするものである。また他の実施形態では、CaO含量は約0〜3重量パーセント程度であり得る。一部の実施形態では、MgO含量はCaO含量の2倍である(重量パーセント基準で)。本発明の一部の実施形態は約6.0重量パーセントより多いMgO含量を有するものであり得、他の実施形態では、MgO含量は約7.0重量パーセントより多い場合もあり得る。本発明の一部の実施形態における使用に適した一部のガラス組成物は、1.0重量パーセント未満のBaOの存在を特徴とするものであり得る。BaOが微量不純物量しか存在しない実施形態では、BaO含量は0.05重量パーセント以下であることを特徴とするものであり得る。
Another example of a glass fiber or fiber glass strand suitable for use in some embodiments of the present invention is
SiO 2 60-68 weight percent;
7 to 13 weight percent of B 2 O 3 ;
Al 2 O 3 9-15% by weight;
MgO 8 to 15 weight percent;
CaO 0-4 weight percent;
Li 2 O 0-2% by weight;
Na 2 O 0 to 1% by weight;
K 2 O 0 to 1% by weight;
Fe 2 O 3 0-1% by weight;
And a glass composition comprising F 2 0 to 1 weight percent; and TiO 2 0 to 2 weight percent. In some embodiments, the glass composition is characterized by a relatively low content, such as on the order of about 0 to 4 weight percent CaO. In still other embodiments, the CaO content may be on the order of about 0-3 weight percent. In some embodiments, the MgO content is twice the CaO content (by weight percent). Some embodiments of the present invention may have a MgO content greater than about 6.0 weight percent, and in other embodiments the MgO content may be greater than about 7.0 weight percent. Some glass compositions suitable for use in some embodiments of the present invention may be characterized by the presence of less than 1.0 weight percent BaO. In embodiments where BaO is present in only minor amounts, the BaO content may be characterized as being less than 0.05 weight percent.

本発明の一部の実施形態における使用に適したガラス繊維または繊維ガラスストランドの別の例は、
SiO 60〜68重量パーセント;
7〜12重量パーセント;
Al 9〜15重量パーセント;
MgO 8〜15重量パーセント;
CaO 0〜4重量パーセント;
LiO >0〜2重量パーセント;
NaO 0〜1重量パーセント;
O 0〜1重量パーセント;
Fe 0〜1重量パーセント;
0〜1重量パーセント;
TiO 0〜2重量パーセント;および
他の構成物質 合計で0〜5重量パーセント
を含み;
LiO含量がNaO含量またはKO含量のいずれかよりも多く、該構成物質が1MHzの周波数で6.7未満の誘電定数(D)を有するガラスが得られるように選択されるガラス組成物が含まれたものである。他の実施形態では、該構成物質は、1MHzの周波数で6未満の誘電定数(D)を有するガラスが得られるように選択される。さらに他の実施形態では、該構成物質は、1MHzの周波数で5.8未満の誘電定数(D)を有するガラスが得られるように選択される。一部の実施形態では、該構成物質は、1MHzの周波数で5.6未満の誘電定数(D)を有するガラスが得られるように選択される。
Another example of a glass fiber or fiber glass strand suitable for use in some embodiments of the present invention is
SiO 2 60-68 weight percent;
B 2 O 3 7 to 12 weight percent;
Al 2 O 3 9-15% by weight;
MgO 8 to 15 weight percent;
CaO 0-4 weight percent;
Li 2 O> 0~2 wt%;
Na 2 O 0 to 1% by weight;
K 2 O 0 to 1% by weight;
Fe 2 O 3 0-1% by weight;
F 2 0 to 1 weight percent;
0 to 2 weight percent TiO 2 ; and 0 to 5 weight percent in total of the other constituents;
Selected so that a glass with a Li 2 O content greater than either the Na 2 O content or the K 2 O content and the constituent material has a dielectric constant (D k ) less than 6.7 at a frequency of 1 MHz Glass composition is included. In another embodiment, the constituents are chosen such that a glass having a dielectric constant (D k ) of less than 6 at a frequency of 1 MHz is obtained. In yet another embodiment, the constituents are selected such that a glass having a dielectric constant (D k ) of less than 5.8 at a frequency of 1 MHz is obtained. In some embodiments, the constituents are selected to provide a glass having a dielectric constant (D k ) of less than 5.6 at a frequency of 1 MHz.

本発明の一部の実施形態における使用に適したガラス組成物の該構成物質は、所望の成形温度(forming temperature)(粘度が1000ポイズである温度と定義する)および/または所望の液相線温度に基づいて選択され得る。一部の実施形態では、本発明における使用に適したガラス繊維または繊維ガラスストランドは、
SiO 60〜68重量パーセント;
7〜12重量パーセント;
Al 9〜15重量パーセント;
MgO 8〜15重量パーセント;
CaO 0〜4重量パーセント;
LiO >0〜2重量パーセント;
NaO 0〜1重量パーセント;
O 0〜1重量パーセント;
Fe 0〜1重量パーセント;
0〜1重量パーセント;
TiO 0〜2重量パーセント;および
他の構成物質 合計で0〜5重量パーセント
を含み;
LiO含量がNaO含量またはKO含量のいずれかよりも多く、該構成物質が1000ポイズの粘度で1370℃以下の成形温度Tが得られるように選択されるガラス組成物が含まれたものである。他の実施形態では、該構成物質は、1000ポイズの粘度で1320℃以下の成形温度Tが得られるように選択される。さらに他の実施形態では、該構成物質は、1000ポイズの粘度で1300℃以下の成形温度Tが得られるように選択される。一部の実施形態では、該構成物質は、1000ポイズの粘度で1290℃以下の成形温度Tが得られるように選択される。一部の実施形態では、該構成物質は、1000ポイズの粘度で1370℃以下の成形温度Tおよび成形温度よりも少なくとも55℃低い液相線温度Tが得られるように選択される。他の実施形態では、該構成物質は、1000ポイズの粘度で1320℃以下の成形温度Tおよび成形温度よりも少なくとも55℃低い液相線温度Tが得られるように選択される。さらに他の実施形態では、該構成物質は、1000ポイズの粘度で1300℃以下の成形温度Tおよび成形温度よりも少なくとも55℃低い液相線温度Tが得られるように選択される。一部の実施形態では、該構成物質は、1000ポイズの粘度で1290℃以下の成形温度Tおよび成形温度よりも少なくとも55℃低い液相線温度Tが得られるように選択される。
The constituents of the glass composition suitable for use in some embodiments of the present invention have the desired forming temperature (defined as the temperature at which the viscosity is 1000 poise) and / or the desired liquidus line It can be selected based on the temperature. In some embodiments, glass fibers or fiber glass strands suitable for use in the present invention are:
SiO 2 60-68 weight percent;
B 2 O 3 7 to 12 weight percent;
Al 2 O 3 9-15% by weight;
MgO 8 to 15 weight percent;
CaO 0-4 weight percent;
Li 2 O> 0~2 wt%;
Na 2 O 0 to 1% by weight;
K 2 O 0 to 1% by weight;
Fe 2 O 3 0-1% by weight;
F 2 0 to 1 weight percent;
0 to 2 weight percent TiO 2 ; and 0 to 5 weight percent in total of the other constituents;
A glass composition selected such that the Li 2 O content is greater than either the Na 2 O content or the K 2 O content and the constituent has a viscosity of 1000 poise with a forming temperature T F of 1370 ° C. or less It is included. In another embodiment, the constituents are chosen such that a viscosity of 1000 poise results in a molding temperature T F of 1320 ° C. or less. In yet another embodiment, the constituents are selected such that a viscosity of 1000 poise results in a molding temperature T F of 1300 ° C. or less. In some embodiments, the components are selected to provide a molding temperature T F of 1290 ° C. or less at a viscosity of 1000 poise. In some embodiments, the constituents are selected such that a viscosity of 1000 poise results in a molding temperature TF less than or equal to 1370 ° C. and a liquidus temperature T L at least 55 ° C. less than the molding temperature. In another embodiment, the constituents are selected such that a viscosity of 1000 poise results in a molding temperature TF of 1320 ° C. or less and a liquidus temperature T L at least 55 ° C. less than the molding temperature. In yet another embodiment, the constituents are selected such that a viscosity of 1000 poise results in a molding temperature TF less than or equal to 1300 ° C. and a liquidus temperature T L at least 55 ° C. less than the molding temperature. In some embodiments, the constituents are selected such that a viscosity of 1000 poise results in a molding temperature T F of 1290 ° C. or less and a liquidus temperature T L at least 55 ° C. less than the molding temperature.

本発明の一部の実施形態における使用に適したガラス繊維または繊維ガラスストランドの別の例は、
12重量パーセント未満;
Al 9〜15重量パーセント;
MgO 8〜15重量パーセント;
CaO 0〜4重量パーセント;
SiO 60〜68重量パーセント;
LiO >0〜2重量パーセント;
NaO 0〜1重量パーセント;
O 0〜1重量パーセント;
Fe 0〜1重量パーセント;
0〜1重量パーセント;および
TiO 0〜2重量パーセント
を含むガラス組成物であって;
そのガラスが6.7未満の誘電定数(D)および1000ポイズの粘度で1370℃以下の成形温度(T)を示し、LiO含量がNaO含量またはKO含量のいずれかよりも多いガラス組成物が含まれたものである。一部の実施形態では、CaO含量は0〜1重量パーセントである。
Another example of a glass fiber or fiber glass strand suitable for use in some embodiments of the present invention is
B 2 O 3 less than 12% by weight;
Al 2 O 3 9-15% by weight;
MgO 8 to 15 weight percent;
CaO 0-4 weight percent;
SiO 2 60-68 weight percent;
Li 2 O> 0~2 wt%;
Na 2 O 0 to 1% by weight;
K 2 O 0 to 1% by weight;
Fe 2 O 3 0-1% by weight;
A glass composition comprising F 2 0 to 1 weight percent; and TiO 2 0 to 2 weight percent;
The glass exhibits a dielectric constant (D k ) less than 6.7 and a forming temperature (T F ) less than 1370 ° C. with a viscosity of 1000 poise, and the Li 2 O content is either Na 2 O or K 2 O content More glass compositions are included. In some embodiments, the CaO content is 0-1 weight percent.

本発明の一部の実施形態における使用に適したガラス繊維または繊維ガラスストランドの別の例は、
SiO 60〜68重量パーセント;
7〜12重量パーセント;
Al 9〜15重量パーセント;
MgO 8〜15重量パーセント;
CaO 0〜3重量パーセント;
LiO 0.4〜2重量パーセント;
NaO 0〜1重量パーセント;
O 0〜1重量パーセント;
Fe 0〜1重量パーセント;
0〜1重量パーセント;および
TiO 0〜2重量パーセント
を含むガラス組成物であって;
そのガラスが5.9未満の誘電定数(D)および1000ポイズの粘度で1300℃以下の成形温度(T)を示し、LiO含量がNaO含量またはKO含量のいずれかよりも多いガラス組成物が含まれたものである。
Another example of a glass fiber or fiber glass strand suitable for use in some embodiments of the present invention is
SiO 2 60-68 weight percent;
B 2 O 3 7 to 12 weight percent;
Al 2 O 3 9-15% by weight;
MgO 8 to 15 weight percent;
CaO 0-3% by weight;
Li 2 O 0.4 to 2 % by weight;
Na 2 O 0 to 1% by weight;
K 2 O 0 to 1% by weight;
Fe 2 O 3 0-1% by weight;
A glass composition comprising F 2 0 to 1 weight percent; and TiO 2 0 to 2 weight percent;
The glass exhibits a dielectric constant (D k ) of less than 5.9 and a forming temperature (T F ) of less than 1300 ° C. with a viscosity of 1000 poise, and the Li 2 O content is either Na 2 O or K 2 O content More glass compositions are included.

本発明の一部の実施形態における使用に適したガラス繊維または繊維ガラスストランドの別の例は、本質的に
SiO 60〜68重量パーセント;
7〜11重量パーセント;
Al 9〜13重量パーセント;
MgO 8〜13重量パーセント;
CaO 0〜3重量パーセント;
LiO 0.4〜2重量パーセント;
NaO 0〜1重量パーセント;
O 0〜1重量パーセント;
(NaO+KO+LiO) 0〜2重量パーセント;
Fe 0〜1重量パーセント;
0〜1重量パーセント;および
TiO 0〜2重量パーセント
からなり;
LiO含量がNaO含量またはKO含量のいずれかよりも多い
ガラス組成物が含まれたものである。一部の実施形態では、CaO含量は0〜1重量パーセントである。0〜1重量パーセントのCaO含量を含む一部の実施形態では、B含量は10重量パーセント以下である。
Another example of glass fibers or fiber glass strands suitable for use in some embodiments of the present invention are essentially SiO 2 60 to 68% by weight;
7 to 11 weight percent of B 2 O 3 ;
Al 2 O 3 9-13% by weight;
MgO 8 to 13 weight percent;
CaO 0-3% by weight;
Li 2 O 0.4 to 2 % by weight;
Na 2 O 0 to 1% by weight;
K 2 O 0 to 1% by weight;
(Na 2 O + K 2 O + Li 2 O) 0~2 % by weight;
Fe 2 O 3 0-1% by weight;
F 2 0 to 1 weight percent; and TiO 2 0 to 2 weight percent;
A glass composition is included which has a Li 2 O content greater than either Na 2 O content or K 2 O content. In some embodiments, the CaO content is 0-1 weight percent. In some embodiments that include a 0 to 1 weight percent CaO content, the B 2 O 3 content is 10 weight percent or less.

