KR20220123424A - 저 유전 유리 조성물, 섬유, 및 물품 - Google Patents

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KR20220123424A
KR20220123424A KR1020227026166A KR20227026166A KR20220123424A KR 20220123424 A KR20220123424 A KR 20220123424A KR 1020227026166 A KR1020227026166 A KR 1020227026166A KR 20227026166 A KR20227026166 A KR 20227026166A KR 20220123424 A KR20220123424 A KR 20220123424A
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로버트 루리 하우스라스
앤서니 빈센트 롱고바르도
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에이지와이 홀딩 코포레이션
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Abstract

전자 응용 및 물품에서 사용하기에 적합할수 있는 낮은 유전 상수 및 낮은 소산 계수를 갖는 유리 조성물 및 유리 섬유가 개시되어 있다. 본 발명의 유리 섬유 및 조성물은 48.0 내지 58.0 중량 퍼센트의 SiO2; 15.0 내지 26.0 중량 퍼센트의 B2O3; 12.0 내지 18.0 중량 퍼센트의 Al2O3; 0.25 중량 퍼센트 초과 내지 3.0 중량 퍼센트의 P2O5; 0.25 중량 퍼센트 초과 내지 7.00 중량 퍼센트의 CaO; 5.0 중량 퍼센트 이하의 MgO; 0 중량 퍼센트 초과 내지 1.5 중량 퍼센트의 SnO2; 및, 6.0 중량 퍼센트 이하의 TiO2를 포함할 수 있다. 또한, 유리 조성물은 1350℃를 초과하는 온도에서 1000 poise의 유리 점도 및 1000℃ 초과의 액상선 온도를 갖는다.

Description

저 유전 유리 조성물, 섬유, 및 물품
본 출원은 2020년 1월 2일자로 출원된, 미국 특허 출원 제16/732,825호 및 2020년 2월 17일자로 출원된, 미국 특허 출원 제16/792,658호의 우선권 이익을 주장하며; 이러한 출원은 2016년 12월 28일자로 출원된, 미국 특허 출원 제62/439,755호에 대한 우선권을 주장하는, 2017년 12월 21일자로 출원된, 제PCT/US17/67785호의 국내 단계 출원으로서, 2019년 6월 27일자로 출원된, 미국 특허 출원 제16/474,287호의 부분 연속 출원이다. 상기 출원들의 내용은 그 전체가 본원에 명시된 바와 같이 참고로서 포함된다.
본 발명은 유리 조성물 및 섬유에 관한 것이다. 보다 특히, 본 발명은 낮은 유전 상수(low dielectric constant) 및 낮은 소산 계수(low dissipation factor)를 갖는 유리 조성물 및 섬유에 관한 것이다. 또한, 본 발명의 유리 섬유는 바람직하게는 인쇄 회로 기판 라미네이트(printed circuit board laminate)용 보강재(reinforcement) 등과 같은 전자 관련 장치와 관련하여 사용하기에 적합하다.
현대의 전자 장치는 일반적으로 유리 섬유로 강화된 인쇄 회로 기판을 포함한다. 많은 현대 전자 장치, 예를 들면, 이동식 또는 고정식 무선 전화, 컴퓨터, 스마트폰, 태블릿 등은 높은 처리 속도(high processing speed) 및 고주파수(high frequency) 또는 초-고주파수(ultra-high frequency)에서 작동하는 전자 시스템을 갖는다. 유리가 이러한 고주파 또는 초-고주파수 전자기장(electromagnetic field)에 노출되는 경우, 유리는 적어도 일부 에너지를 흡수하여 흡수된 에너지를 열로 변환시킨다. 유리에 의해 열로 변환된 에너지는 유전 손실 에너지(dielectric loss energy)로 불린다. 이러한 유전 손실 에너지는 다음 식에 의해 나타난 바와 같이, 유리 조성물의 "유전 상수" 및 "유전 손실 탄젠트(dielectric loss tangent)"에 비례한다.
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상기 식에서, "W"는 유리에서의 유전 손실 에너지이고, "k"는 상수이고, "f"는 주파수이고, "v2"는 포텐셜 기울기(potential gradient)이고, "ε"는 유전 상수이고, "tan δ"는 유전 손실 탄젠트이다. 유전 손실 탄젠트(tan δ)는 무차원(dimensionless)이고 흔히 당해 분야에서 다음 동의어로 지칭된다: "손실 계수(loss factor)" 또는 보다 일반적으로 "소산 계수"(Df). 상기 식이 나타낸 바와 같이, 유전 손실 에너지 "W"는 유리의 유전 상수 및 유전 손실 탄젠트(소산 계수, Df)의 증가, 및/또는 주파수의 증가와 함께 증가한다.
인쇄 회로 기판을 강화하는데 일반적으로 사용된 2개 유형의 유리 섬유는 E-Glass 및 D-Glass이다. 그러나, E-Glass는 약 6.1의 범위의 비교적 높은 유전 상수 및 실온에서 약 10 GHz의 주파수에서 약 38x10-4의 범위의 비교적 높은 소산 계수를 갖는다. 따라서, E-Glass는 비교적 높은 유전 손실을 생성할 수 있으므로, E-Glass는 전자 부품(electronic component)의 밀도가 보다 높고 처리 속도(processing speed)가 보다 높은 인쇄 회로 기판의 경우 불량한 보강재 소재이다. 한편, D-Glass는 비교적 낮은 유전 상수 및 소산 계수를 갖는다. 그러나, D-Glass는 비교적 높은 용융 온도, 비교적 불량한 작업성(workability), 비교적 불량한 기계 성능(mechanical performance), 및 비교적 불량한 내수성(water resistance)을 갖는다. 또한, D-Glass는 부적절하게는 에폭시 수지에 부착될 수 있고, 일반적으로 줄무늬 및 기포 형태의 결함을 포함한다. 따라서, E-Glass 또는 D-Glass는 고 속 인쇄 회로 기판에서 보강재 섬유로서 사용하기에 이상적으로 적합하지 않으며, 어느 것도 약 100 MHz 내지 약 18 GHz의 고주파수 또는 초-고주파수에서 작동하는 회로 기판에 매우 적합하지 않다.
전자 제품에 적합한 유리 제형을 제공하기 위한 선행기술의 시도는 모리(Mori)의 제US5958808호, 크레욱스(Creux)의 제US2004/01755557호, 타무라(Tamura)의 제US6309990호, 타무라(Tamura)의 제US6846761호, 쿤(Kuhn)의 제WO2010/011701호, 요시다(Yoshida)의 제US2011/0281484호, 사와노이(Sawanoi)의 제US8679993호 및 창(Zhang)의 제CN103351102호를 포함한다.
본 발명의 양태에서, 48.0 내지 58.0 중량 퍼센트의 SiO2; 15.0 중량 퍼센트의 B2O3 내지 26.0 중량 퍼센트의 B2O3; 12.0 중량 퍼센트의 Al2O3 내지 18.0 중량 퍼센트의 Al2O3; 0.25 중량 퍼센트 초과 내지 3.0 중량 퍼센트의 P2O5; 0.25 중량 퍼센트 초과 내지 7.0 중량 퍼센트의 CaO; 5.0 중량 퍼센트 이하의 MgO; 필수적으로 0 내지 1.5 중량 퍼센트 초과의 SnO2로 구성함, 및 6.0 중량 퍼센트 이하의 TiO2를 포함하는 유리 조성물이 제공되며, 여기서 조성물은 1350℃를 초과하는 온도에서 1000 poise의 유리 점도를 가지고, 여기서 조성물은 1000℃ 초과의 액상선 온도(liquidus temperature)를 가지며, 여기서 "필수적으로 ~로 구성함"은 제형의 SnO2 성분에만 적용되며 본 명세서의 다른 곳에서 사용된 바와 같다.
본 발명의 구현예에서, 유리 조성물은: 49.0 내지 57.5 중량 퍼센트의 SiO2; 15.5 내지 25.5 중량 퍼센트의 B2O3; 12.5 내지 17.50 중량 퍼센트의 Al2O3; 0.25 중량 퍼센트 초과 내지 3.0 중량 퍼센트의 P2O5; 0.25 중량 퍼센트 초과 내지 6.5 중량 퍼센트의 CaO; 4.5 중량 퍼센트 이하의 MgO; 필수적으로 0 중량 퍼센트 초과 내지 1.25 중량 퍼센트의 SnO2로 구성함, 및 5.5 중량 퍼센트 이하의 TiO2를 추가로 포함한다.
본 발명의 구현예에서, 유리 조성물은 50.0 내지 57.0 중량 퍼센트의 SiO2; 16.0 내지 25.0 중량 퍼센트의 B2O3; 13.0 내지 17.0 중량 퍼센트의 Al2O3; 0.25 중량 퍼센트 초과 내지 3.0 중량 퍼센트의 P2O5; 0.25 중량 퍼센트 초과 내지 6.0 중량 퍼센트의 CaO; 4.0 중량 퍼센트 이하의 MgO; 필수적으로 0 중량 퍼센트 초과 내지 1.0 중량 퍼센트의 SnO2로 구성함, 및 5.0 중량 퍼센트 이하의 TiO2를 추가로 포함한다.
본 발명의 구현예에서, 조성물은 49.0 중량 퍼센트 이상의 SiO2; 57.5 중량 퍼센트 이하의 SiO2; 15.5 중량 퍼센트 이상의 B2O3; 25.5 중량 퍼센트 이하의 B2O3; 12.5 중량 퍼센트 이상의 Al2O3; 17.50 중량 퍼센트 이하의 Al2O3; 0.25 중량 퍼센트 초과의 P2O5; 3.0 중량 퍼센트 이하의 P2O5; 0.25 중량 퍼센트 초과의 CaO; 6.5 중량 퍼센트 이하의 CaO; 4.5 중량 퍼센트 이하의 MgO; 0 중량 퍼센트 이상의 SnO2; 1.25 중량 퍼센트 이하의 SnO2, 및/또는 5.5 중량 퍼센트 이하의 TiO2 중 하나 이상을 추가로 포함한다.
