KR20210038412A - 전자급 유리섬유 조성물 및 그 유리섬유와 전자천 - Google Patents

전자급 유리섬유 조성물 및 그 유리섬유와 전자천 Download PDF

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Abstract

본 발명에는 전자급 유리섬유 조성물 및 그 유리섬유와 전자천이 개시되어 있다. 이 전자급 유리섬유 조성물중에는 아래 성분들이 포함되고, 각 성분의 함량은 중량백분비로 아래와 같다. 즉 SiO2는 54.2-60%，Al2O3는 11-17.5%，B2O3는 0.7-4.5%，CaO는 18-23.8%，MgO는 1-5.5%，RO=CaO+MgO≤24.8%，R2O=Na2O+ K2O+Li2O<1%，TiO2는 0.05-0.8%，Fe2O3는 0.05-0.7%，F2는 0.01-1.2%이고, 중량백분비의 비율 C1=SiO2/(RO+R2O)의 범위는 2.20보다 크거나 같고, 상기 성분들의 총 함량은 98.5%보다 크거나 같다. 이 전자급 유리섬유 조성물은 저원가 고내식성을 가지며, 유리의 전기적 성능, 특히는 유전특성을 개선시킬 뿐만 아니라, 유리섬유 조성물의 기계성능, 내식성 및 내산성을 향상시킬 수 있고, 원료의 원가를 현저히 저하시키고, 원료의 휘발성을 현저히 저하시키며, 내화재료에 대한 침식을 줄이고, 대규모 가마 생산에 적합하다.

Description

전자급 유리섬유 조성물 및 그 유리섬유와 전자천
본 발명은 유리섬유 조성물에 관한 것으로서, 특히는 전자 산업에 사용되는 전자급 유리섬유 조성물 및 그 유리섬유와 전자천에 관한 것이다.
본 출원은 2019년 9월 25일에 중국 특허청에 제출된 출원번호 201910912666.7, 발명의 명칭이 "전자급 유라섬유 조성물 및 그 유라섬유와 전자천"으로 된 중국특허 출원에 대해 우선권을 가지며, 그 모든 내용을 인용을 통해 본 출원중에 결합할 것을 요구한다.
유리섬유는 무기섬유재료에 속하고, 전자급 유리섬유는 전자산업에 사용되는 기능성 기재로서, 주로 통신분야, 컴퓨터, IC패키지, 가전제품, 자동차 전자 등 분야에 사용되고 있다. "전자급 유리섬유-전자천-동 클래드 적층판-인쇄회로기판(PCB)" 산업체인은 전자급 유리섬유의 핵심적 응용 분야로서, 인쇄회로기판의 유전특성을 만족하기 위하여, 전자급 유리섬유에도 뛰어난 유전특성이 요구되고 있다.
현재 국내외의 인쇄회로기판에 보편적으로 응용되고 있는 전자급 유리섬유에는 고붕소함량 D유리섬유와 재래식 E유리섬유가 포함된다. 그중, D유리섬유는 저유전성 유리섬유로서, 유전특성이 재래식 E유리섬유에 비해 좋아 고밀도화 및 정보 고속화 처리의 수용를 만족할 수 있으며, 그 주요성분의 중량백분비 범위는 20-25%-B2O3, 72-76%-SiO2, 0-5%-Al2O3, 2-4%-Na2O+K2O이다. D유리섬유의 유전상수(실온하 주파수 1 MHz)은 4.5이하 이나, 용융 및 신선이 너무 여려워, 예를들어 신선온도가 1400℃이상에 달하기 때문에, 대규모 가마 생산을 실현하기 어려울 뿐만 아니라, 제품의 천공성 및 내수성이 낮아, 후속적인 가공과 사용성이 떨어지며, 원료 원가가 너무 높은 등 결점이 존재한다. 고붕소함량 재래식 E유리섬유의 유전상수은 보통 6.7-7.1로서, 일반 인쇄회로기판의 요구를 만족하고, 용융성이 좋고, 가공성이 좋은 등 장점을 가지나, 실제 응용중, 각 대기업들에서는 B2O3 함량을 보통 7.2±0.4%수준으로 컨트롤 하고 있어, 원료의 원가가 여전히 높고, 대량의 붕소를 함유하는 원료로 인하여 배합원료의 휘발성이 높아져, 가마 내화재료의 고온 침식을 가속화 하기 쉽고, 이는 또한 전자사 가마에 상부연소기술을 사용하여 고효율적인 가열방식을 실현하데 제한을 주게 된다. 이와 동시에 재래식 E유리섬유는 또 내산성이 떨어지고, 기계성능이 떨어지며, 내수성이 좋지 않은 등 결점을 가진다. 그리고 보통 강화형 유리섬유의 주목하는 점은 기계성능과 내식성으로서, 예를 들어 전형적인 무붕소 E유리섬유는 붕소를 사용하지 않고, 심지어는 붕소와 불소를 동시에 사용하지 않은 후, 레시피중에 알칼리 금속과 알칼리 토류금속 산화물의 총량을 증가시켜, 유리의 점도와 융해 난이도를 낮추어, 생산 난이도를 낮추고 생산효율을 높일 수는 있으나, 이는 무붕소 E유리섬유의 전기 성능, 판재의 천공성 등이 인쇄회로기판의 요구를 만족할 수 없게되어, 전자급 유리섬유의 생산에 적합하지 않다.
현재, 많은 유리섬유 기업 및 과학연구기관들은 모두 저유전 유리섬유의 연구 개발에 주목하고 있으나, 전자급 E유리섬유에 대한 연구 및 혁신은 극히 적다. 사실상, 현재 재래식 전자급 E유리섬유에는 많은 문제들이 존재하고 있으며, 유리성능 향상, 원가 절감, 휘발성 저하, 내화재료 침식성 감소 및 선진적인 가마 연소기술 이용 등 방면에서 아주 큰 개진의 여지가 존재한다.
상기 문제들을 해결하기 위하여, 본 발명은 저원가 고내식성 전자급 유리섬유 조성물을 제공하는 것을 목적으로 하며, 이 전자급 유리섬유 조성물은 유리의 유전특성을 개선시키며, 유리섬유의 기계성능, 내수성 및 내산성을 향상시키며, 원료의 원가를 현저히 절감시키고, 원료의 휘발성을 현저히 낮춰주며, 내화재료에 대한 침식을 감소시킴과 동시에, 대규모 가마생산에 적합하게 한다.
첫째로, 본 발명의 전자급 유리섬유 조성물은 아래 성분을 함유하고, 각 성분의 함량은 중량 백분비로 아래와 같이 표시된다.
SiO2 54.2-60%
Al2O3 11-17.5%
B2O3 0.7-4.5%
CaO 18-23.8%
MgO 1-5.5%
RO=CaO+MgO ≤24.8%
R2O=Na2O+K2O+Li2O <1%
TiO2 0.05-0.8%
Fe2O3 0.05-0.7%
F2 0.01-1.2%
그중, 중량 백분비의 비율C1=SiO2/(RO+R2O)의 범위는 2.20보다 크거나 같으며, 상기 성분들의 총 함량은 98.5%보다 크거나 같다.
바람직하게, 중량 백분비의 비율 C2=(SiO2+Al2O3-B2O3)/(RO+R2O)의 범위는 2.73 보다 크거나 같다.
바람직하게, 중량 백분비의 비율C3=(SiO2+Al2O3)/(RO+R2O+B2O3)의 범위는 2.50 보다 크거나 같다.
바람직하게, 중량 백분비의 비율C4=B2O3/R2O의 범위는 1보다 크거나 같다.
바람직하게, 상기 전자급 유리섬유 조성물은 아래 성분을 함유하고, 각 성분의 함량은 중량 백분비로 아래와 같이 표시된다.
SiO2 54.2-60%
Al2O3 11-17.5%
B2O3 0.7-4.5%
CaO 18-23.8%
MgO 1-5.5%
RO=CaO+MgO ≤24.8%
R2O=Na2O+K2O+Li2O <1%
RO+R2O ≤25.2%
TiO2 0.05-0.8%
Fe2O3 0.05-0.7%
F2 0.01-1.2%
그중, 중량 백분비의 비율C1=SiO2/(RO+R2O)의 범위는 2.20보다 크거나 같으며, 상기 성분들의 총 함량은 98.5%보다 크거나 같다.
바람직하게, 상기 RO의 중량 백분비 함량 범위는 20-24.4%이다.
