JPH10120438A - ガラス組成物及びガラス繊維 - Google Patents
ガラス組成物及びガラス繊維Info
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- JPH10120438A JPH10120438A JP29750296A JP29750296A JPH10120438A JP H10120438 A JPH10120438 A JP H10120438A JP 29750296 A JP29750296 A JP 29750296A JP 29750296 A JP29750296 A JP 29750296A JP H10120438 A JPH10120438 A JP H10120438A
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- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
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- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
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- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/04—Glass compositions containing silica
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- C03C3/097—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing phosphorus, niobium or tantalum
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 良好な繊維化適性があり、高周波域にも優れ
た誘電特性を有し、化学的耐久性に富むガラス製補強材
用のガラス組成物と、これを用いて製造したガラス繊維
を提供する。 【解決手段】 モル％表示でＳｉＯ2 ４０〜６５％、
ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ２０〜４５％、ＴｉＯ2 ＋Ｚｒ
Ｏ2 ５〜２５％、Ｎｂ2 Ｏ5 ０．２〜７．５％、Ａ
ｌ2 Ｏ3 ０．２〜７．５％、Ｌａ2 Ｏ3 ０．２〜４
％の組成を有することを特徴とする。
た誘電特性を有し、化学的耐久性に富むガラス製補強材
用のガラス組成物と、これを用いて製造したガラス繊維
を提供する。 【解決手段】 モル％表示でＳｉＯ2 ４０〜６５％、
ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ２０〜４５％、ＴｉＯ2 ＋Ｚｒ
Ｏ2 ５〜２５％、Ｎｂ2 Ｏ5 ０．２〜７．５％、Ａ
ｌ2 Ｏ3 ０．２〜７．５％、Ｌａ2 Ｏ3 ０．２〜４
％の組成を有することを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガラス組成物及びこれ
を用いて製造してなるガラス繊維に関するものである。
を用いて製造してなるガラス繊維に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、情報伝達の高度化に伴い、衛星放
送機器及び自動車電話、携帯電話、ＧＰＳに代表される
移動体通信機器の需要の伸びは著しいものがある。ま
た、これらの機器に使用される周波数は、チャンネルの
確保等を目的として、ＧＨｚ以上の高周波帯域へと移行
してきた。そのため、使用されるプリント基板材料は、
ＧＨｚ帯で優れた誘電特性を有することが求められてい
る。なかでも、移動体通信機器では小型化が望まれるた
め、プリント基板の比誘電率が高いことが必要となり、
プリント基板を構成するガラス繊維にも新しい要求が生
まれてきた。
送機器及び自動車電話、携帯電話、ＧＰＳに代表される
移動体通信機器の需要の伸びは著しいものがある。ま
た、これらの機器に使用される周波数は、チャンネルの
確保等を目的として、ＧＨｚ以上の高周波帯域へと移行
してきた。そのため、使用されるプリント基板材料は、
ＧＨｚ帯で優れた誘電特性を有することが求められてい
る。なかでも、移動体通信機器では小型化が望まれるた
め、プリント基板の比誘電率が高いことが必要となり、
プリント基板を構成するガラス繊維にも新しい要求が生
まれてきた。
【０００３】高周波回路素子の大きさは、使用電磁波の
