KR100711333B1 - 유리 섬유 형성 조성물 - Google Patents

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Abstract

섬유 유리 조성물을 위한 성분에 대한 수학적 관계식는 유리의 특성, 특히 형성 온도 및 △T를 확인하기 위해 사용된다. 한 실시태양에서, 성분의 수학적 관계식은 일반적인 SiO2, CaO, Al2O3 및 MgO의 4성분 유리 시스템에 관한 것이다. 중요한 SiO2, CaO, Al2O3 및 MgO의 관계식으로는 RO = CaO + MgO, SiO2 /CaO, SiO2/RO, SiO2/Al2O3; Al2O3/CaO; SiO2 + Al2 O3; SiO2 - RO 및 Al2O3/RO 또는 RO/Al2O 3을 들 수 있다. 기타 성분 및 구성요소, 예를 들어 Na2O, Li2O, K2O 및 B2O 3이 유리의 형성 온도 및/또는 액상선 온도를 변경하기 위해 유리 배치(batch) 물질에 첨가되는 경우, 주목할 수학식 관계식은 관계식(SiO2 + Al2O3)/(R20 + RO + B2O 3)(이때, RO는 상기에서 정의된 바와 같고, R2O는 Na2O + Li2O + K2O임)이다. 상기에서 확인된 유리의 조성 특성은 각각 유리 용융물의 유동성(즉, 점도)과 이의 결정화 잠재능 사이의 상대적인 균형을 반영한다. 낮은 붕소 함유 및 붕소 미함유 섬유 유리 조성물은 상기 조성물이 유리 섬유 형성 작업 동안에 부싱(bushing) 분야에서 용융된 유리의 불투명화 가능성을 감소시키면서 저온에서 가공될 수 있도록 낮은 형성 온도, 예를 들어 1,178 내지 1,240℃의 형성 온도 및 50℃ 초과의 △T를 갖는다. 소량, 예를 들어 5.10중량%의 붕소를 갖는 유리 섬유 조성물은 낮은 형성 온도, 예를 들어 1,193 내지 1,240℃의 형성 온도 및 50 초과의 △T를 갖는다.

Description

유리 섬유 형성 조성물{GLASS FIBER FORMING COMPOSITIONS}
본 발명은 유리 조성물, 더욱 구체적으로는 (1) 섬유유리 조성물, 및 (2) 유리 섬유의 형성 동안 용융된 유리의 불투명화를 방지하기 위해 유리 조성물의 열적 특성, 예를 들어 허용가능한 온도차를 갖는 형성 온도와 액상선 온도를 확보하는 유리 조성물의 성분의 수학적 관계식에 관한 것이다.
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2001년 10월 18일자 미국 가출원 제 60/330,178 호의 이점을 주장한다. 본 출원은 "유리 섬유 조성물"의 제목으로 월렌버거 프레데릭 티(WALLENBERGER, Frederick T.)에 의해 2001년 11월 28일자로 출원된 부분 연속 출원인 계류중인 미국 출원 제 09/980,248 호(이는 1999년 5월 28일자 미국 가출원 제 60/136,538 호의 이점을 주장함), 및 "유리 섬유 형성 조성물"의 제목으로 월렌버거 프레데릭 티에 의해 2001년 9월 5일자로 출원된 계류중인 미국 특허원 제 US01/27451 호(이는 2000년 9월 6일자 미국 가출원 제 60/230,474 호 및 국제 특허 출원 제 PCT/US00/14155 호의 이점을 주장함)이다.
미국 가출원 제 60/136,538 호는 국제 특허출원 제 PCT/US00/14155 호의 우선권이고, 미국 가출원 제 60/230,474 호는 국제 특허출원 제 PCT/US01/27451 호의 우선권이다. 미국 가출원 제 60/136,538호, 미국 가출원 제 60/230,474 호, 미국 가출원 제 60/330,178 호, 미국 가출원 제 09/980,248 호, 국제 특허출원 제 PCT/US00/14155 호 및 국제 특허출원 제 PCT/US01/27451 호는 본원에서 참고로 인용된다.
유리 섬유를 형성하는 기술분야에서, 형성 온도와 액상선 온도 사이의 차가 섬유 형성 동안에 용융된 유리의 불투명화를 방지하는 값으로 유지되어야 함이 인식되어 왔다. 예를 들어, 직물용 연속 유리 섬유 스트랜드(strand)를 제조하기 위한 대부분의 통상적인 유리 조성물 및 유리 섬유 보강재는 상표명 "E-유리"로서 공지되어 있다. 어떤 유형의 조성물이 E-유리 조성물을 구성하는지에 대한 요건이 ASTM D578-00에 포함된다. B2O3 6 내지 10중량%를 갖는 E-유리를 사용하는 이점은, 그의 액상선 온도가 그의 형성 온도보다 훨씬 낮고, 즉 전형적으로 56℃(100℉) 초과이고, 일반적으로는 83 내지 111℃(150 내지 200℉)의 범위라는 점이다. 본원에서 사용된 바와 같이, "형성 온도", "TFORM", "log3 형성 온도" 및 "log3 FT"란 용어는 유리의 점도가 log3 또는 1,000포이즈인 유리의 온도를 의미하고, "액상선 온도", "액상선 T" 및 "TLIQ"란 용어는 유리의 고상(결정) 및 액상(용융물)이 평행을 이룬 상태의 온도를 의미한다. "델타 T" 또는 "△T"로서 본원에서 지칭된 TFORM 과 TLIQ 사이의 차는 설정된 용융 조성물의 결정화 잠재능의 통상적인 척도이다. △T가 낮을수록, 즉 형성 온도와 액상선 온도 사이의 차가 작을수록 결정화 잠재능은 커진다. 유리 섬유 형성 산업에서, △T는, 특히 부싱(bushing) 분야에서 유리 섬유 형성 작업 동안에 용융된 유리의 불투명화를 방지하기 위해 전형적으로 50℃(90℉) 이상의 온도로 유지된다.
유리 섬유를 형성하는 당해 기술분야에서의 숙련자라면 고온에서 유리 섬유 형성 작업이 수행되면 연관된 높은 에너지 비용과 함께 에너지의 사용량이 높아지므로, 저온에서 유리 섬유 형성 작업을 수행하는 것이 바람직하다는 것을 인식한다. 또한, 고온으로 인해 유리 융해로에서 사용된 내화물질 뿐만 아니라, 섬유를 형성하기 위해 사용된 부싱의 열화가 가속화된다. 부싱으로는 부싱 웨어(bushings wear)와 같이 유리로부터 회수될 수 없는 귀금속을 포함한다.
또한, 붕소 및 불소는 E-유리의 전기 특성, 예를 들어 분산 인자 및 유전 상수에 영향을 주는 것 이외에 50℃(90℉) 이상의 △T를 제공하면서 유리의 형성 온도 및 액상선 온도를 저하시킨다는 것으로 인식된다. 산화물의 형태인 붕소, 및 불화물의 형태인 불소는 유리 배치(batch) 물질에 포함되고, 유리 용융 작업 동안에 융제로서 작용한다. E-유리는 B2O3 10중량% 이하 및 불소 1.0중량% 이하를 함유할 수 있다(ASTM D 578-00 §4.2 참조). 붕소가 허용가능한 △T 값을 제공하면서 형성 온도 및 액상선 온도를 효과적으로 저하시키고, 불화물 또는 불소가 융제로서 작용할지라도 단점은 존재한다. 더욱 구체적으로는, 이들 물질은 용융 동안에 휘 발하고, 배기 가스와 함께 배기 시스템으로 이동한다. 배기 가스중의 붕소 및 불소가 제거되지 않으면, 이들은 대기로 방출된다. 붕소 및 불소가 오염물로서 간주되므로, 이들의 방출은 환경 규제에 의해 엄중히 통제되며, 따라서 로 작업의 조심스런 통제 및/또는 값비싼 부가적인 오염 조절 장비의 사용이 필요하게 된다. 이러한 문제점에 대한 반응으로서, E-유리중의 붕소 및/또는 불소 함량이 감소되었다. 예를 들어, 미국 특허 제 4,542,106 호, 미국 특허 제 5,789,329 호 및 국제 특허 공개공보 제 WO 99/12858 호에는 약 1,258 내지 1,263℃ 범위의 형성 온도를 갖는 붕소 미함유 또는 붕소 소량 함유, 예를 들어 1.8중량%의 붕소 함유 유리가 개시되어 있다. 유리 제조의 기술분야에서의 숙련자에 의해 인식될 수 있는 바와 같이, 배치 물질에서의 붕소 및/또는 불소 함량이 감소하거나 제거되면 형성 온도가 증가한다. 더욱 구체적으로는, 붕소의 함량이 감소함에 따라 실리카 함량은 증가하며, 그 결과 형성 온도가 증가한다. 상술한 바와 같이, 형성 온도가 증가하면 에너지의 사용량 및 에너지 비용이 높아지고, 로 내화 물질 및 섬유를 형성하는데 사용된 부싱의 열화가 촉진된다.
유리 조성물 및 유리 조성물의 섬유화 방법에 관한 부가적인 정보로서, 본원에서 참고로 인용된 문헌[K. Loewenstein, The Manufacturing Technology of Continuous Glass Fibers, (3d Ed, 1993) at pages 30-44, 47-60, 115-122 and 126-135] 및 문헌[F.T. Wallenberger(editor), Advanced Inorganic Fibers: Processes, Structures, Properties, Applications, (1999) at pages 81-102 and 129-168]을 참고한다.
일반적으로, 구체적인 특성, 예를 들어 형성 온도 및 △T를 갖는 유리 조성물은 유리중의 성분 또는 구성요소의 중량% 및/또는 몰%에 의해 확인된다. 유리 제조 및/또는 유리 섬유 형성의 기술분야의 숙련자에 의해 인식될 수 있는 바와 같이, 유리중 특정한 성분의 양 뿐만 아니라 유리중 성분의 관계식, 즉 수학적 관계식에 의해 유리 조성물의 성능을 확인하는 것이 유리할 수 있다. 국제 특허 공개공보 제 WO 01/32576 A1 호에는 유리중 다양한 성분, 즉 CaO와 MgO의 조합된 중량% 및 Al2O3/CaO의 비와 같이 섬유 유리 조성물, 및 수학적 관계식이 개시되어 있다. 유리 성분, 예를 들어 실리카의 절대 중량%를 유리의 기타 성분과의 관계, 예를 들어 실리카 대 RO의 비(CaO와 MgO의 조합된 중량%)와 조합하여 사용하면, 유리의 용융 특성에 관한 정보를 제공할 수 있다.
발명의 요약
본 발명은 1,240℃(2,262℉) 이하의 형성 온도, 50℃(90℉) 이상의 △T, 및 하나 이상 또는 모든 하기 조성 특성을 갖는 붕소 소량 함유 또는 붕소 미함유 유리 섬유 형성 조성물을 제공한다:
1.9 내지 2.55 범위의 SiO2 대 RO의 비(즉, CaO + MgO);
2.1 내지 2.8 범위의 SiO2 대 CaO의 비;
3.7 내지 5.0 범위의 SiO2 대 Al2O3의 비;
0.5 내지 0.6 범위의 Al2O3 대 CaO의 비;
66.0 내지 73.7중량% 범위의 SiO2와 Al2O3의 합;
2.0 내지 3.0 범위의 (SiO2 + Al2O3) 대 (R20 + RO + B2O3 )의 비;
0.4 내지 0.6 범위의 Al2O3 대 RO의 비; 및
26.5 내지 36.6중량% 범위의 SiO2와 RO의 차.
본 발명의 하나의 비제한적인 실시태양에서, 유리 조성물은 57중량% 초과의 SiO2 함량 및 2중량% 이하의 B2O3을 추가로 갖는다. 본 발명의 다른 비제한적인 실시태양에서, 유리 조성물의 SiO2 + Al2O3 함량은 70중량% 미만이다. 본 발명의 또 다른 비제한적인 실시태양에서, 유리 조성물은 TiO2 1중량% 이상을 함유한다.
다른 유형의 유리 조성물 및 수학적 관계식은 하기 발명의 상세한 설명에서 논의된다. 이러한 하나의 유리 조성물은 하기의 성분, 성분의 하기 관계식, 및 1,210 내지 1,225℃ 범위의 log3 형성 온도를 갖고, △T는 52 내지 65℃의 범위이다. R2O는 K2O 및 Na2O의 중량%와 동일하다.
<성분 및 그의 함량>
Figure 112004015995636-pct00001
<성분의 관계식>
Figure 112004015995636-pct00002
본 발명의 유리 조성물 및 유리 조성물의 성분의 관계식에 관한 더욱 상세한 요약을 위해 본 발명의 상세한 설명을 참고한다.
본 발명의 수학적 관계식을 충족시키는 유리 조성물은 1,240℃ 미만, 바람직하게는 1,205 내지 1,220℃이고, 붕소 미함유 유리의 경우에 더욱 바람직하게는 1,211 내지 1,218℃이고, 붕소 함유 유리의 경우에 더욱 바람직하게는 1,187 내지 1,205℃의 형성 온도를 갖는 유리를 제공한다.
