(57)【要約】本発明の実施形態は、ガラス組成物、繊維化可能なガラス組成物およびそうした組成物から形成されたガラス繊維ならびに種々の用途での使用に適合されたそうしたガラス繊維を含むガラスストランド、糸類、布地および複合材料を提供する。本発明の一部の実施形態では、そのガラス組成物は、少なくとも１つの希土類酸化物をさらに含む。一実施形態では、繊維形成に適したガラス組成物は、５６〜６８重量％のＳｉＯ２、１１〜２０重量％未満のＡｌ２Ｏ３；１２重量％またはそれ未満のＣａＯ；７〜１７重量％のＭｇＯ；０〜１重量％のＮａ２Ｏ；０〜１重量％のＫ２Ｏ；０〜５重量％のＬｉ２Ｏ；０〜２重量％のＴｉＯ２；０〜３重量％のＢ２Ｏ３；０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３；０〜４重量％のＳｎＯ２；０〜４重量％のＺｎＯ；０．０５重量％以上の量の少なくとも１つの希土類酸化物；および合計０〜１１重量％の他の構成要素を含む。
2017526607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳｉＯ２    ５６〜６８重量％；
Ａｌ２Ｏ３    １１〜２０重量％未満；
ＣａＯ      １２重量％またはそれ未満；
ＭｇＯ      ７〜１７重量％；
Ｎａ２Ｏ      ０〜１重量％；
Ｋ２Ｏ        ０〜１重量％；
Ｌｉ２Ｏ      ０〜５重量％；
ＴｉＯ２      ０〜２重量％；
Ｂ２Ｏ３      ０〜３重量％；
Ｆｅ２Ｏ３    ０〜１重量％；
ＳｎＯ２      ０〜４重量％；
ＺｎＯ      ０〜４重量％；
０．０５重量％以上の量の少なくとも１つの希土類酸化物；および
他の構成要素  合計０〜１１重量％
を含む、繊維形成に適したガラス組成物。
【請求項２】
Ａｌ２Ｏ３が、約１４〜約１９重量％の間の量で存在する、請求項１に記載のガラス組成物。
【請求項３】
ＭｇＯが、約１０〜約１６重量％の間の量で存在する、請求項１に記載のガラス組成物。
【請求項４】
ＣａＯの含量が約５重量％未満である、請求項１に記載のガラス組成物。
【請求項５】
Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｌｉ２Ｏの含量が１重量％超である、請求項１に記載のガラス組成物。
【請求項６】
Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含量が約０．５重量％未満である、請求項５に記載のガラス組成物。
【請求項７】
Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含量が約０．５重量％未満である、請求項１に記載のガラス組成物。
【請求項８】
Ｌｉ２Ｏの含量が約０．４〜約２重量％の間である、請求項１に記載のガラス組成物。
【請求項９】
ＳｉＯ２の含量が少なくとも６０重量％である、請求項１に記載のガラス組成物。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの希土類酸化物が、少なくとも１重量％の量で存在する、請求項１に記載のガラス組成物。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの希土類酸化物が、少なくとも３重量％の量で存在する、請求項１に記載のガラス組成物。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの希土類酸化物が、最大で約８重量％の量で存在する、請求項１に記載のガラス組成物。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの希土類酸化物が、最大で約５重量％の量で存在する、請求項１に記載のガラス組成物。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの希土類酸化物が、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｓｍ２Ｏ３およびＧｄ２Ｏ３の少なくとも１つを含む、請求項１に記載のガラス組成物。
【請求項１５】
ＺｎＯが、最大で約４重量％の量で存在する、請求項１に記載のガラス組成物。
【請求項１６】
ＳｎＯ２が、最大で約４重量％の量で存在する、請求項１に記載のガラス組成物。
【請求項１７】
ＣｅＯ２が、最大で約４重量％の量で存在する、請求項１に記載のガラス組成物。
【請求項１８】
ＳｎＯ２とＣｅＯ２の両方が、最大で約８重量％の総量で存在する、請求項１に記載のガラス組成物。
【請求項１９】
Ｂ２Ｏ３を実質的に含まない、請求項１に記載のガラス組成物。
【請求項２０】
最大で約５重量％の量でＮｂ２Ｏ５をさらに含む、請求項１に記載のガラス組成物。
【請求項２１】
ＳｉＯ２    ６０〜６８重量％；
Ａｌ２Ｏ３    １４〜１９重量％；
ＣａＯ      ５重量％またはそれ未満；
ＭｇＯ      １０〜１６重量％；
Ｎａ２Ｏ      ０〜１重量％；
Ｋ２Ｏ        ０〜１重量％；
Ｌｉ２Ｏ      ０〜２重量％；
ＴｉＯ２      ０〜２重量％；
Ｂ２Ｏ３      ０〜３重量％；
Ｆｅ２Ｏ３    ０〜１重量％；
ＳｎＯ２      ０〜４重量％；
ＺｎＯ      ０〜４重量％；
１重量％以上の量の少なくとも１つの希土類酸化物；および
他の構成要素  合計０〜１１重量％
を含む、繊維形成に適したガラス組成物。
【請求項２２】
前記少なくとも１つの希土類酸化物が、少なくとも３重量％の量で存在する、請求項２１に記載のガラス組成物。
【請求項２３】
前記少なくとも１つの希土類酸化物が、最大で約８重量％の量で存在する、請求項２１に記載のガラス組成物。
【請求項２４】
前記少なくとも１つの希土類酸化物が、最大で約５重量％の量で存在する、請求項２１に記載のガラス組成物。
【請求項２５】
前記少なくとも１つの希土類酸化物が、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｓｍ２Ｏ３およびＧｄ２Ｏ３の少なくとも１つを含む、請求項２１に記載のガラス組成物。
【請求項２６】
ＺｎＯが、最大で約４重量％の量で存在する、請求項２１に記載のガラス組成物。
【請求項２７】
ＳｎＯ２が、最大で約４重量％の量で存在する、請求項２１に記載のガラス組成物。
【請求項２８】
ＣｅＯ２が、最大で約４重量％の量で存在する、請求項２１に記載のガラス組成物。
【請求項２９】
ＳｎＯ２とＣｅＯ２の両方が、最大で約８重量％の総量で存在する、請求項２１に記載のガラス組成物。
【請求項３０】
Ｂ２Ｏ３を実質的に含まない、請求項２１に記載のガラス組成物。
【請求項３１】
最大で約５重量％の量でＮｂ２Ｏ５をさらに含む、請求項２１に記載のガラス組成物。
【請求項３２】
ＳｉＯ２    ６０〜６８重量％；
Ａｌ２Ｏ３    １４〜１９重量％；
ＣａＯ      ５重量％またはそれ未満；
ＭｇＯ      １０〜１６重量％；
Ｎａ２Ｏ      ０〜１重量％；
Ｋ２Ｏ        ０〜１重量％；
Ｌｉ２Ｏ      ０．４〜２重量％；
ＴｉＯ２      ０〜２重量％；
Ｂ２Ｏ３      ０〜３重量％；
Ｆｅ２Ｏ３    ０〜１重量％；
ＳｎＯ２      ０〜４重量％；
ＺｎＯ      ０〜４重量％；
約１〜約８重量％の間の量の少なくとも１つの希土類酸化物；および
他の構成要素  合計０〜１１重量％
を含み、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含量が約０．５重量％未満である、繊維形成に適したガラス組成物。
【請求項３３】
前記少なくとも１つの希土類酸化物が、少なくとも３重量％の量で存在する、請求項３２に記載のガラス組成物。
【請求項３４】
前記少なくとも１つの希土類酸化物が、最大で約５重量％の量で存在する、請求項３２に記載のガラス組成物。
【請求項３５】