波長が基準となる。比誘電率εr の誘電体中を伝播する
電磁波の波長λは、真空中の伝播波長をλ0 とすると λ＝λ0 ／（εr ）0.5 となる。したがって、素子は、使用されるプリント回路
用基板の誘電率が大きい程、小型になる。また、基板の
誘電率が大きいと、電磁波エネルギーが基板内に集中す
るため、電磁波の漏れが少なく好都合でもある。
波長が基準となる。比誘電率εr の誘電体中を伝播する
電磁波の波長λは、真空中の伝播波長をλ0 とすると λ＝λ0 ／（εr ）0.5 となる。したがって、素子は、使用されるプリント回路
用基板の誘電率が大きい程、小型になる。また、基板の
誘電率が大きいと、電磁波エネルギーが基板内に集中す
るため、電磁波の漏れが少なく好都合でもある。
【０００４】上記のプリント回路用基板として、樹脂を
ガラス繊維からなる補強材（以下、適宜「ガラス製補強
材」と言う）で補強してなる基板がある。このプリント
回路用基板は、アルミナ等のセラミック系基板に比べ、
価格や後加工（切断、孔開等）の点で優れる。プリント
回路用基板の誘電率を高める方法として、ガラス製補強
材（例えば、ガラスクロス）に高比誘電率のものを用い
る誘電率向上策がある。通常の補強材用のガラスクロス
は、Ｅガラスと呼ばれるＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3−ＣａＯ
系ガラス組成物の繊維からなる。このＥガラスは、より
具体的には、ＳｉＯ2 ：５０〜６０重量％、Ａｌ2 Ｏ
3 ：１３〜１６重量％、Ｂ2 Ｏ3 ：５〜９重量％、Ｍｇ
Ｏ：０〜６重量％、ＣａＯ：１５〜２５重量％、Ｎａ2
Ｏ＋Ｋ2 Ｏ：０〜１重量％、Ｆ：０〜１重量％という組
成を有しており、比誘電率は６〜７程度であって、それ
ほど高比誘電率ではない。
ガラス繊維からなる補強材（以下、適宜「ガラス製補強
材」と言う）で補強してなる基板がある。このプリント
回路用基板は、アルミナ等のセラミック系基板に比べ、
価格や後加工（切断、孔開等）の点で優れる。プリント
回路用基板の誘電率を高める方法として、ガラス製補強
材（例えば、ガラスクロス）に高比誘電率のものを用い
る誘電率向上策がある。通常の補強材用のガラスクロス
は、Ｅガラスと呼ばれるＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3−ＣａＯ
系ガラス組成物の繊維からなる。このＥガラスは、より
具体的には、ＳｉＯ2 ：５０〜６０重量％、Ａｌ2 Ｏ
3 ：１３〜１６重量％、Ｂ2 Ｏ3 ：５〜９重量％、Ｍｇ
Ｏ：０〜６重量％、ＣａＯ：１５〜２５重量％、Ｎａ2
Ｏ＋Ｋ2 Ｏ：０〜１重量％、Ｆ：０〜１重量％という組
成を有しており、比誘電率は６〜７程度であって、それ
ほど高比誘電率ではない。
【０００５】高比誘電率のガラス組成物としては、Ｐｂ
Ｏを多量に含有する鉛系ガラス組成物がある。例えば、
ＰｂＯ：７２重量％、ＳｉＯ2 ：２６重量％、Ｂ2 Ｏ
3 ：１．５重量％、Ｋ2 Ｏ：０．５重量％の組成の鉛系
ガラス組成物は、１２．２の比誘電率を有する。しか
し、鉛系ガラス組成物の場合、繊維化（直径７〜９μ
ｍ）が難しいという問題がある。ガラス溶融時にＰｂＯ
の蒸発が難しくて不均一になって紡糸工程で糸切れが多
発するのである。また、鉛系ガラス組成物の場合、補強
材として非常に適切なガラスクロスの製造の場合には、
一次バインダーを除去するための熱処理工程があるが、
鉛系ガラス組成物は歪点が低く劣化し易いため十分な処
理を施すことが難しい。一次バインダーの除去処理が十
分でないガラスクロスは基板の長期信頼性低下の原因と
なる。それに、鉛系ガラス組成物の場合、鉛が有毒であ
るため取扱が容易でないという問題もあるし、１００Ｍ
Hz以上の高周波域での誘電損失（ｔａｎδ）が大きいと
いう問題もある。
Ｏを多量に含有する鉛系ガラス組成物がある。例えば、
ＰｂＯ：７２重量％、ＳｉＯ2 ：２６重量％、Ｂ2 Ｏ
3 ：１．５重量％、Ｋ2 Ｏ：０．５重量％の組成の鉛系
ガラス組成物は、１２．２の比誘電率を有する。しか
し、鉛系ガラス組成物の場合、繊維化（直径７〜９μ
ｍ）が難しいという問題がある。ガラス溶融時にＰｂＯ
の蒸発が難しくて不均一になって紡糸工程で糸切れが多
発するのである。また、鉛系ガラス組成物の場合、補強
材として非常に適切なガラスクロスの製造の場合には、
一次バインダーを除去するための熱処理工程があるが、
鉛系ガラス組成物は歪点が低く劣化し易いため十分な処
理を施すことが難しい。一次バインダーの除去処理が十
分でないガラスクロスは基板の長期信頼性低下の原因と
なる。それに、鉛系ガラス組成物の場合、鉛が有毒であ
るため取扱が容易でないという問題もあるし、１００Ｍ