하기 논의에서, 명세서 및 특허청구범위에서 사용되는 것으로 치수, 물리적 특성 등을 나타내는 모든 숫자는 모든 경우에 "약"이란 용어로 변형될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 달리 언급하지 않는 한, 하기 명세서 및 특허청구범위에서 개시된 수치는 본 발명의 수행에 의해 수득된 목적하는 특성에 따라 변할 수 있다. 특허청구범위에 대한 등가 원칙의 적용을 제한하고자 하는 의도가 최소이거나 전혀 없다는 점에서, 각각의 수치로 나타낸 파라미터는 보고된 유효 숫자의 갯수의 견지에서 적어도 이해되어야 하고, 통상적인 반올림 기법을 적용하는 것으로 적어도 이해되어야 한다. 또한, 본원에 개시된 모든 범위는 거기에 포함된 임의의 모든 하위 범위를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 1 내지 10중량%로 한정하면 1인 최소치와 10인 최대치 사이(이들 자체도 포함함)의 임의의 모든 하위 범위를 포함하는 것으로 간주되어야 하며, 즉, 모든 하위 범위는 1(최소치) 이상에서 시작하여 10(최대치) 미만으로 끝나며, 예를 들어 5.5 내지 10이다.
달리 언급되지 않는 한, 본원에서 논의된 모든 수치, 예를 들어 물질의 중량% 또는 온도(이에 한정되지 않음)는 근사치이며, 당해 기술분야의 숙련자에게 널리 공지된 다양한 인자, 예를 들어 측정 표준 물질, 장비 및 기법(이에 한정되지 않음)으로 인해 변경됨을 인식될 것이다. 그 결과, 상기 값은 모든 경우에 "약"이란 용어에 의해 변형되는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 달리 언급하지 않는 한, 하기 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 개시된 수치로 나타낸 파라미터는 본 발명에 의해 수득되는 것으로 생각되는 목적하는 특성에 따라 변경될 수 있는 근사 치이다. 적어도, 각각의 수치로 나타낸 파라미터는 보고된 유효 숫자의 갯수의 견지에서 적어도 이해되어야 하고, 통상적인 반올림 기법을 적용하는 것으로 적어도 이해되어야 한다.
본 발명의 넓은 범주를 개시한 수치로 나타낸 범위 및 파라미터가 근사치임에 불구하고, 특정한 실시예에서 개시된 수치는 가능한 한 정확하게 보고된다. 임의의 인식된 편차 및/또는 오차에 대해서는 논의하였다. 그러나, 임의의 수치는 본질적으로 이들 개개의 시험 측정치에서 발견되는 표준 편차에서 필수적으로 기인한 특정한 오차를 포함한다.
하기 논의 및 특허청구범위에서, 범위를 한정하는 극한치는 그 범위내에 포함된다. 예를 들어, 논의에 제한되지는 않지만, "1,230 내지 1,240℃의 범위내" 및 "1,230℃ 이상 1,240℃ 이하의 범위내"란 용어는 동일한 범위를 의미한다. 또한, 상기 논의, 하기 논의 및 특허청구범위에서, "중량%" 및 "wt%"란 용어는 본원에서 상호 교환가능하게 사용된다.
본 발명의 한 실시태양에서, 일반적인 4성분 유리 시스템의 성분의 수학적 관계식이 개시되어 있다. 4성분 시스템은 SiO2, CaO, Al2O3 및 MgO를 함유한다. 유리를 제조하는, 특히 유리 섬유를 제조하는 당해 기술분야의 숙련자에 의해 인식되는 바와 같이, MgO는 배치 물질에 첨가되지 않는 경우에도, 상존불순물질(tramp material)로서 배치 물질에서 발견되며, 예를 들어 MgO는 점토에서 0.3 내지 0.5중량%로 발견된다. 본 발명의 수행에서, MgO는 유리중의 양이 상존불순물의 수준을 초과하도록 배치 물질에 첨가된다. 중요한 SiO2, CaO, Al2O3 및 MgO의 관계식으로는 RO = CaO + MgO, SiO2/CaO, SiO2/RO, SiO2/Al2O3; Al2O3/CaO; SiO2 + Al2O3; SiO2 - RO 및 Al2O3/RO 또는 RO/Al2O3을 들 수 있다. 본 발명에서, 유리의 형성 온도 및/또는 액상선 온도를 변경하기 위해 기타 성분 및 구성요소, 예를 들어 Na2O, Li2O, K2O 및 B2O3(이로서 본 발명을 한정하는 것은 아님)이 유리 배치 물질에 첨가되는 경우에, 주목할 수학적 관계식은 관계식 (SiO2 + Al2O3)/(R20 + RO + B 2O3)(이때, RO는 상기에서 정의된 바와 같고, R2O는 Na2O + Li2O + K2O임)이다. 표 1 내지 표 22에서, 관계식 (SiO2 + Al2O3)/(R20 + RO + B2O3)은 관계식을 적당한 컬럼 폭에 맞추기 위해 (Si + Al)/(R2O + RO + B)로서 나타냈다. 상술한 유리의 각각의 조성 특성은 유리 용융물의 유동성(즉, 점도)와 이의 결정화 잠재능 사이의 상대적인 균형을 반영하며, 이는 하기에서 더욱 상세하게 논의될 것이다. 본 발명의 논의에서 주목하는 용융물의 물리적 특성은 형성 온도 및 액상선 온도인데, 이는 본 발명의 실시태양이 낮은 형성 온도 및 목적하는 △T를 갖는 붕소 소량 함유 또는 붕소 미함유 유리 조성물을 제공하기 때문이다. 이 방식으로, 유리는, 예를 들어 부싱 분야에서, 예를 들어 용융된 유리의 불투명화의 가능성을 감소시키면서 저온에서 유리 섬유를 형성하기 위해 가공될 수 있다. 본 발명을 제한하지 않는 한, 본 발명의 한 실시태양은 1,240℃(2,264℉) 이하의 형성 온도 및 50℃(90℉) 이상의 △T를 갖는 유리 조성물을 함유한다.
하기 논의에서, 수학적 관계식은 유리중의 성분에 관한 것이나, 본 발명은 배치에 첨가될 성분의 관계식, 예를 들어 배치를 용융시켜 유리를 형성하기 전에 배치를 혼합하는 성분의 관계식을 확인하여 사용하고자 하지만, 이로서 한정하는 것은 아니다. 또한, 하기 논의에서, 성분의 수학적 관계식은 유리 조성물중의 성분의 중량%로 표현될 수 있지만, 본 발명은 이로서 제한하지 않고, 배치 물질 및/또는 유리 조성물중의 성분의 양을 확인하는 몰% 또는 임의의 척도일 수 있다.
상술한 4성분 시스템의 성분 또는 구성요소에 있어, 순수한 실리카가 최고의 용융 유리 형성제라는 것이 공지되어 있다. 순수한 실리카 용융물은 잘 정의된 융점을 갖지 않는다. 2,500℃(4,532℉)에서, 이는 약 log4(10,000포이즈) 초과의 점도를 갖고, 실온까지 냉각됨에 따라 점점 고화되어 유리를 형성한다. 순수한 칼시아, 마그네시아 및 알루미나 용융물은 매우 낮은 점도, 예를 들어 이들 개개의 융점에서 0.5 내지 2.0포이즈의 범위의 점도를 갖는 것으로 공지되어 있다. 이들 물질은, 용융물이 냉각됨에 따라 유리로 고화되지 않지만, 오히려 이들의 좁게 한정된 융점에서 즉각적으로 결정화된다. SiO2 55 내지 60% 및 CaO 21 내지 26%를 갖는 전형적인 SiO2-CaO-Al2O3-MgO 4성분 유리 조성물에서, 4성분 시스템의 각각의 산화물은 용융물 특성의 균형에 대한 이의 독특한 특성에 기여한다.
이들 구성요소를 갖는 유리 조성물용 4성분 시스템의 구성요소의 물질 특성에 기초하여, 중량%의 기준으로 유리 조성물중 가장 많은 산화물 성분인 SiO2가 이러한 유형의 설정된 조성물에서 감소함에 따라 용융물 점도 및 수득된 log3 형성 온도가 떨어진다는 것이 추론될 수 있다. 중량%의 기준으로 유리 조성물중 두번째로 많은 성분인 CaO, 또는 MgO가 상기 조성물에서 증가하는 경우, 유리 특성에 대한 RO(CaO + MgO)의 효과는 배가될 것이다. 더욱 구체적으로는, 이는 수득된 용융물의 유동성을 증가시킬 뿐만 아니라(즉, 이의 점도 및 형성 온도를 감소시킬 뿐만 아니라), 수득된 용융물의 결정성을 증가시키고(즉, 이의 액상선 온도를 증가시키고), 따라서 △T를 감소시킨다.
그 결과, 필요로 하지는 않지만, 본 발명의 비제한적인 실시태양에서 유리 조성물은 (1) 본 발명에서 1,240℃ 미만, 바람직하게는 1,220℃ 미만인 가장 낮은 log3 형성 온도를 수득할 가장 낮은 SiO2 함량과 함께 (2) 본 발명에서 50℃ 이상인 공정-요구된 △T를 수득하는 SiO2 대 RO의 비를 갖는다. 상기에 기초하고, 본 발명의 수행에서 필요로 하지는 않지만 본 발명의 비제한적인 실시태양에서, 보다 적은 log3 형성 온도를 상승시키기 위해 실리카 수준은 바람직하게는 62중량% 이하이다. 본 발명의 다른 비제한적인 실시태양에서, 유리 조성물은 SiO2 60중량% 이하 및 SiO2 58중량% 이하를 갖는다.
일반적으로, MgO는 유리 섬유 형성 조성물에 포함되는데, 이는 유리 섬유 조성물의 가열 및 용융 프로파일, 및 특히 액상선 온도가 MgO의 양을 조절함으로써 조절되고, 특히 최적화될 수 있다는 것이 발견되었기 때문이다. 더욱 구체적으로는, MgO의 양을 조절함으로써 액상선 온도는 50℃ 이상의 △T를 제공하도록 선택될 수 있다. 또한, 공융혼합물(eutectic)이 일반적인 SiO2-CaO-Al2O3-MgO 4성분 시스템에서 MgO 약 2.5 내지 2.8중량%로 존재한다는 것이 확인되었다. 공융혼합물에 대한 논의를 위해, 본원에서 참고로 인용된 국제 특허 공개공보 제 WO 00/73231 호를 참고할 수 있다.
SiO2/RO 비의 값은 목적하는 △T에 가능한 한 근접한 △T의 최소치를 갖는 유리 조성물을 제조하기 위해 SiO2 및/또는 RO의 양을 변경함으로써 조작될 수 있다. SiO2의 중량%의 감소 및/또는 CaO 및/또는 MgO의 중량%의 증가를 나타내는 SiO2/RO의 값의 감소, 또는 SiO2, CaO 및/또는 MgO의 중량%의 임의의 변경 또는 변경의 조합은 용융물 점도 및 △T에 영향을 미칠 것이고, 결정화 잠재능을 증가시킬 것이다. 반대로, SiO2/RO의 값의 증가는 용융물 점도 및 △T에 영향을 미칠 것이고, 결정화 잠재능을 감소시킬 것이다. SiO2/RO 비의 값이 너무 낮게 떨어지는 경우에 △T가 허용불가능한 수준까지 떨어질 수 있다는 것이 인식되어야 한다. 필요로 하지는 않지만, 본 발명의 하나의 비제한적인 실시태양에서, SiO2/RO는 2.40 이하이다. 다른 비제한적인 실시태양에서, SiO2/RO는 2.35 이하, 2.30 이하, 2.25 이하 또는 2.20 이하이다. 본 발명의 또 다른 비제한적인 실시태양에서, SiO2/RO의 값은 1.9 내지 2.55의 범위이고, 예를 들어 붕소 미함유 유리의 경우에 2.1 내지 2.55의 범위이고, 붕소 함유 유리의 경우에 1.9 내지 2.4의 범위이다.
SiO2 수준 및 SiO2/RO 비 이외에, SiO2/CaO 비, SiO2/Al2 O3 비, Al2O3/CaO 비, SiO2 + Al2O3의 합, SiO2 - RO의 차, 및 Al2O3 /RO 비는 또한 4성분 유리 조성물의 조성 한계치(envelope) 수준을 기술한다. R20 + RO + B2O3(이때, R2O는 Na2O + K2O + LiO2임)의 합 및 (SiO2 + Al2O3)/(R2O + B2O3 ) 비는 추가적인 온도 개질 성분을 함유하는 유리 조성물의 조성 한계치 수준을 기술한다.