바람직하게, 상기RO+R2O의 중량 백분비 함량 범위는 20.5-25%이다.
바람직하게, 상기R2O의 중량 백분비 함량 범위는 0.8%보다 작거나 같다.
바람직하게, 상기F2의 중량 백분비 함량 범위는 0.05-1.2%이다.
바람직하게, 중량 백분비의 비율 K2O/Na2O의 범위는 0.5보다 크다.
그중, 중량 백분비의 비율C1=SiO2/(RO+R2O)의 범위는 2.20보다 크거나 같으며, 상기 성분들의 총 함량은 98.5%보다 크거나 같다.
바람직하게, 상기 RO의 중량 백분비 함량 범위는 20-24.4%이다.
바람직하게, 상기RO+R2O의 중량 백분비 함량 범위는 20.5-25%이다.
바람직하게, 상기R2O의 중량 백분비 함량 범위는 0.8%보다 작거나 같다.
바람직하게, 상기F2의 중량 백분비 함량 범위는 0.05-1.2%이다.
바람직하게, 중량 백분비의 비율 K2O/Na2O의 범위는 0.5보다 크다.그중, 중량 백분비의 비율 C1=SiO2/(RO+R2O)의 범위는 2.20보다 크거나 같고, 중량 백분비의 비율C2=(SiO2+Al2O3-B2O3)/(RO+R2O) 의 범위는 2.73보다 크거나 같고, 중량 백분비의 비율C3=(SiO2+Al2O3)/(RO+R2O+B2O3) 의 범위는 2.50보다 크거나 같으며, 상기 성분들의 총 함량은 98.5%보다 크거나 같다.
바람직하게, 상기 전자급 유리섬유 조성물은 아래 성분을 함유하고, 각 성분의 함량은 중량 백분비로 아래와 같이 표시된다.
SiO2 55-59.5%
Al2O3 11.5-16.5%
B2O3 0.7-4.5%
CaO 18-23.3%
MgO 1-4.5%
RO=CaO+MgO ≤24.4%
R2O=Na2O+K2O+Li2O <1%
RO+R2O 20.5-25%
TiO2 0.05-0.8%
Fe2O3 0.05-0.7%
F2 0.05-1.2%
그중, 중량 백분비의 비율C1=SiO2/(RO+R2O) 의 범위는 2.20보다 크거나 같고, 중량 백분비의 비율C2=(SiO2+Al2O3-B2O3)/(RO+R2O) 의 범위는 2.73보다 크거나 같으며, 상기 성분들의 총 함량은 98.5%보다 크거나 같다.
바람직하게, 상기 전자급 유리섬유 조성물은 아래 성분을 함유하고, 각 성분의 함량은 중량 백분비로 아래와 같이 표시된다.
SiO2 55-59.5%
Al2O3 12-15.9%
B2O3 1-3.5%
CaO 18-23.3%
MgO 1.1-4%
RO=CaO+MgO ≤24.4%
R2O=Na2O+K2O+Li2O ≤0.8%
RO+R2O 20.5-25%
TiO2 0.05-0.8%
Fe2O3 0.05-0.7%
F2 0.05-1.2%
그중, 중량 백분비의 비율C1=SiO2/(RO+R2O) 의 범위는 2.24-2.75이고, 중량 백분비의 비율C2=(SiO2+Al2O3-B2O3)/(RO+R2O) 의 범위는2.75-3.35이고, 중량 백분비의 비율 C3=(SiO2+Al2O3)/(RO+R2O+B2O3) 의 범위는 2.50보다 크거나 같으며, 상기 성분들의 총 함량은 98.5%보다 크거나 같다.
바람직하게, 상기 전자급 유리섬유 조성물에는 중량 백분비 총함량이 1.5%보다 작은 SO3, SrO, CeO2, La2O3, Y2O3, ZrO2, ZnO중의 하나 또는 여러가지가 더 포함된다.
둘째로, 본 발명은 전자급 유리섬유를 제공하며, 상기 전자급 유리섬유는 상기 전자급 유리섬유 조성물에 의해 제작된다.
바람직하게, 상기 전자급 유리섬유의 실온 주파수가 1MHz일때, 유전상수 범위는 6.0-7.0이다.
셋째로, 본 발명은전자천을 제공하며, 상기 전자천은 상기 전자급 유리섬유를 함유한다.
바람직하게, 상기 전자천은 인쇄회로기판의 기재로 사용된다.
본 발명의 전자급 유리섬유 조성물은 구체적으로 저원가 고내식성 전자급 유리섬유 조성물에 관한 것으로서, 저함량 B2O3를 도입하여, 중점적으로 알칼리 금속 함량, 알칼리 토류 금속 산화물 함량 및 그 총 함량을 조절하고, SiO2, Al2O3, B2O3및 F2함량을 조절함을 통해, SiO2/(RO+R2O)의 비례를 컨트롤 하며, 그리고, (SiO2+Al2O3-B2O3)/(RO+R2O), (SiO2+Al2O3)/(RO+R2O+B2O3), B2O3/R2O 등 비례에 대한 컨트롤을 통해, 규소이온, 붕소이온, 알루미늄이온과 알칼리 금속이온, 알칼리 토류 금속이온 사이의 시너지효과를 향상시킨다. 상기 성분 및 그 비례의 컨트롤을 통해, 유리의 전기학적 성능특히는 유전특성을 개선시킬 수 있을 뿐만 아니라, 유리의 기계성능, 내수성 및 내산성을 높일 수 있고, 원료의 원가를 현저히 저하시키며, 원료의 휘발성을 현저히 저하시켜, 내화재료에 대한 침식을 줄일 뿐만 아니라, 대규모 가마생산에 적합하게 한다.
구체적으로 말하자면, 본 발명의 전자급 유리섬유 조성물은 아래 성분을 함유하고, 각 성분의 함량은 중량 백분비로 아래와 같이 표시된다.
SiO2 54.2-60%
Al2O3 11-17.5%
B2O3 0.7-4.5%
CaO 18-23.8%
MgO 1-5.5%
RO=CaO+MgO ≤24.8%
R2O=Na2O+K2O+Li2O <1%
TiO2 0.05-0.8%
Fe2O3 0.05-0.7%
F2 0.01-1.2%
그중, 중량 백분비의 비율C1=SiO2/(RO+R2O)의 범위는 2.20보다 크거나 같으며, 상기 성분들의 총 함량은 98.5%보다 크거나 같다.
이 전자급 유리섬유 조성물중의 각 성분의 역할 및 함량은 아래와 같다.
SiO2는 유리의 망목구조 형성체 산화물로서, 유리의 골격을 형성하는 주요한 산화물이며, 규소 산화물 골격은 전장의 작용하에서 이동능력이 거의 없다. 본 발명의 전자급 유리섬유 조성물중, SiO2의 중량 백분비 함량범위를 54.2-60%로 한정되어 있다. 유리의 충분한 유전특성과 기계성능을 보증하기 위하여, 산화규소의 함량을 54.2%이상으로 하고, 유리의 점도와 액상선 온도가 너무 높아 규모화 생산이 어려워지는 것을 방지하기 위하여, 산화규소의 함량이 60%를 초과해서는 안된다. 바람직하게, SiO2의 중량 백분비 함량범위를 54.2-59.5%로 한정할 수 있다. 바람직하게, SiO2의 중량 백분비 함량범위를 55-59.5%로 한정할 수 있다. 더욱 바람직하게, SiO2의 중량 백분비 함량범위를 55-59%로 한정할 수 있다.