前記少なくとも１つの希土類酸化物が、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｓｍ２Ｏ３およびＧｄ２Ｏ３の少なくとも１つを含む、請求項３２に記載のガラス組成物。
【請求項３６】
ＺｎＯが、最大で約４重量％の量で存在する、請求項３２に記載のガラス組成物。
【請求項３７】
ＳｎＯ２が、最大で約４重量％の量で存在する、請求項３２に記載のガラス組成物。
【請求項３８】
ＣｅＯ２が、最大で約４重量％の量で存在する、請求項３２に記載のガラス組成物。
【請求項３９】
ＳｎＯ２とＣｅＯ２の両方が、最大で約８重量％の総量で存在する、請求項３２に記載のガラス組成物。
【請求項４０】
Ｂ２Ｏ３を実質的に含まない、請求項３２に記載のガラス組成物。
【請求項４１】
最大で約５重量％の量でＮｂ２Ｏ５をさらに含む、請求項３２に記載のガラス組成物。
【請求項４２】
ＳｉＯ２    ５９〜６２重量％；
Ａｌ２Ｏ３    １４〜１９重量％；
ＣａＯ      ４〜８重量％；
ＭｇＯ      ６〜１１重量％；
Ｎａ２Ｏ      ０〜１重量％；
Ｋ２Ｏ        ０〜１重量％；
Ｌｉ２Ｏ      ０〜２重量％；
ＴｉＯ２      ０〜３重量％；
Ｂ２Ｏ３      ０〜３重量％；
Ｆｅ２Ｏ３    ０〜１重量％；
Ｃｕ２Ｏ      ０〜２重量％；
ＳｒＯ      ０〜３重量％；
３重量％以上の量の少なくとも１つの希土類酸化物；および
他の構成要素  合計０〜１１重量％
を含む、繊維形成に適したガラス組成物。
【請求項４３】
前記少なくとも１つの希土類酸化物が、少なくとも４重量％の量で存在する、請求項４２に記載のガラス組成物。
【請求項４４】
前記少なくとも１つの希土類酸化物が、最大で約８重量％の量で存在する、請求項４２に記載のガラス組成物。
【請求項４５】
前記少なくとも１つの希土類酸化物が、最大で約５重量％の量で存在する、請求項４２に記載のガラス組成物。
【請求項４６】
前記少なくとも１つの希土類酸化物が、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｓｍ２Ｏ３およびＧｄ２Ｏ３の少なくとも１つを含む、請求項４２に記載のガラス組成物。
【請求項４７】
ＳｒＯが、最大で約３重量％の量で存在する、請求項４２に記載のガラス組成物。
【請求項４８】
Ｃｕ２Ｏが、最大で約２重量％の量で存在する、請求項４２に記載のガラス組成物。
【請求項４９】
Ｙ２Ｏ３が、最大で約５重量％の量で存在する、請求項４２に記載のガラス組成物。
【請求項５０】
Ｃｕ２ＯとＳｒＯの両方が、最大で約５重量％の総量で存在する、請求項４２に記載のガラス組成物。
【請求項５１】
Ｂ２Ｏ３を実質的に含まない、請求項４２に記載のガラス組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本出願は、２０１４年９月９日に出願された米国仮特許出願第６２／０４７，９６７号の優先権を主張し、当該出願は、本明細書において完全に表されているのと同様に、本明細書において参考として援用される。
【０００２】
技術分野
本発明は、ガラス組成物、特に繊維を形成させるためのガラス組成物に関する。
【背景技術】
【０００３】
ガラス繊維は、長年、様々なポリマー樹脂を強化させるために使用されてきた。強化用途での使用のために一般的に使用されるいくつかのガラス組成物には、「Ｅガラス」、「Ｒガラス」および「Ｄガラス」ファミリーの組成物が含まれる。「Ｓガラス」は、例えば、「Ｓ−２ガラス」の商品名のもとでＡＧＹ（Ａｉｋｅｎ、Ｓｏｕｔｈ  Ｃａｒｏｌｉｎａ）から市販のガラス繊維を含む、一般的に使用されている別のファミリーのガラス組成物である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
強化および他の用途において、ガラス繊維、またはガラス繊維で強化された複合材料の特定の機械的特性が重要であり得る。しかし、多くの場合、改善された機械的特性（例えば、より高い強度、より高いモジュラス等）を有するガラス繊維の製造は、例えば高いバッチ材料コスト、高い製造コストまたは他の因子に起因して、より高いコストをもたらす可能性がある。例えば、上記の「Ｓ−２ガラス」は、従来のＥガラスと比較して改善された機械的特性を有するが、バッチ−ツーガラス転換（batch-to-glass  conversion）、溶融清澄（melt  fining）および繊維延伸（fiber  drawing）のための大幅に高い温度およびエネルギー需要の結果として、コストもまた大幅に高くなる。繊維ガラス製造業者は、商業的な製造環境において望ましい機械的特性を有するガラス繊維を形成させるために使用できるガラス組成物を探求し続けている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の種々の実施形態は、ガラス組成物、繊維化可能なガラス組成物およびそうした組成物から形成されるガラス繊維、ならびに繊維ガラスストランド、糸類（yarns）、布地（fabrics）および種々の用途における使用に適合されたそうしたガラス繊維を含む複合材料を提供する。
【０００６】
一実施形態では、繊維形成に適したガラス組成物は、５６〜６８重量％のＳｉＯ２、１１〜２０重量％未満のＡｌ２Ｏ３；１２重量％またはそれ未満のＣａＯ；７〜１７重量％のＭｇＯ；０〜１重量％のＮａ２Ｏ；０〜１重量％のＫ２Ｏ；０〜５重量％のＬｉ２Ｏ；０〜２重量％のＴｉＯ２；０〜３重量％のＢ２Ｏ３；０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３；０〜４重量％のＳｎＯ２；０〜４重量％のＺｎＯ；０．０５重量％以上の量の少なくとも１つの希土類酸化物；および合計０〜１１重量％の他の構成要素を含む。一部の実施形態では、その少なくとも１つの希土類酸化物は、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｓｍ２Ｏ３およびＧｄ２Ｏ３の少なくとも１つを含む。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、少なくとも１重量％の量で存在する。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、少なくとも３重量％の量で存在する。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、最大で約１５重量％の量で存在する。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、最大で約８重量％の量で存在する。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、最大で約５重量％の量で存在する。一部の実施形態では、ＣａＯの含量は約５重量％未満である。一部の実施形態では、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｌｉ２Ｏの含量は１重量％超である。一部の実施形態では、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含量は約０．５重量％未満である。一部の実施形態では、Ａｌ２Ｏ３含量は約１４〜約１９重量％の間である。一部の実施形態では、ＭｇＯは、約１０〜約１６重量％の間の量で存在する。一部の実施形態では、Ｌｉ２Ｏは、約０．４〜約２重量％の量で存在する。一部の実施形態では、そのガラス組成物は、少なくとも約６０重量％のＳｉＯ２を含む。一部の実施形態では、ＺｎＯは、最大で約４重量％の量で存在する。一部の実施形態では、ＳｎＯ２は、最大で約４重量％の量で存在する。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物はＣｅＯ２を含み、ＣｅＯ２は最大で約４重量％の量で存在する。一部の実施形態では、ＳｎＯ２とＣｅＯ２の両方は、最大で約８重量％の合わせた量で存在する。一部の実施形態では、そのガラス組成物はさらに、Ｎｂ２Ｏ５を最大で約５重量％の量で含む。一部の実施形態では、ガラス組成物は、Ｂ２Ｏ３を実質的に含まない。