설정된 실리카 수준에서 SiO2/RO 비가 결정화 잠재능 및 용융물 유동성에 대한 RO의 조성 효과를 기술하는 반면, SiO2/CaO 비는 결정화 잠재능에 대한 CaO의 효과만을 나타낸다. MgO 및 SiO2 수준이 다양한 용융물과 비교시 일정하게 유지되는 경우, SiO2/CaO의 값의 감소는 CaO의 기여로 인한 결정화 잠재능의 증가를 나타낼 것이고, 그 반대 상황도 또한 가능할 것이다. SiO2 - RO 차는 유사한 척도로서 작용한다. 즉, 상기 차의 감소 또는 보다 적은 차는 전형적으로 RO의 보다 큰 상대량을 나타내며, 따라서 결정화 잠재능이 감소한다. 반대로, SiO2 - RO의 차의 증가 또는 보다 큰 차는 결정화 잠재능의 감소의 지표이다. 본 발명의 하나의 비제한적인 실시태양에서, 유리 조성물의 SiO2/CaO 비는 2.1 내지 2.8의 범위이고, 즉 붕소 미함유 유리의 경우에 2.3 내지 2.8의 범위이고, 붕소 함유 유리의 경우에 2.2 내지 2.7의 범위이다. 본 발명의 다른 비제한적인 실시태양에서, 유리 조성물의 SiO2 - RO 차는 26.5 내지 36.6중량%의 범위이고, 예를 들어 붕소 미함유 유리의 경우에 30.5 내지 36.6중량%의 범위이고, 붕소 함유 유리의 경우에 26.5 내지 34.0중량%의 범위이다.
SiO2 + Al2O3의 합은 설정된 용융물의 조성 한계치를 기술한 다른 파라미터이다. 약 14 내지 15중량%의 Al2O3 수준 이하에서, Al2O3은 SiO 2와의 망상 형성에 참가할 수 있고, 항상 존재하는 RO의 결정화 잠재능을 방해할 수 있는 것으로 생각된다. 보다 높은 Al2O3 수준, 예를 들어 15중량% 초과에서, Al2O3은 RO와 매우 유사하게 작용하기 시작할 것이고, 설정된 용융물의 결정화 잠재능의 증가에 기여할 것이다. 따라서, SiO2의 설정된 중량%의 유리 조성물에 대한 보다 낮은 Al2O3 수준의 지표인 SiO2 + Al2O3의 값이 낮아지면, 전형적으로 결정화 잠재능이 낮아지고, SiO2 + Al2O3의 값이 커지면 전형적으로 설정된 용융물에 대한 결정화 잠재능이 커진다. 본 발명의 하나의 비제한적인 실시태양에서, 유리 조성물의 SiO2 + Al2O3의 합은 66.0 내지 73.7중량%의 범위이고, 예를 들어 붕소 미함유 유리의 경우에 70.8 내지 73.7중량%의 범위이고, 붕소 함유 유리의 경우에 66.0 내지 72.1중량%의 범위이다.
유사하게는, SiO2/Al2O3에 대해서 및 Al2O3의 양에 의해 제공된 용융물의 특성에 기초하여, 비의 값의 증가는 Al2O3의 양의 감소 및/또는 SiO2의 양의 증가의 지표일 수 있고, 용융물의 결정화 잠재능의 감소를 수반할 수 있다. 반대로, 비의 값의 감소는 용융물의 결정화 잠재능의 증가를 수반할 수 있다. 본 발명의 하나의 비제한적인 실시태양에서, 유리 조성물의 SiO2/Al2O3 비는 3.7 내지 5.0의 범위이고, 예를 들어 붕소 미함유 유리의 경우에 4.2 내지 5.0의 범위이고, 붕소 함유 유리의 경우에 3.7 내지 4.9의 범위이다.
상술한 바와 같이, 유리 조성물의 성분의 다른 수학적 관계식, 예를 들어 Al2O3/CaO 비, Al2O3/RO 비 및 (SiO2 + Al2 O3)/(R2O + RO + B2O3) 비는 설정된 용융물을 특징화하기 위해 전개될 수 있다. 본 발명의 하나의 비제한적인 실시태양에서, 유리 조성물의 Al2O3/CaO 비의 값은 0.5 내지 0.6의 범위이다. 본 발명의 다른 비제한적인 실시태양에서, 유리 조성물의 Al2O3/RO 비의 값은 0.4 내지 0.6의 범위이고, 예를 들어 붕소 미함유 유리의 경우에 0.46 내지 0.53의 범위이고, 붕소 함유 유리의 경우에 0.46 내지 0.56의 범위이다. 본 발명의 또 다른 비제한적인 실시태양에서, 유리 조성물의 (SiO2 + Al2O3)/(R2O + RO + B2O3 ) 비의 값은 2.0 내지 3.0의 범위이고, 예를 들어 붕소 미함유 유리의 경우에 2.3 내지 3.0의 범위이고, 붕소 함유 유리의 경우에 2.0 내지 2.7의 범위이다. Al2O3/CaO 비 및 (SiO2 + Al2O3)/(R2O + RO + B2O3) 비에 관한 추가적인 논의를 위해 국제 특허 공개공보 제 WO 01/32576 호를 참고할 수 있다.
논의는 형성 온도, 액상선 온도 및 △T를 변경하기 위해 배치 물질의 첨가제에 관한 것이다. 상술한 바와 같이, 붕소는 형성 온도 및 액상선 온도를 감소시키 기 위해 유리 섬유 조성물에 첨가되는 물질이다. 그러나, 앞서 논의된 바와 같이, 산화붕소를 함유하면 미립자 수준에 따라 환경으로 방출되기 전에 용융로 배기 스트림으로부터 제거되어야 하는 미립자 방출물이 제조된다. B2O3의 양이 E-유리 조성물에서 10중량% 정도로 높지만, 본 발명에서 유리 조성물은 붕소를 갖지 않거나 낮은 붕소 함량을 갖고, 즉 0 내지 5.10중량% 범위의 B2O3 함량을 갖는다. 본 발명의 기타 비제한적인 실시태양에서, 유리 섬유 조성물은 B2O3 4중량% 이하, 3중량% 이하 또는 2중량% 이하를 갖는다. 본 발명의 다른 비제한적인 실시태양에서, 유리 조성물은 붕소 미함유이거나 본질적으로 붕소 미함유이다. "본질적으로 미함유"란 용어가 본원에서 사용되는 경우, 이는 유리 조성물은 유리에 의도적으로 첨가된 성분을 함유하지는 않았지만, 유리에서 미량이 발견됨을 의미한다. 본 발명의 수행에서, B2O3 0.05중량% 이하를 갖는 유리는 붕소 미함유 유리로 간주된다.
또한, 상술한 바와 같이, 불소는 융제로서 유리 섬유 조성물에 첨가되는 물질이지만, 환경적인 관심으로 인해 불소를 함유하지 않는 것이 바람직하다. 그럼에도 불구하고, 배기 가스로부터 불소를 제거하기 위한 장비가 이용가능하므로, 본 발명은 불소를 사용하여 수행될 수 있다. 본 발명의 하나의 비제한적인 실시태양에서, 유리 조성물은 낮은 불소 함량, 즉 0.30중량% 이하의 불소 함량을 갖는다. 다른 비제한적인 실시태양에서, 유리 조성물은 본질적으로 불소 미함유이고, 즉 본원에서 0.05중량% 이하인 것으로 간주되는 미량 이하의 불소를 함유한다. 또 다른 비제한적인 실시태양에서, 유리 조성물은 임의의 불소를 함유하지 않는다. 달리 언급하지 않는 한, 본원에서 개시되고 논의된 유리 섬유 형성 조성물은 본질적으로 불소 미함유이고/이거나 임의의 불소를 함유하지 않는다.
용융 특성을 개질시키기 위해, 예를 들어 유리의 형성 온도 및/또는 액상선 온도를 감소시키기 위해 유리 섬유 조성물에 첨가될 수 있는 부가적인 물질로는 Li2O, Na2O, ZnO, TiO2, MnO 및/또는 MnO2를 들 수 있으며, 이는 본원에서 개시된 유리 조성물을 제한하지는 않는다. 알칼리 산화물은 망상 종결제(terminator)이고, 용융물 특성에 영향을 미치는 경향이 있다. 알칼리 산화물인 K2O는 시판용 점토에서 0.60중량% 이하의 수준으로 발견되고, 배치 물질과는 별도의 성분으로서 일반적으로 첨가되지 않지만, 이는 본 발명의 수행에 있어서 개별적인 물질로서 첨가될 수 있다. 본 발명의 수행에서, 알칼리 산화물 2.00중량% 이하, 바람직하게는 1중량%가 본 발명의 한 실시태양의 유리에 존재한다. K2O가 점토에 존재하는 경우에, 일반적으로 Na2O 및 Li2O의 첨가에 의해 차이가 나타난다. Li2O는 용융물 특성을 감소시키는 데 있어 Na2O보다 더 효과적이다. 본 발명의 하나의 비제한적인 실시태양에서, 유리 조성물은 Li2O 0 내지 1.0중량%, Na2O 0 내지 1.00중량% 및/또는 K2 O 0 내지 1중량%를 함유한다. 용융물 특성을 감소시키는데 일반적으로 사용되는 비-알칼리 산화물 성분은 ZnO 약 0 내지 1.5중량%, TiO2 0 내지 1.5중량%, MnO 0 내지 3중량% 및/또는 MnO2 약 0 내지 3중량%의 양으로 존재하는 ZnO, TiO2, MnO 및/또는 MnO2이다. 이들 물질의 0.05중량% 미만의 수준은 상존불순물의 양으로 간주되거나 너무 소량이어서 유리 용융물 특성에 실질적으로 영향을 미치지 않는 것으로 간주된다. 그 결과, 다른 비제한적인 실시태양에서 Li2O 0.05 내지 1.5중량%, Na2O 0.05 내지 1.0중량%, K2O 0.05 내지 1.0중량%, ZnO 0.05 내지 1.5중량%, TiO2 0.05 내지 1.5중량%, MnO 0.05 내지 3중량% 및/또는 MnO2 0.05 내지 3중량%가 유리 조성물에 포함된다. 본 발명의 또 다른 비제한적인 실시태양에서, 유리 조성물은 Li2O 0.2 내지 1.0중량%, Na2O 0.30 내지 1.0중량%, K2O 0.30 내지 1.0중량%, ZnO 0.2 내지 1중량%, TiO2 0.05 내지 1.1중량%, MnO 1중량% 이하 및/또는 MnO2 1중량% 이하를 함유한다.
상술한 바와 같이, (SiO2 + Al2O3)/(R2O + RO + B2O3) 비는 양에 관계없이 유리 또는 배치 물질에서 측정된 B2O3, Na2O, K2O 및 Li2 O의 첨가량의 중량%를 설명한다. 유리 및/또는 배치중의 이들 물질의 상존불순물의 양은 비의 값을 측정하기 위해 사용되어야 한다. 임의의 또는 모든 B2O3, Na2O, K2O 및 Li2O의 첨가량이 유리 및/또는 배치에 존재하는 것으로 측정되지 않는 경우, 0이란 값이 상기 성분에 대해 비의 값을 결정하는데 사용된다. 예를 들어, 본 발명을 제한하지는 않지만, Na2O, K2O 및 Li2O가 존재하고 B2O3이 존재하지 않는 경우, (SiO2 + Al2O3)/(R2O + RO + B2O3) 비는 (SiO2 + Al2O3)/(R2O + RO)가 된다. 이들 성분 B2O3, Na2O, K2O 및 Li2O 중 어떠한 것도 존재하지 않는 것으로 측정되는 경우, 비는 (SiO2 + Al2O3)/(RO)가 된다. (SiO2 + Al2O3)/(R2O + RO + B2O3) 비가 인용되는 특허청구범위에서, 성분이 특허청구범위에서 인용되지 않는 경우라면, 상기 성분이 특허청구범위에 위해 커버된 유리에 존재하는 것으로 측정된 경우라도 비의 값을 결정하는데 사용되지 않는다. 상기 논의는 기타 수학적 관계식에 적용가능하지만, 예를 들어 (R2O + RO + B2O3)에 제한되지 않는다.
유리 섬유 조성물은 상존불순물질로서 존재하는 기타 산화물, 예를 들어 BaO, ZrO2, SrO 및 Cr2O3을 함유할 수 있으며, 이는 일반적으로 0.1중량% 이하의 양으로 존재하는 것으로 인식되어야 한다.
또한, 본원에서 개시된 유리 조성물은 또한 소량의 기타 물질, 예를 들어 용융 및 정제 보조제, 상존불순물질 및 불순물을 함유할 수 있는 것으로 인식되어야 한다. 예를 들어, 본 발명을 제한하지는 않지만, FeO, Fe2O3 및 SO3과 같은 용융 및 정제 보조제가 유리의 제조 동안에 유용하지만, 유리중의 이들의 잔류량이 변할 수 있고, 상기 물질이 유리 생성물의 특성에 영향을 미치는 경우 전형적으로 최소의 영향을 미친다. 또한, 상기에서 논의된 소량의 첨가제는, 예를 들어 SO3, FeO, Fe2O3이 0 내지 0.5중량% 혼입된 바와 같이 주요 구성성분의 원료에 내포된 상존불순물질 또는 불순물로서 유리 조성물에 첨가될 수 있다.
