KR20020026958A - 침윤된 유리섬유 스트랜드 및 이를 포함한 제품 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하나이상의 유리 섬유의 적어도 일부분상에 수지 상용성 피복 조성물을 갖는 다수의 유리 섬유를 포함하는 적어도 부분적으로 피복된 섬유 스트랜드에 관한 것이며, 이때, 수지 상용성 피복 조성물은 (a) 다수의 판상, 무기 입자, 및 (b) 하나이상의 중합성 물질을 포함한다. 본 발명은 또한 (a) 비-열 팽창성 유기 물질, 무기 중합성 물질, 비-열 팽창성 복합체 물질 및 이의 혼합물에서 선택된 물질로부터 형성된 다수의 개별적인 입자(이때, 입자는 스트랜드가 웨트- 아웃되기에 충분한 입자 크기를 갖는다); (b) 다수의 개별적인 입자와는 다른 하나이상의 윤활 물질; 및 (c) 하나이상의 필름 형성 물질을 포함하는 수지 상용성 피복 조성물에 관한 것이다. 본 발명은 또한 (a) 다수의 중공, 비-열 팽창성 유기 입자; 및 (b) 하나이상의 중공 유기 입자와는 다른 하나이상의 윤활 물질을 포함하는 수지 상용성 피복 조성물에 관한 것이다.

Description

침윤된 유리 섬유 스트랜드 및 이를 포함한 제품{IMPREGNATED GLASS FIBER STRANDS AND PRODUCTS INCLUDING THE SAME}

본 특허 출원은,(a)1998년 3월 3일자로 출원되고 현재 포기된 "무기 윤활제-피복된 유리섬유 스트랜드 및 이를 포함한 제품(Inorganic Lubricant-Coated Glass Fiber Strands and Products Including the Same)"이라는 명칭의 노비치(B.Novich) 등의 미국 특허출원 제 09/034,525 호의 일부 계속출원인, 1998년 8월 6일자로 출원되고 현재 포기된 "유리 섬유-강화된 적층체, 전자 회로판 및 패브릭의 조합방법(Glass Fiber-Reinforced Laminates, Electronic Circuit Boards and Methods for Assembling a Fabric)"이라는 명칭의 노비치 등의 미국 특허출원 제 09/130,270 호의 일부 계속출원인, 1998년 10월 13일자로 출원한 "유리 섬유-강화된 적층체, 전자 회로판 및 패브릭의 조합 방법"이라는 명칭의 노비치 등의 미국특허출원 제 09/170,578호의 일부 계속출원이고; (b) 1998년 3월 3일자로 출원되고 현재 포기된 "무기 윤활제-피복된 유리섬유 스트랜드 및 이를 포함한 제품"이라는 명칭의 노비치 등의 미국 특허출원 제 09/034,525 호의 일부 계속출원인, 1998년 10월 13일자로 출원된 "무기 윤활제-피복된 유리섬유 스트랜드 및 이를 포함한 제품"이라는 명칭의 노비치 등의 미국 특허출원 제 09/170,780 호의 일부 계속출원이고; (c)1998년 3월 3일자로 출원되고 현재 포기된 "열전도성 무기 고형 입자로 피복된 유리 섬유 스트랜드 및 이를 포함한 제품(Glass Fiber Strands Coated With Thermally Conductive Inorganic Solid Particles and Products Including the Same)"이라는 명칭의 노비치 등의 미국 특허출원 09/170,781호의 일부 계속출원이고; (d)1998년 3월 3일자로 출원되고 현재 포기된 "유리 섬유 스트랜드의 마모 마멸성을 억제시키는 방법(Methods for Inhibiting Abrasive Wear of Glass Fiber Strands)"이라는 명칭의 노비치 등의 미국 특허출원 제 09/170,579호의 일부 계속출원이고; (e)1998년 3월 3일자로 출원되고 현재 포기된 미국 특허출원 제 09/034,077호의 일부 계속출원인, 1998년 10월 13일자로 출원된 "침윤된 유리 섬유 스트랜드 및 이를 포함한 제품"이라는 명칭의 노비치 등의 미국 특허출원 제 09/170,566호의 일부 계속출원이고; (f) 1998년 3월 3일자로 출원되고 현재 포기된 미국 특허출원 제 09/034,056호의 일부 계속출원인, 1998년 10월 13일자로 출원된 "무기 입자-피복된 유리섬유 스트랜드 및 이를 포함한 제품"(Inorganic Particle-Coated Glass Fiber Strands and Products Including the Same)이라는 명칭의 노비치 등의 미국 특허출원 제 09/170,565 호의 일부 계속출원인, 2000년 3월 16일자로출원된 "침윤된 유리 섬유 스트랜드 및 이들 포함한 제품"이라는 명칭의 노비치 등의 미국 특허출원 제 09/527,034호의 일부 계속출원인, 2000년 4월 12일에 출원된 "침윤된 유리 섬유 스트랜드 및 이들 포함한 제품"이라는 명칭의 노비치 등의 미국 특허출원 제 09/548,379의 일부 계속출원인, 2000년 5월 11일자로 출원된 "침윤된 유리 섬유 스트랜드 및 이들 포함한 제품"이라는 명칭의 노비치 등의 미국 특허출원 제 09/668,916호의 일부 계속출원이다.

본 출원은 1999년 5월 7일에 출원된 미국 임시 특허출원 제 60/133,075호; 1999년 5월 7일에 출원된 제 60/133,076호; 1999년 5월 26일에 출원된 제 60/136,110호; 1999년 7월 30일자로 출원된 제 60/146,337호; 1999년 7월 30일자로 출원된 제 60/146,605호; 1999년 8월 3일자로 출원된 제 60/146862호; 및 2000년 2월 18일자로 출원된 제 60/183,562호의 이익을 주장한다.

본 출원은, 본 출원과 동일한 일자에 출원한 "무기 입자로 피복된 유리 섬유 스트랜드 및 이를 포함한 제품"이라는 명칭의 노비치 등의 미국 특허출원 제 호, 본 출원과 동일한 일자에 출원한 "무기 입자로 피복된 유리 섬유 스트랜드 및 이를 포함한 제품"이라는 명칭의 노비치 등의 미국 특허출원 제 호, 및 본 원과 동일한 일자에 출원된 "무기 입자로 피복된 유리 섬유 스트랜드 및 이를 포함한 제품"이라는 명칭의 노비치 등의 미국 특허출원 제 호와 관련되어 있다.

열경화성 성형 공정에 있어서는, 양호한 "웨트-드로우(wet-through; 중합성 매트릭스 물질을 매트 또는 패브릭을 통해 침투시키는 것)특성 및 "웨트-아웃(wet-out; 매트 또는 패브릭 내의 섬유들의 개별적인 다발 또는 스트랜드들을 통해 중합성 매트릭스 물질을 침투시키는 것) 특성이 요구된다. 이와는 대조적으로, 전형적인 열가소성 성형 공정에서는 양호한 분산 특성(즉, 열가소성 물질 내에서 섬유가 잘 분포하는 성질)이 주된 관심사이다.

패브릭으로 직조되는 섬유 스트랜드 직조물로부터 형성되는 복합체 또는 적층체의 경우, 스트랜드의 양호한 웨트-드로우 및 양호한 웨트-아웃 성질을 제공하는데 추가하여, 섬유 스트랜드의 표면의 피복이 가공동안 마모로부터 섬유를 보호하고, 특히 공기분사 직기에서 양호한 직조성을 제공하고, 섬유 스트랜드가 혼입될 중합성 매트릭스 물질과 상용성이 있는 것이 바람직하다. 그러나, 많은 사이징 성분들은 중합체 매트릭스 물질과는 상용성이 없어서, 유리 섬유와 중합성 매트릭스 물질사이의 접착력에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 예를 들면 텍스타일 섬유를 위한 사이징 성분으로 흔히 사용되는 전분은 일반적으로 중합성 매트릭스 물질과는 상용성이 없다. 결과적으로 이들 비상용성 물질은 중합성 매트릭스 물질로 침윤되기 전에 패브릭으로부터 제거되어야만 한다.

이런 비-수지 상용성 사이징 물질의 제거, 즉 패브릭의 그리스 또는 오일을 제거하는 것은 다양한 방법을 통해 수행될 수 있다. 이들 비-수지 상용성 사이징 물질의 제거는 가장 통상적으로는 직조된 패브릭을 승온에 연장된 기간동안 노출시켜 사이징(들)을 열 분해시키는 것이다(일반적으로 열-세정으로 언급된다). 통상적인 열-세정 과정은 패브릭을 380℃에서 60 내지 80 시간동안 가열시킴을 포함한다. 그러나, 이런 열 세정 단계는 유리 섬유의 강도를 손상시키고, 항상비상용성 물질을 제거하는데 완전히 성공하지는 않으며, 또한 사이징 분해 생성물로 패브릭을 오염시킬 수 있다. 물 세척 및/또는 화학적 제거와 같은 사이징 물질을 제거하는 다른 방법이 시도되어 왔다. 그러나, 이런 방법은 일반적으로 이런 물 세탁 및/또는 화학적 제거 조작과의 상용성을 위해 사이징 성분을 상당히 재배합할 것을 요구하고 있고, 일반적으로 모든 비상용성 사이징 물질을 제거하는데 열-세정만큼 효과적이지는 않다.

또한, 직조 과정이 유리 섬유 얀을 상당히 마모시킬 수 있기 때문에 날실 얀으로 사용되는 얀은 전형적으로 직조하기 전에 통상적으로 "슬래싱(slashing)"으로 언급되는 제 2 피복 단계를 거쳐서 날실 얀을 내마모성 피복물(통상적으로 "슬래싱 사이즈"로 언급된다)으로 피복하여 유리 섬유의 마멸 마모를 최소화시키도록 돕는다. 슬래싱 사이즈는 일반적으로 섬유 형성 과정 동안 유리 섬유에 이전에 도포된 제 1 사이즈 상에 도포된다. 그러나, 전형적인 슬래싱 사이즈는 또한 중합성 매트릭스 물질과는 상용성이 없기 때문에, 이들 또한 수지로 혼입되기 전에 직조된 패브릭으로부터 제거되어야만 한다.

또한, 그리스 또는 오일이 제거된 패브릭과 중합성 수지사이의 접착력을 개선시키기 위해, 마무리처리 사이즈, 전형적으로 실란 커플링제 및 물을 패브릭에 도포하여 또다른 가공 단계에서 유리 섬유를 재피복한다(일반적으로 "마무리처리"으로 언급된다).

이들 비 부가가치 가공 단계들인 슬래싱, 그리스 제거 또는 오일 제거 및 마무리처리는 모두 패브릭 생산 주기 및 비용을 증가시킨다. 또한, 이들은 일반적으로 자본 설비 및 노동력에 대한 상당한 투자를 필요로 한다. 또한 이들 가공 단계에 연고나된 패브릭의 추가 취급으로 인해 패브릭이 손상되고 질이 떨어질 수 있다.

이들 가공 단계의 일부의 효율 또는 효과를 개선시키고자 시도되어 왔다. 그럼에도 불구하고, 다음중 하나이상을 달성할 수 있는 피복물에 대한 필요성이 존재하고 있다: 유리 섬유의 마모와 파손 방지, 광범위하게 다양한 매트릭스 물질과의 상용성 및 매트릭스 물질에 의한 양호한 웨트-아웃 및 웨트-드로우. 또한, 생산성을 증가시키기 위해, 피복물이 현대의 공기분사 직조 설비와 상용성이 있다면 특히 유리할 것이다. 또한, 전기 지지체 용도에 필요한 패브릭 품질을 유지하고 양호한 적층체 성질을 제공하면서 패브릭 형성 조작에서의 비-부가 가치 공정 단계를 없애는 것이 유리할 것이다.

전술된 요약, 및 또한 하기의 바람직한 양태의 상세한 설명은 첨부된 도면과 결합하여 읽으면 더 잘 이해될 것이다.

본 발명은 일반적으로 복합체를 강화시키기 위한 피복된 유리 섬유 스트랜드, 더욱 구체적으로는 스트랜드가 혼입되는 매트릭스 물질과 상용성을 갖는 피복된 섬유 스트랜드에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 피복 조성물로 적어도 부분적으로 피복된 피복된 섬유 스트랜드의 투시도이고;

도 2는 사이징 조성물, 및 이 사이징 조성물의 적어도 일부상에 본 발명의 제 2 피복 조성물이 적어도 부분적으로 피복된, 피복된 섬유 스트랜드의 투시도이고,

도 3은 사이징 조성물, 이 사이징 조성물의 적어도 일부분 상의 제 2 피복 조성물, 및 이 제 2 피복 조성물의 적어도 일부 상의 본 발명의 제 3 피복 조성물로 적어도 부분적으로 피복된, 피복된 섬유 스트랜드의 투시도이고,

도 4는 본 발명에 따른 복합체 제품의 상면도이고;

도 5는 본 발명에 따른 패브릭의 상면도이고;

도 6은 본 발명의 적층체를 형성하는 방법 및 패브릭을 조합하는 방법의 도식도이고,

도 7은 본 발명의 전자 지지체의 단면도이고,

도 8 및 9는 본 발명의 전자 지지체의 다른 양태들의 단면도이고,

도 10은 전자 지지체의 패브릭 층에서의 천공을 형성하는 방법의 도식도이고,

도 11은 제 1 절단 가장자리를 나타내는 드릴의 말단도이고,

도 12는 드릴 구멍 패턴의 도식도이고,

도 13은 회로 패턴의 도식도이다.

본 발명의 섬유 스트랜드는 가공 공정중에 섬유의 마모 및 파괴를 억제할 뿐만 아니라, 복합체의 형성시 양호한 웨트- 드로우 특성, 웨트- 아웃 특성 및 분산 특성을 제공할 수 있는 독특한 피복물을 갖는다. 이후에 개시된 바와 같은 "스트랜드"는 다수의 개별적인 섬유를 포함하고 있고, 즉 2이상의 섬유를 포함한다.본원에서 사용되는 "복합체"는 본 발명의 피복된 섬유 스트랜드와 추가의 물질과의 조합을 의미하고, 예를 들면 중합성 매트릭스 물질과 피복 섬유 스트랜드를 혼입한 하나이상의 패브릭의 층을 조합하여 적층물을 형성하는 것을 포함하지만 이로 제한되지는 않는다. 양호한 적층 강도, 양호한 열 안정성, 양호한 가수분해 안정성(즉, 섬유/중합성 매트릭스 물질 계면을 따른 물의 이동에 대한 저항), 낮은 부식성 및 높은 습도, 반응성 산 및 알칼리의 존재하에서의 낮은 반응성, 및 다양한 중합성 매트릭스 물질과의 상용성(이들은 적층하기 전에 피복물을 제거하고, 특히 열 또는 가압 물 세정할 필요를 감소시킬 수 있다)은 본 발명의 피복된 섬유 스트랜드에 의해 나타날 수 있는 다른 바람직한 특징들이다.

바람직하게는 본 발명의 피복된 섬유 스트랜드는 직조 또는 편직시 우수한 가공성을 제공한다. 바람직하게는 직조 또는 편직을 용이하게 하고, 인쇄된 회로판 용도에 표면 결함이 거의 없는 패브릭을 일정하게 제공하는 본 발명의 피복된 유리 섬유 스트랜드에 의해 개별적으로 또는 조합되어 제공되는 바람직한 특징들은 보플이 적고, 파손된 필라멘트가 적고, 스트랜드 장력이 낮고, 가요성이 높고, 삽입 시간이 짧다는 것이다. 또한, 본 발명의 피복된 섬유 스트랜드는 공기 제트 직조 과정에서 사용하기에 적합할 수 있다. 본원에서 이용되는 "공기 제트 직조"는 하나이상의 공기 제트 노즐로부터의 압축 공기의 송풍에 의해 발산되는 날실에 충진 얀(씨실)이 삽입되는 패브릭 직조 유형을 의미한다.

본 발명의 피복된 섬유 스트랜드는 바람직하게는 섬유의 피복된 표면을 따른 열 전도를 용이하게 하는 독특한 피복물을 갖는다. 전자 회로판을 위한 연속강화재로서 사용되는 경우, 본 발명의 이런 피복된 유리 섬유는 강화재를 따라 열원(예를 들면 칩 또는 회로)로부터 열이 발산되어 전자 부품으로부터 열이 전도하여 전자 성분, 유리 섬유 및 중합성 매트릭스 물질의 열 분해 및/또는 악화를 억제하는 것을 촉진하는 작용 기작을 제공할 수 있다. 본 발명의 피복된 유리 섬유는 바람직하게는 매트릭스 물질보다 더 높은 열 전도성 상을 제공하고, 즉 열이 발산되고 분배되기 위한 바람직한 경로를 제공하여, 전자 회로판의 차동 열 팽창과 휨을 감소시키고 납땜 연결부의 신뢰성을 개선시킨다.

본 발명의 피복된 유리 섬유 스트랜드는 바람직하게는 매트릭스 수지중에 열 전도성 물질을 혼입할 필요성을 감소시키거나 제거하고, 이는 적층물 제조 과정을 개선하고, 고가의 매트릭스 물질 공급 탱크의 정화와 유지 비용을 감소시킨다.

본 발명의 피복된 섬유 스트랜드는 바람직하게는 높은 스트랜드 개방성을 갖는다. 본원에서 사용되는 용어 "높은 스트랜드 개방성"은 스트랜드가 확대된 단면적을 갖고 스트랜드의 필라멘트가 서로 단단하게 결합되지 않음을 의미한다. 높은 스트랜드 개방성은 매트릭스 물질의 스트랜드 다발로의 투과 또는 웨트- 아웃을 용이하게 할 수 있다.

본 발명의 섬유 스트랜드로 제조된 본 발명의 복합체 및 특히 적층체는 바람직하게는 다음 성질들중 하나를 갖는다: 낮은 열 팽창 계수, 우수한 굴곡 강도, 우수한 적층간 결합 강도 및 우수한 가수분해 안정성, 즉 섬유/매트릭스 계면을 따라 물이 이동하는데 대한 저항. 또한, 본 발명의 섬유 스트랜드로부터 제조된 본 발명의 전자 지지체 및 인쇄된 회로판은 바람직하게는 하기 성질들중 하나이상을 갖는다: 우수한 드릴가공성, 및 금속 이동에 대한 저항(또한 양극-음극 필라멘트 형성 또는 CAF로 언급된다). 본원에 참고로 인용된 툼말라(Tummala, 편집)등의 Microelectronics Packaging Handbook(1989), page 896-897 및 IPC-TR-476B, "Electrochemical Migration: Electrochemically Induced Failures in Printed Wiring Boards and Assemblies"(1997)을 참고할 수 있다. 우수한 드릴가공성을 갖는 본 발명의 섬유 스트랜드는 드릴로 구멍 뚫는 동안 낮은 도구 마모성과 뚫린 구멍의 우수한 위치 정확성 중 하나이상을 갖는다.

상기 개시된 바와 같이, 전형적인 패브릭 형성 조작은 유리 섬유 얀 및 이로부터 제조된 패브릭을 여러개의 비-부가가치 가공 단계, 예를 들면 슬래싱, 열 세정 및 마무리처리에 가함을 포함한다. 본 발명은 바람직하게는 전자 포장 용도에 적합한 품질을 갖는 패브릭을 제공하면서 패브릭 형성 과정으로부터 비-부가가치 공정 단계를 제거하는 패브릭, 적층물, 전자 지지체 및 인쇄된 회로판을 형성하는 방법을 제공한다. 본 발명의 바람직한 양태의 다른 장점은 감소된 생산 주기 시간, 자본 설비의 제거, 감소된 패브릭 취급 및 노동 비용, 우수한 패브릭 품질 및 우수한 최종 제품 성질을 포함한다.

본 발명은 또한 본 발명의 독특한 피복물을 갖는 섬유 스트랜드를 선택함으로써 다른 고형 물질, 예를 들면 와인딩, 직조 또는 편조 장치의 일부과의 접촉으로부터 섬유 스트랜드의 마멸 마모 또는 필라멘트간 마멸을 억제하는 방법을 제공한다.

본 명세서에서, 작동 실시예가 아닌 곳 또는 달리 지시된 경우를 제외하고는본 명세서 및 특허청구범위에서 사용되는 성분의 양, 반응 조건 등을 표현하는 모든 수치는 모든 경우에 용어 "약"으로 변화되는 것으로 이해되어야만 한다. 따라서, 달리 지시되지 않은 한, 하기 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 수치로 표시된 변수는 본 발명에 의해 수득될 것으로 추구되는 바람직한 성질에 따라 변화될 수 있다. 청구한 청구범위의 범위에 등가의 원칙으로 본원을 제한하고자 하는 시도가 아닌 것으로, 각각의 수치 변수는 적어도 보고된 유의 자리수의 수치로 보통의 반올림 기법을 이용한 것으로 간주되어야 한다.

본 발명의 넓은 범위로 설정된 수 범위와 변수가 대략적인 것임에도 불구하고, 구체적인 명세서에서 개시된 수치는 가능한한 정확하게 보고되고 있다. 그러나, 임의의 수치는 본질적으로 각각의 시험 측정법에서 발견된 표준 편차로부터 필수적으로 발생하는 어떤 오차를 함유하고 있다.

도 1(이 때, 동일한 숫자는 동일한 요소를 지칭한다)을 설명하자면, 도 1에서는 본 발명에 따른 다수의 섬유(12)를 포함하는 피복된 섬유 스트랜드(10)가 도시되어 있다. 본원에 사용된 바와 같이, "스트랜드"라는 용어는 다수의 개별 섬유, 즉 둘 이상의 섬유들을 의미하고, 스트랜드는 서로 다른 섬유화가능한 물질로 제조된 섬유를 포함할 수 있다. (섬유 다발은 또한 "얀"으로 언급된다). "섬유"라는 용어는 개별 필라멘트를 의미한다. 제한하고자 하는 것은 아니지만, 섬유(12)는 바람직하게는 3 내지 35 마이크로미터의 평균 공칭 섬유 직경을 갖는다. 바람직하게는 본 발명의 평균 공칭 섬유 직경은 5마이크로미터 이상이다. "미세 얀"의 용도의 경우 평균 공칭 섬유 직경은 바람직하게는 5 내지 7마이크로미터이다.

섬유(12)는 섬유화가능한 무기 물질, 섬유화가능한 유기 물질 및 이의 혼합물을 포함하는 당해 분야의 숙련자에게 공지되어 있는 임의의 유형의 섬유화가능한 물질로부터 형성될 수 있다. 무기 및 유기 물질은 인조 물질 또는 천연 물질일 수 있다. 당분야의 숙련된 이들은 섬유화가능한 무기 및 유기 물질이 또한 중합 물질일 수 있음을 인식할 것이다. 본원에서 사용되는 "중합성 물질"이란 용어는 서로 연결된 장쇄의 원자로 구성되고 용액 또는 고형 상태일 수 있는 거대 분자로부터 형성된 물질을 의미한다. 본원에 참고로 인용된 문헌(James Mark et al., Inorganic Polymers, Prentice Hall Polymer Science and Engineering Science(1992), page 1]을 참조할 수 있다. 본원에서 사용되는 용어 "섬유화가능한"은 일반적으로 연속적인 필라멘트, 섬유, 스트랜드 또는 얀으로 형성될 수 있는 물질을 의미한다.

바람직하게는 섬유(12)는 무기, 섬유화가능한 유리 물질로부터 형성된다. 본 발명에서 유용한 섬유화가능한 유리 물질은 "E-유리", "A-유리", "C-유리", "D-유리", "R-유리", "S-유리" 및 E-유리 유도체와 같은 섬유화가능한 유리 조성물로부터 제조된 것도 포함된다. 본원에 사용되는, "E-유리 유도체"는 소량의 불소 및/또는 붕소를 포함하는 유리 조성물을 의미하고, 가장 바람직하게는 불소가 없고/없거나 붕소가 없는 조성물이다. 더구나, 본원에 사용되는, "소량의 불소"은 약 0.5중량% 미만, 바람직하게는 약 0.1중량% 미만의 불소를 의미하고, "소량의 붕소"는 5중량% 미만, 바람직하게는 2중량% 미만의 붕소를 의미한다. 현무암 및 광물 양모 섬유가 본 발명에 유용한 기타 유리 섬유의 예이다. 바람직한 유리 섬유는 E-유리 또는 E-유리 유도체로부터 형성된다. 이러한 조성물은 당해 분야의 숙련자에게 널리 공지되어 있으며, 본원 내용에 견주어 추가로 논의될 필요는 없는 것으로 생각된다.

본 발명의 유리 섬유는 유리 섬유의 형성에 대해 당분야에 공지된 임의의 적합한 방법으로 형성될 수 있다. 예를 들면 유리 섬유는 직접 용융 섬유 형성 조작 또는 간접 또는 구슬-용융, 섬유 형성 조작으로 형성될 수 있다. 직접 용융 섬유 형성 조작에서는 유리 용융 로에서 원료를 조합하고, 용융시키고 균질화시킨다. 용융된 유리는 로에서 앞쪽의 화로 및 섬유 형성 장치로 이동하고, 여기서 용융된 유리는 점점 가늘어져서 연속 유리 섬유가 된다. 구슬-용융 유리 형성 조작에서는, 최종적으로 바람직한 유리 조성을 갖는 유리의 조각 또는 구슬을 예비성형하고 투관에 공급하고, 여기서 이들은 용융되고 점점 가늘어져서 연속적인 유리 섬유가 된다. 예비 용융기가 사용되는 경우, 구슬들을 먼저 예비 용융기에 도입하고, 용융시킨 후, 용융된 유리를 섬유 형성 장치에 공급하고, 여기서, 유리는 점점 가늘어져서 연속적인 유리 섬유가 된다. 본 발명에서, 유리 섬유는 바람직하게는 직접 용융 섬유 형성 조작에 의해 형성된다. 유리 조성물 및 유리 섬유의 형성 방법에 대한 추가 정보가 필요하다면, 본원에 참고로 인용되어 있는 로에벤스타인(K. Loewenstein)의 문헌 "The Manufacturing Technology of Glass Fibers, (3d Ed. 1993)"의 30 내지 44면, 47 내지 103면 및 115 내지 165면; 미국 특허 제 4,542,106 호 및 제 5,789,329 호; IPC-EG-140 "Specification forFinished Fabric Woven from 'E' Glass for Printed Boards" 제1면, a publication of the Institute for Interconnecting and Packaging Electronic Circuits(June 1997)을 참조할 수 있다.

적합한 비-유리 섬유화가능한 무기 물질의 비-제한적 예는 세라믹 물질, 예를 들면 탄화규소, 탄소, 흑연, 뮬라이트, 산화 알루미늄 및 압전 세라믹 물질을 포함한다. 적합한 섬유화가능한 유기 물질의 비-제한적 예는 면, 셀룰로즈, 천연 고무, 아마, 모시, 대마, 사이잘삼 및 양모를 포함한다. 적합한 섬유가능화한 유기 중합성 물질의 비제한적 예는 폴리아미드(예: 나일론 및 아라미드(aramid)), 열가소성 폴리에스테르(예: 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리부틸렌 테레프탈레이트), 아크릴계 화합물(예: 폴리아크릴로니트릴), 폴리올레핀, 폴리우레탄 및 비닐 중합체(예: 폴리비닐 알콜)로부터 형성된 섬유를 포함한다. 본 발명에 유용한 것으로 생각되는 비-유리 섬유 및 이러한 섬유의 제조 및 가공 방법은 본원에 참고로 인용되어 있는 문헌 "Encyclopedia of Polymer Science and Technology, Vol 6(1967)"의 505 내지 712면에 충분히 논의되어 있다.

상기 임의의 물질의 블렌드 또는 공중합체 및 상기 임의의 물질로부터 형성된 섬유의 조합물은 필요하다면 본원에 사용될 수 있다. 또한, 용어 스트랜드는 서로 다른 섬유화가능한 물질로부터 제조된 둘 이상의 다른 섬유를 포함한다. 바람직한 양태에서, 본 발명의 섬유 스트랜드는 하나이상의 유리 섬유를 함유하며, 이들은 다른 유형의 섬유를 함유할 수 있다.

당해 분야의 숙련자에게 스트랜드(10)가 상기 논의된 임의의 섬유화 가능한물질로부터 형성된 섬유(12)를 포함할 수 있는 것으로 이해될지라도, 본 발명은 유리 섬유 스트랜드에 대해 논의될 것이다. 따라서, 다음에서 유리 섬유에 대한 논의는 상기 언급된 다른 섬유에 일반적으로 적용된다.

연속적으로 도 1을 설명하면, 바람직한 양태에서, 본 발명의 섬유 스트랜드(10)의 하나이상, 바람직하게는 모든 섬유(12)는 가공공정 동안 섬유(12)의 표면(16)의 적어도 일부(17)상에 피복 조성물의 층(14), 바람직하는 피복 조성물의 잔사를 가져 섬유 파손을 억제한다. 바람직하게는 층(14)은 섬유(12)의 전체 외부(16) 또는 주변에 존재한다.

본 발명의 피복 조성물은 바람직하게는 수성 피복 조성물이고, 보다 바람직하게는 수성의 수지 상용성 피복 조성물이다. 비록 안정성을 이유로 바람직하지는 않지만, 피복 조성물은 휘발성 유기 용매, 예를 들면 알콜 또는 아세톤을 필요에 따라 함유할 수 있고, 바람직하게는 이런 용매가 없다. 또한, 본 발명의 피복 조성물은 제 1 사이징 조성물 및/또는 제 2 사이징 또는 피복 조성물로서 사용될 수 있다.

본원에 사용된 바와 같이, 바람직한 양태에서의 "사이즈(size)", "사이징화된(sized)" 또는 "사이징"이라는 용어들은 섬유에 도포되는 임의의 피복 조성물을 의미한다. 용어 "제 1 사이즈" 또는 "제 1 사이징"은 섬유의 형성 후 곧바로 섬유에 도포되는 피복 조성물을 지칭한다. "제 2 사이즈", "제 2 사이징" 또는 "제 2 피복물"은 제 1 사이즈의 도포후에 섬유에 도포되는 피복 조성물을 의미한다. 용어 "제 3 사이즈", "제 3 사이징" 또는 "제 3 피복물"은 제 2 사이즈의도포후에 섬유에 도포되는 피복 조성물을 의미한다. 이들 피복물은 섬유가 패브릭으로 혼입되기 전에 섬유에 도포될 수 있거나, 또는 이는 섬유가 패브릭으로 혼입된 후에, 예를 들면 섬유에 피복함으로써 섬유에 도포될 수 있다. 다른 양태에서, "사이즈", "사이징화된" 또는 "사이징"이라는 용어들은, 통상의 비-수지 상용성 사이징 조성물이 적어도 일부분, 바람직하게는 모두가 열처리 또는 화학처리에 의해 제거된 후 섬유에 도포되는 피복 조성물(또는 "마무리처리용 사이즈"로서 알려짐)을 의미하고, 즉 마무리처리 사이즈는 패브릭 형태로 혼입된 노출된 유리 섬유에 도포된다.

본원에서 사용되는 용어 "수지 상용성"은 유리 섬유에 도포되는 피복 조성물이 피복 조성물(또는 선택된 피복 성분)이 다음과 같은 성질들 중 하나이상의 수득하도록 유리 섬유가 혼입되는 매트릭스 물질과 상용성임을 의미한다: 매트릭스 물질로 혼입되기 전에 제거할 필요가 없고(예를 들면 그리스 또는 오일 제거), 종래의 가공동안 매트릭스 물질의 양호한 웨트-아웃 및 웨트-드로우를 용이하게 하고, 결과적으로 바람직한 물성 및 가수분해 안정성을 갖는 최종 복합체 생성물을 생성한다.

본 발명의 피복 조성물은 도 1에 도시된 바와 같이 다수의 섬유(12)의 하나이상의 섬유(23)에 도포되었을 때 하나이상의 섬유(23)의 외부 표면(16)에 접착하고, 스트랜드(10)의 인접한 유리 섬유(23, 25) 사이의 하나이상의 틈새 공간(21)을 제공하는 하나이상, 바람직하게는 다수의 입자(18)를 포함한다. 이들 격자간 공간(21)은 일반적으로 인접한 섬유 사이에 위치한 입자(18)의 크기(19)에 상응한다. 본 발명의 입자(18)는 바람직하게는 개별적인 입자이다. 본원에서 사용되는 용어, "개별적인"은 통상적인 가공 조건하에서 입자가 응집하거나 조합하여 연속적인 필름을 형성하는 경향이 없고, 대신 개별적인 뚜렷함을 실질적으로 유지하고, 일반적으로 개별적인 외형 또는 형태를 유지함을 의미한다. 본 발명의 개별적인 입자는 전단, 즉, 입자중의 원자의 층 또는 시트가 제거되고, 네킹(necking), 즉 둘 이상의 입자사이의 2차 상 전이되고, 종래의 섬유 가공동안 부분적으로 응집되어도, 여전히 "개별적인" 입자로 간주될 수 있다.

본 발명의 입자(18)는 바람직하게는 치수 안정적이다. 본원에서 사용되는 용어 "치수 안정적 입자"는 입자가 종래의 섬유 가공 조건, 예를 들면 직조, 로빙(roving) 및 다른 가공 조작 동안 인접한 섬유사이에 발생하는 힘 하에서 이들의 평균 입자 크기 및 형태를 유지하여, 인접한 섬유(23,25)사이의 바람직한 틈새 공간(21)을 유지할 것임을 의미한다. 달리 말하자면, 치수적으로 안정한 입자는 바람직하게는 피복 조성물중에서 분쇄, 용해 또는 실질적으로 변형되지 않아서 전형적인 유리 섬유 가공 조건, 예를 들면 25℃ 이하, 바람직하게는 100℃이하, 보다 바람직하게는 140℃이하의 온도에 노출되는 경우 선택된 평균 입자 크기보다 적은 최대 치수를 갖는 입자를 형성할 것이다. 또한, 입자(18)는 유리 섬유 가공 조건, 보다 구체적으로는 가공 온도가 150℃를 초과할 수 있는 복합체 가공 조건 하에서 크기가 실질적으로 확대 또는 팽창되지 않을 것이다. 본원에서 사용되는 입자를 언급할 때 "크기가 실질적으로 확대되지 않는다는" 표현은 입자가 가공 동안 초기 크기의 약 3배 이상으로 크기가 증가하거나 팽창되지 않음을 의미한다.또한, 본원에서 사용되는 용어 "치수적으로 안정한 입자"는 결정 및 비-결정 입자 둘 모두를 포함한다.

바람직하게는, 본 발명의 피복 조성물에는 실질적으로 열 팽창성 입자가 없다. 본원에서 사용되는 용어 "열 팽창성 입자"는 물질로 채워지거나 물질을 함유하는 입자가, 물질이 휘발하기에 충분한 온도에 노출되었을 때, 크기가 팽창되거나 또는 실질적으로 증대됨을 의미한다. 따라서, 이들 열 팽창성 입자는 통상적인 가공 조건 하에서 입자 내의 물질, 예를 들면 취입제의 상 변화로 인해 팽창한다. 결과적으로 용어 "비-열 팽창성 입자"는 통상적인 섬유 가공 조건하에서 입자 내의 물질의 상 변화로 인해 팽창되지 않는 입자를 의미하고, 본 발명의 한 양태에서, 피복 조성물은 하나이상의 비-열 팽창성 입자를 포함한다.

일반적으로 열 팽창성 입자는 중앙에 빈 공간이 있는 중공 입자이다. 본 발명의 비-제한적 양태에서, 빈 공간은 적어도 부분적으로 비-고형 물질, 예를 들면 기체, 액체 및/또는 겔로 채워져 있을 수 있다.

본원에서 사용되는 용어 "실질적으로 열 팽창성 입자가 없는"은 총 고형물 기준으로 열 팽창성 입자가 50중량% 미만, 보다 바람직하게는 35중량% 미만임을 의미한다. 보다 바람직하게는 본 발명의 피복 조성물에는 본질적으로 열 팽창성 입자가 없다. 본원에서 사용되는 용어 "본질적으로 열 팽창성 입자가 없는"은 사이징 조성물이 총 고형물 기준으로 20중량% 미만, 보다 바람직하게는 5중량% 미만, 가장 바람직하게는 0.001중량% 미만의 열 팽창성 입자를 포함함을 의미한다.

입자(18)는 바람직하게는 비-왁스성이다. 용어 "비-왁스"는 입자로부터형성된 물질이 왁스류가 아님을 의미한다. 본원에서 사용되는 용어 "왁스류"는 주로 25 내지 100 개 범위의 탄소 원자의 평균 탄소 쇄 길이를 갖는 얽혀있지 않은 탄화수소로 구성된 물질을 의미한다(본원에 참고로 인용된 문헌[L.H. Sperling Introduction of Physical Polymer Science, John Wiley and Sons, Inc., (1986) page 2-5; W. Pushaw et al, "Use of Micronised Waxes and Wax dispersions in Waterborne Systems", Polymers, Paint, Colours Journal, V. 189, No. 4412 January 1999, page 18-21]).

본 발명의 하나의 바람직한 양태에서, 본 발명의 입자(18)는 개별적이고, 치수 안정적이고, 비왁스성 입자이다.

입자(18)는 바람직한 임의의 형태 또는 외형을 가질 수 있다. 비록 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니지만, 적합한 입자 형태의 예는 구형(예를 들면 비드, 미세비드 또는 중공 구), 입방체, 판상 또는 침상(긴 형태 또는 섬유상)을 포함한다. 또한, 입자(18)는 중공, 다공성 또는 빈 공간 또는 이의 조합, 예를 들면 다공성 또는 고형 벽이 있는 중앙이 빈 구조라는 내부 구조를 가질 수 있다. 적합한 입자 특성에 대해 보다 자세한 정보는 본문에 참고로 인용되어 있는 H. Katz (Ed.)등의 문헌[Handbook of Fillers and Plastics, (1987) page 9 - 10]을 참조하시오.

입자(18)는 중합성 및 비중합성 무기 물질, 중합성 및 비중합성 유기 물질, 복합체 물질, 및 이의 혼합물에서 선택된 물질로부터 형성될 수 있다. 본원에서 사용되는 용어 "중합성 무기 물질"은 탄소 이외의 다른 원자 또는 원자들에 근거한 주쇄 반복 단위를 갖는 중합성 물질을 의미한다. 보다 자세한 정보에 대해서는 본원에 참고로 인용된 J. E. Mark 등의 문헌의 제 5 면을 참고할 수 있다. 본원에서 사용되는 용어 "중합성 유기 물질"은 탄소에 근거한 주쇄 반복 단위를 갖는 합성 중합성 물질, 반합성 중합성 물질 및 천연 중합성 물질을 의미한다.