본 발명의 구현예에서, 조성물은 50.0 중량 퍼센트 이상의 SiO2; 57.0 중량 퍼센트 이하의 SiO2; 16.0 중량 퍼센트 이상의 B2O3; 25.0 중량 퍼센트 이하의 B2O3; 13.0 중량 퍼센트 이상의 Al2O3; 17.0 중량 퍼센트 이하의 Al2O3; 0.25 중량 퍼센트 초과의 P2O5; 3.0 중량 퍼센트 이하의 P2O5; 0.25 중량 퍼센트 초과의 CaO; 6.0 중량 퍼센트 이하의 CaO; 4.0 중량 퍼센트 이하의 MgO; 0 중량 퍼센트 이상의 SnO2; 1.0 중량 퍼센트 이하의 SnO2, 및/또는 5.0 중량 퍼센트 이하의 TiO2 중 하나 이상을 추가로 포함한다.
본 발명의 구현예에서, 조성물은 1000℃ 초과의 액상선 온도를 갖는다.
본 발명의 구현예에서, 조성물은 1050℃ 초과의 액상선 온도를 갖는다.
본 발명의 구현예에서, 조성물은 1100℃ 초과의 액상선 온도를 갖는다.
본 발명의 구현예에서, 조성물은 1355℃ 초과의 온도에서 1000 poise의 유리 점도를 갖는다.
본 발명의 구현예에서, 조성물은 1360℃ 초과의 온도에서 1000 poise의 유리 점도를 갖는다.
본 발명의 구현예에서, 유리 섬유는 상술한 유리 조성물로부터 형성된다.
본 발명의 구현예에서, 유리 섬유는 6 이하의 유전 상수 및/또는 실온에서 10 GHz의 주파수에서 38x10-4 이하의 소산 계수를 갖는다.
본 발명의 구현예에서, 유리 섬유는 4.80 이하의 유전 상수 및/또는 실온에서 10 GHz의 주파수에서 30x10-4 이하의 소산 계수를 갖는다.
본 발명의 구현예에서, 유리 섬유는 4.70 이하의 유전 상수 및/또는 실온에서 10 GHz의 주파수에서 28x10-4 이하의 소산 계수를 갖는다.
본 발명의 구현예에서, 유리 조성물은 1차 실투 상(primary devitrification phase)으로서 알루미노-보레이트 멀라이트 결정(Alumino-Borate Mullite crystal)으로 결정화되어 이를 형성하는 경향이 있는 고유의 네트워크 구조(inherent network structure)를 갖는다.
본 발명의 구현예에서, 연속적으로 제작가능한 저 유전 유리 섬유를 제공하는 방법이 제공되며, 이러한 방법은 본원에 기술된 임의의 유리 조성물을 유리 용융기(glass melter)의 용융 구역에 제공하는 단계; 조성물을 가열하여 액상선 온도를 초과하는 온도를 형성시키는 단계; 및 상기 용융된 유리를 연속적으로 섬유화하여 낮은 유전 상수 및 낮은 소산 계수 유리 섬유를 생산하는 단계를 포함한다.
본 발명의 양태에서, 48.0 내지 58.0 중량 퍼센트의 SiO2; 15.0 내지 26.0 중량 퍼센트의 B2O3; 12.0 내지 18.0 중량 퍼센트의 Al2O3; 0.25 중량 퍼센트 초과 내지 3.0 중량 퍼센트의 P2O5; 0.25 중량 퍼센트 초과 내지 7.00 중량 퍼센트의 CaO; 5.0 중량 퍼센트 이하의 MgO; 필수적으로 0 중량 퍼센트 초과 내지 1.5 중량 퍼센트의 SnO2로 구성함, 및 6.0 중량 퍼센트 이하의 TiO2를 포함하는 유리 조성물로부터 형성된 낮은 유전 유리 섬유가 추가로 제공되며, 여기서 조성물은 1350℃ 초과의 온도에서 1000 poise의 유리 점도를 가지고, 여기서 유리 조성물은 1000℃ 초과의 액상선 온도를 갖는다.
본 발명의 구현예에서, 유리 조성물은 49.0 내지 57.5 중량 퍼센트의 SiO2; 15.5 내지 25.5 중량 퍼센트의 B2O3; 12.5 내지 17.50 중량 퍼센트의 Al2O3; 0.25 중량 퍼센트 초과 내지 3.0 중량 퍼센트의 P2O5; 0.25 중량 퍼센트 초과 내지 6.5 중량 퍼센트의 CaO; 4.5 중량 퍼센트 이하의 MgO; 필수적으로 0 중량 퍼센트 초과 내지 1.25 중량 퍼센트의 SnO2로 구성함, 및 5.5 중량 퍼센트 이하의 TiO2를 추가로 포함한다.
본 발명의 구현예에서, 유리 조성물은 50.0 내지 57.0 중량 퍼센트의 SiO2; 16.0 내지 25.0 중량 퍼센트의 B2O3; 13.0 내지 17.0 중량 퍼센트의 Al2O3; 0.25 중량 퍼센트 초과 내지 3.0 중량 퍼센트의 P2O5; 0.25 중량 퍼센트 초과 내지 6.0 중량 퍼센트의 CaO; 4.0 중량 퍼센트 이하의 MgO; 필수적으로 0 중량 퍼센트 초과 내지 1.0 중량 퍼센트의 SnO2로 구성함, 및 5.0 중량 퍼센트 이하의 TiO2를 추가로 포함한다.
본 발명의 구현예에서, 유리 조성물은 49.0 중량 퍼센트 이하의 SiO2; 57.5 중량 퍼센트 이하의 SiO2; 15.5 중량 퍼센트 이상의 B2O3; 25.5 중량 퍼센트 이하의 B2O3; 12.5 중량 퍼센트 이상의 Al2O3; 17.50 중량 퍼센트 이하의 Al2O3; 0.25 중량 퍼센트 초과의 P2O5; 3.0 중량 퍼센트 이하의 P2O5; 0.25 중량 퍼센트 초과의 CaO; 6.5 중량 퍼센트 이하의 CaO; 4.5 중량 퍼센트 이하의 MgO; 0 중량 퍼센트 이상의 SnO2; 1.25 중량 퍼센트 이하의 SnO2; 및/또는, 5.5 중량 퍼센트 이하의 TiO2를 추가로 포함한다.
본 발명의 구현예에서, 유리 조성물은 50.0 중량 퍼센트 이하의 SiO2; 57.0 중량 퍼센트 이하의 SiO2; 16.0 중량 퍼센트 이상의 B2O3; 25.0 중량 퍼센트 이하의 B2O3; 13.0 중량 퍼센트 이상의 Al2O3; 17.0 중량 퍼센트 이하의 Al2O3; 0.25 중량 퍼센트 초과의 P2O5; 3.0 중량 퍼센트 이하의 P2O5; 0.25 중량 퍼센트 초과의 CaO; 6.0 중량 퍼센트 이하의 CaO; 4.0 중량 퍼센트 이하의 MgO; 0 중량 퍼센트 이상의 SnO2; 1.25 중량 퍼센트 이하의 SnO2; 및/또는, 5.0 중량 퍼센트 이하의 TiO2 중 하나 이상을 추가로 포함한다.
본 발명의 구현예에서, 유리 조성물은 1000℃ 초과의 액상선 온도를 갖는다.
본 발명의 구현예에서, 유리 조성물은 1050℃ 초과의 액상선 온도를 갖는다.
본 발명의 구현예에서, 유리 조성물은 1100℃ 초과의 액상선 온도를 갖는다.
본 발명의 구현예에서, 유리 조성물은 1355℃ 초과의 액상선 온도를 갖는다.
본 발명의 구현예에서, 유리 조성물은 1360℃ 초과의 온도에서 1000 poise의 유리 점도를 갖는다.
본 발명의 구현예에서, 유리 섬유는 6 이하의 유전 상수 및/또는 실온에서 10 GHz의 주파수에서 38x10-4 이하의 소산 계수를 갖는다.
본 발명의 구현예에서, 유리 섬유는 4.80 이하의 유전 상수 및/또는 실온에서 10 GHz의 주파수에서 30x10-4 이하의 소산 계수를 갖는다.
본 발명의 구현예에서, 유리 섬유는 4.70 이하의 유전 상수 및/또는 실온에서 10 GHz의 주파수에서 28x10-4 이하의 소산 계수를 갖는다.
본 발명의 구현예에서, 유리 섬유는 1차 실투 상으로서 알루미노-보레이트 멀라이트 결정으로 결정화되어 이를 형성하는 경향이 있는 고유의 네트워크 구조를 갖는 유리 조성물로부터 형성된다.
본 발명은 또한 본 발명의 유리섬유를 포함하는, 유리섬유 보강 물품(fiberglass reinforced article), 예를 들면, 인쇄 회로 기판을 포함한다. 또한, 본 발명은 상기 개시된 바와 같은, 유리 섬유를 포함하는 제품을 포함하며, 여기서 제품은 인쇄 회로 기판, 직물(woven fabric), 부직포(non-woven fabric), 단방향 직물(unidirectional fabric), ?h드 스트랜드(chopped strand), ?h드 스트랜드 매트(chopped strand mat), 복합 재료(composite material), 및 통신 신호 전송 매체(communication signal transport medium)일 수 있다.
