(57)【要約】例えば、エレクトロニクス用途、強化用途などを含む種々の用途で有用なガラス組成物を提供する。ガラス組成物の一部の実施形態は、望ましい繊維形成特性も有しつつ、望ましい誘電定数、望ましい散逸率および／または望ましい機械的特性がもたらされ得る。例えば、一部の実施形態において、ガラス繊維は、プリント基板（「ＰＣＢ」）を含む複合基板を強化するために使用することができる繊維を形成するように適合される。より具体的には、本発明の一部の実施形態は、ＰＣＢの性能を高めることが可能な電気的特性を有するガラス繊維の強化に関する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳｉＯ２    ５３．５〜７７重量パーセント；
Ｂ２Ｏ３    ４．５〜１４．５重量パーセント；
Ａｌ２Ｏ３    ４．５〜１８．５重量パーセント；
ＭｇＯ    ４〜１２．５重量パーセント；
ＣａＯ    ０〜１０．５重量パーセント；
Ｌｉ２Ｏ    ０〜４重量パーセント；
Ｎａ２Ｏ    ０〜２重量パーセント；
Ｋ２Ｏ    ０〜１重量パーセント；
Ｆｅ２Ｏ３    ０〜１重量パーセント；
Ｆ２    ０〜２重量パーセント；
ＴｉＯ２    ０〜２重量パーセント；および
他の構成物質  合計で０〜５重量パーセント
を含む繊維形成に適したガラス組成物。
【請求項２】
ＳｉＯ２    ６２〜６８重量パーセント；
Ｂ２Ｏ３    ６〜９重量パーセント；
Ａｌ２Ｏ３    １０〜１８重量パーセント；および
ＭｇＯ    ８〜１２重量パーセント
を含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
Ｌｉ２Ｏ含量が１〜２重量パーセントである、請求項２に記載の組成物。
【請求項４】
ＭｇＯ含量が５重量パーセントより多い、請求項１に記載の組成物。
【請求項５】
ＭｇＯ含量が８重量パーセントより多い、請求項１に記載の組成物。
【請求項６】
ＣａＯ含量が０〜３重量パーセントである、請求項１に記載の組成物。
【請求項７】
ＣａＯ含量が少なくとも１重量パーセントである、請求項１に記載の組成物。
【請求項８】
ＴｉＯ２含量が０〜１重量パーセントである、請求項１に記載の組成物。
【請求項９】
Ｂ２Ｏ３含量が６〜１１重量パーセントである、請求項１に記載の組成物。
【請求項１０】
Ｂ２Ｏ３含量が６〜９重量パーセントである、請求項１に記載の組成物。
【請求項１１】
Ａｌ２Ｏ３含量が９〜１８重量パーセントである、請求項１に記載の組成物。
【請求項１２】
Ａｌ２Ｏ３含量が１０〜１８重量パーセントである、請求項１に記載の組成物。
【請求項１３】
ＳｉＯ２含量が約６０重量パーセントよりも多い、請求項１に記載の組成物。
【請求項１４】
前記構成物質が、１ＧＨｚの周波数で６．７未満の誘電定数（Ｄｋ）を有するガラスが得られるように選択される、請求項１に記載の組成物。
【請求項１５】
前記構成物質が、１ＧＨｚの周波数で６未満の誘電定数（Ｄｋ）を有するガラスが得られるように選択される、請求項１に記載の組成物。
【請求項１６】
前記構成物質が、１ＧＨｚの周波数で５．６未満の誘電定数（Ｄｋ）を有するガラスが得られるように選択される、請求項１に記載の組成物。
【請求項１７】
前記構成物質が、１ＧＨｚの周波数で５．２未満の誘電定数（Ｄｋ）を有するガラスが得られるように選択される、請求項１に記載の組成物。
【請求項１８】
前記構成物質が、１ＧＨｚの周波数で５．０未満の誘電定数（Ｄｋ）を有するガラスが得られるように選択される、請求項１に記載の組成物。
【請求項１９】
前記構成物質が、１ＧＨｚの周波数で０．００７未満の散逸率（Ｄｆ）を有するガラスが得られるように選択される、請求項１に記載の組成物。
【請求項２０】
前記構成物質が、１ＧＨｚの周波数で０．００３未満の散逸率（Ｄｆ）を有するガラスが得られるように選択される、請求項１に記載の組成物。
【請求項２１】
前記構成物質が、１０００ポイズの粘度で１３７０℃以下の成形温度ＴＦが得られるように選択される、請求項１に記載の組成物。
【請求項２２】
前記構成物質が、１０００ポイズの粘度で１３２０℃以下の成形温度ＴＦが得られるように選択される、請求項１に記載の組成物。
【請求項２３】
前記構成物質が、１０００ポイズの粘度で１３００℃以下の成形温度ＴＦが得られるように選択される、請求項１に記載の組成物。
【請求項２４】
前記構成物質が、１０００ポイズの粘度で１２９０℃以下の成形温度ＴＦが得られるように選択される、請求項１に記載の組成物。
【請求項２５】
前記構成物質が、１０００ポイズの粘度で１２６０℃以下の成形温度ＴＦが得られるように選択される、請求項１に記載の組成物。
【請求項２６】
前記構成物質が、前記成形温度よりも少なくとも５５℃低い液相線温度（ＴＬ）が得られるように選択される、請求項２５に記載の組成物。
【請求項２７】
Ｌｉ２Ｏ含量が０．４〜２．０重量パーセントである、請求項１に記載の組成物。
【請求項２８】
Ｌｉ２Ｏ含量が（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）含量よりも多い、請求項１に記載の組成物。
【請求項２９】
（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）含量が２重量パーセント未満である、請求項１に記載の組成物。
【請求項３０】
０〜１重量パーセントのＢａＯと０〜２重量パーセントのＺｎＯを含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項３１】
本質的にＢａＯを含まず、本質的にＺｎＯを含まない、請求項１に記載の組成物。
【請求項３２】
他の構成物質が、存在する場合、０〜２重量パーセントの総量で存在する、請求項１に記載の組成物。
【請求項３３】
他の構成物質が、存在する場合、０〜１重量パーセントの総量で存在する、請求項１に記載の組成物。
【請求項３４】
ＳｉＯ２    少なくとも６０重量パーセント；
Ｂ２Ｏ３    ５〜１１重量パーセント；
Ａｌ２Ｏ３    ５〜１８重量パーセント；
ＭｇＯ    ５〜１２重量パーセント；
ＣａＯ    ０〜１０重量パーセント；
Ｌｉ２Ｏ    ０〜３重量パーセント；
Ｎａ２Ｏ    ０〜２重量パーセント；
Ｋ２Ｏ    ０〜１重量パーセント；
Ｆｅ２Ｏ３    ０〜１重量パーセント；
Ｆ２    ０〜２重量パーセント；
ＴｉＯ２    ０〜２重量パーセント；および
他の構成物質  合計で０〜５重量パーセント
を含む繊維形成に適したガラス組成物。
【請求項３５】
前記構成物質が、１ＧＨｚの周波数で６．７未満の誘電定数（Ｄｋ）を有するガラスが得られるように選択される、請求項３４に記載の組成物。
【請求項３６】
前記構成物質が、１ＧＨｚの周波数で６未満の誘電定数（Ｄｋ）を有するガラスが得られるように選択される、請求項３４に記載の組成物。
【請求項３７】
前記構成物質が、１ＧＨｚの周波数で５．６未満の誘電定数（Ｄｋ）を有するガラスが得られるように選択される、請求項３４に記載の組成物。
【請求項３８】
前記構成物質が、１ＧＨｚの周波数で５．２未満の誘電定数（Ｄｋ）を有するガラスが得られるように選択される、請求項３４に記載の組成物。
【請求項３９】
前記構成物質が、１ＧＨｚの周波数で５．０未満の誘電定数（Ｄｋ）を有するガラスが得られるように選択される、請求項３４に記載の組成物。
【請求項４０】
前記構成物質が、１ＧＨｚの周波数で０．００７未満の散逸率（Ｄｆ）を有するガラスが得られるように選択される、請求項３４に記載の組成物。
【請求項４１】
前記構成物質が、１ＧＨｚの周波数で０．００３未満の散逸率（Ｄｆ）を有するガラスが得られるように選択される、請求項３４に記載の組成物。