본원에서 사용되는 "유기 물질"은 탄소가 전형적으로 그 자체 및 수소, 및 또한 종종 다른 원자에 결합된, 탄소를 함유하는 화합물을 의미하고, 이산화탄소, 카비드, 이황화탄소 등과 같은 2원 화합물; 금속 시아나이드, 금속 카보닐, 포스겐, 카보닐 설파이드 등과 같은 3원 화합물; 및 금속 카보네이트, 예를 들면 탄산 칼슘 및 탄산나트륨과 같은 탄소 함유 이온 화합물을 제외한다. 본원에 참고로 혼입된 R. Lewis, Sr.의 문헌[Hawley's Condensed Chemical Dictionary(12판, 1993), 761-762면] 및 M. Silberberg의 문헌[Chemistry The Molecular Nature of Matter and Change(1996), page 586]을 참조할 수 있다.

본원에서 사용되는 용어 "무기 물질"은 유기 물질이 아닌 임의의 물질을 의미한다.

본원에서 사용되는 용어 "복합체 물질"은 둘이상의 서로 다른 물질의 조합물을 의미한다. 복합체 물질로부터 형성되는 입자는 일반적으로 표면 아래의 입자의 내부 부분의 경도와는 다른, 표면에서의 경도를 갖는다. 보다 구체적으로 표면 아래의 입자의 경도가 유리 섬유의 경도보다 더 크면서 입자의 표면은 입자의 표면 경도가 유리 섬유의 경도 이하이도록 당분야에 공지된 기술을 이용하여 표면 특징을 화학적 또는 물리적으로 변화시키는 것을 포함하지만 이에 제한되지는 않는당 분야에 공지된 임의의 방식으로 변화될 수 있다. 예를 들면 입자는 더 부드러운 표면을 갖는 복합체 입자를 형성하도록 하나이상의 제 2 물질로 피복, 클래딩(cladding) 또는 캡슐화되는 제 1 물질로부터 형성될 수 있다. 또 다른 양태에서, 복합체 물질로부터 형성된 입자는 다른 형태의 제 1 물질로 피복되거나, 클래딩되거나 캡슐화된 제 1 물질로부터 형성될 수 있다. 본 발명에서 사용되는 입자에 대한 보다 많은 정보는 본원에 참고로 인용된 G. Wypych의 문헌[Handbook of Fillers, 2판,(1999), page 15-202]를 살펴볼 수 있다.

본 발명의 입자(18)를 형성하는데 사용되는 대표적인 비-중합성, 무기 물질은 흑연, 금속, 산화물, 카비드, 니트라이드, 보라이드, 설파이드, 실리케이트, 카보네이트, 설페이트 및 하이드록사이드에서 선택된 무기 물질을 포함한다. 입자(18)가 형성될 수 있는 적합한 무기 니트라이드의 비-제한적 예는 질화붕소이고, 이것이 본 발명의 바람직한 양태이다. 6방형 결정 구조를 갖는 질화붕소 입자가 특히 바람직하다. 유용한 무기 산화물의 비제한적 예는 산화아연이다. 적합한 무기 설파이드는 이황화몰리브덴, 이황화탄탈, 이황화텅스텐 및 이황화아연을 포함한다. 유용한 무기 실리케이트는 규산알루미늄 및 규산마그네슘, 예를 들면 버미큘라이드를 포함한다. 적합한 금속은 몰리브덴, 백금, 팔라듐, 니켈, 알루미늄, 구리, 금, 철, 은, 합금 및 이들의 혼합물을 포함한다.

본 발명의 하나의 비제한적 양태에서, 입자(18)는 고형 윤활 물질로부터 형성된다. 본원에서 사용되는 용어 "고형 윤활제"는 상대적인 이동동안으로부터의 손상으로부터 보호하고/하거나 마찰 및 마모를 감소시키기 위해 2개의 표면 사이에 사용되는 임의의 고형물을 의미한다. 한 양태에서 고형 윤활제는 무기 고형 윤활제이다. 본원에서 사용되는 "무기 고형 윤활제"는 고형 윤활제가 서로의 위로 쉽게 미끄러지는 얇은, 판형 플레이트로 전단되게 하는 특징적인 결정 습관을 가져서, 섬유 표면들, 바람직하게는 유리 섬유 표면과 인접한 고형 표면(이들 중 최소한 하나는 이동중이다)사이에 마찰방지 윤활 효과를 생성함을 의미한다. 본문에 참고로 인용되어 있는 R. Lewis, Sr.의 문헌[Hawley's Condensed Chemical Dictionary, (12th Ed. 1993), p712]를 참조할 수 있다. 마찰은 하나의 고형물이 서로의 위로 미끄러지는데 대한 저항이다. 본문에 참고로 인용되어있는 F. Clauss의 문헌[Solid Lubricants and Self-Lubricating Solids, (1972), p1]을 참조하시오.

본 발명의 하나의 비제한적 양태에서, 입자(18)는 판상 구조를 갖는다. 판상 구조를 갖는 입자는 6방형 배열의 원자의 시이트 또는 판으로 이루어지며, 시이트 내부의 강한 결합 및 시이트들간의 약한 반데르 발스(van der Waals) 결합으로 시이트들 사이에 낮은 전단 강도를 제공한다. 판상 구조의 비제한적 예는 6방형 결정 구조이다. 본원에 참고로 인용되어 있는 K. Ludema의 문헌[Friction, Wear, Lubrication(1996), p125; Solid Lubricants and Self-Lubricating Solids, p19-22, 42-54, 75-77, 80-81, 82, 90-102, 113-120, 128]; 및 W. Campbell의 문헌 "Solid Lubricants", Boundary Lubrication; An Appraisal of World Literature, ASME Research Committee on Lubrication(1969), p202-203]을 참조할 수 있다. 판상 풀레렌(fullerene)(버키볼 (buckyball)) 구조를 갖는 무기 고형 입자도 또한 본 발명에 유용하다.

본 발명의 입자(18)를 형성하는데 유용한 판상 구조를 갖는 적합한 물질의 비제한적인 예는 질화 붕소, 흑연, 금속 디칼코게나이드, 운모, 활석, 석고, 카올리나이트, 방해석, 요오드화 카드뮴, 황화 은 및 이들의 혼합물을 포함한다. 바람직한 물질은 질화 붕소, 흑연, 금속 디칼코게나이드, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 적합한 금속 디칼코게나이드는 이황화 몰리브덴, 이셀렌화 몰리브덴, 이황화 탄탈, 이셀렌화 탄탈, 이황화 텅스텐, 이셀렌화 텅스텐 및 이들의 혼합물을 포함한다.

한 양태에서, 입자(18)는 판상 구조를 갖는 무기 고형 윤활 물질로부터 형성된다. 본 발명의 피복 조성물에서 사용하기 위한 판상 구조를 갖는 무기 고형 윤활 물질의 비제한적 예는 질화붕소, 바람직하게는 6방형 결정 구조를 갖는 질화 붕소이다. 질화 붕소, 황화 아연 및 몬모릴로나이트로부터 형성된 입자 또한 나일론 6.6 과 같은 중합성 매트릭스 물질과의 복합체내에서 우수한 백색도를 제공한다.

본 발명에 사용하기에 적합한 질화 붕소로부터 형성된 입자의 비제한적인 예는 오하이오주 레이크우드 소재의 어드밴스드 세라믹스 코포레이션(Advanced Ceramics Corporation)으로부터 시판중인 폴라썸(PolarTherm, 등록상표) 100 시리즈(PT120, PT140, PT160 및 PT180), 300 시리즈(PT350) 및 600 시리즈(PT620, PT630, PT640 및 PT670) 질화 붕소 분말 입자이다. 본원에 참고로 인용되어 있는 오하이오주 레이크우드 소재의 어드밴스드 세라믹스 코포레이션의 기술 공보의"중합체 물질을 대한 폴라썸(등록상표) 열전도성 충전제"를 참조할 수 있다. 이들 입자는 25℃에서 미터 °K 당 약 250 내지 300 와트의 열전도도, 약 3.9의 유전상수 및 약 10¹⁵Ω·cm의 부피 저 ㅡ 항을 갖는다. 100 시리즈 분말 입자는 약 5 내지 약 14㎛의 평균 입자 크기를 갖고, 300 시리즈 분말 입자는 약 100 내지 약 150㎛의 평균 입자 크기를 갖고, 600 시리즈 분말 입자는 약 16 내지 약 200㎛보다 큰 평균 입자 크기를 갖는다. 특히, 공급자에 의해 보고된 바에 따르면, 폴라썸 160 입자는 6 내지 12㎛의 평균 입자 크기, 마이크로미터 미만에서 70㎛까지의 입자 크기 범위 및 다음과 같은 입자 크기 분포를 갖는다:

이 분포에 따르면, 측정된 폴라썸 160 질화 붕소 입자의 10%가 18.4㎛ 이상의 평균 입자 크기를 가졌다. 본원에서 사용되는, "평균 입자 크기"는 입자의 평균 입자 크기를 의미한다.

본 발명의 입자의 평균 입자 크기는 공지된 레이저 산란 기술에 따라 측정될 수 있다. 본 발명의 한 비제한적 양태에서는 입자 크기를 벡크만 쿨터(Beckman Coulter) LS 230 레이저 회절 입자 크기 장치를 이용하여 측정하고, 이 장치는 750nm의 파장을 갖는 레이저 광선을 이용하여 입자의 크기를 측정하고, 입자가 구형를 가졌음을 추정한다. 즉, "입자 크기"는 입자를 완벽하게 둘러싸는 가장 작은 구를 의미한다. 예를 들면 벡크만 쿨터 LS 230 입자 크기 분석기를 이용하여 측정된 폴라썸 160 질화붕소 입자의 입자는 마이크로미터 미만에서 35㎛까지의 범위의 입자를 갖고 다음과 같은 입자 분포를 갖는 11.9㎛의 평균 입자 크기를 갖고 있는 것으로 발견되었다:

이 분포에 따르면 측정된 폴라썸 160 질화 붕소 입자의 10%가 20.6㎛ 이상의 평균 입자 크기를 가졌다.

본 발명의 다른 비제한적 양태에서, 입자(18)는 비수화성인 무기 물질로부터 형성된다. 본원에서 사용되는 "비수화성"은 무기 입자가 물 분자와 반응하여 수화물을 형성하지 않고, 수화된 물 또는 결정 상태의 물을 함유하지 않음을 의미한다. "수화물"은 H-OH 결합이 분리되지 않은 물질과 물 분자의 반응에 의해 생성된다. 본원에 참고로 인용되어 있는 R. Lewis, Sr.의 문헌[Hawley's Condensed Chemical Dictionary, (12th Ed. 1993), p609-610] 및 T.Perros의 문헌[Chemistry, (1967), p186-187]을 참조하시오. 수화물의 화학식에서, 물 분자의 첨가는 통상적으로 중심점으로 표시되는데, 예를 들면 3MgO·4SiO₂·H₂O(활석), Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O(카올리타이트)이다. 구조적으로, 수화된 무기 물질은 결정 격자의 층 내부에 하나이상의 하이드록실 기를 포함하고(하지만, 물을 표면 층에서 흡수하거나 모세관 작용에 의해 흡수하는 물질 또는 단위 구조의 표면 층에는 하이드록실 기를 포함하지 않는다), 예를 들면 본원에 참고로 인용된 J.Mitchell의 문헌[Fundamentals of Soil Behavior(1976)]의 제34면의 도 3.8에 주어진 카올리나이트의 구조, 및 본원에 참고로 인용된 H. van Olphen의 문헌[Clay Colloid Chemistry(2판, 1977), page62]의 도 18 및 19에 각각 도시된 1:1 및 2:1 층 광물의 구조에 나타난 바와 같다. 결정 격자의 "층"은 시이트의 조합이고, 이 시이트는 원자의 면의 조합이다. (본원에 참고로 인용된 문헌[Minerals in Soil Environments, Soil Science Society of America(1977), page 196-199]을 참조할 수 있다). 층과 층간 물질(예를 들면 양이온)의 조립이 단위 구조로 언급된다.

수화물은 배위결합된 물을 함유하는데, 이는 수화된 물질중의 양이온과 배위 결합하지만 구조 및/또는 구조수(structural water)(이는 구조중의 격자간 공간을 차지하여 전하 균형을 혼란시키지 않고 정전기 적 에너지를 추가한다)를 파괴하지 않고서는 제거될 수 없다. 본원에 참고로 인용되어 있는 에반스(R. Evans)의 문헌 [An Introduction to Crystal Chemistry, (1948), p276]을 참조할 수 있다. 일반적으로, 피복 조성물은 50중량% 이상의 수화성 입자를 함유하지 않는다. 본 발명의 하나의 비제한적 양태에서, 피복 조성물에는 바람직하게는 수화성 입자가 본질적으로 없다. 본원에서 사용되는 용어 "수화성 입자가 본질적으로 없는"은 피복 조성물이 총 고형물 기준으로 20중량% 미만, 보다 바람직하게는 5중량% 미만, 가장 바람직하게는 0.001중량% 미만의 수화성 입자를 포함함을 의미한다. 본 발명의 한 양태에서, 입자(18)는 비수화성, 무기 고형 윤활 물질로부터 형성된다.

본 발명의 피복 조성물은 상기 논의된 비-수화성 무기 물질 대신 또는 이에 추가하여 수화성 또는 수화된 무기 물질을 함유할 수 있다. 이런 수화성 무기 물질의 비제한적인 예는 운모(예를 들면, 백운모), 활석, 몬모릴로나이트, 카올리나이트 및 석고를 포함하는 클레이 무기 필로실리케이트이다. 상기 설명된 바와 같이, 이런 수화성 또는 수화된 물질로부터 형성된 입자는 일반적으로 피복 조성물의 50중량% 이상을 구성하지 않는다.

본 발명의 다른 양태에서, 입자(18)는 비-중합성, 유기 물질로부터 형성될 수 있다. 본 발명에서 유용한 비-중합성, 유기 물질의 예는 스테아레이트(예를 들면 아연 스테아레이트 및 알루미늄 스테아레이트), 카본 블랙 및 스테아르아미드를 포함하지만, 이로 제한되지는 않는다.

본 발명의 또다른 양태에서, 입자(18)는 무기 중합성 물질로부터 형성될 수 있다. 유용한 무기 중합성 물질의 비제한적인 예는 폴리포스파진, 폴리실란, 폴리실록산, 폴리게레만, 중합성 황, 중합성 셀레늄, 실리콘, 및 이의 혼합물을 포함한다. 본 발명에서 사용하기에 적합한 무기 중합성 물질로부터 형성되는 입자의 구체적인 비제한적 예는 토스펄(TOSPEARL: R.J.Perry의 문헌["Applications for Cross-Linked Siloxane Particles", Chemtech, February 1999, page39-44]를 참조할 수 있다)이고, 이는 가교결합된 실록산으로부터 형성된 입자이고, 일본의 도시바 실리콘 캄파니(Toshiba Silicones Company)에서 시판하고 있다.

본 발명의 또 다른 양태에서, 입자(18)는 합성, 유기 중합성 물질로부터 형성될 수 있다. 적합한 유기 중합성 물질은 열경화성 물질 및 열가소성 물질을포함하지만, 이로 제한되지는 않는다. 적합한 열경화성 물질은 열 경화성 폴리에스테르, 비닐 에스테르, 에폭시 물질, 페놀, 아미노플래스트, 열 경화성 폴리우레탄 및 이들의 혼합물을 들 수 있다. 에폭시 물질로부터 형성된 바람직한 합성 중합성 입자의 구체적인 비제한적 예는 에폭시 마이크로겔 입자이다.

적합한 열 가소성 물질로는 열 가소성 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리올레핀, 아크릴 중합체, 폴리아미드, 열 가소성 폴리우레탄, 비닐 중합체 및 이들의 혼합물을 들 수 있다. 바람직한 열가소성 폴리에스테르는 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 및 폴리에틸렌 나프탈레이트를 포함하지만, 이로 제한되지는 않는다. 바람직한 폴리올레핀은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리이소부텐을 포함하지만, 이로 제한되지는 않는다.

바람직한 아크릴 중합체는 스티렌과 아크릴 산 단량체의 공중합체 및 메타크릴레이트를 포함하는 중합체를 포함한다. 아크릴 공중합체로부터 형성되는 합성 중합체 입자의 비제한적 예는 로플렉스(RHOPLEX, 등록상표) B-85(펜실바니아주 필라델피아 소재의 롬 앤드 하스 캄파니(Rohm and Hass Company)의 문헌["Chemicals for the Textile Industry", September 1987]를 참조할 수 있다)(이는 불투명한, 비-가교결합 고형 아크릴 입자 유화액이다), 로파크(ROPAQUE, 등록상표) HP-1055(롬 앤드 하스 캄파니의 ["ROPAQUE HP-1055, Hollow Sphere Pigment for Paper and Paperboard Coatings, October, 1994]란 제목의 제품 성질 시이트를 참조할 수 있다)(이는 불투명하고, 필름을 형성하지 않으며, 1.0㎛의 입자 크기, 26.5중량%의 고형물 함량 및 55%의 공극 부피를 갖는 스티렌 아크릴 중합성 합성염료이다), 로파크 OP-96(본원에 참고로 인용된, 펜실바니아주 필라델피아 소재의 롬 앤드 하스 캄파니의 ["Architectural Coatings-ROPAQUE OP-96, The All Purpose Pigment", April 1997]이라는 명칭의 제품 기술 회보 제 1 면을 참조할 수 있다) 및 로파크 HP-543P(로파크 HP-543P와 로파크 OP-96은 동일한 물질이다. 이 물질은 페인트 산업 부문에서는 로파크 HP-543P로 확인되고, 피복 산업에서는 로파크 OP-96으로 확인된다)(이들은 동일하고, 각각 불투명하고, 필름을 형성하지 않으며, 0.55㎛의 입자 크기, 30.5중량%의 고형물 함량을 갖는 스티렌 아크릴 중합성 합성 안료이다) 및 로파크 OP-62LO(본원에 참고로 혼입된 펜실바니아주 필라델피아 소재의 롬 앤드 하스 캄파니의 ["Architectural Coatings-ROPAQUE OP-96, The All Purpose Pigment", April 1997]이라는 명칭의 제품 기술 회보 제 1 면을 참조할 수 있다)(이 또한 불투명하고, 필름을 형성하지 않으며, 0.40㎛의 입자 크기, 36.5중량%의 고형물 함량을 갖는 스티렌 아크릴 중합성 합성 염료이다)이다. 이들 구체적 입자는 각각 펜실바니아주 필라델피아 소재의 롬 앤드 하스 캄파니에서 시판된다.

본 발명의 입자(18)는 또한 반합성, 유기 중합성 물질 및 천연 합성 물질로부터 형성될 수 있다. 본원에서 사용되는 "반합성 물질"은 화학적으로 변형된, 천연 물질이다. 입자(18)가 형성될 수 있는 적합한 반합성, 유기 중합성 물질은 셀룰로즈, 예를 들면 메틸셀룰로즈 및 셀룰로즈 아세테이트; 및 변형된 전분, 예를 들면 전분 아세테이트 및 전분 하이드록시에틸 에테르를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 입자(18)가 형성될 수 있는 적합한 천연 중합성 물질은 폴리사카라이드, 예를 들면 전분; 폴리펩타이드, 예를 들면 카제인; 및 천연 탄수화물, 예를 들면 천연 고무 및 구타 페르카를 포함하지만, 이로 제한되지는 않는다.

본 발명의 한 바람직한 양태에서, 중합성 입자(18)는 소수성 중합성 물질로부터 형성되어 피복된 스트랜드에 의한 습기의 흡착을 감소시키거나 제한한다. 이런 소수성 중합성 물질의 비제한적 예는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌 및 폴리메틸메타크릴레이트를 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 폴리스티렌 공중합체의 비제한적 예는 로파크 HP-1055, 로파크 OP-96, 로파크 HP-543P 및 로파크 OP-62 LO 안료(이들 각각은 상기 논의되어 있다)이다.

본 발명의 다른 비제한적 양태에서는 중합성 입자(18)는 25℃ 이상, 바람직하게는 50℃이상의 유리 전이 온도(Tg) 및/또는 융점을 갖는 중합성 물질로부터 형성된다.

본 발명의 또다른 비제한적 양태에서는, 입자(18)는 중합성 및 비중합성 무기 물질, 중합성 및 비-중합성 유기 물질, 복합체 물질, 및 이의 혼합물에서 선택된 물질로부터 형성된 중공 입자일 수 있다. 중공 입자가 형성될 수 있는 적합한 물질의 비제한적 예는 상기 개시되어 있다. 본 발명에서 유용한 중공 중합성 입자의 비제한적 예는 로파크 HP-1055, 로파크 OP-96, 로파크 HP-543P 및 로파크 OP-62 LO 안료(이들 각각은 상기 논의되어 있다)이다. 본 발명에서 유용할 수 있는 중공 입자의 다른 비제한적 예에 대해서는 본원에 참고로 인용된 H. Katz 등의 문헌[(1987), page 437-452]을 참고할 수 있다.

본 발명의 피복 조성물에서 유용한 입자(18)는 물중의 분산액, 현탁액 또는유화액으로 존재할 수 있다. 다른 용매, 예를 들면 광유 또는 알콜(바람직하게는 5중량% 미만)은, 경우에 따라, 분산액, 현탁액 또는 유화액에 포함될 수 있다. 무기 물질로부터 형성된 입자의 바람직한 분산액의 비제한적 예는 오르팍 보론 니트라이드 릴리즈코트-콩크(ORPAC BORON NITRIDE RELEASECOAT-CONC)이고, 이는 물중의 25중량%의 질화붕소 분산액이고 테네시주 오크 릿지 소재의 ZYP 코팅스 인코포레이티드(ZYP Coatings, Inc.)에서 시판하고 있다. ZYP 코팅스 인코포레이티드의 기술 회보인 "오르팍 보론 니트라이드 릴리즈코트-콩크"는 본원에 참고로 혼입되어 있다. 이 기술 회보에 따르면, 이 제품중의 질화 붕소 입자는 3㎛ 미만의 평균 입자 크기를 갖고, 분산액이 도포되는 기재에 질화붕소 입자를 결합시키는 1%의 마그네슘-알루미늄 실리케이트를 포함하고 있다. 벡크만 쿨터 LS 230 입자 크기 분석기를 이용한 오르팍 보론 니트라이드 릴리즈코트-콩크 25 질화붕소의 독립적인 시험은 평균 입자 크기가 6.2㎛이고, 마이크로미터 미만에서 35㎛의 범위의 입자를 갖고 다음과 같은 입자 분포를 가짐을 발견하였다:

이 분포에 따르면, 측정된 오르팍 보론 니트라이드 릴리즈코트-콩크 25 질화붕소 입자의 10%가 10.2㎛ 이상의 평균 입자 크기를 가졌다.

ZYP 코팅스에서 시판하고 있는 다른 유용한 제품은 보론 니트라이드 루브리코트(BORON NITRIDE LUBRICOAT, 등록상표) 페인트, 및 브라즈 스톱(BRAZE STOP) 및웰드 릴리즈(WELD RELEASE) 제품을 포함한다. 아크릴 중합체 및 공중합체로부터 형성되는 합성 중합성 입자의 유화액 및 분산액의 구체적인, 비제한적 예는 다음을 포함하며, 이들 모두는 펜실베니아 필라델피아 소재의 롬 앤드 하스에서 시판한다: 로플렉스 B-85 아크릴 유화액(상기 논의되어 있다), 로플렉스 GL-623(본원에 참고로 인용된 펜실바니아주 필라델피아 소재의 롬 앤드 하스 캄파니의 "Rhoplex GL-623, Self-Crosslinking Acrylic Binder of Industrial Nonwovens", March 1997]이란 명칭의 제품 성질 시이트를 참조할 수 있다)(이는 45중량%의 고형물 함량 및 98℃의 유리 전이 온도를 갖는 모두 아크릴 필름 중합체인 유화액이다); 에멀젼(EMULSION) E-2321(본원에 참고로 인용된 펜실바니아주 필라델피아 소재의 롬 앤드 하스 캄파니의 "Building Products Industrial Coatings - Emulsion E-2321", 1990이란 명칭의 제품 성질 시이트를 참조할 수 있다)(이는 45중량%의 고형물 함량 및 105℃의 유리 전이 온도를 갖는 단단한, 메타크릴레이트 중합체 유화액이다); 로파크 OP-96 및 로파크 HP-543P(상기 논의된 바와 같다)(이는 0.55㎛의 입자 크기 및 30.5중량%의 고형물 함량을 갖는 분산액으로 공급된다); 로파크 OP-62LO(상기 논의되어 있다)(이는 0.40㎛의 입자 크기 및 36.5중량%의 고형물 함량을 갖는 분산액으로 공급된다); 및 로파크 HP-1055(상기 논의된 바와 같다)(이는 26.5중량%의 고형물 함량을 갖는 분산액으로 공급된다).

본 발명의 특히 바람직한 양태에서는, 피복 조성물은 하나이상의 무기 입자, 특히 질화붕소, 보다 구체적으로는 상표명 폴라썸 및/또는 오르팍 보론 니트라이드 릴리즈코트-콩크, 및 하나이상의 열가소성 물질, 특히 스티렌과 아크릴 단량체의공중합체, 보다 구체적으로는 상표명 로파크로 시판되는 공중합체를 포함한다.

입자(18)는 인접한 섬유들 사이에 바람직한 공간을 주기에 충분한 평균 입자 크기(19)를 수득하도록 선택된다. 예를 들면, 공기분사 직기에서 가공될 섬유(12)에 도포되는 사이징 조성물에 혼입되는 입자(18)의 평균 크기는 바람직하게는 직기를 가로질러 섬유 스트랜드(10)가 공기분사 이동하게 하는 둘이상의 인접한 섬유 사이에 충분한 공간을 제공하도록 선택된다. 본원에서 사용되는 "공기분사 직기"는 충진 얀(씨실)이 당 분야의 숙련된 이들에게 공지된 방식으로 하나이상의 공기 제트 노즐로부터의 압출 공기에 의해 떨어지는 날실로 삽입되는 유형의 직기를 의미한다. 다른 예에서는, 중합성 매트릭스 물질로 침윤되는 섬유(12)에 도포되는 사이징 조성물에 혼입되는 입자(18)의 평균 크기(19)가 섬유 스트랜드(10)의 양호한 웨트-아웃 및 웨트-드로우를 허용하도록 둘이상의 인접한 섬유사이에 충분한 공간을 제공하도록 선택된다.

본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니지만, 입자(18)는 레이저 산란 기술을 이용하여 측정하였을 때, 바람직하게는 1000㎛ 이하, 보다 바람직하게는 0.001 내지 100㎛, 가장 바람직하게는 0.1 내지 25㎛의 평균 크기를 갖는다.

본 발명의 구체적인, 비제한적 양태에서, 입자(18)의 평균 입자 크기(19)는 0.1㎛이상, 바람직하게는 0.5㎛이상, 0.1 내지 5㎛의 범위, 바람직하게는 0.5 내지 2㎛이다. 본 발명의 양태에서, 입자(18)는 피복 조성물이 도포되는 섬유(12)의 평균 직경보다 일반적으로 더 작은 평균 입자 크기(19)를 갖는다. 상기 논의된 평균 입자 크기(19)를 갖는 입자(18)를 포함하는 제 1 사이징 조성물의 잔사의층(14)을 갖는 섬유 스트랜드(10)로 제조된 꼬인 얀은 유리하게는 인접한 섬유(23,25)사이에 충분한 공간을 제공하여, 중합성 매트릭스 물질로 침윤되었을 때 허용가능한 웨트-드로우 및 웨트-아웃 특성을 제공하고 섬유 스트랜드(10)의 일체성을 유지하면서 공기분사 직조가 가능하게(즉, 직기를 가로질러 공기 제트 이동한다) 한다.

본 발명의 다른 구체적인, 비제한적인 양태에서는, 입자(18)의 평균 입자 크기(19)는 3㎛이상, 바람직하게는 5㎛이상, 3 내지 1000㎛, 바람직하게는 5 내지 1000㎛, 보다 바람직하게는 10 내지 25㎛의 범위이다. 또한 이 양태에서는, 입자(18)의 평균 입자 크기(19)가 일반적으로 유리 섬유의 평균 공칭 직경에 상응한다. 상기 논의된 크기내의 입자로 피복된 스트랜드로 제조된 패브릭은 중합성 매트릭스 물질로 침윤되었을 때 양호한 웨트-드로우 및 웨트-아웃 특성을 나타내는 것으로 관찰되었다.

섬유 스트랜드(10) 및 이로부터 제조될 제품에 바람직한 성질 및 가공 특성을 부여하기 위해 서로 다른 평균 입자 크기(19)를 갖는 하나이상의 입자(18)의 혼합물이 본 발명의 피복 조성물에 혼입될 수 있는 것으로 당분야에 숙련된 이들에게 인식될 것이다. 보다 구체적으로, 다른 크기의 입자를 적당한 양으로 조합하여 양호한 웨트-아웃 및 웨트-드로우 특성을 나타내는 패브릭을 제공할 뿐만 아니라 양호한 공기분사 이동성을 갖는 스트랜드를 제공할 수 있다.

섬유는 성형 및 후속적인 가공, 예를 들면 직조 또는 로빙동안 유리 섬유가 접촉하는 인접한 섬유 및/또는 다른 고형 물질의 거친 면과 접촉함으로써 마멸 마모되게 된다. 본원에서 사용되는 "마멸 마모"는 섬유를 손상시키기에 충분히 강한 물질의 입자, 가장자리 또는 전체와의 마찰 접촉에 의해 섬유의 표면의 일부가 문질러지거나 잘라져 나가거나 또는 섬유가 파손됨을 의미한다. 본원에 참고로 인용되어 있는 K. Ludema의 문헌의 제129면을 참조하시오. 섬유 스트랜드의 마멸 마모는 섬유 스트랜드에 해로운 효과, 예를 들면 가공 중의 스트랜드의 파괴, 및 직조된 피륙 및 복합체와 같은 제품의 표면 결함을 일으켜 폐기물 처리 및 제작 비용을 증가시킨다.

성형 단계에서, 예를 들면, 섬유, 특히 유리 섬유는 성형 패키지로 감기기 전에, 금속 개더가 있는 쇠테, 횡단면 또는 나선면과 같은 고형 물질과 접촉한다. 패브릭 조립 조작, 예를 들면 편조 또는 직조에서, 유리 섬유 스트랜드는 접촉하는 유리 섬유(12)의 표면을 마멸시킬 수 있는 고형 대상, 예를 들면 섬유 조립 장치(예를 들면 직기 또는 편조 장치)의 일부와 접촉한다. 유리 섬유와 접촉하는 직기의 일부의 예는 공기 제트 및 베틀 북을 포함한다. 유리 섬유 보다 더 큰 경도 값을 갖는 이들 고형 물질의 표면 거칠음으로 인해 유리 섬유의 마멸 마모가 발생할 수 있다. 예를 들면 꼬기 프레임, 직기 및 편조 장치의 많은 부분은 금속 물질, 예를 들면 강으로부터 형성되고, 이는 8.5(Handbook of Chemistry and Physics의 F-22면)까지의 모스 경도를 갖는다. 이들 고형 물질의 거친 면과의 접촉으로 인한 유리 섬유 스트랜드의 마멸 마모는 가공동안 스트랜드 파단 및 직조된 천 및 복합체와 같은 제품에 표면 결함을 일으키고, 이는 폐기 및 제조 비용을 증가시킨다.

마모 마멸을 최소화하기 위해, 본 발명의 비제한적 양태에서, 입자(18)들은 유리 섬유(들)의 경도 값을 초과하지 않는, 즉 그 이하의 경도 값을 갖는다. 입자 및 유리 섬유의 경도 값은 비커스(Vickers) 또는 브리넬(Brinell) 경도와 같은 임의의 통상적인 경도 측정법에 의해 측정될 수 있으나, 바람직하게는 1 내지 10의 단위로 물질 표면의 상대적 긁힘 내성을 나타내는 원래의 모스 경도 스케일에 따라 측정된다. 유리 섬유의 모스 경도값은 일반적으로 약 4.5 내지 약 6.5, 바람직하게는 약 6이다. 본원에 참고로 기술되어있는 문헌[R. Weast(Ed.), Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press(1975), p F-22]을 참조하시오. 이 양태에서 입자(18)의 모스 경도값은 바람직하게는 약 0.5 내지 약 6의 범위이다. 본 발명에 사용하기에 적합한 무기 물질로부터 형성된 입자들의 여러 비제한적인 예의 모스 경도값은 하기 표 A에 주어진다.

상기 언급된 바와 같이, 모스 경도 스케일은 긁힘에 대한 물질의 내성에 관한 것이다. 따라서, 본 발명은 표면 아래의 입자의 내부의 경도와는 다른 표면에서의 경도를 갖는 입자를 고려한다. 더욱 구체적으로, 상기 논의된 바와 같이, 표면 아래의 입자의 경도는 유리 섬유의 경도보다 크면서 입자의 표면 경도가 유리 섬유의 경도보다 크지 않도록 당해 분야에서 공지되어 있는 기술을 사용하여 입자의 표면 특성을 화학적으로 변화시키는 것을 포함하지만 이에 제한되지는 않는 당 분야에서 공지되어 있는 임의의 방법으로 입자의 표면을 개질시킬 수 있다. 다르게는, 입자는 하나이상의 제 2 물질로 피복되거나, 클래딩되거나 캡슐화된 제 1 물질로부터 형성되어 더 부드러운 표면을 갖는 복합체 물질을 형성할 수 있다. 다르게는, 입자는 제 1 물질과는 다른 형태로 피복되거나 클래딩되거나 캡슐화된 제 1 물질로부터 형성되어 더 부드러운 표면을 갖는 복합체 물질을 형성할 수 있다.

본 발명을 제한하지는 않는 한 예로서, 규소 카바이드 및 질화 알루미늄과 같은 무기 물질로부터 형성된 무기 입자에 실리카, 카보네이트 및 나노점토 피복이제공되어 유용한 복합체 입자를 형성할 수 있다. 다른 비제한적 예에서, 알킬 측쇄를 갖는 실란 커플링제는 무기 산화물로부터 형성된 무기 입자의 표면과 반응하여 "더 부드러운" 표면을 갖는 유용한 복합체 입자를 제공할 수 있다. 다른 예는 비중합성 또는 중합성 물질로부터 형성된 입자를 다른 비중합성 또는 중합성 물질을 이용하여 클래딩, 캡슐화 또는 피복시킴을 포함한다. 이런 복합체 입자의 구체적인, 비제한적 예는 듀알라이트(DUALITE)이고, 이는 뉴욕주 버팔로 소재의 피어스 앤드 스티븐스 코포레이션(Pierce and Stevens Corporation)에서 시판하고 있는 탄산칼슘으로 피복된 합성 중합성 입자이다. 본 발명의 한 양태에서, 입자(18)는 열 전도성이다. 즉, 바람직하게는 300K의 온도에서 측정하였을 때, 미터K 당 약0.2와트 이상, 보다 바람직하게는 0.5와트 이상의 열 전도도를 갖는다. 비제한적 양태에서, 입자(18)는 300K의 온도에서 측정시 미터K당 1와트 이상, 보다 바람직하게는 5와트 이상의 열 전도도를 갖는다. 바람직한 양태에서, 입자의 열 전도도는 300K의 온도에서 측정하였을 때, 미터K당 25와트이상, 보다 바람직하게는 30와트이상, 보다 더 바람직하게는 100와트이상이다. 다른 바람직한 양태에서, 입자의 열 전도도는 300K의 온도에서 측정하였을 때, 미터K당 5 내지 2000와트, 바람직하게는 25 내지 2000와트, 보다 바람직하게는 30 내지 2000와트, 가장 바람직하게는 100 내지 2000와트이다. 본원에서 사용되는 "열 전도도"는 입자를 통해 열을 전달시킬 수 있는 능력을 개시하는 입자의 성질을 의미한다. 본원에 참고로 혼입된 R. Lewis, Sr.의 문헌[Hawley's Condensed Chemical Dictionary(12판, 1993), page 305]을 참고할 수 있다.

물질의 열 전도도는 당 분야에 숙련된 이들에게 공지된 임의의 방법에 의해 결정될 수 있다. 예를 들면 시험되는 물질의 열 전도도가 미터K당 0.001 내지 100와트의 범위라면, 물질의 열 전도도는 300K의 온도에서 ASTM C-177-85(이는 본원에 참고로 언급되어 있다)에 따른 바람직한 보호된 뜨거운 플레이트 방법을 이용하여 결정될 수 있다. 시험되는 물질의 열 전도도가 미터K당 20 내지 1200와트의 범위라면, 물질의 열 전도도는 ASTM C-518-91(이는 본원에 참고로 언급되어 있다)에 따른 보호된 뜨거운 플럭스 센서 방법을 이용하여 결정될 수 있다. 달리 말하자면, 열 전도도가 미터K당 0.001 내지 20와트의 범위이면 보호된 뜨거운 플레이트 방법이 이용된다. 미터K당 100와트 이상의 범위이면 보호된 뜨거운 플럭스 센서 방법이 이용된다. 미터K당 20 내지 100와트의 범위이면 어느 방법이든 사용할 수 있다.

보호된 뜨거운 플레이트 방법에서는, 보호된 가열 유니트, 2개의 보조 가열 플레이트, 2개의 냉각 유니트, 가장자리 단열기, 온도 조절된 제 2 보호기 및 온도 센서 판독 시스템을 포함하는 보호된 뜨거운 플레이트 장치를 이용하여 2개의 본질적으로 동일한 시료를 시험하였다. 시료를 시료의 반대 면이 보조 가열 유니트와 접촉하도록 보호된 가열 유니트의 어느 한 면에 위치시킨다. 그런 다음, 장치를 바람직한 시험 온도까지 가열하고 열적으로 정지 상태가 수득될 때까지 필요한 시간동안 유지시킨다. 일단 정지 상태 조건이 수득되면, 시료를 통과하는 열 유동(Q) 및 시료를 가로지르는 온도 차이(△T)를 기록한다. 그런 다음 시료의 평균 열 전도도(K_TC)를 하기 수학식 I을 이용하여 계산한다.

K_TC= QL/A·△T

상기 식에서,

L은 시료의 평균 두께이고,

A는 시료의 조합된 평균 면적이다.

더 높은 열 전도도를 갖는 물질은 구멍 영역으로부터 드릴 조작동안 발생하는 열을 더욱 빨리 분산시켜서 결과적으로 드릴 팁의 수명을 연장시킨다. 표 A에서 선택된 물질의 열 전도도가 하기 표 B에 포함되어 있다.

비록 필요한 것은 아니지만, 본 발명의 다른 유용한 양태에서, 입자는 전기 절연성이거나 또는 높은 전기 저항(즉, 100마이크로오옴·cm이상의 전기 저항)을 갖는다. 높은 전기 저항을 갖는 입자를 사용하는 것이 강화재를 통한 전자의 전도로 인한 전기 신호의 손실을 억제하기 때문에 통상적인 전자 회로판 용도에는 바람직하다. 특정한 용도, 예를 들면 마이크로웨이브, 라디오 주파수 간섭 및 전자자기 간섭 용도를 위해서는 높은 전기 저항을 갖는 입자가 요구되지 않는다. 표 A의 선택된 물질의 전기 저항이 표 B에 포함되어 있다.