본 발명은 연속적으로, 제작가능한 낮은 유전 유리 섬유를 제공하는 방법을 포함한다. 이러한 방법은 본원에 개시된 바와 같은 유리 조성물을 유리 용융기(glass melter)의 용융 구역에 제공하는 단계; 조성물을 가열하여 액상선 온도를 초과하는 온도를 형성시키는 단계; 및 용융된 유리를 연속적으로 섬유화(fiberizing)함으로써 낮은 유전 상수 및 낮은 소산 계수 유리 섬유를 생산하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명은 바람직하게는 낮은 유전 상수 값 및 본원에서 또한 tan δ으로서 지칭된 낮은 소산 계수를 작는 유리 조성물 및 섬유에 관한 것이다. 본 발명의 유리 섬유는 바람직하게는 높은 처리 속도 및/또는 고 주파수에서 작동하는 전자 장치 및 시스템, 예를 들면, 이동식 또는 고정식 무선 전화, 컴퓨터, 스마트폰, 태블릿 등과 관련하여 사용하기에 적합하다. 본 발명의 유리 섬유는 바람직하게는 E-Glass의 것보다 더 낮은 유전 상수 및 소산 계수를 생성하지만 D-Glass보다 더 우수한 작업성 특성을 지닌다. 인쇄 회로 기판의 전자 장치 및 보강재와 관련하여 이의 사용 측면에 주로 기술되어 있지만, 본 발명의 유리 조성물 및 유리 섬유의 다른 용도 및 이점이 본 발명의 취지 및 영역으로부터 벗어나지 않고 고려될 수 있다. 본 발명은 유리섬유 보강 물품, 유리 섬유를 포함하는 제품, 예를 들면, 인쇄 회로 기판, 직물, 부직포, 단방향 직물, ?h드 스트랜드, ?h드 스트랜드 매트, 복합 재료, 및 통신 신호 전송 매체, 및 연속적이고 제작가능한 낮은 유전성 유리 섬유를 제공하는 방법을 또한 개시하고 있다.
본 발명의 조성물은 일반적으로 다음의 산화물, 예를 들면, 산화규소(SiO2), 산화붕소(B2O3), 산화알루미늄(Al2O3), 산화칼슘(CaO), 산화인(P2O5), 산화마그네슘(MgO), 산화주석(SnO2), 및 산화티탄(TiO2)로 구성된다. 추가의 산화물이 본 발명의 취지 및 영역으로부터 벗어나지 않고 하기 논의된 바와 같이 존재할 수 있다. 본 발명의 조성물은, 일부 구현예에서 1000℃ 초과의 액상선 온도 및 1350℃ 초과의 온도(T log 3)의 온도에서 1000 poise의 유리 점도를 갖는다. 또한, 본 발명의 유리 섬유는 바람직하게는 6 이하의 유전 상수, 및/또는 실온에서 10 GHz의 주파수에서 38x10-4 이하의 소산 계수를 갖는다. 유리하게는, 본 유리의 조성물은 바람직하게는 T log 3 점도 온도와 액상선 온도 사이의 양의 차이(ΔT3)로 인하여 연속적으로 섬유화하는 능력을 갖는다.
달리 기술되지 않는 한, 명세서 및 청구범위에 사용된 다음의 용어는 하기 제공된 의미를 갖는다.
본원에 사용된 바와 같은, 용어 "액상선(liquidus)"에는 액체 유리와 이의 주요 결정 상 사이에 평형이 존재하는 온도, (Tliq)를 일반적으로 포함하는, 이의 통상의 및 관례적인 의미가 부여되지만, 액상선 이상의 모든 온도에서, 유리 용융물은 이의 1차 상에서 결정이 없고, 액상선 이하의 온도에서, 결정이 용융물 속에 형성될 수 있다. 따라서, 액상선 온도(liquidus temperature)는 유리를 연속적으로 섬유화할 수 있도록 보다 낮은 온도 한계를 제공한다.
용어 "섬유화 온도" 또는 "T log 3 점도 온도"는 유리가 1000 poise(T log 3으로 나타냄)와 동일한 점도를 갖는 온도를 의미하는 것으로 이해된다.
본원에 사용된 바와 같은, "ΔT3"로도 지칭되는 용어 "델타-T"는 당업계에서 일반적으로 섬유화 온도와 액상선 사이의 차이를 포함하는 통상적이고 관례적인 의미가 부여되므로, 유리 조성물의 섬유화 특성이다. 델타-T가 클 수록, 유리 섬유의 형성 동안 공정 유연성(process flexibility)이 더 많이 존재하고 용융화 및 섬유화 동안 유리 용융물의 실투(devitrification)가 발생할 가능성이 보다 더 적다. 전형적으로, 델타-T가 클수록, 부분적으로 부싱 수명(bushing life)을 연장시키고 보다 넓은 섬유-형성 공정 윈도우(fiber-forming process window)를 제공함으로써, 유리 섬유의 생산 비용이 더 낮아진다.
용어 "섬유"는 이의 길이 치수가 너비 및 두께의 횡방향 치수를 초과하는, 연장된 몸체를 지칭한다. 따라서, 용어 섬유는 모노필라멘트(monofilament), 멀티필라멘트(multifilament), 리본(ribbon), 스트립(strip), 스테이플(staple) 및 규칙적이거나 불규칙적인 횡단면을 갖는 다른 형태의 촙드(chopped), 절단 또는 불연속 섬유 등의 다른 형태를 포함한다. 섬유 및 필라멘트는 본원에서 상호교환적으로 사용된다.
용어 "E-Glass"는 ASTM D-578에 기술된 바와 같은 이의 의미에 따라 사용된다.
용어 "D-Glass"는 본원에 나타낸 바와 같은 특성을 갖는 유리 조성물을 지칭한다.
"낮은 유전 상수"는 E-Glass보다 더 낮은 유전 상수를 갖는 유리 섬유를 의미한다. 예로서, E-Glass는 실온에서 10 GHz의 주파수에서 약 6.1의 유전 상수를 갖는다.
"낮은 소산 계수"는 E-Glass보다 더 낮은 소산 계수를 갖는 유리 섬유를 의미한다. 예로서, E-Glass는 실온에서 10 GHz의 주파수에서 약 38x10-4의 소산 계수를 갖는다.
"낮은 유전 유리 섬유"는 본원에 정의된 바와 같은 낮은 유전 상수 및 낮은 소산 계수의 유리 섬유를 의미한다.
일반적으로, 충분히 높은 온도에서 충분히 긴 시간 동안 용융된 유리는 상이한 화학적 제조(makeup) 또는 원자 배열의 영역에서 결함이 있는 화학적으로 및 구조적으로 균질해지는 경향이 있다. 더욱이, 연속적인 섬유화에 필요한 균질성의 최소량은 불균질성이 너무 작아서 섬유화 과정을 교란시키지 않음으로써 섬유가 안정하게 및 연속적으로 형성될 수 있는 용융 상태이다. 효율적인 섬유화는 액체의 점도와 관련하여 일치되는 유리 용융 품질을 요구한다. 점도에서의 섭동(Perturbation)은 유동을 방해하고 형성 동안 섬유 파손을 유발한다. 유리 용융물은 용융되지 않는 배치 재료(석재(stone), 불량하게 용융되거나 균질화된 유리(줄무늬/코드(cord))로부터 결함이 있고 실투 생성물(Tliq 이하의 온도에서 형성된 결정)이 대표적인 원인이다. 이의 연구 과정 동안, 본 발명자는 인스턴트 유리 제품군 내의 유리가 고온으로부터 냉각시 액체-액체 비혼화성(유리 상 분리)에 취약함을 발견하였다. 상 분리는 고온에서 균질한 액체가 냉각시 2개의 상이한 유리로 열역학적으로 분리되는 경향이 있으며, 흔히 매우 상이한 조성, 액체 구조 및 관련된 특성을 지닌다. 더욱이, 상 분리된 유리는 온도의 함수로서 연속적인 점도 거동보다는 불연속성을 나타낼 수 있으므로 용융물의 상 분리된 영역은 안정한 섬유 형성을 방해할 수 있다.
이러한 상 분리 경향을 이해하고 이를 제어하기 위한 시도에서, 본 발명자는 다음의 방법을 활용하여 용융 후 및 냉각 동안 각각의 조성물의 유리 용융 안정성을 특성화하였다. 각각의 용융-주기가 끝나면, 도가니(crucible)를 노(furnace)로부터 제거하여 유리 전이 온도, Tg 이하로 자연적으로 냉각되도록 하였다. 안정하지 못한 유리는 냉각된 상태에서 다양한 정도의 유백광(opalescence)(광 산란)을 나타내었다. 각각의 용융물은 유백색이 없음(1, 매우 안정) 내지 6(최소한의 안정, 불투명함)의 1 내지 6의 규모("용융 불안정 지수(melt instability index)")로 등급화된다. 이러한 등급은 불량하거나 불안정한 유리 형성 거동의 영역으로부터 양호한 유리 형성 안정성의 영역을 구분하는데 도움이 되기에 충분하였다. 용융 불안정성 지수 값(melt instability index value)이 높은(4 초과) 유리는 연속된/안정된 제작 공정에서 섬유화하는 것이 어려운 것으로 예측될 수 있다. 이러한 용융 불안정성 지수 값에 대한 참고는 하기 포함된 실험실 결과의 표를 포함하는, 본 명세서 전체에서 이루어질 것이다.
바람직하게는 전자 응용 및 물품에 사용하기에 적합하고 바람직하게는 연속 섬유화를 통해 유리 섬유로 경제적으로 형성될 수 있는 유리 섬유를 형성시키기 위한 유리 조성물이 제공된다.
본 발명의 일부 구현예에서, 유리 섬유는 45 내지 58 중량 퍼센트의 이산화규소(SiO2)(또한 본원에서 실리카로서 지칭됨)를 갖는 조성물을 포함한다. 대안적으로, 이산화규소는 45.5 내지 57.5 중량 퍼센트로 존재할 수 있다. 또한 대안적으로, 이산화규소 함량은 46 내지 57 중량 퍼센트일 수 있다. 여전히 추가의 구현예에서, 이산화규소 함량은 56.75 중량 퍼센트 미만일 수 있다. 여전히 심지어 추가의 구현예에서, 이산화규소 함량은 56.50 중량 퍼센트 미만일 수 있다. 이산화규소 퍼센트가 이러한 범위 밖인 경우, 유리의 점도 및 섬유화가 전형적으로 영향받는다. 예를 들면, 유리의 점도는 이산화규소가 유리 섬유의 총 조성의 45 중량 퍼센트 미만인 경우 섬유화 결과 동안 실투(결정화) 정도까지 감소될 수 있다. 대조적으로, 이산화규소가 유리 섬유의 총 조성의 58 중량 퍼센트 초과인 경우, 유리는 너무 점성이 됨으로써 이를 용융, 균질화, 및 정제하기가 더 어렵게 될 수 있다. 따라서, 실리카 함량은 바람직하게는 유리 조성물의 전체 조성의 45 내지 58 중량 퍼센트이다. 또한, 본원에 명시된 다른 구성성분과 조합되는 경우, 45.00 내지 58.00 중량 퍼센트의 실리카 함량이 전형적으로 낮은 소산 계수뿐만 아니라 바람직한 낮은 유전 상수를 갖는 유리 섬유를 생성한다. 본 발명의 유리 섬유 및/또는 유리 조성물의 일 구현예에서, 실리카 함량은 적어도 45.50 중량 퍼센트이다. 대안적으로, 실리카 함량은 적어도 46.00 중량 퍼센트이다. 본 발명의 유리 섬유 및/또는 유리 조성물의 다른 구현예에서, 실리카 함량은 57.50 중량 퍼센트 이하이다. 대안적으로, 실리카 함량은 57.00 중량 퍼센트 이하이다. 여전히 추가로 대안적으로, 실리카 함량은 56.75 중량 퍼센트 이하이다. 다른 구현예에서, 실리카 함량은 56.50 중량 퍼센트 이하이다.