본 발명의 실시태양의 유리 조성물의 다수의 실시예가 표 1에 나타나 있으며, 이는 유리 배치 물질중의 높은 K2O 수준 및 낮은 TiO2 수준을 갖는 점토의 용도, 및 높은 수준의 K2O 및 낮은 수준의 TiO2를 갖는 유리 조성물에 관한 것이다. K2O 및 TiO2가 배치 물질에 첨가될 수 있지만, 배치 물질로서 사용된 점토로부터 경제적으로 제거되지 않는다. 유리 용융의 기술분야의 숙련자에 의해 인식되고 상술한 바와 같이, 유리중의 높은 K2O 수준, 예를 들어 0.70중량% 이하는 K2O 0.10중량%를 도입한 점토로부터 제조된 유리에 비해, 약 7 내지 10℃ 정도 만큼 형성 온도를 높인다. 본 발명의 한 실시태양은 B2O3의 낮은 중량%, 1,230℃ 이하, 바람직하게는 1,222℃ 이하의 형성 온도 및 50℃ 이상, 바람직하게는 65℃까지의 △T를 갖는 개선된 E-형 유리에 관한 것이다. 최종 유리 조성물의 총 중량%에 기초한 주요 구성성분(중량%)은 하기와 같다. 시판용 유리에 대한 하기 범위에서 나열된 K2O 및 TiO2는 개별적인 성분으로서 배치에 첨가될 수 있거나 첨가될 수 없다. K2O 및 TiO2가 첨가되지 않는 경우, 이들은 점토의 지리학적 위치에 따라 다양한 중량%로 점토에 존재할 수 있는 것으로 예상된다. K2O 및 TiO2가 점토에 존재하는 경우, 본 발명은 하기에서 나열된 범위내에 속하도록 K2O 및/또는 TiO2를 개별적으로 첨가하는 것을 고려한다.
점토가 K2O의 높은 중량%, 예를 들어 0.60중량%를 갖는 경우, K2O의 효과를 상쇄할 필요가 있다. 더욱 구체적으로는, K2O가 형성 온도를 증가시키기 때문에 배치 물질중의 성분이 낮은 형성 온도, 예를 들어 1,240℃로 유지되도록 개질되어야 한다. 본 발명의 한 실시태양에서, 이러한 유리는 다음과 같다.
Figure 112004015995636-pct00003
B2O3에 대해 제공된 범위는 본 발명을 제한하는 것이 아니며, 붕소의 수준이 지역 환경 규제를 충족시키도록 조절된다는 것으로 권장된다. 그 자체로서 본 발명은 3.5중량% 이하 수준의 B2O3을 갖도록 수행될 수 있다.
본 발명의 유리는 하기 관계식중 하나 이상에 의해 추가로 정의된다:
Figure 112004015995636-pct00004
상기 식에서,
R2O는 Na2O + K2O의 합과 동일하다.
표 1은 본 발명의 특징을 혼입한 유리 조성물의 실험 실시예 A 내지 실험 실시예 E, 및 예시 실시예 F 및 예시 실시예 G를 포함한다. 표 1에서 나열된 유리 조성물에 대한 범위는 표 1에 인용된 유리 조성물에 대한 최대값 및 최소값, 및 실시예 A 내지 실시예 E, 실시예 F 및 실시예 G에 대한 최대값 및 최소값이다. 더욱 구체적으로는, 표 1은 하기 유리 조성물을 제공한다. 하기 성분 및 하기 성분의 관계식을 갖는 하기 유리 조성물은 1,210 내지 1,225℃ 범위의 log3 형성 온도를 갖고, △T는 52 내지 65℃의 범위이다:
<성분 및 그의 함량>
Figure 112004015995636-pct00005
<성분의 관계식>
Figure 112004015995636-pct00006
상기 식에서,
R2O는 Na2O + K2O의 합과 동일하다.
표 1의 실시예 A 내지 실시예 E에 의해 정의된 다른 유리 조성물은 하기 성분 및 하기 관계식을 갖는다:
<성분 및 그의 함량>
Figure 112004015995636-pct00007
<성분의 관계식>
Figure 112004015995636-pct00008
상기 식에서,
R2O는 Na2O + K2O의 합과 동일하다.
유리 조성물은 1,156 내지 1,164℃ 범위의 log3 형성 온도를 갖고, △T는 54 내지 65℃의 범위이다.
표 1의 실시예 F 및 실시예 G에 의해 한정된 기타 유리 조성물은 하기 성분 및 하기 관계식을 갖는다:
<성분 및 그의 함량>
Figure 112004015995636-pct00009
<성분의 관계식>
Figure 112004015995636-pct00010
상기 식에서,
R2O는 Na2O + K2O의 합과 동일하다.
유리 조성물은 1,218 내지 1,219℃ 범위의 log3 형성 온도를 갖고, △T는 52 내지 58℃의 범위이다.
달리 언급하지 않는 한, 상기에서 논의된 표 1 및 하기에서 논의될 표 2 내지 표 19의 실험 실시예 또는 시험 실시예, 또는 시료는 보증되거나 시약 등급의 산화물(예를 들어, 순수한 실리카 또는 칼시아)로부터 제조될 수 있다. 표 1의 실시예 F 및 실시예 G, 및 표 2의 실시예 H 및 실시예 I는 예시 실시예이고, 하기 방식으로 제조되지 않았다. 각각의 실시예에 대한 배치 크기는 1,000g이었다. 개개의 배치 성분을 칭량하여, 모으고, 단단히 밀봉된 유리병 또는 플라스틱 용기에 넣었다. 이어, 밀봉된 유리병 또는 용기를 페인트 진탕기에 15분 동안 넣고, 관형 혼합기에 25분 동안 넣어 성분을 효과적으로 혼합하였다. 이어, 배치의 일부를 백금 도가니에 넣고, 이의 부피의 3/4 이하로 채웠다. 이어, 도가니를 로에 넣고, 1,427℃(2,600℉)에서 15분 동안 가열하였다. 이어, 잔류 배치를 고온의 도가니에 첨가하고, 1,427℃(2,600℉)에서 15분 내지 30분 동안 가열하였다. 이어, 로 온도를 1,482℃(2,700℉)까지 올리고, 이 온도에서, 2시간 동안 유지하였다. 이어, 용융된 유리를 다시 물에서 프릿화하고, 건조시켰다. 프릿화 시료를 1,482℃(2,700℉)에서 재가열하고, 이 온도에서 2시간 동안 유지하였다. 이어, 용융된 유리를 물에서 다시 프릿화하고, 건조시켰다.
형성 온도, 즉 1,000포이즈의 점도에서의 유리 온도를 ASTM 방법 C965-81에 의해 측정하고, 액상선 온도를 ASTM 방법 C829-81에 의해 측정하였다. 표 1 내지 표 20a 및 표 20b에서 보고된 조성물의 log3 형성 온도를 내쇼날 인스티튜트 오브 스탠다즈 앤드 테스팅(National Institute of Standard Testing(NIST))에 의해 제공된 물리 표준 물질에 대해 유리를 비교함으로써 측정하였다. 표에서, 보고된 대부분의 log3 형성 온도는 NIST 710A와 비교한 것에 기초한다. 다수의 보고된 log3 형성 온도는 원칙적으로 보로실리케이트 표준 물질을 사용하는 NIST 717A에 기초하 고, 이들 경우에 값은 NIST 710A에 상응하도록 전환되었다. 따라서, 모든 log3 형성 온도는 NIST 710A에 기초하는 것으로 간주된다.
선택된 시료는 배치 물질에서 사용된 점토에서 발견될 수 있는 첨가된 성분, 예를 들어 K2O, TiO2, 불화칼슘, SrO 및/또는 Cr2O3을 갖는다.
실시예 F 및 실시예 I를 제외한 표 1 내지 표 19에서 나타나 있는 조성물의 구성성분의 중량%는 배치중의 각각의 구성성분의 중량%에 기초한다. 배치의 중량%는 일반적으로 용융 동안 휘발하는 유리 배치 물질, 예를 들어 붕소, 불소 및 흡습 물질을 제외한 용융된 시료의 중량%와 거의 동일한 것으로 생각된다. 붕소의 경우에, 실험용 시료중의 B2O3의 중량%는 배치 조성물중의 B2O3의 중량%보다 적은 10 내지 16중량%일 것이며, 상기 정확한 손실량은 조성물 및 용융 조건에 좌우되는 것으로 생각된다. 불소의 경우, 실험용 시험 시료중의 불소의 중량%는 배치 조성물중의 불소의 중량%보다 적은 약 50중량%일 것이며, 상기 정확한 손실량은 조성물 및 용융 조건에 좌우되는 것으로 생각된다. CaO의 경우, CaO는 3 내지 5중량%의 보증된 연소 손실(4중량%의 평균 손실)을 갖는다. 실시예 F 내지 실시예 I를 제외한 표 1 내지 표 19에 나열된 시료에 대한 배치 물질의 중량%의 측정은 실수로 인해 연소 손실을 설명하지 못했다. 따라서, 본 발명을 수행하는 경우에 이 같은 사실이 설명되어야 한다. 4중량% 오차가 최소치이므로, 표 1 내지 표 19에서 나열된 유리 조성물의 실시태양을 포함하는 특허청구범위에서 인용된 CaO의 중량%의 인용은 연소 손실을 설명하지 못한다. 표 20a 및 표 20b는 제조 시료를 갖고, 표 20a 및 표 20b에서의 시료의 성분의 분석은 XRF 분석을 사용하여 측정하였다.
실험용 용융물 시료로부터의 데이터를 시판용 유리 생산을 위한 배치 물질을 제조하는데 사용되는 데이터로 전환하는 기술분야의 숙련자에 의해 인식될 수 있는 바와 같이, 유리를 용융시키고 정제하는데 사용되는 시판용 로의 용융 및 정제 조건을 고려해야 한다. 시판용 등급의 물질로부터 제조되고 통상적인 작동 조건하에 용융된 유리 섬유 조성물은 상기에서 논의된 바와 유사한 배치 및 용융물의 중량%를 가질 것이고, 이와 함께 상기 정확한 손실량은 부분적으로 로 작동 온도, 작업 처리량 및 시판용 배치 물질의 품질에 좌우되는 것으로 생각된다. 표에서 보고된 붕소 및 불소의 양은 이들 물질의 예상 손실량을 고려하고, 유리 조성물중의 물질의 예상량을 나타낸다. 또한, 본원에 개시된 유리 조성물은 또한 소량의 기타 물질, 예를 들어 용융 및 정제 보조제, 상존불순물질 또는 불순물을 포함할 수도 있는 것으로 인식되어야 한다. 예를 들어, 본 발명을 한정하지는 않는 한, SO3과 같은 용융 및 정제 보조제는 유리의 생산 동안 유용하지만, 유리내 이들의 잔류량은 변할 수 있고, 유리 생성물의 특성에 대한 어떠한 구체적인 효과를 나타내지 않는다. 또한, 상기에서 논의된 소량의 첨가제는 주요 구성성분의 재료에 내포된 상존불순물질 또는 불순물로서 유리 조성물에 첨가될 수 있다.
표 1 내지 표 20a 및 표 20b를 참고하면, 각각의 표의 각각의 컬럼에서 컬럼의 상부는 상기에서 논의된 바와 같은 배치 물질에 기초하여 유리 조성물중 성분의 중량%를 나열한다. 컬럼의 중간 부분은 컬럼의 기부에서 나열된 열적 특성, 예를 들어 형성 온도, 액상선 온도 및 △T를 수득하기 위해 동일한 컬럼의 특정한 유리 조성물에 대한 전술한 성분의 수학적 관계식을 나열한다(하기에 논의된 표 20a 및 표 20b의 특정한 조성물은 제외함). 표 20a 및 표 20b에 나타나 있는 시판용 조성물의 각각의 구성성분의 양은 유리내 중량%이다. B2O3의 중량%는 중성자 전송(Neutron transmission) 분석법을 사용하여 측정하였고, 잔류 구성성분의 중량%는 X-선 형광 분석("XRF 분석"으로도 지칭됨)을 사용하여 측정하였으며, 이들 모두는 당해 기술분야의 숙련자에게 공지되어 있다.
표 2 내지 표 19는, "유리 섬유 조성물"의 제목으로 월렌버거 프레데릭 티에 의해 2001년 11월 28일자로 출원된 미국 특허출원 제 09/980,248 호(이하, USPA 제 09/980,248 호로 지칭됨); "유리 섬유 형성 조성물"의 제목으로 월렌버거 프레데릭 티에 의해 2001년 9월 5일자로 출원된 PCT 국제 특허출원 제 PCT/US01/27451 호(이하, USPCT 제 01/27451 호로 지칭됨); 및 국제 특허출원 제 PCT/US00/14155 호에 개시된 유리 조성물을 들 수 있지만 이에 한정되지 않는다. USPA 제 09/980,248 호 및 국제 특허출원 제 PCT/US00/14155 호는 조합된 USPA 제 09/980,248 호로서 함께 지칭된다.