알칼리 금속 산화물은 유리의 망목구조 외부 산화물로서, Na2O, K2O및 Li2O는 모두 유리의 점도를 저하시키고, 유리의 용융성을 개선시키며, 효과적으로 유리산소를 제공하고, 붕소이온, 알루미늄이온과 양호한 시너지효과를 형성하며, 일정한 량의 음전기를 띠는 사면체를 형성하여, Na+이온 등에 대한 견제 역할을 하며, 그 이동능력을 제한하여, 더욱 뛰어난 구조 퇴적효과를 촉진한다. 하지만, 알칼리 금속 산화물은 유리의 전지학적 성능에 대한 영향이 현저하여, 알칼리 금속 산화물의 증가에 따라, 유리중 일가 알칼리 금속이온이 증가되어, 쉽게 분극화 되는 논브릿지 산소이온도 많아지며, 유리의 전기전도율이 증가되며, 유전상수도 커진다. 본 발명 전자급 유리섬유 조성물에 있어서, 연구에 따르면 Na2O의 유리 전기성능에 대한 영향은 K2O과 Li2O보다 큰 바, 이는 Na2O가 분극화 전도가 큰 논브릿지 산소이온을 더 쉽게 제동할 수 있다는 점과 관련되며, 이와 동시에, 더블 알칼리 효과가 현저하고, K2O과 Li2O을 함유하는 유리의 전기 전도율은 Na2O만을 함유하는 유리보다 낮기 때문에, K2O/Na2O의 비례를 합리하게 컨트롤함을 통하여, 더욱 우수한 유전특성을 얻을 수 있다. 왜냐하면 외부 전장의 작용하에서 일가이온이 이동할 때, Na+이온이 남기는 공극은 K+이온이 남기는 공극보다 작아, 큰 K+이온이 작은 공극에 들어가지 못하기 때문에, 통로가 막히어, 작은 이온의 이동을 방해하게 되어, 이온의 전이율이 낮아진다. ??문에 유리의 우량한 유전특성을 보증하기 위하여, 알칼리 금속 산화물의 총 함량을 제한해야 할 뿐만 아니라, 각 알칼리 금속 산화물 사이의 비례를 합리하게 컨트롤해야 한다. 본 발명의 전자급 유리섬유 조성물중에 있어서, R2O=Na2O+K2O+Li2O의 중량 백분비 함량 범위를 1%이하로 한정하고, 바람직하게, R2O의 중량 백분비 함량 범위를 0.8%보다 작거나 같게 하며, 더욱 바람직하게, R2O의 중량 백분비 함량 범위를 0.1-0.8로 하고, 더더욱 바람직하게, R2O의 중량 백분비 함량 범위를 0.1-0.65%로 하며, 가장 바람직하게, R2O의 중량 백분비 함량 범위를 0.1-0.5%로 한다.
진일보하여, Na2O+K2O의 중량 백분비 함량 범위를 0.8%보다 작거나 같게 한정할 수 있고, 바람직하게, Na2O+K2O의 중량 백분비 함량 범위를 0.1-0.65%로 한정할 수 있다. 진일보하여, Na2O의 중량 백분비 함량 범위를 0.5%보다 작거나 같게 한정할 수 있고, 바람직하게, Na2O의 중량 백분비 함량 범위를 0.05-0.35%로 한정할 수 있으며, 더욱 바람직하게, Na2O의 중량 백분비 함량 범위를 0.05-0.2%로 한정할 수 있다. 진일보하여, K2O의 중량 백분비 함량 범위를 0.05-0.5%로 한정할 수 있고, 바람직하게, K2O의 중량 백분비 함량 범위를 0.05-0.35%로 한정할 수 있다. 진일보하여, Li2O의 중량 백분비 함량 범위를 0.2%보다 작거나 같게 한정할 수 있고, 바람직하게, Li2O의 중량 백분비 함량 범위를 0.1%보다 작거나 같게 한정할 수 있다.
진일보하여, 유리의 전기학적 성능을 개선시키기 위하여, K2O/Na2O의 중량 백분비 비율 범위를 0.5보다 크게 한정할 수 있고, 바람직하게, K2O/Na2O의 중량 백분비 비율 범위를 0.75보다 크거나 같게 한정할 수 있으며, 더욱 바람직하게, K2O/Na2O의 중량 백분비 비율 범위를1보다 크거나 같게 한정할 수 있다. 이밖에도, 다른 실시형태에 있어서, 상기 조성물중에는 Li2O를 함유하지 않을 수 있고, 또 다른 실시형태에 있어서, Na2O의 중량 백분비 함량 범위를 0.05-0.35%로, K2O/Na2O의 중량 백분비 비율 범위를1보다 크거나 같게 한정할 수 있다.
CaO는 유리의 망목 외부 산화물로서, 유리의 점도를 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 유리의 화학적 안정성, 기계적 강도를 높일 수 있고, 유리의 경화시간을 단축시켜, 유리섬유의 성형속도를 높일 수 있다. 동시에, Ca2 +과 Na+은 이온 반경이 비슷하여, 유리구조의 공극중에서 양자는 교차 충전을 형성하기 쉽고, Ca2 +이온의 잔자장 강도가 Na+보다 크기 때문에 유리공극에 충전되어 이온의 전이통로를 막기 쉬우므로 Ca2 +은 Na+의 전이 능력을 효과적으로 억제하게 되어, 유리의 전기 전도율과 유전상수을 낮추는데 유익하다. 본 발명의 전자급 유리섬유 조성물중에 있어서, CaO의 중량 백분비 함량 범위를 18-23.8%로 한정하고, 함량이 너무 낮으면 상기 작용이 현저하지 못하며, 함량이 너무 높으면 유라중의 논브릿지 이온 수량이 너무 많아, 유전상수이 커지고 전기 전도율이 제고됨과 동시에, 유리의 결정화 리스크가 커진다. 바람직하게, CaO의 중량 백분비 함량 범위를 18-23.3%로 한정하고, 더욱 바람직하게, CaO의 중량 백분비 함량 범위를 18-22.8%로 한정하며, 더더욱 바람직하게, CaO의 중량 백분비 함량 범위를 18-21.9%로 한정할 수 있다.
MgO은 유리의 중간체 산화물로서, 주로 유리점도 조절, 유리 결정화를 컨트롤하는 역할을 한다. Mg-O결합은 일정한 공유성을 가지나, 이온성이 주도적이기 때문에, "유리산소"가 부족한 망목 환경하에서, "축적"작용이 발생하므로, 유리의 전기 전도율과 유전상수을 자하시키는데 유익하다. 이와 동시에, Mg2 +의 이온반경은 Na+과 K+보다 작고, 이온 전자장강도가 Na+과 K+보다 현저히 크기 때문에, 유리중의 산소이온과의 결합이 비교적 견고하여, 알칼리 금속이온 Na+과 K+의 전이능력을 효과적으로 억제할 수 있다. 하지만 MgO의 함량이 너무 높아도 안된다. 왜냐하면 유리의 결정화 위험성이 대폭 커지기 때문이다. 본 발명의 전자급 유리섬유 조성물에 있어서, MgO의 중량백분비 함량범위를 1-5.5%로 한정한다. 본 발명에 적당한 량의 MgO과 CaO, Al2O3을 혼합하여 사용함으로써, 칼슘이온으로 공극을 효과적으로 메움과 동시에, 일부분의 유리산소를 제공하여, 마그네슘이온과 알루미늄이온이 퇴적방면에서 시너지효과를 형성하여, 더욱 긴밀한 구조 퇴적효과를 얻는데 유익하고, 유리 결정시, 규회석(CaSiO3), 투회석(CaMgSi2O6), 회장석(CaAl2Si2O8)의 혼합결정상태를 효과적으로 형성하여, 유리 경정화 위험성을 덜어주는 목적을 달성하며, 유리의 유전특성을 개선시키는데도 유익하다. 바람직하게, MgO의 중량백분비 함량범위를 1-4.5%로 한정하고, 더욱 바람직하게, MgO의 중량백분비 함량범위를 1%보다 크게, 4%보다 작거나 같게 한정하며, 진일보 바람직하게, MgO의 중량백분비 함량범위를 1.1-4%로 한정할 수 있다.
더욱 낮은 유전상수, 더욱 우수한 결정화 속도를 얻기 위하여, 본 발명의 전자급 유리섬유 조성물에 있어서, RO=CaO+MgO의 중량백분비 함량범위를 24.8%보다 작거나 같게 한정하고, 바람직하게, CaO+MgO의 중량백분비 함량범위를 24.4%보다 작거나 같게 한정하며, 바람직하게, CaO+MgO의 중량백분비 함량범위를 20-24.4%로 한정하고, 바람직하게, CaO+MgO의 중량백분비 함량범위를 20-23.9%로 한정하며, 바람직하게, CaO+MgO의 중량백분비 함량범위를 20-23.5%로 한정할 수 있다. 진일보하여, RO+R2O의 중량백분비 함량범위를 25.5%보다 작게 한정할 수 있고, 바람직하게, RO+R2O의 중량백분비 함량범위를 25.2%보다 작거나 같게 하고, 더욱 바람직하게 RO+R2O의 중량백분비 함량범위를 20.5-25%로 한정하고, 진일보 바람직하게, RO+R2O의 중량백분비 함량범위를 20.5-24.7%로 한정하며, 더욱 진일보 바람직하게, RO+R2O의 중량백분비 함량범위를 21-24.3%로 한정할 수 있다.