(계속)

당 분야의 숙련된 이들은 본 발명의 피복 조성물의 입자(18)가 상기 논의된 입자(18)의 혼합물 또는 임의의 조합을 포함할 수 있음을 인식할 것이다. 보다 구체적으로, 그리고 본 발명을 제한하지 않고, 입자(18)는 상기 개시된 임의의 물질로부터 제조된 추가의 입자의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 따라서, 모든 입자(18)는 동일할 필요가 없다: 이들은 화학적으로 상이하고/하거나 화학적으로 동일하지만, 외형 또는 성질이 상이할 수 있다. 추가의 입자는 일반적으로 50%이하, 바람직하게는 15%이하의 입자(18)를 포함할 수 있다.

한 양태에서, 입자(18)는 총 고형물 기준으로 피복 조성물의 0.001 내지 99중량%, 바람직하게는 50 내지 99중량%, 보다 바람직하게는 75 내지 99중량%를 구성한다. 이 양태에서, 특히 바람직한 피복물은 i) 300K의 온도에서 미터K 당 1와트 이상의 열 전도도를 갖는 유기 성분 및 판상 입자를 포함하는 피복물, ii) 유기 성분 및 비수화성 판상 입자를 포함하는 피복물, iii) 300K의 온도에서 미터K 당 1와트 이상의 열 전도도를 갖는, 붕소가 없는 판상 입자를 포함하는 피복물; iv) 300K의 온도에서 미터K 당 1와트 이상의 열 전도도를 갖는 판상 입자를 포함하는 수성 조성물의 잔사, 즉 섬유상의 판상 입자; 및 v) 300K의 온도에서 미터K 당 1와트 이상의 열 전도도를 갖는, 알루미나가 없고 비수화성인 입자를 포함하는 수성 조성물의 잔사, 즉 섬유상의 알루미나가 없고 비수화성인 입자를 포함하지만, 이로 제한되지는 않는다.

다른 양태에서, 입자(18)는 총 고형물 기준으로 피복 조성물의 0.001 내지 99중량%, 바람직하게는 1 내지 80중량%, 보다 바람직하게는 1 내지 40중량%를 구성한다. 또한, 입자(18)가 비수화성 무기 입자인 특정한 양태에서는, 입자는 총 고형물 기준으로 피복 조성물의 1 내지 50중량%, 바람직하게는 25중량% 미만을 구성한다.

또다른 양태에서, 입자(18)는 총 고형물 기준으로 피복 조성물의 20중량% 이상, 바람직하게는 20 내지 99중량%, 보다 바람직하게는 25 내지 80중량%, 가장 바람직하게는 50 내지 60중량%를 구성한다. 이 양태에서, 특히 바람직한 피복물은 무기 입자, 유기 중공 입자 및 복합체 입자에서 선택된 하나이상의 입자를 총 고형물을 기준으로 20% 이상 포함하는 수지 상용성 피복 조성물을 포함하며, 이때, 하나이상의 입자는 하나이상의 유리 섬유의 모스 경도 값을 초과하지 않는 모스 경도 값을 갖는다.

다른 양태에서, 입자(18)는 총 고형물 기준으로 피복 조성물의 1 내지 80중량%, 바람직하게는 1 내지 60중량%를 구성한다. 한 양태에서, 피복 조성물은 총 고형물을 기준으로 피복 조성물의 20 내지 60중량%, 바람직하게는 35 내지 55중량%, 보다 바람직하게는 30 내지 50중량%의 입자를 함유한다. 이 양태에 추가하여 바람직한 피복물은 (a) 비-열 팽창성 유기 물질, 무기 중합성 물질, 비-열 팽창성 복합체 물질 및 이의 혼합물에서 선택된 물질로부터 형성된 다수의 개별적인 입자(입자는 외부 열을 가하지 않고 스트랜드가 웨트- 아웃되기에 충분한 평균 입자 크기를 갖는다); (b) 상기 다수의 개별적인 입자와는 다른 하나이상의 윤활성 물질; 및 (c) 하나이상의 필름 형성 물질을 포함하는 수지 상용성 피복물을 포함한다. 입자에 추가하여, 피복 조성물은 바람직하게는 하나이상의 필름 형성 물질, 예를 들면 유기, 무기 및 천연 중합성 물질을 포함한다. 유용한 유기 물질은 합성 중합성 물질, 반합성 중합성 물질, 천연 중합성 물질 및 이의 혼합물에서 선택된 중합성 물질을 포함하지만, 이로 제한되지는 않는다. 합성 중합성 물질은 열가소성 물질 및 열경화성 물질을 포함하지만, 이로 제한되지는 않는다. 바람직하게는 중합성 필름 형성 물질은 유리 섬유의 표면(16)에 도포되었을 때 일반적으로 연속 필름을 형성한다.

일반적으로, 필름 형성 물질의 양은 총 고형물을 기준으로 피복 조성물의 1 내지 99중량%의 범위이다. 한 양태에서, 필름 형성 물질의 양은 바람직하게는 1 내지 50중량%, 보다 바람직하게는 1 내지 25중량%의 범위이다. 다른 양태에서, 필름 형성 물질은 20 내지 99중량%, 보다 바람직하게는 60 내지 80중량%의 범위이다.

다른 양태에서, 필름 형성 물질의 양은 바람직하게는 총 고형물을 기준으로 20 내지 75중량%, 보다 바람직하게는 40 내지 50중량%의 범위이다. 이 양태에서, 특히 바람직한 피복물은 무기 입자, 유기 중공 입자 및 복합체 입자에서 선택된 하나이상의 입자를 20중량% 이상 포함하고, 이때, 하나이상의 입자는 하나이상의 유리 섬유의 모스 경도 값을 초과하지 않는 모스 경도 값을 갖는다.

또다른 양태에서, 중합성 필름 형성 물질의 양은 총 고형물을 기준으로 피복 복 조성물의 1 내지 60중량%, 바람직하게는 5 내지 50중량%, 보다 바람직하게는 10 내지 30중량%의 범위일 수 있다. 이 양태에 추가하여 바람직한 피복물은 (a) 비-열 팽창성 유기 물질, 무기 중합성 물질, 비-열 팽창성 복합체 물질 및 이의 혼합물에서 선택된 물질로부터 형성된 다수의 개별적인 입자(입자는 외부 열을 가하지 않고 스트랜드가 웨트- 아웃되기에 충분한 평균 입자 크기를 갖는다); (b) 상기 다수의 개별적인 입자와는 다른 하나이상의 윤활성 물질; 및 (c) 하나이상의 필름 형성 물질을 포함하는 수지 상용성 피복물을 포함한다.

본 발명의 하나의 비제한적 양태에서, 열경화성 중합성 필름 형성 물질은 유리 섬유 스트랜드를 피복하기 위한 피복 조성물에서 사용하기에 바람직한 중합성 필름-형성 물질이다. 이런 물질은 인쇄된 회로판을 위한 적층체로서 사용되는 열경화성 매트릭스 물질과 상용성이 있고, 예를 들면 다기능성 에폭시 수지인 FR-4 에폭시 수지이고, 본 발명의 한 특정한 양태에서는 이작용성 브롬화된 에폭시 수지이다. 본원에 참고로 인용되어 있는 문헌[Electronic Materials Handbook^TM, ASM International(1989),p534-537]을 참고할 수 있다.

유용한 열경화성 물질은 열경화성 폴리에스테르, 에폭시 물질, 비닐 에스테르, 페놀계 화합물, 아미노플라스트, 열경화성 폴리우레탄 및 이들의 혼합물을 포함한다. 적합한 열경화성 폴리에스테르는 미주리주 캔사스시 소재의 쿡 컴포지츠앤드 폴리머즈(Cook Composites and Polymers)에서 시판하는 스티폴(STYPOL) 폴리에스테르 및 이탈리아 코모 소재의 DSM B.V.에서 시판하는 네옥실(NEOXIL) 폴리에스테르를 포함한다.

열경화성 중합체 물질의 비제한적 예는 에폭시 물질이다. 유용한 에폭시 물질은 분자에서 하나 이상의 에폭시 또는 옥시란기를 포함하고, 예를 들면 다가 알콜 또는 티올의 폴리글리시딜 에테르이다. 적합한 에폭시 필름-형성 중합체의 예는 텍사스주 휴스턴 소재의 쉘 케미칼 캄파니(Shell Chemical Company)에서 시판하는 에폰(EPON, 등록상표) 826 및 에폰(등록상표) 880 에폭시 수지를 포함한다.

유용한 열가소성 중합체 물질은 비닐 중합체, 열가소성 폴리에스테르, 폴리올레핀, 폴리아미드(예를 들면, 지방족 폴리아미드 또는 방향족 폴리아미드, 예를 들면 아라미드), 열가소성 폴리우레탄, 아크릴 중합체(예를 들면 폴리아크릴산) 및 이들의 혼합물을 포함한다.

본 발명의 다른 비제한적 양태에서 바람직한 중합성 필름 형성 물질은 비닐중합체이다. 본 발명에서 유용한 바람직한 비닐 중합체는 폴리비닐 피롤리돈, 예를 들면 PVP K-15, PVP K-30, PVP K-60 및 PVP K-90이고, 이들 각각은 뉴저지주 웨인 소재의 인터내셔날 스페셜티 프로덕츠(International Specialty Products Chemicals)로부터 상업적으로 구입가능하다. 다른 적합한 비닐 중합체는 뉴저지주 브릿지워터 소재의 내셔날 스타치 앤드 케미칼(National Starch and Chemical)에서 시판중인 레진(Resyn) 2828 및 레진 1037 비닐 아세테이트 중합체 유화액, 및 펜실베니아주 알렌타운 소재의 에이치. 비. 풀러(H.B. Fuller) 및 에어 프로덕츠 앤드 케미칼즈 캄파니(AirProducts and Chemicals Co.)로부터 시판중인 다른 폴리비닐 아세테이트, 및 에어 프로덕츠 앤드 케미칼즈 캄파니에서 시판하는 폴리비닐 알콜을 포함한다.

본 발명에 유용한 열가소성 폴리에스테르는 데스모펜(DESMOPHEN) 2000 및 데스모펜 2001KS를 포함하고, 이들 둘 모두는 펜실베니아주 피츠버그 소재의 바이엘 코포레이션(Bayer Corp.)으로부터 상업적으로 구입가능하다. 바람직한 폴리에스테르는 오하이오주 컬럼버스 소재의 보덴 케미칼즈(Borden Chemicals)로부터 시판중인 RD-847A 폴리에스테르 수지 및 스웨덴 소재의 에카 케미칼즈 에이비(EKa Chemicals AB)에서 시판하고 있는 디나콜 씨(Dynakoll Si) 100이다. 유용한 폴리아미드는 오하이오주 신시네티 소재의 코그니스 코포레이션(Cognis Corp.)에서 시판하는 베르사미드(VERSAMID) 및 벨기에 소재의 시바 가이기(Ciba Geigy)에서 시판하고 있는 에우레도르(EUREDOR) 제품을 포함한다. 유용한 열가소성 폴리우레탄은 코넥티컷 주 그린위치 소재의 시케이 위트코 케미칼 코포레이션(CK WitcoChemical Corp.)으로부터 시판중인 위트코본드(WITCOBOND, 등록상표) W-290H 및 뉴욕주 힉스빌 소재의 루코 폴리머 코포레이션(Ruco Polymer Corp.)에서 시판하는 루코탄(RUCOTHANE, 등록상표) 2011L 폴리우레탄을 포함한다.

본 발명의 피복 조성물은 하나 이상의 열경화성 중합체 물질과 하나 이상의 열가소성 중합체 물질의 혼합물을 포함할 수 있다. 인쇄된 회로판용 적층체에 특히 유용한 본 발명의 하나의 비제한적 양태에서, 수성 사이징 조성물의 중합체 물질은 RD-847A 폴리에스테르 수지, PVPK-30 폴리비닐 피롤리돈, 데스모펜 2000 폴리에스테르 및 베르사미드 폴리아미드의 혼합물을 포함한다. 인쇄된 회로판용 적층체에 적합한 다른 비제한적 양태에서, 수성 사이징 조성물의 중합체 물질은 에폰 826 에폭시 수지와 선택적으로 조합된 PVP K-30 폴리비닐 피롤리돈을 포함한다.

중합성 필름 형성 물질로서 사용하기에 적합한 반합성 중합성 물질은 셀룰로직, 예를 들면 하이드록시프로필셀룰로즈 및 변형된 전분, 예를 들면 네덜란드 소재의 에베베(AVEBE)에서 시판하는 콜로텍스(KOLLOTEX) 1250(에틸렌 옥사이드로 에스테르화된 저점도, 저 아밀로즈 감자계 전분)을 포함하지만, 이로 제한되지는 않는다.

중합성 필름 형성 물질로서 사용하기에 적합한 천연 중합성 물질은 감자, 옥수수, 밀, 찰옥수수, 사고(sago), 쌀, 마일로(milo) 및 이들의 혼합물로부터 제조된 전분을 포함하지만, 이로 제한되지는 않는다.

전분의 성질에 따라 전분이 입자(18) 및/또는 필름 형성 물질 둘모두로서 작용할 수 있음은 인식될 것이다. 보다 구체적으로, 일부 전분은 용매, 특히 물에 완전히 용해되어 필름 형성 물질로서 작용하지만, 다른 것들은 완전히 용해되지 않고 개개의 알갱이 크기를 유지하여 입자(18)로서 작용한다. 비록 전분(천연 및 반합성 둘모두)이 본 발명에 따라 사용될 수 있지만, 본 발명의 피복 조성물에는 바람직하게는 전분 물질이 없다. 본원에서 사용되는 용어 "실질적으로 전분 물질이 없는"은 피복 조성물이 피복 조성물의 총 고형물을 기준으로 50중량% 미만, 바람직하게는 35중량% 미만의 전분 물질을 함유함을 의미한다. 보다 바람직하게는, 본 발명의 피복 조성물에는 전분 물질이 본질적으로 없다. 본원에서 사용되는 용어 "본질적으로 전분 물질이 없는"은 피복 조성물이 피복 조성물의 총 고형물 기준으로 20중량% 미만, 바람직하게는 5중량% 미만의 전분 물질을 포함하고, 보다 바람직하게는 전분 물질이 없음을 의미한다.

인쇄된 회로판용 적층체로 혼입되는 섬유 스트랜드에 도포되는 전형적인 제 1 사이징 조성물은 수지 상용성이 아니어서, 중합성 매트릭스 물질로 혼입되기 전에 반드시 제거되어야 한다. 이전에 논의된 바와 같이, 바람직하게는 본 발명의 수지 조성물은 수지 상용성이고, 패브릭 가공 전에 섬유 스트랜드 또는 섬유로부터 제거될 필요가 없다. 보다 바람직하게는, 본 발명의 피복 조성물은 인쇄된 회로판을 제조하는데 사용되는 매트릭스 물질(아래에 논의되어 있다)과 상용성이고, 가장 바람직하게는 에폭시 수지 상용성이다.

중합성 필름 형성 물질은 수용성, 유화성, 분산성 및/또는 경화성일 수 있다. 본원에 사용된 "수용성"이란 용어는 중합체 물질이 본질적으로 균일하게 물에 블렌딩되고/되거나 분자 또는 이온적으로 물에 분산되어 순수한 용액을 형성할 수 있음을 의미한다. 본원에 참고로 인용되어 있는 문헌 [Hawley's, p1075]을 참고할 수 있다. "유화성"이란 중합체 물질이 유화제의 존재하에서 본질적으로 안정한 혼합물을 형성할 수 있거나 또는 물에 현탁될 수 있음을 의미한다. 본원에 참고로 인용되어 있는 문헌 [Hawley's, p461]을 참고할 수 있다. 적합한 유화제의 비제한적인 예는 하기 개시되어있다. "분산성"이란 중합체 물질의 임의의 성분이 라텍스와 같은 미분된 입자로서 물 전체에 걸쳐 분포될 수 있음을 의미한다. 본원에 참고로 인용되어 있는 문헌 [Hawley's, p435]을 참고할 수 있다. 분산액의 균일성은 하기 논의되는 습윤제, 분산제 또는 유화제(계면활성제)의 첨가에 의해 증가될 수 있다. "경화성"이란 중합체 물질 및 사이징 조성물의 다른 성분이 중합체 물질의 물성을 변화시키기 위해 필름으로 응집하거나 서로 가교결합할 수 있음을 의미한다. 본원에 참고로 인용되어 있는 문헌 [Hawley's, p331]을 참고할 수 있다.

상기 논의된 중합체 물질에 추가하여 또는 그 대신에, 본 발명의 피복 조성물은 바람직하게는 하나 이상의 유리 섬유 커플링제, 예를 들면 오가노 실란 커플링제, 전이금속 커플링제, 포스포네이트 커플링제, 알루미늄 커플링제, 아미노-함유 워너(Werner) 커플링제 및 이들의 혼합물을 포함한다. 이들 커플링제는 전형적으로 이중 작용성을 갖는다. 각각의 금속 또는 규소 원자는 섬유 표면 및/또는 수지 매트릭스의 성분들과 반응하거나 혼화될 수 있는 하나 이상의 기에 결합되어 있다. 본원에 사용된 "상용성"이란 기가 예를 들면 극성력, 습윤력 또는 용매화력에 의해 섬유 표면 및/또는 피복 조성물의 성분을 화학적으로 끌어당기거나 결합하지 않음을 의미한다. 하나의 비제한적 양태에서, 각각의 금속 또는 규소 원자는 커플링제가 유리 섬유 표면과 반응하게 하는 하나이상의 가수분해성 기, 및 커플링제가 수지 매트릭스의 성분과 반응하게 하는 하나이상의 작용성 기에 결합한다.

가수분해성 기의 예는및 1,2- 또는 1,3-글리콜의 모노하이드록시 및/또는 환상 C₂-C₃잔사를 포함한다(이때, R¹은 C₁-C₃알킬이고; R²는 H 또는 C₁-C₄알킬이고; R³및 R⁴는 독립적으로 H, C₁-C₄알킬 또는 C₆-C₈아릴로부터 선택되고; R⁵는 C₄-C₇알킬렌이다), 적합한 상용성 기 또는 작용기의 예는 에폭시, 글리시독시, 머캅토, 시아노, 알릴, 알킬, 우레타노, 할로, 이소시아나토, 우레이도, 이미다졸리닐, 비닐, 아크릴레이토, 메타크릴레이토, 아미노 또는 폴리아미노기를 포함한다.

작용성 오가노 실란 커플링제가 본 발명에 사용하기에 바람직하다. 유용한 작용성 오가노 실란 커플링제의 예는 감마-아미노프로필트리알콕시실란, 감마-이소시아나토프로필트리에톡시실란, 비닐-트리알콕시실란, 글리시독시프로필트리알콕시실란 및 우레이도프로필트리알콕시실란을 포함한다. 바람직한 작용성 오가노 실란 커플링제는 A-187 감마-글리시독시-프로필트리메톡시실란, A-174 감마-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, A-1100 감마-아미노프로필트리에톡시실란 실란커플링제, A-1108 아미노 실란 커플링제 및 A-1160 감마-우레이도프로필트리에톡시실란(이들 각각은 뉴욕주 태리타운 소재의 CK 위트코 코포레이션으로부터 상업적으로 구입가능하다)을 포함한다. 오가노 실란 커플링제는 바람직하게는 약 1:1의 화학량론비로 섬유에 도포하기 전에 물로 적어도 부분적으로 가수분해될 수 있거나, 경우에 따라 가수분해되지 않은 형태로 도포될 수 있다. 물의 pH는 당 분야에 공지되어 있는 바와 같이 커플링제의 가수분해를 개시하거나 가속시키기 위해 산 또는 염기를 첨가함으로써 변화될 수 있다.

적절한 전이 금속 커플링제는 티탄, 지르코늄, 이트륨 및 크롬 커플링제를 포함한다. 적절한 티타네이트 커플링제 및 지르코네이트 커플링제는 켄리치 페트로케미칼 캄파니(Kenrich Petrochemical Company)로부터 상업적으로 구입할 수 있다. 적절한 크롬 착체는 미국 델라웨어주 윌밍톤 소재의 이.아이. 듀퐁 드 네무르(E.I. duPont de Nemours)로부터 상업적으로 구입할 수 있다. 아미노-함유 베르너(Werner) 유형의 커플링제는 크롬과 같은 3가 핵 원자가 아미노 작용기를 갖는 유기산에 배위된 착체 화합물이다. 그밖에 당해 분야의 숙련자에게 공지된 금속 킬레이트 및 배위형 커플링제를 본원에 사용할 수 있다.

커플링제의 양은 일반적으로 총 고형 함량을 기준으로 피복 조성물의 약 1 내지 약 99 중량%의 범위이다. 한 양태에서, 커플링제의 양은 총 고형 함량을 기준으로 피복 조성물의 약 1 내지 약 30 중량%, 바람직하게는 1 내지 10중량%, 보다 바람직하게는 2 내지 8중량%의 범위이다.

본 발명의 피복 조성물은 윤활제로서 작용하도록 섬유의 표면에 균일한 전하를 부여하여 섬유가 서로 밀어내게 하여 섬유들 사이의 마찰을 감소시키는 하나이상의 연화제 또는 계면활성제를 추가로 포함할 수 있다. 반드시 요구되는 것은 아니지만, 바람직하게는 연화제는 피복 조성물의 다른 성분들과는 화학적으로 상이하다. 이런 연화제는 양이온성 윤활제, 비이온성 윤활제, 음이온성 윤활제 및 이들의 혼합물, 예를 들어 지방산의 아민염, 알킬 이미다졸린 유도체(예를 들어, 뉴저지주 프린스톤 소재의 롱-풀랑/로디아(Rhone Poulenc/Rhodia)로부터 상업적으로 구입가능한 케이션(CATION) X), 산 가용화된 지방산 아미드, 지방산과 폴리에틸렌 이민의 축합물, 및 아미드 치환된 폴리에틸렌 이민(예를 들어, 오하이오주 신시네티 소재의 코그니스 코포레이션(Cognis Corporation)으로부터 상업적으로 구입가능한 부분적으로 아미드화된 폴리에틸렌 이민)을 포함한다. 피복 조성물이 60중량%까지의 연화제를 포함할 수 있지만, 피복 조성물은 바람직하게는 20중량% 미만, 보다 바람직하게는 5중량% 미만의 연화제를 포함한다. 연화제에 대해 보다 많은 정보에 대해서는 본원에 참고로 혼입된 A.J. Hall의 문헌[Textile Finishing, 2판(1957), page 108-115]를 참고할 수 있다.

본 발명의 피복 조성물은 직조 동안 섬유 스트랜드에 바람직한 가공 특성을 부여하도록 상기 논의된 연화제 및 중합성 물질과는 화학적으로 다른 하나이상의 윤활 물질을 추가로 포함할 수 있다. 적합한 윤활 물질은 오일, 왁스, 그리스 및 이의 혼합물로부터 선택될 수 있다. 본 발명에서 유용한 왁스 물질의 비제한적 예는 수용성, 유화성 또는 분산성 왁스 물질, 예를 들면 식물성, 동물성, 광물성, 합성 또는 석유 왁스, 예를 들면 파라핀을 포함한다. 본 발명에서 유용한 오일은 천연 오일, 반합성 오일 및 합성 오일 둘 모두를 포함한다. 일반적으로, 왁스 또는 다른 윤활 물질의 양은 총 고형물 기준으로 사이징 조성물의 0 내지 80중량%, 바람직하게는 1 내지 50중량%, 보다 바람직하게는 20 내지 40중량%, 가장 바람직하게는 25 내지 35중량%의 범위일 수 있다.

바람직한 윤활 물질은 극성 특성을 갖는 왁스 및 오일을 포함하고, 보다 바람직하게는 극성 특성 및 35℃이상, 보다 바람직하게는 45℃이상의 융점을 갖는 고결정성 왁스를 포함한다. 이런 물질은 극성 특성을 갖고 있지 않은 왁스 및 오일을 함유한 사이징 조성물로 피복된 섬유 스트랜드에 비해, 이런 극성 물질을 함유하는 사이징 조성물로 피복된 섬유 스트랜드상의 극성 수지의 웨트-아웃 및 웨트-드로우를 개선시키는 것으로 생각된다. 극성 특징을 갖는 바람직한 윤활 물질은 (1) 모노카복실산 및 (2) 일가 알콜을 반응시킴으로써 형성된 에스테르를 포함한다. 본 발명에서 사용되는 이런 지방산 에스테르의 비제한적 예는 세틸 팔미테이트(이것이 바람직하며, 예를 들면 뉴저지주 메이우드 소재의 스테판 캄파니(Stepan Company)의 케스코(KESSCO) 653 또는 스테판텍스(STEPANTEX) 653이다), 세틸 미리스테이트(또한 스테판 캄파니에서 스테판루브(STEPANLUBE) 654로서 시판한다), 세틸 라우레이트, 옥타데실 라우레이트, 옥타데실 미리스테이트, 옥타데실 팔미테이트 및 옥타데실 스테아레이트를 포함한다. 본 발명에서 유용한 다른 지방산 에스테르, 윤활 물질은 트리메틸올프로판 트리펠라고네이트, 천연 경뇌 및 트리글리세라이드 오일, 예를 들면 대두유, 아마인유, 에폭시화된 대두유 및 에폭시화된 아마인유를 포함하지만, 이로 제한되지는 않는다.

윤활 물질은 또한 수용성 중합성 물질을 포함할 수 있다. 유용한 물질의 비제한적 예는 폴리알킬렌 글리콜 및 폴리옥시알킬렌 폴리올, 예를 들면 뉴저지주 파르시파니 소재의 BASF 코포레이션에서 시판하는 마콜(MACOL) E-300, 및 코넥티컷 주 댄버리 소재의 유니온 카비드 코포레이션(Union Carbide Corporation)에서 시판하는 카보왁스(CARBOWAX) 300 및 카보왁스 400을 포함한다. 유용한 윤활 물질의 다른 비제한적 예는 코넥티컷주 댄버리 소재의 유니온 카비드 코포레이션에서 시판하는 폴리(에틸렌 옥사이드)인 폴리옥스(POLYOX) WSR 301이다.

본 발명의 피복 조성물은 상기 언급된 윤활 물질에 추가하여 또는 이를 대신하여 하나이상의 다른 윤활 물질, 예를 들면 비극성 석유 왁스를 추가로 포함할 수 있다. 비극성 석유 왁스의 비제한적 예는 각각 오하이오주 신시네티 소재의 미켈만 인코포레이티드(Michelman Inc.) 및 조지아주 커밍 소재의 베이커 페트롤라이트(Baker Petrolite)의 중합체 지부에서 시판하고 있는 미켐(MICHEM, 등록상표) 루브(LUBE) 296, 미세결정성 왁스, 폴리메콘(POLYMEKON, 등록상표) SPP-W 미세결정성 왁스 및 페트롤라이트(PETROLITE) 75 미세결정성 왁스를 포함한다. 일반적으로 이 유형의 왁스의 양은 사이징 조성물의 총 고형물의 10중량% 미만일 수 있다.

본 발명의 피복 조성물은 또한 수지 상용성을 유지하면서, 이런 가공 조작동안의 보플, 뭉치 및 파괴된 필라멘트의 가능성을 감소시킴으로써 직조 및 편조시 우수한 가공성을 제공하고, 본 발명의 피복된 섬유 스트랜드의 윤활성을 추가로 개선시키기 위해 수지 반응성 희석제를 포함할 수 있다. 본원에서 사용되는 "수지 반응성 희석제"는 희석제가 피복 조성물이 상용성이 있는 바로 그 수지와 화학적으로 반응할 수 있는 작용기를 포함함을 의미한다. 희석제는 수지 시스템과 반응하는 하나이상의 작용기, 바람직하게는 에폭시 수지 시스템과 반응하는 작용기, 보다 바람직하게는 FR-4 에폭시 수지 시스템과 반응하는 작용기가 있는 임의의 윤활제일 수 있다. 적합한 윤활제의 비제한적 예는 아민 기, 알콜 기, 무수물 기, 산 기 또는 에폭시 기가 있는 윤활제를 포함한다. 아민 기가 있는 윤활제의 비제한적 예는 개질된 폴리에틸렌 아민, 예를 들면, 에머리(EMERY) 6717이고, 이는 오하이오주 신시네티 소재의 코그니스 코포레이션에서 시판하는 부분적으로 아미드화된 폴리에틸렌 이민이다. 알콜 기가 있는 윤활제의 비제한적 예는 폴리에틸렌 글리콜, 예를 들면 코넥티컷 주 댄버리 소재의 유니온 카비드 코포레이션에서 시판하는 카보왁스 300이다. 산 기가 있는 윤활제의 비제한적 예는 지방 산, 예를 들면 스테아르산 및 스테아르산의 염이다. 에폭시 기가 있는 윤활제의 비제한적 예는 에폭시화된 대두유 및 에폭시화된 아마인유, 예를 들면, 플렉솔 로에(FLEXOL LOE)(이는 에폭시화된 아마인유이다) 및 플렉솔 에포(FLEXOL EPO)(이는 에폭시화된 대두유이다)(이들 둘 모두는 코넥티컷 주 댄버리 소재의 유니온 카비드 코포레이션에서 시판하고 있다) 및 LE-9300 에폭시화된 실리콘 유화액(이는 뉴욕주 태리타운 소재의 CK 위트코 코포레이션에서 시판하고 있다)을 포함한다. 비록 본 발명에서 제한하고 있지는 않지만, 사이징 조성물은 총 고형물을 기준으로 사이징 조성물의 15중량% 미만의 양으로 상기 논의된 바와 같은 수지 반응성 희석제를 포함할 수 있다.

피복 조성물은 피복 조성물의 유화 또는 분산 성분, 예를 들면 입자(18) 및/또는 윤활 물질을 위해 하나이상의 유화제를 추가로 포함할 수 있다. 적합한 유화제 또는 계면활성제의 비제한적 예로는 폴리옥시알킬렌 블록 공중합체(예를 들어, 미국 뉴저지주 파르시파니 소재의 BASF 코포레이션으로부터 상업적으로 구입가능한 플루로닉(PLURONIC^TM) F-108 폴리옥시프로필렌-폴리옥시에틸렌 공중합체(이 플루로닉 F-108 공중합체는 상표명 신페로닉(SYNPERONIC) F-108로 유럽에서 구입할 수 있다), 에톡실화 알킬 페놀(예를 들어, 미국 뉴저지주 웨인 소재의 GAF 코포레이션으로부터 상업적으로 구입가능한 이게팔(IGEPAL) CA-630 에톡실화 옥틸페녹시에탄올), 폴리옥시에틸렌 옥틸페놀 글리콜 에테르, 소르비톨 에스테르의 에틸렌 옥사이드 유도체(예를 들면 뉴저지주 파르시파니 소재의 BASF로부터 상업적으로 구입가능한 티마즈(TMAZ) 81), 폴리옥시에틸화 식물성 오일(예를 들어, 롱-풀랑/로디아로부터 상업적으로 구입가능한 알카물스(ALKAMULS) EL-719), 에톡실화된 알킬페놀(예를 들면 BASF에서 상업적으로 구입가능한 마콜(MACOL) OP-10 SP) 및 노닐페놀 계면활성제(예를 들어, BASF로부터 상업적으로 구입가능한 마콜 NP-6 및 이코놀(ICONOL) NP-6, 및 베네룩스 소재의 콘 베아(CON BEA)에서 시판하는 세로물(SERMUL) EN 668)을 들 수 있다.

일반적으로, 유화제의 양은 총 고형 함량을 기준으로 피복 조성물의 약 1 내지 약 30 중량%, 바람직하게는 1 내지 15중량%일 수 있다.

가교결합 물질(예를 들어, 멜라민 포름알데하이드) 및 가소제(예를 들어, 프탈레이트, 트리멜리테이트 및 아디페이트)가 또한 피복 조성물에 포함될 수 있다.가교결합제 또는 가소제의 양은 총 고형 함량을 기준으로 피복 조성물의 약 1 내지 약 5 중량%일 수 있다.

그밖의 첨가제, 예를 들어 실리콘, 살진균제, 살균제 및 소포성 물질이 일반적으로 약 5 중량% 미만의 양으로 피복 조성물에 포함될 수 있다. 피복 조성물의 pH를 약 2 내지 약 10으로 조정하기에 충분한 양의 유기산, 무기산, 유기 염기 또는 무기 염기가 또한 피복 조성물에 포함될 수 있다. 적절한 실리콘 유화액의 비제한적인 예로는 뉴욕주 태리타운 소재의 CK 위트코 코포레이션으로부터 상업적으로 구입할 수 있는 LE-9300 에폭시화 실리콘 유화액이다. 적절한 살균제의 예는 뉴저지주 라웨이 소재의 M＆T 케미칼즈(Chemicals)로부터 상업적으로 구입가능한 바이오메트(Biomet) 66 항미생물 화합물이다. 적절한 소포성 물질은 코넥티컷주 그린위치 소재의 CK 위트코 코포레이션으로부터 상업적으로 구입가능한 새그(SAG) 물질, 및 뉴저지주 파르시파니 소재의 BASF 캄파니로부터 구입가능한 마주(MAZU) DF-136이다. 수산화암모늄은 경우에 따라 피복을 안정화시키기 위해 피복 조성물에 첨가될 수 있다. 물(바람직하게는 탈이온수)은 스트랜드 상의 전체적으로 균일한 피복을 촉진시키기에 충분한 양으로 피복 조성물에 포함된다. 피복 조성물의 고형 중량%는 일반적으로 약 1 내지 약 20 중량%이다.

한 양태에서 본 발명의 피복 조성물은 바람직하게는 실질적으로 유리질 물질을 포함하지 않는다. 본원에 사용된 바와 같이, "실질적으로 유리질 물질을 포함하지 않는"이란 피복 조성물이 유리 복합체를 형성하는 유리질 매트릭스 물질을 50 체적% 미만, 바람직하게는 약 35 체적% 미만으로 함유함을 의미한다. 보다바람직한 양태에서, 본 발명의 피복 조성물에는 본질적으로 유리질 물질이 없다. 본원에서 사용되는 용어 "본질적으로 유리질 물질이 없는"은 피복 조성물이 총 고형물 기준으로 20중량% 미만, 보다 바람직하게는 5중량% 미만의 유리질 복합체를 형성하기 위한 유리질 매트릭스 물질을 포함하고, 보다 바람직하게는 유리질 물질이 없음을 의미한다.

이러한 유리질 매트릭스 물질의 예로는 당해 분야의 숙련자에게 널리 공지된 흑색 유리 세라믹 매트릭스 물질 또는 알루미노실리케이트 매트릭스 물질을 들 수 있다.

본 발명의 한 양태에서, 다수의 섬유를 포함하는 섬유 스트랜드는 300K의 온도에서 측정하였을 때, 미터K 당 1와트 이상의 열 전도도를 갖는 판상 입자 및 유기 성분을 포함하는 피복으로 적어도 부분적으로 피복되어 있다. 다른 양태에서, 다수의 섬유를 포함하는 섬유 스트랜드는 유기 성분 및 비-수화성, 판상 입자를 포함하는 피복으로 적어도 부분적으로 피복되어 있다. 이들 각각의 양태에서, 유기 성분 및 판상 입자는 상기 논의된 피복 성분으로부터 선택될 수 있다. 유기 성분 및 판상 입자는 동일하거나 상이할 수 있고, 피복물은 수성 피복 조성물 또는 분말 피복 조성물의 잔사일 수 있다.

또다른 양태에서, 다수의 섬유를 포함하는 섬유 스트랜드는 300K의 온도에서 미터K 당 1와트 이상의 열 전도도를 갖는, 하나이상의 붕소가 없는 판상 입자를 포함하는 피복물로 적어도 부분적으로 피복되어 있다. 또다른 양태에서, 다수의 섬유를 포함하는 섬유 스트랜드는 300K의 온도에서 미터K 당 1와트 이상의 열 전도도를 갖는 판상 입자를 포함하는 수성 조성물의 잔사로 적어도 부분적으로 피복되어 있다. 또다른 양태에서, 다수의 섬유를 포함하는 섬유 스트랜드는 300K의 온도에서 미터K 당 1와트 이상의 열 전도도를 갖는, 알루미나가 없고 비수화성인 입자를 포함하는 수성 조성물의 잔사로 적어도 부분적으로 피복되어 있다.

이들 양태에서 성분은 상기 논의된 피복 성분으로부터 선택될 수 있고, 추가의 성분들은 또한 상기 언급된 것들로부터 선택될 수 있다.

본 발명의 다른 양태에서, 다수의 섬유를 포함하는 섬유 스트랜드는 적어도 하나의 섬유의 표면의 적어도 일부상에 수지 상용성 피복 조성물로 적어도 부분적으로 피복되어 있고, 이때 수지 상용성 피복 조성물은 (a) 비-열 팽창성 유기 물질, 무기 중합성 물질, 비-열 팽창성 복합체 물질 및 이의 혼합물에서 선택된 물질로부터 형성된 다수의 개별적인 입자(입자는 스트랜드가 웨트- 아웃되기에 충분한 평균 입자 크기를 갖는다); (b) 상기 다수의 개별적인 입자와는 다른 하나이상의 윤활성 물질; 및 (c) 하나이상의 필름 형성 물질을 포함한다. 이들 양태에서 성분은 상기 논의된 피복 성분으로부터 선택될 수 있다. 또다른 양태에서, 다수의 개별적인 입자는 섬유중 하나이상과 하나이상의 인접한 섬유 사이의 틈새 공간을 제공한다.

다른 양태에서, 다수의 섬유를 포함하는 섬유 스트랜드는 적어도 하나의 섬유의 표면의 적어도 일부상에 수지 상용성 피복 조성물로 적어도 부분적으로 피복되어 있고, 이때 수지 상용성 피복 조성물은 (a) (i) 유기 물질로부터 형성된 하나이상의 입자 및 (ii) 질화붕소, 흑연 및 금속 디칼코게나이드로부터 선택된 무기물질로부터 형성된 하나이상의 입자를 포함하는 다수의 입자(입자는 스트랜드가 웨트- 아웃되기에 충분한 평균 입자 크기를 갖는다); (b) 상기 다수의 개별적인 입자와는 다른 하나이상의 윤활성 물질; 및 (c) 하나이상의 필름 형성 물질을 포함한다.