Hz以上の高周波域での誘電損失（ｔａｎδ）が大きいと
いう問題もある。
【０００６】また、プリント回路用基板の補強材として
用いるガラスは、化学的耐久性も必要である。というの
は、プリント回路用基板に回路を形成する際に様々な化
学処理を経るが、この処理で補強材は損傷を受けないこ
とが必要だからである。
用いるガラスは、化学的耐久性も必要である。というの
は、プリント回路用基板に回路を形成する際に様々な化
学処理を経るが、この処理で補強材は損傷を受けないこ
とが必要だからである。
【０００７】これらの問題を解決するガラス組成物とし
て、ＳｉＯ2 −ＢａＯ−ＴｉＯ2 −ＺｒＯ2 系ガラス組
成物がある。このガラス組成物は非鉛系であって誘電特
性が良好であるし、化学的耐久性（耐酸性、耐アルカリ
性、耐水性）に富むからである。しかしながら、失透温
度が高くて繊維化が難しいという問題がある。ガラス繊
維を得る場合、２００〜８００個の小穴から融液を引き
出し繊維を得るのであるが、失透温度が高いとブッシン
グの底に失透による結晶が生じて融液流出が妨げられ糸
切れが起こる。普通、ブッシング底部の温度と繊維の巻
き取り速度の制御により、失透を抑えながらガラス繊維
を得る。失透温度が高いガラスの場合、失透を抑制する
ために高温で紡糸を行うのであるが、融液粘度が１０
2.5 ポアズ（３１６ポアズ）以上になると繊維の巻き取
り速度を制御し切れなくなる。すなわち、融液粘度が１
０2.5 ポアズとなる温度を繊維化可能温度といい、繊維
化可能なガラス組成物とは失透温度が繊維化可能温度を
越えないガラス組成物をいう。
て、ＳｉＯ2 −ＢａＯ−ＴｉＯ2 −ＺｒＯ2 系ガラス組
成物がある。このガラス組成物は非鉛系であって誘電特
性が良好であるし、化学的耐久性（耐酸性、耐アルカリ
性、耐水性）に富むからである。しかしながら、失透温
度が高くて繊維化が難しいという問題がある。ガラス繊
維を得る場合、２００〜８００個の小穴から融液を引き
出し繊維を得るのであるが、失透温度が高いとブッシン
グの底に失透による結晶が生じて融液流出が妨げられ糸
切れが起こる。普通、ブッシング底部の温度と繊維の巻
き取り速度の制御により、失透を抑えながらガラス繊維
を得る。失透温度が高いガラスの場合、失透を抑制する
ために高温で紡糸を行うのであるが、融液粘度が１０
2.5 ポアズ（３１６ポアズ）以上になると繊維の巻き取
り速度を制御し切れなくなる。すなわち、融液粘度が１
０2.5 ポアズとなる温度を繊維化可能温度といい、繊維
化可能なガラス組成物とは失透温度が繊維化可能温度を
越えないガラス組成物をいう。
【０００８】そこで本出願人等は特公平８−２５７７１
号において、ＳｉＯ2 −ＢａＯ−ＴｉＯ2 −ＺｒＯ2 系
ガラス組成物にＮｂ2 Ｏ5 とＡｌ2 Ｏ3 を添加すること
により、必要な誘電特性や化学的耐久性を確保しつつ、
繊維化が可能なガラス組成物を提案している。
号において、ＳｉＯ2 −ＢａＯ−ＴｉＯ2 −ＺｒＯ2 系
ガラス組成物にＮｂ2 Ｏ5 とＡｌ2 Ｏ3 を添加すること
により、必要な誘電特性や化学的耐久性を確保しつつ、
繊維化が可能なガラス組成物を提案している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、繊維化可能
温度における紡糸は特殊であり、工業的に大量生産する
場合にはより繊維化に適正な温度で紡糸が行われる。繊
維化に適正な温度は、通常、融液粘度が１０3 ポアズと
なる温度であり、この温度を紡糸温度という。そして繊
維化適正を有し、工業的に大量生産可能なガラス組成物
は、失透温度が紡糸温度を越えず、かつ、その差が大き
い（少なくとも７０℃以上）ガラス組成物である。
温度における紡糸は特殊であり、工業的に大量生産する
場合にはより繊維化に適正な温度で紡糸が行われる。繊
維化に適正な温度は、通常、融液粘度が１０3 ポアズと
なる温度であり、この温度を紡糸温度という。そして繊
維化適正を有し、工業的に大量生産可能なガラス組成物
は、失透温度が紡糸温度を越えず、かつ、その差が大き
い（少なくとも７０℃以上）ガラス組成物である。
【００１０】しかしながら、上記した特開平４−３６７
５３７号のガラス組成物は、失透温度と紡糸温度の差が
十分ではなく、長時間の紡糸を行う場合、ブッシング内
の温度変化により部分的なガラス融液の温度低下が生
じ、ブッシングの底等に失透による結晶が生じて融液流
出が妨げられ糸切れが起こる。このため厳密な温度管理
が必要であり、作業が容易でなく、従って大量生産には
不向きである。
５３７号のガラス組成物は、失透温度と紡糸温度の差が
十分ではなく、長時間の紡糸を行う場合、ブッシング内