조합된 USPA 제 09/980,248 호 및 USPCT 제 01/27451 호에는 본 발명의 수행에서 사용될 수 있는 직물 및 유리 섬유 증강제로서 적합한 붕소 소량 함유 유리 섬유를 위한 기초 조성물이 개시되어 있다. 일반적으로, 조합된 USPA 제 09/980,248 호 및 USPCT 제 01/27451 호의 기초 조성물은 USPCT 제 01/27451 호의 유리 조성물이 붕소를 함유하지 않았다는 것을 제외하고는 최종 유리 섬유 조성물의 총 중량%에 기초하여 중량% 범위의 하기 주요 구성성분을 함유한다.
Figure 112004015995636-pct00011
조합된 USPA 제 09/980,248 호의 유리 조성물의 한 실시태양에서, 유리 조성물은 하기 양의 하기 물질중 하나 이상을 함유할 수 있다.
Figure 112004015995636-pct00012
조합된 USPA 제 09/980,248 호에 개시되고, USPCT 제 01/27451 호에 개시된 유리 조성물의 완전한 논의를 위해, 이를 참고해야 한다.
상기에서 논의된 바와 같이, 표 1의 실시예는 본 발명의 한 실시태양의 특징을 혼입하는데, 붕소 소량 함유 유리 조성물(표 1의 컬럼의 상부 참조)은 1,240℃ 미만, 더욱 바람직하게는 1.225℃ 미만의 형성 온도, 및 50℃ 초과의 △T(표 1의 컬럼의 기부 참조)를 갖는다. 표 1 내지 표 20a 및 표 20b의 실시예는 본 발명의 다른 특징을 포함하는데, 이는 1,240℃ 미만의 형성 온도 및 50℃ 초과의 △T(표 1 내지 표 20a 및 표 20b의 컬럼의 기부 참조)를 제공하기 위한 유리 조성물중의 성 분(표 1 내지 표 20a 및 표 20b의 컬럼의 중간 부분 참조)의 수학적 관계식이다. 표 1의 유리 조성물의 성분의 수학적 관계식은 상기에서 논의되었다. 표 2 내지 표 19는 조합된 USPA 제 09/980,248 호 및/또는 USPCT 제 01/27451 호에 개시된 유리 조성물의 실시예를 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 조합된 USPA 제 09/980,248 호 및/또는 USPCT 제 01/27451 호의 본 발명의 범주내에 있는 추가적인 실시예는 본원에 포함된다. 예를 들어, 완전한 관계식은 아니지만, 실시예 188 내지 실시예 236은 조합된 USPA 제 09/980,248 호로부터 선택되고, 실시예 7 내지 실시예 24, 실시예 43 내지 실시예 50, 실시예 78 내지 실시예 185, 및 실시예 219 내지 실시예 267은 USPCT 제 01/27451 호로부터 선택된다. 실시예 A 내지 실시예 E, 실시예 25, 실시예 30 내지 실시예 32, 및 실시예 60 내지 실시예 75는 다른 실시예 중 본 명세서에 의해 제시된 실시예이다. 조합된 USPA 제 09/980,248 호 및/또는 USPCT 제 01/27451 호로부터 선택된 바와 같이 확인된 실시예, 및 현재 개시물에 의해 표에 첨가된 실시예는 완전하지는 않다. 완전한 비교를 위해, 조합된 USPA 제 09/980,248 호 및/또는 USPCT 제 01/27451 호를 참고한다.
본 발명을 보다 잘 이해하기 위해, 표 2 내지 표 19의 시료를 유리 조성물의 하기 유형에 따라 분류한다.
1형 유리: 붕소 미함유(표 2)
2형 유리: B2O3 약 5.10중량% 이하(표 3 내지 표 11)
3형 유리: 산화리튬과 함께 붕소 미함유(표 12 및 표 13a 내지 표 13d)
4형 유리: 산화리튬 및 산화아연과 함께 붕소 미함유(표 14 및 표 15)
5형 유리: 산화아연과 함께 붕소 미함유(표 16)
6형 유리: 산화리튬과 함께 B2O3 약 5중량% 이하(표 17 및 표 18a 내지 표 18h)
7형 유리: 혼합 유리(표 19)
상기에서 논의된 바와 같이, 표 20a 및 표 20b는 제조 유리를 포함한다.
표 2(1형 유리)는 57 내지 60중량% 범위, 바람직하게는 57.25 내지 59.50중량% 범위, 더욱 바람직하게는 57.40 내지 59.10중량% 범위의 SiO2; 12 내지 14중량% 범위, 바람직하게는 12 내지 13.50중량% 범위, 더욱 바람직하게는 12.15 내지 13.45중량% 범위의 Al2O3; 23 내지 25중량% 범위, 바람직하게는 23.50 내지 24.50중량% 범위, 더욱 바람직하게는 23.70 내지 24.20중량% 범위의 CaO; 및 2 내지 3중량% 범위, 바람직하게는 2.25 내지 2.75중량% 범위, 더욱 바람직하게는 2.20 내지 2.60중량% 범위의 MgO를 함유하는 4성분 시스템의 유리 조성물을 포함한다. 표 2의 유리 조성물은 1.25중량% 이하의 범위, 바람직하게는 0.25 내지 1.20중량% 범위, 더욱 바람직하게는 0.50 내지 1.15중량% 범위의 TiO2; 0.75 내지 1.25중량% 범위, 바람직하게는 0.75 내지 1.00중량% 범위, 더욱 바람직하게는 0.85 내지 0.95중량% 범위의 Na2O; 및 0.50중량% 이하의 범위, 바람직하게는 0.10 내지 0.50중량% 범위, 더욱 바람직하게는 0.30 내지 0.40중량% 범위의 Fe2O3을 추가로 포함한다. 표 2의 유리 조성물은 붕소 미함유이다. 표 2의 조성물 1 내지 조성물 6은 1.00 내지 1.25중량% 범위, 바람직하게는 1.00 내지 1.20중량% 범위, 더욱 바람직하게는 1.05 내지 1.15중량% 범위의 TiO2; 0.75 내지 1.25중량% 범위, 바람직하게는 0.75 내지 1.00중량% 범위, 더욱 바람직하게는 0.85 내지 0.95중량% 범위의 Na2O; 및 0.35중량% 이하의 범위, 바람직하게는 0.10 내지 0.30중량% 범위, 더욱 바람직하게는 0.20 내지 0.30중량% 범위의 Fe2O3을 추가로 포함한다. 조성물 H 및 조성물 I는 0 내지 0.9중량% 범위, 바람직하게는 0.25 내지 0.75중량% 범위, 더욱 바람직하게는 0.50 내지 0.6중량% 범위의 TiO2; 0.75 내지 1.25중량% 범위, 바람직하게는 0.75 내지 1.00중량% 범위, 더욱 바람직하게는 0.85 내지 0.95중량% 범위의 Na2O; 및 0.50중량% 이하의 범위, 바람직하게는 0.10 내지 0.40중량% 범위, 더욱 바람직하게는 0.30 내지 0.40중량% 범위의 Fe2O3을 포함한다.
상기 범위내의 표 2의 성분 및 하기 관계식중 하나 이상을 갖는 유리 조성물은 1,240℃ 미만의 형성 온도, 및 50℃ 초과의 △T를 갖는 유리 조성물, 예를 들어 하기 조성물을 제공한다.
Figure 112004015995636-pct00013
1형 유리 조성물은 어떠한 Li2O 또는 K2O를 갖는 것으로 예상되지 않고, 따라서 R2O는 Na2O의 중량%와 동일하다.
인식되는 바와 같이, 표 2는 또한 성분에 대한 범위 및 관계식을 제공한다. 예를 들어, 본 발명에 한정되지는 않지만, 표 2에 나열된 유리 조성물의 성분에 대한 범위는 다음과 같다.
Figure 112004015995636-pct00014
표 2에 나열된 유리 조성물에 대한 표 2로부터의 성분의 수학적 관계식의 범위는 "1형 유리"라는 제목의 컬럼중의 표 21에서 발견된다. 표 2의 유리는 1,232 내지 1,240℃ 범위의 log3 형성 온도 및 58 내지 74℃ 범위의 △T를 갖는다.
표 2는 또한 실시예 1 내지 실시예 6에 대한 범위를 제공한다. 더욱 구체적으로는, 표 2로부터 실시예 1 내지 실시예 6의 유리 조성물은 하기 성분 및 범위를 갖는다.
Figure 112004015995636-pct00015
실시예 1 내지 실시예 6의 유리 조성물에 대한 표 2로부터의 성분의 수학적 관계식의 범위는 1형 유리하의 표 21에서 발견될 수 있다. 실시예 1 내지 실시예 6의 유리 조성물은 1,232 내지 1,240℃ 범위의 log3 형성 온도 및 58 내지 78℃ 범위의 △T를 갖는다.
또한, 표 2는 실시예 H 및 실시예 I에 대한 범위를 제공한다. 더욱 구체적으로는, 표 2로부터 실시예 H 및 실시예 I의 유리 조성물은 하기 성분 및 범위를 갖고, 표 2로부터의 성분의 수학적 관계식에 대한 범위는 다음과 같다.
<성분 및 그의 함량>
Figure 112004015995636-pct00016
<성분의 관계식>
Figure 112004015995636-pct00017
실시예 H 및 실시예 I의 유리 조성물은 1,238 내지 1,240℃ 범위의 log3 형성 온도 및 55의 △T를 갖는다.
표 3 내지 표 11(2형 유리)은 50 내지 60중량% 범위, 바람직하게는 52.25 내지 59.00중량% 범위, 더욱 바람직하게는 52.90 내지 58.00중량% 범위의 SiO2; 10 내지 14중량% 범위, 바람직하게는 11 내지 14중량% 범위, 더욱 바람직하게는 12 내지 14중량% 범위의 Al2O3; 21 내지 26중량% 범위, 바람직하게는 21.50 내지 25.50중량% 범위, 더욱 바람직하게는 22 내지 25중량% 범위의 CaO; 및 1 내지 4중량% 범위, 바 람직하게는 1.25 내지 3.50중량% 범위, 더욱 바람직하게는 1.45 내지 3.25중량% 범위의 MgO를 함유하는 4성분 시스템의 유리 조성물을 포함한다. 표 3 내지 표 11의 유리 조성물은 0 내지 5.10중량% 범위, 예를 들어 0.90 내지 5.10중량% 범위의 양의 B2O3을 함유한다. 표 3 내지 표 11의 유리 조성물은 0.25 내지 1.25중량% 범위, 더욱 가능하게는 0.40 내지 1.20중량% 범위, 가장 가능하게는 0.45 내지 1.15중량% 범위의 TiO2; 0.25 내지 1.25중량% 범위, 바람직하게는 0.35 내지 1.00중량% 범위, 더욱 바람직하게는 0.40 내지 0.95중량% 범위의 Na2O; 0.60중량% 이하의 예상량의 K2O; 및 0.50중량% 이하의 범위, 바람직하게는 0.45중량% 이하의 범위, 더욱 바람직하게는 0.40중량% 이하의 범위의 Fe2O3을 추가로 포함한다. 표 3 내지 표 11의 유리 조성물에 포함되지만 여기에 한정되지 않는 기타 성분은 0.50중량% 이하의 양의 불소, 0.15중량% 이하의 양의 SrO, 및 0.15중량% 이하의 양의 Cr2O3이다.
상기 범위내의 표 3 내지 표 11의 성분 및 하기 관계식중 하나 이상을 갖는 유리 조성물은 1,240℃ 미만의 형성 온도 및 50℃ 초과의 △T를 갖는 유리 조성물 을 제공한다.
Figure 112004015995636-pct00018
표 3 내지 표 11의 2형 유리는 Li2O를 성분으로서 간주하지 않고, 따라서 표 3 내지 표 11의 경우에 R2O는 K2O와 Na2O의 중량%의 합과 동일하다. 성분중 하나가 유리에 존재하지 않는 경우, 이는 0중량%이다. 표 3, 표 4, 표 6, 표 7, 표 10a 내지 표 10c 및 표 11 각각에 나열된 유리에 있어, Na2O의 첨가량만을 고려하고, 따라서, 표 3, 표 4, 표 6, 표 7, 표 10a 내지 표 10c 및 표 11 개개의 유리의 경우에 R2O는 Na2O의 중량%와 동일하다. 개개의 표 5, 표 8a 및 표 8b, 및 표 9에 나열된 유리의 경우에 Na2O 및 K2O가 고려되고, 따라서 개개의 표 5, 표 8a 및 표 8b, 및 표 9의 유리의 경우에 R2O는 Na2O와 K2O의 중량%의 합과 동일하다.
인식되는 바와 같이, 표 3 내지 표 11은 각각 성분에 대한 범위 및 관계식을 제공한다. 예를 들어, 본 발명에 한정되지는 않지만, 표 3 내지 표 11은 하기 범 위의 하기 성분을 갖는 유리 조성물을 제공한다.
Figure 112004015995636-pct00019
성분의 수학적 관계식은 "2형 유리"라는 제목의 컬럼중의 표 21에서 발견된다.
표 3은 하기 범위의 성분을 갖는 유리 조성물을 제공한다.