또다른 양태에서, 다수의 섬유를 포함하는 섬유 스트랜드는 적어도 하나의 섬유의 표면의 적어도 일부상에 수지 상용성 피복 조성물로 적어도 부분적으로 피복되어 있고, 이때 수지 상용성 피복 조성물은 (a) 유기 물질, 무기 중합성 물질, 복합체 물질 및 이의 혼합물에서 선택된 물질로부터 형성된 다수의 개별적인 입자(입자는 레이저 산란 기술에 따라 측정하였을 때 0.1 내지 5㎛ 범위의 평균 입자 크기를 갖는다); (b) 상기 다수의 개별적인 입자와는 다른 하나이상의 윤활성 물질; 및 (c) 하나이상의 필름 형성 물질을 포함한다.

또다른 양태에서, 상기 개시된 수지 상용성 피복 조성물은 (a) 총 고형물을 기준으로 20 내지 60중량%, 바람직하게는 35 내지 55중량%, 보다 바람직하게는 30 내지 50중량%의 다수의 개별적인 입자, (b) 총 고형물을 기준으로 0 내지 80중량%, 바람직하게는 1 내지 50중량%, 보다 바람직하게는 20 내지 40중량%의 하나이상의 윤활 물질, 및 (c) 총 고형물을 기준으로 1 내지 60중량%, 바람직하게는 5 내지 50중량%, 보다 바람직하게는 10 내지 30중량%의 하나이상의 필름 형성 물질을 함유한다.

본 발명의 또다른 양태에서, 다수의 섬유를 포함하는 섬유 스트랜드는 적어도 하나의 섬유의 표면의 적어도 일부상에 수지 상용성 피복 조성물로 적어도 부분적으로 피복되어 있고, 이때 수지 상용성 피복 조성물은 (a) 유기 물질, 복합체 물질 및 이의 혼합물에서 선택된 물질로부터 형성된 다수의 개별적인, 비-왁스성 입자(입자는 레이저 산란 기술에 따라 측정하였을 때 0.1 내지 5㎛ 범위의 평균 입자 크기를 갖는다); 및 (b) 상기 다수의 개별적인 입자와는 다른 하나이상의 윤활성 물질을 포함한다.

본 발명의 또다른 양태에서, 다수의 섬유를 포함하는 섬유 스트랜드는 적어도 하나의 섬유의 표면의 적어도 일부상에 수지 상용성 피복 조성물로 적어도 부분적으로 피복되어 있고, 이때 수지 상용성 피복 조성물은 무기 입자, 유기 중공 입자 및 복합체 입자중에서 선택된 하나이상의 입자를 총 고형물 기준으로 20중량%이상 포함하고, 이때 하나이상의 입자는 섬유중 하나이상의 모스 경도 값을 초과하지 않는 모스 경도 값을 갖는다.

본 발명의 또다른 양태에서, 다수의 섬유를 포함하는 섬유 스트랜드는 적어도 하나의 섬유의 표면의 적어도 일부상에 수지 상용성 피복 조성물로 적어도 부분적으로 피복되어 있고, 이때 수지 상용성 피복 조성물은 (a) 섬유중 하나이상의 모스 경도 값을 초과하지 않는 모스 경도 값을 갖는 하나이상의 판상, 무기 입자; 및 (b) 하나이상의 중합성 물질을 포함한다.

본 발명의 추가의 양태에서, 다수의 섬유를 포함하는 섬유 스트랜드는 적어도 하나의 섬유의 표면의 적어도 일부상에 수지 상용성 피복 조성물로 적어도 부분적으로 피복되어 있고, 이때 수지 상용성 피복 조성물은 (a) 하나이상의 중공, 비-열 팽창성 유기 입자; 및 (b) 하나이상의 중공 유기 입자와는 다른 하나이상의 윤활 물질을 포함한다.

전술된 양태 각각의 성분은 상기 논의된 피복 성분으로부터 선택될 수 있고, 추가의 성분들은 또한 상기 언급된 것들로부터 선택될 수 있다.

본 발명의 한 양태에서, 섬유는 300K의 온도에서 측정하였을 때, 미터K 당 1와트 이상의 열 전도도를 갖는 판상 입자 및 유기 성분을 포함하는 조성물로 피복되어 있다. 다른 양태에서 섬유를 유기 성분 및 비-수화성 판상 입자를 포함하는 조성물로 피복되어 있다. 또다른 양태에서, 섬유는 300K의 온도에서 미터K 당 1와트 이상의 열 전도도를 갖는, 하나이상의 붕소가 없는 판상 입자를 포함하는 조성물로 피복되어 있다. 또다른 양태에서, 섬유는 300K의 온도에서 미터K 당 1와트 이상의 열 전도도를 갖는 하나이상의 판상 입자를 포함하는 조성물로 피복되어 있다. 또다른 양태에서, 섬유는 300K의 온도에서 미터K 당 1와트 이상의 열 전도도를 갖는, 알루미나가 없는 비수화성 무기 입자를 하나이상 포함하는 조성물로 피복되어 있다.

본 발명의 다른 양태에서, 섬유는 (a) 비-열 팽창성 유기 물질, 무기 중합성 물질, 비-열 팽창성 복합체 물질 및 이의 혼합물에서 선택된 물질로부터 형성된 다수의 개별적인 입자(다수의 입자는 스트랜드가 웨트- 아웃되기에 충분한 평균 입자 크기를 갖는다); (b) 상기 다수의 개별적인 입자와는 다른 하나이상의 윤활성 물질; 및 (c) 하나이상의 필름 형성 물질을 포함하는 조성물로 피복되어 있다. 또다른 양태에서, 섬유는 (a) (i) 유기 물질로부터 형성된 하나이상의 입자 및 (ii) 질화붕소, 흑연 및 금속 디칼코게나이드로부터 선택된 무기 물질로부터 형성된 하나이상의 입자를 포함하는 다수의 입자(입자는 스트랜드가 웨트- 아웃되기에 충분한 평균 입자 크기를 갖는다); (b) 상기 다수의 개별적인 입자와는 다른 하나이상의 윤활성 물질; 및 (c) 하나이상의 필름 형성 물질을 포함하는 조성물로 피복되어 있다.

또다른 양태에서, 섬유는 (a) 유기 물질, 무기 중합성 물질, 복합체 물질 및 이의 혼합물에서 선택된 물질로부터 형성된 다수의 개별적인 입자(입자는 레이저 산란 기술에 따라 측정하였을 때 0.1 내지 5㎛ 범위의 평균 입자 크기를 갖는다); (b) 상기 다수의 개별적인 입자와는 다른 하나이상의 윤활성 물질; 및 (c) 하나이상의 필름 형성 물질을 포함하는 조성물로 피복되어 있다.

또다른 양태에서, 섬유는 (a) 유기 물질, 복합체 물질 및 이의 혼합물에서 선택된 물질로부터 형성된 다수의 개별적인, 비-왁스성 입자(입자는 레이저 산란 기술에 따라 측정하였을 때 0.1 내지 5㎛ 범위의 평균 입자 크기를 갖는다); 및 (b) 상기 다수의 개별적인 입자와는 다른 하나이상의 윤활성 물질을 포함하는 조성물로 피복되어 있다. 본 발명의 또다른 양태에서, 섬유는 무기 입자, 유기 중공 입자 및 복합체 입자중에서 선택된 다수의 입자를 총 고형물 기준으로 20중량%이상 포함하는 수지 상용성 피복 조성물을 포함하는 조성물로 피복되어 있고, 이때 입자는 상기 유리 섬유의 모스 경도 값을 초과하지 않는 모스 경도 값을 갖는다.

본 발명의 또다른 양태에서, 섬유는 (a) 다수의 판상, 무기 입자 및 (b) 하나이상의 중합성 물질을 포함하는 조성물로 피복되어 있다. 또다른 양태에서, 섬유는 (a) 다수의 중공, 비-열 팽창성 유기 입자, 및 (b) 하나이상의 중공 유기입자와는 다른 하나이상의 중합성 물질을 포함하는 조성물로 피복되어 있다. 본 발명의 또다른 양태에서, 섬유는 섬유의 표면의 적어도 일부상의 사이징 조성물의 제 1 피복물 및 사이징 조성물의 제 1 피복물의 적어도 일부상에 도포된 다수의 개별적 입자를 포함하는 수성 피복물의 잔사를 포함하는 제 2 피복물을 갖는 수지 상용성 피복 조성물로 피복되어 있다.

전술된 양태 각각의 성분은 상기 논의된 피복 성분으로부터 선택될 수 있고, 추가의 성분들은 또한 상기 언급된 것들로부터 선택될 수 있다.

본 발명의 하나의 비제한적인 양태에서, 본 발명의 섬유 스트랜드의 섬유중 하나이상의 적어도 일부분에 폴라썸 160 질화붕소 분말 및/또는 보론 니트라이드 릴리이스코트 분산액, 에폰 826 에폭시 필름-형성 물질, PVP K-30 폴리비닐 피롤리돈, A-187 에폭시-작용성 오가노 실란 커플링제, 알카물스 EL-719 폴리옥시에틸화 식물성 오일, 이게팔 CA-630 에톡실화 옥틸페녹시에탄올, 일리노이주 시카고 소재의 스테판 캄파니로부터 상업적으로 구입가능한 케스코 PEG 600 폴리에틸렌 글리콜 모노라우레이트 에스테르, 및 에머리 6717 부분적으로 아미드화된 폴리에틸렌 이민을 포함하는 수성 피복 조성물을 도포하였다.

천을 직조하는 다른 비제한적 양태에서, 본 발명의 섬유 스트랜드의 유리 섬유중 하나이상의 적어도 일부분에, 폴라썸 160 질화붕소 분말 및/또는 보론 니트라이드 릴리이스코트 분산액, RD-847A 폴리에스테르, PVP K-30 폴리비닐 피롤리돈, 데스모펜(DESMOPHEN) 2000 폴리에스테르, A-174 아크릴-작용성 오가노 실란 커플링제 및 A-187 에폭시-작용성 오가노 실란 커플링제, 플루로닉 F-108 폴리옥시프로필렌-폴리옥시에틸렌 공중합체, 마콜 NP-6 노닐페놀 계면활성제, 베르사미드 140 및 LE-9300 에폭시화 실리콘 유화액을 포함하는 수성 사이징 조성물의 건조된 잔사를 도포하였다.

본 발명의 전자 회로판에 사용하기 위한 패브릭의 다른 비제한적인 양태에서, 본 발명의 섬유 스트랜드의 유리 섬유중 하나이상의 적어도 일부분에 폴라썸 PT 160 질화붕소 분말 및/또는 오르팍 보론 니트라이드 릴리이스코트-콩크 25 분산액, PVP K-30 폴리비닐 피롤리돈, A-174 아크릴-작용성 오가노 실란 커플링제, A-187 에폭시-작용성 오가노 실란 커플링제, 알카물스 EL-719 폴리옥시에틸화 식물성 오일, 에머리 6717 부분적으로 아미드화된 폴리에틸렌 이민, RD-847A 폴리에스테르, 데스모펜 2000 폴리에스테르, 플루로닉 F-108 폴리옥시프로필렌-폴리옥시에틸렌 공중합체, 이코놀 NP-6 알콕실화된 노닐 페놀 및 새그 10 소포 물질을 포함하는 수성 피복 조성물을 도포하였다. 경우에 따라 이 특정한 양태는 선택적으로 로파크 HP-1055 및/또는 로파크 OP-96 스티렌-아크릴 공중합체 중공구를 추가로 포함한다.

본 발명의 전자 회로판에 사용하기 위한 패브릭의 다른 비제한적인 양태에서, 본 발명의 섬유 스트랜드의 유리 섬유중 하나이상의 적어도 일부분에 폴라썸 PT 160 질화붕소 분말 및/또는 오르팍 보론 니트라이드 릴리이스코트-콩크 25 분산액, RD-847A 폴리에스테르, PVP K-30 폴리비닐 피롤리돈, 데스모펜 2000 폴리에스테르, A-174 아크릴-작용성 오가노 실란 커플링제, A-187 에폭시-작용성 오가노 실란 커플링제, 플루로닉 F-108 폴리옥시프로필렌-폴리옥시에틸렌 공중합체, 베르사미드 140 폴리아미드 및 마콜 NP-6 노닐 페놀을 포함하는 수성 사이징 조성물의 잔사를 도포하였다. 경우에 따라 이 특정한 양태는 선택적으로 로파크 HP-1055 및/또는 로파크 OP-96 스티렌-아크릴 공중합체 중공구를 추가로 포함한다.

적층된 인쇄된 회로판에 사용하기 위한 직조 패브릭을 위한 또다른 비제한적인 양태에서, 본 발명의 섬유 스트랜드의 유리 섬유중 하나이상의 적어도 일부분에 로파크 HP-1055 및/또는 로파크 OP-96 스티렌-아크릴 공중합체 중공구, PVP K-30 폴리비닐 피롤리돈, A-174 아크릴-작용성 오가노 실란 커플링제 및 A-187 에폭시-작용성 오가노 실란 커플링제, 에머리 6717 부분적으로 아미드화된 폴리에틸렌 이민, 스테판텍스 653 세틸 팔미테이트, 티마즈 81 소르비톨 에스테르의 에틸렌 옥사이드 유도체, 마콜 OP-10 에톡실화된 알킬페놀 및 마주 DF-136 소포성 물질을 포함하는 수성 제 1 피복 조성물의 건조된 잔사를 도포하였다. 경우에 따라 이 특정한 양태는 선택적으로 폴라썸 PT 160 질화붕소 분말 및/또는 오르팍 보론 니트라이드 릴리이스코트-콩크 25 분산액을 추가로 포함한다.

본 발명의 회로판에 사용하기 위한 패브릭의 또다른 비제한적인 양태에서, 본 발명의 섬유 스트랜드의 유리 섬유중 하나이상의 적어도 일부분에 데스모펜 2000 폴리에스테르, A-174 아크릴-작용성 오가노 실란 커플링제, A-187 에폭시-작용성 오가노 실란 커플링제, 플루로닉 F-108 폴리옥시프로필렌-폴리옥시에틸렌 공중합체, 베르사미드 140 폴리아미드, 마콜 NP-6 노닐 페놀, 폴리옥스(POLYOX) WSR 301 폴리(에틸렌 옥사이드) 및 디나콜(DYNAKOLL) 씨(Si) 100 로진을 포함하는 수성 피복 조성물의 잔사를 도포하였다. 또한, 이 특정한 양태는 로파크 HP-1055및/또는 로파크 OP-96 스티렌-아크릴 공중합체 중공구 및/또는 폴라썸 PT 160 질화붕소 분말 및/또는 오르팍 보론 니트라이드 릴리이스코트-콩크 25 분산액을 추가로 포함한다.

본 발명의 회로판에 사용하기 위한 패브릭의 또다른 비제한적인 양태에서, 본 발명의 섬유 스트랜드의 유리 섬유중 하나이상의 적어도 일부분에 데스모펜 2000 폴리에스테르, A-174 아크릴-작용성 오가노 실란 커플링제, A-187 에폭시-작용성 오가노 실란 커플링제, 신페로닉(SYNPERONIC) F-108 폴리옥시프로필렌-폴리옥시에틸렌 공중합체, 에우레두르(EUREDUR) 140 폴리아미드, 마콜 NP-6 노닐 페놀, 세르물(SERMUL) EN 668 에톡실화된 노닐페놀, 폴리옥스 WSR 301 폴리(에틸렌 옥사이드) 및 디나콜 씨 100 로진을 포함하는 수성 피복 조성물의 잔사를 도포하였다. 또한 이 특정한 양태는 로파크 HP-1055 및/또는 로파크 OP-96 스티렌-아크릴 공중합체 중공구 및/또는 폴라썸 PT 160 질화붕소 분말 및/또는 오르팍 보론 니트라이드 릴리이스코트-콩크 25 분산액을 추가로 포함한다.

바람직하지는 않지만, 입자(18)가 없는 상기 개시된 것들과 유사한 피복 조성물의 잔사를 갖는 섬유 스트랜드를 본 발명에 따라 제조할 수 있다. 특히, 하나이상의 필름 형성 물질, 예를 들면 PVP K-30 폴리비닐 피롤리돈; 하나이상의 실란 커플링제, 예를 들면 A-174 아크릴-작용성 오가노 실란 커플링제 및 A-187 에폭시-작용성 오가노 실란 커플링제; 및 총 고형물을 기준으로 사이징 조성물의 25중량%이상의, 극성 특성을 갖는 윤활 물질, 예를 들면 스테판텍스 653 세틸 팔미테이트를 포함하는 수지 상용성 피복 조성물은 본 발명에 따라 제조될 수 있는 것으로 예상된다. 또한 본 발명에 따라 입자(18)가 본질적으로 없는 수지 상용성 피복 조성물을 갖는 섬유 스트랜드를 패브릭으로 직조하고 전자 지지체 및 전자 회로판(하기 개시된 바와 같은)으로 제조할 수 있음을 당 분야의 숙련된 이들은 인식할 것이다.

본 발명의 피복 조성물은 당 분야의 숙련된 이들에게 잘 공지된 종래의 혼합과 같은 임의의 적합한 방법으로 제조될 수 있다. 바람직하게는, 상기 논의된 성분들을 원하는 중량% 고형물이 되도록 물로 희석하고 함께 혼합한다. 피복물의 나머지 성분들과 혼합하기 전에 입자(18)를 미리 물로 혼합하거나, 유화시키거나, 또는 피복 조성물의 하나이상의 성분에 첨가할 수 있다.

본 발명의 피복 조성물은 다양한 방식으로, 예를 들어 필라멘트를 롤러 또는 벨트 어플리케이터(applicator)와 접촉시키는 방법, 분사법 또는 그밖의 수단에 의해 도포될 수 있다. 피복된 섬유는 바람직하게는 실온 또는 승온에서 건조된다. 건조기는 섬유로부터 과량의 수분을 제거하고, 존재하는 경우, 임의의 경화성 사이징 조성물 성분들을 경화시킨다. 유리 섬유를 건조시키는 온도 및 시간은 피복 조성물중의 고형물의 백분율, 피복 조성물의 성분 및 섬유의 유형과 같은 변수들에 따라 달라질 것이다.

"경화된 조성물"에서와 같이 본원에서 조성물과 연관되는 사용되는 용어 "경화"는 조성물의 임의의 가교결합가능한 성분이 적어도 부분적으로 가교결합되어 있음을 의미한다. 본 발명의 일부 양태에서, 가교결합 성분의 가교결합 밀도, 즉 가교결합 정도는 완전한 가교결합의 5 내지 100% 범위이다. 다른 양태에서, 가교결합 밀도는 완전한 가교결합의 35 내지 85% 범위이다. 다른 양태에서, 가교결합 밀도는 완전한 가교결합의 50 내지 85% 범위이다. 당분야의 숙련된 이들은 가교결합의 존재 및 정도, 즉 가교결합 밀도를 다양한 방법, 예를 들면 질소 하에서 수행되는 폴리머 래보레이토리즈(Polymer Laboratories) MK III DMTA 분석기를 이용한 동적 기계적 열 분석(DMTA)에 의해 결정할 수 있음을 이해할 것이다. 이 방법은 피복물 또는 중합체의 자유로운 필름의 유리 전이 온도 및 가교결합 밀도를 측정한다. 경화된 물질의 이들 물성은 가교결합된 망상구조의 구조와 연관되어 있다.

이 방법에 따르면, 분석되는 시료의 길이, 폭 및 두께를 먼저 측정하고, 시료를 폴리머 래보레이토리즈 MK III 장치에 단단하게 올린 다음, 장치에서 치수를 측정한다. 3℃/분의 가열 속도, 1Hz의 진동수, 120%의 긴장 및 0.01N의 정적 힘에서 온도 스캔하고, 시료를 매 2초 마다 측정한다. 시료의 변형 모드, 유리 전이 온도 및 가교결합 밀도를 이 방법으로 측정할 수 있다. 가교결합 밀도 값이 더 높을수록 피복물의 가교결합 정도가 더 높다.

섬유 스트랜드에 존재하는 피복 조성물의 양은 점화시 손실(LOI) 방법으로 측정하였을 때 바람직하게는 30중량% 미만, 보다 바람직하게는 10중량% 미만, 가장 바람직하게는 0.1 내지 5중량%였다. 섬유 스트랜드상의 피복 조성물은 수성 피복 조성물 또는 분말 피복 조성물의 잔사일 수 있다. 본 발명의 한 양태에서, LOI는 1중량% 미만이다. 본원에서 사용되는 용어 "점화시 손실"은 하기 수학식 1에 의해 결정되는, 섬유 스트랜드 표면상에 존재하는 건조된 피복 조성물의 중량%를 의미한다:

LOI = 100x[(W_건조-W_노출)/W_건조]

상기 식에서,

W_건조는 220℉(약 104℃)에서 60분동안 오븐에서 건조시킨 후 피복 조성물의 중량 + 섬유 스트랜드의 중량이고,

W_노출은 1150℉(약 621℃)에서 20분동안 오븐에서 섬유 스트랜드를 가열시키고 건조기에서 실온으로 냉각시킨 후의 노출된 섬유 스트랜드의 중량이다.

제 1 사이즈의 도포, 즉 섬유 형성후 최초의 사이즈 도포 후, 섬유는 1개의 스트랜드당 2 내지 약 15,000개의 섬유, 바람직하게는 약 100 내지 약 1600개의 섬유를 갖는 스트랜드로 합쳐진다.

제 2 피복 조성물은 스트랜드의 일부분을 피복시키거나 침윤시키기에 충분한 양으로, 예를 들어 피복된 스트랜드를 제 2 피복 조성물을 함유하는 욕에 침지시키거나, 피복된 스트랜드에 제 2 피복 조성물을 분사시키거나, 또는 전술한 바와 같은 어플리케이터와 피복된 스트랜드를 접촉시키는 방법에 의해 상기 제 1 사이즈에 도포될 수 있다. 피복된 스트랜드는 다이(die)를 통과시켜 스트랜드로부터 여분의 코팅 조성물을 제거하고/하거나, 제 2 피복 조성물이 적어도 부분적으로 건조되거나 경화되기에 충분한 시간 동안 전술한 바와 같이 건조시킬 수 있다. 제 2 피복 조성물을 스트랜드에 적용하는 방법 및 장치는 부분적으로는 스트랜드 물질의 구조에 의해 결정된다. 스트랜드는 바람직하게는 당해 분야에 널리 공지된 방식으로 제 2 피복 조성물이 도포된 후에 건조된다.

적합한 제 2 피복 조성물은 하나이상의 필름-형성 물질, 윤활제 및 전술한 바와 같은 다른 첨가제를 하나 이상을 포함할 수 있다. 바람직하게는 제 2 피복물은 제 1 사이징 조성물과는 상이하다. 즉, 제 2 피복물은 (1) 사이징 조성물의 성분들과 화학적으로 상이한 성분들 하나 이상을 함유하거나, (2) 사이징 조성물에 함유된 하나 이상의 동일한 성분을 그에 함유된 양과는 상이한 양으로 포함한다. 폴리우레탄을 포함하는 적절한 제 2 피복 조성물의 비제한적인 예가 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제 4,762,750 호 및 제 4,762,751 호에 기술되어 있다.

본 발명의 또다른 양태인 도 2를 이제 설명하자면, 피복된 섬유 스트랜드(210)의 유리 섬유(212)는 거기에 도포된 전술한 양의 임의의 사이징 성분들을 포함할 수 있는 제 1 사이징 조성물의 제 1 층(214)을 가질 수 있다. 적합한 사이징 조성물의 예는 본원에 참고로 인용된 문헌[Loewenstein, 3d Ed. p. 237-291, 1993] 및 미국 특허 제 4,390,647 호 및 제 4,795,678 호에 개시되어 있다. 제 2 수성 피복 조성물의 제 2 층(215)은 제 1 층(214)의 적어도 일부분에, 바람직하게는 전체 외부 표면에 도포된다. 제 2 피복 조성물은 입자(18)로서 상세히 논의된 바와 같은 하나 이상의 유형의 입자(216)를 포함한다. 한 양태에서, 제 2 피복물은 수성 제 2 피복 조성물의 잔사이고, 특히 제 1 피복물의 적어도 일부 상에 판상 입자를 포함하는 수성 제 2 피복 조성물의 잔사이다. 다른 양태에서, 제 2 피복물은 분말 피복 조성물이고, 특히 제 1 피복물의 적어도 일부 상에 판상 입자를 포함하는 분말 피복 조성물이다.

다른 양태에서, 제 2 피복 조성물의 입자는 친수성 입자들의 틈새에서 물을 흡수하고 보유하는 친수성 무기 고형 입자를 포함한다. 친수성 무기 고형 입자는 물과 접촉하거나 또는 물과 함께 화학 반응에 참가하는 경우 물을 흡수하거나 물에 의해 팽윤되어 점성의 겔과 같은 용액을 형성함으로써, 피복된 유리 섬유 스트랜드를 사용하여 강화시킨 원격 통신 케이블의 틈새의 물이 추가로 도입되는 것을 차단하거나 억제할 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, "흡수"란 물이 친수성 물질의 내부 구조 또는 틈새로 침투하여 실질적으로 그에 보유됨을 의미한다. 본원에 참고로 인용된 문헌[Hawley's Condensed Chemical Dictionary, p.3]을 참조한다. "팽윤"이란 친수성 입자가 그의 크기 또는 체적면에서 팽창하는 것을 의미한다. 본원에 참고로 인용된 문헌[Webster's New Collegiate Dictionary(1977), p.1178]을 참조한다. 바람직하게는, 친수성 입자들은 물과 접촉한 후에 적어도 이들의 원래 건조 중량의 1.5배 이상, 더욱 바람직하게는 이들의 원래 중량의 약 2배 내지 약 6배로 팽윤된다. 팽윤하는 친수성 무기 고형 윤활제 입자의 비제한적인 예로는 스멕타이트(예를 들어, 버미큘라이트 및 몬트모릴로나이트), 흡수성 제올라이트 및 무기 흡수성 겔을 들 수 있다. 바람직하게는 이들 친수성 입자들은 분말 형태로 점착성 사이징 물질 또는 다른 점착성 제 2 피복 물질상에 적용된다.

본 발명의 한 양태에서, 다수의 섬유를 포함하는 섬유 스트랜드는 하나이상의 섬유의 표면의 적어도 일부 상에 수지 상용성 피복 조성물로 적어도 부분적으로 피복되어 있고, 수지 상용성 피복 조성물은 하나이상의 섬유의 적어도 일부 상에 사이징 조성물의 제 1 피복을 갖고, 제 2 피복물은 사이징 조성물의 제 1 피복물의 적어도 일부분 상에 도포된 하나이상의 개별적인 입자를 포함하는 수성 피복 조성물의 잔사를 포함한다. 바람직한 양태에서, 하나이상의 개별적인 입자는 친수성 입자의 틈새에서 물을 흡수하고 보유하는 친수성 입자로부터 선택된다.

이들 양태에 추가하여, 제 2 피복 조성물중의 입자의 양은 총 고형물을 기준으로 약 1 내지 약 99 중량%, 바람직하게는 약 20 내지 약 90 중량%, 보다 바람직하게는 25 내지 80중량%, 보다 더 바람직하게는 50 내지 60중량%일 수 있다.

도 3에 도시된 다른 양태에서, 제 3 피복 조성물의 제 3 층(320)은 제 2 층(315)의 표면의 적어도 일부분, 바람직하게는 전체 표면에 걸쳐서 도포될 수 있다. 즉, 이러한 섬유 스트랜드(312)는 제 1 사이징의 제 1 층(314), 제 2 피복 조성물의 제 2 층(315) 및 제 3 피복 조성물의 제 3 층(외부층)(320)을 가질 것이다. 피복된 섬유 스트랜드의 제 3 피복 조성물은 제 1 사이징 조성물 및 제 2 피복 조성물과는 상이하다. 즉, 제 3 피복 조성물은 (1) 제 1 사이징 조성물 및 제 2 피복 조성물의 성분들과 화학적으로 상이한 성분들 하나 이상을 함유하거나, (2) 제 1 사이징 조성물 또는 제 2 피복 조성물에 함유된 하나 이상의 동일한 성분들을 그에 함유된 양과는 상이한 양으로 함유한다.

이 양태에서, 제 2 피복 조성물은 전술한 바와 같은 중합성 물질(예를 들어, 폴리우레탄)을 하나 이상을 포함하고, 제 3 분말화된 피복 조성물은 고형 입자들,예를 들어 전술한 바와 같은 폴라썸 질화붕소 입자 및 중공 입자, 예를 들면 로파크 안료를 포함한다. 바람직하게는, 분말화된 피복 조성물은 액체 제 2 피복 조성물이 도포된 스트랜드를 유동상 또는 분사 장치에 통과시켜 분말 입자들이 점착성 제 2 피복 조성물에 접착되도록 함으로써 도포된다. 또 다르게는, 스트랜드는 도 9에 도시된 바와 같이, 제 3 피복물의 층(820)이 도포되기 전에 패브릭(912)으로 조합될 수 있다.

패브릭(912)과 수지(914)를 조합한 복합체 또는 적층체(910)는 또한 더 나중에 상세하게 논의될 도 8에 도시된 구조와 유사한 전기 전도층(922)을 포함한다. 피복된 섬유 스트랜드(310)에 접착된 분말화된 고형 입자의 중량%는 건조된 스트랜드의 총 중량의 0.1 내지 75중량%, 바람직하게는 0.1 내지 30중량%의 범위일 수 있다.

제 3 분말화된 피복 조성물은 또한 바람직하게는 전술한 바와 같은 하나이상의 중합성 물질, 예를 들면 건조 분말 형태의, 아크릴 중합체, 에폭시 또는 폴리올레핀, 통상적인 안정화제 및 이런 피복 분야에 공지된 다른 개질제를 포함할 수 있다.

한 양태에서, 다수의 섬유를 포함하는 섬유 스트랜드는 하나이상의 섬유의 표면의 적어도 일부분에 도포된 사이징 조성물의 제 1 피복물, 제 1 조성물의 적어도 일부분에 도포된 중합성 물질을 포함하는 제 2 피복 조성물, 및 제 2 피복물의 적어도 일부분에 도포된 개별적인 입자를 포함하는 제 3 피복 조성물로 적어도 부분적으로 피복되어 있다. 다른 양태에서, 다수의 섬유를 포함하는 섬유 스트랜드는 하나이상의 섬유의 표면의 적어도 일부분에 도포된 사이징 조성물의 제 1 피복물, 제 1 조성물의 적어도 일부분에 도포된 중합성 물질을 포함하는 제 2 피복 조성물, 및 제 2 피복물의 적어도 일부분에 도포된 판상 입자를 포함하는 제 3 피복 조성물로 적어도 부분적으로 피복되어 있다.

한 바람직한 양태에서, 전술된 각각의 양태에서 하나이상의 피복물은 상이하다. 다른 바람직한 양태에서, 전술된 양태 각각의 피복물중 둘 이상은 동일하다. 또한 제 3 피복물은 수성 유화액의 잔사 또는 분말화된 피복 조성물일 수 있다. 피복 조성물은 상기 논의된 바와 같은 하나이상의 피복 성분을 포함한다.

전술한 피복된 섬유 스트랜드의 다양한 양태는 연속성 스트랜드로서 사용되거나, 또는 분쇄된 스트랜드, 꼬아진 스트랜드, 거친 실 및/또는 패브릭, 예를 들어 직물, 부직물(일방향성 패브릭을 포함한다), 니트 및 매트와 같은 다양한 제품으로 추가 가공될 수 있다. 또한, 패브릭의 날실 및 씨실(즉, 충진) 스트랜드로서 사용되는 피복된 섬유 스트랜드는 직조되기 전에 꼬임 처리되지 않거나(또한 비-꼬임 또는 0 꼬임으로도 언급된다) 또는 꼬임 처리될 수 있고, 패브릭은 꼬임처리 및 비-꼬임처리된 날실 및 씨실 스트랜드 둘모두의 다양한 조합을 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 양태는 상세하게 전술된 바와 같은 다수의 섬유를 포함하는 하나이상의 섬유 스트랜드를 포함하는 적어도 부분적으로 피복된 패브릭을 포함한다. 따라서, 다수의 섬유를 포함하는 개시된 섬유 스트랜드 각각으로부터 제조된 적어도 부분적으로 피복된 패브릭이 본 발명에서 예상된다. 예를 들면,본 발명의 하나의 바람직한 양태는 다수의 섬유를 포함하는 하나이상의 스트랜드를 포함하는 부분적으로 피복된 패브릭에 관한 것이고, 이때 피복물은 300K의 온도에서 미터K당 1와트 이상의 열 전도도를 갖는 유기 성분 및 적층 입자를 포함한다.

본 발명의 한 양태에서, 본 발명의 피복 조성물은 개별적인 섬유에 도포된다. 다른 양태에서, 피복물은 하나이상의 섬유 스트랜드에 도포된다. 다른 양태에서 본 발명의 피복 조성물은 패브릭에 도포된다. 이들 다른 양태들은 아래에 완전히 논의되어 있다.

비록 종래 기술은 일반적으로 섬유를 형성한 후에 본 발명의 피복 조성물을 직접 유리 섬유에 도포시킨 후, 섬유를 패브릭에 혼입시키는 것에 대한 것이지만, 본 발명은 본 발명의 피복 조성물을 패브릭에 도포시키는 양태 또한 포함한다. 예를 들면 패브릭을 제조하기 전에 섬유 스트랜드에 피복물을 도포시키거나, 또는 당 분야에 공지된 다양한 기술을 이용하여 가공된 후에 패브릭에 피복물을 도포함으로서, 피복 조성물을 패브릭에 도포할 수 있다. 패브릭의 가공에 따라, 본 발명의 피복 조성물은 패브릭중의 유리 섬유에 직접적으로, 또는 유리 섬유 및/또는 패브릭 상에 이미 존재하는 다른 피복물에 도포될 수 있다. 예를 들면, 유리 섬유는 성형후에 종래의 전분-오일 사이징으로 피복되고 패브릭으로 직조될 수 있다. 그런 다음 본 발명의 피복 조성물을 도포하기 전에 전분-오일 사이징을 제거하도록 패브릭을 처리할 수 있다. 사이징 제거는 당 분야에 공지된 기법, 예를 들면 패브릭의 열 처리 또는 세척에 의해 수행될 수 있다. 이 경우, 피복 조성물은 직접적으로 패브릭의 섬유의 표면을 피복시킨다. 성형 후에 유리 섬유에 최초에 도포된 사이징 조성물의 임의의 부분이 제거되지 않았다면, 본 발명의 피복 조성물은 섬유 표면에 직접적으로 라기 보다는 사이징 조성물의 남은 부분 위에 도포될 것이다.

본 발명의 다른 양태에서, 본 발명의 피복 조성물의 선택된 성분을 성형후에 곧 유리 섬유에 도포할 수 있고, 피복 조성물의 나머지 성분은 제조된 후의 패브릭에 도포될 수 있다. 상기 논의된 바와 유사한 방식으로, 선택된 성분들의 일부 또는 전부는 나머지 성분으로 섬유 및 패브릭을 피복하기 전에 유리 섬유로부터 제거될 수 있다. 결과적으로 나머지 성분은 패브릭의 섬유의 표면에 직접 피복되거나, 또는 섬유의 표면으로부터 제거되지 않은 선택된 이들 성분들을 피복할 것이다.

본 발명의 다른 바람직한 양태에서, 다수의 섬유를 포함하는 하나이상의 스트랜드를 포함하는 패브릭은 제 1 피복물 및 제 1 피복물의 적어도 일부 상의 제 2 피복물로 적어도 부분적으로 피복되어 있고, 이때 제 2 피복물은 300K의 온도에서 측정하였을 때, 미터K 당 1와트 이상의 열 전도도를 갖는 무기 물질의 입자를 포함한다.

다른 양태에서 다수의 섬유를 포함하는 하나이상의 스트랜드를 포함하는 패브릭은 (a) 하나이상의 유리 섬유의 모스 경도 값을 초과하지 않는 모스 경도 값을 갖는 판상, 무기 입자, 및 (b) 필름 형성 물질을 포함하는 피복물로 적어도 부분적으로 피복되어 있다.

또다른 양태에서 다수의 섬유를 포함하는 하나이상의 스트랜드를 포함하는패브릭은 (a) 하나이상의 유리 섬유의 모스 경도 값을 초과하지 않는 모스 경도 값을 갖는 금속 입자(이때 금속 입자는 인듐, 탈륨, 주석, 구리, 아연, 금 및 은에서 선택된다), 및 (b) 필름 형성 물질을 포함하는 피복물로 적어도 부분적으로 피복되어 있다.

다른 양태에서, 다수의 섬유를 포함하는 하나이상의 섬유 스트랜드를 포함하는 패브릭은 제 1 피복물 및 제 1 피복물의 적어도 일부 상의 제 2 피복물로 적어도 부분적으로 피복되어 있고, 이때 제 2 피복물은 친수성 입자의 틈새의 물을 흡수하고 보유하는 다수의 친수성 입자를 포함한다.

본 발명의 또다른 양태에서 다수의 섬유를 포함하는 하나이상의 스트랜드를 포함하는 패브릭은 패브릭의 표면의 적어도 일부분 상에 수지 상용성 피복 조성물을 갖고, 이때 수지 상용성 피복 조성물은 (a) 유기 물질, 무기 중합성 물질, 복합체 물질 및 이의 혼합물에서 선택된 물질로부터 형성된 다수의 개별적인 입자(입자는 레이저 산란 기술에 따라 측정하였을 때 0.1 내지 5㎛ 범위의 평균 입자 크기를 갖는다); (b) 상기 다수의 개별적인 입자와는 다른 하나이상의 윤활성 물질; 및 (c) 하나이상의 필름 형성 물질을 포함한다.

또다른 양태에서 다수의 섬유를 포함하는 하나이상의 스트랜드를 포함하는 패브릭은 패브릭의 표면의 적어도 일부분 상에 수지 상용성 피복 조성물을 갖고, 이때 수지 상용성 피복 조성물은 (a) 유기 물질, 복합체 물질 및 이의 혼합물에서 선택된 물질로부터 형성된 다수의 개별적인, 비-왁스성 입자 및 상기 다수의 개별적인 입자와는 다른 하나이상의 윤활성 물질을 포함한다.

본 발명의 또다른 양태에서 다수의 섬유를 포함하는 하나이상의 스트랜드를 포함하는 패브릭은 패브릭의 표면의 적어도 일부분 상에 수지 상용성 피복 조성물을 갖고, 이때 수지 상용성 피복 조성물은 (a) 다수의 중공, 유기 입자, 및 (b) 중공 유기 입자와는 다른 하나이상의 중합성 물질을 포함한다.

본 발명의 다른 양태는 다수의 섬유를 포함하는 하나이상의 스트랜드를 포함하는 패브릭에 관한 것이고, 이때 패브릭의 적어도 일부는 0.1 내지 1.6의 범위의 점화시의 손실 및 ASTM D 737에 따라 측정하였을 때 제곱 피트 당 분당 10 표준 입방 피트/분·제곱피트 이하의 공기 투과도를 갖는 수지 상용성 피복물을 갖는다.