상기에도 불구하고, 본 발명자는 특정의 놀랍도록 유용하고/하거나 효과적인 제형을 확인하였으며 여기서 유리 섬유는 48 내지 58 중량 퍼센트의 이산화규소(SiO2)를 갖는 조성물을 포함한다. 대안적으로, 이산화규소 함량은 49 내지 57.5 중량 퍼센트일 수 있다. 추가로 대안적으로, 이산화규소 함량은 50 내지 57 중량 퍼센트일 수 있다. 여전히 추가의 구현예에서, 이산화규소 함량은 57.0 중량 퍼센트 미만일 수 있다. 이산화규소 퍼센트가 이러한 범위 밖인 경우, 유리의 점도 및 섬유화가 전형적으로 영향을 받는다. 예를 들면, 유리의 점도는 이산화 규소가 유리 섬유의 총 조성의 48 중량 퍼센트 미만인 경우 섬유화 결과 동안 실투(결정화) 정도까지 감소될 수 있다. 대조적으로, 이산화규소가 유리 섬유의 총 조성의 58 중량 퍼센트 초과인 경우, 유리는 너무 점성이 되어서 이를 용융, 균질화, 및 정제하기 보다 어렵도록 한다. 따라서, 실리카 함량은 바람직하게는 유리의 총 조성의 48 내지 58 중량 퍼센트이다. SiO2는 제형의 안정성을 제어하고 SiO2의 중량 퍼센트는 본원에 기술된 다른 인자와 함께 이러한 고려를 위해 임의로 선택됨이 또한 이해되어야 한다.
본 발명의 일부 구현예에서 유리 섬유는 18 중량 퍼센트 초과의 산화붕소(B2O3) 및 26 중량 퍼센트 이하의 산화붕소를 포함한다. 대안적으로, 산화붕소 함량은 18.5 내지 25 중량 퍼센트일 수 있다. 또한 대안적으로, 산화붕소 함량은 19 내지 22 중량 퍼센트일 수 있다. 산화붕소의 높은 퍼센트, 예를 들어 26 중량 퍼센트 초과는 용융 동안 B2O3의 과도한 손실, 불량한 균질성, 낮은 강도, 및 불량한 기계적 특성을 유발할 수 있다. 본원에 나타낸 바와 같은 다른 성분과 조합된 경우, 18.00 중량 퍼센트 초과 및 26.00 중량 퍼센트 이하의 산화붕소 함량이 전형적으로 목적한 낮은 유전 상수뿐만 아니라 낮은 소산 계수를 갖는 유리 섬유를 생성한다. 본 발명의 유리 섬유 및/또는 유리 조성물의 일 구현예에서, 산화붕소 함량은 적어도 18.50 중량 퍼센트이다. 대안적으로, 산화붕소 함량은 적어도 19.00 중량 퍼센트이다. 본 발명의 유리 섬유 및/또는 유리 조성물의 다른 구현예에서, 산화붕소 함량은 25.00 중량 퍼센트 이하이다. 대안적으로, 산화붕소 함량은 24.00 중량 퍼센트 이하이다.
상기에도 불구하고, 본 발명자는 특정의 놀랍도록 유용하고/하거나 효과적인 제형을 확인하였으며 여기서 유리 섬유는 15 중량 퍼센트의 산화붕소(B2O3) 및 26 중량 퍼센트의 산화붕소를 갖는 조성물을 포함한다. 일반적으로 B2O3는 Df를 저하시키는데 유리하지만 너무 많으면 상 분리 형태의 유리 불안정성을 생성할 수 있다. 대안적으로, 산화붕소 함량은 15.5 내지 25.5 중량 퍼센트일 수 있다. 추가로 대안적으로, 산화붕소 함량은 16 내지 25 중량 퍼센트일 수 있다. 산화붕소의 높은 퍼센트, 예를 들어, 26 중량 퍼센트 초과는 용융 동안 B2O3의 과도한 상실, 불량한 균질성, 불량한 기계적 특성, 및 상 분리 형태의 유리 불안정성을 유발할 수 있다. 또한, 산화붕소의 낮은 퍼센트, 예를 들면, 15 중량 퍼센트 이하는 불충분한 유전 특성을 유발할 수 있다. 따라서, 산화붕소 함량은 바람직하게는 유리의 총 조성의 15 중량 퍼센트 내지 26 중량 퍼센트이다. 또한, 본원에 나타낸 바와 같은 다른 성분과 조합되는 경우, 15.00 내지 26.00 중량 퍼센트의 산화붕소 함량이 목적한 낮은 유전 상수뿐만 아니라 낮은 소산 계수를 갖는 유리 섬유를 생성한다. 본 발명의 유리 섬유 및/또는 유리 조성물의 일 구현예에서, 산화붕소 함량은 적어도 16.0 중량 퍼센트이다. 또한, 대안적으로 및/또는 임의로, 산화붕소 함량은 20.00 중량 퍼센트 이하이다. 본 발명의 유리 섬유 및/또는 유리 조성물의 일 구현예에서, 산화붕소 함량은 25.00 중량 퍼센트 이하이다.
본 발명의 일부 구현예에서 유리 섬유는 16 중량 퍼센트 초과 내지 23 중량 퍼센트 이하의 산화알루미늄을 갖는 조성물을 포함한다. 대안적으로, 산화알루미늄 함량은 16 중량 퍼센트 초과 내지 22.5 중량 퍼센트 이하일 수 있다. 또한 대안적으로, 산화알루미늄 함량은 16 중량 퍼센트 초과 내지 22 중량 퍼센트 이하일 수 있다. 유리 섬유의 총 조성물과 관련하여 산화알루미늄의 퍼센트는 점도 및 섬유화 공정에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들면, 산화알루미늄의 높은 퍼센트, 예를 들면, 23 중량 퍼센트 초과는 용융 점도를 감소시켜 섬유화 동안 실투를 생성할 수 있다. 산화알루미늄의 낮은 퍼센트, 예를 들어, 18 중량 퍼센트 이하는 상 분리 및 불량한 섬유 형성을 유발할 수 있다. 따라서, 알루미나 함량은 바람직하게는 유리의 총 조성의 16 중량 퍼센트 초과 내지 23 중량 퍼센트 이하이다. 또한, 본원에 나타낸 바와 같은 다른 성분과 조합된 경우, 16.00 내지 23.00 중량 퍼센트의 알루미나 함량은 전형적으로 목적한 낮은 유전 상수뿐만 아니라 낮은 소산 계수를 갖는 유리 섬유를 생성한다. 본 발명의 유리 섬유 및/또는 유리 조성물의 일 구현예에서, 알루미나 함량은 22.50 중량 퍼센트 이하이다. 대안적으로, 알루미나 함량은 22.00 중량 퍼센트 이하이다.
산화알루미늄은 상 분리/용융 불안정성을 겪는 유리를 안정화시키는 것으로 알려져 있다. 그러나, 실투(devitrifiction)/결정화 경향성을 높은 수준에서 증가시키는 것을 또한 알려져 있으므로, 섬유가 델타-T와 관련하여 안정성을 형성하는 것은 좋지 않을 수 있다. Al2O3의 이러한 경향성 측면, 예를 들면, 일부 양태에서 B2O3와는 반대이고, 기술된 제형의 다른 성분에서, 이들 모두 중에서 정확한 균형을 찾는 것이 중요하다. 상기의 관점 및 본원에 이전에 개시된 범위에도 불구하고, 본 발명자는 특정의 놀랍도록 유용하고/하거나 효과적인 제형을 확인하였으며, 여기서, 본 발명의 일부 구현예에서, Df 거동과 Tliq 거동의 균형은 Al2O3가 12 내지 18 중량 퍼센트로 존재하는 경우에 달성된다. 본 발명의 일부 구현예에서, Al2O3는 12.5 내지 17.5 중량 퍼센트로 존재한다. 본 발명의 일부 구현예에서, Al2O3는 13 내지 17 중량 퍼센트로 존재한다. 이러한 범위는 독자가 본 발명자의 조성에 대한 작업 제형을 구상하는데 보조하기 위해 제공됨이 이해될 수 있지만, 또한 본원에 기술된 Al2O3의 임의의 범위 내를 포함하는 임의의 중량 퍼센트를 사용하는 제형을 사용하여 본 발명의 기술된 목적을 위해 허용되는 제형을 달성할 수 있음이 이해되어야 한다.