【請求項４２】
前記構成物質が、１０００ポイズの粘度で１３７０℃以下の成形温度ＴＦが得られるように選択される、請求項３４に記載の組成物。
【請求項４３】
前記構成物質が、１０００ポイズの粘度で１３２０℃以下の成形温度ＴＦが得られるように選択される、請求項３４に記載の組成物。
【請求項４４】
前記構成物質が、１０００ポイズの粘度で１３００℃以下の成形温度ＴＦが得られるように選択される、請求項３４に記載の組成物。
【請求項４５】
前記構成物質が、１０００ポイズの粘度で１２９０℃以下の成形温度ＴＦが得られるように選択される、請求項３４に記載の組成物。
【請求項４６】
前記構成物質が、１０００ポイズの粘度で１２９０℃以下の成形温度ＴＦが得られるように選択される、請求項３４に記載の組成物。
【請求項４７】
前記構成物質が、前記成形温度よりも少なくとも５５℃低い液相線温度（ＴＬ）が得られるように選択される、請求項４６に記載の組成物。
【請求項４８】
Ｌｉ２Ｏ含量が０．４〜２．０重量パーセントである、請求項３４に記載の組成物。
【請求項４９】
Ｌｉ２Ｏ含量が（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）含量よりも多い、請求項３４に記載の組成物。
【請求項５０】
（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）含量が２重量パーセント未満である、請求項３４に記載の組成物。
【請求項５１】
ＳｉＯ２    ６０〜６８重量パーセント；
Ｂ２Ｏ３    ５〜１０重量パーセント；
Ａｌ２Ｏ３    １０〜１８重量パーセント；
ＭｇＯ    ８〜１２重量パーセント；
ＣａＯ    ０〜４重量パーセント；
Ｌｉ２Ｏ    ０〜３重量パーセント；
Ｎａ２Ｏ    ０〜２重量パーセント；
Ｋ２Ｏ    ０〜１重量パーセント；
Ｆｅ２Ｏ３    ０〜１重量パーセント；
Ｆ２    ０〜２重量パーセント；
ＴｉＯ２    ０〜２重量パーセント；および
他の構成物質  合計で０〜５重量パーセント
を含む繊維形成に適したガラス組成物。
【請求項５２】
ＳｉＯ２    ６２〜６８重量パーセント；
Ｂ２Ｏ３    約９重量パーセント未満；
Ａｌ２Ｏ３    １０〜１８重量パーセント；
ＭｇＯ    ８〜１２重量パーセント；および
ＣａＯ    ０〜４重量パーセント；
を含む繊維形成に適したガラス組成物であって、ガラスが６．７未満の誘電定数（Ｄｋ）で、１０００ポイズの粘度で１３７０℃以下の成形温度ＴＦを示す、ガラス組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
本出願は、２０１１年９月９日に出願された米国特許出願第１３／２２９，０１２号に対して優先権を主張する。この米国特許出願第１３／２２９，０１２号は、２０１０年１１月５日に出願された米国特許出願第１２／９４０，７６４号の一部継続出願であり、この米国特許出願第１２／９４０，７６４号は、２００６年１２月１４日に出願された米国特許出願第１１／６１０，７６１号であって現在は２０１０年１１月９日に発行された米国特許第７，８２９，４９０号の一部継続出願であり、これらの内容はその全体が本明細書において参照として援用される。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、例えば、ガラス繊維を形成するために使用可能なガラス組成物に関する。このようなガラス繊維は、広範囲にわたる末端用途での適用に使用することができる。
【０００３】
例えば、一部の実施形態において、ガラス繊維は、プリント基板（「ＰＣＢ」）を含む複合基板を強化するために使用することができる繊維を形成するように適合される。より具体的には、本発明の一部の実施形態は、ＰＣＢの性能を高めることが可能な電気的特性を有するガラス繊維の強化に関する。
【０００４】
「Ｄｋ」は、材料の誘電定数であり、「誘電率」としても知られ、材料が電気エネルギーを蓄える能力の指標である。コンデンサとして使用される材料は、望ましくは、比較的高いＤｋを有し、一方、ＰＣＢ基板の一部として使用される材料は、望ましくは、特に高速回路の場合には、低Ｄｋを有する。Ｄｋは、同じ２枚の金属板の間の空隙（空気または真空）に蓄えられる電荷量に対する、２枚の金属板の間の所与の材料に蓄えられる電荷の比率（すなわち電気容量）である。「Ｄｆ」、すなわち散逸率は、誘電材料における電力消失の指標である。Ｄｆは、電流の容量性要素に対する電流の抵抗損失要素の比率であり、損失角の正接に等しい。高速回路の場合、ＰＣＢ基材を含む材料のＤｆが比較的低いことが望ましい。
【０００５】
ＰＣＢは、一般的に、「Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｇｌａｓｓ  Ｆｉｂｅｒ  Ｓｔｒａｎｄｓ」Ｄ  ５７８  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｆｏｒ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓに基づき、組成物の「Ｅ−ガラス」群のガラス繊維で強化されてきた。この定義によれば、エレクトロニクス用途のためのＥ−ガラスは、５〜１０重量パーセントのＢ２Ｏ３を含み、このことは、ガラス組成物の誘電特性に対するＢ２Ｏ３の望ましい効果の認識を反映している。エレクトロニクス用途のためのＥ−ガラスは、典型的には、１ＭＨｚの周波数で６．７〜７．３の範囲のＤｋを有する。標準的なエレクトロニクス用Ｅ−ガラスは、実際の製造を促す融点および成形温度（ｆｏｒｍｉｎｇ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）ももたらされるように配合される。成形温度（粘度が１０００ポイズである温度）は、本明細書ではＴＦとも呼ばれ、商業的なエレクトロニクス用Ｅ−ガラスは、典型的には、１１７０℃〜１２５０℃の範囲である。
【０００６】
高性能プリント基板は、よりよい性能（すなわち、ノイズ信号の伝送が少ない）のために、遠隔通信および電子計算における用途のためにＥ−ガラスと比較して低いＤｋを有する基板の強化を必要とする。任意選択で、エレクトロニクス産業によって、Ｅ−ガラスと比較してＤｆが小さいことも望ましい。ＰＣＢ産業は、低誘電繊維ガラスを必要とするが、ガラス繊維強化の製造は、低誘電繊維の首尾良い商業化を達成するために経済的な実現可能性という課題に対処することを必要とする。この目的のために、従来技術で提案されたＤｋがある程度低いガラス組成物は、この経済に関する課題に十分に対処していない。
【０００７】
従来技術における誘電率がある程度低いガラスは、高ＳｉＯ２含量または高Ｂ２Ｏ３含量、または高ＳｉＯ２および高Ｂ２Ｏ３の組み合わせを特徴とする。後者の一例は、「Ｄ−ガラス」として知られている。低Ｄｋガラスへのこのアプローチに関する詳細な情報は、Ｌ．ＮａｖｉａｓおよびＲ．Ｌ．Ｇｒｅｅｎによる文献（非特許文献１）、特許文献１（Ｓ．Ｔａｍｕｒａ）、特許文献２（Ｙ．Ｈｉｒｏｋａｚｕ）の中に見いだすことができる。ＳｉＯ２繊維およびＤ−ガラス型のガラスは、ＰＣＢ基板（例えば、織布繊維およびエポキシ樹脂で構成される積層体）の布形態において強化材として使用されてきた。これらのアプローチは、両方とも首尾良く低Ｄｋをもたらす（時に、約３．８または４．３と低い）が、このような組成物の高融点および高成形温度によって、このような繊維が望ましくない程度まで高コストとなる。Ｄ−ガラス繊維は、典型的には、１４００℃を超える成形温度を必要とし、ＳｉＯ２繊維は、約２０００℃程度の成形温度を必要とする。さらに、Ｄ−ガラスは、２０重量％以上の高Ｂ２Ｏ３含量を特徴とする。Ｂ２Ｏ３は、従来のエレクトロニクス用Ｅ−ガラスを製造するのに必要な最も高価な原材料のひとつであるため、Ｄ−ガラスにおいてＢ２Ｏ３をかなり多く使用すると、Ｅ−ガラスと比較して、そのコストが顕著に増大する。したがって、ＳｉＯ２も、Ｄ−ガラス繊維も、大スケールで高性能ＰＣＢ基板材料を製造する現実的な解決法を提供しない。