の温度変化により部分的なガラス融液の温度低下が生
じ、ブッシングの底等に失透による結晶が生じて融液流
出が妨げられ糸切れが起こる。このため厳密な温度管理
が必要であり、作業が容易でなく、従って大量生産には
不向きである。
【００１１】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、良好な繊維化適性があり、高周波域にも優れた誘電
特性を有し、化学的耐久性に富むガラス製補強材用のガ
ラス組成物とこれを用いて製造したガラス繊維を提供す
ることを目的とする。
で、良好な繊維化適性があり、高周波域にも優れた誘電
特性を有し、化学的耐久性に富むガラス製補強材用のガ
ラス組成物とこれを用いて製造したガラス繊維を提供す
ることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、必要な誘
電特性や化学的耐久性を確保しつつ、繊維化適性をもた
せる方途を求めて鋭意検討を続けた結果、前記のＳｉＯ
2 −ＢａＯ−ＴｉＯ2−ＺｒＯ2 −Ｎｂ2 Ｏ5 −Ａｌ2
Ｏ3 系ガラス組成物に、更にＬａ2 Ｏ3 を適当量添加す
ることにより、上記目的が達成できることを見いだし、
本発明として提案するものである。
電特性や化学的耐久性を確保しつつ、繊維化適性をもた
せる方途を求めて鋭意検討を続けた結果、前記のＳｉＯ
2 −ＢａＯ−ＴｉＯ2−ＺｒＯ2 −Ｎｂ2 Ｏ5 −Ａｌ2
Ｏ3 系ガラス組成物に、更にＬａ2 Ｏ3 を適当量添加す
ることにより、上記目的が達成できることを見いだし、
本発明として提案するものである。
【００１３】即ち、本発明のガラス組成物は、モル％表
示でＳｉＯ2 ４０〜６５％、ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ
２０〜４５％、ＴｉＯ2 ＋ＺｒＯ2 ５〜２５％、Ｎ
ｂ2Ｏ5 ０．２〜７．５％、Ａｌ2 Ｏ3 ０．２〜
７．５％、Ｌａ2 Ｏ3 ０．２〜４％の組成を有するこ
とを特徴とする。
示でＳｉＯ2 ４０〜６５％、ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ
２０〜４５％、ＴｉＯ2 ＋ＺｒＯ2 ５〜２５％、Ｎ
ｂ2Ｏ5 ０．２〜７．５％、Ａｌ2 Ｏ3 ０．２〜
７．５％、Ｌａ2 Ｏ3 ０．２〜４％の組成を有するこ
とを特徴とする。
【００１４】また本発明のガラス繊維は、モル％表示で
ＳｉＯ2 ４０〜６５％、ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ ２
０〜４５％、ＴｉＯ2 ＋ＺｒＯ2 ５〜２５％、Ｎｂ2
Ｏ5０．２〜７．５％、Ａｌ2 Ｏ3 ０．２〜７．５
％、Ｌａ2 Ｏ3 ０．２〜４％の組成を有することを特
徴とする。
ＳｉＯ2 ４０〜６５％、ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ ２
０〜４５％、ＴｉＯ2 ＋ＺｒＯ2 ５〜２５％、Ｎｂ2
Ｏ5０．２〜７．５％、Ａｌ2 Ｏ3 ０．２〜７．５
％、Ｌａ2 Ｏ3 ０．２〜４％の組成を有することを特
徴とする。
【００１５】以下、本発明を詳述する。
【００１６】本発明のガラス組成物は、上記の組成構成
をとるため、以下の特性を示す。 比誘電率（１ＭHz、２５℃）９以上の高誘電率であ
る。誘電損失（１ＭHz、２５℃）、即ちｔａｎδ０．
６％以下の低損失である。１００ＭHzの高周波域で
も、上記比誘電率および誘電損失の変化が僅かで、優れ
た高周波誘電特性である。化学的耐久性（耐酸性、耐
アルカリ性、耐水性）に富む。失透温度が紡糸温度よ
り遥かに低く、極めて良好な繊維化適性を有する。失透
温度と紡糸温度の温度差は７０℃以上になる。歪点が
約６００℃と高い。
をとるため、以下の特性を示す。 比誘電率（１ＭHz、２５℃）９以上の高誘電率であ
る。誘電損失（１ＭHz、２５℃）、即ちｔａｎδ０．
６％以下の低損失である。１００ＭHzの高周波域で
も、上記比誘電率および誘電損失の変化が僅かで、優れ
た高周波誘電特性である。化学的耐久性（耐酸性、耐
アルカリ性、耐水性）に富む。失透温度が紡糸温度よ
り遥かに低く、極めて良好な繊維化適性を有する。失透
温度と紡糸温度の温度差は７０℃以上になる。歪点が
約６００℃と高い。
【００１７】次に、本発明のガラス組成物の組成範囲を
上記のように限定した理由を以下に示す。
上記のように限定した理由を以下に示す。
【００１８】ＳｉＯ2 はガラスの骨格を形成する成分で
あり、その含有量は４０〜６５％、好ましくは４６〜６
０％である。ＳｉＯ2 が４０％未満であれば失透温度の
上昇と融液粘度の低下を招来し必要な繊維化適性の確保
が難しくなるとともに、化学的耐久性も十分でなくな