本発明の一部の実施形態における使用に適したガラス繊維または繊維ガラスストランドの別の例は、
SiO 60〜68重量パーセント;
7〜10重量パーセント;
Al 9〜15重量パーセント;
MgO 8〜15重量パーセント;
CaO 0〜4重量パーセント;
LiO >0〜2重量パーセント;
NaO 0〜1重量パーセント;
O 0〜1重量パーセント;
Fe 0〜1重量パーセント;
0〜1重量パーセント;
TiO 0〜2重量パーセント;および
他の構成物質 0〜5重量パーセント
を含み;
LiO含量がNaO含量またはKO含量のいずれかよりも多い
ガラス組成物が含まれたものである。一部の実施形態では、該構成物質は、1MHzの周波数で6.7未満の誘電定数(D)を有するガラスが得られるように選択される。他の実施形態では、該構成物質は、1MHzの周波数で6未満の誘電定数(D)を有するガラスが得られるように選択される。さらに他の実施形態では、該構成物質は、1MHzの周波数で5.8未満の誘電定数(D)を有するガラスが得られるように選択される。一部の実施形態では、該構成物質は、1MHzの周波数で5.6未満の誘電定数(D)を有するガラスが得られるように選択される。
Another example of a glass fiber or fiber glass strand suitable for use in some embodiments of the present invention is
SiO 2 60-68 weight percent;
B 2 O 3 7 to 10 weight percent;
Al 2 O 3 9-15% by weight;
MgO 8 to 15 weight percent;
CaO 0-4 weight percent;
Li 2 O> 0~2 wt%;
Na 2 O 0 to 1% by weight;
K 2 O 0 to 1% by weight;
Fe 2 O 3 0-1% by weight;
F 2 0 to 1 weight percent;
0 to 2 weight percent TiO 2 ; and 0 to 5 weight percent other constituents.
A glass composition is included which has a Li 2 O content greater than either Na 2 O content or K 2 O content. In some embodiments, the components are selected to provide a glass having a dielectric constant (D k ) of less than 6.7 at a frequency of 1 MHz. In another embodiment, the constituents are chosen such that a glass having a dielectric constant (D k ) of less than 6 at a frequency of 1 MHz is obtained. In yet another embodiment, the constituents are selected such that a glass having a dielectric constant (D k ) of less than 5.8 at a frequency of 1 MHz is obtained. In some embodiments, the constituents are selected to provide a glass having a dielectric constant (D k ) of less than 5.6 at a frequency of 1 MHz.

本発明の一部の実施形態における使用に適したガラス繊維または繊維ガラスストランドの別の例は:
SiO 53.5〜77重量パーセント;
4.5〜14.5重量パーセント;
Al 4.5〜18.5重量パーセント;
MgO 4〜12.5重量パーセント;
CaO 0〜10.5重量パーセント;
LiO 0〜4重量パーセント;
NaO 0〜2重量パーセント;
O 0〜1重量パーセント;
Fe 0〜1重量パーセント;
0〜2重量パーセント;
TiO 0〜2重量パーセント;および
他の構成物質 合計で0〜5重量パーセント
を含むガラス組成物が含まれたものである。
Another example of a glass fiber or fiber glass strand suitable for use in some embodiments of the present invention is:
SiO 2 53.5 to 77 weight percent;
B 2 O 3 4.5 to 14.5 weight percent;
Al 2 O 3 4.5 to 18.5% by weight;
MgO 4 to 12.5 weight percent;
CaO 0-0.5% by weight;
Li 2 O 0-4% by weight;
Na 2 O 0 to 2% by weight;
K 2 O 0 to 1% by weight;
Fe 2 O 3 0-1% by weight;
F 2 0-2% by weight;
Glass compositions comprising 0 to 2 weight percent TiO 2 ; and 0 to 5 weight percent in total of the other constituents.

本発明の一部の実施形態における使用に適したガラス繊維または繊維ガラスストランドの別の例は:
SiO 60〜77重量パーセント;
4.5〜14.5重量パーセント;
Al 4.5〜18.5重量パーセント;
MgO 8〜12.5重量パーセント;
CaO 0〜4重量パーセント;
LiO 0〜3重量パーセント;
NaO 0〜2重量パーセント;
O 0〜1重量パーセント;
Fe 0〜1重量パーセント;
0〜2重量パーセント;
TiO 0〜2重量パーセント;および
他の構成物質 合計で0〜5重量パーセント
を含むガラス組成物が含まれたものである。
Another example of a glass fiber or fiber glass strand suitable for use in some embodiments of the present invention is:
SiO 2 60-77% by weight;
B 2 O 3 4.5 to 14.5 weight percent;
Al 2 O 3 4.5 to 18.5% by weight;
MgO 8 to 12.5 weight percent;
CaO 0-4 weight percent;
Li 2 O 0-3% by weight;
Na 2 O 0 to 2% by weight;
K 2 O 0 to 1% by weight;
Fe 2 O 3 0-1% by weight;
F 2 0-2% by weight;
And a glass composition containing 0 to 5 weight percent in total of TiO 2 0 to 2 weight percent; and other constituents.

本発明の一部の実施形態における使用に適したガラス繊維または繊維ガラスストランドの別の例は:
SiO 少なくとも60重量パーセント;
5〜11重量パーセント;
Al 5〜18重量パーセント;
MgO 5〜12重量パーセント;
CaO 0〜10重量パーセント;
LiO 0〜3重量パーセント;
NaO 0〜2重量パーセント;
O 0〜1重量パーセント;
Fe 0〜1重量パーセント;
0〜2重量パーセント;
TiO 0〜2重量パーセント;および
他の構成物質 合計で0〜5重量パーセント
を含むガラス組成物が含まれたものである。
Another example of a glass fiber or fiber glass strand suitable for use in some embodiments of the present invention is:
SiO 2 at least 60 weight percent;
B 2 O 3 5 to 11% by weight;
Al 2 O 3 5-18 weight percent;
MgO 5 to 12 weight percent;
CaO 0 to 10% by weight;
Li 2 O 0-3% by weight;
Na 2 O 0 to 2% by weight;
K 2 O 0 to 1% by weight;
Fe 2 O 3 0-1% by weight;
F 2 0-2% by weight;
Glass compositions comprising 0 to 2 weight percent TiO 2 ; and 0 to 5 weight percent in total of the other constituents.

本発明の一部の実施形態における使用に適したガラス繊維または繊維ガラスストランドの別の例は:
SiO 60〜68重量パーセント;
5〜10重量パーセント;
Al 10〜18重量パーセント;
MgO 8〜12重量パーセント;
CaO 0〜4重量パーセント;
LiO 0〜3重量パーセント;
NaO 0〜2重量パーセント;
O 0〜1重量パーセント;
Fe 0〜1重量パーセント;
0〜2重量パーセント;
TiO 0〜2重量パーセント;および
他の構成物質 合計で0〜5重量パーセント
を含むガラス組成物が含まれたものである。
Another example of a glass fiber or fiber glass strand suitable for use in some embodiments of the present invention is:
SiO 2 60-68 weight percent;
5 to 10 weight percent of B 2 O 3 ;
Al 2 O 3 10 to 18% by weight;
MgO 8 to 12 weight percent;
CaO 0-4 weight percent;
Li 2 O 0-3% by weight;
Na 2 O 0 to 2% by weight;
K 2 O 0 to 1% by weight;
Fe 2 O 3 0-1% by weight;
F 2 0-2% by weight;
Glass compositions comprising 0 to 2 weight percent TiO 2 ; and 0 to 5 weight percent in total of the other constituents.

本発明の一部の実施形態における使用に適したガラス繊維または繊維ガラスストランドの別の例は:
SiO 62〜68重量パーセント;
7〜9重量パーセント;
Al 11〜18重量パーセント;
MgO 8〜11重量パーセント;
CaO 1〜2重量パーセント;
LiO 1〜2重量パーセント;
NaO 0〜0.5重量パーセント;
O 0〜0.5重量パーセント;
Fe 0〜0.5重量パーセント;
0.5〜1重量パーセント;
TiO 0〜1重量パーセント;および
他の構成物質 合計で0〜5重量パーセント
を含むガラス組成物が含まれたものである。
Another example of a glass fiber or fiber glass strand suitable for use in some embodiments of the present invention is:
SiO 2 62-68% by weight;
B 2 O 3 7 to 9% by weight;
Al 2 O 3 11-18% by weight;
MgO 8-11 weight percent;
CaO 1-2 weight percent;
Li 2 O 1 to 2% by weight;
Na 2 O 0 to 0.5% by weight;
K 2 O 0 to 0.5% by weight;
Fe 2 O 3 0 to 0.5% by weight;
F 2 0.5-1% by weight;
Glass compositions comprising 0 to 1 weight percent TiO 2 ; and 0 to 5 weight percent in total of the other constituents.

本発明の一部の実施形態における使用に適したガラス繊維または繊維ガラスストランドの別の例は:
SiO 62〜68重量パーセント;
約9重量パーセント未満;
Al 10〜18重量パーセント;
MgO 8〜12重量パーセント;および
CaO 0〜4重量パーセント
を含むガラス組成物であって;
そのガラスが6.7未満の誘電定数(D)および1000ポイズの粘度で1370℃以下の成形温度(T)を示すガラス組成物が含まれたものである。
Another example of a glass fiber or fiber glass strand suitable for use in some embodiments of the present invention is:
SiO 2 62-68% by weight;
Less than about 9 weight percent B 2 O 3 ;
Al 2 O 3 10 to 18% by weight;
A glass composition comprising 8 to 12 weight percent MgO; and 0 to 4 weight percent CaO;
A glass composition is included whose glass exhibits a dielectric constant (D k ) less than 6.7 and a forming temperature (T F ) less than 1370 ° C. with a viscosity of 1000 poise.

本発明の一部の実施形態における使用に適したガラス繊維または繊維ガラスストランドの別の例は:
14重量パーセント未満;
Al 9〜15重量パーセント;
MgO 8〜15重量パーセント;
CaO 0〜4重量パーセント;および
SiO 60〜68重量パーセント
を含むガラス組成物であって;
そのガラスが6.7未満の誘電定数(D)および1000ポイズの粘度で1370℃以下の成形温度(T)を示すガラス組成物が含まれたものである。
Another example of a glass fiber or fiber glass strand suitable for use in some embodiments of the present invention is:
B 2 O 3 less than 14% by weight;
Al 2 O 3 9-15% by weight;
MgO 8 to 15 weight percent;
A glass composition comprising 0 to 4 weight percent of CaO; and 60 to 68 weight percent of SiO 2 ;
A glass composition is included whose glass exhibits a dielectric constant (D k ) less than 6.7 and a forming temperature (T F ) less than 1370 ° C. with a viscosity of 1000 poise.

本発明の一部の実施形態における使用に適したガラス繊維または繊維ガラスストランドの別の例は:
9重量パーセント未満;
Al 11〜18重量パーセント;
MgO 8〜11重量パーセント;
CaO 1〜2重量パーセント;および
SiO 62〜68重量パーセント
を含むガラス組成物であって;
そのガラスが6.7未満の誘電定数(D)および1000ポイズの粘度で1370℃以下の成形温度(T)を示すガラス組成物が含まれたものである。
Another example of a glass fiber or fiber glass strand suitable for use in some embodiments of the present invention is:
B 2 O 3 less than 9% by weight;
Al 2 O 3 11-18% by weight;
MgO 8-11 weight percent;
A glass composition comprising 1 to 2 weight percent of CaO; and 62 to 68 weight percent of SiO 2 ;
A glass composition is included whose glass exhibits a dielectric constant (D k ) less than 6.7 and a forming temperature (T F ) less than 1370 ° C. with a viscosity of 1000 poise.

本発明の一部の実施形態における使用に適したガラス繊維または繊維ガラスストランドの別の例は:
SiO 60〜68重量パーセント;
7〜13重量パーセント;
Al 9〜15重量パーセント;
MgO 8〜15重量パーセント;
CaO 0〜3重量パーセント;
LiO 0.4〜2重量パーセント;
NaO 0〜1重量パーセント;
O 0〜1重量パーセント;
Fe 0〜1重量パーセント;
0〜1重量パーセント;および
TiO 0〜2重量パーセント
を含むガラス組成物であって;
そのガラスが5.9未満の誘電定数(D)および1000ポイズの粘度で1300℃以下の成形温度(T)を示すガラス組成物が含まれたものである。
Another example of a glass fiber or fiber glass strand suitable for use in some embodiments of the present invention is:
SiO 2 60-68 weight percent;
7 to 13 weight percent of B 2 O 3 ;
Al 2 O 3 9-15% by weight;
MgO 8 to 15 weight percent;
CaO 0-3% by weight;
Li 2 O 0.4 to 2 % by weight;
Na 2 O 0 to 1% by weight;
K 2 O 0 to 1% by weight;
Fe 2 O 3 0-1% by weight;
A glass composition comprising F 2 0 to 1 weight percent; and TiO 2 0 to 2 weight percent;
A glass composition is included, the glass exhibiting a dielectric constant (D k ) of less than 5.9 and a forming temperature (T F ) of less than 1300 ° C. with a viscosity of 1000 poise.

本発明の一部の実施形態における使用に適したガラス繊維または繊維ガラスストランドの別の例は:
SiO 60〜68重量パーセント;
7〜11重量パーセント;
Al 9〜13重量パーセント;
MgO 8〜13重量パーセント;
CaO 0〜3重量パーセント;
LiO 0.4〜2重量パーセント;
NaO 0〜1重量パーセント;
O 0〜1重量パーセント;
(NaO+KO+LiO) 0〜2重量パーセント;
Fe 0〜1重量パーセント;
0〜1重量パーセント;および
TiO 0〜2重量パーセント
を含むガラス組成物が含まれたものである。
Another example of a glass fiber or fiber glass strand suitable for use in some embodiments of the present invention is:
SiO 2 60-68 weight percent;
7 to 11 weight percent of B 2 O 3 ;
Al 2 O 3 9-13% by weight;
MgO 8 to 13 weight percent;
CaO 0-3% by weight;
Li 2 O 0.4 to 2 % by weight;
Na 2 O 0 to 1% by weight;
K 2 O 0 to 1% by weight;
(Na 2 O + K 2 O + Li 2 O) 0~2 % by weight;
Fe 2 O 3 0-1% by weight;
And a glass composition comprising F 2 0 to 1 weight percent; and TiO 2 0 to 2 weight percent.