Figure 112004015995636-pct00020
표 3으로부터의 표 3의 유리 조성물의 성분의 수학적 관계식에 대한 범위는 다음과 같다.
Figure 112004015995636-pct00021
표 3의 유리 조성물은 1,200 내지1,240℃ 범위의 log3 형성 온도를 갖고, △T는 및 56 내지 69℃의 범위이다.
표 4는 하기 범위의 성분을 갖는 유리 조성물을 제공한다.
Figure 112004015995636-pct00022
표 4로부터의 표 4의 유리 조성물을 위한 성분의 수학적 관계식에 대한 범위 는 다음과 같다.
Figure 112004015995636-pct00023
표 4의 유리 조성물은 1,200 내지1,240℃ 범위의 log3 형성 온도 및 55 내지 70℃ 범위의 △T를 갖는다.
표 5의 유리 조성물은 하기 범위의 성분을 갖는다.
Figure 112004015995636-pct00024
표 5로부터의 표 5의 유리 조성물의 성분의 수학적 관계식에 대한 범위는 다 음과 같다.
Figure 112004015995636-pct00025
표 5의 유리 조성물은 1,210 내지 1,222℃ 범위의 log3 형성 온도 및 53 내지 79℃ 범위의 △T를 갖는다.
표 6은 하기 범위의 성분을 갖는 유리 조성물을 제공한다.
Figure 112004015995636-pct00026
표 6으로부터의 표 6의 유리 조성물의 성분의 수학적 관계식에 대한 범위는 다음과 같다.
Figure 112004015995636-pct00027
표 6의 유리 조성물은 1,211 내지1,220℃ 범위의 log3 형성 온도를 갖고, △T는 52 내지 66℃의 범위이다.
표 7은 하기 범위의 성분을 갖는 유리 조성물을 제공한다.
Figure 112004015995636-pct00028
표 7로부터의 표 7의 유리 조성물의 성분의 수학적 관계식에 대한 범위는 다 음과 같다.
Figure 112004015995636-pct00029
표 7의 유리 조성물은 1,193 내지1,212℃ 범위의 log3 형성 온도를 갖고, △T는 64 내지 90℃의 범위이다.
표 8a 및 표 8b는 하기 범위의 성분을 갖는 유리 조성물을 제공한다.
Figure 112004015995636-pct00030
표 8a 및 표 8b로부터의 표 8a 및 표 8b의 유리 조성물의 성분의 수학적 관 계식에 대한 범위는 다음과 같다.
Figure 112004015995636-pct00031
표 8a 및 표 8b의 유리 조성물은 1,190 내지1,204℃ 범위의 log3 형성 온도를 갖고, △T는 55 내지 83℃의 범위이다.
표 9는 하기 범위의 성분을 갖는 유리 조성물을 제공한다.
Figure 112004015995636-pct00032
표 9로부터의 표 9의 유리 조성물의 성분의 수학적 관계식에 대한 범위는 다 음과 같다.
Figure 112004015995636-pct00033
표 9의 유리 조성물은 1,167 내지 1,177℃ 범위의 log3 형성 온도를 갖고, △T는 57 내지 69℃의 범위이다.
표 10a 내지 표 10c는 하기 범위의 성분을 갖는 유리 조성물을 제공한다.
Figure 112004015995636-pct00034
표 10a 내지 표 10c로부터의 표 10a 내지 표 10c의 유리 조성물의 성분의 수 학적 관계식에 대한 범위는 다음과 같다.
Figure 112004015995636-pct00035
표 10a 내지 표 10c의 유리 조성물은 1,202 내지1,240℃ 범위의 log3 형성 온도를 갖고, △T는 53 내지 100℃의 범위이다.
표 10a 내지 표 10c에 나열된 유리 조성물, 및 표 10a 내지 표 10c의 실시태양의 범주내의 유리는 1,202 내지 1,240℃ 범위의 형성 온도를 갖는다. 실시예 91에 대한 측정된 △T가 34℃라는 것을 인지해야 하지만, 이는, 실시예 90의 유리 조성물이 유사한 성분, 보다 낮은 액상선 온도 및 100℃의 △T를 가지므로 액상선 온도의 측정 오차인 것으로 생각된다. 따라서, 실시예 91의 △T는 약 90℃인 것으로 간주된다. 표 10a 내지 표 10c, 더욱 구체적으로는 실시예 78 내지 실시예 91로부터의 바람직한 유리 조성물은 1,202 내지 1,219℃ 범위의 형성 온도 및 50℃ 초과의 △T를 갖는다.
표 10a 내지 표 10c로부터의 표 10a 내지 표 10c의 실시예 78 내지 실시예 91의 유리 조성물은 하기 범위의 성분을 갖는다.
Figure 112004015995636-pct00036
표 10a 내지 표 10c로부터의 표 10a 내지 표 10c의 실시예 78 내지 실시예 91의 유리 조성물의 성분의 수학적 관계식은 다음과 같다.
Figure 112004015995636-pct00037
실시예 78 내지 실시예 91의 유리 조성물은 1,202 내지1,219℃ 범위의 log3 형성 온도를 갖고, △T는 53 내지 100℃의 범위이다.
표 11로부터의 표 11의 유리 조성물은 하기 범위의 성분을 갖는다.
Figure 112004015995636-pct00038
표 11로부터의 표 11의 유리 조성물의 성분의 수학적 관계식은 다음과 같다.
Figure 112004015995636-pct00039
표 11의 유리 조성물은 1,215 내지1,218℃ 범위의 log3 형성 온도 및 63 내지 65℃ 범위의 △T를 갖는다.
표 12 및 표 13a 내지 표 13d(3형 유리)은 55 내지 62중량% 범위, 바람직하게는 56 내지 61중량% 범위, 더욱 바람직하게는 57.5 내지 61중량% 범위의 SiO2; 10 내지 14중량% 범위, 바람직하게는 11 내지 14중량% 범위, 더욱 바람직하게는 11.75 내지 13.75중량% 범위의 Al2O3; 20 내지 26중량% 범위, 바람직하게는 21.50 내지 25.00중량% 범위, 더욱 바람직하게는 21.75 내지 24.50중량% 범위의 CaO; 및 1 내 지 4중량% 범위, 바람직하게는 1.35 내지 3.50중량% 범위, 더욱 바람직하게는 1.60 내지 3.25중량% 범위의 MgO를 함유하는 4성분 시스템의 유리 조성물을 포함한다. 표 12 및 표 13a 내지 표 13d의 유리 조성물은 붕소 미함유이다. 표 12 및 표 13a 내지 표 13d의 유리 조성물은 0.25 내지 1.75중량% 범위, 더욱 가능하게는 0.40 내지 1.60중량% 범위, 가장 가능하게는 0.45 내지 1.55중량% 범위의 TiO2; 0.75중량% 이하의 양, 바람직하게는 0.70중량% 이하의 양, 더욱 바람직하게는 0.65중량% 이하의 양의 Na2O; 0.10 내지 1.25중량% 범위, 바람직하게는 0.20 내지 1.10중량% 범위, 더욱 바람직하게는 0.30 내지 1.00중량% 범위의 양의 Li2O; 및 0.50중량% 이하, 바람직하게는 0.45중량% 이하, 더욱 바람직하게는 0.30중량% 이하의 범위의 Fe2O3을 포함한다.
상기 범위내의 표 12 및 표 13a 내지 표 13d의 성분 및 하기 관계식중 하나 이상을 갖는 유리 조성물은 1,240℃ 미만의 형성 온도 및 50℃ 초과의 △T를 갖는 유리 조성물을 제공한다.
Figure 112004015995636-pct00040
3형 유리는 K2O의 첨가량을 고려하지 않고, 따라서 3형 유리의 경우에 R2O는 Na2O와 Li2O의 중량%의 합과 동일하다.
인식되는 바와 같이, 표 12 및 표 13a 내지 표 13d는 각각 성분에 대한 범위 및 관계식을 제공한다. 더욱 구체적으로는, 표 12 및 표 13a 내지 표 13d로부터의 표 12 및 표 13a 내지 표 13d의 유리 조성물은 하기 범위의 하기 성분을 갖는다.
Figure 112004015995636-pct00041
표 12 및 표 13a 내지 표 13d로부터의 표 12 및 표 13a 내지 표 13d의 유리 조성물의 성분의 수학적 관계식에 대한 범위는 "3형 유리"라는 제목의 컬럼하의 표 21에 있다. 표 12 및 표 13a 내지 표 13d의 유리 조성물은 1,205 내지 1,240℃ 범위의 log3 형성 온도 및 50 내지 100℃의 △T를 갖는다.
표 12로부터의 표 12의 유리 조성물은 하기 범위의 성분을 갖는다.
Figure 112004015995636-pct00042
표 12의 유리 조성물의 성분의 수학적 관계식에 대한 범위는 다음과 같다.
Figure 112004015995636-pct00043
표 12의 유리 조성물은 1,211 내지 1,218℃ 범위의 log3 형성 온도 및 56 내지 68℃의 △T를 갖는다.
표 13a 내지 표 13d로부터의 표 13a 내지 표 13d의 유리 조성물은 하기 범위 의 성분을 갖는다.
Figure 112004015995636-pct00044
표 13a 내지 표 13d로부터의 표 13a 내지 표 13d의 유리 조성물의 성분의 수학적 관계식에 대한 범위는 다음과 같다.
Figure 112004015995636-pct00045
유리 조성물은 1,205 내지 1,240℃ 범위의 log3 형성 온도를 갖고, △T는 50 내지 101℃의 범위이다.
표 13a 내지 표 13d에 나열된 유리 조성물, 및 표 13a 내지 표 13d의 실시태양의 범주내의 유리는 1,205 내지 1,240℃ 범위의 형성 온도 및 50 내지 100℃의 △T를 갖지만, 표 13a 내지 표 13d, 더욱 구체적으로는 실시예 123, 실시예 124, 실시예 125, 실시예 127 내지 실시예 132, 실시예 147, 실시예 153, 실시예 155, 실시예 157, 실시예 160 및 실시예 161로부터의 바람직한 유리 조성물은 1,205 내지 1,220℃ 범위, 더욱 바람직하게는 1,205 내지 1,218℃ 범위의 형성 온도, 및 적절한 △T, 예를 들어 50℃ 초과의 △T를 제공하는 것이다.
표 13a 내지 표 13d로부터의 실시예 123, 실시예 124, 실시예 125, 실시예 127 내지 실시예 132, 실시예 147, 실시예 153, 실시예 155, 실시예 157, 실시예 160 및 실시예 161의 유리 조성물은 하기 범위의 하기 성분을 갖는다.
Figure 112004015995636-pct00046
실시예 123, 실시예 124, 실시예 125, 실시예 127 내지 실시예 132, 실시예 147, 실시예 153, 실시예 155, 실시예 157, 실시예 160 및 실시예 161의 성분의 수학적 관계식에 대한 범위는 다음과 같다.
Figure 112004015995636-pct00047
유리 조성물은 1,205 내지 1,220℃ 범위 및 1,205 내지 1,218℃ 범위의 log3 형성 온도, 및 50℃ 이상 60℃ 이하의 △T를 갖는다.
낮은 형성 온도에 기초하여 상기 실시예가 선택된다. 인식되는 바와 같이, 높은 △T가 중요하다면, 예를 들어 실시예 135 내지 실시예 141이 77 내지 100℃ 범위의 △T를 가지므로 중요할 수 있다.
표 13a 내지 표 13d로부터의 실시예 135 내지 실시예 141의 유리 조성물은 하기 범위의 하기 성분을 갖는다.
Figure 112004015995636-pct00048
표 13a 내지 표 13d로부터의 실시예 135 내지 실시예 141의 성분의 수학적 관계식에 대한 범위는 다음과 같다.
Figure 112004015995636-pct00049
유리 조성물은 1.234 내지 1,240 범위의 log3 형성 온도를 갖고, △T는 61 내지 100℃의 범위이다.
표 14 및 표 15(4형 유리)는 55 내지 62중량% 범위, 바람직하게는 56 내지 61중량% 범위, 더욱 바람직하게는 57 내지 60중량% 범위의 SiO2; 10 내지 14중량% 범위, 바람직하게는 11 내지 14중량% 범위, 더욱 바람직하게는 12 내지 13.75중량% 범위의 Al2O3; 21 내지 26중량% 범위, 바람직하게는 21.50 내지 25.00중량% 범위, 더욱 바람직하게는 21.75 내지 24.50중량% 범위의 CaO; 및 1 내지 3.25중량% 범위, 바람직하게는 1.50 내지 3.00중량% 범위, 더욱 바람직하게는 1.75 내지 2.75중량% 범위의 MgO를 함유하는 4성분 시스템의 유리 조성물을 포함한다. 표 14 및 표 15의 조성물은 붕소 미함유이다. 표 14 및 표 15의 조성물은 0.25 내지 1.75중량% 범위, 더욱 가능하게는 0.40 내지 1.50중량% 범위, 가장 가능하게는 0.45 내지 1.25중량% 범위의 TiO2; 0.25 내지 1.25중량% 범위, 바람직하게는 0.30 내지 1.10중량% 범위, 더욱 바람직하게는 0.40 내지 1.00중량% 범위의 양의 Li2O; 0.25 내지 1.25중량% 범위, 바람직하게는 0.30 내지 1.15중량% 범위, 더욱 바람직하게는 0.40 내지 1.10중량% 범위의 양의 ZnO; 및 0.50중량% 이하, 바람직하게는 0.35중량% 이하, 더욱 바람직하게는 0.30중량% 이하의 범위의 Fe2O3을 포함한다.