【０００７】
一実施形態では、繊維形成に適したガラス組成物は、６０〜６８重量％のＳｉＯ２、１４〜１９重量％のＡｌ２Ｏ３；５重量％またはそれ未満のＣａＯ；１０〜１６重量％のＭｇＯ；０〜１重量％のＮａ２Ｏ；０〜１重量％のＫ２Ｏ；０〜２重量％のＬｉ２Ｏ；０〜２重量％のＴｉＯ２；０〜３重量％のＢ２Ｏ３；０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３；０〜４重量％のＳｎＯ２；０〜４重量％のＺｎＯ；１重量％以上の量の少なくとも１つの希土類酸化物；および合計０〜１１重量％の他の構成要素を含む。一部の実施形態では、その少なくとも１つの希土類酸化物は、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｓｍ２Ｏ３およびＧｄ２Ｏ３の少なくとも１つを含む。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、少なくとも３重量％の量で存在する。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、最大で約１５重量％の量で存在する。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、最大で約８重量％の量で存在する。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、最大で約５重量％の量で存在する。一部の実施形態では、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｌｉ２Ｏの含量は１重量％超である。一部の実施形態では、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含量は約０．５重量％未満である。一部の実施形態では、Ｌｉ２Ｏは、約０．４〜約２重量％の間の量で存在する。一部の実施形態では、ＺｎＯは、最大で約４重量％の量で存在する。一部の実施形態では、ＳｎＯ２は、最大で約４重量％の量で存在する。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物はＣｅＯ２を含み、ＣｅＯ２は最大で約４重量％の量で存在する。一部の実施形態では、ＳｎＯ２とＣｅＯ２の両方は、最大で約８重量％の合わせた量で存在する。一部の実施形態では、そのガラス組成物はさらに、Ｎｂ２Ｏ５を最大で約５重量％の量で含む。一部の実施形態では、ガラス組成物は、Ｂ２Ｏ３を実質的に含まない。
【０００８】
一実施形態では、繊維形成に適したガラス組成物は、６０〜６８重量％のＳｉＯ２、１４〜１９重量％のＡｌ２Ｏ３；５重量％またはそれ未満のＣａＯ；１０〜１６重量％のＭｇＯ；０〜１重量％のＮａ２Ｏ；０〜１重量％のＫ２Ｏ；０．４〜２重量％のＬｉ２Ｏ；０〜２重量％のＴｉＯ２；０〜３重量％のＢ２Ｏ３；０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３；０〜４重量％のＳｎＯ２；０〜４重量％のＺｎＯ；約１〜約８重量％の間の量の少なくとも１つの希土類酸化物；および合計０〜１１重量％の他の構成要素を含み、ここで、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含量は約０．５重量％未満である。一部の実施形態では、その少なくとも１つの希土類酸化物は、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｓｍ２Ｏ３およびＧｄ２Ｏ３の少なくとも１つを含む。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、少なくとも３重量％の量で存在する。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、最大で約５重量％の量で存在する。一部の実施形態では、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｌｉ２Ｏの含量は１重量％超である。一部の実施形態では、ＺｎＯは、最大で約４重量％の量で存在する。一部の実施形態では、ＳｎＯ２は、最大で約４重量％の量で存在する。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物はＣｅＯ２を含み、ＣｅＯ２は最大で約４重量％の量で存在する。一部の実施形態では、ＳｎＯ２とＣｅＯ２の両方は、最大で約８重量％の合計量で存在する。一部の実施形態では、そのガラス組成物はさらに、Ｎｂ２Ｏ５を最大で約５重量％の量で含む。一部の実施形態では、ガラス組成物は、Ｂ２Ｏ３を実質的に含まない。
【０００９】
一実施形態では、繊維形成に適したガラス組成物は、５９〜６２重量％のＳｉＯ２、１４〜１９重量％のＡｌ２Ｏ３；４〜８重量％のＣａＯ；６〜１１重量％のＭｇＯ；０〜１重量％のＮａ２Ｏ；０〜１重量％のＫ２Ｏ；０〜２重量％のＬｉ２Ｏ；０〜３重量％のＴｉＯ２；０〜３重量％のＢ２Ｏ３；０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３；０〜２重量％のＣｕ２Ｏ；０〜３重量％のＳｒＯ；３重量％以上の量の少なくとも１つの希土類酸化物；および合計０〜１１重量％の他の構成要素を含む。一部の実施形態では、その少なくとも１つの希土類酸化物は、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｓｍ２Ｏ３およびＧｄ２Ｏ３の少なくとも１つを含む。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、少なくとも４重量％の量で存在する。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、少なくとも５重量％の量で存在する。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、最大で約１５重量％の量で存在する。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、最大で約８重量％の量で存在する。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、最大で約５重量％の量で存在する。一部の実施形態では、ＣａＯの含量は約８重量％未満である。一部の実施形態では、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｌｉ２Ｏの含量は１重量％超である。一部の実施形態では、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含量は約０．５重量％未満である。一部の実施形態では、Ａｌ２Ｏ３含量は約１５〜約１８重量％の間である。一部の実施形態では、ＭｇＯは、約８〜約１０重量％の間の量で存在する。一部の実施形態では、Ｌｉ２Ｏは、約０．４〜約２重量％の間の量で存在する。一部の実施形態では、そのガラス組成物は、少なくとも約６１重量％のＳｉＯ２を含む。一部の実施形態では、ＳｒＯは、最大で約３重量％の量で存在する。一部の実施形態では、Ｃｕ２Ｏは、最大で約２重量％の量で存在する。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物はＹ２Ｏ３を含み、Ｙ２Ｏ３は最大で約５重量％の量で存在する。一部の実施形態では、Ｃｕ２ＯとＹ２Ｏ３の両方は、最大で約７重量％の合わせた量で存在する。一部の実施形態では、そのガラス組成物はさらに、Ｎｂ２Ｏ５を最大で約５重量％の量で含む。一部の実施形態では、ガラス組成物は、Ｂ２Ｏ３を実質的に含まない。
【００１０】
本発明の一部の実施形態は、繊維ガラスストランドに関する。多くの繊維化可能なガラス組成物が本発明の一部として本明細書で開示されており、本発明の種々の実施形態は、ガラス繊維、繊維ガラスストランド、糸類、およびそうした組成物から形成されるガラス繊維を組み込んだ他の製品を含むことができることを理解すべきである。