上記の本発明の特徴に加えて、または該特徴の代わりに、本発明のガラス組成物の一部の実施形態は、標準的なエレクトロニクス用E−ガラスよりも小さい散逸率(D)を有するガラスを得るために使用され得る。一部の実施形態では、Dは1GHzで0.0150以下、他の実施形態では1GHzで0.0100以下であり得る。 In addition to, or instead of, the features of the invention described above, some embodiments of the glass composition of the invention have a dissipation factor (D f ) that is less than that of a standard electronics E-glass It can be used to obtain glass. In some embodiments, D F may be 0.0150 or less at 1 GHz, and 0.0100 or less at 1 GHz in other embodiments.

ガラス組成物の一部の実施形態では、Dは1GHzで0.007以下、他の実施形態では1GHzで0.003以下、また他の実施形態では1GHzで0.002以下である。 In some embodiments of the glass composition, D F is less than or equal to 0.007 at 1 GHz, in other embodiments less than or equal to 0.003 at 1 GHz, and in other embodiments less than or equal to 0.002 at 1 GHz.

一部の実施形態において、本発明のガラス繊維または繊維ガラスストランドに使用され得るガラス組成物は、比較的低いCaO含量、例えば、約0〜4重量パーセント程度を特徴とするものである。また他の実施形態では、CaO含量は約0〜3重量パーセント程度であり得る。また他の実施形態では、CaO含量は約0〜2重量パーセント程度であり得る。一般に、CaO含量を最小限にすると電気的特性の改善がもたらされ、CaO含量は、一部の実施形態において、任意選択の構成物質とみなすことができるような低レベルまで低減された。一部の他の実施形態では、CaO含量は約1〜2重量パーセント程度であり得る。   In some embodiments, glass compositions that can be used in the glass fibers or fiber glass strands of the present invention are characterized by relatively low CaO content, such as on the order of about 0 to 4 weight percent. In still other embodiments, the CaO content may be on the order of about 0-3 weight percent. In still other embodiments, the CaO content may be on the order of about 0-2 weight percent. In general, minimizing the CaO content resulted in improved electrical properties, and in some embodiments, the CaO content was reduced to such low levels that it could be considered as an optional constituent. In some other embodiments, the CaO content may be on the order of about 1 to 2 weight percent.

他方で、MgO含量は、この型のガラスでは比較的高く、一部の実施形態では、MgO含量はCaO含量の2倍である(重量パーセント基準で)。本発明の一部の実施形態は、約5.0重量パーセントより多いMgO含量を有するものであり得、他の実施形態では、MgO含量は8.0重量パーセントより多い場合もあり得る。一部の実施形態では、該組成物は、例えば約8〜13重量パーセント程度のMgO含量を特徴とするものである。また他の実施形態では、MgO含量は約9〜12重量パーセント程度であり得る。一部の他の実施形態では、MgO含量は約8〜12重量パーセント程度であり得る。また他の一部の実施形態では、MgO含量は約8〜10重量パーセント程度であり得る。   On the other hand, the MgO content is relatively high in this type of glass, and in some embodiments, the MgO content is twice the CaO content (by weight percent). Some embodiments of the present invention may have a MgO content greater than about 5.0 weight percent, and in other embodiments the MgO content may be greater than 8.0 weight percent. In some embodiments, the composition is characterized by a content of MgO, for example, on the order of about 8 to 13 weight percent. In still other embodiments, the MgO content may be on the order of about 9 to 12 weight percent. In some other embodiments, the MgO content may be on the order of about 8 to 12 weight percent. In some other embodiments, the MgO content may be on the order of about 8 to 10 weight percent.

一部の実施形態において、本発明のガラス繊維または繊維ガラスストランドに使用され得る該組成物は、例えば16重量パーセント未満である(MgO+CaO)含量を特徴とするものである。また他の実施形態では、(MgO+CaO)含量は13重量パーセント未満である。一部の他の実施形態では、(MgO+CaO)含量は7〜16重量パーセントである。また他の一部の実施形態では、(MgO+CaO)含量は約10〜13重量パーセント程度であり得る。   In some embodiments, the composition that can be used for the glass fibers or fiber glass strands of the present invention is characterized by a (MgO + CaO) content that is, for example, less than 16 weight percent. In yet another embodiment, the (MgO + CaO) content is less than 13 weight percent. In some other embodiments, the (MgO + CaO) content is 7 to 16 weight percent. In still other embodiments, the (MgO + CaO) content may be on the order of about 10 to 13 weight percent.

また他の一部の実施形態では、該組成物は、約9.0程度の(MgO+CaO)/(LiO+NaO+KO)含量比を特徴とするものであり得る。一部の特定の実施形態では、LiO/(MgO+CaO)含量比は約0〜2.0程度であり得る。また他の一部の実施形態では、LiO/(MgO+CaO)含量比は約1〜2.0程度であり得る。一部の特定の実施形態では、LiO/(MgO+CaO)含量比は約1.0程度であり得る。 In some other embodiments, the composition may be one characterized by the order of about 9.0 (MgO + CaO) / ( Li 2 O + Na 2 O + K 2 O) content ratio. In certain embodiments, the Li 2 O / (MgO + CaO) content ratio may be on the order of about 0-2.0. In some other embodiments, the Li 2 O / (MgO + CaO) content ratio may be on the order of about 1 to 2.0. In certain embodiments, the Li 2 O / (MgO + CaO) content ratio may be on the order of about 1.0.

一部の他の実施形態では、(SiO+B)含量は70〜76重量パーセント程度であり得る。また他の実施形態では、(SiO+B)含量は70重量パーセント程度であり得る。他の実施形態では、(SiO+B)含量は73重量パーセント程度であり得る。さらに他の実施形態では、Bの重量パーセントに対するAlの重量パーセントの比は1〜3程度である。一部の他の実施形態では、Bの重量パーセントに対するAlの重量パーセントの比は1.5〜2.5程度である。一部の特定の実施形態では、SiO含量は65〜68重量パーセント程度である。 In some other embodiments, the (SiO 2 + B 2 O 3 ) content may be as high as 70-76 weight percent. In yet another embodiment, the (SiO 2 + B 2 O 3 ) content may be as high as 70 weight percent. In another embodiment, the (SiO 2 + B 2 O 3 ) content may be as high as 73 weight percent. In yet another embodiment, the ratio of the weight percent of Al 2 O 3 to the weight percent of B 2 O 3 is in the order of 1-3. In some other embodiments, the ratio of the weight percent of Al 2 O 3 to the weight percent of B 2 O 3 is on the order of 1.5 to 2.5. In certain embodiments, the SiO 2 content is on the order of 65 to 68 weight percent.

上記のように、先行技術の一部の低D組成物は、実質的な量のBaOを含めることが必要であるという不都合を有するが、本発明のガラス組成物の一部の実施形態ではBaOは必要とされないことがみとめられ得る。本発明の好都合な電気的特性および製造特性はBaOの存在を排除するものではないが、BaOの意図的な含有がないことは、本発明の一部の実施形態のさらなる利点とみなすことができる。したがって、本発明の実施形態は、1.0重量パーセント未満のBaOの存在を特徴とするものであり得る。微量不純物量しか存在しない実施形態では、BaO含量は0.05重量パーセント以下であることを特徴とするものであり得る。 As noted above, some low D k compositions of the prior art have the disadvantage of requiring the inclusion of substantial amounts of BaO, but in some embodiments of the glass composition of the present invention It can be seen that BaO is not required. While the advantageous electrical and manufacturing properties of the present invention do not exclude the presence of BaO, the absence of intentional inclusion of BaO can be regarded as a further advantage of some embodiments of the present invention . Thus, embodiments of the present invention may be characterized by the presence of less than 1.0 weight percent BaO. In embodiments where only trace amounts of impurities are present, the BaO content may be characterized as being less than or equal to 0.05 weight percent.

本発明のガラス繊維または繊維ガラスストランドに使用され得る組成物には、Bが、低Dを達成するために高いBに依存している先行技術アプローチよりも少ない量で含まれている。これにより相当な費用削減がもたらされる。一部の実施形態では、必要なB含量は13重量パーセント以下、または12重量パーセント以下である。また、本発明の一部の実施形態は、エレクトロニクス用E−ガラスのASTMの定義に含まれるもの、すなわちBが10重量パーセント以下である。 The compositions that can be used glass fibers or fiber glass strands of the present invention, B 2 O 3 is in an amount of less than the prior art approaches that rely on high B 2 O 3 in order to achieve low D k include. This results in considerable cost savings. In some embodiments, the required B 2 O 3 content is 13 weight percent or less, or 12 weight percent or less. Further, some embodiments of the present invention are those included in the definition of ASTM electronics for E- glass, i.e. B 2 O 3 is 10 wt% or less.

一部の実施形態において、該組成物は、例えば約5〜11重量パーセント程度のB含量を特徴とするものである。一部の実施形態では、B含量は6〜11重量パーセントであり得る。B含量は、一部の実施形態では6〜9重量パーセントであり得る。一部の実施形態では、B含量は5〜10重量パーセントであり得る。一部の他の実施形態では、B含量は9重量パーセントより多くない。また他の一部の実施形態では、B含量は8重量パーセントより多くない。 In some embodiments, the composition is characterized by, for example, a B 2 O 3 content on the order of about 5 to 11 weight percent. In some embodiments, the B 2 O 3 content may be 6 to 11 weight percent. The B 2 O 3 content may be 6 to 9 weight percent in some embodiments. In some embodiments, the B 2 O 3 content may be 5 to 10 weight percent. In some other embodiments, the B 2 O 3 content is not greater than 9 weight percent. In still other some embodiments, the B 2 O 3 content is not greater than 8 weight percent.

一部の実施形態において、本発明のガラス繊維または繊維ガラスストランドに使用され得る組成物は、例えば約5〜18重量パーセント程度のAl含量を特徴とするものである。Al含量は、一部の実施形態では9〜18重量パーセントであり得る。また他の実施形態では、Al含量は約10〜18重量パーセント程度である。一部の他の実施形態では、Al含量は約10〜16重量パーセント程度である。また他の一部の実施形態では、Al含量は約10〜14重量パーセント程度である。一部の特定の実施形態では、Al含量は約11〜14重量パーセント程度である。 In some embodiments, compositions that can be used for the glass fibers or fiber glass strands of the present invention are characterized by, for example, an Al 2 O 3 content on the order of about 5 to 18 weight percent. The Al 2 O 3 content may be 9 to 18 weight percent in some embodiments. In yet another embodiment, the Al 2 O 3 content is on the order of about 10 to 18 weight percent. In some other embodiments, the Al 2 O 3 content is on the order of about 10 to 16 weight percent. In still other some embodiments, the Al 2 O 3 content is on the order of about 10 to 14 weight percent. In certain embodiments, the Al 2 O 3 content is on the order of about 11 to 14 weight percent.

一部の実施形態において、LiOは任意選択の構成物質である。一部の実施形態では、該組成物は、例えば約0.4〜2.0重量パーセント程度のLiO含量を特徴とするものである。一部の実施形態では、LiO含量は(NaO+KO)含量よりも多い。一部の実施形態では、(LiO+NaO+KO)含量は2重量パーセントより多くない。一部の実施形態では、(LiO+NaO+KO)含量は約1〜2重量パーセント程度である。 In some embodiments, Li 2 O is an optional constituent. In some embodiments, the composition is characterized by, for example, a Li 2 O content on the order of about 0.4 to 2.0 weight percent. In some embodiments, the Li 2 O content is greater than the (Na 2 O + K 2 O) content. In some embodiments, the (Li 2 O + Na 2 O + K 2 O) content is not more than 2 weight percent. In some embodiments, the (Li 2 O + Na 2 O + K 2 O) content is on the order of about 1 to 2 weight percent.

一部の特定の実施形態では、本発明の組成物は、例えば約0〜1重量パーセント程度のTiO含量を特徴とするものである。 In certain embodiments, the compositions of the present invention are characterized by, for example, a TiO 2 content on the order of about 0 to 1 weight percent.

上記に示した組成物の一部の実施形態において、該構成物質は、標準的なE−ガラスのものより小さい誘電定数を有するガラスが得られるように釣り合いが取られる。比較のための標準的なエレクトロニクス用E−ガラスに関して、これは1MHzの周波数で約6.7未満であり得る。他の実施形態では、誘電定数(D)は1MHzの周波数で6未満であり得る。他の実施形態では、誘電定数(D)は1MHzの周波数で5.8未満であり得る。さらなる実施形態は、1MHzの周波数で5.6未満またはさらに小さい誘電定数(D)を示すものである。他の実施形態では、誘電定数(D)は1MHzの周波数で5.4未満であり得る。また他の実施形態では、誘電定数(D)は1MHzの周波数で5.2未満であり得る。また他の実施形態では、誘電定数(D)は1MHzの周波数で5.0未満であり得る。 In some embodiments of the compositions set forth above, the constituents are balanced so as to obtain a glass having a dielectric constant less than that of standard E-glass. For a standard electronics E-glass for comparison, this may be less than about 6.7 at a frequency of 1 MHz. In another embodiment, the dielectric constant (D k ) may be less than 6 at a frequency of 1 MHz. In other embodiments, the dielectric constant (D k ) may be less than 5.8 at a frequency of 1 MHz. A further embodiment is one which exhibits a dielectric constant (D k ) of less than 5.6 or even smaller at a frequency of 1 MHz. In another embodiment, the dielectric constant (D k ) may be less than 5.4 at a frequency of 1 MHz. In still other embodiments, the dielectric constant (D k ) may be less than 5.2 at a frequency of 1 MHz. In still other embodiments, the dielectric constant (D k ) may be less than 5.0 at a frequency of 1 MHz.