본 발명의 유리 섬유는 전형적으로 또한 0.25 중량 퍼센트 초과 내지 3 중량 퍼센트의 산화인(P2O5, 또한 오산화인으로 지칭됨)을 갖는 조성을 포함한다. 본 발명자는 놀랍게도 이러한 범위가 Tliq를 지닌 Df 거동과 용융 불안정성 지수에 균형을 맞추는데 유용함을 발견하였다. 보다 구체적으로 P2O5는 유리의 Al2O3 함량과 상승적으로 관련됨으로써, 용융 안정성을 감소시키지만(불안정성 지수 값) 동시에 또한 Df와 Tliq의 주요 측정항목(key metrics)을 개선시킬 수 있음이 밝혀졌다. 본 발명자는 인이 AlPO4 네트워크 연결을 형성하는 Al2O3의 일부와 우선적으로 연합하여 Al2O3의 일부가 알루미노-보레이트 멀라이트로 실투(devitrify)될 수 없도록 한다고 추측하고 있다. 또한, 본 발명자는, 이러한 0.25 중량 퍼센트 초과 내지 3 중량 퍼센트 범위의 P2O5가, 본원에 기술된 바와 같은, 기타 조성 구성성분의 명시된 범위와 조합되는 경우, 저 유전 손실 유리의 제작가능성에 대한 향상된 효과를 갖는 것을 확인하였음을 주목해야 한다. 즉, 인은, 수득된 유리의 일부 바람직한 특성에 유리 점도의 증가와 같은 부정적인 영향을 미친다는 것을 당업자가 알고 있음에도 불구하고, 본 명세서에 기재된 많은 조성물과의 사용을 위해 의도적으로 선택된다. 그러나, 이러한 요소들의 특정 조합의 놀라운 거동에 대한 본 발명자의 발견이 결합된, 상기 조성들에서 다른 요소들의 신중한 균형으로, 좋은 유리 조성물을 얻을 수 있다.
알칼리 토류 산화물(산화마그네슘(MgO), 및/또는 산화칼슘(CaO)은 이러한 유리가 당업계에서 공지된 용해로(melting furnace)에 의해 달성가능한 합리적인 온도에서 용융 및 균질화되도록 돕는다. 그러나, 이러한 산화물은 산업계에서 요구되는 낮은 유전 거동에 직접적으로 영향을 미치고 해를 입힌다(MgO는 CaO보다 Df를 덜 증가시킨다). CaO는 전형적으로 대안과 비교하여 점도, Tliq 및 Df 사이에 최상의 절충안을 제공하므로 일반적으로 바람직한 알칼리 토금속 첨가이다. 그러나, 너무 적은 알칼리 토금속 산화물은 유리 용융물이 불안전성(보다 높은 지수 수)를 향하도록 유도시킨다. 적어도 이러한 이유로, 본 발명의 유리 섬유 조성물은 하기 기술된 바와 같이, CaO(또한 본원에서 칼시아(calcia)로 지칭됨) 및/도는 MgO를 포함할 수 있다.
본 발명의 유리 섬유는, 본 발명의 일부 구현예에서, 0.25 중량 퍼센트 초과의 산화칼슘 내지 7.0 중량 퍼센트의 산화칼슘을 갖는 조성물을 포함한다. 대안적으로, 산화칼슘 함량은 0.25 중량 퍼센트 초과 내지 6.5 중량 퍼센트일 수 있다. 또한 대안적으로, 산화칼슘 함량은 0.25 중량 퍼센트 초과 내지 6 중량 퍼센트일 수 있다. 여전히 또한 대안적으로, 산화칼슘 함량은 2.5 중량 퍼센트 초과 내지 5.0 중량 퍼센트일 수 있다. 산화칼슘의 중량 퍼센트는 유리 섬유의 점도 및 실투 공정에 영향을 미칠 수 있다. 산화칼슘의 높은 퍼센트, 예를 들면, 7.0 중량 퍼센트 초과는 불충분한 유전 특성을 유발할 수 있다. 또한, 산화칼슘의 낮은 퍼센트, 예를 들면, 0.25 중량 퍼센트 이하는 불량한 섬유 형성을 유발할 수 있다. 예를 들면, 0.25 중량 퍼센트 이하의 칼시아에서, 점도는 너무 높고 수득되는 유리 균질성은 허용가능한 섬유 형성에 불충분하다. 본원에 나타낸 바와 같은 다른 성분과 조합된 경우, 일부 구현예에서, 1.0 중량 퍼센트 내지 6.0 중량 퍼센트의 산화칼슘 함량은 전형적으로 목적한 낮은 유전 상수뿐만 아니라 낮은 소산 계수를 갖는 유리 섬유를 생성한다. 본 발명의 유리 섬유 및/또는 유리 조성물의 일 구현예에서, 칼시아 함량은 4.5 중량 퍼센트 이하이다. 대안적으로, 칼시아 함량은 4.25 중량 퍼센트 이하이다. 또한 대안적으로, 칼시아 함량은 4.00 중량 퍼센트 이하이다.
본 발명의 유리 섬유 조성물은 또한 MgO(또한 본원에서 마그네시아(magnesia)로서 지칭된다)를 포함할 수 있다. 본 발명의 유리 섬유는 5.0 중량 퍼센트 이하의 산화마그네슘을 갖는 조성물을 포함할 수 있다. 대안적으로, 산화마그네슘 함량은 4.5 중량 퍼센트 이하이다. 또한 대안적으로, 산화마그네슘 함량은 4.0 중량 퍼센트 이하일 수 있다. 여전히 추가의 대안적인 구현예에서, 산화마그네슘 함량은 2.0 중량 퍼센트 이하일 수 있다. 여전히 추가의 대안적인 구현예에서, 산화마그네슘 함량은 1.5 중량 퍼센트 이하이다. 산화칼슘과 마찬가지로, 산화마그네슘의 중량 퍼센트는 유리 섬유의 점도 및 실투 공정에 영향을 미친다. 또한, 산화마그네슘의 고 퍼센트, 예를 들어, 5.0 중량 퍼센트 초과는 불충분한 유전 특성을 유발시킬 수 있다.
본 발명자들은 본 발명의 바람직한 구현예에서, 특정 유리 조성물이 이러한 유형의 유리에 대한 바람직한 성능 특성을 여전히 제공하면서, 합리적으로, 상업적으로 및/또는 효과적으로 제조가능하도록 하기 위해, 산화주석(SnO2)의 존재를 필요로 한다는 것을 발견하였다. 큰 양이온성 종(large cationic species )은 유리(정확하게는 본 발명자들이 여기에서 만들고 있는 유리의 유형)에서 고주파수 유전 손실 거동에 해로운 영향을 미친다는 것이 당해 분야에 공지되어 있기 때문에, 이러한 성분의 추가는 당업자의 통상적인 지혜에 반하는 것임을 주목해야 한다. 유리에서 고주파수 유전 손실 거동에 부정적인 영향을 미치는 큰 양이온성 종의 한 가지 예는 산화칼슘인데, 이는 유리 조성에 대한 바람직한 긍정적 효과가, 한계까지, 부정적인 영향보다 크기 때문에 이러한 유형의 유리에 제한된 양으로 포함된다. 본 명세서에 기재된 유리 제형에 의도적으로 첨가되는 산화주석은 산화칼슘 원자량의 3배이다. 당업자는 일반적으로 산화주석의 첨가가 이러한 유형의 유리에 대해 열등한 결과(즉, 크기 차이로 인해 산화칼슘보다 상당히 악화됨)로 이어질 것이라는 것을 이해할 것이지만, 본 발명자들은 놀랍게도 SnO2가 1.5중량%의 양까지, 이러한 유리의 Df 거동에 부정적으로 영향을 미치지 않는다는 것을 발견하였다. 따라서, 본 발명의 구현예에서, 인스턴트 유리 조성물에서 씨드(seed) 및 중공 필라멘트(hollow filament)를 제거하기 위한 청징제(fining agent)로서 사용되는 산화주석은, 산화주석이 이러한 특정 특성에 해로울 것이라는 지배적인 견해에도 불구하고, 바람직한 저 유전 손실 유리 특성에 현저하게 영향을 미치지 않으면서, 그 품질 및 성능을 향상시킬 수 있다.
산화티탄(TiO2)은 본 발명의 유리 조성물 및 섬유에서 임의로 존재하거나, 의도적으로 도입된다. 일 구현예에서, 산화티탄의 중량 퍼센트는 6.0 이하이다. 대안적으로, 산화티탄의 중량 퍼센트는 5.5 이하이다. 또한 대안적으로, 산화티탄의 중량 퍼센트는 5.0 이하이다. 6 중량 퍼센트 이상의 산화티탄을 플레이빙(flaving)하는 것은 특히 오산화인과 조합된 경우, 유리 조성물 및 섬유에서 상 분리하는 경향성이 증가하는 것으로 여겨진다. 산화티탄은 전형적으로 점도 감소제로서 작용하며 의도적으로 가해지거나 통상의 원료 재료로부터의 불순물로서 존재할 수 있다. 따라서, 산화티탄은 유리 조성물 속에 0.01 이상의 중량 퍼센트로 존재한다. 대안적으로, 산화티탄은 유리 조성물 속에 0.05 이상의 중량 퍼센트로 존재할 수 있다. 또한 대안적으로, 산화티탄은 유리 조성물 속에 0.1 이상의 중량 퍼센트로 존재할 수 있다. 일부 구현예에서, 산화티탄은 유리 조성물 중에 0.5 미만의 중량 퍼센트로 존재한다.
본 발명의 기술된 목적은 용융 및 섬유화 공정을 위해 합리적으로 가능한 가장 안정한 유리를 제작하는 것이므로, 이러한 계열 내에서 6 중량 퍼센트 이하의 TiO2가 Tliq에 유해하지 않고 이러한 유리가 섬유화되지 않도록 할 수 있는 델타-T 거동(델타-T < 40℃)을 생성하지 않고 허용될 수 있음이 당해 분야의 통상의 기술자에 의해 예측되지 않았다. 참고: 37면, Wolfram Holand, et al., Glass Ceramic Technology, 2nd Edition, Wiley and Sons, July 2012.
TiO2는 이의 점도를 저하시키기 위하여 당해 분야에서 다른 낮은 Dk 유리에 허용가능한 첨가제로서 공지되어 있다. 이러한 관점을 사용하여, 본 발명자는 임의의 양의 핵화제(TiO2, 이는 결정화 속도, 및 가능하게는 Tliq를 증가시키는 것으로 예측될 수 있다)를 혼입시킴으로써 기초 유리 조성물 내에서 허용가능한-T 범위(T log 3 - Tliq)를 달성할 수 있음이 반-직관적이었으나, 점도를 감소시키는 것으로도 알려져 있다(T log 3).
흥미롭게도 관련된 선행 기술의 어느 것도 P2O5 및 함께 조합된 SnO2 및 TiO2의 의미있는 양 중 어떠한 예도 나타내지 않아서, 임의의 상승적 또는 바람직한 거동을 예측하는 것이 어렵도록 한다.