유리구조중의 논브릿지 산소 및 이동하기 쉬운 이온의 수량을 컨트롤하기 위하여, 망목외 이온 농도와 활성화 정도를 줄여, 유리의 유전상수를 저하시킴과 동시에, 유리의 용융청징 효과를 함께 고려할 수 있다. 본 발명의 전자급 유리섬유 조성물에 있어서, 중량백분비의 비율 C1=SiO2/(RO+R2O) 의 범위를 2.20보다 크거나 같게 한정하고, 바람직하게, 중량백분비의 비율 C1의 범위를 2.20-2.80로 한정하며, 더욱 바람직하게, 중량백분비의 비율 C1의 범위를2.24-2.75로 한정하고, 진일보 바람직하게, 중량백분비의 비율 C1의 범위를2.28-2.70로 한정할 수 있다.
B2O3는 유리의 망목 생성체 산화물로서, 유리의 일련의 성능을 개선시킬 뿐만 아니라, 양호한 용융을 돕는 역할을 한다. 이와 동시에, 각기 다른 조건하에서, 붕소는 [BO3]삼각체와 [BO4]사면체 형태로 존재하고, 고온 용융 조건하에서는 일반적으로 [BO4]사면체를 형성하기 어럽고, [BO3]삼각체 형태로 존재하게 되는데, 이것이 바로 B2O3가 고온점도를 저하시키는 주요원인으로 된다. 저온시, 일정한 조건하에서, B3+은 유리산소를 빼앗아, 산화붕소 사면체를 형성하는 경향을 가지며, 망목보상 역할을 하게되며, 뿐만 아니라, [BO4]사면체의 체적이 [SiO4] 사면체의 체적보다 작기 때문에, 유리의 구조가 더욱 긴밀해지고, 전기전도율과 유전상수를 낮추는데 유익하다. 하지만, 붕소함유 원료는 가격이 매우 높고, 게다가 붕소는 휘발성 물질이기 때문에, 대량의 붕소를 함유하는 원료는 배합원료의 휘발성이 크고, 가마의 내화재료의 고온침식을 가속화하기 쉬우며, 이는 또한 전자사 가마에 상부연소기술을 사용하여 고효율적인 가열방식을 실현하데 제한을 주게 된다. 이와 동시에, 고붕소함량 전자급 유리섬유는 내산성과 기계성능이 떨어지고, 내수성도 좋지않다. 본 발명의 전자급 유리섬유 조성물에 있어서, B2O3의 중량백분비 함량범위를 0.7-4.5%로 한정하고, 바람직하게, B2O3의 중량백분비 함량범위를 0.7-4%로 한정하며, 더욱 바람직하게, B2O3의 중량백분비 함량범위를 1-3.5%로 한정하로 한정하고, 진일보 바람직하게, B2O3의 중량백분비 함량범위를 1.4-3%로 한정할 수 있다. 이밖에 다른 실시형태에 있어서, SiO2의 중량백분비 함량범위를 57%보다 크게, 60%보다 작거나 같게 한정하고, B2O3의 중량백분비 함량범위를 0.7-2%로 한정할 수 있다.
Al2O3는 유리의 중간체 산화물로서, 유리의 골격을 형성하는 중요한 산화물이며, SiO2와 결합할 때 유리의 기계성능에 대해 실질적인 역할을 함과 동시에, 유리의 결정화 및 내수성 방면에서 중요한 역할을 한다. 고붕소함량의 E유리중에 있어서, B3+은 산소이온과 결합하는 경향이 더 강하기 때문에, 대량의 고전자장강도 B3+의 영향에 의해, Al3 +의 사면체배위에 지장을 주어, 유리산소를 탈취하여 산화알루미늄 사면체를 형성하는 능력이 약화되며, 유리중의 Al3 +이 팔면체중에 위치하는 경향이 더 커진다. B2O3의 함량을 낮추고, Al2O3의 함량을 적당히 높일 때, Al3 +이 유리산소를 탈취하여 산화알루미늄 사면체를 형성하는 경향을 증가시키고 망목보상 작용을 강화하여, 유리중의 극화되기 쉬운 논브릿지 산소이온 수량을 줄여 줌으로써, 유전상수를 저하시키는데 유익하다. 본 발명의 전자급 유리섬유 조성물에 있어서, Al2O3의 중량백분비 함량범위를 11-17.5%로 한정하고, 유리의 충분한 내수성, 기계성능 및 유전특성을 보증하기 위하여, 산화알루미늄의 함량을 11%이상으로 한다. 하지만, 그 함량이 너무 높아도 안되며, 17.5%이하로 한다. 산화알루미늄의 함량이 너무 높으면 유리의 결정화와 분상의 리스크가 대폭 증가되고, 액상선 온도가 너무 높아지고 결정화 속도가 너무 빨라져, 대규모 생산에 불리하다. 바람직하게, Al2O3의 중량백분비 함량범위를 11.5-16.5%로 한정할 수 있고, 더욱 바람직하게, Al2O3의 중량백분비 함량범위를 12-15.9%로 한정할 수 있다.
전기학적 성능을 보증하는 기초상에서, 유리의 역학적 성능과 내식성을 향상시키기 위하여, 유리 용융 청징효과를 함께 고려하여, 산화붕소의 함량을 적당히 낮출 수 있고, 유리구조중의 붕소이온과 알루미늄이온이 논브릿지 산소에 대한 탈취 경쟁을 컨트롤 할 수 있다. 진일보하여, 본 발명은 중량백분비의 비율 C2=(SiO2+Al2O3-B2O3)/(RO+R2O)의 범위를 2.73보다 크거나 같게 한정할 수 있고, 바람직하게, 중량백분비의 비율C2의 범위를 2.73-3.35로 하고, 더욱 바람직하게, 중량백분비의 비율C2의 범위를 2.75-3.35로 하며, 진일보 바람직하게, 중량백분비의 비율C2의 범위를 2.79-3.25로 하고, 더욱 진일보 바람직하게, 중량백분비의 비율C2의 범위를 2.84-3.25로 한정할 수 있다.
전기학적 성능을 보증하는 기초상에서, 원료의 원가를 더욱 저하시키기 위하여, 유리의 용융 청징효과를 함께 고려한다. 진일보하여, 본 발명은 중량백분비의 비율 C3=(SiO2+Al2O3)/(RO+R2O+B2O3) 의 범위를 2.50보다 크거나 같게 한정할 수 있고, 바람직하게, 중량백분비의 비율 C3의 범위를 2.55-3.25로 하고, 더욱 바람직하게, 중량백분비의 비율C3의 범위를 2.60-3.25로 하며, 진일보 바람직하게, 중량백분비의 비율C3의 범위를 2.65-3.20로 하고, 더욱 진일보 바람직하게, 중량백분비의 비율C3의 범위를 2.70-3.20로 한정할 수 있다.
유리구조중의 논브릿지 산소, 알칼리 금속이온 및 붕소이온의 수량 및 경재을 컨트롤하기 위하여, 유전상수와 전기전도율을 저하시키고, 유리의 역학적 성능과 원료의 원가를 함께 고려한다. 진일보하여, 본 발명은 중량백분비의 비율 C4=B2O3/R2O의 범위를 1보다 크거나 ??게 한정할 수 있고, 바람직하게, 중량백분비의 비율 C4의 범위를 1.2-12로 하고, 더욱 바람직하게, 중량백분비의 비율 C4의 범위를 1.5-10으로 하며, 진일보 바람직하게, 중량백분비의 비율 C4의 범위를2-8로 한정할 수 있다.
유리의 결정화 온도와 속도를 컨트롤하기 위하여, 유리의 전기학적 성능과 역학적 성능을 함께 고려하여, 진일보하여, 본발명은 중량백분비의 비율 (Al2O3+MgO)/SiO2의 범위를 0.34보다 작거나 같게 한정할 수 있고, 바람직하게, 중량백분비의 비율 (Al2O3+MgO)/SiO2의 범위를 0.23-0.33로 한정할 수 있다.
진일보하여, 본 발명은 Al2O3+MgO의 중량백분비 함량범위를 12.5-21%로 한정할 수 있고, 바람직하게, Al2O3+MgO의 중량백분비 함량범위를 13-19.1%로 한정할 수 있으며, 더욱 바람직하게, Al2O3+MgO의 중량백분비 함량범위를 14.5-19.1%로 한정할 수 있다.