また、上記に示した組成物は、ガラス繊維の実用的な商業的製造につながる望ましい温度−粘度関係を有するものであり得る。一般に、該繊維の作製には、先行技術の組成物のD−ガラスタイプと比べてより低温が必要とされる。望ましい特性はいくつかの様式で表示され得、該特性は、本明細書に記載の組成物の一部の実施形態によって単独または組合せで得られ得る。例えば、1000ポイズの粘度で1370℃以下の成形温度(T)を示す上記に示した範囲内の一部の特定のガラス組成物が作製され得る。一部の実施形態のTは1320℃以下、または1300℃以下、または1290℃以下、または1260℃以下、または1250℃以下である。また、このような組成物には、成形温度と液相線温度(T)の差が正の値であるガラスも包含され得、一部の実施形態では成形温度は液相線温度よりも少なくとも55℃高く、これは、このようなガラス組成物からの繊維の商業的製造に好都合である。 Also, the compositions set forth above may have desirable temperature-viscosity relationships that lead to the practical commercial manufacture of glass fibers. In general, lower temperatures are required for the production of the fibers as compared to the D-glass type of prior art compositions. The desired properties may be displayed in several ways, which may be obtained alone or in combination according to some embodiments of the compositions described herein. For example, some specific glass compositions within the ranges indicated above can be made that exhibit a molding temperature (T F ) of 1370 ° C. or less at a viscosity of 1000 poise. In some embodiments, the T F is 1320 ° C. or less, or 1300 ° C. or less, or 1290 ° C. or less, or 1260 ° C. or less, or 1250 ° C. or less. Such compositions may also include glasses where the difference between the forming temperature and the liquidus temperature ( TL ) is a positive value, and in some embodiments the forming temperature is greater than the liquidus temperature. It is at least 55 ° C. high, which favors the commercial production of fibers from such glass compositions.

一般に、ガラス繊維または繊維ガラスストランドを形成するために使用されるガラス組成物のアルカリ酸化物含量を最小限にすることによりDの低下が補助され得る。Dの低減を最適化することが所望される実施形態では、総アルカリ酸化物はガラス組成物の2重量パーセント以下であり得る。一部の実施形態では、NaOおよびKOを最小限にすることは、これとの関連においてLiOよりも有効であることがわかった。アルカリ酸化物の存在は、一般的に低い成形温度をもたらす。したがって、比較的低い成形温度を得ることが優先事項である本発明の実施形態では、LiOを有意な量、例えば少なくとも0.4重量パーセントで含める。この目的のため、一部の実施形態では、LiO含量がNaOまたはKOのいずれかの含量よりも多く、他の実施形態では、LiO含量はNaOとKOの含量の合計よりも多く、一部の実施形態では2倍以上多い。 In general, lowering the D k can be aided by minimizing the alkali oxide content of the glass composition used to form the glass fibers or fiber glass strands. In embodiments where it is desired to optimize D k reduction, the total alkali oxide may be up to 2 weight percent of the glass composition. In some embodiments, minimizing Na 2 O and K 2 O has been found to be more effective than Li 2 O in this context. The presence of alkali oxides generally results in low molding temperatures. Thus, in embodiments of the present invention where obtaining a relatively low molding temperature is a priority, Li 2 O is included in significant amounts, eg at least 0.4 weight percent. To this end, in some embodiments, the Li 2 O content is greater than the content of either Na 2 O or K 2 O, and in other embodiments, the Li 2 O content is Na 2 O and K 2 More than the sum of the content of O, and in some embodiments more than twice as much.

一部の実施形態の好都合な一態様は、繊維ガラス産業における慣用的な構成物質およびその原料供給源が高価な相当な量の構成物質の回避に依存するものである。この態様では、本発明のガラスの組成の定義で明示したものに加えた構成物質が、必要ではないが5重量パーセントより多くない総量で含有され得る。このような任意選択の構成物質としては、溶融助剤、清澄助剤、着色剤、微量不純物およびガラス作製の当業者に公知の他の添加剤が挙げられる。一部の先行技術の低Dガラスと比べて、本発明の組成物にはBaOは必要とされないが、少量のBaO(例えば、約1重量パーセントまで)が含まれることは排除され得ない。同様に、本発明では多量のZnOは必要とされないが、一部の実施形態では、少量(例えば、約2.0重量パーセントまで)が含有されることがあり得る。任意選択の構成物質が最小限である本発明の実施形態では、任意選択の構成物質の総量は2重量パーセント以下、または1重量パーセント以下である。あるいはまた、本発明の一部の実施形態は、本質的に名称を挙げた構成物質からなるということができる。 An advantageous aspect of some embodiments is that the conventional constituents in the fiberglass industry and their raw material sources rely on the avoidance of significant amounts of constituents that are expensive. In this aspect, constituents added to those specified in the definition of composition of the glass of the present invention may be contained in a total amount which is not necessary but not more than 5 weight percent. Such optional constituents include melting aids, fining aids, coloring agents, trace impurities and other additives known to those skilled in the art of glass making. Compared to some prior art low D k glasses, the compositions of the present invention do not require BaO, but the inclusion of small amounts of BaO (e.g., up to about 1 weight percent) can not be excluded. Similarly, although large amounts of ZnO are not required in the present invention, in some embodiments small amounts (eg, up to about 2.0 weight percent) may be included. In embodiments of the present invention where the optional constituents are minimal, the total amount of optional constituents is 2 weight percent or less, or 1 weight percent or less. Alternatively, some embodiments of the invention may be said to consist essentially of the named components.

バッチ成分の選択およびそのコストは、その純度要件に有意に依存する。例えばE−ガラスの作製のための典型的な市販の成分には、NaO、KO、FeまたはFeO、SrO、F、TiO、SOなどの不純物が種々の化学形態で含有されている。このような不純物に由来するカチオンのほとんどは、ガラスのSiOおよび/またはBと非架橋酸素を形成することによってガラスのDを増大させ得るものである。 The choice of batch components and their cost depend significantly on their purity requirements. For example, typical commercially available components for the preparation of E-glass include impurities such as Na 2 O, K 2 O, Fe 2 O 3 or FeO, SrO, F 2 , TiO 2 , SO 3 etc. Contained in the form. Most of the cations derived from such impurities can increase the D k of the glass by forming non-crosslinked oxygen with the SiO 2 and / or B 2 O 3 of the glass.

また、スルフェート(SOと示す)は清澄剤として存在してもよい。また、原料由来または溶融プロセス中での混入による少量の不純物、例えば、SrO、BaO、Cl、P、Cr、またはNiO(これらの特定の化学形態に限定されない)が存在することもあり得る。また、他の清澄剤および/または加工助剤、例えば、As、MnO、MnO、Sb、またはSnO(これらの特定の化学形態に限定されない)が存在してもよい。このような不純物および清澄剤は、存在する場合、各々、典型的には、ガラス組成物の総量の0.5重量%未満の量で存在する。任意選択で、元素の周期表の希土類族の元素、例えば、原子番号21(Sc)、39(Y)、および57(La)〜71(Lu)を本発明の組成物に添加してもよい。これらは、加工助剤としての、またはガラスの電気的、物理的(熱的もしくは光学的)、機械的および化学的特性を改善するためのいずれかの機能を果たし得る。希土類添加剤は、元の化学形態および酸化状態を考慮して含有され得る。希土類元素の添加は、低濃度であってもバッチコストが増大し得るため、特に、原料コストを最小限にする目的を有する本発明の実施形態では任意選択とみなされる。いずれの場合も、典型的には、そのコストによって、希土類成分(酸化物として測定)が、含有される場合は、ガラス組成物の総量の約0.1〜1.0重量%以下の量で存在することが決定され得る。 Also, sulfate (denoted as SO 3 ) may be present as a fining agent. Also, small amounts of impurities derived from raw materials or mixed in the melt process, such as SrO, BaO, Cl 2 , P 2 O 5 , Cr 2 O 3 or NiO (not limited to these specific chemical forms) It is also possible to do. Also, other fining and / or processing aids may be present, such as, but not limited to, As 2 O 3 , MnO, MnO 2 , Sb 2 O 3 or SnO 2 . Such impurities and fining agents, if present, are each typically present in an amount of less than 0.5% by weight of the total glass composition. Optionally, an element of the rare earth group of the periodic table of the elements, for example, atomic numbers 21 (Sc), 39 (Y) and 57 (La) to 71 (Lu) may be added to the composition of the invention . These can serve either as processing aids or to improve the electrical, physical (thermal or optical), mechanical and chemical properties of the glass. Rare earth additives may be included in view of the original chemical form and oxidation state. The addition of rare earth elements is considered optional in the embodiments of the present invention with the purpose of minimizing raw material costs, in particular, since even low concentrations can increase batch costs. In any case, typically, depending on the cost, a rare earth component (measured as an oxide), if contained, in an amount of about 0.1 to 1.0% by weight or less of the total amount of the glass composition It can be determined to exist.

ガラス繊維、繊維ガラスストランド、およびかかる繊維またはストランドが組み込まれた他の製品は、本発明の一部の実施形態において、特に、E−ガラス繊維、E−ガラスで形成された繊維ガラスストランドおよび関連製品と比べて望ましい機械的特性を示すものであり得る。例えば、本発明のガラス繊維の一部の実施形態は、特にE−ガラス繊維と比較した場合、比較的高い比強度または比較的高い比弾性率を有するものであり得る。比強度は、引張強度(単位:N/m)を単位体積重量(単位:N/m)で除算したものをいう。比弾性率は、ヤング率(単位:N/m)を単位体積重量(単位:N/m)で除算したものをいう。比較的高い比強度および/または比較的高い比弾性率を有するガラス繊維が、機械的特性または製品性能の増大とともに複合材の全体重量の低減が望まれる用途において望ましいものであり得る。かかる複合材の例は上記に示しており、例えば、航空宇宙または航空機産業用途(例えば、飛行機内部の床)、風力エネルギー用途(例えば、風車の羽根)、繊維−金属積層体用途などが挙げられる。機械的特性の別の例として、ロービングの形態の本発明の繊維ガラスストランドの一部の実施形態は、E−ガラス繊維ガラスストランドが組み込まれたロービング(例えば、ASTM D2343によると350〜400ksi程度)と比べて増大した引張強度(例えば、一部の実施形態では、ASTM D2343によると400〜430ksi程度)を示すものであり得る。 Glass fibers, fiber glass strands, and other articles incorporating such fibers or strands, in some embodiments of the present invention, particularly fiber glass strands formed of E-glass fibers, E-glass and related It may exhibit desirable mechanical properties as compared to the product. For example, some embodiments of the glass fibers of the present invention may have relatively high specific strength or relatively high specific modulus, especially when compared to E-glass fibers. Specific strength refers to tensile strength (unit: N / m 2 ) divided by unit volume weight (unit: N / m 3 ). The specific elastic modulus refers to Young's modulus (unit: N / m 2 ) divided by unit volume weight (unit: N / m 3 ). Glass fibers with relatively high specific strength and / or relatively high specific modulus may be desirable in applications where it is desirable to reduce the overall weight of the composite with increased mechanical properties or product performance. Examples of such composites are given above and include, for example, aerospace or aerospace applications (eg, floor inside aircraft), wind energy applications (eg, wind turbine blades), fiber-metal laminate applications, etc. . As another example of mechanical properties, some embodiments of the fiber glass strands of the present invention in the form of rovings are rovings incorporating E-glass fiber glass strands (eg, on the order of 350-400 ksi according to ASTM D2343) It may exhibit increased tensile strength (e.g., in some embodiments, on the order of 400-430 ksi according to ASTM D 2343).

当該技術分野で公知であるように、形成後、ガラス繊維は、典型的には、少なくとも一部分がサイジング組成物でコーティングされる。一般に、本発明の繊維ガラスストランド、布、複合材、積層体およびプリプレグを形成するために使用されるガラス繊維は、サイジング組成物で少なくとも一部分をコーティングする。当業者には、いくつかの要素、例えば、サイジング組成物の性能特性、得られる布に所望される柔軟性、コストなど、および他の要素に基づいて、ガラス繊維のための多くの市販のサイジング組成物のうちの1つが選択され得る。本発明の一部の実施形態に使用され得る市販のサイジング組成物の非限定的な例としては、単一端ロービングに対して多くの場合で使用されるサイジング組成物(Hybon 2026、Hybon 2002、Hybon 1383、Hybon 2006、Hybon 2022、Hybon 2032、Hybon 2016、およびHybon 1062など)、ならびにヤーンに対して多くの場合で使用されるサイジング組成物(1383、611、900、610、695、および690など、これらは各々、PPG Industries,Inc.から市販されている製品のためのサイジング組成物を示す)が挙げられる。   After forming, the glass fibers are typically at least partially coated with a sizing composition, as is known in the art. Generally, the glass fiber used to form the fiber glass strands, fabrics, composites, laminates and prepregs of the present invention is at least partially coated with a sizing composition. Those skilled in the art will appreciate that many commercial sizings for glass fibers based on several factors, such as the performance characteristics of the sizing composition, the flexibility desired for the resulting fabric, cost etc, and other factors. One of the compositions may be selected. Non-limiting examples of commercially available sizing compositions that may be used in some embodiments of the present invention include sizing compositions often used for single-ended roving (Hybon 2026, Hybon 2002, Hybon 1383, Hybon 2006, Hybon 2022, Hybon 2032, Hybon 2016, and Hybon 1062), and sizing compositions often used for yarns (such as 1383, 611, 900, 610, 695, and 690) Each of these represents a sizing composition for products commercially available from PPG Industries, Inc.).