상기 범위내의 표 14 및 표 15의 성분, 및 하기 관계식중 하나 이상을 갖는 유리 조성물은 1,240℃ 미만의 형성 온도 및 50℃ 초과의 △T를 갖는 유리 조성물 을 제공한다.
Figure 112004015995636-pct00050
4형 유리는 Li2O만을 갖는 것으로 나타나 있고, 따라서 4형 유리의 경우에 R2O는 Li2O의 중량%와 동일하다.
인식되는 바와 같이, 표 14 및 표 15는 각각 성분에 대한 범위 및 관계식을 제공한다. 더욱 구체적으로는, 표 14 및 표 15로부터의 표 14 및 표 15의 유리 조성물은 하기 범위의 하기 성분을 갖는다.
Figure 112004015995636-pct00051
표 14 및 표 15의 유리 조성물의 성분의 수학적 관계식에 대한 범위는 "4형 유리"라는 제목의 컬럼하의 표 21에서 발견된다. 유리 조성물은 1,195 내지 1,229℃ 범위의 log3 형성 온도를 갖고, △T는 54 내지 71℃의 범위이다.
표 14로부터의 표 14의 유리 조성물은 하기 범위의 하기 성분을 갖는다.
Figure 112004015995636-pct00052
표 14로부터의 표 14의 유리 조성물의 성분의 수학적 관계식에 대한 범위는 다음과 같다.
Figure 112004015995636-pct00053
유리 조성물은 1,204 내지 1,213℃ 범위의 log3 형성 온도 및 56 내지 71℃ 범위의 △T를 갖는다.
표 15로부터의 표 5의 유리 조성물은 하기 범위의 하기 성분을 갖는다.
Figure 112004015995636-pct00054
표 15로부터의 표 15의 유리 조성물의 성분의 수학적 관계식에 대한 범위는 다음과 같다.
Figure 112004015995636-pct00055
표 15의 유리 조성물은 1,195 내지 1,229℃ 범위의 log3 형성 온도 및 54 내지 59℃ 범위의 △T를 갖는다.
표 16(5형 유리)은 55 내지 62중량% 범위, 바람직하게는 56 내지 61중량% 범위, 더욱 바람직하게는 58 내지 60중량% 범위의 SiO2; 10 내지 14중량% 범위, 바람직하게는 11.00 내지 13.5중량% 범위, 더욱 바람직하게는 11.75 내지 13.25중량% 범위의 Al2O3; 21 내지 25중량% 범위, 바람직하게는 21.25 내지 24.00중량% 범위, 더욱 바람직하게는 21.25 내지 23.00중량% 범위의 CaO; 및 1 내지 4.00중량% 범위, 바람직하게는 1.25 내지 3.50중량% 범위, 더욱 바람직하게는 1.50 내지 3.50중량% 범위의 MgO를 함유하는 4성분 시스템의 유리 조성물을 포함한다. 표 16의 조성물은 붕소 미함유이다. 표 6의 조성물은 0.50 내지 2.00중량% 범위, 더욱 가능하게는 0.50 내지 1.50중량% 범위, 더욱 바람직하게는 0.75 내지 1.25중량% 범위의 TiO2; 2.00중량% 이하, 바람직하게는 1.50중량% 이하, 더욱 바람직하게는 1.25중량% 이하의 양의 Na2O; 0.50 내지 3.00중량% 범위, 바람직하게는 0.50 내지 2.75중량% 범위, 더욱 바람직하게는 0.75 내지 2.50중량% 범위의 ZnO; 및 0.50중량% 이하의 범위, 바람직하게는 0.35중량% 이하의 범위, 더욱 바람직하게는 0.30중량% 이하의 범위의 Fe2O3을 포함한다.
상기 범위내의 표 16의 성분, 및 하기 관계식중 하나 이상을 갖는 유리 조성물은 1,240℃ 미만의 형성 온도 및 50℃ 초과의 △T를 갖는 유리 조성물을 제공한 다.
Figure 112004015995636-pct00056
5형 유리는 Na2O를 갖는 것으로 생각되고, 따라서 R2O는 Na2O의 중량%의 합과 동일하다.
인식되는 바와 같이, 표 16은 성분에 대한 범위 및 관계식을 제공한다. 더욱 구체적으로는, 표 16으로부터의 표 16의 유리 조성물은 하기 범위의 하기 성분을 갖는다.
Figure 112004015995636-pct00057
표 16으로부터의 표 16의 유리 조성물의 성분의 수학적 관계식에 대한 범위는 "5형 유리"라는 제목의 컬럼하의 표 21에 있다. 표 16의 유리 조성물은 1,231 내지 1,234℃ 범위의 log3 형성 온도 및 50 내지 59℃의 △T를 갖는다.
표 17 및 표 18a 내지 표 18h(6형 유리)은 50 내지 62중량% 범위, 바람직하게는 52 내지 61중량% 범위, 더욱 바람직하게는 53.50 내지 60.25중량% 범위의 SiO2; 10 내지 14중량% 범위, 바람직하게는 11.00 내지 14.00중량% 범위, 더욱 바람직하게는 11.90 내지 13.75중량% 범위의 Al2O3; 21 내지 26중량% 범위, 바람직하게는 22.00 내지 25.00중량% 범위, 더욱 바람직하게는 22.50 내지 24.25중량% 범위의 CaO; 및 1 내지 4.00중량% 범위, 바람직하게는 1.50 내지 3.00중량% 범위, 더욱 바람직하게는 2.25 내지 2.75중량% 범위의 MgO를 함유하는 4성분 시스템의 유리 조성물을 포함한다. 표 17 및 표 18a 내지 표 18h의 조성물은 0.50 내지 5.00중량% 범위, 바람직하게는 0.50 내지 4.00중량% 범위, 더욱 바람직하게는 0.75 내지 3.25중량% 범위의 B2O3을 갖는다. 표 17 및 표 18a 내지 표 18h의 조성물은 0.25 내지 2.00중량% 범위, 더욱 가능하게는 0.35 내지 1.50중량% 범위, 가장 가능하게는 0.40 내지 1.25중량% 범위의 TiO2; 1.00중량% 이하, 바람직하게는 0.90중량% 이하, 더욱 바람직하게는 0.75중량% 이하의 양의 Na2O; 0.50중량% 이하, 바람직하게는 0.35중량% 이하, 더욱 바람직하게는 0.20중량% 이하의 양의 K2O; 0.10 내지 1.25중량% 범위, 바람직하게는 0.20 내지 1.10중량% 범위, 더욱 바람직하게는 0.25 내지 1.00중량% 범위의 양의 Li2O; 및 0.10 내지 0.50중량% 범위, 바람직하게는 0.15 내지 0.50중량% 범위, 더욱 바람직하게는 0.20 내지 0.40중량% 범위의 Fe2O3을 추가로 포함한다.
상기 범위내의 표 17 및 표 18a 내지 표 18h의 성분, 및 하기 관계식중 하나 이상을 갖는 유리 조성물은 1,240℃ 미만의 형성 온도 및 50℃ 초과의 △T를 갖는다.
Figure 112004015995636-pct00058
표 17 및 표 18a 내지 표 18h의 6형 유리는 Li2O, K2O 및 Na2O를 함유하고, 따라서 R2O는 Li2O, K2O 및 Na2O의 중량%의 합과 동일하다. 개개의 표 17은 Li2O 및 Na2O를 함유하고, 따라서 표 17의 경우에 R2O는 Li2O와 Na2O의 중량%의 합과 동일하다. 개개의 표 18a 내지 표 18h는 Li2O, K2O 및 Na2O를 함유하고, 따라서 표 18a 내지 표 18h의 경우에 R2O는 Li2O, K2O 및 Na2O의 중량%의 합과 동일하다.
인식되는 바와 같이, 표 17 및 표 18a 내지 표 18h은 성분에 대한 범위 및 관계식을 제공한다. 더욱 구체적으로는, 표 17 및 표 18a 내지 표 18h의 유리 조 성물은 하기 범위의 하기 성분을 갖는다.
Figure 112004015995636-pct00059
표 17 및 표 18a 내지 표 18h의 유리 조성물의 성분의 수학적 관계식에 대한 범위는 "6형 유리"라는 제목의 컬럼하의 표 21에 있다. 표 17 및 표 18a 내지 표 18h의 유리 조성물은 1,187 내지 1,239℃ 범위의 log3 형성 온도 및 50 내지 142℃ 범위의 △T를 갖는다.
표 17의 유리 조성물은 하기 범위의 하기 성분을 갖는다.
Figure 112004015995636-pct00060
표 17의 유리 조성물의 성분의 수학적 관계식에 대한 범위는 다음과 같다.
Figure 112004015995636-pct00061
표 17의 6형 유리는 Li2O, K2O 및 Na2O를 함유하고, 따라서 R2O는 Li2 O, K2O 및 Na2O의 중량%의 합과 동일하다.
표 17의 유리 조성물은 1,192 내지 1,198℃ 범위의 log3 형성 온도 및 55 내지 63℃ 범위의 △T를 갖는다.
표 18a 내지 표 18h의 유리 조성물은 하기 범위의 하기 성분을 갖는다.
Figure 112004015995636-pct00062
표 17의 유리 조성물의 성분의 수학적 관계식에 대한 범위는 다음과 같다.
Figure 112004015995636-pct00063
표 18a 내지 표 18h의 유리 조성물은 1,187 내지 1,239℃ 범위의 log3 형성 온도 및 50 내지 142℃ 범위의 △T를 갖는다.
표 18a 내지 표 18h에 나열된 유리 조성물 및 표 18a 내지 표 18h의 실시태양의 범주내의 유리는 1,187 내지 1,239℃ 범위의 형성 온도 및 50 내지 142℃ 범위의 △T를 갖지만, 표 18a 내지 표 18h로부터의 바람직한 유리 조성물은 1,187 내지 1,220℃ 범위의 형성 온도(실시예 188 내지 실시예 213, 실시예 215 내지 실시예 229, 실시예 213 내지 실시예 235, 실시예 238 내지 실시예 240, 실시예 242 내지 실시예 260 및 실시예 262 내지 실시예 267), 더욱 바람직하게는 1,187 내지 1,205℃ 범위의 형성 온도(실시예 188 내지 실시예 191, 실시예 194, 실시예 195, 실시예 198, 실시예 200, 실시예 201, 실시예 202 내지 실시예 205, 실시예 208, 실시예 209, 실시예 211 내지 실시예 213, 실시예 215 내지 실시예 219, 실시예 221 내지 실시예 223, 실시예 225 내지 실시예 229, 실시예 233 내지 실시예 235, 실시예 239, 실시예 242, 실시예 257 및 실시예 260)를 제공하는 것이다.
표 18a 내지 표 18h의 경우에 상술한 범위의 성분을 갖고 하기 관계식을 갖는 유리 조성물은 1,187 내지 1,220℃ 범위의 log3 형성 온도를 갖고, △T가 50 내지 139℃ 범위인 유리 조성물을 제공할 것이다.
Figure 112004015995636-pct00064
1,187 내지 1,205℃ 범위의 log3 형성 온도 및 50 내지 124℃ 범위의 △T를 갖는 표 18a 내지 표 18h로부터의 유리 조성물은 하기 성분 및 하기 범위, 및 하기 관계식을 갖는다.
<성분 및 그의 함량>
Figure 112004015995636-pct00065
<성분의 관계식>
Figure 112004015995636-pct00066
하기 형성 온도에 기초하여 이들 실시예를 선택한다. 또한. 실시예 266 내지 실시예 268은 낮은 형성 온도를 갖는 것으로 Li2O가 0.30중량%인 유리 조성물이다. 실시예 265 내지 실시예 268은 낮은 형성 온도를 갖는 낮은 Li2O 함유 유리를 제공하기 위해 성분의 범위 및 성분의 관계식을 한정한다. 인식될 수 있고 상기에서 논의된 바와 같이, 높은 △T가 중요한 경우, 높은 △T, 예를 들어 75℃ 초과의 △T를 갖는 표 18a 내지 표 18h로부터의 실시예가 유리 조성물을 한정하도록 선택될 수 있다.