유리의 전기학적 성능과 가성비를 개선시키기 위하여, 진일보하여, 본 발명은 Al2O3+MgO+B2O3의 중량백분비 함량범위를 15-23%로 한정할 수 있고, 바람직하게, Al2O3+MgO+B2O3의 중량백분비 함량범위를16-21.9%로 한정할 수 있다.
TiO2은 고온상태의 유리덤도를 저하시킬 수 있을 뿐만 아니라, 일정한 융해를 돕는 역할을 한다. 하지만, 과량의 Ti4 +은 국소내 전기장에 이온 변위 극화가 발생하기 쉬워, 유리의 유전상수가 높아진다. 본 발명의 전자급 유리섬유 조성물에 있어서, TiO2의 중량백분비 함량범위를 0.05-0.8%로 한정할 수 있고, 바람직하게, TiO2의 중량백분비 함량범위를 0.05-0.6%로 한정할 수 있으며, 더욱 바람직하게, TiO2의 중량백분비 함량범위를 0.05-0.45%로 한정할 수 있다. 진일보하여, Na2O+TiO2의 중량백분비 함량범위를 1.1%보다 작게 한정할 수 있고, 바람직하게, Na2O+TiO2의 중량백분비 함량범위를 0.8%보다 작게 한정할 수 있다.
Fe2O3은 유리의 융해에 유익하고, 유리의 결정화 성능을 개산할 수도 있다. 본 발명의 전자급 유리섬유 조성물에 있어서, Fe2O3의 중량백분비 함량범위를0.05-0.7%로 한정할 수 있고, 바람직하게, Fe2O3의 중량백분비 함량범위를0.05-0.6%로 한정할 수 있다. Fe2O3중에는 Fe2 +과 Fe3 +이온이 포함되고, 이 두가지 이온은 일정한 착색 작용을 가진다. Fe3 +은 자외선 구역에서 흡수되고, Fe2 +은 적외선 구역에서 흡수되기 때문에, 유리중의 적합한 제1철의 비례를 컨트롤하여 온도가 상승될 때, 유리액의 열흡수에 유익하고, 온도가 하강될 때, 유리액의 방열에 유익하며, 유리액의 대류를 강화할 수도 있고, 신선시 유리섬유의 냉각 경화 속도를 향상시키며, 단설율을 줄여주고, 유리섬유의 강도를 높혀준다. 그리고, Fe2 +이온이 이온변위 극화를 일으키는 경향은 Fe3 +이온에 비해 약하다. 진일보하여, 중량백분비의 비율FeO/Fe2O3의 범위를 0.40보다 크거나 같게 하고, 바람직하게, 중량백분비의 비율FeO/Fe2O3의 범위를 0.50보다 크거나 같게 하며, 더욱 바람직하게, 중량백분비의 비율FeO/Fe2O3의 범위를 0.50-0.85로 하고, 진일보 바람직하게, 중량백분비의 비율FeO/Fe2O3의 범위를 0.55-0.80로 한다.
F2은 유리의 용융과 청징에 유익하고, 철이온과 결합되어, 휘발되기 쉬운 FeF3 또는 무색의 Na3FeF6을 생성하여, 유리의 착색성을 저하시키며, 적당히 첨가하면 유리의 유전상수 개선에 유익하다. 하지만, 불소는 휘발되기 쉬운 물질로서, 폐기물중에서 반드시 제거해야 한다. 본 발명의 전자급 유리섬유 조성물중에 있어서, F2의 중량백분비 함량범위를0.01-1.2%로 한정하고, 바람직하게, F2의 중량백분비 함량범위를0.05-1.2%로 한정하며, 더욱 바람직하게, F2의 중량백분비 함량범위를 0.1-1%로 한정할 수 있다. 이밖에도, 다른 실시형태에 있어서, F2의 중량백분비 함량범위를 0.4-1%로 한정할 수 있다.
이와 동시에, 본발명에서는 상기 SiO2, Al2O3, B2O3, CaO, MgO, Na2O, K2O, Li2O, TiO2, Fe2O3 및 F2의 중량백분비의 총 함량범위를 98.5%보다 크거나 같게 한정할 수 있고, 바람직하게, SiO2, Al2O3, B2O3, CaO, MgO, Na2O, K2O, Li2O, TiO2, Fe2O3 및 F2의 중량백분비의 총 함량범위를 99%보다 크거나 같게 한정할 수 있으며, 더욱 바람직하게, SiO2, Al2O3, B2O3, CaO, MgO, Na2O, K2O, Li2O, TiO2, Fe2O3 및 F2의 중량백분비의 총 함량범위를 99.5%보다 크거나 같게 한정할 수 있다. 진일보 바람직하게, 상기 SiO2, Al2O3, B2O3, CaO, MgO, Na2O, K2O, Li2O, TiO2, Fe2O3 및 F2의 중량백분비의 총 함량범위를 99.8%보다 크게 한정할 수 있다. 상기 주체 성분을 제외하고, 본 발명의 전자급 유리섬유 조성물중에는 소량의 기타 성분을 함유할 수도 있다. 진일보하여, 상기 조성물중에는 중량백분비 총 함량이 1.5%보다 작은 SO3, SrO, CeO2, La2O3, Y2O3, ZrO2, ZnO중의 하나 또는 여러가지를 포함할 수 있고, 바람직하게, 상기 조성물중에는 중량백분비 총 함량이 1%보다 작은 SO3, SrO, CeO2, La2O3, Y2O3, ZrO2, ZnO중의 하나 또는 여러가지를 포함할 수 있으며, 진일보하여, 상기 조성물중에는 중량백분비 총 함량이 0.5%보다 작은 SO3, SrO, CeO2, La2O3, Y2O3, ZrO2, ZnO중의 하나 또는 여러가지를 포함할 수 있다. 진일보하여, 상기 조성물중에는 중량백분비 총 함량이 0.5%보다 작은 SO3를 더 포함할 수 있다. 이밖에도 다른 실시형태에 있어서, 생산원가를 컨트롤하고 친환경성을 향상시키기 위하여, 본 발명의 전자급 유리섬유 조성물중에는 P2O5를 거의 함유하지 않는다. 다른 실시형태에 있어서, 생산원가와 유리의 밀도를 컨트롤하기 위하여, 본 발명의 전자급 유리섬유중에는 SrO을 함유하지 않는다.
그중, 어느 산화물을 "거의 함유하지 않는다"란 이성분이 단지 흔적량으로 존재한다는 것을 의미하며, 예를 들어, 원료중의 불순물로 인한 것으로서, 그 중량백분비 함량은 0-0.03%, 대다수 상황하에서는 0-0.01%이다.
진일보하여, 본 발명은 상기 전자급 유리섬유의 실온하에서의 주파수가 1MHz인 유전상수 범위를 6.0-7.0로 한정할 수 있고, 바람직하게, 상기 전자급 유리섬유의 실온하에서의 주파수가 1MHz인 유전상수 범위를 6.0-6.85로 한정할 수 있으며, 더욱 바람직하게, 상기 전자급 유리섬유의 실온하에서의 주파수가 1MHz인 유전상수 범위를 6.35-6.80로 한정할 수 있다.
진일보하여, 본 발명의 다른 한방면에 있어서, 본 발명은 전자급 유리섬유 조성물의 응용을 제공하며, 이는 적어도 상부에 연소장치를 가지는 가마 생산중에 사용할 수 있다.
본 발명의 전자급 유리섬유 조성물중에 있어서, 각 성분의 함량을 상기 범위로 선택한 유익한 효과에 대해, 실시예를 통해 구체적인 데이터를 예로하여, 설명하기로 한다.
아래는 본 발명의 전자급 유리섬유 조성물중에 포함되는 각 성분들의 바람직한 데이터 범위를 표시한 실례이다.
바람직한 실례1
본 발명의 전자급 유리섬유 조성물에는 아래 성분들이 포함되고, 각 성분들의 함량은 백분비로 아래와 같이 표시된다.
SiO2 54.2-60%
Al2O3 11-17.5%
B2O3 0.7-4.5%
CaO 18-23.8%
MgO 1-5.5%
RO=CaO+MgO ≤24.8%
R2O=Na2O+K2O+Li2O <1%
RO+R2O ≤25.2%
TiO2 0.05-0.8%
Fe2O3 0.05-0.7%
F2 0.01-1.2%
그중, 중량백분비의 비율 C1=SiO2/(RO+R2O)의 범위는 2.20보다 크거나 같고, 중량백분비의 비율 C2=(SiO2+Al2O3-B2O3)/(RO+R2O) 의 범위는 2.73보다 크거나 같으며, 상기 성분들의 총 함량은 98.5%보다 크거나 같다.