る。６５％を上回ると９以上の比誘電率の確保が難しい
とともに、ガラス粘度が高く融液化困難で繊維化し難く
なる。
あり、その含有量は４０〜６５％、好ましくは４６〜６
０％である。ＳｉＯ2 が４０％未満であれば失透温度の
上昇と融液粘度の低下を招来し必要な繊維化適性の確保
が難しくなるとともに、化学的耐久性も十分でなくな
る。６５％を上回ると９以上の比誘電率の確保が難しい
とともに、ガラス粘度が高く融液化困難で繊維化し難く
なる。
【００１９】ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯはガラス構造の
修飾イオンとして作用し、融液化を容易にし、また比誘
電率を上昇させる。さらに併用使用すると失透温度の低
下をもたらす。ＣａＯ、ＳｒＯ、及びＢａＯの含有量は
合量で２０〜４５％、好ましくは２５〜４０％である。
これら成分の合量が２０％未満であれば融液化し難くく
繊維化適性が低下するとともに、９以上の比誘電率の確
保が難しい。４５％を越えると失透温度の上昇と融液粘
度の低下を招来し、必要な繊維化適性の確保が難しくな
る。
修飾イオンとして作用し、融液化を容易にし、また比誘
電率を上昇させる。さらに併用使用すると失透温度の低
下をもたらす。ＣａＯ、ＳｒＯ、及びＢａＯの含有量は
合量で２０〜４５％、好ましくは２５〜４０％である。
これら成分の合量が２０％未満であれば融液化し難くく
繊維化適性が低下するとともに、９以上の比誘電率の確
保が難しい。４５％を越えると失透温度の上昇と融液粘
度の低下を招来し、必要な繊維化適性の確保が難しくな
る。
【００２０】ＴｉＯ2 及びＺｒＯ2 は比誘電率を上昇さ
せる働きと化学的耐久性を高める働きがあり、その含有
量は合量で５〜２５％、好ましくは７〜２４％である。
これらの合量が５％未満だと９以上の比誘電率や必要な
化学的耐久性の確保が難しく、２５％を越えると失透温
度が上昇して繊維化適性が失われる。なお使用するに当
たっては、ＴｉＯ2 とＺｒＯ2 の併用が好ましく、また
ＴｉＯ2 をＺｒＯ2 よりも多くすることが望ましい。
せる働きと化学的耐久性を高める働きがあり、その含有
量は合量で５〜２５％、好ましくは７〜２４％である。
これらの合量が５％未満だと９以上の比誘電率や必要な
化学的耐久性の確保が難しく、２５％を越えると失透温
度が上昇して繊維化適性が失われる。なお使用するに当
たっては、ＴｉＯ2 とＺｒＯ2 の併用が好ましく、また
ＴｉＯ2 をＺｒＯ2 よりも多くすることが望ましい。
【００２１】Ｎｂ2 Ｏ5 は比誘電率の低下を伴わずに失
透温度を大きく低下させる働きがあり、その含有量は
０．２〜７．５％、好ましくは０．５〜５％である。Ｎ
ｂ2 Ｏ5 が０．２％未満ではその効果がなく、７．５％
を越えると逆に失透温度の上昇をもたらす。
透温度を大きく低下させる働きがあり、その含有量は
０．２〜７．５％、好ましくは０．５〜５％である。Ｎ
ｂ2 Ｏ5 が０．２％未満ではその効果がなく、７．５％
を越えると逆に失透温度の上昇をもたらす。
【００２２】Ａｌ2 Ｏ3 はガラスの骨格を形成する成分
であり、失透温度の低下と融液粘度の上昇をもたらす。
Ａｌ2 Ｏ3 の含有量は０．２〜７．５％、好ましくは
０．５〜５％である。Ａｌ2 Ｏ3 が０．２％未満ではそ
の効果がなく、７．５％を越えると比誘電率が低下する
とともに、過度のガラス粘度上昇を招来して融液化が困
難となり、繊維化し難くなる。
であり、失透温度の低下と融液粘度の上昇をもたらす。
Ａｌ2 Ｏ3 の含有量は０．２〜７．５％、好ましくは
０．５〜５％である。Ａｌ2 Ｏ3 が０．２％未満ではそ
の効果がなく、７．５％を越えると比誘電率が低下する
とともに、過度のガラス粘度上昇を招来して融液化が困
難となり、繊維化し難くなる。
【００２３】Ｌａ2 Ｏ3 は比誘電率の低下を伴わずに失
透温度を大きく低下させ、同時に融液粘度の上昇をもた
らす成分であり、その含有量は０．２〜４％、好ましく
は０．５〜３．５％である。Ｌａ2 Ｏ3 が０．２％未満
の場合はその効果がなく、４％を超えると逆に失透温度
の上昇をもたらす。
透温度を大きく低下させ、同時に融液粘度の上昇をもた
らす成分であり、その含有量は０．２〜４％、好ましく
は０．５〜３．５％である。Ｌａ2 Ｏ3 が０．２％未満
の場合はその効果がなく、４％を超えると逆に失透温度
の上昇をもたらす。
【００２４】また、上記酸化物の合計量が８５％未満だ
と、９以上の比誘電率の確保が難しかったり、必要な繊
維化適性の確保が難しくなる。なお本発明のガラス組成
物は、１５％以下の範囲で、Ｌｉ2 Ｏ、Ｎａ2 Ｏ、Ｋ2
Ｏ、ＺｎＯ、ＭｎＯ、Ｔａ2Ｏ5 、Ｂ2 Ｏ3 、ＣｅＯ2