【０００８】
高Ｂ２Ｏ３濃度（すなわち、１１〜２５重量パーセント）および他の比較的高価な成分、例えば、ＺｎＯ（１０重量パーセントまで）およびＢａＯ（１０重量パーセントまで）に基づく他の低誘電繊維ガラスが、特許文献２（Ｈｉｒｏｋａｚｕ）に記載されており、１ＭＨｚで４．８〜５．６範囲のＤｋ値が報告されている。これらの組成物中にＢａＯが含まれることは、コストと環境の理由から問題である。この参考文献の組成物において、高価なＢ２Ｏ３の濃度が高いにもかかわらず、開示されている繊維の成形温度は、比較的高い（例えば、１３５５℃〜１４２９℃）。同様に、高Ｂ２Ｏ３濃度（すなわち、１４〜２０重量パーセント）および相対的に高価なＴｉＯ２（５重量パーセントまで）に基づく他の低誘電繊維ガラスが、特許文献１（Ｔａｍｕｒａ）に記載されており、１ＭＨｚでのＤｋが４．６〜４．８であり、散逸率Ｄｆが０．０００７〜０．００１である。特許文献３（Ｈｉｒｏｓｈｉら）において、１ＭＨｚで５．２〜５．３の範囲のＤｋを有するホウ素を含まない低誘電ガラスが開示されている。これらのホウ素を含まないガラスは、おそらくコストが比較的低い原材料を用いることによって低Ｄｋをもたらすが、これらの欠点は、１０００ポイズの溶融粘度での繊維の成形温度が１３７６℃〜１５４８℃と高いことである。さらに、これらのホウ素を含まないガラスは、非常に狭い成形ウィンドウ（成形温度と液相線温度の差）を有し、典型的には、２５℃以下（一部の場合では、負）であり、一方、商業的な繊維ガラス産業において、一般的に約５５℃以上のウィンドウが好都合であると考えられる。
【０００９】
コストの増大を管理しつつ、ＰＣＢの性能を高めるために、Ｅ−ガラス組成物と比較して、電気的特性（Ｄｋおよび／またはＤｆ）の顕著な向上をもたらすガラス繊維のための組成物を提供し、同時に、ＳｉＯ２およびＤ−ガラス型および上述の低誘電ガラスへの他の従来技術のアプローチよりも実際に低い成形温度をもたらすことが有利であろう。原材料のコストを顕著に下げるために、Ｂ２Ｏ３含量をＤ−ガラスのＢ２Ｏ３含量よりも低く（例えば、１３重量パーセント未満または１２パーセント未満）維持することが望ましいだろう。また、一部の状況では、ガラス組成物が、エレクトロニクス用Ｅ−ガラスのＡＳＴＭの定義に含まれ、そのため、１０重量パーセント以下のＢ２Ｏ３を必要とすることも有利であり得る。また、繊維ガラス産業では一般的ではないＢａＯまたはＺｎＯのような高価な材料を必要とすることなく、低Ｄｋガラス繊維を製造することも有利であろう。それに加え、市販の実用ガラス組成物は、望ましくは、原材料中の不純物について許容範囲を有し、それによりあまり高価ではないバッチ材料の使用も可能となる。
【００１０】
ＰＣＢ複合材におけるガラス繊維の重要な機能は、機械的強度を与えることであるため、電気的特性の向上は、ガラス繊維の強度を顕著に犠牲にすることなく達成されることが最良であろう。ガラス繊維の強度は、ヤング率または本来の引張強度の観点であらわすことができる。一部の代替となるアプローチで必要とされるように、新しい低誘電繊維ガラスという解決法を使用し、使用する樹脂の大幅な変化を必要とせず、またはより高価な樹脂を少なくとも実質的に必要とせずにＰＣＢを製造することも望ましい。
【００１１】
一部の実施形態において、本発明のガラス組成物を、限定されないが、航空宇宙、航空機産業、風力エネルギー、積層体、レードームおよび他の用途を含むさまざまな他の末端用途での適用において、他のポリマー樹脂の強化に使用することができる繊維の形成に適合させる。このような用途において、電気的特性（例えば、上述のようなもの）は、重要な場合もあるし、重要ではない場合もある。一部の用途において、他の特性（例えば、比強度または比弾性率または重量）が重要な場合もある。一部の実施形態では、ガラス繊維は、まず布内に配列され得る。一部の実施形態では、本発明のガラス繊維は、他の形態で、例えば限定されないが、チョップドストランド（乾燥または湿潤）、ヤーン、ウォービング（ｗｏｖｉｎｇ）、プリプレグなどとして供給され得る。要するに、該ガラス組成物の種々の実施形態（および該組成物で形成される任意の繊維）が、さまざまな用途に使用され得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】米国特許出願第２００３／００５４９３６Ａ１号
【特許文献２】特許第３４０９８０６号公報
【特許文献３】特開２００２−１５４８４３号公報
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】「Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  Ｇｌａｓｓｅｓ  ａｔ  Ｕｌｔｒａ−Ｈｉｇｈ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓ  ａｎｄ  ｔｈｅｉｒ  Ｒｅｌａｔｉｏｎ  ｔｏ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ」，Ｊ．Ａｍ．Ｃｅｒａｍ．Ｓｏｃ．，２９，２６７〜２７６（１９４６）
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１４】
要旨
本発明の実施形態は、一般的に、ガラス組成物、およびガラス組成物から形成されたガラス繊維に関する。一部の実施形態において、電気的な用途（例えば、プリント基板）および強化用途（例えば、種々の用途で使用可能な繊維ガラスによって強化された複合体）を含む多くの用途にガラス繊維を使用することができる。一部の実施形態において、本発明の繊維化可能なガラス組成物は、従来技術の低Ｄｋガラス提案物よりも市販の実用繊維形成物に対してより導電性の温度−粘度関係を与えつつ、標準的なＥ−ガラスと比べて改善された電気的性能（すなわち、低誘Ｄｋおよび／または低Ｄｆ）を与えることができる。本発明のガラス組成物またはガラス繊維の一部の実施形態は、比較的低い原料バッチコストで商業的に作製され得る。一部の実施形態において、本発明のガラス繊維は、望ましいおよび／または商業的に許容され得る機械的特性を与えることができる。
【００１５】
本発明の別の態様において、ガラス組成物は、以下の構成物質：
ＳｉＯ２    ５３．５〜７７重量パーセント；
Ｂ２Ｏ３    ４．５〜１４．５重量パーセント；
Ａｌ２Ｏ３    ４．５〜１８．５重量パーセント；
ＭｇＯ    ４〜１２．５重量パーセント；
ＣａＯ    ０〜１０．５重量パーセント；
Ｌｉ２Ｏ    ０〜４重量パーセント；
Ｎａ２Ｏ    ０〜２重量パーセント；
Ｋ２Ｏ    ０〜１重量パーセント；
Ｆｅ２Ｏ３    ０〜１重量パーセント；
Ｆ２    ０〜２重量パーセント；
ＴｉＯ２    ０〜２重量パーセント；および
他の構成物質  合計で０〜５重量パーセント
を含み得、ガラス繊維の形態であってもよい。
【００１６】
本発明の別の態様において、ガラス組成物は、以下の構成物質：
ＳｉＯ２    ６０〜７７重量パーセント；
Ｂ２Ｏ３    ４．５〜１４．５重量パーセント；
Ａｌ２Ｏ３    ４．５〜１８．５重量パーセント；
ＭｇＯ    ８〜１２．５重量パーセント；
ＣａＯ    ０〜４重量パーセント；
Ｌｉ２Ｏ    ０〜３重量パーセント；
Ｎａ２Ｏ    ０〜２重量パーセント；