바람직한 실례2
본 발명의 전자급 유리섬유 조성물에는 아래 성분들이 포함되고, 각 성분들의 함량은 백분비로 아래와 같이 표시된다.
SiO2 54.2-60%
Al2O3 11-17.5%
B2O3 0.7-4.5%
CaO 18-23.8%
MgO 1-5.5%
RO=CaO+MgO ≤24.8%
R2O=Na2O+K2O+Li2O ≤0.8%
TiO2 0.05-0.8%
Fe2O3 0.05-0.7%
F2 0.01-1.2%
그중, 중량백분비의 비율 C1=SiO2/(RO+R2O) 의 범위는 2.20보다 크거나 같고, 중량백분비의 비율 C2=(SiO2+Al2O3-B2O3)/(RO+R2O) 의 범위는 2.73보다 크거나 같고, 중량백분비의 비율 C3=(SiO2+Al2O3)/(RO+R2O+B2O3) 의 범위는 2.50보다 크거나 같으며, 상기 성분들의 총 함량은 98.5%보다 크거나 같다.
바람직한 실례3
본 발명의 전자급 유리섬유 조성물에는 아래 성분들이 포함되고, 각 성분들의 함량은 백분비로 아래와 같이 표시된다.
SiO2 54.2-60%
Al2O3 11-17.5%
B2O3 0.7-4.5%
CaO 18-23.3%
MgO 1-5.5%
RO=CaO+MgO ≤24.4%
R2O=Na2O+K2O+Li2O <1%
RO+R2O ≤25.2%
TiO2 0.05-0.8%
Fe2O3 0.05-0.7%
F2 0.01-1.2%
그중, 중량백분비의 비율 C1=SiO2/(RO+R2O) 의 범위는 2.20보다 크거나 같고, 중량백분비의 비율 C2=(SiO2+Al2O3-B2O3)/(RO+R2O) 의 범위는 2.73보다 크거나 같으며, 상기 성분들의 총 함량은 98.5%보다 크거나 같다.
바람직한 실례4
본 발명의 전자급 유리섬유 조성물에는 아래 성분들이 포함되고, 각 성분들의 함량은 백분비로 아래와 같이 표시된다.
SiO2 54.2-60%
Al2O3 11-17.5%
B2O3 0.7-4.5%
CaO 18-23.3%
MgO 1-5.5%
RO=CaO+MgO ≤24.4%
R2O=Na2O+K2O+Li2O <1%
RO+R2O 20.5-25%
TiO2 0.05-0.8%
Fe2O3 0.05-0.7%
F2 0.05-1.2%
그중, 중량백분비의 비율 C1=SiO2/(RO+R2O) 의 범위는 2.20보다 크거나 같고, 중량백분비의 비율 C2=(SiO2+Al2O3-B2O3)/(RO+R2O) 의 범위는 2.73보다 크거나 같고, 중량백분비의 비율 C3=(SiO2+Al2O3)/(RO+R2O+B2O3) 의 범위는 2.50보다 크거나 같으며, 상기 성분들의 총 함량은 98.5%보다 크거나 같다.
바람직한 실례5
본 발명의 전자급 유리섬유 조성물에는 아래 성분들이 포함되고, 각 성분들의 함량은 백분비로 아래와 같이 표시된다.
SiO2 54.2-60%
Al2O3 11-17.5%
B2O3 0.7-4.5%
CaO 18-23.8%
MgO 1-5.5%
RO=CaO+MgO ≤24.8%
R2O=Na2O+K2O+Li2O <1%
TiO2 0.05-0.8%
Fe2O3 0.05-0.7%
F2 0.01-1.2%
그중, 중량백분비의 비율 C1=SiO2/(RO+R2O) 의 범위는 2.24-2.75이고, 중량백분비의 비율 C2=(SiO2+Al2O3-B2O3)/(RO+R2O) 의 범위는 2.73보다 크거나 같고, 상기 성분들의 총 함량은 98.5%보다 크거나 같다.
바람직한 실례6
본 발명의 전자급 유리섬유 조성물에는 아래 성분들이 포함되고, 각 성분들의 함량은 백분비로 아래와 같이 표시된다.
SiO2 54.2-60%
Al2O3 11-17.5%
B2O3 0.7-4.5%
CaO 18-23.8%
MgO 1-5.5%
RO=CaO+MgO ≤24.8%
R2O=Na2O+K2O+Li2O <1%
TiO2 0.05-0.8%
Fe2O3 0.05-0.7%
F2 0.01-1.2%
그중, 중량백분비의 비율 C1=SiO2/(RO+R2O) 의 범위는 2.24-2.75이고, 중량백분비의 비율 C2=(SiO2+Al2O3-B2O3)/(RO+R2O) 의 범위는 2.75-3.35이며, 상기 성분들의 총 함량은 98.5%보다 크거나 같다.
바람직한 실례7
본 발명의 전자급 유리섬유 조성물에는 아래 성분들이 포함되고, 각 성분들의 함량은 백분비로 아래와 같이 표시된다.
SiO2 55-59.5%
Al2O3 11.5-16.5%
B2O3 0.7-4.5%
CaO 18-23.3%
MgO 1-4.5%
RO=CaO+MgO ≤24.4%
R2O=Na2O+K2O+Li2O <1%
RO+R2O 20.5-25%
TiO2 0.05-0.8%
Fe2O3 0.05-0.7%
F2 0.01-1.2%
그중, 중량백분비의 비율 C1=SiO2/(RO+R2O) 의 범위는 2.20보다 크거나 같고, 중량백분비의 비율 C2=(SiO2+Al2O3-B2O3)/(RO+R2O) 의 범위는 2.75-3.35이며, 상기 성분들의 총 함량은 98.5%보다 크거나 같다.
바람직한 실례8
본 발명의 전자급 유리섬유 조성물에는 아래 성분들이 포함되고, 각 성분들의 함량은 백분비로 아래와 같이 표시된다.
SiO2 55-59.5%
Al2O3 11.5-16.5%
B2O3 0.7-4%
CaO 18-23.3%
MgO 1-4.5%
RO=CaO+MgO ≤24.4%
R2O=Na2O+K2O+Li2O ≤0.8%
TiO2 0.05-0.8%
Fe2O3 0.05-0.7%
F2 0.05-1.2%
그중, 중량백분비의 비율C1=SiO2/(RO+R2O) 범위는 2.24-2.75이고, 중량백분비의 비율 C2=(SiO2+Al2O3-B2O3)/(RO+R2O) 의 범위는 2.73보다 크거나 같으며, 상기 성분들의 총 함량은 98.5%보다 크거나 같다.
바람직한 실례9
본 발명의 전자급 유리섬유 조성물에는 아래 성분들이 포함되고, 각 성분들의 함량은 백분비로 아래와 같이 표시된다.
SiO2 55-59.5%
Al2O3 12-15.9%
B2O3 1-3.5%
CaO 18-22.8%
MgO 1-4.5%
RO=CaO+MgO 20-24.4%
R2O=Na2O+K2O+Li2O ≤0.8%
RO+R2O 20.5-25%
TiO2 0.05-0.8%
Fe2O3 0.05-0.7%
F2 0.05-1.2%
그중, 중량백분비의 비율C1=SiO2/(RO+R2O) 범위는 2.24-2.75이고, 중량백분비의 비율 C2=(SiO2+Al2O3-B2O3)/(RO+R2O) 의 범위는 2.75-3.35이고, 중량백분비의 비율 C3=(SiO2+Al2O3)/(RO+R2O+B2O3) 의 범위는 2.50보다 크거나 같으며, 상기 성분들의 총 함량은 98.5%보다 크거나 같다.
본 발명의 실시예의 목적, 기술수단 및 장점을 더욱 뚜렷하게 하기 위하여, 아래에서는 본 발명중의 기술수단에 대해 상세하고 온전하게 설명하기로 한다. 다 알다시피, 상기 실시예는 본 발명의 일부분의 실시예이지, 전부는 아니다. 본 발명중의 실시예에 근거하여, 본 분야의 기술자가 창조적인 노동을 하지 않고 얻은 모든 기타 실시예는 모두 본 발명의 보호범위에 속한다. 미리 설명하여 두고 싶은 것은 충돌이 생기지 않는 한, 본 출원중의 실시예 및 실시예중의 특징은 서로 임의로 조합할 수 있다.