等の酸化物を少なくともひとつ含んでいてもよい。
と、９以上の比誘電率の確保が難しかったり、必要な繊
維化適性の確保が難しくなる。なお本発明のガラス組成
物は、１５％以下の範囲で、Ｌｉ2 Ｏ、Ｎａ2 Ｏ、Ｋ2
Ｏ、ＺｎＯ、ＭｎＯ、Ｔａ2Ｏ5 、Ｂ2 Ｏ3 、ＣｅＯ2
等の酸化物を少なくともひとつ含んでいてもよい。
【００２５】上記ガラス組成物を作るための原料として
は、酸化物（複合酸化物を含む）、炭酸塩、硫黄塩、塩
化物、フッ化物など化合物が使用でき、要は上記組成が
得られさえすればよい。
は、酸化物（複合酸化物を含む）、炭酸塩、硫黄塩、塩
化物、フッ化物など化合物が使用でき、要は上記組成が
得られさえすればよい。
【００２６】また本発明のガラス繊維は、上記ガラス組
成となるように調製したガラス原料を溶融し、紡糸して
繊維化することによって得ることができる。
成となるように調製したガラス原料を溶融し、紡糸して
繊維化することによって得ることができる。
【００２７】
【作用】ＳｉＯ2 −ＢａＯ−ＴｉＯ2 −ＺｒＯ2 系ガラ
ス組成物は、必要な誘電特性を確保できる組成範囲にお
いては、失透によって主にＳｉＯ2 系のクリストバライ
ト結晶とＢａＯ−ＴｉＯ2 −ＺｒＯ2 系の結晶が析出
し、繊維化することができないが、ガラス成分として添
加されるＡｌ2 Ｏ3 はクリストバライト結晶の析出を抑
制する効果があり、またＮｂ2 Ｏ5 はＢａＯ−ＴｉＯ2
−ＺｒＯ2 系結晶の析出を抑制する効果があるため、こ
れら成分の働きによって失透温度を紡糸温度未満に低下
させることができる。しかしながらＮｂ2 Ｏ5 の効果は
十分でなく、ＢａＯ−ＴｉＯ2 −ＺｒＯ2 系結晶の析出
を抑制する力が弱いため、紡糸温度より７０℃以上低い
温度まで失透温度を低下させることが困難である。
ス組成物は、必要な誘電特性を確保できる組成範囲にお
いては、失透によって主にＳｉＯ2 系のクリストバライ
ト結晶とＢａＯ−ＴｉＯ2 −ＺｒＯ2 系の結晶が析出
し、繊維化することができないが、ガラス成分として添
加されるＡｌ2 Ｏ3 はクリストバライト結晶の析出を抑
制する効果があり、またＮｂ2 Ｏ5 はＢａＯ−ＴｉＯ2
−ＺｒＯ2 系結晶の析出を抑制する効果があるため、こ
れら成分の働きによって失透温度を紡糸温度未満に低下
させることができる。しかしながらＮｂ2 Ｏ5 の効果は
十分でなく、ＢａＯ−ＴｉＯ2 −ＺｒＯ2 系結晶の析出
を抑制する力が弱いため、紡糸温度より７０℃以上低い
温度まで失透温度を低下させることが困難である。
【００２８】そこで本発明では、さらに適当量のＬａ2
Ｏ3 を添加する。Ｌａ2 Ｏ3 を添加すると、ＢａＯ−Ｔ
ｉＯ2 −ＺｒＯ2 系結晶の析出についても十分に抑制で
きるため、失透温度がさらに低下する。しかもＬａ2 Ｏ
3 の添加によって融液粘度は上昇するため、失透温度と
紡糸温度の差が広がる。その結果、両者の差は７０℃以
上となり、繊維化適正に優れたガラスが得られる。なお
本発明において、Ａｌ2 Ｏ3 又はＬａ2 Ｏ3 を欠く場
合、失透温度と紡糸温度との差を十分に大きくすること
はできない。
Ｏ3 を添加する。Ｌａ2 Ｏ3 を添加すると、ＢａＯ−Ｔ
ｉＯ2 −ＺｒＯ2 系結晶の析出についても十分に抑制で
きるため、失透温度がさらに低下する。しかもＬａ2 Ｏ
3 の添加によって融液粘度は上昇するため、失透温度と
紡糸温度の差が広がる。その結果、両者の差は７０℃以
上となり、繊維化適正に優れたガラスが得られる。なお
本発明において、Ａｌ2 Ｏ3 又はＬａ2 Ｏ3 を欠く場
合、失透温度と紡糸温度との差を十分に大きくすること
はできない。
【００２９】
【実施例】以下、実施例及び比較例に基づいて本発明を
説明する。
説明する。
【００３０】表１は本発明の実施例（試料Ｎｏ．１〜
６）、表２は比較例（試料Ｎｏ．７〜１１）を示してい
る。
６）、表２は比較例（試料Ｎｏ．７〜１１）を示してい
る。
【００３１】
【表１】
【００３２】
【表２】
【００３３】表に示す組成となるように、ガラス組成物
原料を調合し、白金ルツボに入れて加熱（４時間、１５
００℃）し、溶融した。
原料を調合し、白金ルツボに入れて加熱（４時間、１５
００℃）し、溶融した。
【００３４】次いで、ガラス融液をカーボン板上に流し
出し、板状に成形した後、アニール処理し、板状ガラス
を得た。この板状ガラスを用い、各試料毎に以下に示す
特性を評価した。
出し、板状に成形した後、アニール処理し、板状ガラス
を得た。この板状ガラスを用い、各試料毎に以下に示す
特性を評価した。
【００３５】比誘電率及び誘電損失 まず、得られた板状ガラスを一部切断し研磨して誘電特
性評価用試料を作製した。次いで、この試料の両面に金