【００１１】
本発明の一部の実施形態は、本明細書で説明するガラス組成物から形成された少なくとも１つの繊維ガラスストランドから形成される糸類に関する。本発明の一部の実施形態は、本明細書で説明するガラス組成物から形成される少なくとも１つの繊維ガラスストランドを組み込んだ布地に関する。一部の実施形態では、布地（fabric）に使用される緯糸（fill  yarn）は、少なくとも１つの繊維ガラスストランドを含むことができる。一部の実施形態では、縦糸（warp  yarn）は、少なくとも１つの繊維ガラスストランドを含むことができる。一部の実施形態では、繊維ガラスストランドは、本発明による布地を形成させるために使用される緯糸と縦糸の両方において使用することができる。一部の実施形態では、本発明の布地は、平織布地、あや織布地、クローフット布地、繻子織布地、ステッチボンデッド布地または３Ｄ織り布地を含むことができる。
【００１２】
本発明の一部の実施形態は、ポリマー樹脂、および本明細書で説明する種々のガラス組成物の１つから形成されたガラス繊維を含む複合材料に関する。このガラス繊維は、本発明の一部の実施形態による繊維ガラスストランドからのものであってよい。一部の実施形態では、ガラス繊維を、織った布地などの布地に組み込むことができる。例えば、ガラス繊維は、布地を形成するように織られる緯糸および／または縦糸中にあってよい。複合材料が布地を含む実施形態では、その布地は、平織布地、あや織布地、クローフット布地、繻子織布地、ステッチボンデッド布地または３Ｄ織りした布地を含むことができる。
【００１３】
ガラス繊維は、以下でより詳細に説明されるような他の形態の複合材料に組み込むこともできる。
【００１４】
ポリマー樹脂に関連して、本発明の複合材料は、様々なポリマー樹脂の１つまたは複数を含むことができる。一部の実施形態では、ポリマー樹脂は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、熱可塑性ポリウレタン、フェノール系（phenolic）、ポリエステル、ビニルエステル、ポリジシクロペンタジエン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、シアン酸エステル、ビスマレイミドおよび熱硬化性ポリウレタン樹脂の少なくとも１つを含む。一部の実施形態では、ポリマー樹脂は、エポキシ樹脂を含むことができる。
【００１５】
本発明の複合材料は、様々な形態であってよく、様々な用途において使用することができる。本発明の一部の実施形態による複合材料の潜在的使用のいくつかの例には、これらに限定されないが、風力エネルギー（例えば、風車の羽根）、自動車用途、安全／セキュリティー用途（例えば、弾道装甲（ballistics  armor））、航空宇宙または航空用途（例えば、飛行機の内部床面）、高圧容器またはタンク、ミサイルケーシング、電子機器その他が含まれる。
【００１６】
本発明の上記および他の実施形態を、以下の詳細な説明においてより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、種々のガラス組成物における希土類酸化物（ＲＥ２Ｏ３）の量に対するヤング率（Young's  modulus）値を示すチャートである。
【００１８】
【図２】図２は、種々のガラス組成物における希土類酸化物（ＲＥ２Ｏ３）の量に対する初期（pristine）繊維引張強度値を示すチャートである。
【００１９】
【図３】図３は、種々のガラス組成物における希土類酸化物（ＲＥ２Ｏ３）の量に対する軟化およびガラス転移温度を示すチャートである。
【００２０】
【図４】図４は、種々のガラス組成物における酸化スカンジウム（Ｓｃ２Ｏ３）の量に対する線熱膨張係数を示すチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
それとは反対の指定のない限り、以下の明細書で示される数値パラメーターは、本発明が得ようとする所望の特性に応じて変化し得る近似値である。最低でも、また、特許請求の範囲に均等論の適用を限定しようとする試みとしてではなく、各数値パラメーターは、少なくとも、報告されている有効桁の数に照らして、かつ通常の丸めの手法を適用することによって解釈されるべきである。
【００２２】
本発明の広い範囲を示す数値範囲およびパラメーターが近似値であるにもかかわらず、具体的な例において示されている数値は、出来るだけ正確に報告されている。しかし、任意の数値は、それらのそれぞれの試験測定において見られる標準偏差によって必然的にもたらされる特定の誤差を本質的に含有する。さらに、本明細書で開示されるすべての範囲はそれに含まれるありとあらゆる下位範囲を包含すると理解されたい。例えば、「１〜１０」と表示されている範囲は、最小値１と最大値１０（かつそれを含む）の間のありとあらゆる下位範囲；すなわち、最小値１またはそれ超、例えば１〜６．１から始まり、最大値１０またはそれ未満、例えば５．５〜１０で終わるすべての下位範囲を含むと考えるべきである。さらに、「本明細書に組み込まれている（incorporated  herein）」との任意の参照は、その全体において、本明細書に組み込まれていると理解すべきである。
【００２３】
本明細書で使用されるような単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、明示的にかつ明確に１つの指示対象と限定されていない限り、複数の指示対象を含むことにさらに留意されたい。
【００２４】
本発明は、一般に、ガラス組成物に関する。一態様では、本発明は、本明細書で説明するガラス組成物から形成されたガラス繊維を提供する。一部の実施形態では、本発明のガラス繊維は、従来のＥガラス繊維と比較して、例えばヤング率および初期強度などの改善された機械的特性を有することができる。
【００２５】
本発明のガラス組成物は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ、ＭｇＯその他などのガラス組成物において典型的にみられる成分に加えて、希土類酸化物を含む。そうしたガラス組成物は繊維化可能であり、したがって、種々の実施形態における繊維ガラスを作製するために使用することができる。当業者には理解されるように、「希土類酸化物」という用語は、希土類金属を組み込んだ酸化物を指し、これらには、スカンジウム（Ｓｃ２Ｏ３）、イットリウム（Ｙ２Ｏ３）およびランタニド元素（ランタン（Ｌａ２Ｏ３）、セリウム（Ｃｅ２Ｏ３およびＣｅＯ２）、プラセオジム（Ｐｒ２Ｏ３）、ネオジム（Ｎｄ２Ｏ３）、プロメチウム（Ｐｍ２Ｏ３）、サマリウム（Ｓｍ２Ｏ３）、ユウロピウム（Ｅｕ２Ｏ３およびＥｕＯ）、ガドリニウム（Ｇｄ２Ｏ３）、テルビウム（Ｔｂ２Ｏ３）、ジスプロシウム（Ｄｙ２Ｏ３）、ホルミウム（Ｈｏ２Ｏ３）、エルビウム（Ｅｒ２Ｏ３）、ツリウム（Ｔｍ２Ｏ３）、イッテルビウム（Ｙｂ２Ｏ３）およびルテチウム（Ｌｕ２Ｏ３））の酸化物が含まれる。希土類酸化物は、その希土類酸化物が別の成分を提供するためのガラスバッチで含まれるバッチ材料中の単なる混入物または不純物として存在するものを超える量で、本発明のガラス組成物中に含まれる。一部の実施形態では、ガラス組成物は、希土類酸化物の組合せ（例えば、種々の希土類酸化物の１つまたは複数）を含むことができる。
【００２６】