본원에서 사용되는 "공기 투과도"는 패브릭이 얼마나 투과성이어서 공기가 통과하여 흐르는지를 의미한다. 공기 투과도는 본원에 참고로 인용된 ASTM D 737의 텍스타일 패브릭의 공기 투과도에 대한 표준 시험 방법에 따라 측정할 수 있다.

이런 다양한 양태에 사용되는 이들 성분은 상기 논의된 피복 성분들로부터 선택될 수 있고, 추가의 성분은 또한 상기 언급된 것들로부터 선택될 수 있다.

본 발명의 바람직한 양태에서, 전자 지지체를 강화하기 위한 패브릭을 다음 단계들을 포함하는 방법으로 제조한다:

(a) 다수의 섬유를 포함하고, 하나이상의 충진 얀의 적어도 일부분 상의 제 1 수지 상용성 피복을 갖는 하나이상의 충진 얀을 수득하는 단계;

(b) 다수의 섬유를 포함하고, 하나이상의 날실 얀의 적어도 일부분 상의 제 2 수지 상용성 피복을 갖는 하나이상의 날실 얀을 수득하는 단계; 및

(c) 2.5중량% 미만의 점화시 손실을 갖는 하나이상의 날실 얀 및 하나이상의 충진 얀을 짜서 전자 지지체를 강화하는 패브릭을 형성하는 단계.

본 발명의 추가의 양태에서, (a) 이전의 양태들중 임의의 것의 피복을 개별적으로 또는 함께 표면의 적어도 일부 상에 갖는 다수의 유리 섬유를 포함하는 제 1 유리 섬유 스트랜드의 적어도 일부분을 패브릭 조립 장치의 일부분의 표면의 거친 부분과 미끄러져 움직이도록 접촉시키는 단계(이는 다수의 유리 섬유의 표면의 마멸 마모를 억제하며, 패브릭 조립 장치의 일부분의 표면의 거친 부분의 모스 경도 값은 제 1 유리 섬유 스트랜드의 유리 섬유의 모스 경도 값보다 더 크다), (b) 제 1 유리 섬유 스트랜드를 제 2 섬유 스트랜드와 섞어 짜서 패브릭을 형성하는 단계에 의해 패브릭을 조립한다.

본 발명의 추가의 양태는 다음 단계를 포함하는 고형 물체의 표면의 거친 부분과 미끄러져 움직이도록 접촉시킴으로써 하나이상의 유리 섬유를 포함하는 섬유 스트랜드의 마멸 마모를 억제시키는 방법에 관한 것이다:

(a) 개별적으로 또는 함께 이전의 양태들중 임의의 것의 피복 조성물을 유리 섬유 스트랜드의 하나이상의 유리 섬유의 표면의 적어도 일부분에 도포시키는 단계,

(b) 조성물을 적어도 부분적으로 건조시켜 하나이상의 유리 섬유의 표면의 적어도 일부분 상에 조성물의 잔사를 갖는 사이징된 유리 섬유 스트랜드를 형성하는 단계, 및

(c) 고형 물질의 표면의 거친 부분과의 접촉에 의한 유리 섬유 스트랜드의하나이상의 유리 섬유의 마멸 마모가 피복 조성물에 의해 억제되도록, 고형 물질의 표면의 거친 부분(이때, 표면의 거친 부분의 모스 경도 값은 하나이상의 유리 섬유의 모스 경도 값보다 더 크다)과 접촉하도록 유리 섬유 스트랜드의 적어도 일부분을 미끌어지게 이동시키는 단계.

상기 개시된 바와 같이, 이들 양태에서 사용되는 피복물의 성분은 상기 논의된 피복 성분들로부터 선택될 수 있고, 추가의 성분은 또한 상기 언급된 것들로부터 선택될 수 있다.

피복된 섬유 스트랜드 (10),(210), (310) 및 그로부터 형성된 제품들, 예를 들면 상기 언급된 피복된 패브릭은 매우 광범위한 용도로 사용될 수 있지만, 바람직하게는 중합성 매트릭스 물질(412)을 강화시키기 위한 강화재(410)로서 사용되어 도 4에 도시된 바와 같은, 이하에 자세히 기술될 복합체(414)을 형성할 수 있다. 이러한 용도로는 인쇄된 회로 기판용 적층물, 원격 통신 케이블용 강화재 및 그밖의 다양한 복합체가 포함되지만 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 피복된 스트랜드 및 패브릭은 바람직하게는 전자 지지체 및 인쇄된 회로판을 제조하는데 사용되는 전형적인 중합성 매트릭스 수지와 상용성이 있다. 또한, 피복된 섬유 스트랜드는 이런 용도를 위한 강화 패브릭을 제조하는데 통상적으로 사용되는 공기분사 직기에 사용하기에 적합하다. 공기분사 직기를 이용하여 직조되는 섬유에 도포되는 통상적인 사이징 조성물은 일반적으로 이런 수지 시스템과 상용성이 없는 전분 및 오일과 같은 성분들을 포함한다. 본 발명의 입자(18)를 포함하는 피복 조성물로 피복된 섬유 스트랜드의 직조 특성은 통상적인 전분/오일계 사이징 조성물로 피복된 섬유 스트랜드의 직조 특성에 근접하고, FR-4 에폭시 수지와 상용성이 있다. 비록 임의의 특정한 이론으로 제한하고자 함은 아니지만, 본 발명의 입자(18)는 공기 제트 직조 조작을 위해 필요한 섬유 분리 및 공기 드래그를 제공함으로써 가공 및 공기분사 직조 동안 통상적인 전분/오일 사이징 조성물의 전분 성분과 유사한 방식으로 작용하지만, 에폭시 수지 시스템과의 상용성을 제공함으로써 통상적인 조성물과는 다른 방식으로 작용하는 것으로 생각된다. 예를 들면, 입자(18)는 전분 피복물의 건조 윤활 특성과 유사한 건조한, 분말 특성을 피복물에 부여한다.

본 발명의 피복된 스트랜드에서, 입자는 유리하게도 스트랜드의 섬유 사이에 틈새를 제공하여, 스트랜드의 섬유 사이에서 매트릭스 물질의 유동이 더욱 빠르게 촉진되고/되거나 더욱 균일하게 스트랜드의 섬유를 웨트-아웃 및 웨드-드로우시킬 수 있다. 또한, 스트랜드는 바람직하게는 매트릭스 물질의 다발로의 유동을 용이하게 하여 높은 스트랜드 개방성(상기 논의되어 있음)을 갖는다. 놀랍게도, 일부 양태에서, 입자의 양은 섬유에 도포되는 피복 조성물의 총 고형량의 20중량%를 초과할 수 있으며, 그러한 경우에도 여전히 섬유에 적합하게 접착되며, 적어도 입자가 피복되지 않은 스트랜드에 필적할 만한 취급 특성을 갖는 스트랜드를 제공한다.

이제 도 8을 설명하자면, 본 발명의 피복된 스트랜드의 하나의 장점은 피복된 스트랜드를 혼입한 패브릭(812)으로부터 제조된 적층체(810)가 패브릭(812)과 중합성 매트릭스 물질(814)사이의 계면에 우수한 커플링을 가질 수 있다는 것이다.우수한 계면 커플링은 적층체(810)로부터 제조된 전자 지지체(818)에 우수한 가수분해 안정성 및 (이전에 논의된) 금속 이동에 대한 내성을 제공할 수 있다.

도 5에 도시된 다른 비제한적 양태에서, 본 발명에 따라 제조된 피복된 섬유 스트랜드(510)는 니트 또는 직조된 패브릭(512) 강화재에서 날실(514) 및/또는 씨실(516) 스트랜드로서 사용되어 바람직하게는 프린트 회로기판용 적층물(도 7 내지 9에 도시됨)을 형성될 수 있다. 반드시 필요한 것은 아니지만, 날실 스트랜드(514)는 사용하기 전에 당 분야의 숙련자에게 공지된 임의의 통상적인 꼬임 기술에 의해 꼬아질 수 있다. 하나의 이런 기술은 1인치당 약 0.5 내지 약 3회전의 꼬임을 제공하는 꼬임판(twist frame)을 사용한다. 강화 패브릭(512)은 바람직하게는 cm당 5 내지 100개의 날실 스트랜드(514)(인치당 약 13 내지 254개의 날실 스트랜드), 바람직하게는 cm당 6 내지 50개의 날실 스트랜드(인치당 약 15 내지 127개의 날실 스트랜드)를 포함할 수 있다. 직조 구조는 규칙적인 평면 직조 또는 메쉬(도 5에 도시되어 있다)일 수 있지만, 당분야에 공지된 임의의 다른 직조 스타일, 예를 들면 능직물 또는 수자직을 사용할 수도 있다.

한 양태에서, 본 발명의 적합한 짜인 강화 패브릭(512)은 당 분야의 숙련된 이들에게 공지된 임의의 통상적인 직기, 예를 들어 셔틀 직기, 공기 제트 직기 또는 래피어(rapier) 직기를 이용하여 형성될 수 있지만, 바람직하게는 공기 제트 직기를 이용하여 형성된다. 바람직한 공기 제트 직기는 일본 소재의 쓰다코마(Tsudakoma)로부터 모델 번호 103, 1031, 1033 또는 ZAX로 시판되는 것; 스위스 쮜리히의 슐저 브라더스 리미티드(Sulzer Brothers Ltd.)에서 시판하는 슐저 루티 모델 번호 L-5000, L-5100 또는 L-5200; 및 도요다(Toyoda) 모델 번호 JAT610이다.

도면에 설명된 바와 같이, 공기 제트 직조는 상기 기술된 바와 같이 하나이상의 공기 제트 노즐(618)(도 6 및 6a에 도시된 바와 같다)로부터의 압축 공기(614)의 바람에 의해 떨어지는 날실로 충진 얀(씨실)(610)이 삽입되는 공기 제트 직기(626)(도 6에 나타나 있다)를 이용한 유형의 패브릭 직조를 의미한다. 충진 얀(610)은 압축 공기에 의해 패브릭(628)의 폭(624)(약 10 내지 약 60인치), 보다 바람직하게는 0.91미터(약 36인치)을 가로질러 충진된다.

공기 제트 충진 시스템은 하나의 주 노즐(616)을 가질 수 있지만, 바람직하게는 얀(610)이 패브릭(628)의 폭(624)을 가로지름에 따라 바람직한 공기 압력을 유지하도록 충진 얀(610)에 보충 공기(622) 바람을 제공하기 위해서 떨어지는 날실(612)을 따라 다수의 보충 교대 노즐(620)을 갖고 있다. 주 공기 노즐(616)에 공급되는 공기 압력(게이지)은 바람직하게는 103 내지 413킬로파스칼(kPa)(약 15 내지 약 60파운드/제곱인치(psi)), 보다 바람직하게는 310kPa(약 45psi)이다. 주 공기 노즐(616)의 바람직한 스타일은 2mm의 직경(617)을 갖는 내부 공기 제트 실 및 20cm의 길이(621)를 갖는 노즐 출구관(619)을 갖는 슐저 루티 주사기 공기 제트 노즐 유니트 모델 번호 044 455 001이다(이는 노스 캐롤라이나주 스파르탄버그 소재의 슐저 루티에서 시판한다). 바람직하게는, 공기 제트 충진 시스템은 직기(626)를 가로질러 얀(610)을 추진하는 것을 보조하기 위해 충진 얀(610)의 이동 방향으로 보조 공기 바람을 공급하는 15내지 20개의 보충 공기 노즐(620)을 갖는다. 각각의 보충 공기 노즐(620)에 공급되는 공기 압력(게이지)는 바람직하게는 3 내지 6 바이다.

충진 얀(610)은 분당 180 내지 550미터, 바람직하게는 분당 274미터(약 300야드)의 공급 속도로 공급 시스템(632)에 의해 공급 패키지(630)로부터 뽑아져 나온다. 충진 얀(610)은 클램프를 통해 주 노즐(618)로 공급된다. 공기의 바람은 콘퓨저(confusor) 가이드를 통해 얀의 소정의 길이(대략 패브릭의 바람직한 폭과 일치한다)를 추진한다.

삽입이 완료되면, 주 노즐(618)에서 먼 얀의 말단을 절단기(634)로 절단한다.

공기 제트 직조 과정을 이용한 서로 다른 얀의 적합성 및 공기동력학적 성질을 본원에서 "공기 제트 이동 견인력" 시험 방법으로 인용되는 다음과 같은 방법으로 결정할 수 있다. 공기 제트 이동 견인력 시험을 사용하여 공기 제트의 힘에 의해 얀이 공기 제트 노즐로 당겨짐에 따라 얀에 미치는 끄는 힘 또는 당기는 힘("견인력")을 측정하였다. 이 시험에서 각각의 얀 시료를 310킬로파스칼(제곱인치당 약 45파운드) 게이지의 공기 압력에서 2mm의 직경(617)을 갖는 내부 공기 제트 실 및 20cm의 길이(621)를 갖는 노즐 출구관(619)을 갖는 슐저 루티 주사기 공기 제트 노즐 유니트 모델 번호 044 455 001(이는 노스 캐롤라이나주 스파르탄버그 소재의 슐저 루티에서 시판한다)을 통해 분당 274미터(약 300야드)의 속도로 공급한다. 인장계는 얀이 공기 제트 노즐로 들어가기 전에 위치에서 얀과 접촉하도록 위치된다. 인장계는 공기 제트 노즐로 얀이 당겨짐에 따라 공기 제트에 의해 얀에 미치는 g힘(견인력)의 측정을 제공한다.

단위 질량당 견인력을 얀 시료의 상대적 비교 기준으로서 이용할 수 있다. 상대적 비교를 위해서, 견인력 측정은 얀의 1cm 길이에 대해 평균된다. 얀의 1cm 길이의 g 질량은 하기 수학식 2에 따라 결정될 수 있다:

g질량 = (π(d/2)²)(N)(ρ_유리)(얀의 1cm 길이)

상기 식에서,

d는 얀 다발의 단일 섬유의 직경이고,

N은 얀 다발 내의 섬유의 수이고,

ρ_유리는 25℃의 온도에서의 유리의 밀도이다(약 2.6g/입방cm).

하기 표 C는 여러 개의 전형적인 유리 섬유 얀 제품에 대한 얀중의 섬유의 직경 및 수를 나타낸다:

예를 들면, 1cm 길이의 G75 얀의 g질량은(π(9x10^-4/2)²)(400)(2.6g/입방cm)(얀의 1cm 길이) = 6.62x10^-4g질량이다. D450 얀의 경우, g질량은 1.34x10^-4g질량이다. 단위 질량당 상대적인 견인력("공기 제트 이동 견인력")은 시험하는 얀의 유형에 대해 g질량으로 인장계에 의해 측정된 견인력 측정치(g힘)을 나누어서 계산된다. 예를 들면 G75 얀의 경우, 인장력의 인장계 측정치가 68.5라면, 공기 제트 이동 견인력은 68.5/6.62x10^-4= 얀의 g질량에 대해 103,474g힘이다.

상기 논의된 공기 제트 이동 견인력 시험 방법에 따라 측정된, 본 발명의 적층체를 위한 부직 패브릭을 형성하는데 이용되는 얀의 공기 제트 이동 견인력은 바람직하게는 얀의 g질량당 100,000g힘 이상, 보다 바람직하게는 얀의 g질량당 100,000 내지 400,000g힘 이상, 보다 더 바람직하게는 얀의 g질량당 120,000 내지 300,000힘 이상이다.

본 발명의 패브릭은 바람직하게는 전자 지지체 또는 인쇄된 회로판에 사용하기에 적합한 스타일인 부직이고, 예를 들면 본원에 참고로 혼입된 문헌["Fabrics Around the World", a technical bulletin of Clark-Schwebel Inc. of Anderson, South Carolina(1995)]에 개시된 것들이다. 적층체는 일방향성 적층체일 수 있고, 이때 패브릭의 각 층중의 대부분의 섬유, 얀 또는 스트랜드는 동일한 방향으로 배향되어 있다.

예를 들면, E225 E-유리 섬유 얀을 이용하는 비제한적 패브릭 스타일은 스타일 2166이고, 이는 5cm 당 118개의 날실 얀 및 114개의 충진(또는 씨실) 얀을갖고(인치당 60개의 날실 얀 및 58개의 충진 얀); 7 22 1x0(E225 1/0) 날실 및 충진 얀을 이용하고; 0.094mm(약 0.037인치)의 공칭 패브릭 두께를 갖고; 103.8g/제곱미터(약 3.06온스/제곱야드)의 패브릭 중량(또는 기저중량)을 갖는다. G75 E-유리 섬유 얀을 이용하는 비제한적 패브릭 스타일은 스타일 7628이고, 이는 5cm 당 87개의 날실 얀 및 61개의 충진(또는 씨실) 얀을 갖고(인치당 44개의 날실 얀 및 31개의 충진 얀); 9 68 1x0(G75 1/0) 날실 및 충진 얀을 이용하고; 0.173mm(약 0.0068인치)의 공칭 패브릭 두께를 갖고; 203.4g/제곱미터(약 6.00온스/제곱야드)의 패브릭 중량(또는 기저중량)을 갖는다. D450 E-유리 섬유 얀을 이용하는 패브릭 스타일의 비제한적 예는 스타일 1080이고, 이는 5cm 당 118개의 날실 얀 및 93개의 충진(또는 씨실) 얀을 갖고(인치당 60개의 날실 얀 및 47개의 충진 얀); 5 11 1x0(D450 1/0) 날실 및 충진 얀을 이용하고; 0.053mm(약 0.0021인치)의 공칭 패브릭 두께를 갖고; 46.8g/제곱미터(약 1.38온스/제곱야드)의 패브릭 중량(또는 기저중량)을 갖는다. D900 E-유리 섬유 얀을 이용하는 패브릭 스타일의 비제한적 예는 스타일 106이고, 이는 5cm 당 110개의 날실 얀 및 110개의 충진(또는 씨실) 얀을 갖고(인치당 56개의 날실 얀 및 56개의 충진 얀); 5 5.5 1x0(D900 1/0) 날실 및 충진 얀을 이용하고; 0.033mm(약 0.013인치)의 공칭 패브릭 두께를 갖고; 24.4g/제곱미터(약 0.72온스/제곱야드)의 패브릭 중량(또는 기저중량)을 갖는다. D900 E-유리 섬유 얀을 이용하는 패브릭 스타일의 다른 비제한적 예는 스타일 108이고, 이는 5cm 당 118개의 날실 얀 및 93개의 충진(또는 씨실) 얀을 갖고(인치당 60개의 날실 얀 및 47개의 충진 얀); 5 5.5 1x2(D900 1/2) 날실 및 충진 얀을 이용하고; 0.061mm(약 0.0024인치)의 공칭 패브릭 두께를 갖고; 47.5g/제곱미터(약 1.40온스/제곱야드)의 패브릭 중량(또는 기저중량)을 갖는다. E225 및 D450 E-유리 섬유 얀 둘 모두를 이용하는 패브릭 스타일의 비제한적 예는 스타일 2113이고, 이는 5cm 당 118개의 날실 얀 및 110개의 충진(또는 씨실) 얀을 갖고(인치당 60개의 날실 얀 및 56개의 충진 얀); 7 22 1x0(E225 1/0) 날실 및 5 11 1x0(D450 1/0)충진 얀을 이용하고; 0.079mm(약 0.0031인치)의 공칭 패브릭 두께를 갖고; 78.0g/제곱미터(약 2.30온스/제곱야드)의 패브릭 중량(또는 기저중량)을 갖는다. E50 및 D75 E-유리 섬유 얀 둘 모두를 이용하는 패브릭 스타일의 비제한적 예는 스타일 7535이고, 이는 5cm 당 87개의 날실 얀 및 57개의 충진(또는 씨실) 얀을 갖고(인치당 44개의 날실 얀 및 29개의 충진 얀); 9 68 1x0(G75 1/0) 날실 및 9 99 1x0충진 얀(G50 1/0)을 이용하고; 0.201mm(약 0.0079인치)의 공칭 패브릭 두께를 갖고; 232.3g/제곱미터(약 6.85온스/제곱야드)의 패브릭 중량(또는 기저중량)을 갖는다.

이들 및 다른 유용한 패브릭 스타일 명세서는 본원에 참고로 혼입된 문헌["Specification for Finished Fabric Woven from 'E' Glass for Printed Boards", a publication of The Institute for Interconnecting and Packaging Electronic Circuits(June 1997)]에서 IPC-EG-140으로 주어져 있다. 비록 전술된 패브릭 스타일이 꼬인 얀을 이용하지만, 꼬인 얀과 함께 또는 대신에 이들, 및 0 꼬인 얀 또는 로빙을 이용한 다른 패브릭 스타일을 본 발명에 따라 제조할 수 있는 것으로 예상된다.

본 발명의 양태에서, 패브릭중의 날실 얀의 일부 또는 전부는 제 1 수지 상용성 사이징 조성물로 피복된 섬유를 가질 수 있고, 충진 얀의 일부 또는 전부는 제 1 조성물과는 다른 제 2 수지 상용성 피복물(즉, 제 2 조성물은 제 1 사이징 조성물의 성분들과 화학적으로 상이한 성분들 하나 이상을 함유하거나, (2) 제 1 사이징 조성물에 함유된 하나 이상의 동일한 성분을 그에 함유된 양과는 상이한 양으로 포함한다)로 피복된 섬유를 가질 수 있다.

이제 도 7을 설명하자면, 패브릭(712)은 중합성 필름-형성 열가소성 또는 열경화성 매트릭스 물질(716)로 피복시키고/시키거나 침윤시킴으로써 복합체 또는 적층물(714)을 제조하기 위해 사용될수 있다. 복합체 또는 적층물(714)은 전자 지지체로서 사용하기에 적합하다. 본원에 사용된 바와 같은, "전자 지지체"란 용어는 소자를 기계적으로 지지하고/하거나 전기적으로 연결하는 구조체를 의미한다. 예로는 능동성 전자 구성요소, 수동성 전자 구성요소, 인쇄된 회로, 집적 회로, 반도체 장치 및 그밖에 커넥터, 소켓, 리테이닝 클립(retaining clip) 및 히트 싱크(heat sink)를 포함하지만 이에 제한되지 않는 소자들과 관련된 하드웨어를 포함하지만 이에 제한되지는 않는다.

본 발명의 바람직한 양태는 자세하게 전술된 다수의 섬유를 포함하는 하나이상의 부분적으로 피복된 섬유 스트랜드를 포함하는 강화된 복합체에 관한 것이다. 따라서, 다수의 섬유를 포함하는 개시된 섬유 스트랜드 각각으로부터 제조된 강화된 복합체가 본 발명에 의해 예상된다. 예를 들면 본 발명의 한 바람직한 양태는 매트릭스 물질 및 다수의 섬유를 포함하는 하나이상의 부분적으로 피복된 섬유스트랜드를 포함하는 강화된 복합체에 관한 것이고, 이때 피복물은 300K의 온도에서 측정하였을 때, 미터K 당 1와트 이상의 열 전도도를 갖는 유기 성분 및 판상 입자를 포함한다.

본 발명의 다른 바람직한 양태는 (a) 다수의 섬유를 포함하는 적어도 부분적으로 피복된 섬유 스트랜드(이때 피복물은 하나이상의 판상 입자를 포함한다) 및 (b) 매트릭스 물질을 포함하는 강화된 복합체에 관한 것이다.

또다른 바람직한 양태는 (a) 다수의 유리 섬유를 포함하는 적어도 부분적으로 피복된 섬유 스트랜드(이때 피복물은 (i) 유기 물질, 무기 중합성 물질, 복합체 물질 및 이의 혼합물에서 선택된 물질로부터 형성된 다수의 개별적인 입자; (ii) 상기 다수의 개별적인 입자와는 다른 하나이상의 윤활성 물질; 및 (iii) 하나이상의 필름 형성 물질을 포함하는 수성 조성물의 잔사를 포함한다) 및 (b) 매트릭스 물질을 포함하는 강화된 복합체에 관한 것이다.

본 발명의 또다른 바람직한 양태는 하나이상의 섬유 스트랜드 및 매트릭스 물질을 포함하는 강화된 복합체에 관한 것인데, 이때, 강화된 복합체는 추가로 (a) 유기 물질, 무기 중합성 물질, 복합체 물질 및 이의 혼합물에서 선택된 물질로부터 형성된 다수의 개별적인 입자; (b) 상기 다수의 개별적인 입자와는 다른 하나이상의 윤활성 물질; 및 (c) 하나이상의 필름 형성 물질을 포함하는 수성 조성물의 잔사를 포함한다.

본 발명의 다른 바람직한 양태는 (a) 다수의 유리 섬유를 포함하는 적어도 부분적으로 피복된 섬유 스트랜드(이때, 피복물은 유리 섬유중 하나이상의 모스 경도 값을 초과하지 않는 모스 경도 값을 갖는 개별적인 입자를 총 고형물 기준으로 20중량% 이상 포함하는 수성 조성물의 잔사를 포함한다); 및 (b) 매트릭스 물질을 포함하는 강화된 복합체에 관한 것이다.

본 발명의 또다른 바람직한 양태는 다수의 유리 섬유를 포함하는 하나이상의 섬유 스트랜드 및 매트릭스 물질을 포함하는 강화된 복합체에 관한 것인데, 이때, 강화된 복합체는 추가로 유리 섬유중 하나이상의 모스 경도 값을 초과하지 않는 모스 경도 값을 갖는 개별적인 입자를 총 고형물 기준으로 20중량% 이상 포함하는 수성 조성물의 잔사를 포함한다.

본 발명의 추가의 양태는 (a) 다수의 유리 섬유를 포함하는 하나이상의 섬유 스트랜드(이때, 섬유 스트랜드는 유기 물질, 무기 중합성 물질, 복합체 물질 및 이의 혼합물에서 선택된 물질로부터 형성된 다수의 개별적인 입자를 포함하는 수지 상용성 조성물로 피복되어 있고, 개별적인 입자는 5㎛ 미만의 평균 입자 크기를 갖는다); 및 (b) 매트릭스 물질을 포함하는 강화된 복합체에 관한 것이다. 특히, 다수의 개별적인 입자는 비-열 팽창성 유기 물질, 무기 중합성 물질, 비-열 팽창성 복합체 물질 및 이의 혼합물에서 선택된 물질로부터 형성된다.

강화된 복합체에 대한 전술된 양태에서 사용된 피복물 및 수지 상용성 조성물의 성분은 상기 논의된 피복 성분으로부터 선택될 수 있고, 추가의 성분들은 또한 상기 언급된 것들로부터 선택될 수 있다.

본 발명에서 유용한 바람직한 매트릭스 물질은 열경화성 물질, 예를 들면 열경화성 폴리에스테르, 비닐 에스테르, 에폭사이드(분자내에 하나 이상의 에폭시 또는 옥시란 기를 함유하는 에폭사이드, 예를 들어 다가 알콜 또는 티올의 폴리글리시딜 에테르), 페놀, 아미노플라스트(aminoplast), 열경화성 폴리우레탄, 이들의 유도체 및 이들의 혼합물을 포함한다. 인쇄된 회로판용 적층물을 형성하기에 바람직한 매트릭스 물질은 FR-4 에폭시 수지(이는 다작용성 에폭시 수지, 예를 들면 이작용성 브롬화된 에폭시 수지이다), 폴리이미드 및 액정 중합체이고, 이들의 조성은 당해 분야의 숙련자에게 널리 공지되어 있다. 상기 조성물과 관련된 추가의 정보가 필요한 경우, 본원에 참고로 인용된 문헌[Electronic Materials Handbook^TM, ASM International, pp. 534-537, 1989]을 참조할 수 있다.

적절한 중합성 열가소성 매트릭스 물질의 비제한적인 예로는 폴리올레핀, 폴리아미드, 열가소성 폴리우레판 및 열가소성 폴리에스테르, 비닐 중합체 및 이들의 혼합물을 포함한다. 유용한 열가소성 물질의 추가의 예로는 폴리이미드, 폴리에테르 설폰, 폴리페닐 설폰, 폴리에테르케톤, 폴리페닐렌 옥사이드, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리아세탈, 폴리비닐 클로라이드 및 폴리카보네이트를 들 수 있다.

바람직한 매트릭스 물질 배합물은 에폰 1120-A80 에폭시 수지(텍사스 휴스턴 소재의 쉘 케미칼 캄파니에서 시판하고 있다), 디시안디아미드, 2-메틸이미다졸 및 다우아놀(DOWANO) PM 글리콜 에테르(미시간주 미들랜드 소재의 더 다우 케미칼 캄파니에서 시판하고 있다)로 구성된다.

복합체중에서 중합성 매트릭스 물질 및 강화재와 함께 포함될 수 있는 기타 성분들은 착색제 또는 안료, 윤활제 또는 가공 보조제, 자외선(UV) 안정화제, 산화방지제, 그밖의 충진재 및 증량제를 포함할 수 있다. 바람직한 양태에서, 무기 물질은 중합성 매트릭스 물질과 함께 포함된다. 이들 무기 물질은 세라믹 물질 및 금속 물질을 포함하고, 상술된 무기 물질로부터 선택될 수 있다.

패브릭(712)은, 예를 들어 본원에 참고로 인용된 문헌[R. Tummala(Ed), Microelectronics Packaging Handbook, pp. 895-896, 1989]에 기술된 바와 같이, 중합성 매트릭스 물질(716)의 욕중에 패브릭(712)을 침지시킴으로써 피복되고 침윤될 수 있다. 보다 일반적으로 분쇄된 섬유 스트랜드 강화재 또는 연속성 섬유 스트랜드 강화재는 수동으로, 또는 강화재를 전체적으로 균일하게 중합성 매트릭스 물질 전체에 분포시키는 임의의 적합한 자동화 공급 또는 혼합 장치에 의해 매트릭스 물질에 침지될 수 있다. 예를 들어, 강화재는 모든 성분들을 동시에 또는 순차적으로 건식 블렌딩시킴으로써 중합성 매트릭스 내에 분산될 수 있다.

중합성 매트릭스 물질(716) 및 스트랜드는 사용되는 중합성 매트릭스 물질의 유형과 같은 인자에 의존하는 다양한 방법에 의해 복합체 또는 적층물(714)로 성형될 수 있다. 예를 들어, 열경화성 매트릭스 물질의 경우, 복합체는 압축 성형, 사출 성형, 인발 성형, 필라멘트 권선, 수동식 꼬임(hand lay-up), 분사(spray-up)에 의해 성형되거나, 또는 시이트 성형 또는 벌크(bulk) 성형된 후, 압축 성형 또는 사출 성형됨으로써 성형될 수 있다. 열경화성 중합성 매트릭스 물질은, 예를 들어 매트릭스 물질에 가교결합제를 포함시키고/시키거나 열을 가함으로써 경화될 수 있다. 중합성 매트릭스 물질을 가교결합시키기에 적절한 가교결합제는 전술한 바와 같다. 열경화성 중합성 매트릭스 물질의 경화 온도 및 경화 시간은 예를 들면 사용된 중합성 매트릭스 물질의 유형, 매트릭스 시스템에서의 다른 첨가제 및 복합체의 두께와 같은 인자에 좌우된다.

열가소성 매트릭스 물질의 경우, 복합체를 성형하기에 적절한 방법은 직접 성형법 또는 압출 콤파운딩(compounding)을 수행한 후, 사출 성형법을 수행하는 것을 포함한다. 상기 방법에 의해 복합체를 성형하는 방법 및 기기는 본원에 참고로 인용된 문헌[I. Rubin, Handbook of Plasic Materials and Technology(1990), pp. 955-1062, pp. 1179-1215, pp. 1225-1271]에 기술되어 있다.

본 발명의 추가의 바람직한 양태는 상술된 하나이상의 섬유 스트랜드를 포함하는 적어도 부분적으로 피복된 패브릭을 포함하는 전자 지지체에 사용되는 강화된 적층체에 관한 것이다. 따라서, 하나이상의 섬유 스트랜드를 포함하는 패브릭 각각으로부터 제조된 전자 지지체에 사용되는 강화된 적층체가 본 발명에서 예상된다. 예를 들면 본 발명의 하나의 바람직한 양태는 매트릭스 물질 및 하나이상의 섬유 스트랜드를 포함하는 적어도 부분적으로 피복된 패브릭(이때 피복물은 300K의 온도에서 미터K당 1와트 이상의 열 전도도를 갖는 유기 성분 및 적층 입자를 포함한다)을 포함하는 전자 지지체에 사용되는 강화된 적층체에 관한 것이다. 추가의 양태에서, 피복물은 전자 지지체에 사용되는 강화된 적층체중의 매트릭스 물질과 상용성이 있다.

본 발명의 추가의 양태는 전자 지지체용 강화된 적층물에 관한 것이고, 이때 적층물은 (a) 매트릭스 물질, 및 하나이상의 섬유 스트랜드를 포함하는 그리스를 제거하지 않은 패브릭을 하나이상 포함하고, 이 패브릭의 적어도 일부분은 전자 지지체용 강화된 적층물중의 매트릭스 물질과 상용성이 있는 피복을 갖는다. 본 발명의 다른 양태는 전자 지지체용 강화된 적층물에 관한 것이고, 이때 적층물은 (a) 매트릭스 물질, 및 (b) 패브릭의 표면의 적어도 일부분 상에 비-마무리처리된 수지 상용성 피복 조성물을 갖고, 하나이상의 섬유 스트랜드를 포함하는 하나이상의 패브릭을 포함한다.

본원에서 사용되는 "그리스를 제거하지 않은 패브릭"은 패브릭으로부터 비-수지 상용성 사이징 물질을 제거하는 통상적인 섬유 공정을 거치지 않은 패브릭을 의미한다. 상기 논의된 바와 같이, 문지름에 추가하여 열 세정 및 수-제트 세척이 이런 종래의 섬유 가공의 예이다. 본원에서 사용되는 "비-마무리처리된" 수지 상용성 피복 조성물은 통상적인 섬유 마무리처리 과정에서 사용되지 않는 상기 논의된 수지 상용성 피복 조성물을 의미한다. 예를 들면, 비-마무리처리된 수지 상용성 피복 조성물은 상기 논의된 제 1, 제 2 및/또는 제 3 피복 조성물을 의미하지만, 예를 들면 실란 커플링제와 물로 제조되어 그리스 제거후 섬유에 도포되는 전형적인 마무리처리 사이즈를 의미하지는 않는다. 그러나, 본 발명은 피복물에 도포되는 마무리처리 사이즈를 이용한 본 발명의 수지 상용성 피복물을 포함하는 피복물을 예상한다.

본 발명의 다른 바람직한 양태는 전자 지지체 용도에서 사용하기 위한 적층체를 형성하는 방법에 관한 것이고, 이 방법은 다음 단계들을 포함한다:

(a) 하나이상의 충진 얀 및 다수의 섬유를 포함하는 하나이상의 날실 얀의 적어도 일부상에 제 1 수지 상용성 피복물을 갖고, 하나이상의 날실 얀의 적어도일부에 제 2 수지 상용성 피복을 갖는, 다수의 섬유를 포함하는 하나이상의 충진 얀을 짜서 형성되는 전자 지지체를 강화하기 위한 패브릭을 수득하는 단계;

(b) 매트릭스 물질 수지로 패브릭의 적어도 일부분을 적어도 부분적으로 피복하는 단계;

(c) 적어도 부분적으로 피복된 패브릭을 적어도 부분적으로 경화시켜 프리프레그 층을 형성하는 단계; 및

(d) 둘이상의 프리프레그 층을 함께 적층시켜 전자 지지체에서 사용하기 위한 적층체를 형성하는 단계.

강화된 적층물에 관한 전술된 양태에서 사용되는 피복물의 성분은 상기 논의된 피복 성분으로부터 선택될 수 있고, 추가의 성분들은 또한 상기 언급된 것들로부터 선택될 수 있다.

본 발명의 추가의 바람직한 양태는 상기 상술된 하나이상의 섬유 스트랜드를 포함하는 적어도 부분적으로 피복된 패브릭을 포함하는 전자 지지체를 위한 프리프레그에 관한 것이다. 따라서, 전자 지지체를 위한 프리프레그는 하나이상의 섬유 스트랜드를 포함하는 개시된 패브릭 각각으로부터 제조되고, 따라서, 본 발명에서 예상된다.

본 발명의 다른 양태는 전자 지지체를 위한 프리프레그에 관한 것이고, 이때 프리프레그는 (a) 매트릭스 물질, 및 하나이상의 섬유 스트랜드를 포함하는 하나이상의 비-그리스 제거된 패브릭을 포함하고, 이때 하나이상의 패브릭의 적어도 일부는 전자 지지체를 위한 프리프레그중의 매트릭스 물질과 상용성인 피복물을 갖는다. 본 발명의 또다른 양태는 전자 지지체를 위한 프리프레그에 관한 것이고, 이때 프리프레그는 (a) 매트릭스 물질, 및 (b) 하나이상의 섬유 스트랜드를 포함하고, 패브릭의 표면의 적어도 일부상에 비-마무리처리 수지 상용성 피복 조성물을 갖는 하나이상의 패브릭을 포함한다.

이와 같이, 전술된 양태에서 사용되는 피복물의 성분은 상기 논의된 피복 성분으로부터 선택될 수 있고, 추가의 성분들은 또한 상기 언급된 것들로부터 선택될 수 있다.

도 8에 도시된 본 발명의 구체적인 비제한적 양태에서, 복합체 또는 적층물(810)은 상용성 매트릭스 물질(814)에 침윤된 패브릭(812)을 포함한다. 그런 다음 이 침윤된 패브릭을 한 세트의 계측 롤 사이에서 압착시켜 계측된 양의 매트릭스 물질을 남긴 후, 건조시켜 반경화된 기재 또는 프리프레그 형태의 전자 지지체를 제조할 수 있다. 전기 전도성 층(820)은 이하에서 명세서에 기술된 방식으로 프리프레그의 한 측면(822)의 일부분을 따라 배치될 수 있으며, 프리프레그가 경화되어 전기 전도성 층을 갖는 전자 지지체(818)가 제조된다. 본 발명의 또다른 양태에서 그리고 전자 지지체 산업에서 더욱 전형적으로는 2개 이상의 프리프레그를 당해 분야의 숙련자에게 널리 공지된 방식으로 전기 전도성 층과 조합하여 함께 적층시키고 경화시킴으로써 다층 전자 지지체를 형성한다. 예를 들어, 프리프레그 더미를 예정된 시간 동안 승온 및 승압에서, 예를 들어 연마된 강철판 사이에서 압착시킴으로써 적층시켜 중합성 매트릭스를 경화시키고 원하는 두께의 적층물을 성형할 수 있지만, 이는 본 발명을 제한하고자 함은 아니다.1개 이상의 프리프레그중 일부에, 적층시키고 경화시키기 전후에 전기 전도성 층을 제공하여, 노출된 표면의 일부를 따라 하나이상의 전기 전도성 층을 갖는 적층물로서의 전자 지지체(이하에 "클래드(clad) 적층물"로서 지칭됨)가 생성되도록 할 수 있다. 그런 다음, 회로를 인쇄된 회로판 또는 인쇄 배선판(이하에서 "전자 회로판"으로 총칭함)의 형태로 전자 지지체를 구성하는 것에 관한 당해 분야의 숙련자에게 널리 공지된 기술을 사용하여 단일 층 또는 다층 전자 지지체의 전기 전도성 층(들)으로부터 형성할 수 있다.