上記のように、本発明の一部の実施形態は布が含まれたものであり得る。強化用途のための当業者に公知の任意の適当な布設計が使用され得る。好適な布としては、標準的なテキスタイル設備(例えば、レピア、プロジェクタイル、エアジェット織機)を用いて作製される布が挙げられ得る。かかる布の非限定的な例としては、平織、綾織、千鳥綾織、および朱子織が挙げられる。また、ステッチボンディング織物またはノンクリンプ織物も本発明の一部の実施形態において使用され得る。かかる布としては、例えば、一方向、二軸および三軸ノンクリンプ織物が挙げられ得る。また、3D織物も本発明の一部の実施形態において使用され得る。かかる布は、開口(shedding)を有する多層縦糸エンドを用いて、ドビーまたはジャカードヘッドのいずれかの使用を伴って作製され得る。   As mentioned above, some embodiments of the present invention may include cloth. Any suitable fabric design known to those skilled in the art for reinforcement applications may be used. Suitable fabrics may include fabrics made using standard textile equipment (eg, rapier, projectile, air jet looms). Non-limiting examples of such fabrics include plain weave, twill weave, zigzag twill weave, and satin weave. Also, stitch bonded or non-crimp fabrics may be used in some embodiments of the present invention. Such fabrics may include, for example, unidirectional, biaxial and triaxial non-crimp fabrics. Also, 3D fabrics may be used in some embodiments of the present invention. Such fabrics can be made with the use of either dobby or a jacquard head, with a multi-layered warp end with shedding.

上記のように、本発明の複合材は、縦糸と横糸が含まれたものであり得る。強化用途のための当業者に公知の任意の適当な縦糸と横糸が使用され得る。一部の実施形態では、例えば、縦糸は、G75ヤーン、DE75ヤーン、DE150ヤーン、および/またはG150ヤーンが含まれたものであり得る。   As noted above, the composites of the present invention may include warp and weft yarns. Any suitable warp and fill known to those skilled in the art for reinforcing applications may be used. In some embodiments, for example, the warp may include G75 yarns, DE75 yarns, DE150 yarns, and / or G150 yarns.

上記のように、本発明の複合材は、一部の実施形態において高分子樹脂が含まれたものであり得る。さまざまな高分子樹脂が使用され得る。強化用途に有用であることが公知である高分子樹脂は、一部の実施形態において特に有用であり得る。一部の実施形態では、高分子樹脂は熱硬化型樹脂を含むものであり得る。本発明の一部の実施形態に有用な熱硬化型樹脂系としては、限定されないが、エポキシ樹脂系、フェノール系樹脂、ポリエステル、ビニルエステル、熱硬化型ポリウレタン、ポリジシクロペンタジエン(pDCPD)樹脂、シアン酸エステル、およびビス−マレイミドが挙げられ得る。一部の実施形態では、高分子樹脂はエポキシ樹脂を含むものであり得る。他の実施形態では、高分子樹脂は熱可塑性樹脂を含むものであり得る。本発明の一部の実施形態に有用な熱可塑性ポリマーとしては、限定されないが、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド(例えば、ナイロン)、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、熱可塑性ポリウレタン(TPU)、ポリフェニレンスルフィド、およびポリエーテルエーテルケトン(keteone)(PEEK)が挙げられる。本発明の一部の実施形態に有用な市販の高分子樹脂の非限定的な例としては、EPIKOTE Resin MGS(登録商標)RIMR 135エポキシとEpikure MGS RIMH 1366硬化剤(Momentive Specialty Chemicals Inc.(Columbus,Ohio)より入手可能)、Applied Poleramic MMFCS2エポキシ(Applied Poleramic,Inc.(Benicia、California)より入手可能)、およびEP255変性エポキシ(Barrday Composite Solutions(Millbury,MA)より入手可能)が挙げられる。   As mentioned above, the composite of the present invention may include a polymeric resin in some embodiments. Various polymeric resins may be used. Polymeric resins that are known to be useful for reinforcing applications may be particularly useful in some embodiments. In some embodiments, the polymeric resin can comprise a thermosetting resin. Thermoset resin systems useful in some embodiments of the present invention include, but are not limited to, epoxy resins, phenolic resins, polyesters, vinyl esters, thermosetting polyurethanes, polydicyclopentadiene (pDCPD) resins, cyan Acid esters, and bis-maleimides can be mentioned. In some embodiments, the polymeric resin can include an epoxy resin. In another embodiment, the polymeric resin may comprise a thermoplastic resin. Thermoplastic polymers useful in some embodiments of the present invention include, but are not limited to, polyethylene, polypropylene, polyamide (eg, nylon), polybutylene terephthalate, polycarbonate, thermoplastic polyurethane (TPU), polyphenylene sulfide, and poly Ether ether ketone (keteone) (PEEK) is mentioned. Non-limiting examples of commercially available polymeric resins useful in some embodiments of the present invention include EPIKOTE Resin MGS® RIMR 135 Epoxy and Epikure MGS RIMH 1366 curing agents (Momentive Specialty Chemicals Inc. (Columbus (O.I. Ohio), Applied Polaramic MMFCS 2 epoxy (available from Applied Polaramic, Inc. (Benicia, California)), and EP 255 modified epoxy (available from Barrday Composite Solutions (Millbury, Mass.)).

実施例
次に、一部の例示的な本発明の実施形態を、以下の具体的で非限定的な実施例において実例を示す。
EXAMPLES Some illustrative embodiments of the present invention will now be illustrated by the following specific non-limiting examples.

実施例1
本発明の一部の実施形態に有用なガラス組成物のいくつかの特性を、制御的加工条件下で、当業者に公知の慣用的な試験方法を用いて測定した。測定したいくつかの特性を表1に示す。標準的なE−ガラスおよび市販のNE−ガラスの特性も参考のために含めている。市販のNE−ガラスについて示した特性は文献からのものである。表1のデータは、本発明における使用に適したガラス繊維が、E−ガラスと比べて改善された熱的、化学的および機械的安定性を示していることを示す。NE−繊維と比較すると、本発明における使用に適したガラス繊維は30%強度が高く、25%剛性が高い。x線蛍光分光法によって測定すると、表1の試験片1のガラス繊維は、
SiO 63.02±0.25重量パーセント;
9.39±0.15重量パーセント;
Al 11.60±0.10重量パーセント;
MgO 11.06±0.15重量パーセント;
CaO 2.54±0.10重量パーセント;
NaO 0.38±0.02重量パーセント;
O 0.12±0.01重量パーセント;
Fe 0.25±0.05重量パーセント;
0.72±0.15重量パーセント;
TiO 0.10±0.01重量パーセント;
LiO 0.81±0.05;および
SO 0.02重量パーセント
を含むガラス組成物が含まれたものであった。
Example 1
Several properties of glass compositions useful in some embodiments of the present invention were measured under controlled processing conditions using conventional test methods known to those skilled in the art. Some of the measured characteristics are shown in Table 1. Properties of standard E-glass and commercially available NE-glass are also included for reference. The properties shown for the commercial NE-glass are from the literature. The data in Table 1 show that glass fibers suitable for use in the present invention exhibit improved thermal, chemical and mechanical stability as compared to E-glass. Compared to NE-fibers, glass fibers suitable for use in the present invention have 30% higher strength and 25% higher stiffness. As measured by x-ray fluorescence spectroscopy, the glass fibers of test strip 1 in Table 1
SiO 2 63.02 ± 0.25 weight percent;
B 2 O 3 9.39 ± 0.15 weight percent;
Al 2 O 3 11.60 ± 0.10 weight percent;
MgO 11.06 ± 0.15 weight percent;
CaO 2.54 ± 0.10 weight percent;
Na 2 O 0.38 ± 0.02 weight percent;
K 2 O 0.12 ± 0.01 weight percent;
Fe 2 O 3 0.25 ± 0.05 weight percent;
F 2 0.72 ± 0.15 weight percent;
TiO 2 0.10 ± 0.01 weight percent;
A glass composition was included comprising: Li 2 O 0.81 ± 0.05; and 0.02 weight percent SO 3 .

Figure 2013542904
Figure 2013542904

実施例2
この実施例では、本発明の繊維ガラスストランドで形成されたヤーン(「試験片ヤーン」)のヤーン破断荷重を、従来の621ガラス組成物で形成された繊維ガラスストランドで作製されたヤーン(「621ヤーン」)と比較した。各ヤーンを、公称直径が7ミクロンのおよそ200本のフィラメントを有する単一の繊維ガラスストランドで形成した。形成後、ガラス繊維を従来のデンプン油サイジング組成物でコーティングした。繊維ガラスストランドを乾燥させ、次いで、z方向に1インチあたり1回転撚ってヤーンを形成し、次いで、これを、縦糸方向に1インチあたり60ピックおよび横糸方向に1インチあたり58ピックを有する平織スタイル布に製織した。
Example 2
In this example, the yarn breaking load of yarns formed of the fiber glass strands of the present invention ("test strip yarns") was determined using yarns formed of fiber glass strands formed of the conventional 621 glass composition ("621 Compared to "Yarn"). Each yarn was formed of a single fiber glass strand having approximately 200 filaments with a nominal diameter of 7 microns. After forming, the glass fibers were coated with a conventional starch oil sizing composition. The fiber glass strand is dried and then twisted one turn per inch in the z direction to form a yarn, which is then plain weave with 60 picks per inch in the warp direction and 58 picks per inch in the weft direction. Weaved in style cloth.

次いで、布の破断荷重をASTM 5053を用いて測定した。布の1インチ幅、6インチ長さの細片にペーパータブを取り付け、ユニバーサル試験フレームで破断するまで12インチ/分の速度で負荷をかけた。布1つあたり合計12回の破断荷重の測定を行なった。試験片ヤーンで作製された布細片の平均破断荷重は197.5lbであり、621ヤーンで作製された布細片の平均破断荷重は181.7lbであった。次いで、布をヒートクリーニングし、同じ慣用的な手法を用いて仕上げを行なった。ヒートクリーニングおよび仕上げ後、布細片の破断荷重を、ASTM 5035を用いて再度測定した。合計12回の破断荷重の測定を行なった。試験片布の平均破断荷重は119.5lbであり、621布の平均破断荷重は85.1lbであった。621布の破断荷重保持力(ヒートクリーニング/仕上げ後の破断荷重をヒートクリーニング/仕上げ前の破断荷重で除算して100を乗算)は46.8%であった。試験片布の破断荷重保持力(ヒートクリーニング/仕上げ後の破断荷重をヒートクリーニング/仕上げ前の破断荷重で除算)は60.5%であり、621布と比べて破断荷重の改善が示された。 The breaking load of the fabric was then measured using ASTM 5053. A paper tab was attached to a 1-inch wide by 6-inch long strip of fabric and loaded at a rate of 12 inches / minute until it broke on the universal test frame. A total of 12 breaking load measurements were made per fabric. The average breaking load of the prepared fabric strip in specimen yarn is 197.5lb f, the average breaking load of the prepared fabric strip at 621 yarn was 181.7lb f. The fabric was then heat cleaned and finished using the same conventional procedure. After heat cleaning and finishing, the breaking load of the fabric strips was again measured using ASTM 5035. A total of 12 breaking load measurements were made. The average breaking load of the specimen fabric is 119.5lb f, the average breaking load of 621 cloth was 85.1lb f. The breaking load retention of the 621 fabric (the breaking load after heat cleaning / finish divided by the breaking load before heat cleaning / finish multiplied by 100) was 46.8%. The breaking load retention of the specimen cloth (the breaking load after heat cleaning / finish divided by the breaking load before heat cleaning / finishing) was 60.5%, showing improvement in breaking load compared to the 621 cloth .

実施例3
本発明の積層体の引張特性および衝撃特性を、従来のガラス組成物が含まれたガラス繊維で作製された積層体のものと比較した。この実施例では、布は、本発明のガラス組成物を有する繊維ガラスストランドで作製された縦糸と横糸が使用された織布(「試験片布」)とした。比較布は、標準的なE−ガラスヤーンで形成した(「E−ガラス布」)。布に関するさらなる詳細を表2に示す。
Example 3
The tensile and impact properties of the laminates of the present invention were compared to those of laminates made of glass fibers containing conventional glass compositions. In this example, the fabric was a woven fabric ("test strip fabric") in which warp and weft yarns made of fiber glass strands having the glass composition of the present invention were used. The comparison fabric was formed of standard E-glass yarn ("E-glass fabric"). Further details regarding the fabric are given in Table 2.

Figure 2013542904
Figure 2013542904

次いで、予備含浸布を積層体に、真空補助圧縮成形を用いて組み込んだ。使用した高分子樹脂は、Barrday Composite Solutions(Millbury,MA)製のEP255変性エポキシ樹脂であった。10層の布層を各積層体に組み込んだ。表3の加工条件を真空補助圧縮成形設定に使用した:   The pre-impregnated fabric was then incorporated into the laminate using vacuum assisted compression molding. The polymeric resin used was an EP 255 modified epoxy resin from Barrday Composite Solutions (Millbury, Mass.). Ten fabric layers were incorporated into each laminate. The processing conditions in Table 3 were used for vacuum assisted compression molding settings:

Figure 2013542904
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複合材のガラス転移温度(T)の測定によって樹脂の充分な硬化を確認した(試験片積層体では115.03℃、E−ガラス積層体では116.57℃)。試験片積層体の繊維重量分率は65.72%ガラスであり、E−ガラス積層体の繊維重量分率は67.39%ガラスであった。 Sufficient cure of the resin was confirmed by measurement of the glass transition temperature (T g ) of the composite (115.03 ° C. for the test strip laminate, 116.57 ° C. for the E-glass laminate). The fiber weight fraction of the test piece laminate was 65.72% glass, and the fiber weight fraction of the E-glass laminate was 67.39% glass.