一部の実施形態では、その１つまたは複数の希土類酸化物は、ガラス組成物中に、約０．０５重量％以上の量で存在することができる。一部の実施形態では、１つまたは複数の希土類酸化物は、約０．５重量％以上の量で存在することができる。一部の実施形態では、１つまたは複数の希土類酸化物は、約３重量％超の量で存在することができる。一部の実施形態では、１つまたは複数の希土類酸化物は、最大で約５重量％の量で存在することができるが、他の実施形態では、より多い量を使用することができる。一部の実施形態では、１つまたは複数の希土類酸化物は、最大で約８重量％の量で存在することができる。一部の実施形態では、１つまたは複数の希土類酸化物は、最大で約１０重量％の量で存在することができる。一部の実施形態では、１つまたは複数の希土類酸化物は、最大で約１２重量％の量で存在することができる。一部の実施形態では、１つまたは複数の希土類酸化物は、最大で約１５重量の量で存在することができる。一部の実施形態では、１つまたは複数の希土類酸化物は、約０．０５〜約１５重量％の間の量で存在することができる。一部の実施形態では、１つまたは複数の希土類酸化物は、約０．５〜約１５重量％の間の量で存在することができる。一部の実施形態では、１つまたは複数の希土類酸化物は、約２．０〜約１５重量％の間の量で存在することができる。一部の実施形態では、１つまたは複数の希土類酸化物は、約３．０〜約１５重量％の間の量で存在することができる。一部の実施形態では、１つまたは複数の希土類酸化物は、約４．０〜約１５重量％の間の量で存在することができる。一部の実施形態では、１つまたは複数の希土類酸化物は、約５．０〜約１５重量％の間の量で存在することができる。一部の実施形態では、１つまたは複数の希土類酸化物は、約１〜約８重量％の間の量で存在することができる。一部の実施形態では、１つまたは複数の希土類酸化物は、約３〜約８重量％の間の量で存在することができる。一部の実施形態では、１つまたは複数の希土類酸化物は、約１〜約５重量％の間の量で存在することができる。
【００２７】
一部の実施形態では、使用される希土類酸化物の量は、使用される具体的な希土類酸化物、他の希土類酸化物がその組成物に使用されていてもいなくても、その組成物の溶融特性、およびその組成物から形成させることになるガラス繊維の所望の特性その他に依存し得る。
【００２８】
一部の実施形態では、本発明のガラス組成物中で使用される希土類酸化物は、Ｌａ２Ｏ３を、約０．５〜約１５重量％の間の量で含むことができる。上記および以下の実施例で示すように、他の量のＬａ２Ｏ３を、一部の実施形態によるガラス組成物に含めることもできる。一部の実施形態では、ガラス組成物中にＬａ２Ｏ３を含めると、その組成物によって形成されるガラス繊維のガラス軟化温度およびガラス転移温度ならびに引張強度、伸び率（elongation）、熱膨張係数、および他の特性に望ましい影響を及ぼすと考えられる。
【００２９】
一部の実施形態では、本発明のガラス組成物中で使用される希土類酸化物は、Ｙ２Ｏ３を、約０．５〜約１５重量％の間の量で含むことができる。上記および以下の実施例で示すように、他の量のＹ２Ｏ３を、一部の実施形態によるガラス組成物に含めることもできる。一部の実施形態では、ガラス組成物中にＹ２Ｏ３を含めると、その組成物によって形成されるガラス繊維のガラス軟化温度およびガラス転移温度ならびにモジュラス、引張強度、伸び率、熱膨張係数、および他の特性に望ましい影響を及ぼすと考えられる。
【００３０】
一部の実施形態では、本発明のガラス組成物中で使用される希土類酸化物は、Ｓｃ２Ｏ３を、約０．５〜約４重量％の間の量で含むことができる。上記および以下の実施例で示すように、他の量のＳｃ２Ｏ３を、一部の実施形態によるガラス組成物に含めることもできる。一部の実施形態では、ガラス組成物中にＳｃ２Ｏ３を含めると、その組成物から形成されるガラス繊維のいくつかの特性（例えば、ガラス軟化温度、ガラス転移温度、熱膨張係数等）に望ましい影響を及ぼすと考えられるが、Ｓｃ２Ｏ３の存在は、組成物の液相温度（liquidus  temperature）を上昇させることも観察されている。
【００３１】
一部の実施形態では、本発明のガラス組成物中で使用される希土類酸化物は、Ｎｄ２Ｏ３を、約０．５〜約１５重量％の間の量で含むことができる。上記および以下の実施例で示すように、他の量のＮｄ２Ｏ３を、一部の実施形態によるガラス組成物に含めることもできる。一部の実施形態では、ガラス組成物中にＮｄ２Ｏ３を含めると、その組成物によって形成されるガラス繊維のガラス軟化温度およびガラス転移温度ならびにモジュラス、引張強度、伸び率、熱膨張係数、および他の特性に望ましい影響を及ぼすと考えられる。
【００３２】
一部の実施形態では、本発明のガラス組成物中で使用される希土類酸化物は、Ｓｍ２Ｏ３を、約０．５〜約１５重量％の間の量で含むことができる。上記および以下の実施例で示すように、他の量のＳｍ２Ｏ３を、一部の実施形態によるガラス組成物に含めることもできる。一部の実施形態では、ガラス組成物中にＳｍ２Ｏ３を含めると、その組成物によって形成されるガラス繊維のガラス軟化温度およびガラス転移温度ならびにモジュラス、引張強度、伸び率、熱膨張係数、および他の特性に望ましい影響を及ぼすと考えられる。
【００３３】
一部の実施形態では、本発明のガラス組成物中で使用される希土類酸化物は、Ｇｄ２Ｏ３を、約０．５〜約１５重量％の間の量で含むことができる。上記および以下の実施例で示すように、他の量のＧｄ２Ｏ３を、一部の実施形態によるガラス組成物に含めることもできる。一部の実施形態では、ガラス組成物中にＧｄ２Ｏ３を含めると、その組成物によって形成されるガラス繊維のガラス軟化温度およびガラス転移温度ならびにモジュラス、引張強度、伸び率、熱膨張係数、および他の特性に望ましい影響を及ぼすと考えられる。
【００３４】
一部の実施形態では、本発明のガラス組成物中で使用される希土類酸化物は、ＣｅＯ２を、約０．５〜約１５重量％の間の量で含むことができる。上記および以下の実施例で示すように、他の量のＣｅＯ２を、一部の実施形態によるガラス組成物に含めることもできる。例えば、一部の実施形態では、ＣｅＯ２は、０〜約４重量％の間の量で存在することができる。酸化セリウムを安定した形態のＣｅＯ２中に導入することができるが、高温で溶融させた場合、ガラス中の大部分のセリウムは、Ｃｅ４＋（ＣｅＯ２で）からＣｅ３＋（Ｃｅ２Ｏ３になる）へ還元される。この関連で、酸化セリウムの含有は、その組成物から形成されるガラス繊維の音波モジュラスおよび強度を改善するだけでなく、溶融物中のＣｅ４＋イオンが還元されてＣｅ３＋イオンになるのにしたがって、酸化セリウムが酸素バブルを放出する、溶融時のガラスのより良好な清澄によって、ガラス品質も増大させると考えられる。
【００３５】
希土類酸化物の種々の組合せを、望ましい特性（例えば、引張強度、モジュラス、比強度、比モジュラス等）を達成するために使用することもできる。例えば、具体的な希土類酸化物およびその相対量の選択は、繊維密度に影響を及ぼし得、次に、比強度（引張強度を密度で除したもの）および比モジュラス（モジュラスを密度で除したもの）に影響を及ぼし得る。同様に、具体的な希土類酸化物およびその相対量の選択は、そのガラス組成物の溶融特性に影響を及ぼし得る。例えば、上述したように、特定の量でのＳｃ２Ｏ３の存在は、ガラス組成物の液相温度を増大させ得る。同様に、酸化セリウム（Ｃｅ２Ｏ３およびＣｅＯ２）は酸化剤および清澄剤として作用することができ、その結果、一部の実施形態では、酸化セリウムの量は４重量％以下であり得る。最後に、具体的な希土類酸化物およびその相対量の選択は、溶融特性に対するその影響のため、また、希土類酸化物のコストが実質的に変動するのに応じた原料としてのそのコストのため、ガラス繊維を作製するコストに影響を及ぼす可能性がある。一般に、ガラス組成物中の同量の希土類酸化物について、ガラスの溶融および機械的特性は、ｚ／ｒ２（ｚは電荷であり、ｒは希土類カチオンの半径である）で定義される異なる電界強度を有する希土類酸化物の組合せを選択することによって制御することができる。
【００３６】
上述したように、本発明のガラス組成物、特に繊維化可能なガラス組成物は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ、ＭｇＯその他を含む他の成分も含む。
【００３７】