Ｋ２Ｏ    ０〜１重量パーセント；
Ｆｅ２Ｏ３    ０〜１重量パーセント；
Ｆ２    ０〜２重量パーセント；
ＴｉＯ２    ０〜２重量パーセント；および
他の構成物質  合計で０〜５重量パーセント
を含み得、ガラス繊維の形態であってもよい。
【００１７】
本発明の一態様において、ガラス組成物は、以下の構成物質：
ＳｉＯ２    ６０〜６８重量パーセント；
Ｂ２Ｏ３    ７〜１３重量パーセント；
Ａｌ２Ｏ３    ９〜１５重量パーセント；
ＭｇＯ    ８〜１５重量パーセント；
ＣａＯ    ０〜４重量パーセント；
Ｌｉ２Ｏ    ０〜２重量パーセント；
Ｎａ２Ｏ    ０〜１重量パーセント；
Ｋ２Ｏ    ０〜１重量パーセント；
Ｆｅ２Ｏ３    ０〜１重量パーセント；
Ｆ２    ０〜１重量パーセント；および
ＴｉＯ２    ０〜２重量パーセント
を含み得、ガラス繊維の形態であってもよい。
【００１８】
本発明の別の態様において、ガラス組成物は、以下の構成物質：
ＳｉＯ２    少なくとも６０重量パーセント；
Ｂ２Ｏ３    ５〜１１重量パーセント；
Ａｌ２Ｏ３    ５〜１８重量パーセント；
ＭｇＯ    ５〜１２重量パーセント；
ＣａＯ    ０〜１０重量パーセント；
Ｌｉ２Ｏ    ０〜３重量パーセント；
Ｎａ２Ｏ    ０〜２重量パーセント；
Ｋ２Ｏ    ０〜１重量パーセント；
Ｆｅ２Ｏ３    ０〜１重量パーセント；
Ｆ２    ０〜２重量パーセント；
ＴｉＯ２    ０〜２重量パーセント；および
他の構成物質  合計で０〜５重量パーセント
を含み得、ガラス繊維の形態であってもよい。
【００１９】
本発明の別の態様において、ガラス組成物は、以下の構成物質：
ＳｉＯ２    ６０〜６８重量パーセント；
Ｂ２Ｏ３    ５〜１０重量パーセント；
Ａｌ２Ｏ３    １０〜１８重量パーセント；
ＭｇＯ    ８〜１２重量パーセント；
ＣａＯ    ０〜４重量パーセント；
Ｌｉ２Ｏ    ０〜３重量パーセント；
Ｎａ２Ｏ    ０〜２重量パーセント；
Ｋ２Ｏ    ０〜１重量パーセント；
Ｆｅ２Ｏ３    ０〜１重量パーセント；
Ｆ２    ０〜２重量パーセント；
ＴｉＯ２    ０〜２重量パーセント；および
他の構成物質  合計で０〜５重量パーセント
を含み得、ガラス繊維の形態であってもよい。
【００２０】
本発明の別の態様において、ガラス組成物は、以下の構成物質：
ＳｉＯ２    ６２〜６８重量パーセント；
Ｂ２Ｏ３    ７〜９重量パーセント；
Ａｌ２Ｏ３    １１〜１８重量パーセント；
ＭｇＯ    ８〜１１重量パーセント；
ＣａＯ    １〜２重量パーセント；
Ｌｉ２Ｏ    １〜２重量パーセント；
Ｎａ２Ｏ    ０〜０．５重量パーセント；
Ｋ２Ｏ    ０〜０．５重量パーセント；
Ｆｅ２Ｏ３    ０〜０．５重量パーセント；
Ｆ２    ０．５〜１重量パーセント；
ＴｉＯ２    ０〜１重量パーセント；および
他の構成物質  合計で０〜５重量パーセント
を含み得、ガラス繊維の形態であってもよい。
【００２１】
一部の実施形態において、本発明の組成物は、比較的低いＣａＯ含量、例えば、約０〜４重量パーセント程度を特徴とするものである。また他の実施形態では、ＣａＯ含量は約０〜３重量パーセント程度であり得る。また他の実施形態では、ＣａＯ含量は約０〜２重量パーセント程度であり得る。一般に、ＣａＯ含量を最小限にすると電気的特性の改善がもたらされ、ＣａＯ含量は、一部の実施形態において、任意選択の構成物質とみなすことができるような低レベルまで低減された。一部の他の実施形態では、ＣａＯ含量は約１〜２重量パーセント程度であり得る。
【００２２】
他方で、ＭｇＯ含量は、この型のガラスでは比較的高く、一部の実施形態では、ＭｇＯ含量はＣａＯ含量の２倍である（重量パーセント基準で）。本発明の一部の実施形態は、約５．０重量パーセントより多いＭｇＯ含量を有するものであり得、他の実施形態では、ＭｇＯ含量は８．０重量パーセントより多い場合もあり得る。一部の実施形態では、本発明の組成物は、例えば約８〜１３重量パーセント程度のＭｇＯ含量を特徴とするものである。また他の実施形態では、ＭｇＯ含量は約９〜１２重量パーセント程度であり得る。一部の他の実施形態では、ＭｇＯ含量は約８〜１２重量パーセント程度であり得る。また他の一部の実施形態では、ＭｇＯ含量は約８〜１０重量パーセント程度であり得る。
【００２３】
一部の実施形態において、本発明の組成物は、例えば１６重量パーセント未満である（ＭｇＯ＋ＣａＯ）含量を特徴とするものである。また他の実施形態では、（ＭｇＯ＋ＣａＯ）含量は１３重量パーセント未満である。一部の他の実施形態では、（ＭｇＯ＋ＣａＯ）含量は７〜１６重量パーセントである。また他の一部の実施形態では、（ＭｇＯ＋ＣａＯ）含量は約１０〜１３重量パーセント程度であり得る。
【００２４】
また他の一部の実施形態では、本発明の組成物は、（ＭｇＯ＋ＣａＯ）／（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）含量比を特徴とするものであり、それは、約９．０程度であり得る。一部の特定の実施形態では、Ｌｉ２Ｏ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ）含量比は約０〜２．０程度であり得る。また他の一部の実施形態では、Ｌｉ２Ｏ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ）含量比は約１〜２．０程度であり得る。一部の特定の実施形態では、Ｌｉ２Ｏ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ）含量比は約１．０程度であり得る。
【００２５】
一部の他の実施形態では、（ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３）含量は７０〜７６重量パーセント程度であり得る。また他の実施形態では、（ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３）含量は７０重量パーセント程度であり得る。他の実施形態では、（ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３）含量は７３重量パーセント程度であり得る。さらに他の実施形態では、Ｂ２Ｏ３の重量パーセントに対するＡｌ２Ｏ３の重量パーセントの比は１〜３程度である。一部の他の実施形態では、Ｂ２Ｏ３の重量パーセントに対するＡｌ２Ｏ３の重量パーセントの比は１．５〜２．５程度である。一部の特定の実施形態では、ＳｉＯ２含量は６５〜６８重量パーセント程度である。
【００２６】
上記のように、先行技術の一部の低Ｄｋ組成物は、実質的な量のＢａＯを含めることが必要であるという不都合を有するが、本発明のガラス組成物ではＢａＯは必要とされないことがみとめられ得る。本発明の好都合な電気的特性および製造特性はＢａＯの存在を排除するものではないが、ＢａＯの意図的な含有がないことは、本発明の一部の実施形態のさらなる利点とみなすことができる。したがって、本発明の実施形態は、１．０重量パーセント未満のＢａＯの存在を特徴とするものであり得る。微量不純物量しか存在しない実施形態では、ＢａＯ含量は０．０５重量パーセント以下であることを特徴とするものであり得る。
【００２７】
本発明の組成物には、Ｂ２Ｏ３が、低Ｄｋを達成するために高いＢ２Ｏ３に依存している先行技術アプローチよりも少ない量で含まれている。これにより相当な費用削減がもたらされる。一部の実施形態では、必要なＢ２Ｏ３含量は１３重量パーセント以下、または１２重量パーセント以下である。また、本発明の一部の実施形態は、エレクトロニクス用Ｅ−ガラスのＡＳＴＭの定義に含まれるもの、すなわちＢ２Ｏ３が１０重量パーセント以下である。