積層体の引張特性をISO 527−4に従って測定した。5つの試験片積層体と5つのE−ガラス積層体を分析した。データの初期評価では、E−ガラス積層体と比べて試験片積層体の平均引張破断歪み(average tensile strain to failure)のわずかな増大が示された(2.15%対1.95%)。また、試験片積層体ではわずかに引張強度が高く、引張弾性率が低いことも示された。しかしながら、このような傾向は、分散分析(ANOVA)を行なった後、統計学的に有意とはみなされ得なかった。   The tensile properties of the laminate were measured according to ISO 527-4. Five coupon laminates and five E-glass laminates were analyzed. Initial evaluation of the data showed a slight increase in the average tensile strain to failure of the specimen stack as compared to the E-glass laminate (2.15% vs 1.95%). It was also shown that the test piece laminate had a slightly higher tensile strength and a lower tensile modulus. However, such a trend could not be considered statistically significant after performing analysis of variance (ANOVA).

また、積層体の衝撃特性を、3/8”半球形インパクターおよび計装化衝撃試験機を用いて、同等厚さの供試体においてASTM 3763に従って測定した。試験片積層体とE−ガラス積層体の衝撃特性は有意に異なることが観察された。すべての場合で、試験片積層体では、衝撃性能の有意な増大(最大負荷での高エネルギーおよび試験片によって吸収された総エネルギーによって示される)がもたらされた。最大負荷に対する平均エネルギーは、試験片積層体では30.984ジュール、E−ガラス積層体では14.204ジュールであった。吸収された平均総エネルギーは、試験片積層体では35.34ジュール、E−ガラス積層体では26.76ジュールであった。したがって、試験片積層体では、同じ衝撃速度に供したとき、E−ガラス積層体よりも平均32%多くのエネルギーが吸収された。さらに、試験片積層体では、E−ガラス積層体よりも示された損傷がずっと少なく、貫通に至らなかった。   The impact properties of the laminates were also measured according to ASTM 3763 on specimens of equivalent thickness using a 3/8 "hemispherical impactor and an instrumented impact tester. Test specimen laminates and E-glass laminates It was observed that the impact properties of the body were significantly different: in all cases, with the test strip laminate a significant increase in impact performance (indicated by the high energy at maximum load and the total energy absorbed by the test strip) The average energy for the maximum load was 30.984 joules for the specimen stack and 14.204 joules for the E-glass laminate.The average total energy absorbed is the specimen laminate. And 35.34 joules for E-glass laminates, and 26.76 joules for E-glass laminates, so for specimen strip laminates E at the same impact rate The average 32% more energy than the glass laminate was absorbed. Moreover, the test strip stack, damage is much less indicated than E- glass laminate, but failed to penetrate.

実施例4
この実施例のガラスは、試薬等級の粉末形態の化学物質の混合物を、10%Rh/Ptるつぼ内で1500℃〜1550℃(2732°F〜2822°F)の温度で4時間溶融させることにより作製した。各バッチは約1200グラムとした。4時間の溶融期間後、溶融ガラスを鋼板上に注入して急冷した。Bの揮発減損(典型的には、1200グラムのバッチサイズで、実験室バッチ溶融条件において目標総B濃度の約5%)を補うため、バッチの計算におけるホウ素保持因子を95%に設定した。他の揮発性種(フッ化物およびアルカリ酸化物など)は、ガラス中において低濃度であるため、バッチにおいてその放出減損を調整しなかった。実施例の組成物は、バッチどおり(as−batched)の組成を表す。ガラスの調製において、Bを充分に調整して試薬化学物質を使用したため、表示したバッチどおりの組成は、測定された組成に近いとみなされる。
Example 4
The glass of this example is prepared by melting a mixture of chemicals in powder form in reagent grade for 4 hours in a 10% Rh / Pt crucible at a temperature of 1500 ° C. to 1550 ° C. (2732 ° F. to 2822 ° F.) Made. Each batch was about 1200 grams. After a melting period of 4 hours, the molten glass was poured onto a steel plate and quenched. In order to compensate for the B 2 O 3 volatilization loss (typically about 5% of the target total B 2 O 3 concentration in laboratory batch melting conditions with a batch size of 1200 grams), the boron retention factor in the batch calculation It was set to 95%. Other volatile species (such as fluoride and alkali oxides) did not adjust their emission loss in batches because of their low concentration in the glass. The compositions of the examples represent as-batched compositions. Because the B 2 O 3 was sufficiently adjusted to use reagent chemicals in the preparation of the glass, the indicated batch composition is considered to be close to the measured composition.

温度の関数としての溶融粘度および液相線温度を、それぞれ、ASTM Test Method C965 “Standard Practice for Measuring Viscosity of Glass Above the Softening Point”およびC829 “Standard Practices for Measurement of Liquidus Temperature of Glass by the Gradient Furnace Method”を用いることによって測定した。   Melt viscosity and liquidus temperature as a function of temperature, ASTM Test Method C965 "Standard Practice for Measuring Viscosity of Glass Above the Softening Point" and C829 "Standard Practice for Measurement of Liquidus Temperature of Glass by the Gradient Furnace Method, respectively. It measured by using ".

40mmの直径および1〜1.5mmの厚さを有する各ガラス試験片の研磨ディスクを電気的特性および機械的特性の測定に使用し、これは焼鈍ガラスで作製した。各ガラスの誘電定数(D)と散逸率(D)を、1MHzから1GHzまでで、ASTM Test Method D150 “Standard Test Methods for A−C Loss Characteristics and Permittivity(Dielectric Constant)of Solid Electrical Insulating Materials”によって測定した。この手順に従い、試験片はすべて、25℃で50%湿度下にて40時間プレコンディショニングした。ガラス密度についてASTM Test Method C729 “Standard Test Method for Density of Glass by the Sink−Float Comparator,”を用いて選択的試験を行ない、試験のために試験片はすべて焼鈍した。 An abrasive disc of each glass specimen having a diameter of 40 mm and a thickness of 1 to 1.5 mm was used for the measurement of the electrical and mechanical properties, which was made of annealed glass. The dielectric constant (D k ) and dissipation factor (D f ) of each glass are from 1 MHz to 1 GHz. ASTM Test Method D150 “Standard Test Methods for AC Loss Characteristics and Permittivity (Dielectric Constant) of Solid Electrical Insulating Materials” Measured by Following this procedure, all specimens were preconditioned for 40 hours at 25 ° C. and 50% humidity. The glass density was selectively tested using ASTM Test Method C 729 "Standard Test Method for Density of Glass by the Sink-Float Comparator," and all test pieces were annealed for the test.

選択した組成物について、微小圧痕法を使用し、ヤング率(圧痕負荷−圧痕深さの曲線の最初の傾きから、圧子除荷サイクルにおいて)、および微小硬さ(最大圧痕負荷と最大圧痕深さから)を測定した。該試験には、同じディスク試験片(DおよびDについて試験しておいた)を使用した。5回の圧痕測定を行ない、平均ヤング率と微小硬さのデータを得た。微小圧痕装置は、BK7という製品名の市販の標準参照ガラスブロックを用いて較正した。この参照ガラスは、ヤング率90.1GPa(1つの標準偏差は0.26GPa)および微小硬さ4.1GPa(1つの標準偏差は0.02GPa)を有するものである(すべて5回の測定に基づく)。 For selected compositions, using the micro-indentation method, Young's modulus (from the initial slope of the indentation load-indentation curve, in the indenter unloading cycle), and microhardness (maximum indentation load and maximum indentation depth) ) Was measured. The same disc specimens (tested for D k and D f ) were used for the test. Five indentation measurements were performed to obtain data on average Young's modulus and microhardness. The microindentation device was calibrated using a commercially available standard reference glass block with the product name BK7. This reference glass has a Young's modulus of 90.1 GPa (one standard deviation of 0.26 GPa) and a microhardness of 4.1 GPa (one standard deviation of 0.02 GPa) (all based on 5 measurements) ).

実施例のすべての組成の値は重量パーセントで示している。以下の表において、「E」はヤング率を示し;「H」は微小硬さを示し;σはフィラメント強度を示し;「Std」は標準偏差を示す。 All compositional values in the examples are given in weight percent. In the following table, "E" indicates Young's modulus; "H" indicates microhardness; σ f indicates filament strength; "Std" indicates standard deviation.

表4 組成
試験片1〜8は、重量パーセンテージでのガラス組成(表4):SiO 62.5〜67.5%、B 8.4〜9.4%、Al 10.3〜16.0%、MgO 6.5〜11.1%、CaO 1.5〜5.2%、LiO 1.0%、NaO 0.0%、KO 0.8%、Fe 0.2〜0.8%、F 0.0%、TiO 0.0%、およびスルフェート(SOと示す)0.0%を示す。
Table 4 Composition Test pieces 1 to 8 were glass compositions in weight percentage (Table 4): SiO 2 62.5 to 67.5%, B 2 O 3 8.4 to 9.4%, Al 2 O 3 10 .3 to 16.0%, MgO 6.5 to 11.1%, CaO 1.5 to 5.2%, Li 2 O 1.0%, Na 2 O 0.0%, K 2 O 0.8 %, Fe 2 O 3 0.2-0.8%, F 2 0.0%, TiO 2 0.0%, and sulfate (denoted as SO 3 ) 0.0%.

ガラスは、1MHzで5.44〜5.67のDおよび0.0006〜0.0031のDf、1GHz周波数で5.47〜6.67のDおよび0.0048〜0.0077のDを有するものであることがわかった。シリーズIIIの組成物の電気的特性では、標準的なE−ガラス(1MHzで7.29のDおよび0.003のD、1GHzで7.14のDおよび0.0168のDを有する)と比べて有意に小さい(すなわち、改善された)DおよびDが示されている。 Glass, of 5.44 to 5.67 at 1 MHz D k and 0.0006 to 0.0031 of Df, D of 5.47 to 6.67 at 1GHz frequency k and 0.0048 to 0.0077 of D f It turned out that it is what it has. The electrical properties of the compositions of the series III, standard E- glass (at 1 MHz 7.29 D k and 0.003 of D f, the D k and 0.0168 of D f of 7.14 in 1GHz Significantly smaller (ie, improved) D k and D f are shown as compared to having.

繊維成形特性に関して、表4の組成物は、1300〜1372℃の成形温度(T)および89〜222℃の成形ウィンドウ(T−T)を有する。これは、標準的なE−ガラス(典型的には1170〜1215℃の範囲のTを有する)に匹敵し得る。繊維成形においてのガラスの失透を抑制するためには、55℃より大きい成形ウィンドウ(forming window)(T−T)が望ましい。表4の組成物はすべて、満足な成形ウィンドウを示している。表4の組成物はE−ガラスよりも高い成形温度を有するが、D−ガラス(典型的には、約1410℃)よりも有意に低い成形温度を有する。 With respect to fiber molding properties, the compositions of Table 4 have a molding temperature (T F ) of 1300-1372 ° C. and a molding window (T F -T L ) of 89-222 ° C. This can be compared to standard E-glass (typically with a T F in the range of 1170 to 1215 ° C.). A forming window (T F -T L ) greater than 55 ° C. is desirable to suppress glass devitrification in fiber forming. The compositions in Table 4 all show satisfactory forming windows. The compositions in Table 4 have higher forming temperatures than E-glass, but have significantly lower forming temperatures than D-glass (typically about 1410 ° C.).

Figure 2013542904
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表5 組成
試験片9〜15は、ガラス組成:SiO 60.8〜68.0%、B 8.6〜11.0%、Al 8.7〜12.2%、MgO 9.5〜12.5%、CaO 1.0〜3.0%、LiO 0.5〜1.5%、NaO 0.5%、KO 0.8%、Fe 0.4%、F 0.3%、TiO 0.2%、およびスルフェート(SOと示す)0.0%を示す。
Table 5 Composition Test pieces 9 to 15 are glass compositions: SiO 2 60.8 to 68.0%, B 2 O 3 8.6 to 11.0%, Al 2 O 3 8.7 to 12.2%, MgO 9.5 to 12.5%, CaO 1.0 to 3.0%, Li 2 O 0.5 to 1.5%, Na 2 O 0.5%, K 2 O 0.8%, Fe 2 It shows 0.4% O 3, 0.3% F 2, 0.2% TiO 2 , and 0.0% sulfate (denoted as SO 3 ).

ガラスは、1MHzで5.55〜5.95のDおよび0.0002〜0.0013のD、1GHz周波数で5.54〜5.94のDおよび0.0040〜0.0058のDを有するものであることがわかった。表5の組成物の電気的特性では、標準的なE−ガラス(1MHzで7.29のDおよび0.003のD、1GHzで7.14のDおよび0.0168のDを有する)と比べて有意に小さい(改善された)DおよびDが示されている。 Glass, of 5.55 to 5.95 at 1 MHz D k and 0.0002 to 0.0013 of D f, D of D k and 0.0040 to 0.0058 of 5.54 to 5.94 at 1GHz frequency It turned out that it is what has f . The electrical characteristics of the composition of Table 5, the standard E- glass (at 1 MHz 7.29 D k and 0.003 of D f, the D k and 0.0168 of D f of 7.14 in 1GHz Significantly smaller (improved) D k and D f are shown compared to having.