본 발명중, 전자급 유리섬유 조성물의 함량은 중량백분비로 아래와 같이 표시된다. SiO2는 54.2-60%，Al2O3는 11-17.5%，B2O3는 0.7-4.5%，CaO는 18-23.8%，MgO는 1-5.5%，RO=CaO+MgO≤24.8%，R2O=Na2O+K2O+Li2O<1%，TiO2는 0.05-0.8%，Fe2O3는 0.05-0.7%，F2는 0.01-1.2%이고, 중량백분비의 비율 C1=SiO2/(RO+R2O)의 범위는 2.20보다 크거나 같고, 상기 성분들의 총 함량은 98.5%보다 크거나 같다. 이 전자급 유리섬유 조성물은 저원가 고내식성을 가지며, 유리의 전기적 성능, 특히는 유전특성을 개선시킬 뿐만 아니라, 유리섬유 조성물의 기계성능, 내식성 및 내산성을 향상시킬 수 있고, 원료의 원가를 현저히 저하시키고, 원료의 휘발성을 현저히 저하시키며, 내화재료에 대한 침식을 줄이고, 대규모 가마 생산에 적합하다.
본 발명의 전자급 유리섬유 조성물중 SiO2, Al2O3, B2O3, CaO, MgO, Na2O, K2O, Li2O, TiO2, Fe2O3 및 F2 등 구체적인 함량을 실시예로 하고, 다른 5항을 비교예로 그 번호를 B1-B5로 하며, 그중, B1은 전자사 생산에 사용되는 재래식 E유리섬유 조성물이고, B2는 재래식 D유리섬유 조성물이며, B3-B5는 보통 강화형 E유리섬유 조성물이다. 비교할 때 9개의 성능 파리미터를 사용한다.
(1) 성형온도: 유리용융체의 점도가 103P에 대응하는 온도이다.
(2) 액상선 온도: 유리용융체가 냉각되어 결정핵이 형성되기 시작하는 온도, 즉 유리 결정화 상한온도이다.
(3) β값: 성형온도와 액상선 온도의 차로서, 신선성형의 온도범위를 가리킨다.
(4) 인장강도: 유리섬유가 인장조건하에서의 최대 인내력을 표징하며, ASTM D2343규격에 따라, 침액사에 대한 인장강도를 측정한다.
(5) 유전상수, 유전상수의 측정방법: 각 원료를 균일하게 혼합한 후, 백금 도가니안에 넣어, 고온 전기로 1550±30℃에서 6시간 보온시켜, 청징도 및 균일화 정도가 좋은 고온 유리액을 얻고, 유리액을 예열된 스텐레이스 몰드중에 부어 넣어, 유리블록을 제작하며, 유리블록을 머플로안에 넣어 어닐링하고, 어닐링이 된 유리를 절단, 그라인딩, 윤을 낸후, 두께가 약1.5mm, 길이와 넓이가 약30mm인 사각형 유리조각을 제작하여, 상기 유리조각위에 은전극을 도포하여, 유전상수를 측정한다. 유전상수가 작으면 작을 수록 유리매질의 극화 능력이 작다는 것을 의미하며, 전기 절연재료로서의 안정성이 좋다는 것을 의미한다.
（6）기포수량, 기포수량을 측정하는 대체적인 방법: 전용 몰드를 이용하여, 실시예의 배합원료를 같은 모양의 샘플로 만들어, 고온 현미경의 샘플스탠드위에 얹어 놓고 프로그램에 따라 온도를 설정된 온도 1500℃로 올려, 보온하지 않고, 유리샘플을 로내에서 실온까지 자연냉각 시킨다. 그후, 보통 광학 현미경으로 미시적 각도에서 각 유리샘플의 기포수량을 관측한다. 그중, 기포수량은 현미경에 나타나는 범위에 준한다.
(7) 내수성, 중량손실율을 표징으로 하는 측정방법: 입경이 40-80메시인 유리가루를 95℃의 물에 넣어, 24시간동안 담그고, 일정한 시간 교반한 후, 유리가루의 중량손실율을 측정한다. 중량손실이 작으면 작을 수록 내수성이 좋다는 것을 의미한다.
(8) 내산성, 중량손실율을 표징으로 하는 측정방법: 입경이 40-80메시인 유리가루를 23℃의 10%HCL에 넣어, 48시간동안 담그고, 일정한 시간 교반한 후, 유리가루의 중량손실율을 측정한다. 중량손실이 작으면 작을 수록 내산성이 좋다는 것을 의미한다.
(9) 원료의 원가 계수, 재래식 E유리섬유 조성물 B1을 기준으로, 원료의 원가계수를 1.0으로 설정하고, 기타 조성물들을 이에 기준하여 측정 산출한다. 원가계수가 작으면 작을 수록 원료의 원가가 낮다는 것을 의미한다.
상기 9개의 파라미터 및 그 측정방법은 본 분야의 기술자라면 다 알고 있는 것이기 때문에, 상기 파라미터를 통하여 본 발명의 유리섬유 조성물의 기술특징과 장점을 충분히 설명할 수 있다.
실험의 구체적인 과정: 각 성분은 적당한 원료로 부터 얻으며, 비례에 따라, 각종 원료를 혼합하고, 성분이 초종적으로 예기한 중량백분비에 달하게 하며, 혼합한 후의 배합원료를 융해시키고 청징한 후, 유리액은 드로잉 부싱을 거쳐 인출되어 유리섬유를 형성하며, 유리섬유는 신선기의 회전헤드에 감기어 원사케이크 또는 원사뭉치를 형성한다. 물론 이러한 유리섬유는 재래식 방법으로 재가공을 하여 예기의 요구를 만족할 수 있다.
아래에는 진일보하여, 표를 작성하는 방식으로 본 발명의 전자급 유리섬유 조성물의 실시예와 비교예의 성능 파라미터를 베교하여 본다. 그중, 각 유리섬유 조성물의 함량은 중량백분비로 표시한다. 미리 설명하여 두고 싶은 것은 실시예 성분의 총 함량은 100%보다 좀 작으며, 잔여량은 미량의 불순물 또는 검출할 수 없는 소량의 성분이라는 것을 이해해야 한다.
Figure pct00001
Figure pct00002
Figure pct00003
Figure pct00004
Figure pct00005
Figure pct00006
상기표중의 구체적인 데이터로 부터 알 수 있는 바와 같이, 보통 강화형 E유리섬유 조성물에 비하여, 본 발명의 전자급 유리섬유 조성물은 아래 장점을 가진다. (1) 더욱 낮은 유전상수를 가진다. (2) 더욱 낮은 액상선 온도를 가진다. (3) 더욱 넓은 성형범위를 가진다.
재래식 E유리섬유 조성물에 비하여, 본 발명의 전자급 유리섬유 조성물은 아래 장점을 가진다. (1) 더욱 낮은 원료원가를 가진다. (2) 더욱 높은 인장강도를 가진다. (3) 더욱 우수한 내수성과 내산성을 가진다. (4) 개선된 유전상수 레벨을 가진다.
재래식 D유리섬유 조성물에 비하여, 본 발명의 전자급 유리섬유 조성물은 아래 장점을 가진다. (1) 훨씬 낮은 원료원가를 가진다. (2) 훨씬 높은 인장강도를 가진다. (3) 훨씬 높은 내수성과 내산성을 가진다. (4) 훨씬 적은 기포수량을 가진다.
이로 부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 기술수단은 보통 강화형 E유리섬유 조성물, 재래식 E유리섬유 조성물, 재래식 D유리섬유 조성물에 비해, 제품 가성비, 원료원가, 유전상수, 인장강도, 액상선온도, 성형범위, 내수성 및 내산성 등 방면에서 돌파적인 성과를 취득하고, 대규모 가마생산을 실현할 수 있으며, 예상밖의 기술효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 유리섬유 조상물은 상기 우량한 특성을 가지는 전자급 유리섬유로 제작할 수 있으며, 상기 전자급 유리섬유로 전자천을 제작할 수 있다.
본 발명의 전자급 유리섬유 조성물은 하나 또는 여러가지 유기 및/또는 무기재료를 결합하여 얻어지는 성능이 우량한 복합재료로서, 예를 들어 유리섬유 강화 기재이다.