【００２８】
一部の実施形態において、本発明の組成物は、例えば約５〜１１重量パーセント程度のＢ２Ｏ３含量を特徴とするものである。一部の実施形態では、Ｂ２Ｏ３含量は６〜１１重量パーセントであり得る。Ｂ２Ｏ３含量は、一部の実施形態では６〜９重量パーセントであり得る。一部の実施形態では、Ｂ２Ｏ３含量は５〜１０重量パーセントであり得る。一部の他の実施形態では、Ｂ２Ｏ３含量は９重量パーセントより多くない。また他の一部の実施形態では、Ｂ２Ｏ３含量は８重量パーセントより多くない。
【００２９】
一部の実施形態において、本発明の組成物は、例えば約５〜１８重量パーセント程度のＡｌ２Ｏ３含量を特徴とするものである。Ａｌ２Ｏ３含量は、一部の実施形態では９〜１８重量パーセントであり得る。また他の実施形態では、Ａｌ２Ｏ３含量は約１０〜１８重量パーセント程度である。一部の他の実施形態では、Ａｌ２Ｏ３含量は約１０〜１６重量パーセント程度である。また他の一部の実施形態では、Ａｌ２Ｏ３含量は約１０〜１４重量パーセント程度である。一部の特定の実施形態では、Ａｌ２Ｏ３含量は約１１〜１４重量パーセント程度である。
【００３０】
一部の実施形態において、Ｌｉ２Ｏは任意選択の構成物質である。一部の実施形態では、本発明の組成物は、例えば約０．４〜２．０重量パーセント程度のＬｉ２Ｏ含量を特徴とするものである。一部の実施形態では、Ｌｉ２Ｏ含量は（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）含量よりも多い。一部の実施形態では、（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）含量は２重量パーセントより多くない。一部の実施形態では、（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）含量は約１〜２重量パーセント程度である。
【００３１】
一部の特定の実施形態では、本発明の組成物は、例えば約０〜１重量パーセント程度のＴｉＯ２含量を特徴とするものである。
【００３２】
上記に示した組成物において、該構成物質は、標準的なＥ−ガラスのものより小さい誘電定数を有するガラスが得られるように釣り合いが取られる。比較のための標準的なエレクトロニクス用Ｅ−ガラスに関して、これは１ＭＨｚの周波数で約６．７未満であり得る。他の実施形態では、誘電定数（Ｄｋ）は１ＭＨｚの周波数で６未満であり得る。他の実施形態では、誘電定数（Ｄｋ）は１ＭＨｚの周波数で５．８未満であり得る。さらなる実施形態は、１ＭＨｚの周波数で５．６未満またはさらに小さい誘電定数（Ｄｋ）を示すものである。他の実施形態では、誘電定数（Ｄｋ）は１ＭＨｚの周波数で５．４未満であり得る。また他の実施形態では、誘電定数（Ｄｋ）は１ＭＨｚの周波数で５．２未満であり得る。また他の実施形態では、誘電定数（Ｄｋ）は１ＭＨｚの周波数で５．０未満であり得る。
【００３３】
また、上記に示した組成物は、ガラス繊維の実用的な商業的製造につながる望ましい温度−粘度関係を有する。一般に、該繊維の作製には、先行技術の組成物のＤ−ガラスタイプと比べてより低温が必要とされる。望ましい特性はいくつかの様式で表示され得、該特性は、本発明の組成物によって単独または組合せで得られ得る。一般に、１０００ポイズの粘度で１３７０℃以下の成形温度（ＴＦ）を示す上記に示した範囲内の一部の特定のガラス組成物が作製され得る。一部の実施形態のＴＦは１３２０℃以下、または１３００℃以下、または１２９０℃以下、または１２６０℃以下、または１２５０℃以下である。また、このような組成物には、成形温度と液相線温度（ＴＬ）の差が正の値であるガラスも包含され、一部の実施形態では成形温度は液相線温度よりも少なくとも５５℃高く、これは、このようなガラス組成物からの繊維の商業的製造に好都合である。
【００３４】
一般に、ガラス組成物のアルカリ酸化物含量を最小限にすることによりＤｋの低下が補助される。Ｄｋの低減を最適化することが所望される実施形態では、総アルカリ酸化物はガラス組成物の２重量パーセント以下である。本発明の組成物では、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏを最小限にすることは、これとの関連においてＬｉ２Ｏよりも有効であることがわかった。アルカリ酸化物の存在は、一般的に低い成形温度をもたらす。したがって、比較的低い成形温度を得ることが優先事項である本発明の実施形態では、Ｌｉ２Ｏを有意な量、例えば少なくとも０．４重量パーセントで含める。この目的のため、一部の実施形態では、Ｌｉ２Ｏ含量がＮａ２ＯまたはＫ２Ｏのいずれかの含量よりも多く、他の実施形態では、Ｌｉ２Ｏ含量はＮａ２ＯとＫ２Ｏの含量の合計よりも多く、一部の実施形態では２倍以上多い。
【００３５】
一部の実施形態において、繊維形成に適したガラス組成物は、以下の構成物質：
ＳｉＯ２    ６２〜６８重量パーセント；
Ｂ２Ｏ３    約９重量パーセント未満；
Ａｌ２Ｏ３    １０〜１８重量パーセント；
ＭｇＯ    ８〜１２重量パーセント；および
ＣａＯ    ０〜４重量パーセント；
を含んでいてもよく、ガラス繊維の形態であってもよく、
ガラスが６．７未満の誘電定数（Ｄｋ）で、１０００ポイズの粘度で１３７０℃以下の成形温度（ＴＦ）を示すものである。
【００３６】
本発明の一部の実施形態において、ガラス組成物は、以下の構成物質：
Ｂ２Ｏ３    １４重量パーセント未満；
Ａｌ２Ｏ３    ９〜１５重量パーセント；
ＭｇＯ    ８〜１５重量パーセント；
ＣａＯ    ０〜４重量パーセント；および
ＳｉＯ２    ６０〜６８重量パーセント；
を含んでいてもよく、ガラス繊維の形態であってもよく、
ガラスが６．７未満の誘電定数（Ｄｋ）で、１０００ポイズの粘度で１３７０℃以下の成形温度（ＴＦ）を示すものである。
【００３７】
本発明の一部の他の実施形態において、ガラス組成物は、以下の構成物質：
Ｂ２Ｏ３    ９重量パーセント未満；
Ａｌ２Ｏ３    １１〜１８重量パーセント；
ＭｇＯ    ８〜１１重量パーセント；
ＣａＯ    １〜２重量パーセント；および
ＳｉＯ２    ６２〜６８重量パーセント；
を含んでいてもよく、ガラス繊維の形態であってもよく、
ガラスが６．７未満の誘電定数（Ｄｋ）で、１０００ポイズの粘度で１３７０℃以下の成形温度（ＴＦ）を示すものである。
【００３８】
本発明のある特定の実施形態において、ガラス組成物は、以下の構成物質：
ＳｉＯ２    ６０〜６８重量パーセント；
Ｂ２Ｏ３    ７〜１３重量パーセント；
Ａｌ２Ｏ３    ９〜１５重量パーセント；
ＭｇＯ    ８〜１５重量パーセント；
ＣａＯ    ０〜３重量パーセント；
Ｌｉ２Ｏ    ０．４〜２重量パーセント；
Ｎａ２Ｏ    ０〜１重量パーセント；
Ｋ２Ｏ    ０〜１重量パーセント；
Ｆｅ２Ｏ３    ０〜１重量パーセント；
Ｆ２    ０〜１重量パーセント；および
ＴｉＯ２    ０〜２重量パーセント
を含んでいてもよく、ガラス繊維の形態であってもよく、
ガラスが５．９未満の誘電定数（Ｄｋ）で、１０００ポイズの粘度で１３００℃以下の成形温度（ＴＦ）を示すものである。
【００３９】
本発明の一部の実施形態において、ガラス組成物は、以下の構成物質：
ＳｉＯ２    ６０〜６８重量パーセント；
Ｂ２Ｏ３    ７〜１１重量パーセント；
Ａｌ２Ｏ３    ９〜１３重量パーセント；
ＭｇＯ    ８〜１３重量パーセント；
ＣａＯ    ０〜３重量パーセント；
Ｌｉ２Ｏ    ０．４〜２重量パーセント；
Ｎａ２Ｏ    ０〜１重量パーセント；
Ｋ２Ｏ    ０〜１重量パーセント；