電極を蒸着形成し、インピーダンスアナライザーで比誘
電率及び誘電損失（誘電正接）を測定した。測定周波数
は１ＭHzと１ＧHz、温度は２５℃である。
性評価用試料を作製した。次いで、この試料の両面に金
電極を蒸着形成し、インピーダンスアナライザーで比誘
電率及び誘電損失（誘電正接）を測定した。測定周波数
は１ＭHzと１ＧHz、温度は２５℃である。
【００３６】繊維化可能温度（１０2.5 ポアズ）及び
紡糸温度（１０3 ポアズ） 板状ガラスの一部を溶かし融液の粘度を白金球引き上げ
法により測定し、１０2.5 ポアズ及び１０3 ポアズの温
度を測定した。
紡糸温度（１０3 ポアズ） 板状ガラスの一部を溶かし融液の粘度を白金球引き上げ
法により測定し、１０2.5 ポアズ及び１０3 ポアズの温
度を測定した。
【００３７】失透温度 板状ガラスの一部を粒径２９７〜５００μｍの粉末とし
てから白金ボートに入れ、温度勾配を有する電気炉に１
６時間保持し、空気中で放冷した後、顕微鏡下で失透出
現位置を求めることで測定した。
てから白金ボートに入れ、温度勾配を有する電気炉に１
６時間保持し、空気中で放冷した後、顕微鏡下で失透出
現位置を求めることで測定した。
【００３８】繊維化の可否 板状ガラスの残部を粉砕して白金ブッシングに入れ、白
金ブッシングに直接通電して繊維化可能温度でガラスを
溶かし、ブッシング底部の小穴（ノズル）からガラスを
引き出し、巻き取ってガラス繊維が得られるかどうかを
評価した。
金ブッシングに直接通電して繊維化可能温度でガラスを
溶かし、ブッシング底部の小穴（ノズル）からガラスを
引き出し、巻き取ってガラス繊維が得られるかどうかを
評価した。
【００３９】上記データを表に示す。なお、上記実施例
では、板状ガラスにしてから再溶融してガラス繊維を得
たが、最初の融液から直接ガラス繊維を得るようにして
もよい。大量生産の場合は、最初の融液から直接ガラス
繊維を得るようにするのが適当である。
では、板状ガラスにしてから再溶融してガラス繊維を得
たが、最初の融液から直接ガラス繊維を得るようにして
もよい。大量生産の場合は、最初の融液から直接ガラス
繊維を得るようにするのが適当である。
【００４０】各表から明らかなように、実施例の各試料
は比誘電率が高く、誘電損失が低い。また紡糸温度が１
１０２〜１１１２℃、失透温度が１００７〜１０３４℃
であり、両者の差は７５℃以上あった。このため容易に
繊維化でき、かつ、長時間の紡糸を行っても失透は発生
しなかった。
は比誘電率が高く、誘電損失が低い。また紡糸温度が１
１０２〜１１１２℃、失透温度が１００７〜１０３４℃
であり、両者の差は７５℃以上あった。このため容易に
繊維化でき、かつ、長時間の紡糸を行っても失透は発生
しなかった。
【００４１】これに対して比較例であるＮｏ．７及びＮ
ｏ．９の試料はＮｂ2 Ｏ5 を含まないために、また試料
Ｎｏ．８はＬａ2 Ｏ3 の含有量が多すぎるために失透温
度が繊維化可能温度より高くなり、繊維化が不可能であ
った。試料Ｎｏ．１０及びＮｏ．１１は繊維化は可能で
あったが、試料Ｎｏ．１０はＬａ2 Ｏ3 を含まないため
に紡糸温度と失透温度の差が４０℃しかなく、また試料
Ｎｏ．１１は紡糸温度より失透温度の方が高かった。こ
のため試料Ｎｏ．１０及び１１は、長時間の紡糸を行う
とブッシングの底に失透による結晶が生じて融液流出が
妨げられ、糸切れが起こった。従って試料Ｎｏ．１０及
び１１は、作業時に失透が発生しないように厳密な温度
管理が必要であり、工業的規模での大量生産には不向き
であることが判った。
ｏ．９の試料はＮｂ2 Ｏ5 を含まないために、また試料
Ｎｏ．８はＬａ2 Ｏ3 の含有量が多すぎるために失透温
度が繊維化可能温度より高くなり、繊維化が不可能であ
った。試料Ｎｏ．１０及びＮｏ．１１は繊維化は可能で
あったが、試料Ｎｏ．１０はＬａ2 Ｏ3 を含まないため
に紡糸温度と失透温度の差が４０℃しかなく、また試料
Ｎｏ．１１は紡糸温度より失透温度の方が高かった。こ
のため試料Ｎｏ．１０及び１１は、長時間の紡糸を行う
とブッシングの底に失透による結晶が生じて融液流出が
妨げられ、糸切れが起こった。従って試料Ｎｏ．１０及
び１１は、作業時に失透が発生しないように厳密な温度
管理が必要であり、工業的規模での大量生産には不向き
であることが判った。
【００４２】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明のガラス組
成物は、高い比誘電率と低い誘電損失を示し、且つ、高
周波誘電特性に優れている。また化学的耐久性及び耐熱
性が高い。しかも失透温度が紡糸温度より７０℃以上低
いという良好な繊維化適性が確保されており、高周波領