표 19(7형 유리)는 56 내지 60중량% 범위, 바람직하게는 57 내지 59중량% 범위, 더욱 바람직하게는 57.50 내지 59중량% 범위의 SiO2; 10 내지 14중량% 범위, 바람직하게는 11.00 내지 14.00중량% 범위, 더욱 바람직하게는 11.50 내지 14.00중량% 범위의 Al2O3; 21 내지 25중량% 범위, 바람직하게는 22.00 내지 24.00중량% 범위, 더욱 바람직하게는 22.50 내지 24.00중량% 범위의 CaO; 및 2.00 내지 4.00중량% 범위, 바람직하게는 2.00 내지 3.00중량% 범위, 더욱 바람직하게는 2.25 내지 2.75중량% 범위의 MgO를 함유하는 4성분 시스템의 유리 조성물을 포함한다. 표 19의 조성물은 0 내지 1.50중량% 범위, 바람직하게는 0 내지 1.25중량% 범위, 더욱 바람직하게는 0 내지 1.10중량% 범위의 B2O3을 함유한다. 표 19의 조성물은 0.25 내지 1.50중량% 범위, 더욱 가능하게는 0.25 내지 1.35중량% 범위, 가장 가능하게는 0.40 내지 1.25중량% 범위의 TiO2; 1.25중량% 이하, 바람직하게는 1.10중량% 이하, 더욱 바람직하게는 1.00중량% 이하의 양의 Na2O; 0.50중량% 이하, 바람직하게는 0.40중량% 이하, 더욱 바람직하게는 0.35중량% 이하의 양의 ZnO; 4.00중량% 이하, 바람직하게는 3.50중량% 이하, 더욱 바람직하게는 3.25중량% 이하의 양의 MnO; 4.00중량% 이하, 바람직하게는 3.50중량% 이하, 더욱 바람직하게는 3.25중량% 이하의 양의 MnO2; 및 0.10 내지 0.50중량% 범위, 바람직하게는 0.15 내지 0.50중량% 범위, 더욱 바람직하게는 0.20 내지 0.40중량% 범위의 양의 Fe2O3을 추가로 포함한다.
상기 범위내의 표 19의 성분 및 하기 관계식중 하나 이상을 갖는 유리 조성물은 1,240℃ 미만의 형성 온도 및 50℃ 초과의 △T를 갖는 유리 조성물을 제공한 다.
Figure 112004015995636-pct00067
혼합 유리는 Li2O 및 Na2O를 함유하고, 따라서 R2O는 Li2O와 Na2O의 중량%의 합과 동일하다.
표 19는 하기 성분에 대한 하기 범위를 제공한다.
Figure 112004015995636-pct00068
표 19의 유리 조성물의 성분에 대한 관계식은 다음과 같다.
Figure 112004015995636-pct00069
유리 조성물은 1,219 내지 1,241℃ 범위의 log3 형성 온도 및 52 내지 76℃ 범위의 △T를 갖는다.
표 20a 및 표 20b(제조 유리)은 표 4의 유리 조성물의 실시태양과 유사한 본 발명의 실시태양을 갖는 시판용 유리를 나타낸다. 유리 조성물은 55.97 내지 57.07중량% 범위의 SiO2; 12.68 내지 12.86중량% 범위의 Al2O3; 23.91 내지 24.69중량% 범위의 CaO; 및 2.42 내지 2.60중량% 범위의 MgO를 함유하는 4성분 시스템이다. 표 20a 및 표 20b의 조성물은 1.15 내지 1.70중량% 범위의 B2O3; 0.94 내지 1.09중량% 범위의 TiO2; 0.87 내지 0.93중량% 범위의 Na2O; 0.050 내지 0.070중량% 범위의 K2O; 0.040 내지 0.050중량% 범위의 SrO; 0.002 내지 0.008중량% 범위의 Cr2O3; 0.018 내지 0.032중량% 범위의 SO3; 및 0.225 내지 0.278중량% 범위의 Fe2O3을 함유한다.
상기 범위내의 표 20a 및 표 20b의 성분 및 하기 관계식중 하나 이상을 갖는 유리 조성물은 1,203 내지 1,217℃ 범위의 형성 온도 및 55 내지 83℃ 범위의 △T를 갖는 유리 조성물을 제공한다. 다수의 유리 조성물은 형성 온도, 액상선 온도 및 △T를 갖지 않는다. 상기 온도 및 △T를 갖지 않는 유리 조성물은 형성 온도, 액상선 온도 및 △T가 측정되었던 유리 조성물 사이에서 제조된 유리 조성물이었다. 일반적으로 연표의 순서인 표의 위치에 의해 나타나 있는 바와 같이, 측정되지 않은 유리 조성물은 측정된 것과 유사한 온도 성능을 가질 수 있다. 표 20a 및 표 20b의 유리 조성물의 성분의 수학적 관계식은 "제조 유리(붕소를 함유함)"라는 표제의 컬럼중의 표 22에 나열되어 있다. 나열된 제조 유리로부터의 R2O는 Li2O와 Na2O의 중량%의 합과 동일하다.
인식되는 바와 같이, 1형 및 2형 유리(표 2 내지 표 11)의 유리 조성물의 성분 각각에 대한 범위는 표로부터 측정될 수 있다. 더욱 구체적으로는, 표 1 및 표 2는 SiO2, Al2O3, CaO 및 MgO를 함유하는 4성분 시스템, 및 "1형 및 2형 유리"라는 표제의 컬럼하에 표 22에 나타나 있는 바와 같은 관계식을 갖는 유리의 성분을 제공한다. 1형 및 2형 유리는 K2O 및 Na2O를 함유하고, 따라서 R2O는 K2O와 Na2O의 중량%의 합과 동일하다.
하기 범위의 하기 성분을 갖는 유리 조성물은 1,167 내지 1,240℃ 범위의 log3 형성 온도 및 50 내지 100℃ 범위의 △T를 갖고, 조성물은 하기 범위의 하기 성분을 추가로 함유할 수 있다.
<성분 및 그의 함량>
Figure 112004015995636-pct00070
<성분의 관계식>
Figure 112004015995636-pct00071
또한, 인식될 수 있는 바와 같이, 표 12 내지 표 19의 3형 내지 6형 유리를 위한 성분 각각에 대한 범위는 표 12 내지 표 19의 성분에 대한 범위 및 관계식을 한정하기 위해 최고치와 최저치를 선택함으로써 측정될 수 있다. 더욱 구체적으로는, 표 12 및 표 19는 "3형 내지 6형 유리"라는 표제의 컬럼하의 표 22에 나타나 있는 관계식을 갖는 유리의 성분과 함께 SiO2, Al2O3, CaO 및 MgO를 함유하는 4성분 시스템을 갖는 유리 조성물을 제공한다. 3형 내지 6형 유리는 Li2O, K2O 및 Na2 O를 함유하고, 따라서 R2O는 Li2O, K2O 및 Na2O의 중량%의 합과 동일하다.
하기 범위의 하기 성분을 갖는 유리 조성물은 1,187 내지 1,240℃ 범위의 log3 형성 온도 및 50 내지 142℃ 범위의 △T를 갖고,
Figure 112004015995636-pct00072
상기 조성물은 추가로 하기 성분을 포함할 수 있다.
Figure 112004015995636-pct00073
또한, 인식될 수 있는 바와 같이, 붕소 미함유 유리를 위한 성분 각각에 대한 범위(1형 유리(표 2), 3형 유리(표 12 및 표 13a 내지 표 13d), 4형 유리(표 14 및 표 15) 및 5형 유리(표 16)) 및 이들의 관계식은 표 2 및 표 12 내지 표 16으로부터 측정될 수 있다. 더욱 구체적으로는, 표 2 및 표 12 내지 표 16의 유리 조성물은 "1형 및 3형 내지 5형 유리"라는 표제의 컬럼하의 표 22에 나타나 있는 관계식을 갖는 유리의 성분과 함께 SiO2, Al2O3, CaO 및 MgO를 함유하는 4성분 시스템을 갖는다. 1형 및 3형 내지 5형 유리는 Li2O 및 Na2O를 함유하고, 따라서 Li2O와 Na2O의 중량%의 합과 동일하다. 또한, 1형 및 3형 내지 5형 유리는 붕소 미함유이고, 따라서 식 "R2O + RO + B2O3"은 "R2O + RO"이 된다.
하기 범위의 하기 성분을 갖는 유리 조성물은 1,195 내지 1,240℃ 범위의 log3 형성 온도 및 50 내지 100℃ 범위의 △T를 갖고,
Figure 112004015995636-pct00074
조성물은 하기 범위의 하기 성분을 추가로 함유할 수 있다.
Figure 112004015995636-pct00075
또한, 인식될 수 있는 바와 같이, 붕소 함유 유리를 위한 성분 각각에 대한 범위(2형 유리(표 3 내지 표 11) 및 6형 유리(표 17 및 표 18a 내지 표 18h)), 및 이들의 관계식은 표 3 내지 표 11, 표 17 및 표 18a 내지 표 18h로부터 측정될 수 있다. 더욱 구체적으로는, 표 3 내지 표 11, 표 17 및 표 18a 내지 표 18h의 유리 조성물은 "2형 및 6형 유리"라는 표제의 컬럼하의 표 22에 나타나 있는 관계식을 갖는 유리의 성분과 함께 SiO2, Al2O3, CaO 및 MgO를 함유하는 붕소 함유(예를 들어, 5.05중량% 이하) 4성분 시스템을 갖는다. 2형 및 6형 유리는 Li2O, K2O 및 Na2O를 함유하고, 따라서 R2O는 Li2O, K2O 및 Na2O의 중량%의 합과 동일하다.
하기 범위의 하기 성분을 갖는 유리 조성물은 1,167 내지 1,240℃ 범위의 log3 형성 온도 및 50 내지 142℃ 범위의 △T를 갖고,
Figure 112004015995636-pct00076
조성물은 하기 범위의 하기 성분을 추가로 함유할 수 있다.
Figure 112004015995636-pct00077
본 발명의 광범위한 개념에서 벗어나지 않는 한, 상술한 실시태양을 변경할 수 있음이 당해 기술분야의 숙련자에 의해 인식될 것이다. 예를 들어, 이에 한정되지 않지만, 성분의 수학적 관계식을 개시한 상기에서 논의된 관계식중 1, 2, 3 또는 그 이상, 또는 모두는 유리 조성물의 특성을 확인하기 위해 사용될 수 있다. 본 발명의 실시태양의 설명에 기초하여, 본 발명은 개시된 특정 실시태양에 한정되지 않는 것으로 인식될 수 있지만, 첨부된 특허청구범위에 의해 한정된 바와 같이 본 발명의 진의 및 범주내에서 변형을 포함하는 것으로 의도된다.
Figure 112004015995636-pct00078
Figure 112004015995636-pct00079
Figure 112004015995636-pct00080
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Figure 112004015995636-pct00100
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Figure 112004015995636-pct00110
Figure 112004015995636-pct00111
Figure 112004015995636-pct00112
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  100. 하기 성분을 포함하는 유리 조성물로서, SiO2/Al2O3의 중량비가 3.7 내지 4.9이고, 1,230℃ 이하의 log3 형성 온도를 가지며, log3 형성 온도와 액상선 온도 사이의 차가 50℃ 이상인 유리 조성물:
    SiO2 55 내지 58 중량%;
    Al2O3 12 내지 16 중량%;
    CaO 23 내지 26 중량%;
    MgO 2.5 내지 3 중량%;
    TiO2 0 내지 2 중량%;
    Na2O 0 내지 1 중량%;
    K2O 0 내지 1 중량%;
    Na2O + K2O 0 내지 2 중량%;
    Fe2O3 0.1 내지 0.5 중량%;
    B2O3 1 내지 2.0 중량% 미만.
  101. 제 100 항에 있어서,
    1.0 중량% 초과 2.0 중량% 미만의 B2O3 함량을 갖는 유리 조성물.
  102. 제 100 항에 있어서,
    1 내지 1.55 중량%의 B2O3 함량을 갖는 유리 조성물.
  103. 제 100 항에 있어서,
    1.2 내지 2.0 중량% 미만의 B2O3 함량을 갖는 유리 조성물.
  104. 제 100 항에 있어서,
    1.2 내지 1.55 중량%의 B2O3 함량을 갖는 유리 조성물.
  105. 제 100 항에 있어서,
    SiO2 대 (CaO+MgO)의 비가 2.2 이하인 유리 조성물.
  106. 제 100 항에 있어서,
    SiO2 대 (CaO+MgO)의 비가 2.0 내지 2.2인 유리 조성물.
  107. 제 100 항에 있어서,
    (Na2O+K2O)가 약 1.5 중량% 미만인 유리 조성물.
  108. 제 100 항에 있어서,
    (Na2O+K2O+Li2O)가 1.03 중량% 이하인 유리 조성물.
  109. 제 100 항에 있어서,
    SiO2/Al2O3의 중량비가 3.95 내지 4.70인 유리 조성물.
  110. 제 100 항에 있어서,
    Al2O3의 함량이 14 중량% 이하인 유리 조성물.
  111. 제 100 항에 있어서,
    1,220℃ 이하의 log3 형성 온도를 가지는 유리 조성물.
  112. 제 111 항에 있어서,
    log3 형성 온도와 액상선 온도 사이의 차가 60℃ 이상인 유리 조성물.
  113. 제 100 항에 있어서,
    log3 형성 온도와 액상선 온도 사이의 차가 60℃ 이상인 유리 조성물.
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