（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｌｉ２Ｏ）    ０〜２重量パーセント；
Ｆｅ２Ｏ３    ０〜１重量パーセント；
Ｆ２    ０〜１重量パーセント；および
ＴｉＯ２    ０〜２重量パーセント
を含んでいてもよく、ガラス繊維の形態であってもよい。
【００４０】
上記の本発明の特徴に加えて、または該特徴の代わりに、本発明の組成物の一部の実施形態は、標準的なエレクトロニクス用Ｅ−ガラスよりも小さい散逸率（Ｄｆ）を有するガラスを得るために使用され得る。一部の実施形態では、ＤＦは１ＧＨｚで０．０１５０以下、他の実施形態では１ＧＨｚで０．０１００以下であり得る。
【００４１】
ガラス組成物の一部の実施形態では、ＤＦは１ＧＨｚで０．００７以下、他の実施形態では１ＧＨｚで０．００３以下、また他の実施形態では１ＧＨｚで０．００２以下である。
【００４２】
一部の実施形態の本発明の好都合な一態様は、繊維ガラス産業における慣用的な構成物質およびその原料供給源が高価な相当な量の構成物質の回避に依存するものである。本発明の態様では、本発明のガラスの組成の定義で明示したものに加えた構成物質が、必要ではないが５重量パーセントより多くない総量で含有され得る。このような任意選択の構成物質としては、溶融助剤、清澄助剤、着色剤、微量不純物およびガラス作製の当業者に公知の他の添加剤が挙げられる。一部の先行技術の低Ｄｋガラスと比べて、本発明の組成物にはＢａＯは必要とされないが、少量のＢａＯ（例えば、約１重量パーセントまで）が含まれることは排除され得ない。同様に、本発明では多量のＺｎＯは必要とされないが、一部の実施形態では、少量（例えば、約２．０重量パーセントまで）が含有されることがあり得る。任意選択の構成物質が最小限である本発明の実施形態では、任意選択の構成物質の総量は２重量パーセント以下、または１重量パーセント以下である。あるいはまた、本発明の一部の実施形態は、本質的に名称を挙げた構成物質からなるということができる。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
詳細な説明
低電気的分極率を有するＳｉＯ２およびＢ２Ｏ３を含め、ＤｋおよびＤｆを下げることが、本発明の組成物で有用である。Ｂ２Ｏ３自体は低温（３５０℃）で溶融させることができるが、周囲の空気中の水分の攻撃には安定ではないため、純粋なＢ２Ｏ３の繊維は、ＰＣＢ積層体での使用は現実的ではない。ＳｉＯ２およびＢ２Ｏ３は両方とも網目構造形成剤であり、これら２種の混合物は、Ｄ−ガラスの場合のように、Ｅ−ガラスよりも顕著に高い繊維成形温度をもたらすだろう。繊維−成形温度を下げるために、ＳｉＯ２の一部を置き換えたＭｇＯおよびＡｌ２Ｏ３が含まれる。酸化カルシウム（ＣａＯ）およびＳｒＯをＭｇＯと組み合わせて使用することもできるが、これらは両方ともＭｇＯより分極率が高いため、ＭｇＯよりも望ましくない。
【００４４】
バッチコストを下げるため、Ｂ２Ｏ３がＤ−ガラス中より低濃度で利用される。しかし、ガラス溶融物において相分離を防ぐのに十分なＢ２Ｏ３が含まれることによって、この組成物から作られるガラス繊維に良好な機械的特性を与える。
【００４５】
バッチ成分の選択およびそのコストは、その純度要件に有意に依存する。例えばＥ−ガラスの作製のための典型的な市販の成分には、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｆｅ２Ｏ３またはＦｅＯ、ＳｒＯ、Ｆ２、ＴｉＯ２、ＳＯ３などの不純物が種々の化学形態で含有されている。このような不純物に由来するカチオンのほとんどは、ガラスのＳｉＯ２および／またはＢ２Ｏ３と非架橋酸素を形成することによってガラスのＤｋを増大させ得るものである。
【００４６】
また、スルフェート（ＳＯ３と示す）は清澄剤として存在してもよい。また、原料由来または溶融プロセス中での混入による少量の不純物、例えば、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｃｌ２、Ｐ２Ｏ５、Ｃｒ２Ｏ３、またはＮｉＯ（これらの特定の化学形態に限定されない）が存在することもあり得る。また、他の清澄剤および／または加工助剤、例えば、Ａｓ２Ｏ３、ＭｎＯ、ＭｎＯ２、Ｓｂ２Ｏ３、またはＳｎＯ２（これらの特定の化学形態に限定されない）が存在してもよい。このような不純物および清澄剤は、存在する場合、各々、典型的には、ガラス組成物の総量の０．５重量％未満の量で存在する。任意選択で、元素の周期表の希土類族の元素、例えば、原子番号２１（Ｓｃ）、３９（Ｙ）、および５７（Ｌａ）〜７１（Ｌｕ）を本発明の組成物に添加してもよい。これらは、加工助剤としての、またはガラスの電気的、物理的（熱的もしくは光学的）、機械的および化学的特性を改善するためのいずれかの機能を果たし得る。希土類添加剤は、元の化学形態および酸化状態を考慮して含有され得る。希土類元素の添加は、低濃度であってもバッチコストが増大し得るため、特に、原料コストを最小限にする目的を有する本発明の実施形態では任意選択とみなされる。いずれの場合も、典型的には、そのコストによって、希土類成分（酸化物として測定）が、含有される場合は、ガラス組成物の総量の約０．１〜１．０重量％以下の量で存在することが決定され得る。
【００４７】
以下の一連の具体的な実施形態によって本発明を説明する。しかし、当業者は、多くの他の実施形態が本発明の原理に包含されることを理解する。
【００４８】
これらの実施例のガラスは、試薬等級の粉末形態の化学物質の混合物を、１０％Ｒｈ／Ｐｔるつぼ内で１５００℃〜１５５０℃（２７３２°Ｆ〜２８２２°Ｆ）の温度で４時間溶融させることにより作製した。各バッチは約１２００グラムとした。４時間の溶融期間後、溶融ガラスを鋼板上に注入して急冷した。Ｂ２Ｏ３の揮発減損（典型的には、１２００グラムのバッチサイズで、実験室バッチ溶融条件において目標総Ｂ２Ｏ３濃度の約５％）を補うため、バッチの計算におけるホウ素保持因子を９５％に設定した。他の揮発性種（フッ化物およびアルカリ酸化物など）は、ガラス中において低濃度であるため、バッチにおいてその放出減損を調整しなかった。実施例の組成物は、バッチどおり（ａｓ−ｂａｔｃｈｅｄ）の組成を表す。ガラスの調製において、Ｂ２Ｏ３を充分に調整して試薬化学物質を使用したため、本発明において表示したバッチどおりの組成は、測定された組成に近いとみなされる。
【００４９】
温度の関数としての溶融粘度および液相線温度を、それぞれ、ＡＳＴＭ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄ  Ｃ９６５  “Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｐｒａｃｔｉｃｅ  ｆｏｒ  Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  Ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｇｌａｓｓ  Ａｂｏｖｅ  ｔｈｅ  Ｓｏｆｔｅｎｉｎｇ  Ｐｏｉｎｔ”およびＣ８２９  “Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｐｒａｃｔｉｃｅｓ  ｆｏｒ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｌｉｑｕｉｄｕｓ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｏｆ  Ｇｌａｓｓ  ｂｙ  ｔｈｅ  Ｇｒａｄｉｅｎｔ  Ｆｕｒｎａｃｅ  Ｍｅｔｈｏｄ”を用いることによって測定した。