一実施形態では、繊維形成に適したガラス組成物は、５１〜６５重量％のＳｉＯ２、１２．５〜１９重量％のＡｌ２Ｏ３、０〜１６重量％のＣａＯ、０〜１２重量％のＭｇＯ、０〜２．５重量％のＮａ２Ｏ、０〜１重量％のＫ２Ｏ、０〜２重量％のＬｉ２Ｏ、０〜３重量％のＴｉＯ２、０〜３重量％のＺｒＯ２、０〜３重量％のＢ２Ｏ３、０〜３重量％のＰ２Ｏ５、０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３、０．０５重量％以上の量の少なくとも１つの希土類酸化物および合計０〜１１重量％の他の構成要素を含む。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３およびＮｄ２Ｏ３の少なくとも１つを含む。一部の実施形態では、その少なくとも１つの希土類酸化物は、少なくとも１重量％の量で存在する。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、少なくとも３重量％の量で存在する。
【００３８】
一実施形態では、繊維形成に適したガラス組成物は、５１〜６５重量％のＳｉＯ２、１２．５〜２２重量％のＡｌ２Ｏ３、０〜１６重量％のＣａＯ、０〜１２重量％のＭｇＯ、０〜２．５重量％のＮａ２Ｏ、０〜１重量％のＫ２Ｏ、０〜２重量％のＬｉ２Ｏ、０〜３重量％のＴｉＯ２、０〜３重量％のＺｒＯ２、０〜３重量％のＢ２Ｏ３、０〜３重量％のＰ２Ｏ５、０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３、０．０５重量％以上の量の少なくとも１つの希土類酸化物および合計０〜１１重量％の他の構成要素を含み、ここで、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｌｉ２Ｏの含量は１重量％超である。一部の実施形態では、その少なくとも１つの希土類酸化物は、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３およびＮｄ２Ｏ３の少なくとも１つを含む。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、少なくとも１重量％の量で存在する。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、少なくとも３重量％の量で存在する。
【００３９】
一実施形態では、繊維形成に適したガラス組成物は、５１〜６３重量％のＳｉＯ２、１４．５〜１９重量％のＡｌ２Ｏ３、０．５〜１０重量％のＣａＯ、０〜１２重量％のＭｇＯ、０〜１重量％のＮａ２Ｏ、０〜１重量％のＫ２Ｏ、０〜２重量％のＬｉ２Ｏ、０〜３重量％のＴｉＯ２、０〜３重量％のＺｒＯ２、０〜２重量％のＢ２Ｏ３、０〜３重量％のＰ２Ｏ５、０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３、０．５重量％以上の量の少なくとも１つの希土類酸化物および合計０〜１１重量％の他の構成要素を含む。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３およびＮｄ２Ｏ３の少なくとも１つを含む。一部の実施形態では、その少なくとも１つの希土類酸化物は、少なくとも１重量％の量で存在する。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、少なくとも３重量％の量で存在する。
【００４０】
一実施形態では、繊維形成に適したガラス組成物は、５６〜６８重量％のＳｉＯ２、１１〜２０重量％未満のＡｌ２Ｏ３；１２重量％またはそれ未満のＣａＯ；７〜１７重量％のＭｇＯ；０〜１重量％のＮａ２Ｏ；０〜１重量％のＫ２Ｏ；０〜５重量％のＬｉ２Ｏ；０〜２重量％のＴｉＯ２；０〜３重量％のＢ２Ｏ３；０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３；０〜４重量％のＳｎＯ２；０〜４重量％のＺｎＯ；０．０５重量％以上の量の少なくとも１つの希土類酸化物；および合計０〜１１重量％の他の構成要素を含む。一部の実施形態では、その少なくとも１つの希土類酸化物は、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｓｍ２Ｏ３およびＧｄ２Ｏ３の少なくとも１つを含む。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、少なくとも１重量％の量で存在する。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、少なくとも３重量％の量で存在する。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、最大で約１５重量％の量で存在する。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、最大で約８重量％の量で存在する。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、最大で約５重量％の量で存在する。
【００４１】
一実施形態では、繊維形成に適したガラス組成物は、６０〜６８重量％のＳｉＯ２、１４〜１９重量％のＡｌ２Ｏ３；５重量％またはそれ未満のＣａＯ；１０〜１６重量％のＭｇＯ；０〜１重量％のＮａ２Ｏ；０〜１重量％のＫ２Ｏ；０〜２重量％のＬｉ２Ｏ；０〜２重量％のＴｉＯ２；０〜３重量％のＢ２Ｏ３；０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３；０〜４重量％のＳｎＯ２；０〜４重量％のＺｎＯ；１重量％以上の量の少なくとも１つの希土類酸化物；および合計０〜１１重量％の他の構成要素を含む。一部の実施形態では、その少なくとも１つの希土類酸化物は、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｓｍ２Ｏ３およびＧｄ２Ｏ３の少なくとも１つを含む。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、少なくとも３重量％の量で存在する。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、最大で約１５重量％の量で存在する。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、最大で約８重量％の量で存在する。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、最大で約５重量％の量で存在する。
【００４２】
一実施形態では、繊維形成に適したガラス組成物は、６０〜６８重量％のＳｉＯ２、１４〜１９重量％のＡｌ２Ｏ３；５重量％またはそれ未満のＣａＯ；１０〜１６重量％のＭｇＯ；０〜１重量％のＮａ２Ｏ；０〜１重量％のＫ２Ｏ；０．４〜２重量％のＬｉ２Ｏ；０〜２重量％のＴｉＯ２；０〜３重量％のＢ２Ｏ３；０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３；０〜４重量％のＳｎＯ２；０〜４重量％のＺｎＯ；約１〜約８重量％の間の量の少なくとも１つの希土類酸化物；および合計０〜１１重量％の他の構成要素を含み、ここで、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含量は約０．５重量％未満である。一部の実施形態では、その少なくとも１つの希土類酸化物は、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｓｍ２Ｏ３およびＧｄ２Ｏ３の少なくとも１つを含む。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、少なくとも３重量％の量で存在する。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、最大で約５重量％の量で存在する。
【００４３】