본 발명의 추가의 바람직한 양태는 상기 자세히 논의된 하나이상의 섬유 스트랜드를 포함하는 적어도 부분적으로 피복된 패브릭을 포함하는 전자 지지체 및 전자 회로판에 관한 것이다. 따라서, 하나이상의 섬유 스트랜드를 포함하는 개시된 패브릭 각각으로부터 제조된 전자 지지체 및 전자 회로판은 본 발명에 의해 예상된다.

본 발명의 다른 양태는 (a) 하나이상의 섬유 스트랜드를 포함하는 그리스를 제거하지 않은 패브릭(이때, 그리스를 제거하지 않은 패브릭의 적어도 일부분은 매트릭스 물질과 상용성인 피복을 갖는다); 및 (b) 전자 지지체의 하나이상의 패브릭의 적어도 일부분상에 하나이상의 매트릭스 물질을 포함하는 전자 지지체에 관한 것이다. 추가의 양태는 (a) 하나이상의 섬유 스트랜드를 포함하고, 패브릭의 표면의 적어도 일부분 상에 비-마무리처리 수지 상용성 피복 조성물을 갖는 하나이상의 패브릭; 및 (b) 전자 지지체의 하나이상의 패브릭의 적어도 일부분상의 하나이상의 매트릭스 물질을 포함하는 전자 지지체에 관한 것이다.

본 발명의 또다른 양태는 전자 지지체를 형성하는 방법에 관한 것이고, 이 방법은 다음 단계들을 포함한다:

(a) 다수의 섬유를 포함하고 하나이상의 충진 얀의 적어도 일부분 상에 제 1 수지 상용성 피복을 갖는 하나이상의 충진 얀, 및 다수의 섬유를 포함하고, 하나이상의 날실 얀의 적어도 일부분 상에 제 2 수지 상용성 피복물을 갖는 하나이상의 날실 얀을 짜서 형성된 전자 지지체를 강화하기 위한 패브릭을 수득하는 단계;

(b) 매트릭스 물질 수지로 패브릭의 적어도 일부분을 적어도 부분적으로 피복하는 단계;

(c) 패브릭의 적어도 일부분의 피복물을 적어도 부분적으로 경화시켜 프리프레그 층을 형성하는 단계; 및

(d) 하나이상의 프리프레그 층을 하나이상의 전기 절연 층과 함께 적층시켜 전자 지지체를 형성하는 단계.

추가의 바람직한 양태에서, 하나이상의 패브릭과 하나이상의 매트릭스는 전자 지지체에서 제 1 복합체 층을 형성한다. 다른 추가의 바람직한 양태에서, 전자 지지체는 추가로 제 1 복합체 층과는 다른 제 2 복합체 층을 포함한다.

추가의 바람직한 양태는 (a) (i) 하나이상의 섬유 스트랜드를 포함하는 하나이상의 그리스를 제거하지 않은 패브릭(하나이상의 그리스를 제거하지 않은 패브릭의 적어도 일부분은 매트릭스 물질과 상용성인 피복을 갖는다) 및 (ii) 전자 지지체의 하나이상의 패브릭의 적어도 일부분상의 하나이상의 매트릭스 물질을 포함하는 전자 지지체; 및 (b) 전기 전도성 층을 포함하는 전자 회로판에 관한 것이고,이때, 지지체 및 전도성 층은 전기 회로판에 함유된다.

추가의 양태는 (a) (i) 하나이상의 섬유 스트랜드를 포함하고, 패브릭의 표면의 적어도 일부상에 비-마무리처리 수지 상용성 피복 조성물을 갖는 하나이상의 패브릭; 및 (ii) 전자 지지체의 하나이상의 패브릭의 적어도 일부상의 하나이상의 매트릭스 물질을 포함하는 전자 지지체; 및 (b) 전기 전도 층을 포함하는 전자 회로판에 관한 것이고, 이때 지지체 및 전도 층은 전자 회로판에 함유된다.

추가의 바람직한 양태에서, 전기 전도층은 전자 지지체의 선택된 부분에 인접하게 위치한다. 또다른 바람직한 양태에서, 하나이상의 패브릭 및 하나이상의 매트릭스는 제 1 복합체 층을 형성한다. 다른 양태에서, 전자 지지체는 제 1 복합체 층과는 다른 제 2 복합체 층을 추가로 포함한다. 바람직하게는, 전기 전도 층은 전자 지지체의 제 1 및/또는 제 2 복합체 층의 선택된 부분에 인접하게 위치한다.

본 발명의 다른 양태는 인쇄된 회로판을 형성하는 방법에 관한 것이고, 이 방법은 다음 단계를 포함한다:

(a) 다수의 섬유를 포함하고 하나이상의 충진 얀의 적어도 일부분 상에 제 1 수지 상용성 피복을 갖는 하나이상의 충진 얀, 및 다수의 유리를 포함하고, 하나이상의 날실 얀의 적어도 일부분 상에 제 2 수지 상용성 피복물을 갖는 하나이상의 날실 얀을 짜서 형성된 전자 지지체를 강화하기 위한 하나이상의 패브릭 및 하나이상의 전기 전도 층을 포함하는 전자 지지체를 수득하는 단계; 및

(b) 전자 지지체의 하나이상의 전기 전도 층중 하나이상을 패턴화하여 인쇄된 회로판을 형성하는 단계.

전자 지지체 및 전자 회로판에 관한 전술된 양태에서 사용되는 피복물의 성분은 상기 논의된 피복 성분으로부터 선택될 수 있고, 추가의 성분들은 또한 상기 언급된 것들로부터 선택될 수 있다.

경우에 따라, 천공 또는 구멍(이하에서 "바이어스(vias)"로도 지칭됨)을 기계적 천공법 및 레이저 천공법을 포함하지만 이에 제한되지 않는 당해 분야의 숙련자에게 공지된 임의의 통상적인 방법에 의해 전자 지지체에 형성시켜 전자 지지체의 반대 표면상의 회로 및/또는 구성요소들이 전기적으로 상호 연결되도록 할 수 있다. 보다 구체적으로 도 10을 설명하자면, 천공(1060)이 본 발명의 전자 지지체(1054)의 패브릭(1012)의 하나이상의 층(1062)을 통해 연장되고 있다. 패브릭(1012)은 본원에 개시된 바와 같은 다양한 중합성 매트릭스 물질과 상용성인 층을 갖는 다수의 유리 섬유를 포함하는 피복된 섬유 스트랜드를 포함한다. 천공(1060)을 형성할 때, 전자 지지체(1054)는 천공 형성 장치, 예를 들면 드릴 비트(1064) 또는 레이저 팁과 일치하게 위치한다. 천공(1060)은 드릴(1064) 또는 레이저를 이용하여 구멍을 뚫어 패브릭(1012)의 하나이상의 층(1062)의 일부분(1066)을 통과하여 형성된다.

바람직한 양태에서, 적층체는 0.46mm(0.018인치)의 직경의 텅스텐 카비드 드릴을 이용하여 제곱 cm당 62개의 구멍의 구멍 밀도(제곱 인치당 400개의 구멍) 및 0.001의 칩 부하량으로 3개의 적층체의 축적물을 통해 2000개의 구멍을 뚫은 후에 36㎛ 이하의 편향 거리를 갖는다. 추가의 양태에서, 적층체는 0.46mm(0.018인치)의 직경의 텅스텐 카비드 드릴을 이용하여 제곱 cm당 62개의 구멍의 구멍 밀도(제곱 인치당 400개의 구멍) 및 0.001의 칩 부하량으로 3개의 적층체의 더미를 통해 2000개의 구멍을 뚫은 후에는 32㎛ 이하의 편향 거리를 갖는다.

추가의 양태에서, 무기 윤활제를 포함하는 유동 스트림은 무기 윤활제가 천공 형성 장치와 전자 지지체 사이의 계면의 적어도 일부에서 접촉하도록 천공 형성 장치에 인접하게 분배된다. 바람직하게는, 무기 윤활제는 상기 개시된 무기 윤활제에서 선택된다.

본 발명의 다른 양태는 다음 단계들을 포함하는 전자 회로판을 위한 전자 시스템 지지체의 패브릭의 층을 통해 천공을 형성하는 방법에 관한 것이다:

(1) 패브릭의 표면의 적어도 일부상에 수지 상용성 피복 조성물을 포함하는 피복된 섬유 스트랜드를 포함하는 패브릭의 층의 일부를 포함하는 전자 시스템 지지체를 위치시키는 단계(이때 천공은 천공 형성 장치와 일치하게 형성된다); 및

(2) 패브릭의 층의 일부에 천공을 형성하는 단계.

천공을 형성한 후에, 전자 전도 물질의 층을 천공의 벽상에 배치시키거나, 또는 천공을 전기 전도성 물질로 채워 전자 지지체(1054)의 표면상의 하나이상의 전기 전도층들(도 10에는 도시되지 않음)사이의 바람직한 전기적 상호연결 및/또는 열 분산을 촉진시킨다. 바이아스는 전자 지지체 및/또는 인쇄된 회로판을 부분적으로 통과하거나 완전히 통과하여 연장될 수 있고, 이들은 전자 지지체 및/또는 인쇄된 회로판의 하나 또는 양쪽 표면 모두에서 노출될 수 있거나, 또는 이들은 전자 지지체 및/또는 인쇄된 회로판의 내부에 파묻히거나 포함될 수 있다("파묻힌 비아").

도 8에 도시된 전기 전도 층은 당 분야의 숙련자에게 널리 공지된 임의의 방법으로 형성될 수 있다. 본 발명의 비제한적인 예로써, 전기 전도성 층은 반경화되거나 경화된 프리프레그 또는 적층체의 한 측면의 적어도 일부분상에 금속성 물질의 얇은 시이트 또는 호일을 적층시킴으로써 형성될 수 있다. 또 다르게는, 전기 전도 층은 반경화되거나 경화된 프리프레그 또는 적층물의 한 측면의 적어도 일부분상에 금속성 물질의 층을 전해질 도금, 무전해 도금 또는 스푸터링(sputtering)을 포함하지만 이에 제한되지 않는 널리 알려진 기술을 사용하여 배치함으로써 형성될 수 있다. 전기 전도성 층으로서 사용하기에 적절한 금속성 물질은 구리(바람직함), 은, 알루미늄, 금, 주석, 주석-납 합금, 팔라듐 및 이들의 조합물을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다.

본 발명의 또다른 비제한적 양태에서, 전자 지지체는 하나 이상의 전자 회로판(전술됨)을 하나 이상의 클래드 적층물(전술됨) 및/또는 하나 이상의 프리프레그(전술됨)와 함께 적층시켜 구성된 다층 전자 회로판의 형태일 수 있다. 경우에 따라, 추가의 전기 전도성 층을 전자 지지체에, 예를 들어 다층 전자 회로판의 노출면의 일부를 따라 혼입시킬 수 있다. 또한, 경우에 따라, 추가의 회로를 전술한 방식으로 전기 전도 층으로부터 형성할 수 있다. 다층 전자 회로판의 층들의 상대적인 위치에 따라, 기판이 내부 회로 및 외부 회로 둘 모두를 가질 수 있음을 주지하여야 한다. 추가의 천공을 전술한 바와 같이 기판을 부분적으로 관통하거나 완전하게 관통하도록 형성함으로써, 선택된 위치에서 층들 사이의 전기적 상호연결을 이룰 수 있다. 생성된 구조체는 구조체를 완전히 관통하여 연장하는 몇몇 천공, 구조체를 단지 부분적으로만 관통하여 연장하는 몇몇 천공, 및 구조체 내에서 완전한 몇몇 천공을 가질 수 있음을 주지하여야 한다.

바람직하게는 전자 지지체(254)를 형성하는 적층체의 두께는 0.051mm(약 0.002인치) 이상, 보다 바람직하게는 0.13mm(약 0.005인치) 내지 2.5mm(약 0.1인치)이다. 7628 스타일 패브릭의 8겹 적층체의 경우, 두께는 일반적으로 1.32mm(약 0.052인치)이다. 적층체중의 패브릭의 층의 수는 적층체의 바람직한 두께에 따라 다양할 수 있다.

적층체의 수지 함량은 바람직하게는 35 내지 80중량%, 보다 바람직하게는 40 내지 75중량%의 범위일 수 있다. 적층체중의 패브릭의 양은 바람직하게는 20 내지 65중량%, 보다 바람직하게는 25 내지 60중량%의 범위일 수 있다.

부직 E-유리 패브릭으로부터 형성되고 110℃의 최소 유리 전이 온도를 갖는 FR-4 에폭시 수지 매트릭스 물질을 이용하는 적층체의 경우, 기계 횡방향 또는 폭 방향(일반적으로 패브릭의 세로방향 축에 수직인, 즉, 충진 방향)의 바람직한 최소 굴곡 강도는 IPC-4101의 문헌["Specification for Base Materials for Rigid and Multilayer Printed Boards, page 29, a publication of The Institute for Interconnecting and Packaging Electronic Circuits(December 1997)]에 따르면 3x10⁷kg/m²이상, 보다 바람직하게는 3.52x10⁷kg/m²(약 50kpsi) 이상, 보다 더 바람직하게는 4.9x10⁷kg/m²(약 70kpsi) 이상이다. IPC-4101은 본원에 참고로 혼입되어 있다. 길이 방향에서, 길이 방향의 바람직한 최소 굴곡 강도(일반적으로 패브릭의 세로 축에 평행한, 즉 날실 방향)은 바람직하게는 4x10⁷kg/m²이상, 보다 바람직하게는 4.23x10⁷kg/m²이상이다. 굴곡 강도는 IPC-4101의 3.8.2.4 절에 따라 금속 클래딩을 에칭하여 완전히 제거하고, ASTM D-790 및 IPC-TM-650의 [Test Methods of the Institute for Interconnecting and Packaging Electronics(December 1994)](본원에 참고로 혼입되어 있다)에 따라 측정하였다. 본 발명의 전자 지지체의 장점은 높은 굴곡 강도(인장 및 압축 강도) 및 높은 모듈러스를 포함하고, 이는 적층체를 포함하는 회로판의 변형을 감소시킬 수 있다.

본 발명의 전자 지지체는 바람직하게는 IPC 시험 방법 2.4.41(이는 본원에 참고로 혼입되어 있다)에 따라 측정하였을 때 5.5중량% 미만, 보다 바람직하게는 0.01 내지 5.0중량%의, 적층체의 z-방향("Z-CTE"), 즉, 적층체의 두께를 가로지르는 방향에서 50 내지 288℃에서의 열 팽창 계수를 갖는다. 이런 각각의 적층체는 바람직하게는 8겹의 7628 스타일 패브릭을 함유하고, 예를 들면 106, 108, 1080, 2113, 2166 또는 7535 스타일의 패브릭이 대신 사용될 수 있지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 또한, 적층체는 이들 패브릭 스타일의 조합물로 혼입될 수 있다. 낮은 열 팽창 계수를 갖는 적층체는 일반적으로 팽창 및 수축하는 경향이 적고 기판의 변형을 최소화할 수 있다.

본 발명은 또한, 본원의 교시에 따라 제조된 1층 이상의 복합체 층, 및 본원에 교시된 복합체 층에서와는 상이한 방식으로, 예를 들어 통상적인 유리 섬유 복합체 기술을 사용하여 제조된 1층 이상의 복합체 층을 포함하는 다층 적층물 및 전자 회로판의 제조에 또한 적용할 수 있는 것으로 여겨진다. 더욱 구체적으로 당해 분야의 숙련자에게 널리 공지된 바와 같이, 전통적으로 패브릭을 직조하는데 사용된 연속성 유리 섬유 스트랜드의 필라멘트는, 본원에 참고로 인용된 문헌[Loewenstein, pp. 237-244, 3rd Ed. 1993]에 기술된 것들을 포함하지만 이에 제한되지 않는, 부분적으로 또는 완전히 덱스트린화된 전분 또는 아밀로스, 수소화된 식물성 오일, 양이온성 습윤제, 유화제 및 물을 포함하는 전분/오일 사이징 조성물로 처리된다. 그 후, 이러한 스트랜드로부터 생산된 날실은 직조되기 전에 직조 공정동안 연마로부터 스트랜드를 보호하기 위한 용액, 예를 들어 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제 4,530,876 호의 칼럼 3, 67행 내지 칼럼 4, 11행에 기술된 바와 같은 폴리(비닐 알콜)로 처리된다. 이러한 작업은 통상적으로 슬래싱(slashing)으로 지칭된다. 폴리(비닐 알콜) 및 전분/오일 사이징 용액은 일반적으로 복합체 제조업자가 사용하는 중합체 매트릭스 물질과 혼화되지 않으며, 패브릭은 직조된 패브릭을 침윤시키기 전에 세척되어 유리 섬유의 표면으로부터 본질적으로 모든 유기 물질을 제거하여야한다. 이는 다양한 방식으로, 예를 들어 패브릭을 문지르거나 또는 더욱 통상적으로는 당해 분야에 널리 공지된 방식으로 패브릭을 열 처리함으로써 수행될 수 있다. 세정 작업의 결과로서, 패브릭을 침윤시키는데 사용되는 중합성 매트릭스 물질과 세정된 유리 섬유 표면 사이에 적절한 계면이 생성되지 않게 되므로, 커플링제를 유리 섬유 표면에 적용하여야한다. 당해 분야의 숙련자는 이러한 작업을 때때로 마무리처리로 지칭한다. 마무리처리 작업에서 가장 통상적으로 사용되는 커플링제는 본원에 참고로 인용된 문헌[E.P. Plueddemann, Silane Coupling Agents, pp. 146-147, 1982]에 기술된 것을 포함하지만 이에 제한되지 않는 실란이다. 이에 관해서는 또한 문헌[Loewenstein, 3rd Ed. pp. 249-256, 1993]을 참조한다. 실란으로 처리된 후에, 패브릭은 상용성 중합성 매트릭스 물질로 침윤되고, 한 세트의 계측 롤 사이에서 압착되고 건조되어 전술한 바와 같은 반경화된 프리프레그로 형성된다. 사이징 조성물의 성질, 세척 작업 및/또는 복합체에 사용된 매트릭스 수지에 따라 슬래싱 및/또는 마무리처리 단계는 생략될 수 있음을 주지하여야 한다. 그런 다음 통상적인 유리 섬유 합성 기술에 따른 프리프레그 하나 이상을 본 발명에 따른 프리프레그 하나 이상과 조합하여 전술한 바와 같은 전자 지지체, 특히 다층 적층물 또는 전자 회로판을 형성할 수 있다. 전자 회로 기판의 제조에 관한 더 자세한 정보는 본원에 참고로 인용된 문헌[Electronic Materials Handbook^TM, ASM International(1989), pp. 113-115], [R.Tummala(Ed.), Microelectronics Packaging Handbook(1989), pp. 858-861 및 895-909], [M.W. Jawitz, Printed Circuit Board Handbook(1997), pp. 9.1-9.42] 및 [C.F. Coombs, Jr.(Ed.), Printed Circuits Handbook(1988), 3rd Ed., pp. 6.1-6.7]을 참조할 수 있다.

본 발명의 전자 지지체를 이루는 복합체 및 적층물을 전자 산업분야에서 사용되는 패키징, 더욱 특히 본원에 참고로 인용된 문헌[Tummala, pp. 25-43]에 기술된 바와 같은 1단계, 2단계 및/또는 3단계 패키징을 형성하기 위해 사용할 수 있다. 또한, 본 발명은 다른 패키징 단계에 사용될 수도 있다.

본 발명의 하나의 비제한적 양태에서, 스타일 7628, E-유리 패브릭 및 140℃의 T_g를 갖는 FR-4 중합성 수지로부터 형성된 프리프레그의 8층 또는 겹으로부터 본 발명에 따라 제조된 클래딩되지않은 적층체의, IPC-TM-650, 번호 2.4.4(이는 본원에 참고로 혼입되어 있다)에 따라 측정된 굴곡 강도는 패브릭의 날실 방향에 평행하게 시험하였을 때는 바람직하게는 100,000파운드/제곱인치(약 690메가파스칼)이고, 패브릭의 충진 방향에 평행하게 시험하였을 때는 바람직하게는 80,000(약 552메가파스칼)이상이었다.

본 발명의 다른 비제한적 양태에서, 스타일 7628, E-유리 패브릭 및 140℃의 T_g를 갖는 FR-4 중합성 수지로부터 형성된 프리프레그의 8층 또는 겹으로부터 본 발명에 따라 제조된 클래딩되지않은 적층체의 5의 폭 길이 대 두께의 비율을 이용하여, ASTM D 2344-84(이는 본원에 참고로 혼입되어 있다)에 따라 측정된 짧은 도투마리의 전단 강도는 패브릭의 날실 방향에 평행하게 시험하였을 때는 바람직하게는 7400파운드/제곱인치(약 51메가파스칼)이고, 패브릭의 충진 방향에 평행하게 시험하였을 때는 바람직하게는 5600파운드/제곱인치(약 39메가파스칼)이상이었다.

본 발명의 다른 비제한적 양태에서, 스타일 7628, E-유리 패브릭 및 140℃의 T_g를 갖는 FR-4 중합성 수지로부터 형성된 프리프레그의 8층 또는 겹으로부터 본 발명에 따라 제조된 클래딩되지않은 적층체(이는 끓는 물에 24시간 담근 후이다)의 5의 폭 길이 대 두께의 비율을 이용하여 ASTM D 2344-84(이는 본원에 참고로 혼입되어 있다)에 따라 측정된 짧은 도투마리의 전단 강도는 패브릭의 날실 방향에 평행하게 시험하였을 때는 바람직하게는 5000파운드/제곱인치(약 34메가파스칼)이고, 패브릭의 충진 방향에 평행하게 시험하였을 때는 바람직하게는 4200파운드/제곱인치(약 30메가파스칼)이상이었다.

본 발명은 또한 복합체를 제조하기 위해 중합성 매트릭스 물질을 강화시키는 방법을 포함한다. 이러한 방법은 (1) 섬유 스트랜드 강화재에, 스트랜드의 인접한 섬유들 사이에 틈새 공간을 제공하는 입자를 포함하는 상기 논의된 바와 같은 제 1 피복 조성물, 제 2 피복 조성물 및/또는 제 3 피복 조성물을 도포하는 단계; (2) 피복물을 건조시켜 강화재상에 실질적으로 균일한 피복물을 형성하는 단계; (3) 강화재와 중합성 매트릭스 물질을 조합하는 단계; 및 (4) 중합성 매트릭스 물질을 적어도 부분적으로 경화시켜 강화된 복합체를 제공하는 단계를 포함한다. 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니지만, 강화재를 예를 들어 중합성 매트릭스 물질중에 분산시킴으로써 중합성 매트릭스 물질과 조합시킬 수 있다. 바람직하게는, 피복물 또는 피복물들은 건조시 강화재상에 실질적으로 균일한 피복물을 형성한다. 본 발명의 비제한적 양태에서, 입자는 총 고형물 기준으로 사이징 조성물의 20중량%이상을 구성한다. 다른 비제한적 양태에서, 입자는 3㎛ 이상, 바람직하게는 약 5㎛ 이상의 평균 최소 입경을 갖는다. 또다른 비제한적 양태에서 입자는 섬유 스트랜드에 함유된 임의의 유리 섬유의 모스 경도 값 미만의 모스 경도 값을 갖는다.

본 발명은 또한 섬유 스트랜드의 인접한 섬유들사이의 접착을 억제하는 방법을 포함한다. 이러한 방법은 (1) 섬유 스트랜드에, 스트랜드의 인접한 섬유들 사이의 틈새 공간을 제공하는 입자를 포함하는 상기 논의된 바와 같은 제 1 피복 조성물, 제 2 피복 조성물 및/또는 제 3 피복 조성물을 도포하는 단계; (2) 피복물을 건조시켜 스트랜드의 인접한 섬유들 사이의 접착이 억제되도록 섬유 스트랜드의 섬유상에 피복물을 형성하는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 피복물 또는 피복물들은 건조시 강화재상에 실질적으로 균일한 피복물을 형성한다. 본 발명의 비제한적 양태에서, 입자는 총 고형물 기준으로 사이징 조성물의 20중량%이상을 구성한다. 다른 비제한적 양태에서, 입자는 3㎛ 이상, 바람직하게는 약 5㎛ 이상의 평균 최소 입자 치수를 갖는다. 구형 입자에서, 예를 들면 최소 평균 입자 치수는 입자의 직경에 상응할 것이다. 사각형 입자에서, 예를 들면 최소 평균 입자 치수는 입자의 평균 길이, 폭 또는 높이를 의미할 것이다. 또다른 비제한적 양태에서 입자는 섬유 스트랜드에 함유된 임의의 유리 섬유의 모스 경도 값 미만의 모스 경도 값을 갖는다.

본 발명은 또한 섬유 강화된 복합체의 매트릭스 물질의 가수분해를 억제하는 방법을 포함한다. 이러한 방법은 (1) 섬유 스트랜드 강화재에, 총 고형물의 20중량% 이상의 개별적인 입자를 포함하는 상기 개시된 제 1 피복 조성물, 제 2 피복 조성물 및/또는 제 3 피복 조성물을 도포하는 단계; (2) 피복물을 건조시켜 강화재상에 실질적으로 균일한 피복물을 형성하는 단계; (3) 강화재와 중합성 매트릭스 물질을 조합하는 단계; 및 (4) 중합성 매트릭스 물질을 적어도 부분적으로 경화시켜 강화된 복합체를 제공하는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 피복물 또는 피복물들은 건조시 강화재상에 실질적으로 균일한 피복물을 형성한다. 상기 논의된 바와 같이 강화재를 예를 들어 중합성 매트릭스 물질중에 분산시킴으로써 중합성 매트릭스 물질과 조합시킬 수 있다.

본 발명의 하나의 비제한적 양태에서, 패브릭은 바람직하게는 스타일 7628 패브릭으로 직조되고, 텍스타일 패브릭의 공기 투과도에 대한 ASTM D 737 표준 시험 방법으로 측정하였을 때 10입방피트/분 미만, 보다 바람직하게는 5입방피트/분 미만의 공기 투과도를 갖는다. 본 발명을 제한하고자 함은 아니지만, 본 발명의 날실얀의 연장된 횡단면 및 높은 스트랜드 개방성(하기에 상세하게 논의된다)으로 인해 슬래싱된 날실 얀을 이용하여 제조된 보다 통상적인 패브릭과 비교하였을 때 본 발명의 패브릭의 공기 투과성이 감소된다.

이전에 개시된 바와 같이, 전자 지지체 용도를 위한 통상적인 직조 조작에서, 날실 얀은 전형적으로 직조 과정동안 날실 얀의 마멸을 방지하는 것을 돕기 위해 직조 전에 슬래싱 사이즈로 피복된다. 슬래싱 사이즈 조성물은 전형적으로 슬래싱 사이즈를 함유하는 침지 팬 또는 욕을 통과시킴으로써 날실 얀에 도포된 후 하나이상의 세트의 압착 롤을 통과시켜 임의의 과다한 물질을 제거한다. 전형적인 슬래싱 사이즈 조성물은 예를 들면 필름 형성 물질, 가소화제 및 윤활제를 포함할 수 있다. 슬래싱 사이즈 조성물에서 통상적으로 사용되는 필름-형성 물질은 폴리비닐 알콜이다. 슬래싱 후에 날실 얀을 건조시키고 직기 도투마리에 감는다. 날실 얀 끄트머리들의 수와 간격은 직조된 패브릭의 스타일에 의존한다. 건조된 후에, 슬래싱된 날실 얀은 전형적으로 제 1 사이즈 및 슬래싱 사이즈의 조합에 의해 2.0% 이상의 점화시 손실을 가질 것이다.

전형적으로, 슬래싱 사이징, 또한 전분/오일 사이즈는 일반적으로, 전자 지지체용 강화재로서 패브릭을 혼입할 때, 복합체 제조자들이 사용하는 중합성 수지 물질과 상용성이 없어서 직조된 패브릭으로 침윤되기 전에 유리 섬유의 표면으로부터 본질적으로 모든 유기 물질을 제거하기 위해 패브릭을 세정해야만 한다. 이는 다양한 방법, 예를 들면 패브릭을 문지르거나, 또는 보다 흔하게는, 당 분야에 공지된 기법으로 패브릭을 열 처리함으로써 수행될 수 있다. 세정 조작의 결과로서, 패브릭을 침윤시키는데 사용되는 중합성 매트릭스 물질과 세정된 유리 섬유 표면 사이에는 적합한 계면이 없어서, 커플링제를 유리 섬유 표면에 도포해야만 한다. 이 조작은 종종 당분야의 숙련된 이들에게 마무리처리로 언급된다. 전형적으로 마무리처리 사이즈는 LOI가 0.1% 미만인 패브릭을 제공한다.

마무리처리 사이즈를 이용한 처리 후에, 패브릭을 상용성 중합성 매트릭스 물질에 침윤시키고, 한 세트의 계측 롤사이에서 압축시키고 건조시켜 상기 논의된 바와 같은 반경화된 프리프레그를 형성한다. 전자 회로판의 가공에 대한 보다 많은 정보는 본원에 참고로 인용된 문헌[Electronic Materials Handbook^TM, ASM International(1989),p113-115], [R. Tummala(Ed), Microelectronics Packaging Handbook(1989), pp. 895-896 및 895-909], [M.W. Jawitz, Printed Circuit Board Handbook(1997), pp. 9.1-9.42] 및 [C.F. Coombs, Jr.(Ed.), Printed Circuits Handbook(1988), 3rd Ed., pp. 6.1-6.7]을 참조할 수 있다.

슬래싱 과정이 날실 얀에 비교적 두꺼운 피복물을 부가하기 때문에, 얀은 슬래싱되지 않은 날실 얀에 비해 딱딱해지고 가요성이 적어지게 된다. 슬래싱 사이즈는 일반적으로 원형의 횡단면을 갖는 단단한 다발로 얀을 함께 유지시키는 경향이 있다. 비록 본 발명을 제한하고자 함은 아니지만, 이런 얀의 구조(즉, 단단한 다발 및 일반적으로 원형인 횡단면)는 심지어 슬래싱 사이즈를 제거한 후에도 후속적인 가공 단계, 예를 들면 예비-침윤동안 날실 얀 다발로 중합성 수지 물질이 침투하는 것을 방해할 수 있다.

비록 슬래싱이 본 발명에 해로운 것은 아니지만, 슬래싱은 바람직하지는 않다. 따라서, 본 발명의 바람직한 양태에서, 날실 얀은 직조하기 전에 슬래싱 단계를 거치지 않고, 실질적으로 슬래싱 사이즈 잔사가 없다. 본원에서 사용되는 용어 "실질적으로 없는"은 날실 얀이 20중량% 미만, 보다 바람직하게는 5중량% 미만의 슬래싱 사이즈 잔사를 가짐을 의미한다. 본 발명의 보다 바람직한 양태에서, 날실 얀은 직조 전에 슬래싱 단계를 거치지 않고, 본질적으로 슬래싱 사이즈 잔사가 없다. 본원에서 사용되는 용어 "본질적으로 없는"은 날실 얀이 0.5중량% 미만, 보다 바람직하게는 0.1중량% 미만, 가장 바람직하게는 0%의 슬래싱 사이즈 잔사를 그의 표면에 가짐을 의미한다. 그러나, 날실 얀이 직조 전에 제 2 피복 가공되는 경우, 바람직하게는, 직조 전에 날실 얀의 표면에 도포되는 제 2 피복물의 양은 사이징된 날실 얀의 0.7중량% 미만이다.

본 발명의 한 바람직한 양태에서, 날실 얀의 점화시 손실은 직조동안 바람직하게는 2.5중량% 미만, 보다 바람직하게는 1.5중량% 미만, 가장 바람직하게는 0.8중량% 미만이다. 또한, 본 발명의 패브릭은 바람직하게는 0.1 내지 0.6중량%, 보다 바람직하게는 0.4 내지 1.3중량%, 보다 더 바람직하게는 0.6 내지 1중량%의 범위의 점화시 총 손실을 갖는다.

본 발명의 또다른 비제한적 양태에서, 날실 얀은 바람직하게는 연장된 횡단면 및 높은 스트랜드 개방성을 갖는다. 본원에서 사용되는 용어 "연장된 횡단면"은 날실 얀이 일반적으로 납작하거나 타원형의 횡단면 형태를 가짐을 의미한다. 상기 논의된 높은 스트랜드 개방성은 얀 또는 스트랜드의 개별적인 섬유가 함께 단단하게 유지되지 않고, 하나이상의 개별적인 섬유들 사이에 존재하는 열린 공간이 매트릭스 물질이 다발내로 투과하는 것을 쉽게하는 특징을 의미한다. 슬래싱된 날실 얀(상기 논의된 바와 같은)은 일반적으로 원형 횡단면 및 낮은 스트랜드 개방성을 갖고, 따라서, 이런 투과를 촉진하지 않는다. 비록 본 발명을 제한하고자하는 것은 아니지만, 적층 동안 날실 얀 다발로의 우수한 수지 투과(즉, 우수한 수지 웨트-아웃)는 습기가 적층체 및 전자 지지체로 들어가는 경로를 감소시키거나 제거하여 본 발명에 따라 제조된 적층물 및 전자 지지체의 총 가수분해 안정성을 개선시킬 수 있을 것으로 생각된다. 이는 또한 이런 적층체 및 전자 지지체로 제조된 인쇄된 회로판이 바이어스 하에서 습한 환경에 노출되었을 때 전도성 양극 팔라멘트의 형성으로 인한 전기 쇼트(short) 단점을 나타내는 경향을 감소시키는 긍정적인 효과를 가질 수 있다.

스트랜드 개방성 정도는 F-지수 시험에 의해 측정될 수 있다. F-지수 시험에서, 측정되는 얀은 일련의 수직 배열된 롤러 상으로 통과하고 얀의 수직 축이일반적으로 빛이 발산되고 빛을 감지하는 표면과 평행한 배열을 갖도록, 빛을 발산하는 면과 대향 빛을 감지하는 면을 포함하는 수평으로 배치된 감지 장치에 인접하게 위치된다. 감지 장치는 수직 배열된 롤러들 사이의 대략 절반에 위치시키는 수직 받침대에 탑재되어 있고, 얀과 감지 장치사이의 수직 거리는 센스 장치로부터 롤러를 가까이 또는 멀리 이동시킴으로써 조절된다. 얀이 롤러들 사이를 통과함에 따라(전형적으로 분당 약 30미터), 스트랜드의 개방도에 따라 얀의 하나이상의 부분이 발산 표면으로부터 발산되는 빛의 일부분을 가려서 광 감지 표면에 반응을 일으킬 수 있다. 그런 다음, 가려진 부분의 수를 주어진 얀의 길이(전형적으로 약 10미터)에 대해 표로 만들고 생성된 비율(즉, 단위 길이당 가려진 부분의 수)은 스트랜드 개방도의 척도로 간주된다.

상기 개시된 바와 같은 이런 얀의 낮은 개방성 뿐만 아니라 종래의 슬래싱된 유리 얀으로 제조된 패브릭의 빽빽한 날실 얀의 구조로 인해 본 발명의 바람직한 패브릭(이는 연장된 날실 얀 횡단면 및 더 높은 날실 얀 개방도를 포함한다)의 공기 투과도보다 더 높은 공기 투과도를 이들 종래의 패브릭이 갖게 되는 것으로 생각된다. 본 발명의 하나의 비제한적인 양태에서, 패브릭은 ASTM D737 표준 시험 방법으로 측정하였을 때 10표준입방피트/분·제곱피트(약 0.05표준입방미터/분·제곱미터) 이하, 보다 바람직하게는 5표준입방피트/분·제곱피트(약 1.52표준입방미터/분·제곱미터) 이하, 가장 바람직하게는 3표준입방피트/분·제곱피트(약 0.91표준입방미터/분·제곱미터) 이하의 공기 투과도를 갖는다. 본 발명의 다른 양태에서, 패브릭은 7628 스타일의 패브릭을 직조되고, ASTM D737 표준 시험 방법으로 측정하였을 때 10표준입방피트/분·제곱피트 이하, 보다 바람직하게는 5표준입방피트/분·제곱피트 이하, 가장 바람직하게는 3표준입방피트/분·제곱피트 이하의 공기 투과도를 갖는다.

비록 임의의 특정한 이론으로 제한하고자 하는 것은 아니지만, 연장되거나 납작한 횡단면을 갖는 날실 얀은 또한 날실 얀을 혼입한 패브릭으로부터 제조된 적층물에서 개선된 드릴 성능을 제공할 수 있는 것으로 추정된다. 보다 구체적으로, 연장된 횡단면을 갖는 날실 얀을 갖는 패브릭에서 날실과 충진 얀사이의 교차점이 원형 횡단면을 갖는 날실 얀을 혼입한 종래의 패브릭보다 더 낮은 프로파일을 갖기 때문에, 패브릭을 통한 드릴 비트가 구멍을 뚫는 동안 더 적은 유리 섬유와 접촉함으로써 마멸 마모가 더 적게될 것이다. 이전에 논의된 바와 같이, 본 발명의 한 양태에서, 바람직하게는 날실 얀 및 충진 얀 둘모두가 형성동안 도포되는 수지 상용성 제 1 피복 조성물을 갖는다. 날실 얀에 도포되는 수지 상용성 제 1 피복 조성물은 충진 얀에 도포되는 수지 상용성 제 1 피복 조성물과 동일하거나 또는 이는 충진 얀에 도포되는 수지 상용성 제 1 피복 조성물과 다를 수 있다. 본원에서 사용되는 날실 얀에 도포되는 수지 상용성 제 1 피복 조성물을 언급할 때의 "충진 얀에 도포되는 수지 상용성 제 1 피복 조성물과는 다른"은 날실 얀에 도포되는 수지 상용성 제 1 피복 조성물의 하나이상의 성분이 충진 얀에 도포되는 수지 상용성 제 1 피복 조성물의 성분과 양이 다르거나, 또는 날실 얀에 도포되는 수지 상용성 제 1 피복 조성물에 존재하는 하나이상의 성분이 충진 얀에 도포되는 수지 상용성 제 1 피복 조성물에는 존재하지 않거나 또는 충진 얀에 도포되는 수지상용성 제 1 피복 조성물에 존재하는 하나이상의 성분이 날실 얀에 도포되는 수지 상용성 제 1 피복 조성물에는 존재하지 않음을 의미한다.