【００５０】
４０ｍｍの直径および１〜１．５ｍｍの厚さを有する各ガラス試験片の研磨ディスクを電気的特性および機械的特性の測定に使用し、これは焼鈍ガラスで作製した。各ガラスの誘電定数（Ｄｋ）と散逸率（Ｄｆ）を、１ＭＨｚから１ＧＨｚまでで、ＡＳＴＭ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄ  Ｄ１５０  “Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ａ−Ｃ  Ｌｏｓｓ  Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ  ａｎｄ  Ｐｅｒｍｉｔｔｉｖｉｔｙ（Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｎｓｔａｎｔ）ｏｆ  Ｓｏｌｉｄ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ”によって測定した。この手順に従い、試験片はすべて、２５℃で５０％湿度下にて４０時間プレコンディショニングした。ガラス密度についてＡＳＴＭ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄ  Ｃ７２９  “Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｇｌａｓｓ  ｂｙ  ｔｈｅ  Ｓｉｎｋ−Ｆｌｏａｔ  Ｃｏｍｐａｒａｔｏｒ，”を用いて選択的試験を行ない、試験のために試験片はすべて焼鈍した。
【００５１】
選択した組成物について、微小圧痕法を使用し、ヤング率（圧痕負荷−圧痕深さの曲線の最初の傾きから、圧子除荷サイクルにおいて）、および微小硬さ（最大圧痕負荷と最大圧痕深さから）を測定した。該試験には、同じディスク試験片（ＤｋおよびＤｆについて試験しておいた）を使用した。５回の圧痕測定を行ない、平均ヤング率と微小硬さのデータを得た。微小圧痕装置は、ＢＫ７という製品名の市販の標準参照ガラスブロックを用いて較正した。この参照ガラスは、ヤング率９０．１ＧＰａ（１つの標準偏差は０．２６ＧＰａ）および微小硬さ４．１ＧＰａ（１つの標準偏差は０．０２ＧＰａ）を有するものである（すべて５回の測定に基づく）。
【実施例】
【００５２】
実施例のすべての組成の値は重量パーセントで示している。
【００５３】
表１  組成
実施例１〜８は、重量パーセンテージでのガラス組成（表１）：ＳｉＯ２  ６２．５〜６７．５％、Ｂ２Ｏ３  ８．４〜９．４％、Ａｌ２Ｏ３  １０．３〜１６．０％、ＭｇＯ  ６．５〜１１．１％、ＣａＯ  １．５〜５．２％、Ｌｉ２Ｏ  １．０％、Ｎａ２Ｏ  ０．０％、Ｋ２Ｏ  ０．８％、Ｆｅ２Ｏ３  ０．２〜０．８％、Ｆ２  ０．０％、ＴｉＯ２  ０．０％、およびスルフェート（ＳＯ３と示す）０．０％を示す。
【００５４】
ガラスは、１ＭＨｚで５．４４〜５．６７のＤｋおよび０．０００６〜０．００３１のＤｆ、１ＧＨｚ周波数で５．４７〜６．６７のＤｋおよび０．００４８〜０．００７７のＤｆを有するものであることがわかった。シリーズＩＩＩの組成物の電気的特性では、標準的なＥ−ガラス（１ＭＨｚで７．２９のＤｋおよび０．００３のＤｆ、１ＧＨｚで７．１４のＤｋおよび０．０１６８のＤｆを有する）と比べて有意に小さい（すなわち、改善された）ＤｋおよびＤｆが示されている。
【００５５】
繊維成形特性に関して、表１の組成物は、１３００〜１３７２℃の成形温度（ＴＦ）および８９〜２２２℃の成形ウィンドウ（ＴＦ−ＴＬ）を有する。これは、標準的なＥ−ガラス（典型的には１１７０〜１２１５℃の範囲のＴＦを有する）に匹敵し得る。繊維成形においてのガラスの失透を抑制するためには、５５℃より大きい成形ウィンドウ（ｆｏｒｍｉｎｇ  ｗｉｎｄｏｗ）（ＴＦ−ＴＬ）が望ましい。表１の組成物はすべて、満足な成形ウィンドウを示している。表１の組成物はＥ−ガラスよりも高い成形温度を有するが、Ｄ−ガラス（典型的には、約１４１０℃）よりも有意に低い成形温度を有する。
【００５６】
【表１】
2014530162.tif 000002
表２  組成
実施例９〜１５は、ガラス組成：ＳｉＯ２  ６０．８〜６８．０％、Ｂ２Ｏ３  ８．６〜１１．０％、Ａｌ２Ｏ３  ８．７〜１２．２％、ＭｇＯ  ９．５〜１２．５％、ＣａＯ  １．０〜３．０％、Ｌｉ２Ｏ  ０．５〜１．５％、Ｎａ２Ｏ  ０．５％、Ｋ２Ｏ  ０．８％、Ｆｅ２Ｏ３  ０．４％、Ｆ２  ０．３％、ＴｉＯ２  ０．２％、およびスルフェート（ＳＯ３と示す）０．０％を示す。
【００５７】
ガラスは、１ＭＨｚで５．５５〜５．９５のＤｋおよび０．０００２〜０．００１３のＤｆ、１ＧＨｚ周波数で５．５４〜５．９４のＤｋおよび０．００４０〜０．００５８のＤｆを有するものであることがわかった。表２の組成物の電気的特性では、標準的なＥ−ガラス（１ＭＨｚで７．２９のＤｋおよび０．００３のＤｆ、１ＧＨｚで７．１４のＤｋおよび０．０１６８のＤｆを有する）と比べて有意に小さい（改善された）ＤｋおよびＤｆが示されている。
【００５８】
機械的特性に関して、表２の組成物は、８６．５〜９１．５ＧＰａのヤング率および４．０〜４．２ＧＰａの微小硬さを有し、どちらも、標準的なＥガラス（８５．９ＧＰａのヤング率および３．８ＧＰａの微小硬さを有する）と同等であるか、またはより高い。また、表２の組成物のヤング率もＤ−ガラス（文献データに基づくと約５５ＧＰａ）より有意に高い。
【００５９】
繊維成形特性に関して、表２の組成物は、１２２４〜１３６５℃の成形温度（ＴＦ）および６〜１０５℃の成形ウィンドウ（ＴＦ−ＴＬ）を有するのに対して、標準的なＥ−ガラスは１１７０〜１２１５℃の範囲のＴＦを有する。表２の組成物の一部のものは（すべてではないが）、５５℃より大きい成形ウィンドウ（ＴＦ−ＴＬ）を有し、これは、一部の状況において、商業的繊維成形操作におけるガラスの失透を回避するために好ましいとみなされる。表２の組成物は、Ｄ−ガラス（１４１０℃）のものより低いがＥ−ガラスより高い成形温度を有する。
【００６０】
【表２】
2014530162.tif 000003
【００６１】
【表３−１】
2014530162.tif 000004
【００６２】
【表３−２】
2014530162.tif 000005
【００６３】
【表４】
2014530162.tif 000006
実施例２９〜６２は、重量パーセンテージでのガラス組成（表５）：ＳｉＯ２  ５３．７４〜７６．９７％、Ｂ２Ｏ３  ４．４７〜１４．２８％、Ａｌ２Ｏ３  ４．６３〜１５．４４％、ＭｇＯ  ４．２０〜１２．１６％、ＣａＯ  １．０４〜１０．１５％、Ｌｉ２Ｏ  ０．０〜３．２％、Ｎａ２Ｏ  ０．０〜１．６１％、Ｋ２Ｏ  ０．０１〜０．０５％、Ｆｅ２Ｏ３  ０．０６〜０．３５％、Ｆ２  ０．４９〜１．４８％、ＴｉＯ２  ０．０５〜０．６５％、およびスルフェート（ＳＯ３と示す）０．０〜０．１６％を示す。
【００６４】
実施例２９〜６２は、重量パーセンテージでのガラス組成（表５）を示し、ここで、（ＭｇＯ＋ＣａＯ）含量は７．８１〜１６．００％であり、ＣａＯ／ＭｇＯ比は０．０９〜１．７４％であり、（ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３）含量は６７．６８〜８１．４４％であり、Ａｌ２Ｏ３／Ｂ２Ｏ３比は０．９０〜１．７１％であり、（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）含量は０．０３〜３．３８％であり、Ｌｉ２Ｏ／（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）比は０．００〜０．９５％である。