추가의 산화물이 본 발명의 영역을 벗어나지 않고 본 발명의 유리 섬유 및 조성물 속에 존재할 수 있다. 예를 들면, 산화물, 예를 들면, 산화리튬(Li2O), 산화나트륨(Na2O), 산화칼륨(K2O), 산화바륨(BaO), 산화스트론튬(SrO), 산화아연(ZnO), 불소(F 또는 F2), 산화지르코늄(ZrO2), 산화크로뮴((Cr2O3), 산화철(Fe2O3), 산화란타늄(La2O3), 산화망간(Mn2O3), 산화이트륨(Y2O3), 및/또는 산화바나듐(V2O3)이 존재할 수 있다. 더욱이, 이러한 추가의 산화물의 조합된 총량은, 이들이 유리의 기능을 변경시키지 않는 한, 총 조성물의 3 중량 퍼센트 이하이다. 대안적으로, 이러한 추가의 산화물의 조합된 총량은 총 조성물의 2 중량 퍼센트 이하일 수 있다. 또한 대안적으로, 이러한 추가의 산화물의 조합된 총량은 총 조성물의 1.5 중량 퍼센트 이하일 수 있다. 여전히 또한 대안적으로, 이러한 추가의 산화물의 조합된 총량은 본 발명의 일부 구현예에서, 총 조성물의 3.0, 2.0 및/또는 1.0 중량 퍼센트 이하일 수 있다.
소량의 알칼리 금속 산화물이 유리 조성에 가질 수 있는 중대한 영향으로 인하여, 알칼리 금속 산화물, 예를 들면, Na2O, K2O, 및 Li2O의 조합된 총량은 조성물의 총 1.0 중량 퍼센트 이하이다. 보다 바람직하게는, 조합된 총량은 조성물의 총 0.5 중량 퍼센트 이하이다. 심지어 보다 바람직하게는, 조합된 총량은 조성물의 총 0.25 중량 퍼센트 이하이다.
본 발명의 유리 조성물 및 유리 섬유의 예는 본원에 나타나 있다. 일 구현예에서, 유리 조성물 및/또는 유리 섬유는 48.0 내지 58.0 중량 퍼센트의 SiO2; 15.0 내지 26.0 중량 퍼센트의 B2O3; 12.0 내지 18.0 중량 퍼센트의 Al2O3; 0.25 중량 퍼센트 초과 내지 3.0 중량 퍼센트의 P2O5; 0.25 중량 퍼센트 초과 내지 7.0 중량 퍼센트의 CaO; 5.0 중량 퍼센트 이하의 MgO; 0 중량 퍼센트 초과 내지 1.5 중량 퍼센트의 SnO2; 및 6.0 중량 퍼센트 이하의 TiO2를 포함한다. 본 발명의 대안적인 유리 조성물 및/또는 유리 섬유는 49 내지 57.5 중량 퍼센트의 SiO2; 15.5 내지 25.5 중량 퍼센트의 B2O3; 12.5 내지 17.5 중량 퍼센트의 Al2O3; 0.25 초과 내지 3.0 중량 퍼센트의 P2O5; 0.25 중량 퍼센트 초과 내지 6.5 중량 퍼센트의 CaO; 4.50 중량 퍼센트 이하의 MgO; 0 중량 퍼센트 초과 내지 1.25 중량 퍼센트의 SnO2; 및 5.5 중량 퍼센트 이하의 TiO2를 포함한다. 본 발명의 또 다른 대안적인 유리 조성물 및/또는 유리 섬유는 다음의 구성성분들이 포함될 수 있다: 50 내지 57.0 중량 퍼센트의 SiO2; 16.0 내지 25.0 중량 퍼센트의 B2O3; 13.0 내지 17.0 중량 퍼센트의 Al2O3; 0.25 중량 퍼센트 초과 내지 3.0 중량 퍼센트의 P2O5; 0.25 중량 퍼센트 초과 내지 6.0 중량 퍼센트의 CaO; 4.0 중량 퍼센트 이하의 MgO; 0 중량 퍼센트 초과 내지 1.00 중량 퍼센트의 SnO2, 및 5.0 중량 퍼센트 이하의 TiO2.
본 발명의 유리 조성물은 1000℃ 초과의 액상선 온도를 갖는다. 대안의 구현예에서, 유리 조성물은 1050℃ 초과의 액상선 온도를 가질 수 있다. 또한 추가의 대안적인 구현예에서, 유리 조성물은 1100℃ 초과의 액상선 온도를 가질 수 있다. 1000℃ 초과, 또는 보다 바람직하게는 1050℃ 초과의 액상선 온도를 갖는 것은 본 발명에 따른 유리 조성물을 섬유화시키기 위해 선호될 수 있다.
또한, 본 발명의 유리 조성물은 1350℃ 초과의 T log 3 점도 온도를 가질 수 있다. 대안적으로, 유리 조성물은 1355℃ 초과의 T log 3 점도 온도를 가질 수 있다. 여전히 추가의 대안적인 구현예에서, 유리 조성물은 1360℃ 초과의 T log 3 점도 온도를 가질 수 있다. 1350℃ 초과의 T log 3 점도 온도를 갖는 것은 본 발명에 따른 유리 조성물을 섬유화시키기 위해 선호될 수 있다.
본 발명의 유리 섬유는 6 이하의 유전 상수를 가질 수 있다. 대안적으로, 유리 섬유는 4.80 이하의 유전 상수를 가질 수 있다. 추가의 대안적인 구현예에서, 유리 섬유는 4.70 이하의 유전 상수를 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 유리 섬유는 실온에서 10 GHz의 주파수에서 38x10-4 이하의 소산 계수를 가질 수 있다. 대안적으로, 유리 섬유는 실온에서 10 GHz의 주파수에서 30x10-4 이하의 소산 계수를 가질 수 있다. 추가의 대안적인 구현예에서, 유리 섬유는 실온에서 10 GHz의 주파수에서 28x10-4 이하의 소산 계수를 가질 수 있다.
본 발명의 유리 섬유는 유리 섬유-보강된 물품, 예를 들면, 인쇄 회로 기판 내로 혼입시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 유리 섬유를 제품, 예를 들면, 직물, 부직포, 단방향 직물, ?h드 스트랜드, ?h드 스트랜드 매트, 복합 재료, 및 통신 신호 전송 매체와 관련하여 사용될 수 있다.
본 발명은 또한 연속된, 제작가능한 낮은 유전의 유리 섬유를 제공하는 방법을 포함한다. 이러한 방법은 본원에 개시된 바와 같은 유리 조성물을 유리 용융기의 용융 구역에 제공하는 단계; 조성물을 가열하여 액상선 온도를 초과하는 온도를 형성시키는 단계; 및 상기 용융된 유리를 연속적으로 섬유화하여 낮은 유전 상수 및 낮은 소산 계수 유리 섬유를 생산하는 단계를 포함한다.
상기 논의한 바와 같이, 낮은 유전 상수 유리 섬유를 제공하기 위한 유리의 조성물은 적어도 부분적으로, 상기 논의된 산화물의 중량 퍼센트뿐만 아니라 이산화규소, 산화알루미늄, 산화붕소, 산화칼슘, 산화마그네슘, 산화인, 산화주석, 및/또는 산화티탄의 조합된 중량을 기반으로 한다. 일 양태에서, T log 3 점도 온도와 같은 본원에서 논의된 다른 매개변수(parameters)에 더하여, 이러한 매개변수들의 조합은 본원에서 제시된 바와 같은 낮은 유전 상수 및 낮은 소산 계수를 갖는 유리 섬유를 수득하는 것을 가능하게 한다.
당해 분야의 이전 노력과 비교하여, 크레욱스 공식(Creux's formulation)은 제US2004/01755557호의 2개의 예에서 나타난 바와 같이 전체적으로 열악한 Df 거동(10 GHz에서 Df ~ 0.0090)을 갖는 유리를 나타낸다. 대조적으로, 본 발명은 Df < 0.0028를 달성한다. 또한, 크레욱스 T log 3은 < 1350℃이고 Tliq는 < 1000℃이다.
한편, 창(Zhang)은 이의 유리의 Df 거동을 전혀 기술하지 않고 있다. 창 유리의 T log 3은 < 1350℃이고 Tliq는 모두 < 1000℃이다. 흥미롭게도, 창은 이의 유리가 1차 결정상(규회석/투휘석(Diopside)/칼슘 장석(Calcium Feldspar)) 모두는 서로 경쟁하므로 탁월한 실투 거동을 가짐을 기술하고 있다. 참고: 제CN103351102호의 단락 [0014].
기술 분야에서 유리 제품군이 1000℃ 이하의 Tliq뿐만 아니라 1350℃ 미만의 T log 3 점도 온도를 가지므로, 본 발명의 현재 기술된 유리를 달성하기 위하여 상기 언급된 선행 분야의 전부는 아니라도, 대부분을 조합시키지 않았을 것이 명백하다.
화학 조성이 유리 용융물로부터 실투될 1차 결정 상의 주요 결정인자임이 당해 분야에 잘 공지되어 있다. Holand의 제4면을 참고한다.
TiO2가 핵화제로서 유리제조업자에 의해 사용되어 결정화를 촉진하고 유리를 실투하는 것을 돕는다는 것이 당해 분야에 잘 공지되어 있다. Holand의 제37면을 참고한다. 그러나, 모리(Mori)의 제US5958808호, 다무라(Tamura)의 제US6309990호, 다무라(Tamura)의 제US6846761호, 및 요시다(Yoshida)의 제US2011/0281484호를 포함한 선행 기술 중 어느 것도, 본 발명자가 본 명세서에 기재된 양으로 조합될 경우 예상치 못한 효과를 발생시킨다고 믿는, 실질적인/이거나 상당한 량의 P2O5 및 SnO2로 TiO2의 효과적인 사용을 입증하거나 증명하지 않았다.
또한, 본 발명자는 본 발명의 측정된 유전 손실이 인스턴트 유리의 결정화 거동과 밀접하게 관련되는 것으로 보인다는 것을 예기치 않게 발견하였다. 즉, Tliq 값이 높은 유리는 보다 우수한, 즉, 보다 낮은, Df 특성을 갖는 경향이 있다.