본 발명의 또다른 비제한적 양태에서, 패브릭의 얀의 유리 섬유는 2.60g/입방cm 미만의 밀도를 갖는 E-유리 섬유이다. 또다른 비제한적인, 바람직한 양태에서, E-유리 섬유 얀은 스타일 7628 패브릭으로 직조되었을 때, 동일한 스타일의 통상적인 열-세정 및 마무리처리된 패브릭의 강도(날실 방향에서의)보다 더 큰 날실 방향에 평행한 인장 강도를 갖는 패브릭을 생성한다. 본 발명의 한 비제한적 양태에서, 바람지하게는 수지 상용성 제 1 피복 조성물에는 실질적으로 "점착성" 필름 형성 물질이 없다. 즉, 제 1 피복 조성물은 바람직하게는 총 고형물 기준으로 10중량% 미만, 보다 바람직하게는 5중량% 미만을 포함한다.

바람직한 양태에서, 수지 상용성 제 1 피복 조성물에는 "접착성" 필름 형성 물질이 본질적으로 없다. 즉 제 1 피복 조성물은 총 고형물을 기준으로 바람직하게는 1중량% 미만, 보다 바람직하게는 0.5중량% 미만, 가장 바람직하게는 0.1중량% 미만의 접착성 필름 형성 물질을 포함한다. 점착성 필름 형성 물질은, 충진 얀의 공기분사 이동성을 감소시키고, 날실 얀이 서로 점착되게 함으로써, 이들이 도포되는 얀의 직조성에는 해로울 수 있다. 점착성 필름 형성 물질의 구체적인, 비제한적 예는 수용성 에폭시 수지 필름 형성 물질이다.

본 발명의 전자 지지체 용도에 사용하기 위한 패브릭을 형성하는 다른 방법을 이제 일반적으로 논의할 것이다. 방법은 (1) 다수의 유리 섬유를 포함하고, 적어도 일부분에 도포된 제 1 수지 상용성 피복물을 갖는 하나이상의 충진 얀을 수득하는 단계; (2) 다수의 유리 섬유를 포함하고, 적어도 일부분에 도포된 제 2 수지 상용성 피복물을 갖는 하나이상의 날실 얀을 수득하는 단계; 및 (3) 2.5중량% 미만의 점화시 손실을 갖는 하나이상의 충진 얀 및 하나이상의 날실 얀을 짜서 전자 지지체를 강화하기 위한 패브릭을 형성하는 단계들을 포함한다.

전자 지지체에 사용하기 위한 적층물을 형성하는 방법을 이제 일반적으로 논의할 것이다. 방법은 다수의 유리 섬유를 포함하고, 적어도 일부분에 도포된 제 1 수지 상용성 피복물을 갖는 하나이상의 충진 얀, 및 다수의 유리 섬유를 포함하고, 적어도 일부분에 도포된 제 2 수지 상용성 피복물을 갖는 하나이상의 날실 얀을 짜서 형성된 패브릭을 수득하는 제 1 단계(이때, 날실 얀은 직조동안 2.5중량% 미만의 점화시 손실을 갖는다)를 포함한다. 본 발명의 하나의 비제한적 양태에서, 바람직하게는 패브릭에는 슬래싱 사이즈 잔사가 본질적으로 없다.

이전에 논의된 바와 같이, 전형적인 패브릭 성형 조작에서, 유리 섬유 및/또는 얀(즉 제 1 사이징 조성물 및 슬래싱 사이즈 조성물)에 도포된 통상적인 사이징 조성물은 수지 상용성이 아니고, 따라서, 중합성 수지 물질로 패브릭을 침윤시키기 전에 패브릭으로부터 제거되어야만 한다. 상기 논의된 바와 같이, 이는 직조 후에 패브릭을 열 세정함으로써 가장 통상적으로 수행된다. 그러나, 열 세정은 유리 섬유(및 따라서, 이로부터 제조된 얀 및 패브릭)의 강도를 감소시키고, 유리가 밀집되게 한다. 직조 전에 날실 및/또는 충진 얀에 도포되는 본 발명의 수지 상용성 피복물은 침윤 전에 제거할 필요가 없고 따라서 열 세정 필요성을 없앤다. 따라서, 본 발명의 바람직한 비제한적 양태에서, 패브릭은 침윤전에 열 처리 및 열분해되지 않는다.

추가로, 통상적인 패브릭 형성 공정에서, 열 세정에 의해 사이징 조성물을 제거한 후에, 마무리처리 사이즈를 패브릭과 중합성 수지사이의 상용성을 개선시키기위해 침윤 전에 패브릭에 도포해야만 한다. 본 발명에서 직조하기 전에 날실 및/또는 충진 얀에 수지 상용성 피복물을 도포함으로써 패브릭 마무리처리 필요성이 또한 없어진다. 따라서, 본 발명의 다른 바람직한 양태에서, 패브릭에는 바람직하게는 제 2 피복물 및/또는 마무리처리 사이즈로부터의 잔사가 실질적으로 없다. 즉, 제 2 피복물 및/또는 마무리처리 사이즈로부터의 잔사는 15중량% 미만, 보다 바람직하게는 10중량% 미만이다. 본 발명의 보다 바람직한 양태에서, 패브릭에는 제 2 피복물 및/또는 마무리처리 사이즈가 본질적으로 없다. 본원에서 사용되는 "본질적으로 없는"은 패브릭이 1중량% 미만, 보다 바람직하게는 0.5중량% 미만의 제 2 피복물 및/또는 마무리처리 사이즈를 가짐을 의미한다.

본 발명은 이제 하기 구체적이고, 비제한적인 실시예에 의해 설명될 것이다.

실시예 1

상기 논의된 것과 유사한 방식으로 하기 표 1A에 개시된 양의 성분들을 혼합하여 본 발명에 따른 수성 성형 사이즈 조성물 A 내지 F을 제조하였다. 약 1 중량%의 미만의 아세트산이 각 조성물에 포함되었다. 수성 성형 사이즈 조성물 A 내지 F를 E-유리 섬유 스트랜드에 피복시켰다. 각각의 성형 사이즈 조성물은2.5중량%의 고형물을 갖는다. 통상적인 꼬기 장치를 이용하여 유사한 방식으로 각각의 피복된 유리 섬유 스트랜드를 꼬아서 얀을 형성하고, 얼레에 감았다. 시료 B_vac를 수성 성형 사이즈 조성물 B로 피복하였지만, 약 46시간동안 190℉의 온도에서 진공 건조시켰다. 시료 A 내지 F 각각은 1중량% 미만의 점화시 손실 값을 가졌다. 시료 C_hi및 D_hi는 각각 1.59 및 1.66중량%의 점화시 손실 값을 가졌다.

(계속)

시판되는 제품인 631 및 633 D-450 전분-오일 피복된 얀; 690 및 695 전분-오일 피복된 얀 및 1383 G-75 얀(이는 피피지 인더스트리즈 인코포레이티드에서 시판하고 있다)을 비교용 시료로 또한 평가하였다. 또한, 3개의 비교용 시료, X1, X2 및 X3을 각각 시험하였고, 이들 각각은 하기 표 1B에 개시된 동일한 수성 성형 조성물 X로 피복되어 있다. 비교용 시료 X1은 2.5중량%의 고형물을 가졌다. 비교용 시료 X2는 4.95중량%의 고형물을 갖고, 약 8시간동안 25℃에서 공기 건조되었다. 비교용 시료 X3은 4.6중량%의 고형물을 가졌다.

시료 A 내지 F 및 비교용 시료의 얀을 점화시 손실(LOI) 및 상술된 "공기 제트 이동 견인력" 시험 방법을 이용한 공기 제트 상용성(공기 견인)에 대해 평가하였다.

각각의 얀 시료를 2mm의 직경을 갖는 내부 공기 제트 실 및 20cm의 길이를 갖는 노즐 출구관을 갖는 슐저 루티 주사기 공기 제트 노즐 유니트 모델 번호 044 455 001(이는 노스 캐롤라이나주 스파르탄버그 소재의 슐저 루티에서 시판한다)을 통해 310킬로파스칼(45파운드/제곱인치) 게이지에서 분당 274미터(300야드)의 속도로 공급하였다. 인장계를 얀이 공기 제트 노즐로 들어가기 전에 얀과 접촉하도록 위치시켰다. 인장계가 각각의 얀 시료가 공기 제트 노즐로 당겨짐에 따라 공기 제트에 의해 각각의 얀 시료에 미치는 g힘(견인력)을 측정하였다.

상기 표 IC에서 나타난 바와 같이, 본 발명의 중합성 매트릭스 물질 상용성 사이징 조성물로 피복된 얀 A 내지 F 각각은 100,000 이상의 공기 제트 이동 견인 값을 가졌다. 단지 전분-오일 사이징된 시판되는 스트랜드(이는 일반적으로 상기 논의된 중합성 매트릭스 물질과 비혼화성이다) 만이 100,000 이상의 공기 제트 이동 견인 값을 가졌다. 시료 얀 C_hi및 D_hi(이는 중합성 매트릭스 상용성 피복을 갖는다)는 100,000 미만의 공기 제트 이동 견인 값을 갖고, 이는 얀 상의 높은 피복 수준, 즉 1.5% 이상의 점화시 손실 때문인데, 이로 인해 공기 제트에 의한 얀의 섬유의 분리 또는 필라멘트화가 억제된다.

적층물의 강도를 평가하기 위해, 7628 스타일 패브릭(상기 논의된 스타일 변수)를 각각 695, 시료 B 및 시료 B_vacG-75 얀(상기 논의된 바와 같다)로부터 형성하였다. 각각 8겹의 패브릭 시료를 에폰 1120-A80 에폭시 수지(텍사스 휴스턴 소재의 쉘 케미칼 캄파니에서 시판하고 있다), 디시안디아미드, 2-메틸이미다졸 및 다우아놀(DOWANO) PM 글리콜 에테르(미시간주 미들랜드 소재의 더 다우 케미칼 캄파니에서 시판하고 있다)의 FR-4 수지 시스템으로 적층하여 적층물을 형성하였다.

각각의 적층물을, 금속 클래딩을 IPC-4101의 3.8.2.4 절에 따라 에칭하여 완전히 제거하여 ASTM D-790 및 IPC-TM-650의 [Test Methods Manual of the Institute for Interconnecting and Packaging Electronics(December 1994)](본원에 참고로 혼입되어 있다)에 따라 굴곡 강도(최대 파단 응력)에 대해, 그리고, 본원에 참고로 혼입되어 있는 ASTM D-2344에 따라 15.9mm(5/8인치) 폭 및 분당 1.27mm(0.05인치)의 크로스헤드 속도를 이용하여 적층간 전단 강도(짧은 도투마리 전단 강도)에 대해 평가하였다. 이들 평가 결과를 하기 표 1D에 나타낸다:

표 1D에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 적층체 시료 B 및 B_vac은 695 전분-오일 피복된 유리 섬유 얀으로부터 제조된 적층 시료와 비교하였을 때 더 높은 굴곡 강도 및 모듈러스 값 및 유사한 짧은 도투마리 강도를 가졌다.

시료 A 및 B 및 비교용 시료 1383 및 X1을, 또한 인장 측정 장치 사이의 직선 경로로부터 얀을 5cm 떨어지게 위치시키도록 이들 사이에 탑재된 약 5cm(2인치) 직경의 정지상 크롬 포스트(post)를 갖는 통상적인 한쌍의 인장 측정 장치를 통해 분당 274미터(300야드)의 속도로 시료를 잡아당김에 따라 각각의 얀 시료에 대해 30g의 인장력을 가함으로써 마찰력에 대해 평가하였다. g단위의 힘의 차이는 하기 표 1E에 기재되어 있다. 마찰력 시험은 직조 과정동안 얀이 겪게될 마찰력을 흉내내고자 한 것이다.

시료 A 및 B 및 비교용 시료 1383 및 X1을 또한 마멸 시험기를 이용하여 끊어진 필라멘트에 대해 평가하였다. 각각의 시료를 마멸 시험 장치를 통해 5분동안 0.46미터(18인치)의 속도로 잡아당김에 따라 200g의 인장을 각각의 시료에 가하였다. 각각의 시료 및 비교용 시료를 2회 측정하여 평가하고 끊어진 필라멘트의 수의 평균을 하기 표 1E에 보고한다. 마멸 시험기는 강철 바디의 2개의 평행한 열로 구성되고, 이때 각각의 열은 1인치 떨어져서 위치한다. 각각의 시험 얀 시료는 제 1 열의 바디의 2개의 인접한 바디사이를 헤치고 나간 후, 제 2 열의 바디의 2개의 인접한 바디 사이를 헤치고 나가지만, 바디의 열 사이의 0.5인치의 거리를 대체한다. 바디를 분당 240 주기의 속도로 얀의 이동 방향과 평행한 방향으로 4인치 길이동안 앞뒤로 움직였다.

표 1E에 나타난 바와 같이, 본 발명의 질화붕소를 함유하는 사이징 조성물로 피복된 시료 A 및 B는 비교용 시료에 비해 끊어진 필라멘트의 수가 적고 마찰력이 낮다.

실시예 2

상기 논의된 것과 유사한 방식으로 하기 표 2A에 개시된 양의 각각의 성분들을 혼합하여 본 발명에 따른 수성 성형 사이즈 조성물 G 및 H, 및 비교용 시료 Y를 제조하였다. 약 1 중량%의 미만의 아세트산이 각 조성물에 포함되었다.

실시예 1의 표 1A의 수성 성형 사이즈 조성물 E 및 F 각각, 및 표 2A의 비교용 시료 Y를 G-75 E-유리 섬유 스트랜드에 피복시켰다. 각각의 성형 사이즈 조성물은 6 내지 25중량%의 고형물을 갖는다.

통상적인 꼬기 장치를 이용하여 유사한 방식으로 각각의 피복된 유리 섬유 스트랜드를 꼬아서 얀을 형성하고, 얼레에 감았다. 시료 F 및 H의 얀은 꼬임동안 최소한으로 사이징이 떨어져 나갔고, 시료 E 및 G의 얀은 꼬임동안 상당하게 사이징이 떨어져 나갔다.

시료 E 내지 H 및 비교용 시료 Y의 얀을, 공기 견인 값을 표 2B에서 나타난 압력에서 2개의 얼레 시료에 대해 결정한 점을 제외하면, 상기 실시예 1과 유사한 방식으로 공기 견인 값에 대해 평가하였다. 각각의 얀을 영국 소재의 SDL 인터내셔날 인코포레이티드에서 시판하는 셜리(Shirley) 모델 번호 84 041L의 끊어진 필라멘트 검출기를 이용하여 분당 200미터의 얀의 1200미터당 끊어진 필라멘트의 수의 평균에 대해 평가하였다. 이들 값은 각각의 얀의 4개의 얼레에서 수행된 측정치의 평균을 나타낸다. 끊어진 필라멘트 값은 완전한 얼레, 얼레로부터 풀린 136g(3/10파운드) 및 272g(6/10파운드)로부터 취한 분획으로부터 보고된다.

각각의 얀을 또한 하기 표 2B에서 개시된 바와 같은 게이트(Gate) 인장 시험에 대해 평가하였다. 게이트 인장 방법에 따라 측정된 끊어진 필라멘트의 수는 200미터/분에서 얼레로부터 얀의 시료를 풀고, 얀을 일련의 8개의 평행한 세라믹 핀을 통과시키고, 상기 논의된 셜리 끊어진 필라멘트 검출기를 통해 얀을 통과시켜 끊어진 필라멘트의 수를 계수하여 측정된다.

표 2B에 나타난 시험 결과는 본 발명의 시료 E 내지 H가 일반적으로 비교용 시료 Y보다 더 높은 마멸 저항을 갖는 것처럼 보이지만, 이들 결과는 결론적인 것이 아닌데, 왜냐하면, 시료 E 내지 H에는 존재하지 않는 비교용 시료 Y의 폴리에틸렌 유화 성분이 얀에 마멸 성질을 부여하는 것으로 생각되기 때문이다.

실시예 3

하기 표 3A에 개시된 양의 각각의 성분들을 혼합하여 본 발명에 따른 수성 성형 사이즈 조성물 K 내지 N을 제조하였다. 각각의 수성 성형 사이즈 조성물은 상기 논의된 것과 유사한 방식으로 제조되었다. 총 중량을 기준으로 약 1 중량%의 미만의 아세트산이 각 조성물에 포함되었다.

표 3A의 수성 성형 사이즈 조성물 각각을 2G-18 E-유리 섬유 스트랜드에 피복시켰다. 각각의 성형 사이즈 조성물은 10중량%의 고형물을 갖는다.

상기 피복된 유리 섬유 시료들 및 비교 시료 Z 각각의 복합체 시료를 270℃에서 48초간 약 7MPa(975psi)에서 압출 성형시켜 254×254×3.175mm(10×10×0.125인치)의 플라크를 제조하였다. 각 시료를 ASTM 방법 D-638M에 따른 인장 강도, 연신율 및 인장 모듈러스; ASTM 방법 D-790에 따른 굴곡 강도 및 굴곡 모듈러스; 및 후술된 유리 함량에서 ASTM 방법 D-256에 따른 새긴 눈이 있는 아이조드(Izod) 및 새긴 눈이 없는 아이조드 충격 강도에 대해 시험하였다.

하기 표 3B는 통상적인 나일론 6,6 매트릭스 수지를 사용하여 제조된 복합체상에서 수행한 시험 결과를 제시한 것이다.

표 3B에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라 질화 붕소 입자로 피복된 유리 섬유 스트랜드(시료 K 내지 N)는 유사한 성분을 갖지만 나일론 6,6 강화재에 질화붕소를 함유하지 않은 비교 시료에 비해, 개선된 인장 강도 및 새긴 눈이 있는 아이조드 충격 특성을 나타내었고, 연신율, 인장 모듈러스, 굴곡 강도, 굴곡 모듈러스 및 새긴 눈이 없는 아이조드 충격 특성 면에서는 유사하였다. 유사한 조건하에서 나일론 6 수지를 사용하여 평가하였을 때는 개선된 인장 강도 및 새긴 눈이있는 아이조드 충격 특성이 관찰되지 않았다.

실시예 4

하기 표 4A에 개시된 양의 각각의 성분들을 혼합하여 본 발명에 따른 수성 사이징 조성물 P 내지 S를 제조하였다. 각 수성 사이징 조성물은 전술한 바와 유사한 방식으로 제조하였다. 각 조성물에는 총 중량을 기준으로 약 1 중량%의 미만의 아세트산이 포함되었다.

하기 표 4A의 수성 사이징 조성물 각각을 G-31 E-유리 섬유 스트랜드상에 피복시켰다. 각각의 사이징 조성물은 약 10중량%의 고형물 함량을 가졌다.

상기 표 3A의 피복된 유리 섬유 시료들 및 비교 시료 Z 각각의 복합체 시료를 상기 실시예 3에 개시된 조건 하에 압출 성형시켜 400 × 400 × 2.5mm (16×16×0.100인치)의 플라크를 제조하였다. 각 시료를 후술된 유리 함량에서 실시예 3에 기술된 바와 같은 인장 강도, 연신율, 인장 모듈러스 및 새긴 눈이 있는 아이조드 및 새긴 눈이 없는 아이조드 충격 강도에 대해 평가하였다.

색채 시험은 3.175mm(1/8 인치)의 두께 및 76.2mm(3 인치)의 직경을 갖는 복합체상에서 헌터(Hunter) 비색계 모델 D25-PC2A를 사용하여 수행하였다. 물질 취급 특성을 평가하기 위해, 깔때기 유동 시험을 분쇄된 유리 섬유의 시료들 상에서 수행하였다. 깔때기는 18 인치 길이, 및 17 인치 직경의 상부 개구부 및 2 인치 직경의 하부 개구부를 가졌다. 깔때기를 진동시키고 20파운드의 시료 물질이 깔때기를 통과하여 유동하는데 걸린 시간을 기록하였다. PD-104 시험은 분쇄된 유리 섬유 시료의 필라멘트화에 대한 저항성을 평가하는 것이다. 60g의 시료, 140g의 연마 물질(하몬 프로덕츠 캄파니(Hammon Products Commpany)로부터 상업적으로 시판중인 땅 호두 껍질 입자 6/10호) 및 통상적인 발포체 유형의 대전방지 건조기 시이트를 4ℓ들이 스테인리스 강철 비이커에 담고, 레드 데빌 페인트 쉐이커(Rd Devil paint shaker) 모델 5400E3을 사용하여 6분간 진동시켰다. 진동시킨 물질을 미국 표준 시험용 체 5호 및 6호를 사용하여 스크리닝하였다. 스크린에 수거된 보풀성 물질의 중량%를 원 시료의 %로서 이하에 기록하였다.

하기 표 4B는 나일론 6,6 매트릭스 수지를 사용하고 시료 P 내지 S 및 비교 시료 Z를 사용하여 제조된 복합체상에서 수행된 시험 결과들을 나타내고 있다.

표 4B에 나타난 바와 같이, 본 발명의 질화붕소 입자로 피복된 유리 섬유 스트랜드(시료 P 내지 S)는 유사한 성분을 갖지만 나일론 6,6 강화재에 질화붕소를 함유하지 않은 비교 시료 Z에 비해, 개선된 백색도 및 황색도를 나타내었고, 인장 강도, 연신율, 인장 모듈러스, 새긴 눈이 있는 아이조드 및 새긴 눈이 없는 충격 특성면에서는 유사하였다.

실시예 5

하기 표 5에 개시된 양의 각각의 성분들을 혼합하여 본 발명에 따른 수성 사이징 조성물 T 및 U를 제조하였다. 각 수성 사이징 조성물은 전술한 바와 유사한 방식으로 제조하였다. 각 조성물에는 총 중량을 기준으로 약 1 중량%의 미만의 아세트산이 포함되었다. 하기 표 5A는 나일론 6,6 매트릭스 수지를 사용하고 시료 T, U 및 비교 시료 Z(실시예 3의 표 3A에 개시되고 하기에 반복되어 있다)를 사용하여 제조된 복합체 상에 행해진 백색도 및 황색도 시험 결과를 제시한 것이다. 색채 시험은 3.175mm(1/8 인치)의 두께 및 76.2mm(3 인치)의 직경을 갖는 복합체상에서 헌터 비색계 모델 D25-PC2A를 사용하여 수행하였다.

표 5에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 질화붕소 입자를 포함하는 사이징 조성물로 각각 피복된 시료 T 및 U는 질화붕소를 함유하지 않은 비교용 시료 Z에 비해 나일론 6,6에서 더 낮은 백색도를 가졌다.

실시예 6

PPG 인더스트리즈 인코포레이티드에서 시판하는 ADFLO-C^TM니들화된 초핑된 유리 섬유 매트 5층을 쌓아서 제곱 m당 약 4614g의 표면 중량(제곱 피트당 15온스)을 갖는 매트를 형성하였다. 각각의 시료의 두께는 25mm(약 1인치)였다. 이매트의 8제곱인치의 시료 4개를 약 649℃(약 1200℉)의 온도로 가열하여 시료로부터 본질적으로 모든 사이징 성분을 제거하였다.

2개의 비피복된 시료를 비교용 시료("비교용 시료")로서 사용하였다. 다른 2개의 시료("시료 X")를 1150ml의 오르팍 보론 니트라이드 릴리즈코트-콩크(수성 분산액중의 25중량%의 질화붕소 입자) 및 150ml의 A-187 감마-글리시독시프로필트리메톡시실란의 5중량%의 수성 용액으로 구성된 수성 피복 조성물의 욕에 담그고 포화시켰다. 수성 피복 조성물의 총 고형물은 약 18.5중량%였다. 각각의 매트 시료에 도포된 질화붕소 입자의 양은 약 120g이었다. 피복된 매트 시료를 약 25℃의 온도에서 하룻밤동안 공기중에서 건조시키고 약 3시간동안 약 150℃의 오븐에서 가열하였다.

각각의 시료의 세트를 본원에 참고로 인용된 ASTM 방법 C-177에 따라 약 300K(약 70℉)의 온도의 공기에서의 열 전도성 및 내열성에 대해 평가하였다.각각의 시료의 열 전도성 및 내열성 값을 하기 표 6에 나타낸다.

표 6에 따르면, 본 발명에 따라 질화붕소 입자로 피복된 시험 시료의 약 300K의 온도에서의 열 전도성은 질화붕소 입자로 피복되지 않은 비교예 시료의 열 전도성 보다 더 컸다.

실시예 7

필라멘트로 감긴 원통형 복합체를 상기 실시예 2의 사이징 G 및 PPG 인더스트리즈 인코포레이티드에서 시판하는 1062 유리 섬유 얀으로 피복된 G-75 얀의 시료로부터 제조하였다. 얀 공급체로부터 얀의 8개의 끝을 뽑아내고, 하기 개시된 매트릭스 물질을 이용하여 얀을 피복하고, 종래의 필라멘트 감기 장치를 이용하여 얀을 원통형으로 필라멘트를 감아서 원통을 제조하였다. 각각의 원통은 높이가 12.7cm(5인치)이고, 내경이 14.6cm(5.75인치)이고, 벽 두께가 0.635cm(0.25인치)였다.

매트릭스 물질은 100부의 에폰 880 에폭시 수지(쉘 케미칼에서 시판함), 80부의 AC-220J 메틸 테트라하이드로프탈산 무수물(뉴저지주 네와크 소재의 안하이드라이즈 앤드 케미칼즈 인코포레이티드(Anhydrides and Chemicals, Inc.)에서 시판함) 및 1부의 아랄다이트(ARALDITE, 등록상표) DY062 벤질 디메틸 아민 촉진제(시바-가이기에서 시판함)의 혼합물이었다. 필라멘트로 감긴 원통을 100℃에서 2시간동안 경화한 후 150℃에서 3시간동안 경화하였다.

공기중의 시험 시료 각각의 방사상 열 분산도(열 분산도/(열 용량 x 밀도))를 시료의 원통 벽의 한 면을 6.4 kJ 플래시 램프에 노출시키고 CCD 어레이 적외선 카메라를 이용하여 초당 2000 프레임까지의 속도에서 벽의 반대쪽 상에서의 온도변화를 감지하여 결정하였다. 열 분산도 값은 또한 얀의 길이를 따라서(원주), 그리고 원통의 길이 및 높이(축)를 따라 결정하였다. 시험 결과를 하기 표 7에 나타낸다.

표 7을 보면, 시험 시료(소량의 질화붕소로 피복된 것)의 열 분산도의 값은 질화붕소로 피복되지 않은 비교예의 값보다 더 적다. 필라멘트로시험된 감긴 원통 및 작은 시료 영역의 공기 공극이 이들 결과에 영향을 줄 수 있는 인자이다.

실시예 8

적층체의 z-방향("Z-CTE")(즉, 적층체의 두께를 가로지르는 방향)으로의 열 팽창 계수를 각각 B_vac피복된 얀(실시예 1에 논의되어 있음) 및 695 전분-오일 피복된 얀(실시예 1에 논의되어 있음)(대조군)의 시료로부터 제조된 7628 스타일 패브릭 8층을 함유하는 적층체 시료에 대해 평가하였다. 적층체를 상기 실시예 1에서 논의된 FR-4 에폭시 수지를 이용하여 제조하고, 본원에 참고로 인용된 IPC 시험 방법 2.4.41에 따라 구리로 클래딩시켰다. z-방향으로의 열 팽창 계수를 IPC 시험 방법 2.4.41에 따라 288℃에서 각각의 적층체 시료에 대해 평가하였다. 평가 결과는 하기 표 8에 나타나 있다.

표 8에 나타난 바와 같이, 본 발명의 적층체 시료 A1 내지 A3의 경우, 적층체의 z-방향으로의 열 팽창 계수는 695 전분-오일 피복된 얀으로부터 제조된, 대조군 시료 1 및 2보다 더 적다.

실시예 9

표 9A에 개시된 양의 각각 성분들을 혼합하여 본 발명에 따른 수성 성형 사이즈 조성물 AA, BB 및 CC를 형성하였다. 상기 논의된 것들과 유사한 방식으로 각각의 수성 제 1 사이징 조성물을 제조하였다. 총 중량 기준으로 1중량% 미만의 아세트산이 각각의 조성물에 포함되어 있다. 표 9A의 수성 사이징 조성물 각각을 E-유리 섬유 스트랜드를 형성하는 섬유상에 피복시켰다.

종래의 꼬임 장치를 이용하여 유사한 방식으로 각각의 피복된 유리 섬유 스트랜드를 건조시키고, 꼬아서 얀을 형성하고, 얼레에 감았다. 사이징 조성물로 피복된 얀은 꼬임동안 최소한으로 사이징이 떨어져 나감을 나타냈다.

사이징 조성물(AA, BB 및 CC) 각각으로 사이징된 얀을 슐저 루티 모델 5200 공기분사 직기를 이용하여 7628 스타일 패브릭을 짜는데 충진 얀으로 이용하였다.날실 얀은 섬유가 상이한 수지 상용성 사이징 조성물로 피복된 섬유를 이용한, 꼬인 G-75 E-유리 섬유 스트랜드였다(날실 얀은 피피지 인더스트리즈 인코포레이티드의 1383 결합제로 피복된 G-75 유리 섬유 얀으로 명명된 피피지 인더스트리즈 인코포레이티드의 시판되는 섬유 유리 얀 제품이었다). 그런 다음, 패브릭을 140℃의 Tg를 갖는 FR-4 에폭시 수지(캘리포니아 아나하임 소재의 넬코 인터내셔날 코포레이션(Nelco International Corporation)의 4000-2 수지)로 프리프레그를 만들었다. 사이징 조성물은 프리프레그로 만들기 전에는 패브릭으로부터 제거되지 않았다. 1온스의 구리의 2층 사이에 8겹의 프리프레그가 된 물질을 쌓고, 이들을 355℉(약 179℃)의 온도, 300파운드/제곱 인치(약 2.1메가파스칼)의 압력에서 150분(총 주기 시간)동안 함께 적층함으로써 적층물을 제조하였다. 구리가 없는 적층물의 두께는 0.043인치(약 0.11cm) 내지 0.050인치(약 0.13cm)의 범위이었다.

형성된 후에, 적층물(이들이 제조된 섬유 스트랜드에 따라 AA, BB 및 CC로 언급된다)를 하기 표 9B에 지시된 대로 시험하였다. 시험하는 동안 사이징 조성물 시료 AA로 피복된 유리 섬유 얀으로부터 제조된 제 1 적층물(이후로는 적층물 시료 AA1으로 언급된다)과 동시에 적층물 BB를 시험하였다. 더 나중에 사이징 조성물 시료 CC로 피복된 유리 섬유 얀으로부터 제조된 제 2 적층물(이후로는 적층물 시료 AA2로 언급된다)과 동시에 적층물 CC를 시험하였다.

땜납 부유 시험을, 발포 또는 탈적층이 관찰될 때까지 공융 납-주석 땜납 욕에서 4인치x4인치(10.16cmx10.16cm)의 사각형의 구리 클래드 적층체를 부유시켜 수행하였다. 그런 다음, 최초의 발포 또는 탈적층이 일어날 때까지의 시간을 초 단위로 기록하였다.

땜납 침지 시험을, 적층물 시료를 절단하고, 에칭에 의해 시료로부터 구리를 제거하고, 시료를 연마하여 시료의 절단 가장자리를 매끄럽게 하고, 60분동안 250℉(약 121℃) 및 제곱 인치당 15파운드(약 0.1메가파스칼)의 가압 쿠커에 두어서 수행하였다. 이 시험은 하기 표에서 언급되는 가압 쿠커 시험이다. 60분동안 노출한 훙, 시료를 가압 쿠커로부터 회수하고, 톡톡 두드려서 건조시키고, 발포 또는 탈적층이 관찰될 때까지 550℉(약 288℃)의 공융 납-주석 땜납 욕에 담그었다. 그런 다음 제 1 발포 또는 탈적층이 일어날 때까지의 시간을 초 단위로 기록하였다.

지시된 IPC 표준에 따라 굴곡 시험을 수행하였다.

각각 사이징 조성물 AA, BB 및 CC로 사이징된 섬유 스트랜드를 이용하여 제조된 적층체 AA, BB 및 CC는 인쇄된 회로판용 전자 지지체로서 사용하기에 허용가능한 성질(표 9B에 나타나 있다)을 가졌다.

시료 AA, BB 및 CC에 대해 하기 시험을 또한 수행하고, 이를 표 9C에 개시하였다.

실시예 10

표 10에 개시된 양의 각각 성분들을 혼합하여 본 발명에 따른 수성 성형 사이즈 조성물 DD, EE 및 FF를 형성하였다. 총 고형물 기준으로 0.5중량% 미만의 아세트산이 각각의 조성물에 포함되어 있다.

표 10의 수성 사이즈 조성물 각각을 이용하여 G-75 E-유리 섬유 스트랜드를 형성하는 유리 섬유를 피복하였다. 각각의 피복된 유리 섬유 스트랜드를 종래의 꼬임 장치를 이용하여 유사한 방식으로 건조시키고, 꼬아서 얀을 형성하고, 얼레에 감았다.

시료 DD의 얀을 에폭시화된 아마인유가 없지만 시료 DD와 유사한 사이징 조성물로 피복된 얀(이후로는 "비교용 시료 1"로서 언급한다)에 피복된 얀을 비교함으로써 평가하였다. 이 비교는 공기 제트 직기상에서 7628 스타일 패브릭 직조의 외관을 시각적으로 검사하는 것을 포함한다. 직조 패브릭은 충진 얀으로서 시료 DD를 사용하고, 날실 얀으로 다른 수지 상용성 사이징 조성물(날실 얀은 피피지 인더스트리즈 인코포레이티드의 1383 결합제로 피복된 G-75 유리 섬유 얀으로 명명된 피피지 인더스트리즈 인코포레이티드의 시판되는 섬유 유리 얀 제품이었다)로 피복된 섬유를 갖는 꼬인 G-75 E-유리 섬유를 사용하였다. 시료 DD로 피복된 얀을 이용하여 직조된 패브릭은 비교용 시료 1로 피복된 얀으로 직조된 패브릭과 비교하였을 때 직기 상에서, 특히 얀 축적기에서의 접촉점에서 수집된 보풀이 더 적을 뿐만 아니라 패브릭상의 느슨한 보폴이 더 적음을 나타내었다. 시료 EE 또는 FF로 피복된 섬유가 혼입된 얀을 이용한 패브릭은 직조되지 않았는데, 이는 초기에 많은 양의 보풀이 직기에서 관찰되었기 때문이다. 이 조건은 과다한 보풀 형성을 방지하기 위해 필요한 것보다 더 낮은 LOI 수준의 결과인 것으로 생각된다. 본 발명에서, 상기 논의된 사이징 조성물에 대해 0.40 이상의 LOI가 직조동안 보풀 형성을 감소시키는데 필요한 것으로 예상된다.

실시예 11

시료 AA, BB 및 CC 및 비교용 시료 2(얀은 피피지 인더스트리즈 인코포레이티드의 695 전분/오일 결합제로 피복된 G-75 유리 섬유 얀으로 명명된 피피지 인더스트리즈 인코포레이티드의 시판되는 섬유 유리 얀 제품이었다)(얀은 전분/오일 사이징으로 피복되었다)의 얀을 여러 물성, 예를 들면 점화시 손실(LOI), 공기 제트 상용성(공기 견인) 및 마찰력에 대해 평가하였다. 결과를 표 11에 나타낸다.

각각의 시료의 점화시 손실(유리 및 건조된 성형 사이즈 조성물의 총 중량으로 나눈 성형 사이즈 조성물의 고형물의 중량%)은 표 11에 나타나 있다.

각각의 얀을, 얀에 인장을 가하는 확인선 인장계, 및 138kPa(20파운드/제곱인치)의 공기 압에서 2mm의 직경의 공기 노즐을 갖는 루티를 통하여 분당 274미터(300야드)의 제어된 공급 속도로 얀을 공급함으로써 공기 견인력 또는 인장에 대해 평가하였다.

시료 및 비교 시료 2를 또한 인장 측정 장치 사이의 직선 경로로부터 얀을 5cm 떨어지게 위치시키도록 이들 사이에 탑재된 약 5cm(약 2인치) 직경의 정지상 크롬 포스트를 갖는 통상적인 한쌍의 인장 측정 장치를 통해 분당 274미터(300야드)의 속도로 시료를 잡아당김에 따라 각각의 얀 시료에 대해 20g의 인장력을 가함으로써 마찰력에 대해 평가하였다. g 단위의 힘에서의 차이를 하기 표 11에서 나타낸다. 마찰력 시험은 직조 조작동안 얀이 겪는 마찰력을 흉내내고자 한다.

시험 동안, 사이징 조성물 시료 AA로 피복된 제 1 양의 유리 섬유 얀(이후로는 시료 AA3으로 언급된다)과 동시에 시료 BB 및 비교 시료 2를 시험하고, 시료 CC를 사이징 조성물 시료 AA로 피복된 제 2 양의 유리 섬유 얀(이후로는 시료 AA4로 언급된다)과 동시에 시료 CC를 시험하였다. 시료 AA3, AA4 및 BB는 고형물 함량이 2.8중량%였다. 시료 CC의 고형물 함량은 3.1중량%였다. 비교용 시료 2의 고형물 함량은 5.9중량%였다.

표 11로부터, 사이징 시료 AA, BB 및 CC가 비교용 시료 2(전분/오일 결합제)와 필적할만한 공기 견인을 가지고 있음을 알 수 있다. 또한, 시료 AA, BB 및 CC에서의 더 낮은 마찰력은 비교용 시료 2와 비교하였을 때 얀이 직기 축적기로부터 더욱 쉽게 제거됨을 나타낸다.

실시예 12

시료 AA, BB 및 CC 및 비교용 시료 2의 얀을 공기 견인 값이 표 12에 나타난 압력하에서 얼레 시료에 대해 결정되었다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 11과 유사한 방식으로 공기 견인에 대해 평가하였다.