一実施形態では、繊維形成に適したガラス組成物は、５９〜６２重量％のＳｉＯ２、１４〜１９重量％のＡｌ２Ｏ３；４〜８重量％のＣａＯ；６〜１１重量％のＭｇＯ；０〜１重量％のＮａ２Ｏ；０〜１重量％のＫ２Ｏ；０〜２重量％のＬｉ２Ｏ；０〜３重量％のＴｉＯ２；０〜３重量％のＢ２Ｏ３；０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３；０〜２重量％のＣｕ２Ｏ；０〜３重量％のＳｒＯ；約２〜約６重量％の間の量の少なくとも１つの希土類酸化物；および合計０〜１１重量％の他の構成要素を含み、ここで、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含量は約０．５重量％未満である。一部の実施形態では、その少なくとも１つの希土類酸化物は、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｓｍ２Ｏ３およびＧｄ２Ｏ３の少なくとも１つを含む。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、少なくとも３重量％の量で存在する。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、最大で約５重量％の量で存在する。
【００４４】
約０重量％と別の重量％との間の量で存在すると説明されているガラス組成物の任意の成分は、必ずしも、すべての実施形態において必要とされるわけではないことを理解すべきである。言い換えれば、もちろん、その組成物中に含まれる他の成分の量にもよるが、一部の実施形態では、そうした成分は任意選択であってよい。同様に、一部の実施形態では、ガラス組成物はそうした成分を実質的に含まなくてよい。これは、ガラス組成物中に存在する任意の量の成分が、バッチ材料中の微量不純物として存在する成分からもたらされることを意味する。
【００４５】
本発明の一部の実施形態は、ガラス組成物中に存在するＳｉＯ２の量によって特徴付けることができる。一部の実施形態では、ＳｉＯ２は、約５１〜約６５重量％の間および約５１〜約６３重量％の間の量で存在することができる。一部の実施形態では、ＳｉＯ２は、約５４〜約６５重量％の間および約５４〜約６３重量％の間の量で存在することができる。一部の実施形態では、ＳｉＯ２は、約５９〜約６２重量％の間および約５９〜約６５重量％の間の量で存在することができる。一部の実施形態では、ＳｉＯ２は、約５６〜約６８重量％の間の量で存在することができ、また、他の実施形態では約６０〜６８重量％の間の量で存在することができる。一部の実施形態では、ガラス組成物は、少なくとも６０重量％のＳｉＯ２を含むことができる。
【００４６】
本発明の一部の実施形態は、ガラス組成物中に存在するＡｌ２Ｏ３の量によって特徴付けることができる。一部の実施形態では、そのガラス組成物は、１２．５〜２２重量％のＡｌ２Ｏ３を含むことができる。一部の実施形態では、Ａｌ２Ｏ３は、約１２．５〜約１９重量％の間の量で存在することができる。一部の実施形態では、Ａｌ２Ｏ３は、約１１〜２０重量％の間の量で存在することができる。一部の実施形態では、Ａｌ２Ｏ３は、約１４〜１９重量％の間の量で存在することができる。一部の実施形態では、Ａｌ２Ｏ３は、約１４．５〜１９重量％の間の量で存在することができる。一部の実施形態では、Ａｌ２Ｏ３は、約１５〜１９重量％および約１５〜１８重量％の間の量で存在することができる。
【００４７】
本発明の一部の実施形態は、ガラス組成物中に存在するＣａＯの量によって特徴付けることができる。一部の実施形態では、ＣａＯは、０〜約２０重量％の間の量で存在することができる。一部の実施形態では、ＣａＯは、０〜約１６重量％の量で存在することができる。一部の実施形態では、ＣａＯは、約０．５〜約１５重量％の間の量で存在することができる。一部の実施形態では、本発明のガラス組成物は、約０．５〜約１４重量％の間を含むことができる。一部の実施形態では、ＣａＯは、約１２重量％未満の量で存在することができる。一部の実施形態では、ＣａＯは、約０．５〜約１０重量％の間の量で存在することができる。一部の実施形態では、本発明のガラス組成物は、約５重量％未満のＣａＯを含むことができる。一部の実施形態では、本発明のガラス組成物は、約４〜約８重量％の間のＣａＯを含むことができる。
【００４８】
本発明の一部の実施形態は、ガラス組成物中に存在するＭｇＯの量によって特徴付けることができる。一部の実施形態では、本発明のガラス組成物は、０〜約１２重量％の間のＭｇＯを含む。一部の実施形態では、ＭｇＯは、最大で約９重量％の量で存在することができる。一部の実施形態では、ＭｇＯは、約６〜約９重量％または約６〜約１１重量％の間の量で存在することができる。一部の実施形態では、ＭｇＯは、約７〜約１７重量％の間の量で存在することができる。一部の実施形態では、ＭｇＯは、約１０〜約１６重量％の間の量で存在することができる。
【００４９】
本発明の一部の実施形態は、ガラス組成物中に存在するＮａ２Ｏの量によって特徴付けることができる。一部の実施形態では、本発明のガラス組成物は、約０〜約２．５重量％の間のＮａ２Ｏを含むことができる。一部の実施形態では、Ｎａ２Ｏは、約０〜約１．５重量％の間の量で存在することができる。一部の実施形態では、Ｎａ２Ｏは、最大で約１．５重量％の量で存在することができる。一部の実施形態では、Ｎａ２Ｏは、最大で約１．０重量％の量で存在することができる。一部の実施形態では、Ｎａ２Ｏは、最大で約０．５重量％の量で存在することができる。一部の実施形態では、本発明のガラス組成物は約０．１重量％未満のＮａ２Ｏを含む。
【００５０】
本発明の一部の実施形態は、ガラス組成物中に存在するＫ２Ｏの量によって特徴付けることができる。一部の実施形態では、Ｋ２Ｏは、約０〜約１重量％の間の量で存在することができる。一部の実施形態では、Ｋ２Ｏは、最大で約１重量％の量で存在することができる。一部の実施形態では、Ｋ２Ｏは、最大で約０．５重量％の量で存在することができる。一部の実施形態では、本発明のガラス組成物は、約０．１重量％未満のＫ２Ｏを含む。
【００５１】
本発明の一部の実施形態は、ガラス組成物中に存在するＬｉ２Ｏの量によって特徴付けることができる。一部の実施形態では、本発明のガラス組成物は、約０〜約５重量％の間のＬｉ２Ｏを含むことができる。一部の実施形態では、本発明のガラス組成物は、約０〜約２重量％の間のＬｉ２Ｏを含むことができる。一部の実施形態では、Ｌｉ２Ｏは、約０．４〜約２重量％の間の量で存在することができる。一部の実施形態では、Ｌｉ２Ｏは、約０〜約１重量％の間の量で存在することができる。一部の実施形態では、Ｌｉ２Ｏは、最大で約１重量％の量で存在することができる。
【００５２】
本発明の一部の実施形態は、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２ＯおよびＬｉ２Ｏの含量の総量によって特徴付けることができる。一部の実施形態では、本発明のガラス組成物中のＮａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｌｉ２Ｏの含量は１重量％超である。一部の実施形態では、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｌｉ２Ｏの含量は最大で約２．５重量％である。一部の実施形態では、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｌｉ２Ｏの含量は約１重量％超であり、最大で約２．５重量％である。
【００５３】
本発明の一部の実施形態は、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの含量の総量によって特徴付けることができる。一部の実施形態では、本発明のガラス組成物中のＮａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含量は約０．５重量％未満である。一部の実施形態では、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含量は最大で約０．３重量％である。一部の実施形態では、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含量は最大で約０．１重量％である。