機械的特性に関して、表5の組成物は、86.5〜91.5GPaのヤング率および4.0〜4.2GPaの微小硬さを有し、どちらも、標準的なEガラス(85.9GPaのヤング率および3.8GPaの微小硬さを有する)と同等であるか、またはより高い。また、表5の組成物のヤング率もD−ガラス(文献データに基づくと約55GPa)より有意に高い。   In terms of mechanical properties, the compositions of Table 5 have a Young's modulus of 86.5 to 91.5 GPa and a microhardness of 4.0 to 4.2 GPa, both of which are standard E-glass (85.9 GPa Have a Young's modulus and a microhardness of 3.8 GPa) or higher. Also, the Young's modulus of the compositions in Table 5 is also significantly higher than D-glass (about 55 GPa based on literature data).

繊維成形特性に関して、表5の組成物は、1224〜1365℃の成形温度(T)および6〜105℃の成形ウィンドウ(T−T)を有するのに対して、標準的なE−ガラスは1170〜1215℃の範囲のTを有する。表5の組成物の一部のものは(すべてではないが)、55℃より大きい成形ウィンドウ(T−T)を有し、これは、一部の状況において、商業的繊維成形操作におけるガラスの失透を回避するために好ましいとみなされる。表5の組成物は、D−ガラス(1410℃)のものより低いがE−ガラスより高い成形温度を有する。 In terms of fiber molding properties, the compositions of Table 5 have a molding temperature (T F ) of 1224 to 1365 ° C. and a molding window (T F -T L ) of 6 to 105 ° C., while the standard E- The glass has a T F in the range of 1170 to 1215 ° C. Some (but not all) of the compositions in Table 5 have molding windows (T F -T L ) greater than 55 ° C., which, in some situations, are in commercial fiber molding operations It is considered preferable to avoid devitrification of the glass. The compositions in Table 5 have forming temperatures lower than that of D-glass (1410 ° C.) but higher than E-glass.

Figure 2013542904
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試験片29〜62は、重量パーセンテージでのガラス組成(表8):SiO 53.74〜76.97%、B 4.47〜14.28%、Al 4.63〜15.44%、MgO 4.20〜12.16%、CaO 1.04〜10.15%、LiO 0.0〜3.2%、NaO 0.0〜1.61%、KO 0.01〜0.05%、Fe 0.06〜0.35%、F 0.49〜1.48%、TiO 0.05〜0.65%、およびスルフェート(SOと示す)0.0〜0.16%を示す。 Test pieces 29 to 62 were glass compositions in weight percentage (Table 8): SiO 2 53.74 to 76.97%, B 2 O 3 4.47 to 14.28%, Al 2 O 4 4.63 15.44%, MgO 4.20 to 12.16%, CaO 1.04 to 10.15%, Li 2 O 0.0 to 3.2%, Na 2 O 0.0 to 1.61%, K 2 O 0.01 to 0.05%, Fe 2 O 3 0.06 to 0.35%, F 2 0.49 to 1.48%, TiO 2 0.05 to 0.65%, and sulfate (SO 2 3 ) from 0.0 to 0.16%.

試験片29−62は、重量パーセンテージでのガラス組成(表8)を示し、ここで、(MgO+CaO)含量は7.81〜16.00%であり、CaO/MgO比は0.09〜1.74%であり、(SiO+B)含量は67.68〜81.44%であり、Al/B比は0.90〜1.71%であり、(LiO+NaO+KO)含量は0.03〜3.38%であり、LiO/(LiO+NaO+KO)比は0.00〜0.95%である。 Test pieces 29-62 show the glass composition in weight percentage (Table 8), where the (MgO + CaO) content is 7.81 to 16.00% and the CaO / MgO ratio is 0.09 to 1. It is 74%, the (SiO 2 + B 2 O 3 ) content is 67.68 to 81.44%, the Al 2 O 3 / B 2 O 3 ratio is 0.90 to 1.71%, (Li 2 O) content 2 O + Na 2 O + K is 0.03~3.38%, Li 2 O / ( Li 2 O + Na 2 O + K 2 O) ratio is 0.00 to 0.95 percent.

機械的特性に関して、表8の組成物は、2.331〜2.416g/cmの繊維密度および3050〜3578MPaの平均繊維引張強度(または繊維強度)を有する。 For mechanical properties, the compositions in Table 8 have an average fiber tensile strength of the fiber density and 3050~3578MPa of 2.331~2.416g / cm 3 (or fiber strength).

繊維引張強度を測定するため、ガラス組成物製の繊維試験片を、10Rh/90Ptシングルチップ繊維延伸ユニットで作製した。およそ85グラムの所与の組成物のカレットをブッシング溶融ユニット内に供給し、100ポイズ溶融粘度に近いまたは同等の温度に2時間コンディショニングした。続いて、この溶融物を1000ポイズ溶融粘度に近いまたは同等の温度まで下げ、1時間安定化させた後、繊維の延伸を行なった。繊維直径は、繊維延伸巻き取り機の速度を制御することによって、およそ10μm直径の繊維が作製されるように制御した。繊維試験片はすべて、いかなる異物との接触なく空中で捕捉した。繊維の延伸は40〜45%RHの制御湿度下の室内で終了させた。   In order to measure fiber tensile strength, fiber specimens made of glass compositions were made with a 10 Rh / 90 Pt single tip fiber draw unit. Approximately 85 grams of cullet of a given composition was fed into a bushing melt unit and conditioned for 2 hours at a temperature close to or equivalent to 100 poise melt viscosity. Subsequently, the melt was lowered to a temperature close to or equivalent to 1000 poise melt viscosity and stabilized for 1 hour, followed by fiber drawing. The fiber diameter was controlled to produce fibers of approximately 10 μm diameter by controlling the speed of the fiber draw-winder. All fiber specimens were captured in air without contact with any foreign material. The drawing of the fibers was completed in a room under controlled humidity of 40-45% RH.

繊維引張強度は、KawabataC型負荷セルを備えたKawabata KES−G1(カトーテック株式会社,日本)引張強度解析装置を用いて測定した。繊維試験片をふち付(framing)ペーパーストリップ上に樹脂接着剤を用いてのせた。繊維に対して破断されるまで張力を適用し、これにより、繊維直径と破断応力に基づいて繊維強度を求めた。試験は、室温にて40〜45%RHの制御された湿度下で行なった。平均値と標準偏差を、各組成物について65〜72本の繊維試験片サイズに基づいてコンピュータで算出した。   Fiber tensile strength was measured using a Kawabata KES-G1 (Kato Tech Co., Japan) tensile strength analyzer equipped with a Kawabata C-type load cell. Fiber specimens were loaded with resin adhesive on framing paper strips. Tension was applied to the fiber until it broke, whereby the fiber strength was determined based on the fiber diameter and the breaking stress. The test was performed at room temperature under controlled humidity of 40-45% RH. Mean values and standard deviations were calculated by computer based on the 65-72 fiber specimen size for each composition.

ガラスは、1GHzで4.83〜5.67のDおよび0.003〜0.007のDを有するものであることがわかった。表8の組成物の電気的特性では、標準的なE−ガラス(1GHzで7.14のDおよび0.0168のDを有する)と比べて有意に小さい(すなわち、改善された)DおよびDが示されている。 The glass was found to be one having a D k of 4.83 to 5.67 and a D f of 0.003 to 0.007 at 1 GHz. The electrical properties of compositions of Table 8, significantly smaller than the standard E- glass (having a D k and 0.0168 of D f of 7.14 in 1 GHz) (i.e., improved) D k and D f are shown.

繊維成形特性に関して、表8の組成物は、1247〜1439℃の成形温度(T)および53〜243℃の成形ウィンドウ(T−T)を有する。表8の組成物は、1058〜1279℃の液相線温度(T)を有する。これは、標準的なE−ガラス(典型的には1170〜1215℃の範囲のTを有する)に匹敵し得る。繊維成形におけるガラスの失透を抑制するためには、55℃より大きい成形ウィンドウ(T−T)が場合によっては望ましい。表8の組成物はすべて、満足な成形ウィンドウを示している。 In terms of fiber molding properties, the compositions of Table 8 have molding temperatures (T F ) of 1247 to 1439 ° C. and molding windows (T F -T L ) of 53 to 243 ° C. The compositions in Table 8 have liquidus temperatures (T L ) of 1058 to 1279 ° C. This can be compared to standard E-glass (typically with a T F in the range of 1170 to 1215 ° C.). A molding window (T F -T L ) greater than 55 ° C. is sometimes desirable to suppress glass devitrification in fiber molding. The compositions in Table 8 all show satisfactory forming windows.

Figure 2013542904
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試験片63〜73は、重量パーセンテージでのガラス組成(表9):SiO 62.35〜68.35%、B 6.72〜8.67%、Al 10.53〜18.04%、MgO 8.14〜11.44%、CaO 1.67〜2.12%、LiO 1.07〜1.38%、NaO 0.02%、KO 0.03〜0.04%、Fe 0.23〜0.33%、F 0.49〜0.60%、TiO 0.26〜0.61%、およびスルフェート(SOと示す)0.0%を示す。 Test pieces 63 to 73 are glass compositions in weight percentage (Table 9): SiO 2 62.35 to 68.35%, B 2 O 3 6.72 to 8.67%, Al 2 O 3 10.53 to 18.04%, MgO 8.14 to 11.44%, CaO 1.67 to 2.12%, Li 2 O 1.07 to 1.38%, Na 2 O 0.02%, K 2 O 0. 03 to 0.04%, Fe 2 O 3 0.23 to 0.33%, F 2 0.49 to 0.60%, TiO 2 0.26 to 0.61%, and sulfate (denoted as SO 3 ) It shows 0.0%.

試験片63〜73は、重量パーセンテージでのガラス組成(表9)を示し、ここで、(MgO+CaO)含量は9.81〜13.34%であり、CaO/MgO比は0.16〜0.20であり、(SiO+B)含量は69.59〜76.02%であり、Al/B比は1.37〜2.69であり、(LiO+NaO+KO)含量は1.09〜1.40%であり、LiO/(LiO+NaO+KO)比は0.98である。 Specimens 63-73 show the glass composition in weight percentage (Table 9), where the (MgO + CaO) content is 9.81-13.34% and the CaO / MgO ratio is 0.16-0. 20, the (SiO 2 + B 2 O 3 ) content is 69.59 to 76.02%, the Al 2 O 3 / B 2 O 3 ratio is 1.37 to 2.69, (Li 2 O + Na The 2 O + K 2 O) content is 1.09 to 1.40%, and the Li 2 O / (Li 2 O + Na 2 O + K 2 O) ratio is 0.98.

機械的特性に関して、表9の組成物は、2.371〜2.407g/cmの繊維密度および3730〜4076MPaの平均繊維引張強度(または繊維強度)を有する。表9の組成物で作製された繊維の繊維引張強度を表8の組成物に関して測定した繊維引張強度と同様にして測定した。 In terms of mechanical properties, the compositions of Table 9 have a fiber density of 2.371 to 2.407 g / cm 3 and an average fiber tensile strength (or fiber strength) of 3730 to 4076 MPa. The fiber tensile strength of the fibers made with the compositions of Table 9 was measured in the same manner as the fiber tensile strength measured for the compositions of Table 8.

該組成物で形成された繊維は、73.84〜81.80GPaの範囲のヤング率(E)の値を有することがわかった。繊維のヤング率(E)の値は、繊維に対する超音波弾性率法を用いて測定した。記載の組成を有するガラス溶融物を延伸した繊維の弾性率の値は、音響超音波パルス手法を使用し、Panatherm 5010機器(Panametrics,Inc.(Waltham,Massachusetts)製)で測定した。伸縮波反射時間は、20マイクロ秒の持続時間、200kHzのパルスを用いて得た。
試験片の長さを測定し、それぞれの伸縮波速度(V)を計算した。繊維密度(ρ)は、Micromeritics AccuPyc 1330比重瓶を用いて測定した。
一般に、各組成物に対して20回の測定を行ない、式E=V ×ρに従って平均ヤング率(E)を計算した。繊維の破断歪みは、公知の繊維強度とヤング率の値に基づいてフックの法則を用いて計算した。
The fibers formed with the composition were found to have Young's modulus (E) values in the range of 73.84 to 81.80 GPa. The value of the Young's modulus (E) of the fiber was measured using the ultrasonic elastic modulus method on the fiber. The values of the modulus of elasticity of the glass melt drawn fibers having the described composition were measured on a Panatherm 5010 instrument (from Panametrics, Inc. (Waltham, Mass.)) Using an acoustic ultrasonic pulse technique. Stretch wave reflection times were obtained using 200 kHz pulses, with a duration of 20 microseconds.
The length of the test piece was measured, and the stretching wave velocity (V E ) of each was calculated. Fiber density (ρ) was measured using a Micromeritics AccuPyc 1330 pycnometer.
In general, 20 measurements were made for each composition and the average Young's modulus (E) was calculated according to the formula E = VE 2 × ρ. The strain at break of the fiber was calculated using Hooke's law based on known fiber strength and Young's modulus values.

ガラスは、1GHzで5.20〜5.54のDおよび0.0010〜0.0020のDfを有するものであることがわかった。表9の組成物の電気的特性では、標準的なE−ガラス(1GHzで7.14のDおよび0.0168のDを有する)と比べて有意に小さい(すなわち、改善された)DおよびDが示されている。 Glass was found to be one having a Df of D k and 0.0010 to 0.0020 of 5.20 to 5.54 at 1 GHz. The electrical characteristics of the composition of Table 9, significantly smaller than the standard E- glass (having a D k and 0.0168 of D f of 7.14 in 1 GHz) (i.e., improved) D k and D f are shown.

繊維成形特性に関して、表9の組成物は、1303〜1388℃の成形温度(T)および51〜144℃の成形ウィンドウ(T−T)を有する。 In terms of fiber molding properties, the compositions of Table 9 have a molding temperature ( TF ) of 1303-1388C and a molding window ( TF - TL ) of 51-144C.