각각의 얀을 또한 영국 소재의 SDL 인터내셔날 인코포레이티드에서 시판하는 셜리 모델 번호 54 041L의 끊어진 필라멘트 검출기를 이용하여 분당 200미터에서얀의 1200미터당 끊어진 필라멘트의 수의 평균에 대해 평가하였다(시험 1로서 표 12에 나타남). 끊어진 필라멘트 값은 완전한 얼레, 227g(0.5파운드)의 얀을 제거한 동일한 얼레 및 4540g(10파운드)의 얀을 제거한 동일한 얼레에서의 분획으로부터 보고하고 있다. 각각의 얀을 인장 및 마멸 수준이 증가한 상태에서의 끊어진 필라멘트의 수에 대해 추가로 평가하였다(표 12에 시험 2로 나타남). 시험 2에서, 얀의 시료를 200미터/분으로 얼레로부터 풀고, 균일한 인장 제어 장치(종종 게이트 인장 장치로 언급된다)상의 일련의 8개의 세라믹 핀을 통과하여 구불구불하게 빠져나가게 한 후, 셜리 끊어진 필라멘트 검출기(상기 논의되어 있다)를 통과시켜 끊어진 필라멘트의 수를 세었다. 인장 장치상의 핀의 간격을 다양한 다이얼 세팅을 이용하여 변화시켜 다양한 얀의 인장 수준을 제공하였다. 이 구체적인 시험은 사우쓰 캐롤라이나주의 스틸 헤들 캄파니(Steel Heddle Co.)에서 시판하는 모델 UTC-2003 인장 장치를 이용하였다. 끊어진 필라멘트는 얀의 미터당 끊어진 필라멘트의 수로 보고되었다.

시료 AA, BB 및 CC 및 비교용 시료 2의 이들 시험 결과를 하기 표 12에 개시하고 있다. 실시예 11에서 상기 논의한 것과 유사한 방식으로 사이징 조성물 시료 AA로 피복된 제 1 양의 유리 섬유 얀(이후로는 시료 AA5으로 언급된다)과 동시에 시료 BB 및 비교 시료 2를 시험하고, 더 나중에 시료 CC를 사이징 조성물 시료 AA로 피복된 제 2 양의 유리 섬유 얀(이후로는 시료 AA6로 언급된다)과 동시에 시험하였다.

표 5에서 볼수 있는 바와 같이, 사이징 시료 AA, BB 및 CC는 비교용 시료 2(전분/오일 결합제)에 필적할 만한 공기 견인을 갖는다.

실시예 13

서로 다른 사이징 조성물들을 갖는 얀이 있는 패브릭이 혼입된 프리프레그로부터 제조된 전자 등급 적층체를 이들의 드릴성, 보다 구체적으로 (i) 적층체를 통과하는 구멍을 뚫는데 사용되는 드릴의 드릴 팁 마모, 및 (ii) 적층체를 통과하여 뚫리는 구멍의 위치 정확성에 대해 평가하였다. 대조군 GG 및 시료 HH는 이전에 논의된 바와 같은 7628 스타일 패브릭이 혼입된 적층체이었다. 대조군 GG의 패브릭은 클라크 슈베벨(Clark Schwebel)에서 7628-718로 시판하고 있는, 열 세정되고 실란 마무리처리된 패브릭이었다. 시료 HH의 패브릭을 본원에 개시되고 표 13A에 나타난 바와 같은 수지 상용성 사이징으로 피복된 유리 섬유를 포함하는 충진 얀으로부터 직조하였다. 패브릭은 또한 날실 얀으로 시료 HH를 포함하고 있는 것으로 생각된다. 그러나, 날실 얀은 피피지 인더스트리즈 인코포레이티드에서 1383으로 시판하고 있는 유리 섬유 얀 제품일 수도 있다. 시료 HH로 직조된 유리 섬유는 0.35%의 점화시 손실을 가졌다.

붓을 이용하여 표준 FR-4 에폭시 수지(쉘 케미칼 캄파니에서 시판하는 에폰 1120-A80 수지)를 패브릭에 도포함을 포함하는 손을 이용한 적층 작업에 의해 프리프레그를 제조하였다. 수지로 포화된 패브릭을 171℃(약 340℉)에서 124초의 바람직한 겔 시간에 도달할 때까지 163℃(약 325℉)에서 3 내지 3.25분동안 통풍되는 뜨거운 공기 오븐의 B-단계에서 곧 "건조"시켰다. 프리프레그를 46cm X46cm(18인치x18인치)의 절편으로 다듬고 수지 함량을 결정하기 위해 칭량하였다. 44±2%의 수지 함량을 갖는 프리프레그만을 후속적인 적층 과정에서 사용하였다.

프리프레그를 8개 높이로 쌓고 177℃(350℉) 및 345뉴톤/cm²(500psi)에서 70분동안 와바쉬(Wabash) 프레스에서 주조하였다. 모든 적층체를 구리 호일 층없이 주조하였다. 적층체는 다양한 수준의 공기 포착을 나타낸다. 적층 동안 진공 보조 및 온도 상승이 없는 것이 이 조건에 기여하는 것으로 생각된다.

도구 마모 분석

드릴 팁의 마모를 평가하기 위해 첫 번째의 일련의 시험을 수행하였다. 팁 마모는 다음 식을 이용하여 계산되는 "드릴 팁 마모율(%)"로 표현되었다:

드릴 팁 마모율 = 100x(P_i-P_f)/P_i

이때, P_i은 제 1 절단 면의 초기 폭이고,

P_f는 할당된 구멍이 뚫린 후의 제 1 절단 면의 폭이다.

도 11을 설명하자면, 드릴(1174)의 제 1 절단 가장자리(1172)의 폭(1170)을 드릴 팁의 둘레 가장자리에서 측정하였다.

단일 헤드 드릴기를 이용하여 구멍을 뚫었다. 0.203mm(0.008인치) 두께의 알루미늄 입구 및 1.88mm(0.074인치) 두께의 종이 코어 페놀 피복된 배면이 있는 3단 적층체(상기 논의되어 있다)의 더미를 뚫었다. 한번에 3개의 적층체를 뚫는 것은 일반적으로 이 산업 분야에서 표준 관행이다. 드릴 팁 마모율을 2개의 드릴 직경에 대해 결정하였다: 0.35mm(0.0138인치) 및 0.46mm(0.018인치).두개의 드릴 모두 캘리포니아주 가데니아 소재의 툴론 캄파니(Tulon Co.)에서 시판하는 시리즈 508 텅스텐 카비드 드릴이었다. 구멍 뚫는 동안 칩 부하량은 각각의 수단에 대해 0.001로 고정되었다. 본원에서 사용되는 "칩 부하"는 분당 회전(rpm)으로 측정되는 스핀들 속도에 대한 분당 인치로 측정되는 드릴 삽입 속도의 비율을 의미한다. 0.35mm 드릴의 경우, 스핀들 속도는 100,000rpm이고, 삽입 속도는 분당 100인치(254cm)였다. 0.46mm 드릴의 경우, 스핀들 속도는 80,000rpm이고, 삽입 속도는 분당 80인치(203cm)였다. 분당 2.54m(1000인치)의 수축 속도 및 1.65mm(0.065인치)의 상부 드릴 헤드 한계를 두가지 수단의 직경에 대해 일정하게 유지하였다. 본원에서 사용되는 "드릴 헤드 한계"는 드릴 팁이 적층체의 위쪽 표면 위로 수축되는 거리를 의미한다.

드릴 팁 마모율은 0.635cmx10.16cm(0.25인치x4인치) 블록(절편 1280)에 391개의 구멍을 뚫은 후 10x10 구멍 패턴으로 100개의 구멍을 뚫고(절편 1282), 그런 다음, 3x3구멍 패턴으로 9개의 구멍을 뚫는(절편 1284) 것을 포함하는 도 12에 나타난 바와 같은 500 구멍 뚫기 패턴에 근거하여 결정되었다. 각각의 절편에서의 구멍을 제곱cm당 62개의 구멍의 구멍 밀도(제곱 인치당 400개의 구멍)로 뚫었다. 총 2000개의 구멍을 위해 패턴을 3회 추가 반복하였다. 시험 1 및 2의 구멍 뚫기를 위해 우닐린(Uniline) 2000 단일 헤드 드릴기를 이용하였고, 시험 3의 구멍 뚫기를 위해 CNC-7 단일 헤드 드릴기를 이용하였다. 두가지 기계는 모두 와싱턴주 벨레뷰 소재의 에스터라인 테크놀로지즈(Esterline Technologies)에서 시판되고 있다.

표 13B는 상기 논의된 패턴으로 2000개의 구멍을 뚫은 후 0.35 및 0.46mm 직경의 드릴에 대해 대조군 GG 및 시료 HH에 대한 드릴의 드릴 팁 마모율을 나타낸다. 각각의 시험은 새로운 드릴 비트를 이용하여 시작하였다.

표 13B에서 볼 수 있는 바와 같이, 적층체 매트릭스 수지와 상용성이 있는 본원에 개시된 바와 같은 사이징으로 피복된 유리 섬유 필라멘트를 포함하는 시험 1 및 2에서의 시료 HH는, 실란 함유 마무리처리 사이징으로 피복되기 전에 열 세정되어야만 하는 유리 섬유 필라멘트를 포함하고 있는 대조군 GG보다 2000개의 구멍 후의 드릴 팁 마모율이 상당이 더 낮음을 나타내었다. 시험 3은 드릴 팁 마모율이 단지 아주 조금 개선되었음을 나타내지만, 이는 이 시험에 사용된 CNC-7 드릴기가 시험 1 및 2에 사용된 우닐린 2000 드릴기보다 더 오래되어서 드릴 시험동안 더 적은 대조군을 제공한다는 사실 때문인 것으로 생각된다.

위치 정확성

적층체의 드릴 성능을 평가하는데 사용되는 통상적인 수단은 구멍 위치 정확성이다. 이 시험은 의도한 위치로부터 실제 구멍 위치가 벗어난 거리를 측정한다. 드릴이 적층체 더미를 빠져나가는 3개의 적층체 더미의 바닥 적층체의 하면에서 측정하는데, 이는 이 구멍의 위치가 의도된 또는 "진정한" 구멍 위치로부터의 가장 큰 편차를 가질 것으로 예상되기 때문이다. 이 차이는 "편차 거리"란 용어로 평가도니다. 즉, 구멍의 의도된 진정한 중심에 대한 적층체의 표면상에 뚫린 구멍의 실제 진정한 중심으로부터의 거리를 평가하였다. 편차 거리는 상기 측정된 500개의 구멍 순서를 4회 반복한 후에, 즉 각각의 수단이 총 2000개의 구멍을 뚫은 후에 측정하였다. 최종으로 구멍 뚫은 100개의 구멍 패턴, 즉 최종 구멍뚫은 절편(582)에 대하여 편차 거리를 측정하였다. 툴론 캄파니 제품인 상기 논의된 유형의 0.46mm(0.018인치) 직경의 시리즈 508 드릴을 이용하여 구멍을 뚫었다. 수단 마모 시험에서 사용한 바와 같이, 드릴의 스핀들 속도는 80,000rpm이었고, 삽입 속도는 0.001의 칩 부하에 대해 분당 80인치였다. 각각의 대조군 GG 및 시료 HH에 대해 8회 시험을 반복하고, 각각 시험을 시작할 때 새로운 드릴을 이용하였다.

표 13C는 2000개의 구멍을 뚫은 후의 대조군 GG 및 시료 HH의 위치 정확성 시험 결과를 나타낸다.

여기서 볼 수 있는 바와 같이, 시료 HH는 대조군 GG보다 더 낮은 편차 거리를 나타내고, 이는 적층체가 많은 수의 구멍 및 회로가 혼입된 전자 지지체로서 사용되는 경우 특히 중요하다. 이는 상기 표 13B에서 나타난 드릴 팁 마모율 자료와 일치한다. 보다 구체적으로, 더 적은 드릴 팁 마모율을 나타내는 적층체가 또한 더 적은 편차 거리를 나타낼 것으로 예상되고, 이는 트릴 팁이 더 많은 수의 구멍 뚫기에 대해 더 날카로울 것이기 때문이다.

실시예 14

실시예 14에서, 추가의 드릴 수단 마모율 시험을 수행하였다. 이전에 논의한 7628 스타일 패브릭이 혼입된 전자 등급 적층체 대조군 JJ 및 시료 AA, BB 및 KK를 드릴 수단 마모율에 대해 시험하였다. 대조군 JJ의 패브릭은 클라크-슈베벨 인코포레이티드의 7628-718 패브릭이었다. 시료 AA, BB 및 KK의 패브릭은 각각 실시예 9의 표 9A 및 하기 표 14A에서 개시된 바와 같은 수지 상용성 사이징으로 피복된 유리 섬유를 포함하는 충진 얀, 및 이와는 다른 중합성 매트릭스 물질 상용성 피복 조성물로 피복된 유리 섬유를 포함하는 날실 얀(날실 얀은 피피지 인더스트리즈 인코포레이티드의 1383 결합제로 피복된 G-75 유리 섬유 얀으로 명명된 피피지 인더스트리즈 인코포레이티드의 시판되는 유리 섬유 얀 제품이었다)으로부터 직조되었다.

그런 다음, 140℃의 Tg를 갖는 FR-4 에폭시 수지(캘리포니아주 아나하임 소재의 넬코 인터내셔날 코포레이션의 4000-2 수지)를 이용하여 패브릭을 프리프레그로 형성하였다. 사이징 조성물을 프리프레그 형성전에 패브릭으로부터 제거하지 않았다. 8겹의 프리프레그 물질 및 4 층의 1온스 구리(하기에 도시된 바와 같다)적층체를 쌓고 이들을 355℉(약 179℃)의 온도, 제곱 인치당 300파운드(약 2.1메가파스칼)의 압력에서 150분(총 주기 시간)동안 함께 적층하여 적층체를 만들었다. 구리가 있는 적층체의 두께는 0.052인치(약 0.132cm) 내지 0.065인치(약 0.165cm)의 범위였다. 적층체를 형성할 때, 8개의 프리프레그를 다음과 같은 배열로 구리 층과 함께 쌓았다:

하나의 1온스/ft²의 반짝이는 구리 층

3개의 프리프레그 층

하나의 1온스/ft²의 RTF(역으로 처리된 호일) 구리 층

2개의 프리프레그 층

하나의 1온스/ft²의 RTF 구리 층

3개의 프리프레그 층

하나의 1온스/ft²의 반짝이는 구리 층

마무리처리된 적층체를 40.6cmx50.8cm(16인치x16인치)로 다듬었다.

우닐린 2000 단일 헤드 드릴기를 이용하여 구멍을 뚫었다. 0.010인치(0.254mm) 두께의 알루미늄 입구 및 0.1인치(2.54mm) 두께의 알루미늄 클래드 입자 보드 배면이 있는 3단 적층체 더미(상기 논의되어 있다)를 뚫었다.드릴 수단 마모율은 0.34mm(0.0135인치)의 수단 직경의, 캘리포니아주 가데니아 소재의 툴론 캄파니에서 시판하는 시리즈 80 텅스텐 카비드 드릴에 대해 측정하였다. 구멍 뚫는 동안 칩 부하는 95,000rpm의 스핀들 속도 및 분당 95인치(241cm)의 삽입 속도에서 0.001로 일정하게 유지되었다. 드릴 수축 속도는 분당 90인치(2.29m)였고 위쪽 드릴 헤드 한계는 0.059인치(1.5mm)였다.

드릴 팁 마모율을 1500 및 2500 개의 구멍의 드릴 패턴을 기준으로 시험하였다. 각각의 절편에서 제곱 cm 당 28개의 구멍(제곱 인치 당 약 178개의 구멍)의 구멍 밀도로 구멍을 뚫었다.

표 14B는 1500 및 2500개의 구멍을 뚫은 후의 대조군 JJ 및 시료 AA, BB 및 KK의 드릴 팁 마모율을 나타낸다. 각각의 세트의 구멍은 새로운 드릴 비트로 시작하였고, 각각의 적층체 더미는 10개의 1500개의 구멍 군 및 10개의 2500개의 구멍 군을 가졌다. 각각의 패브릭 유형의 적층체의 3개의 더미를 구멍을 뚫어서 30개의 드릴에 대한 드릴 팁 마모율을 각각의 시료에 대해 측정하였다.

표 14B에서 알 수 있는 바와 같이, 적층체 매트릭스 수지와 상용성이 있는 본원에 개시된 바와 같은 사이징으로 피복된 유리 섬유 필라멘트를 포함하는, 시료AA, BB 및 KK는 실란 함유 마무리처리 사이징으로 피복되기 전에 열 세정되어야만 하는 유리 섬유 필라멘트를 포함하고 있는 대조군 JJ보다 1500개의 구멍 후의 드릴 팁 마모율이 상당이 더 낮음을 나타내었다. 2500개의 구멍 후에는 시료 AA, BB 및 KK의 드릴 수단 마모율의 양이 대조군 JJ보다는 여전히 더 적었지만, 그 차이가 덜 명확하다. 이는 수단 마모가 대부분 마지막 구멍을 뚫을 때보다는 초기의 구멍을 뚫는 동안 발생하기 때문인 것으로 예상된다.

이에 근거하여, 비록 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니지만, 본원에 개시된 바와 같은 중합성 매트릭스 상용성 사이징으로 피복된 유리 섬유 패브릭으로 제조된 프리프레그가 3개의 적층체의 더미를 통해 제곱 인치당 400개의 구멍의 구멍 밀도 및 0.46mm(약 0.018인치) 직경의 텅스켄 카비드 드릴에서 0.001의 칩 부하에서 2000개의 구멍을 뚫은 후에 결정하였을 때 32% 이하, 보다 바람직하게는 30% 이하, 가장 바람직하게는 25%이하의 트릴 팁 마모율을 갖는 것이 바람직하고, 이때 각각의 적층물은 8개의 프리프레그를 포함한다.

또한, 위와 같은 내용에 근거하여, 본 발명을 제한하고자 함은 아니지만, 본원에 개시된 바와 같은 중합성 매트릭스 상용성 사이징으로 피복된 유리 섬유 패브릭으로 제조된 프리프레그는 3개의 적층체의 더미를 통해 제곱 인치당 400개의 구멍의 구멍 밀도 및 0.46mm(약 0.018인치) 직경의 텅스켄 카비드 드릴에서 0.001의 칩 부하에서 2000개의 구멍을 뚫은 후에 결정하였을 때 36㎛ 이하, 보다 바람직하게는 33㎛ 이하, 가장 바람직하게는 31㎛이하의 편차 거리를 갖고, 이때 각각의 적층물은 8개의 프리프레그를 포함한다.

비록 임의의 특정한 이론으로 제한하고자 하는 것은 아니지만, 본원에 개시된 유리 섬유 피복 조성물중의 고형 윤활제의 존재, 및 특정한 양태에서, 질화붕소의 존재가 본 발명의 적층체의 개선된 드릴 성질을 부여하는 것으로 생각된다. 보다 구체적으로, 고형 윤활제는 드릴 마모를 감소시키고, 뚫린 구멍의 위치 정확성을 개선시킨다.

본원에 개시된 수지 상용성 사이징으로 피복된 유리 섬유로 제조된 적층체에서의 개선된 드릴 성질은 여러 이점을 제공한다. 먼저, 더 긴 드릴 수명은 각각의 드릴 비트가 다시 날카롭게 갈거나 버리기 전에 더 많은 구멍을 뚫을 수 있음을 의미한다. 또한, 본 발명의 적층체를 통과하는 구멍의 위치 정확성이 종래의 적층체보다 더 크기 때문에, 통상적인 적층체의 3개의 적층체 더미에서 수득되는 것과 동일한 정확성으로 한번에 구멍 뚫기 위해서 3개이상의 적층체를 쌓을 수 있는 것으로 예상된다. 이들 유리한 결과는 둘 모두 보다 드릴 작업이 가격 효과적이 될 수 있게 한다. 또한, 적층체중에 뚫린 구멍의 위치 정확성이 개선되어 적층체가 혼입되는 전자 지지체의 품질이 향상된다.

실시예 15

표 15의 하기 예는 본 발명의 추가의 양태를 나타낸다. 피복 시료 LL은 제조되었지만 시험되지 않았다. 피복 시료 MM 내지 QQ는 제조되지 않았다.

실시예 16

적층동안 구리를 사용하지 않은 점을 제외하고는 실시예 9에 개시된 물질 및 방법으로 클래딩되지 않은 적층물을 제조하였다. 그런 다음 각각의 클래딩되지 않은 적층물을 52.1인치x1/2인치(약 2.54cmx약 1.27cm)의 사각형 조각으로 절단하였다. 조각들의 약 절반은 날실 방향과 평행하고, 약 절반은 충진 방향과 평행하게 절단하였다. 그런 다음, 각각의 적층물로부터 26개의 사각형 조각(13개는 날실 방향과 평행하고, 13개는 충진 방향과 평행하게 절단하였다)을 물이 있는 환류 장치에 위치시키고 물이 비등하게 하였다. 물이 24시간동안 끓게 하였다. 24시간 후에, 조각들을 물에서 회수하고 타월로 건조시켰다. 각각의 적층물로부터의 나머지 26개의 조각은 끓이지 않았다. 시험 적층물의 제조에 대해 상기 실시예 9에서 개시된 바와 동일한 방식으로 통상적인 열-세정되고 마무리처리된 패브릭을 이용하여 제조된 클래딩하지 않은 대조군 적층제를 또한 상기 방법에 따라 패브릭으로 만들고 시험하였다.

그런 다음, 끓이고 끓이지 않은 조각 둘 모두의 짧은 도투마리 전단 강도를 ASTM D 2344-84에 따라 측정하였다. 시험 결과를 하기 표 9에 나타내고, 여기서 클래딩하지 않은 시료 AA, BB 및 CC는 각각 사이징 조성물 AA, BB 및 CC로 사이징된 섬유를 갖는 패브릭(실시예 9에 개시되어 있다)을 이용하여 제조된 적층체에 상응한다. 상기 논의된 바와 같이, 대조군 시료는 통상적인 열-세정되고 마무리처리된 패브릭을 이용하여 제조되었다. 시험 적층물(클래딩하지 않은 시료 AA, BB 및 CC)의 두께는 0.050인치(약 0.127cm) 내지 0.063인치(약 0.160cm)의 범위이다. 시험하는 동안 폭 길이 대 시료 두께의 비는 5이다.

날실 및 충진 방향 둘모두에서 시험 적층물(클래딩하지 않은 시료 AA, BB 및 CC)의 짧은 도투마리 전단 강도는 물에서 비등하기 전 및 후 둘모두에서 이 시험에서의 대조군 시료보다 더 높은 것으로 관찰되었다.

실시예 17

실시예 9의 표 9A에 주어진 사이징 조성물 CC로 사이징된 E-유리 섬유 스트랜드로부터 제조된 충진 얀 및 피피지 인더스트리즈 인코포레이티드의 1383의 시판되는 유리 섬유 얀 제품으로 제조된 날실 얀을 공기분사 직기를 이용하여 7628 스타일 패브릭으로 직조하였다. 그런 다음, 패브릭을 프리프레그화하고 적층하여상기 실시예 9에 개시된 바와 같은 구리 클래딩된 적층체를 형성하였다.

후속적으로 구리 클래딩된 적층물 CC(실시예 9에서 상기 개시된 바와 같다)를 금속 이동 성능을 시험하기 위한 다수의 시험 패턴을 갖는 시험판으로 가공(즉, 구멍 뚫고, 판을 형성하고 패턴화하였다)하였다. 보다 구체적으로 각각의 판은 도 13에 도시된 바와 같은 7개의 유사한 회로판(1310)의 3개의 세트를 포함하였다. 하나의 세트의 패턴은 판의 X-축 방향에 따르고, 나머지는 판의 Y-축 방향에 따르고, 세 번째 패턴은 판을 가로지르는 45°각도를 따른다. 각각의 회로 패턴(1310)은 50열의 5개의 뚫린 구멍(1312)을 포함하고, 각각은 13.5밀의 직경을 갖고, 인접한 열의 구멍사이의 중심 대 중심 간격은 40 내지 54.7밀의 범위이다. 이들 구멍을 뚫는데 있어, 2개의 판을 함께 쌓아서, 둘모두가 하나의 드릴 조작으로 구멍을 뚫을 수 있게 하였다. 각각의 패턴의 다른 열의 구멍은 도 13에서 나타난 바와 같이 판의 제 1 주 표면을 따라 버스 바(1314) 및 리드(1316)에 의해 서로 연결되어 있다. 와이어 리드는 전원에 연결하기 위해 각각의 버스 바에 땜납되어 있다. 하나의 회로가 실패하는 경우 나머지 회로들로의 전원 공급을 유지하기 위하여 각각의 회로는 추가로 1KΩ의 표면 저장기(1322)를 포함한다. 각각의 판을 76.7℃(170℉)의 탈이온화수에 10분동안 담그어서 임의의 땜납 플럭스 잔사를 제거하고 건조시켰다. 그런 다음, 판을 85℃(185℉) 및 85% 상대 습도의 챔버에 놓고 13.5볼트 DC 전류를 패턴을 가로질러 연속적으로 가하였다. 매 200시간마다 챔버를 정지시키고, 챔버 문을 열어서 패턴이 실험실의 주위 온도로 안정화되고 하고, 각각의 패턴에 대한 절연 저항을 측정하였다.

2개의 시료 CC 기판 및 2개의 대조군 기판이 있었다. 대조군 기판은 통상적인 열-세정되고 마무리처리된 패브릭을 이용한 점을 제외하고는 시료 CC와 동일한 방식으로 제조하였다. 각각의 기판은 시료 CC 기판 및 대조군 기판 둘모두에 대해 시험된 총 42개의 회로에 대해여 21개의 회로 패턴(즉, 3세트의 7개의 회로 패턴)을 포함하였다. 200, 400 및 1000시간에 대한 결과를 하기 표 17에 나타내고, 이때 표의 값은 규정된 저항을 갖는 패턴의 수이다.

시료 CC 기판은 200시간의 노출 후에 대조군 기판보다 더 적은 쇼트를 가졌다. 400시간의 노출 후에 모든 대조군 기판 패턴은 실패하였다. 이 시험 시료의목적에서 "쇼트"는 10⁵Ω 미만의 절연 저항 값을 의미한다.

실시예 18

표 18A에 개시된 양의 각각의 성분들을 혼합하여 본 발명의 수성 수지 상용성 제 1 사이즈 시료 RR을 형성하였다. 총 중량을 기준으로 1중량% 미만의 아세트산이 조성물에 포함되어 있다. 시료 RR을 유리 섬유에 도포하여 G-75 E-유리 섬유 스트랜드를 형성하였다. 통상적인 꼬임 장치를 이용하여 유사한 방식으로 피복된 유리 섬유 스트랜드를 꼬아서 꼬인 얀을 형성하고, 얼레에 감았다. 피복된 얀은 0.35%의 LOI를 가졌다.

표 18B에 개시된 양의 각각의 성분을 혼합하여 본 발명의 수성 수지 상용성 제 1 사이즈 시료 SS를 형성하였다. 시료 SS를 G-75 E-유리 섬유 스트랜드를 형성하는 유리 섬유에 도포하고, 스트랜드는 꼬지 않았다. 피복된, 꼬이지않은 얀은 0.7%의 LOI를 가졌다.

날실 및 충진(또는 씨실) 얀으로서 시료 RR 및 SS를 이용하여 사이징된 얀을이용하고 7628 스타일 패브릭으로 직조하였다. PPG 695 사이징으로 피복된 섬유를 갖고, 펜실바니아주 피츠버그 소재의 피피지 인더스트리즈 인코포레이티드에서 시판하는, 시판되는 G-75 E-유리 꼬인 얀(이후로는 "대조군 시료"로 언급한다)인 대조군 얀을 또한 7628 스타일 패브릭으로 직조하였다. 사이징된 날실 및 충진 대조군 얀은 1%의 LOI를 가졌다. 직조하기 전에, 날실 얀을, 날실 얀의 LOI를 약 2 내지 약 2.5% 증가시키는 폴리비닐 알콜 조성물로 슬래싱하였다. 생성된 패브릭은 1.6 내지 1.9%의 LOI를 가졌다.

각각의 패브릭을 텍스타일 패브릭의 공기 투과성에 대한 ASTM D 737 표준 시험 방법에서 확립된 시험 방법에 따라 공기 투과성에 대해 시험하였다. 직조된 패브릭의 평균 공기 투과성은 하기 표 18C에 나타나 있다.

표 18C에서 알 수 있는 바와 같이, 시료 A 및 B가 혼입된 직조 패브릭에 대한 공기 투과성은 대조군 시료로 직조된 패브릭에 비해 상당히 더 낮다.

실시예 19

표 19는 나중에 패브릭으로 직조될 유리 섬유에 도포되는 추가의 비제한적 사이징 배합물을 포함한다. 1중량% 미만의 아세트산이 각각의 조성물에 포함되어 있다.

(계속)

전술된 설명으로부터, 본 발명이 우수한 열 안정성, 및 높은 습도, 반응성 산 및 알칼리의 존재 하에서의 낮은 부식성 및 반응성, 및 다양한 중합성 매트릭스 물질과의 상용성을 제공하는 내마멸성 피복을 갖는 유리 섬유 스트랜드를 제공함을 알 수 있다. 이들 스트랜드는 꼬이거나 잘려서, 조방사, 잘린 매트 또는 연속적 스트랜드 매트 또는 패브릭으로 직조 또는 편조물을 형성하여 인쇄된 회로판과 같은 복합체를 위한 강화재와 같은 광범위한 용도에서 사용될 수 있다.

본 발명의 넓은 발명의 개념으로부터 벗어나지 않고 상기 개시된 양태를 변화시킬 수 있음은 당 분야의 숙련된 이들에게는 명확하다. 따라서, 본 발명이 개시된 특정한 양태로 제한되지 않고, 첨부된 특허 청구의 범위에 제한된 바와 같은 발명의 진의 및 범위 내에서 변화될 수 있음을 이해해야만 한다.

Claims (43)

1. (a) 하나이상의 중합성 물질 및 무기 고형물 윤활제 입자를 포함하는 피복 조성물을 유리 섬유 스트랜드의 하나이상의 유리 섬유의 표면의 적어도 일부분에 도포시키는 단계,

   (b) 조성물을 적어도 부분적으로 건조시켜 하나이상의 유리 섬유의 표면의 적어도 일부분 상에 조성물의 잔사를 갖는 사이징된 유리 섬유 스트랜드를 형성하는 단계, 및

   (c) 고형 물질의 표면의 거친 부분과의 접촉에 의한 유리 섬유 스트랜드의 하나이상의 유리 섬유의 마멸 마모가 무기 고형물 윤활 입자에 의해 억제되도록, 고형 물질의 표면의 거친 부분(이때, 표면의 거친 부분은 하나이상의 유리 섬유 스트랜드의 유리 섬유의 경도 값보다 더 큰 경도 값을 갖는다)과 접촉하도록 유리 섬유 스트랜드의 적어도 일부분을 미끌어지게 이동시키는 단계를 포함하는,

   고형 물체의 표면의 거친 부분과 미끄러져 움직이도록 접촉시킴으로써 하나이상의 유리 섬유를 포함하는 섬유 스트랜드의 마멸 마모를 억제시키는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 조성물이 수성 피복 조성물의 잔사인 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 조성물이 분말 피복 조성물인 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 조성물이 0.1 내지 1.6의 범위의 점화시 손실, 및 ASTM D 737에 따라 측정하였을 때 10 표준 입방 피트/분·제곱피트의 공기 투과성을 갖는 피복물을 형성하는 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 하나이상의 중합성 물질이 유기 중합성 물질, 무기 중합성 물질 및 천연 중합성 물질로부터 선택되는 방법.
6. 제 5 항에 있어서, 유기 중합성 물질을 열경화성 물질, 열가소성 물질 및 이의 혼합물에서 선택하는 방법.
7. 제 5 항에 있어서, 유기 중합성 물질이 열경화성 폴리에스테르, 비닐 에스테르, 에폭시 물질, 페놀계 화합물, 아미노플라스트, 열경화성 폴리우레탄 및 이들의 혼합물에서 선택된 하나이상의 열경화성 물질을 포함하는 방법.
8. 제 7 항에 있어서, 하나이상의 열경화성 물질이 열경화성 폴리에스테르인 방법.
9. 제 5 항에 있어서, 중합성 물질이 비닐 중합체, 열 가소성 폴리에스테르, 폴리올레핀, 폴리아미드, 열 가소성 폴리우레탄, 아크릴 중합체, 및 이들의 혼합물에서 선택된 하나이상의 열가소성 물질을 포함하는 방법.
10. 제 9 항에 있어서, 하나이상의 열가소성 물질이 열가소성 폴리에스테르인 방법.
11. 제 10 항에 있어서, 열가소성 물질이 폴리비닐 피롤리돈인 방법.
12. 제 1 항에 있어서, 무기 고형 윤활제 입자가 판상 구조를 갖는 방법.
13. 제 1 항에 있어서, 무기 고형 윤활제 입자가 비-수화성 무기 고형 윤활제 입자 및 수화성 무기 고형 윤활제 입자에서 선택된 하나이상의 입자를 포함하는 방법.
14. 제 13 항에 있어서, 비-수화성 무기 고형 윤활제 입자가 흑연, 질화붕소, 금속 디칼코게나이드, 요드화카드뮴 및 황화은에서 선택된 하나이상의 입자를 포함하는 방법.
15. 제 14 항에 있어서, 비-수화성 무기 고형 윤활제 입자가 질화붕소, 금속 디칼코게나이드, 요드화카드뮴, 황화은, 인듐, 탈륨, 주석, 구리, 아연, 금, 은, 탄산칼슘, 불화칼슘, 산화아연 및 이의 혼합물에서 선택된 하나이상의 입자를 포함하는 방법.
16. 제 15 항에 있어서, 비-수화성 무기 고형 윤활제 입자가 6방형 결정 구조의 질화붕소 입자를 포함하는 방법.
17. 제 14 항에 있어서, 비-수화성 무기 고형 윤활제 입자가 이황화 몰리브덴, 이셀렌화 몰리브덴, 이황화 탄탈, 이셀렌화 탄탈, 이황화 텅스텐 및 이셀렌화 텅스텐에서 선택된 하나이상의 금속 디칼코게나이드를 포함하는 방법.
18. 제 13 항에 있어서, 수화성 무기 고형 윤활제 입자가 필로실리케이트를 포함하는 방법.
19. 제 18 항에 있어서, 필로실리케이트가 운모, 활석, 석고, 카올리나이트 및 몬트모릴로나이트에서 선택된 하나이상의 필로실리테이트를 포함하는 방법.
20. 제 13 항에 있어서, 수성 사이징 조성물에 수화성 무기 고형 윤활제 입자가 본질적으로 없는 방법.
21. 제 1 항에 있어서, 무기 고형 윤활제 입자의 경도 값이 섬유 스트랜드 중의 하나이상의 유리 섬유의 모스 경도 값을 초과하지 않는 모스 경도 값을 갖는 방법.
22. 제 21 항에 있어서, 무기 고형 윤활제 입자가 0.5 내지 6의 범위의 모스 경도 값을 갖는 방법.
23. 제 1 항에 있어서, 무기 고형 윤활제 입자가 0.5 내지 6의 범위의 모스 경도 값을 갖는 방법.
24. 제 1 항에 있어서, 무기 고형 윤활제 입자가 하나이상의 유리 섬유와 하나이상의 인접한 섬유사이의 틈새 공간을 제공하는 방법.
25. 제 1 항에 있어서, 무기 고형 윤활제 입자가 레이저 산란 기술을 이용하여 측정하였을 때 약 1000㎛ 미만의 평균 입자 크기를 갖는 방법.
26. 제 25 항에 있어서, 무기 고형 윤활제 입자가 0.1 내지 5㎛의 범위의 평균 입자 크기를 갖는 방법.
27. 제 1 항에 있어서, 무기 고형 윤활제 입자가 열 전도성인 방법.
28. 제 1 항에 있어서, 무기 고형 윤활제 입자가 전기 절연성인 방법.
29. 제 1 항에 있어서, 무기 고형 윤활제 입자가 총 고형물 기준으로 조성물의 약 0.001 내지 약 99중량%를 구성하는 방법.
30. 제 1 항에 있어서, 조성물이 20체적% 미만의 유리 물질을 포함하는 방법.
31. 제 1 항에 있어서, 하나이상의 유리 섬유를 비-유리 무기 물질, 천연 물질, 유기 중합성 물질, 및 이의 혼합물에서 선택되는 섬유화가능한 물질로부터 형성하는 방법.
32. 제 1 항에 있어서, 하나이상의 유리 섬유를 E-유리 섬유, D-유리 섬유, S-유리 섬유, Q-유리 섬유 및 E-유리 유도체 섬유에서 선택하는 방법.
33. 제 32 항에 있어서, 하나이상의 유리 섬유가 E-유리 섬유인 방법.
34. 제 32 항에 있어서, 하나이상의 유리 섬유가 E-유리 유도체 섬유인 방법.
35. 제 2 항에 있어서, 조성물이 수지 반응성 희석제를 추가로 포함하는 방법.
36. 제 35 항에 있어서, 수지 반응성 희석제가 에폭시 수지 시스템과 반응할 수 있고, 아민 기, 알콜 기, 무수물 기, 산 기 및 에폭시 기로 구성된 군에서 선택되는 하나이상의 작용기를 포함하는 방법.
37. (a) 300K의 온도에서 미터K당 1와트 이상의 열 전도도를 갖는 하나이상의 판상 입자 및 유기 성분을 포함하는 조성물을 유리 섬유 스트랜드의 하나이상의 유리 섬유의 표면의 적어도 일부분에 도포시키는 단계,

    (b) 조성물을 적어도 부분적으로 건조시켜 하나이상의 유리 섬유의 표면의 적어도 일부분 상에 조성물의 잔사를 갖는 사이징된 유리 섬유 스트랜드를 형성하는 단계, 및

    (c) 고형 물질의 표면의 거친 부분과의 접촉에 의한 유리 섬유 스트랜드의 하나이상의 유리 섬유의 마멸 마모가 판상 입자에 의해 억제되도록, 고형 물질의 표면의 거친 부분(이때, 표면의 거친 부분은 하나이상의 유리 섬유의 경도 값보다 더 큰 경도 값을 갖는다)과 접촉하도록 유리 섬유 스트랜드의 적어도 일부분을 미끌어지게 이동시키는 단계를 포함하는,

    고형 물체의 표면의 거친 부분과 미끄러져 움직이도록 접촉시킴으로써 하나이상의 유리 섬유를 포함하는 섬유 스트랜드의 마멸 마모를 억제시키는 방법.
38. 제 37 항에 있어서, 하나이상의 유기 성분 및 판상 입자가 동일한 방법.
39. 제 37 항에 있어서, 하나이상의 유기 성분 및 판상 입자가 서로 다른 방법.
40. 제 37 항에 있어서, 판상 입자가 무기성인 방법.
41. 제 37 항에 있어서, 판상 입자가 300K의 온도에서 미터K당 5와트이상의 열 전도도를 갖는 방법.
42. 제 41 항에 있어서, 판상 입자가 300K의 온도에서 미터K당 5 내지 2000와트의 열 전도도를 갖는 방법.
43. 제 42 항에 있어서, 판상 입자를 질화붕소, 이황화 몰리브덴, 흑연, 이셀렌화 몰리브덴, 이황화 탄탈, 이셀렌화 탄탈, 이황화 텅스텐, 이셀렌화 텅스텐 및 이의 혼합물에서 선택하는 방법.