域で使用される回路基板の補強材用ガラス繊維材質とし
て好適である。
成物は、高い比誘電率と低い誘電損失を示し、且つ、高
周波誘電特性に優れている。また化学的耐久性及び耐熱
性が高い。しかも失透温度が紡糸温度より７０℃以上低
いという良好な繊維化適性が確保されており、高周波領
域で使用される回路基板の補強材用ガラス繊維材質とし
て好適である。
【００４３】また上記特性を有するガラス組成物からな
る本発明のガラス繊維は、高周波領域で使用される回路
用基板の補強材として好適である。
る本発明のガラス繊維は、高周波領域で使用される回路
用基板の補強材として好適である。
Claims (2)
- 【請求項１】 モル％表示でＳｉＯ2 ４０〜６５％、
ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ ２０〜４５％、ＴｉＯ2 ＋Ｚ
ｒＯ2 ５〜２５％、Ｎｂ2 Ｏ5 ０．２〜７．５％、
Ａｌ2 Ｏ3 ０．２〜７．５％、Ｌａ2 Ｏ3 ０．２〜
４％の組成を有することを特徴とするガラス組成物。 - 【請求項２】 モル％表示でＳｉＯ2 ４０〜６５％、
ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ ２０〜４５％、ＴｉＯ2 ＋Ｚ
ｒＯ2 ５〜２５％、Ｎｂ2 Ｏ5 ０．２〜７．５％、
Ａｌ2 Ｏ3 ０．２〜７．５％、Ｌａ2 Ｏ3 ０．２〜
４％の組成を有することを特徴とするガラス繊維。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29750296A JPH10120438A (ja) | 1996-10-17 | 1996-10-17 | ガラス組成物及びガラス繊維 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29750296A JPH10120438A (ja) | 1996-10-17 | 1996-10-17 | ガラス組成物及びガラス繊維 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10120438A true JPH10120438A (ja) | 1998-05-12 |
Family
ID=17847351
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29750296A Pending JPH10120438A (ja) | 1996-10-17 | 1996-10-17 | ガラス組成物及びガラス繊維 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10120438A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004035497A1 (ja) * | 2002-10-15 | 2004-04-29 | Nippon Electric Glass Co., Ltd. | ガラス組成物およびガラス繊維 |
| US7678721B2 (en) | 2006-10-26 | 2010-03-16 | Agy Holding Corp. | Low dielectric glass fiber |
| CN113135667A (zh) * | 2021-04-28 | 2021-07-20 | 泰山玻璃纤维有限公司 | 一种高介电常数低介电损耗玻璃纤维 |
-
1996
- 1996-10-17 JP JP29750296A patent/JPH10120438A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004035497A1 (ja) * | 2002-10-15 | 2004-04-29 | Nippon Electric Glass Co., Ltd. | ガラス組成物およびガラス繊維 |
| US7629279B2 (en) | 2002-10-15 | 2009-12-08 | Nippon Electric Glass Co., Ltd. | Glass fiber |
| US7678721B2 (en) | 2006-10-26 | 2010-03-16 | Agy Holding Corp. | Low dielectric glass fiber |
| CN113135667A (zh) * | 2021-04-28 | 2021-07-20 | 泰山玻璃纤维有限公司 | 一种高介电常数低介电损耗玻璃纤维 |
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