본원의 발명자에 의해 개시된 제형에 의해 정의된 유리는 목적한 Df 거동(Df < 0.0028, 또는 < 0.0027, 또는 < 0.0026, 심지어 더 낮은)을 달성하기 위해, 유리는 보다 더 용이하게 실투하는 경향이 있을 것인데, 즉, 보다 높은 Tliq 값에서 예를 들면, 값은 > 1000℃인 것이 명백하다. 또한, 가장 바람직한 Df 값은 1000℃를 상당히 초과하는 Tliq에 있다.
본 발명자는 또한 놀랍게도, 낮은 Df 거동을 수득하기 위한 가장 바람직한 유리가 알루미노-보레이트 멀라이트(침) 결정으로 결정화되어 이를 형성하는 경향이 있는 고유의 네트워크 구조를 갖는 것임을 발견하였다.
한편, 창은 그의 유리가, 알루미노-보레이트 멀라이트가 아닌, 유리의 1차 실투 상들로서 규회석, 투휘석 및 Ca-장석 결정을 생산한다고 분명히 기술하고 있다.
본 발명자는 1차 실투 상으로서 알루미노-보레이트 멀라이트 1차 상 필드에 속하는 경향이 있는 유리가 양호한 유리 형성 및 탁월한(즉, 낮은) Df 거동 둘 다에 고유하게 적합한 네트워크 구조를 가진다고 추측하고 있다.
크레욱스(Creux)와 유사하게, 쿤(Kuhn)에 의해 발명된(제WO2010/011701호) 유리는 또한 열등한 Df 거동(Df ≥ 0.0044)을 가지며 6개의 예 중 1번 예는 허용가능한 섬유 형성에 대한 양의 델타-T를 나타낸다(참고: Kuhn, 표 II).
본원에서 이의 발견과 함께 본 발명자의 예측치못한 효과적인 제형을 일반적으로 기술하였지만, 추가의 이해가 단지 설명의 목적을 위해 제공되고 달리 명시하지 않는 한, 모두 포괄적이거나 제한하는 것으로 의도되지 않는 하기 나타낸 특정의 구체적인 예에 의해 수득될 수 있다.
실시예
본 발명에 따라 제조된 유리 조성물의 예를 하기 나타낸다. 본 실시예에 인용된 특수한 성분 및 이의 양 뿐만 아니라, 다른 조건 및 세부사항은 본 발명을 과도하게 제한하는 것으로 고려되지 않아야 한다. 이러한 실시예 및 본 설명 전체에서, 모든 퍼센트, 비율 및 비는 달리 나타내지 않는 한, 중량(질량) 단위이다.
본 발명의 예시적인 유리 조성물을 하기 표 1 내지 12에 나타낸다. 유리 조성물의 예의 액상선 온도는 "Tliq"로서 나타내며 유리 조성물이 1000 poise의 점도를 갖는 경우 온도는 "T3"(또한 "T log 3" 점도 온도로서 지칭됨)을 나타낸다. 유리 조성물의 예의 액상선 온도 및 T3 온도는 유리 조성물 중 일부의 경우 측정하였고 다른 것의 경우에는 계산하였다. 유리 섬유는 실시예 조성물을 사용하여 형성시켰고 유전 상수 및 소산 계수는 유리 섬유 중 일부의 경우 측정하였고 다른 것의 경우에는 계산하였다. 유전 상수는 "Dk" 값으로 나타내고 소산 계수는 "Df" 값으로 나타낸다.
[표 1]
Figure pct00002
[표 2]
Figure pct00003
[표 3]
Figure pct00004
[표 4]
Figure pct00005
[표 5]
Figure pct00006
[표 6]
Figure pct00007
[표 7]
Figure pct00008
[표 8]
Figure pct00009
[표 9]
Figure pct00010
[표 10]
Figure pct00011
[표 11]
Figure pct00012
[표 12]
Figure pct00013
표 1 내지 12에 나타낸 샘플 유리 조성물을 갖는 배치(batches)는 전형적으로 하기 기술한 바와 같이 제조된다. 유리 합성은 배치 전-처리(기계적 및 열적), 1차 용융, 물 속에서 프릿팅(fritting) 또는 파쇄(crushing), 2차 용융, 및 최종적으로, 유리를 흑연 주형에 붓기를 전형적으로 포함한다.
유리 표본은 ASTM C 829-81에 따라 결정화 가능성(액상선 온도)에 대해 전형적으로 시험된다.
T log 3 점도 온도는 ASTM C 965-81을 사용하여 전형적으로 측정된다.
10 GHz에서 유전 특성의 측정은 SPDR 시험으로 당해 분야에서 또한 지칭되는, 분할 포스트 유전체 공진기법을 사용하여 전형적으로 수행된다.
표 1 내지 12에 나타낸 바와 같이, 10 GHz에서, 실시예의 유리 조성물은 4.75 이하의 유전 상수, 및 28x10-4 이하의 소산 계수를 갖는다. 구체적으로, 10 GHz에서, 유전 상수는 4.34 내지 4.75이고, 소산 계수는 19x10-4 내지 28x10-4이다. 따라서, 실시예에서 유리 조성물은 E-Glass의 유전 특성 미만의 낮은 유전 상수 및 낮은 소산 계수를 나타내었다.
또한, 실시예의 유리 조성물은 1352℃ 내지 1431℃의 T log 3 점도 온도를 나타내었고, 이는 D-Glass의 대표적인 점도 온도(대략 1400℃)와 유사하다. 1350℃ 초과의 T log 3 점도 온도를 갖는 것은 본 발명에 따른 유리 조성물을 섬유화하는데 유리하다. 따라서, 실시예에 따라서, 및 본 발명의 구현예에 따라서 유리 조성물은 1350℃을 초과한다.
또한, 실시예의 유리 조성물은 1011℃ 내지 1342℃의 액상선 온도를 나타내었다. 1000℃ 초과, 또는 일부 구현예에서 1050℃ 초과의 액상선 온도를 갖는 것은 본 발명에 따른 유리 조성물을 섬유화하는데 유리하다. 따라서, 실시예 및 본 발명의 구현예에 따른 유리 조성물은 1000℃를 초과한다.
본 발명의 유리 섬유는 낮은 유전 상수 및 낮은 소산 계수를 가지며 인쇄 배선판(printed wiring board)용 유리 섬유로서 탁월하다. 유리 섬유는 고속 라우팅 시스템(high speed routing system)에 사용된 고-밀도 회로용 인쇄 배선판을 보강하는데 매우 특히 적합하다. 또한, 본 발명의 섬유를 제조하는데 사용된 유리 조성물은 가공성(workability)이 우수하다. 따라서, 안정적인 낮은 유전의 유리 섬유를 용이하게 생산할 수 있다.
본 발명의 유리 섬유를 함유하는 다양한 기본 재료는 직물, 부직포, 단방향 직물, 니트 제품(knitted product), ?h드 스트랜드, 로빙(roving), 필라멘트 상처 제품, 유리 분말, 및 매트를 포함하여 제조될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 기본 재료와 플라스틱 수지 매트릭스(예를 들면, 열가소성 플라스틱, 결합된 열가소성, 시트 몰딩 화합물(sheet molding compound), 벌크 몰딩 화합물(bulk molding compound), 또는 프레페그(prepeg)) 중 적어도 하나로 형성된 복합 재료들은 주변 통신 장치 등을 위한 보강재로도 사용될 수 있다. 예를 들면, 본 발명에 따른 유리 섬유를 포함하는 복합 재료는 약 300 MHz 내지 약 30 GHz의 범위의 주파수에서 레이더 투과성 응용(radar transparency application)에 사용될 수 있다.
개시되고 설명된 공정은 유리 섬유에 관한 것으로, 내열 또는 다른 수단에 의해 동력이 공급된, 섬유화 부싱(fiberizing bushing)의 기저부에 위치한 오리피스(orifice)로부터 흘러나오는 용융된 유리의 스트림을 기계적으로 감쇠시킴으로써 수득될 수 있다. 이러한 유리 섬유는 특히 유기 및/또는 무기 매트릭스를 갖는 복합재에 사용되는 메쉬(mesh) 및 직물의 생산을 위해 의도될 수 있다.
필요에 따라, 본 발명의 상세한 구현예가 본원에 개시되어 있지만; 개시된 구현예는 다양하고 대안적인 형태로 구현될 수 있는 단지 본 발명의 예시일 뿐임을 이해해야 한다. 따라서, 본원에 개시된 특정 구조 및 기능적 세부사항은 제한하는 것으로 해석되어서는 안 되며, 단지 청구항들에 대한 근거로서 그리고 당업자에게 본 발명을 다양하게 채용하도록 교시하기 위한 대표적인 근거로서 해석되어야 한다. 첨부된 특허청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고, 바람직한 구현예 및 실시예의 전술한 설명에 많은 변경 및 대체가 가능함은 당업자에게 있어서 명백할 것이다.
본 발명의 다양한 구현예 및 실시예가 상기한 바와 같이 기술되었지만, 이러한 설명은 예시 및 설명의 목적으로 제공된다. 상기 개시된 구현예, 시스템, 및 방법으로부터의 변형, 변경, 수정, 및 이탈은 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 채택될 수 있다.