Figure 2013542904
Figure 2013542904

Figure 2013542904
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種々の(必ずしもすべてではないが)本発明の実施形態によって示され得る望ましい特性としては、限定されないが、以下のもの:比較的低密度を有するガラス繊維、繊維ガラスストランド、ガラス繊維布、複合材および積層体の提供;比較的高い弾性率を有するガラス繊維、繊維ガラスストランド、ガラス繊維布、複合材および積層体の提供;比較的高い破断歪みを有するガラス繊維、繊維ガラスストランド、ガラス繊維布、複合材および積層体の提供;強化用途に有用なガラス繊維、繊維ガラスストランド、ガラス繊維布、複合材、積層体およびプリプレグの提供;ならびに強化用途のための他のガラス繊維、繊維ガラスストランド、ガラス繊維布、複合材、積層体およびプリプレグと比べて比較的低コストを有するガラス繊維、繊維ガラスストランド、ガラス繊維布、複合材、積層体およびプリプレグの提供が挙げられ得る。   Desirable properties that may be exhibited by various (but not necessarily all) embodiments of the present invention include, but are not limited to: glass fibers with relatively low density, fiber glass strands, glass fiber cloth, composites And provision of laminates; provision of glass fibers having relatively high elastic modulus, fiber glass strands, fiber glass cloth, composites and laminates; Providing composites and laminates; Providing glass fibers useful for reinforcing applications, fiber glass strands, glass fiber cloths, composites, laminates and prepregs; and other glass fibers for reinforcing applications, fiber glass strands, glass Glass fiber with relatively low cost compared to fiber cloth, composites, laminates and prepregs Scan strands, glass fiber cloth, composites, may be mentioned the provision of laminates and prepregs.

本発明の種々の実施形態を、本発明の種々の目的の達成において説明した。これらの実施形態は、本発明の原理の例示にすぎないことを認識されたい。その数多くの改変および適合が、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく当業者に容易に自明である。   Various embodiments of the invention have been described in fulfillment of the various objects of the invention. It should be recognized that these embodiments are merely illustrative of the principles of the present invention. Many modifications and adaptations are readily apparent to one skilled in the art without departing from the spirit and scope of the present invention.

Claims (37)

下記の成分:
SiO 60〜68重量パーセント;
7〜12重量パーセント;
Al 9〜15重量パーセント;
MgO 8〜15重量パーセント;
CaO 0〜4重量パーセント;
LiO 0〜2重量パーセント;
NaO 0〜1重量パーセント;
O 0〜1重量パーセント;
Fe 0〜1重量パーセント;
0〜1重量パーセント;
TiO 0〜2重量パーセント;および
他の構成物質 合計で0〜5重量パーセント;
を含み、
(LiO+NaO+KO)含量が2重量パーセント未満であり、MgO含量が重量パーセント基準でCaOの含量の少なくとも2倍である、
ガラス組成物が含まれた複数のガラス繊維が含まれた繊維ガラスストランド。
The following ingredients:
SiO 2 60-68 weight percent;
B 2 O 3 7 to 12 weight percent;
Al 2 O 3 9-15% by weight;
MgO 8 to 15 weight percent;
CaO 0-4 weight percent;
Li 2 O 0-2% by weight;
Na 2 O 0 to 1% by weight;
K 2 O 0 to 1% by weight;
Fe 2 O 3 0-1% by weight;
F 2 0 to 1 weight percent;
TiO 2 0-2 weight percent; and other constituents in total 0-5 weight percent;
Including
(Li 2 O + Na 2 O + K 2 O) content is less than 2 weight percent, MgO content is at least twice the content of CaO on a weight percent basis,
A fiber glass strand comprising a plurality of glass fibers comprising a glass composition.
請求項1に記載の少なくとも1本の繊維ガラスストランドが含まれたヤーン。 A yarn comprising at least one fiber glass strand according to claim 1. 前記少なくとも1本の繊維ガラスストランドが、サイジング組成物で少なくとも一部分がコーティングされている、請求項2に記載のヤーン。 The yarn of claim 2, wherein the at least one fiber glass strand is at least partially coated with a sizing composition. 前記複数のガラス繊維が約5〜約13μmの直径を有する、請求項2に記載のヤーン。 The yarn of claim 2, wherein the plurality of glass fibers have a diameter of about 5 to about 13 μm. 請求項1に記載の少なくとも1本の繊維ガラスストランドで形成されている布。 A fabric formed of at least one fiber glass strand according to claim 1. 請求項1に記載の少なくとも1本の繊維ガラスストランドが含まれた少なくとも1本の横糸を含む布。 A fabric comprising at least one weft comprising at least one fiber glass strand according to claim 1. 請求項1に記載の少なくとも1本の繊維ガラスストランドが含まれた少なくとも1本の縦糸を含む布。 A fabric comprising at least one warp comprising at least one fiber glass strand according to claim 1. 請求項1に記載の少なくとも1本の繊維ガラスストランドが含まれた少なくとも1本の横糸と、
請求項1に記載の少なくとも1本の繊維ガラスストランドが含まれた少なくとも1本の縦糸と
を含む布。
At least one weft comprising at least one fiber glass strand according to claim 1;
A fabric comprising at least one warp comprising at least one fiber glass strand according to claim 1.
前記布が、平織物、綾織物、千鳥綾織物、朱子織物、ステッチボンディング織物、または3D織物を含む、請求項8に記載の布。 9. The fabric of claim 8, wherein the fabric comprises plain weave, twill weave, zigzag fabric, satin weave, stitch bonded weave, or 3D weave. 高分子樹脂;および
該高分子樹脂中に配設された請求項1に記載の繊維ガラスストランド由来のガラス繊維
を備えている複合材。
A composite material comprising: a polymer resin; and the glass fiber derived from the fiber glass strand according to claim 1 disposed in the polymer resin.
高分子樹脂;および
請求項1に記載の少なくとも1本の繊維ガラスストランドで形成されている少なくとも1つの布
を備えている複合材。
A composite comprising a polymeric resin; and at least one fabric formed of at least one fiber glass strand according to claim 1.
前記高分子樹脂がエポキシ樹脂を含む、請求項11に記載の複合材。 The composite of claim 11, wherein the polymeric resin comprises an epoxy resin. 前記高分子樹脂が、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、熱可塑性ポリウレタン、フェノール系、ポリエステル、ビニルエステル、ポリジシクロペンタジエン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、シアン酸エステル、ビス−マレイミド、および熱硬化型ポリウレタン樹脂のうちの少なくとも1種類を含む、請求項11に記載の複合材。 The polymer resin is polyethylene, polypropylene, polyamide, polyimide, polybutylene terephthalate, polycarbonate, thermoplastic polyurethane, phenol type, polyester, vinyl ester, polydicyclopentadiene, polyphenylene sulfide, polyetheretherketone, cyanate ester, bis- The composite of claim 11, comprising at least one of maleimide and a thermosetting polyurethane resin. 前記布が、平織物、綾織物、千鳥綾織物、朱子織物、ステッチボンディング織物、または3D織物を含む、請求項11に記載の複合材。 The composite of claim 11, wherein the fabric comprises plain weave, twill weave, zigzag fabric, satin weave, stitch bonded weave, or 3D weave. 請求項11に記載の複合材を含む航空宇宙用複合材。 An aerospace composite comprising the composite of claim 11. 請求項11に記載の複合材を含む航空機産業用複合材。 A composite for the aircraft industry comprising the composite of claim 11. 請求項11に記載の複合材を含むレードーム。 A radome comprising the composite of claim 11. 高分子樹脂;および
請求項1に記載の少なくとも1本の繊維ガラスストランド
を備えているプリプレグ。
A prepreg comprising a polymeric resin; and at least one fiber glass strand according to claim 1.
請求項20に記載のプリプレグ;
該プリプレグの一表面に接着的に固定された第1の金属シート;および
該プリプレグの第2の表面に接着的に固定された第2の金属シート
を備えており、
該プリプレグが該2つの金属シート間に配置されるようになっている、
繊維−金属積層体。
A prepreg according to claim 20;
A first metal sheet adhesively fixed to one surface of the prepreg; and a second metal sheet adhesively fixed to the second surface of the prepreg,
Said prepreg is arranged between said two metal sheets,
Fiber-metal laminate.
さらに請求項20に記載の第2のプリプレグと第3の金属シートを備え、該第2のプリプレグが前記第2の金属シートと前記第3の金属シートとの間に配置されている、請求項19に記載の繊維−金属積層体。 Claim 20 further comprising a second prepreg and a third metal sheet according to claim 20, wherein the second prepreg is disposed between the second metal sheet and the third metal sheet. The fiber-metal laminate according to 19. 前記金属シートがアルミニウムを含む、請求項19に記載の繊維−金属積層体。 20. The fiber-metal laminate of claim 19, wherein the metal sheet comprises aluminum. 前記高分子樹脂がエポキシを含む、請求項19に記載の繊維−金属積層体。 20. The fiber-metal laminate of claim 19, wherein the polymeric resin comprises epoxy. 高分子樹脂;および
複数の繊維ガラス布
を備え、
少なくとも1つの布が請求項1に記載の少なくとも1本の繊維ガラスストランドで形成されている、
積層体。
Polymeric resin; and multiple fiber glass cloth,
At least one fabric is formed of at least one fiber glass strand according to claim 1.
Stack.
高分子樹脂;および
該高分子樹脂中に配設された複数のガラス繊維
を備え、
該複数のガラス繊維のうちの少なくとも1種類が、下記の成分:
SiO2 53.5〜77重量パーセント;
B2O3 4.5〜14.5重量パーセント;
Al2O3 4.5〜18.5重量パーセント;
MgO 4〜12.5重量パーセント;
CaO 0〜10.5重量パーセント;
Li2O 0〜4重量パーセント;
Na2O 0〜2重量パーセント;
K2O 0〜1重量パーセント;
Fe2O3 0〜1重量パーセント;
F2 0〜2重量パーセント;
TiO2 0〜2重量パーセント;および
他の構成物質 合計で0〜5重量パーセント
を含むガラス組成物を含む、
複合材。
A polymer resin; and a plurality of glass fibers disposed in the polymer resin,
At least one of the plurality of glass fibers comprises the following components:
SiO 2 53.5-77 weight percent;
B2O3 4.5 to 14.5 weight percent;
Al2O3 4.5 to 18.5% by weight;
MgO 4 to 12.5 weight percent;
CaO 0-0.5% by weight;
Li2O 0-4 weight percent;
0 to 2 weight percent Na2O;
K2O 0-1 weight percent;
0 to 1 weight percent of Fe2O3;
F2 0-2 weight percent;
0-2 weight percent TiO2; and other constituents including a glass composition comprising 0 to 5 weight percent in total
Composite material.
前記複数のガラス繊維が布を形成するように配列されている、請求項24に記載の複合材。 25. The composite of claim 24, wherein the plurality of glass fibers are arranged to form a fabric. 前記布が、平織物、綾織物、千鳥綾織物、朱子織物、ステッチボンディング織物、または3D織物を含む、請求項24に記載の複合材。 25. The composite of claim 24, wherein the fabric comprises plain weave, twill weave, twill weave, satin weave, stitch bonded weave, or 3D weave. 前記高分子樹脂がエポキシ樹脂を含む、請求項24に記載の複合材。 25. The composite of claim 24, wherein the polymeric resin comprises an epoxy resin. 前記高分子樹脂が、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、熱可塑性ポリウレタン、フェノール系、ポリエステル、ビニルエステル、ポリジシクロペンタジエン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、シアン酸エステル、ビス−マレイミド、および熱硬化型ポリウレタン樹脂のうちの少なくとも1種類を含む、請求項24に記載の複合材。 The polymer resin is polyethylene, polypropylene, polyamide, polyimide, polybutylene terephthalate, polycarbonate, thermoplastic polyurethane, phenol type, polyester, vinyl ester, polydicyclopentadiene, polyphenylene sulfide, polyetheretherketone, cyanate ester, bis- 25. The composite of claim 24, comprising at least one of maleimide and a thermosetting polyurethane resin. 請求項24に記載の複合材を含む航空宇宙用複合材。 An aerospace composite comprising the composite of claim 24. 請求項24に記載の複合材を含む航空機産業用複合材。 An aircraft industry composite comprising the composite of claim 24. 請求項24に記載の複合材を含むレードーム。 A radome comprising the composite of claim 24. 請求項24に記載の複合材を含むプリプレグ。 A prepreg comprising the composite according to claim 24. 請求項32に記載のプリプレグ;
該プリプレグの一表面に接着的に固定された第1の金属シート;および
該プリプレグの第2の表面に接着的に固定された第2の金属シート
を含み、
該プリプレグが該2つの金属シート間に配置されるようになっている、
繊維−金属積層体。
The prepreg according to claim 32;
A first metal sheet adhesively fixed to one surface of the prepreg; and a second metal sheet adhesively fixed to the second surface of the prepreg,
Said prepreg is arranged between said two metal sheets,
Fiber-metal laminate.
さらに請求項32に記載の第2のプリプレグと第3の金属シートを備えており、該第2のプリプレグが前記第2の金属シートと前記第3の金属シートとの間に配置されている、請求項33に記載の繊維−金属積層体。 Furthermore, it comprises a second prepreg according to claim 32 and a third metal sheet, and the second prepreg is disposed between the second metal sheet and the third metal sheet. The fiber-metal laminate according to claim 33. 前記金属シートがアルミニウムを含む、請求項33に記載の繊維−金属積層体。 34. The fiber-metal laminate of claim 33, wherein the metal sheet comprises aluminum. ものである高分子樹脂がエポキシを含む、請求項33に記載の繊維−金属積層体。 34. The fiber-metal laminate of claim 33, wherein the polymeric resin is epoxy. 請求項32に記載のプリプレグを備えている積層体。 A laminate comprising the prepreg according to claim 32.
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