【００６５】
機械的特性に関して、表５の組成物は、２．３３１〜２．４１６ｇ／ｃｍ３の繊維密度および３０５０〜３５７８ＭＰａの平均繊維引張強度（または繊維強度）を有する。
【００６６】
繊維引張強度を測定するため、ガラス組成物製の繊維試験片を、１０Ｒｈ／９０Ｐｔシングルチップ繊維延伸ユニットで作製した。およそ８５グラムの所与の組成物のカレットをブッシング溶融ユニット内に供給し、１００ポイズ溶融粘度に近いまたは同等の温度に２時間コンディショニングした。続いて、この溶融物を１０００ポイズ溶融粘度に近いまたは同等の温度まで下げ、１時間安定化させた後、繊維の延伸を行なった。繊維直径は、繊維延伸巻き取り機の速度を制御することによって、およそ１０μｍ直径の繊維が作製されるように制御した。繊維試験片はすべて、いかなる異物との接触なく空中で捕捉した。繊維の延伸は４０〜４５％ＲＨの制御湿度下の室内で終了させた。
【００６７】
繊維引張強度は、ＫａｗａｂａｔａＣ型負荷セルを備えたＫａｗａｂａｔａ  ＫＥＳ−Ｇ１（カトーテック株式会社，日本）引張強度解析装置を用いて測定した。繊維試験片をふち付（ｆｒａｍｉｎｇ）ペーパーストリップ上に樹脂接着剤を用いてのせた。繊維に対して破断されるまで張力を適用し、これにより、繊維直径と破断応力に基づいて繊維強度を求めた。試験は、室温にて４０〜４５％ＲＨの制御された湿度下で行なった。平均値と標準偏差を、各組成物について６５〜７２本の繊維試験片サイズに基づいてコンピュータで算出した。
【００６８】
ガラスは、１ＧＨｚで４．８３〜５．６７のＤｋおよび０．００３〜０．００７のＤｆを有するものであることがわかった。表５の組成物の電気的特性では、標準的なＥ−ガラス（１ＧＨｚで７．１４のＤｋおよび０．０１６８のＤｆを有する）と比べて有意に小さい（すなわち、改善された）ＤｋおよびＤｆが示されている。
【００６９】
繊維成形特性に関して、表５の組成物は、１２４７〜１４３９℃の成形温度（ＴＦ）および５３〜２４３℃の成形ウィンドウ（ＴＦ−ＴＬ）を有する。表５の組成物は、１０５８〜１２７９℃の液相線温度（ＴＬ）を有する。これは、標準的なＥ−ガラス（典型的には１１７０〜１２１５℃の範囲のＴＦを有する）に匹敵し得る。繊維成形におけるガラスの失透を抑制するためには、５５℃より大きい成形ウィンドウ（ＴＦ−ＴＬ）が場合によっては望ましい。表５の組成物はすべて、満足な成形ウィンドウを示している。
【００７０】
【表５−１】
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【００７１】
【表５−２】
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【００７２】
【表５−３】
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【００７３】
【表５−４】
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【００７４】
【表５−５】
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【００７５】
【表５−６】
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【００７６】
【表５−７】
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実施例６３〜７３は、重量パーセンテージでのガラス組成（表６）：ＳｉＯ２  ６２．３５〜６８．３５％、Ｂ２Ｏ３  ６．７２〜８．６７％、Ａｌ２Ｏ３  １０．５３〜１８．０４％、ＭｇＯ  ８．１４〜１１．４４％、ＣａＯ  １．６７〜２．１２％、Ｌｉ２Ｏ  １．０７〜１．３８％、Ｎａ２Ｏ  ０．０２％、Ｋ２Ｏ  ０．０３〜０．０４％、Ｆｅ２Ｏ３  ０．２３〜０．３３％、Ｆ２  ０．４９〜０．６０％、ＴｉＯ２  ０．２６〜０．６１％、およびスルフェート（ＳＯ３と示す）０．０％を示す。
【００７７】
実施例６３〜７３は、重量パーセンテージでのガラス組成（表６）を示し、ここで、（ＭｇＯ＋ＣａＯ）含量は９．８１〜１３．３４％であり、ＣａＯ／ＭｇＯ比は０．１６〜０．２０であり、（ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３）含量は６９．５９〜７６．０２％であり、Ａｌ２Ｏ３／Ｂ２Ｏ３比は１．３７〜２．６９であり、（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）含量は１．０９〜１．４０％であり、Ｌｉ２Ｏ／（Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）比は０．９８である。
【００７８】
機械的特性に関して、表６の組成物は、２．３７１〜２．４０７ｇ／ｃｍ３の繊維密度および３７３０〜４０７６ＭＰａの平均繊維引張強度（または繊維強度）を有する。表６の組成物で作製された繊維の繊維引張強度を表５の組成物に関して測定した繊維引張強度と同様にして測定した。
【００７９】
該組成物で形成された繊維は、７３．８４〜８１．８０ＧＰａの範囲のヤング率（Ｅ）の値を有することがわかった。繊維のヤング率（Ｅ）の値は、繊維に対する超音波弾性率法を用いて測定した。記載の組成を有するガラス溶融物を延伸した繊維の弾性率の値は、音響超音波パルス手法を使用し、Ｐａｎａｔｈｅｒｍ  ５０１０機器（Ｐａｎａｍｅｔｒｉｃｓ，Ｉｎｃ．（Ｗａｌｔｈａｍ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ）製）で測定した。伸縮波反射時間は、２０マイクロ秒の持続時間、２００ｋＨｚのパルスを用いて得た。
試験片の長さを測定し、それぞれの伸縮波速度（ＶＥ）を計算した。繊維密度（ρ）は、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ  ＡｃｃｕＰｙｃ  １３３０比重瓶を用いて測定した。一般に、各組成物に対して２０回の測定を行ない、式Ｅ＝ＶＥ２×ρに従って平均ヤング率（Ｅ）を計算した。繊維の破断歪みは、公知の繊維強度とヤング率の値に基づいてフックの法則を用いて計算した。
【００８０】
ガラスは、１ＧＨｚで５．２０〜５．５４のＤｋおよび０．００１０〜０．００２０のＤｆを有するものであることがわかった。表６の組成物の電気的特性では、標準的なＥ−ガラス（１ＧＨｚで７．１４のＤｋおよび０．０１６８のＤｆを有する）と比べて有意に小さい（すなわち、改善された）ＤｋおよびＤｆが示されている。
【００８１】
繊維成形特性に関して、表６の組成物は、１３０３〜１３８８℃の成形温度（ＴＦ）および５１〜１４４℃の成形ウィンドウ（ＴＦ−ＴＬ）を有する。
【００８２】
【表６−１】
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【００８３】
【表６−２】
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本明細書の記載が、本発明の明確な理解に関連する本発明の態様を説明することを理解されたい。当業者に明らかであり、したがって、本発明のよりよい理解を促進しないと思われる本発明のある特定の態様は、本明細書の記載を単純化するために提示していない。本発明をある特定の実施形態と関連づけて記載しているが、本発明は、開示されている特別な実施形態に限定されるのではなく、本発明の趣旨および範囲に含まれる改変を包含することを意図している。
【国際調査報告】
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