Claims (19)

  1. 48.0 내지 58.0 중량 퍼센트의 SiO2;
    15.0 내지 26.0 중량 퍼센트의 B2O3;
    12.0 내지 18.0 중량 퍼센트의 Al2O3;
    0.25 중량 퍼센트 초과 내지 3.0 중량 퍼센트의 P2O5;
    0.25 중량 퍼센트 초과 내지 7.0 중량 퍼센트의 CaO;
    5.0 중량 퍼센트 이하의 MgO;
    0 중량 퍼센트 초과 내지 1.5 중량 퍼센트의 SnO2로 본질적으로 이루어짐; 및
    6.0 중량 퍼센트 이하의 TiO2
    를 포함하는 유리 조성물로서,
    상기 조성물은 1350℃ 초과의 온도에서 1000 poise의 유리 점도를 가지고,
    상기 조성물은 1000℃ 초과의 액상선 온도(liquidus temperature)를 갖는,
    유리 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유리 조성물이:
    49.0 내지 57.5 중량 퍼센트의 SiO2;
    15.5 내지 25.5 중량 퍼센트의 B2O3;
    12.5 내지 17.5 중량 퍼센트의 Al2O3;
    0.25 중량 퍼센트 초과 내지 3.0 중량 퍼센트의 P2O5;
    0.25 중량 퍼센트 초과 내지 6.5 중량 퍼센트의 CaO;
    4.5 중량 퍼센트 이하의 MgO;
    0 중량 퍼센트 초과 내지 1.25 중량 퍼센트의 SnO2로 본질적으로 이루어짐; 및
    5.5 중량 퍼센트 이하의 TiO2
    를 추가로 포함하는, 유리 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유리 조성물이:
    50.0 내지 57.0 중량 퍼센트의 SiO2;
    16.0 내지 25.0 중량 퍼센트의 B2O3;
    13.0 내지 17.0 중량 퍼센트의 Al2O3;
    0.25 중량 퍼센트 초과 내지 3.0 중량 퍼센트의 P2O5;
    0.25 중량 퍼센트 초과 내지 6.0 중량 퍼센트의 CaO;
    4.0 중량 퍼센트 이하의 MgO;
    0 중량 퍼센트 초과 내지 1.0 중량 퍼센트의 SnO2로 본질적으로 이루어짐; 및
    5.0 중량 퍼센트 이하의 TiO2
    를 추가로 포함하는 유리 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 조성물이
    49.0 중량 퍼센트 이상의 SiO2;
    57.5 중량 퍼센트 이하의 SiO2;
    15.5 중량 퍼센트 이상의 B2O3;
    25.5 중량 퍼센트 이하의 B2O3;
    12.50 중량 퍼센트 이상의 Al2O3;
    17.50 중량 퍼센트 이하의 Al2O3;
    0.25 중량 퍼센트 초과의 P2O5;
    3.0 중량 퍼센트 이하의 P2O5;
    0.25 중량 퍼센트 초과의 CaO;
    6.5 중량 퍼센트 이하의 CaO;
    4.5 중량 퍼센트 이하의 MgO;
    0 중량 퍼센트 초과의 SnO2;
    1.25 중량 퍼센트 이하의 SnO2; 및/또는
    5.5 중량 퍼센트 이하의 TiO2 중 하나 이상
    을 추가로 포함하는, 유리 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 조성물이
    50.0 중량 퍼센트 이상의 SiO2;
    57.0 중량 퍼센트 이하의 SiO2;
    16.0 중량 퍼센트 이상의 B2O3;
    25.0 중량 퍼센트 이하의 B2O3;
    13.0 중량 퍼센트 이상의 Al2O3;
    17.0 중량 퍼센트 이하의 Al2O3;
    0.25 중량 퍼센트 초과의 P2O5;
    3.0 중량 퍼센트 이하의 P2O5;
    0.25 중량 퍼센트 초과의 CaO;
    6.0 중량 퍼센트 이하의 CaO;
    4.0 중량 퍼센트 이하의 MgO;
    0 중량 퍼센트 초과의 SnO2;
    1.0 중량 퍼센트 이하의 SnO2; 및/또는
    5.0 중량 퍼센트 이하의 TiO2 중 하나 이상
    을 추가로 포함하는, 유리 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 유리 조성물이 1차 실투 상(primary devitrification phase)으로서 알루미노-보레이트 멀라이트 결정(Alumino-Borate Mullite crystal)으로 결정화되고 이를 형성하는 경향이 있는 고유의 네트워크 구조(inherent network structure)를 갖는, 유리 조성물.
  7. 연속적으로 제작가능한 저 유전 유리 섬유(low dielectric glass fiber)를 제공하는 방법으로서,
    제1항에 따른 유리 조성물을 유리 용융기(glass melter)의 용융 구역에 제공하는 단계;
    조성물을 가열하여 액상선 온도를 초과하는 온도를 형성시키는 단계; 및
    상기 용융된 유리를 연속적으로 섬유화하여 낮은 유전 상수 및 낮은 소산 계수(dissipation factor) 유리 섬유를 생산하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  8. 48.0 내지 58.0 중량 퍼센트의 SiO2;
    15.0 내지 26.0 중량 퍼센트의 B2O3;
    12.0 내지 18.0 중량 퍼센트의 Al2O3;
    0.25 중량 퍼센트 초과 내지 3.0 중량 퍼센트의 P2O5;
    0.25 중량 퍼센트 초과 내지 7.00 중량 퍼센트의 CaO;
    5.0 중량 퍼센트 이하의 MgO;
    0 중량 퍼센트 초과 내지 1.5 중량 퍼센트의 SnO2로 본질적으로 이루어짐; 및
    6.0 중량 퍼센트 이하의 TiO2
    를 포함하는, 유리 조성물로부터 형성된 낮은 유전 유리 섬유로서;
    상기 조성물은 1350℃ 초과의 온도에서 1000 poise의 유리 점도를 가지고,
    상기 유리 조성물은 1000℃ 초과의 액상선 온도를 갖는,
    낮은 유전 유리 섬유.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 유리 조성물이:
    49.0 내지 57.5 중량 퍼센트의 SiO2;
    15.5 내지 25.5 중량 퍼센트의 B2O3;
    12.5 내지 17.50 중량 퍼센트의 Al2O3;
    0.25 중량 퍼센트 초과 내지 3.0 중량 퍼센트의 P2O5;
    0.25 중량 퍼센트 초과 내지 6.5 중량 퍼센트의 CaO;
    4.5 중량 퍼센트 이하의 MgO;
    0 중량 퍼센트 초과 내지 1.5 중량 퍼센트의 SnO2로 본질적으로 이루어짐; 및
    5.5 중량 퍼센트 이하의 TiO2
    를 추가로 포함하는, 낮은 유전 유리 섬유.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 유리 조성물이:
    50.0 내지 57.0 중량 퍼센트의 SiO2;
    16.0 내지 25.0 중량 퍼센트의 B2O3;
    13.0 내지 17.0 중량 퍼센트의 Al2O3;
    0.25 중량 퍼센트 초과 내지 3.0 중량 퍼센트의 P2O5;
    0.25 중량 퍼센트 초과 내지 6.0 중량 퍼센트의 CaO;
    4.0 중량 퍼센트 이하의 MgO;
    0 중량 퍼센트 초과 내지 1.0 중량 퍼센트의 SnO2로 본질적으로 이루어짐; 및
    5.0 중량 퍼센트 이하의 TiO2
    를 추가로 포함하는, 낮은 유전 유리 섬유.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 유리 조성물이:.
    49.0 중량 퍼센트 이상의 SiO2;
    57.5 중량 퍼센트 이하의 SiO2;
    15.5 중량 퍼센트 이상의 B2O3;
    25.5 중량 퍼센트 이하의 B2O3;
    12.5 중량 퍼센트 이상의 Al2O3;
    17.50 중량 퍼센트 이하의 Al2O3;
    0.25 중량 퍼센트 초과의 P2O5;
    3.0 중량 퍼센트 이하의 P2O5;
    0.25 중량 퍼센트 초과의 CaO;
    6.5 중량 퍼센트 이하의 CaO;
    4.5 중량 퍼센트 이하의 MgO;
    0 중량 퍼센트 초과의 SnO2;
    1.25 중량 퍼센트 이하의 SnO2; 및/또는
    5.5 중량 퍼센트 이하의 TiO2 중 하나 이상
    을 추가로 포함하는, 낮은 유전 유리 섬유.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 유리 조성물이:
    50.0 중량 퍼센트 이상의 SiO2;
    57.0 중량 퍼센트 이하의 SiO2;
    16.0 중량 퍼센트 이상의 B2O3;
    25.0 중량 퍼센트 이하의 B2O3;
    13.0 중량 퍼센트 이상의 Al2O3;
    17.0 중량 퍼센트 이하의 Al2O3;
    0.25 중량 퍼센트 초과의 P2O5;
    3.0 중량 퍼센트 이하의 P2O5;
    0.25 중량 퍼센트 초과의 CaO;
    6.0 중량 퍼센트 이하의 CaO;
    4.0 중량 퍼센트 이하의 MgO;
    0 중량 퍼센트 초과의 SnO2;
    1.0 중량 퍼센트 이하의 SnO2; 및/또는
    5.0 중량 퍼센트 이하의 TiO2 중 하나 이상
    을 추가로 포함하는, 낮은 유전 유리 섬유.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 유리 섬유가 6 이하의 유전 상수 및/또는 실온에서 10 GHz의 주파수에서 38x10-4 이하의 소산 계수를 갖는, 유리 섬유.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 유리 섬유가 4.80 이하의 유전 상수 및/또는 실온에서 10 GHz의 주파수에서 30x10-4 이하의 소산 계수를 갖는, 유리 섬유.
  15. 제8항에 있어서,
    상기 유리 섬유가 4.70 이하의 유전 상수 및/또는 실온에서 10 GHz의 주파수에서 28x10-4 이하의 소산 계수를 갖는, 유리 섬유.
  16. 제8항에 따른 유리 섬유를 포함하는, 유리섬유 보강 물품(fiberglass reinforced article).
  17. 제16항에 있어서,
    상기 물품이 인쇄 회로 기판(printed circuit board)인, 유리섬유 보강 물품.
  18. 제8항에 있어서,
    상기 유리 섬유가 알루미노-보레이트 멀라이트 결정으로 결정화되고 이를 형성하는 경향이 있는 고유의 네트워크 구조를 갖는 유리 조성물로 형성되는, 유리 섬유.
  19. 제8항에 따른 유리 섬유를 포함하는 제품으로서,
    제품이 인쇄 회로 기판, 직물(woven fabric), 부직포(non-woven fabric), 단방향 직물(unidirectional fabric), ?h드 스트랜드(chopped strand), ?h드 스트랜드 매트(chopped strand mat), 복합 재료(composite material), 및 통신 신호 전송 매체(communication signal transport medium)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 제품.
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