마지막으로 설명하고 싶은 것은, 본 문장중 "포괄" , "포함" 또는 기타 그 어떤 변형된 의미를 가지는 술어는 비배타적인 포함을 말하며, 따라서, 일련의 요소를 포함하는 과정, 방법, 물품 또는 설비는 이런 요소들을 포함할 뿐만 아니라, 문장에 기재되지 않은 기타 요소, 또는 이러한 과정, 방법, 물품 또는 설비가 고유하는 요소도 포함된다. 더욱 많은 제한이 없는 상황하에서, "????중의 하나를 포함한다"라고 한정된 요소는 상기 요소를 포함하는 과정, 방법, 물품 또는 설비중에 기타 동일한 요소가 존재함을 배제하는 것이 아니다.
상기 실시예는 단지 본발명의 기술수단을 설명하기 위한 것이지, 그를 제한하기 위한 것은 아니다. 이상은 실시예를 참조하여, 본 발명에 대해 상세하게 설명하였지만, 본 분야의 기술자라면, 상기 각 실시예에 기재된 기술수단에 대한 수정, 또는 일부 기술적 특징에 대한 등가치환, 그리고 이러한 수정 또는 등가치환이 상응하는 기술수단이 본 발명의 각 실시예중의 기술수단의 정신과 범위를 실질적으로 이탈하지 않는다는 점을 이해해야 한다.
본 발명에 의해 제공되는 전자급 유리섬유 조성물은 유리의 유전특성을 개선할 수 있을 뿐만 아니라, 유리섬유의 기계성능, 내수성 및 내산성을 향상시키고, 원료의 원가를 현저히 저하시키며, 원료의 휘발성을 현저히 저하시키고, 내화재료에 대한 침식을 덜어줌과 동시에 대규모 가마 생산에 적합하게 한다. 재래식 유리섬유 조성물에 비해, 본 발명의 유리섬유 조성물은 제품 가성비, 원료의 원가, 유전상수, 신선강도, 액상선온도, 성형범위, 내수성 및 내산성 등 방면에서 돌파적인 성과를 취득하였다. 때문에 양호한 산업 실용성을 가진다.

Claims (19)

  1. 아래 성분들을 함유하고, 각 성분의 함량은 중량 백분비로 아래와 같이 표시되며,
    SiO2 54.2-60%
    Al2O3 11-17.5%
    B2O3 0.7-4.5%
    CaO 18-23.8%
    MgO 1-5.5%
    RO=CaO+MgO ≤24.8%
    R2O=Na2O+K2O+Li2O <1%
    TiO2 0.05-0.8%
    Fe2O3 0.05-0.7%
    F2 0.01-1.2%
    그중, 중량백분비의 비율 C1=SiO2/(RO+R2O)의 범위는 2.20보다 크거나 같고, 상기 성분들의 총 함량은 98.5%보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 전자급 유리섬유 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    중량 백분비의 비율 C2=(SiO2+Al2O3-B2O3)/(RO+R2O)의 범위는 2.73보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 전자급 유리섬유 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    중량 백분비의 비율 C3=(SiO2+Al2O3)/(RO+R2O+B2O3) 의 범위는 2.50보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 전자급 유리섬유 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    중량 백분비의 비율 C4=B2O3/R2O의 범위는 1보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 전자급 유리섬유 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    아래 성분을 함유하고, 각 성분의 함량은 중량 백분비로 아래와 같이 표시되며,
    SiO2 54.2-60%
    Al2O3 11-17.5%
    B2O3 0.7-4.5%
    CaO 18-23.8%
    MgO 1-5.5%
    RO=CaO+MgO ≤24.8%
    R2O=Na2O+K2O+Li2O <1%
    RO+R2O ≤25.2%
    TiO2 0.05-0.8%
    Fe2O3 0.05-0.7%
    F2 0.01-1.2%
    그중, 중량백분비의 비율 C1=SiO2/(RO+R2O)의 범위는 2.20보다 크거나 같고, 상기 성분의 총 함량은 98.5%보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 전자급 유리섬유 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 RO의 중량백분비 함량범위는 20-24.4%인 것을 특징으로 하는 전자급 유리섬유 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 RO+R2O의 중량백분비 함량범위는 20.5-25%인 것을 특징으로 하는 전자급 유리섬유 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 R2O의 중량백분비 함량범위는 0.8%보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 전자급 유리섬유 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 F2의 중량백분비 함량범위는 0.05-1.2%인 것을 특징으로 하는 전자급 유리섬유 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    중량백분비의 비율 K2O/Na2O의 범위는 0.5보다 큰 것을 특징으로 하는 전자급 유리섬유 조성물.
  11. 제1항에 있어서,
    Al2O3+MgO의 중량백분비 함량범위는 13-19.1%인 것을 특징으로 하는 전자급 유리섬유 조성물.
  12. 제1항에 있어서,
    아래 성분을 함유하고, 각 성분의 함량은 중량 백분비로 아래와 같이 표시되며,
    SiO2 54.2-60%
    Al2O3 11-17.5%
    B2O3 0.7-4.5%
    CaO 18-23.8%
    MgO 1-5.5%
    RO=CaO+MgO ≤24.8%
    R2O=Na2O+K2O+Li2O <1%
    TiO2 0.05-0.8%
    Fe2O3 0.05-0.7%
    F2 0.01-1.2%
    그중, 중량 백분비의 비율 C1=SiO2/(RO+R2O)의 범위는 2.20보다 크거나 같고, 중량 백분비의 비율C2=(SiO2+Al2O3-B2O3)/(RO+R2O) 의 범위는 2.73보다 크거나 같고, 중량 백분비의 비율C3=(SiO2+Al2O3)/(RO+R2O+B2O3) 의 범위는 2.50보다 크거나 같으며, 상기 성분의 총 함량은 98.5%보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 전자급 유리섬유 조성물.
  13. 제1항에 있어서,
    아래 성분을 함유하고, 각 성분의 함량은 중량 백분비로 아래와 같이 표시되며,
    SiO2 55-59.5%
    Al2O3 11.5-16.5%
    B2O3 0.7-4.5%
    CaO 18-23.3%
    MgO 1-4.5%
    RO=CaO+MgO ≤24.4%
    R2O=Na2O+K2O+Li2O <1%
    RO+R2O 20.5-25%
    TiO2 0.05-0.8%
    Fe2O3 0.05-0.7%
    F2 0.05-1.2%
    그중, 중량 백분비의 비율 C1=SiO2/(RO+R2O)의 범위는 2.20보다 크거나 같고, 중량 백분비의 비율C2=(SiO2+Al2O3-B2O3)/(RO+R2O) 의 범위는 2.73보다 크거나 같으며, 상기 성분의 총 함량은 98.5%보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 전자급 유리섬유 조성물.
  14. 제1항에 있어서,
    아래 성분을 함유하고, 각 성분의 함량은 중량 백분비로 아래와 같이 표시되며,
    SiO2 55-59.5%
    Al2O3 12-15.9%
    B2O3 1-3.5%
    CaO 18-23.3%
    MgO 1.1-4%
    RO=CaO+MgO ≤24.4%
    R2O=Na2O+K2O+Li2O ≤0.8%
    RO+R2O 20.5-25%
    TiO2 0.05-0.8%
    Fe2O3 0.05-0.7%
    F2 0.05-1.2%
    그중, 중량 백분비의 비율 C1=SiO2/(RO+R2O)의 범위는 2.24-2.75이고, 중량 백분비의 비율 C2=(SiO2+Al2O3-B2O3)/(RO+R2O) 의 범위는 2.75-3.35이고, 중량 백분비의 비율 C3=(SiO2+Al2O3)/(RO+R2O+B2O3) 의 범위는 2.50크거나 같으며, 상기 성분의 총 함량은 98.5%보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 전자급 유리섬유 조성물.
  15. 제1항에 있어서,
    중량 백분비 총함량이 1.5%보다 작은 SO3, SrO, CeO2, La2O3, Y2O3, ZrO2, ZnO중의 하나 또는 여러가지가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 전자급 유리섬유 조성물.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항의 전자급 유리섬유 조성물로 제작되는 전자급 유리섬유.
  17. 제16항에 있어서,
    실온 하의 주파수가 1MHz일때, 유전상수 범위는 6.0-7.0인 것을 특징으로 하는 전자급 유리섬유.
  18. 제16항의 전자급 유리섬유를 함유하는 전자천.
  19. 제18항에 있어서,
    인쇄회로기판의 기재로 사용되는 것을 특징으로 하는 전자천.
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