【００５４】
本発明の一部の実施形態は、ガラス組成物中に存在するＢ２Ｏ３の量によって特徴付けることができる。一部の実施形態では、Ｂ２Ｏ３は、約０〜約３重量％の間の量で存在することができる。一部の実施形態では、Ｂ２Ｏ３は、約０〜約２重量％の間の量で存在することができる。一部の実施形態では、Ｂ２Ｏ３は、約０〜約１重量％の間の量で存在することができる。一部の実施形態では、本発明のガラス組成物は、Ｂ２Ｏ３を実質的に含まなくてよく、これは、ガラス組成物中に存在する任意のＢ２Ｏ３が、バッチ材料中の微量不純物として存在するＢ２Ｏ３からもたらされることを意味する。他の実施形態では、本発明のガラス組成物は、約１重量％超のＢ２Ｏ３を含むことができる。一部の実施形態では、Ｂ２Ｏ３は、最大で約１０重量％の量で存在することができる。
【００５５】
本発明の一部の実施形態は、ガラス組成物中に存在するＦｅ２Ｏ３の量によって特徴付けることができる。一部の実施形態では、Ｆｅ２Ｏ３は、１．０重量％未満の量で存在することができる。一部の実施形態では、Ｆｅ２Ｏ３は、約０〜約０．５重量％の間の量で存在することができる。一部の実施形態では、Ｆｅ２Ｏ３は、最大で約０．４重量％の量で存在することができる。
【００５６】
本発明の一部の実施形態は、ガラス組成物中に存在するＴｉＯ２の量によって特徴付けることができる。一部の実施形態では、ＴｉＯ２は、約０〜約３重量％の間の量で存在することができる。一部の実施形態では、ＴｉＯ２は、最大で約３重量％の量で存在することができる。一部の実施形態では、ＴｉＯ２は０〜約２重量％の間で存在することができる。
【００５７】
本発明の一部の実施形態は、ガラス組成物中に存在するＣｕ２Ｏの量によって特徴付けることができる。一部の実施形態では、Ｃｕ２Ｏは、約０〜約２重量％の間の量で存在することができる。一部の実施形態では、Ｃｕ２Ｏは、最大で２重量％の量で存在することができる。一部の実施形態では、Ｃｕ２Ｏは、０〜約１．５重量％の間で存在することができる。Ｃｕ２Ｏは、そのガラス中で安定であると考えられる、酸化状態、Ｃｕ１＋イオンとＣｕ２＋イオンの混合物で、溶融ガラスでガラスバッチ中において使用された。理論に拘泥するわけではないが、一価のＣｕ＋イオンはアルカリと同様に機能し、二価のＣｕ２＋イオンはＺｎＯと同様に機能し、それによって、ガラスの化学的耐久性が改善されると考えられる。ガラスまたはガラス繊維表面上でのＣｕ＋イオンからＣｕ２＋イオンへの酸化は、より高いガラスおよび／またはガラス繊維強度という利益を提供する。この強度の増大は、周囲環境からガラスおよび／またはガラス繊維中への水分子の浸透を遅らせる構造的な不動態化層の形成によってもたらされると考えられる。
【００５８】
本発明の一部の実施形態は、ガラス組成物中に存在するＳｒＯの量によって特徴付けることができる。一部の実施形態では、ＳｒＯは、約０〜約３重量％の間の量で存在することができる。一部の実施形態では、ＳｒＯは、最大で３重量％の量で存在することができる。一部の実施形態では、ＳｒＯは、０〜２．５重量％の間で存在することができる。ＳｒＯは、ＭｇＯかまたはＣａＯと比較して、ガラス粘度を低下させる効果を有する。したがって、ＳｒＯの添加は、ＭｇＯかまたはＣａＯとは対照的に、ガラス弾性係数に対する改善をもたらすことになる。
【００５９】
一部の実施形態では、本発明のガラス組成物は、ＺｎＯを含むことができる。ガラス組成物の一部の実施形態では、ＺｎＯは、ＣａＯの量を置き換えるまたは減少させるために使用することができる。一部の実施形態では、ＣａＯを少なくとも部分的に置き換えるためのＺｎＯの含有は、そうした組成物からのガラス繊維の音波モジュラスおよび引張強度を改善すると考えられる。さらに、ＺｎＯは、ガラス溶融物中でのＣａＯ活性を低下させると考えられ、したがって、その溶融物中での珪灰石（ＣａＯ・ＳｉＯ２）および／または灰長石（ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ３）の結晶化のリスクを低下させると考えられる。一部の実施形態では、より高濃度のＺｎＯを含有するガラス繊維は、酸腐食に対する改善された耐性を提供することもできる。ＺｎＯが含まれる実施形態では、ＺｎＯは、最大で約４重量％の量で存在することができる。ＺｎＯが含まれる一部の実施形態では、ＺｎＯは最大で約４重量％の量で存在することができ、ＣａＯの量は約０〜約５重量％の間であってよい。
【００６０】
一部の実施形態では、本発明のガラス組成物は、酸化スズを含むことができる。酸化スズはＳｎＯ２の形態で導入できるが、高温で溶融した場合、ガラス中のスズの大部分はＳｎ４＋（ＳｎＯ２から）からＳｎ２＋（ＳｎＯになる）へ還元される。この関連で、酸化スズの含有は、その組成物から形成されるガラス繊維の音波モジュラスおよび強度を改善するだけでなく、溶融物中のＳｎ４＋イオンが還元されてＳｎ２＋イオンになるのにしたがって、酸化スズが酸素バブルを放出する、溶融時のガラスのより良好な清澄によって、ガラス品質も増大させると考えられる。さらに、一部の実施形態では、ガラス中でのＳｎＯの存在は、ＣａＯの少なくとも部分的な置き換えを可能にすることができる。さらに、ＳｎＯの存在は、ガラス溶融物中のＣａＯ活性を低下させ、したがって、その溶融物中での珪灰石（ＣａＯ・ＳｉＯ２）および／または灰長石（ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ３）の結晶化のリスクを低下させると考えられる。この関連で、一部の実施形態では、清澄に対する潜在的な影響なしで、酸化スズを、ＳｎＯの形態で添加することもできる。酸化スズが含まれる実施形態では、酸化スズは、最大で約４重量％の量で存在することができる。酸化スズが含まれる一部の実施形態では、酸化スズは最大で約４重量％の量で存在することができ、ＣａＯの量は約０〜約５重量％の間であってよい。
【００６１】
一部の実施形態では、本発明のガラス組成物は、ＳｎＯ２およびＣｅＯ２の量によって特徴付けることができる。これらの酸化物は、ガラス溶融物およびそれから形成される繊維に対して同様の効果を有することができるので、いくつかのガラス組成物は、ＳｎＯ２とＣｅＯ２の両方を含むことができる。一部の実施形態では、ＳｎＯ２＋ＣｅＯ２の含量は最大で約８重量％であってよい。一部の実施形態では、ＳｎＯ２＋ＣｅＯ２の含量は最大で約６重量％であってよい。一部の実施形態では、ＳｎＯ２＋ＣｅＯ２の含量は最大で約４重量％であってよい。一部の実施形態では、ＳｎＯ２は最大で約４重量％の量で存在することができ、ＣｅＯ２は、最大で約４重量％の量で存在することもできる。
【００６２】
本発明の一部の実施形態は、ガラス組成物中に存在するＺｒＯ２の量によって特徴付けることができる。一部の実施形態では、ＺｒＯ２は、約０〜約３重量％の間の量で存在することができる。一部の実施形態では、ＺｒＯ２は、最大で約２重量％の量で存在することができる。一部の実施形態では、本発明のガラス組成物は、ＺｒＯ２を実質的に含まなくてよく、これは、ガラス組成物中に存在する任意のＺｒＯ２が、バッチ材料中の微量不純物として存在するＺｒＯ２からもたらされることを意味する。
【００６３】
本発明の一部の実施形態は、ガラス組成物中に存在するＰ２Ｏ５の量によって特徴付けることができる。一部の実施形態では、Ｐ２Ｏ５は、約０〜約３重量％の間の量で存在することができる。一部の実施形態では、Ｐ２Ｏ５は、最大で約２．５重量％の量で存在することができる。一部の実施形態では、本発明のガラス組成物は、Ｐ２Ｏ５を実質的に含まなくてよく、これは、ガラス組成物中に存在する任意のＰ２Ｏ５が、バッチ材料中の微量不純物として存在するＰ２Ｏ５からもたらされることを意味する。Ｐ２Ｏ５はガラスネットワーク形成物質（glass  network  former）として機能し、また、ＳｉＯ２は、ガラス中で４面体単位（ＰＯ４）を形成する。一部の実施形態では、Ｐ２Ｏ５を、ＳｉＯ２を置き換えるために使用して、特に高濃度の希土類酸化物を含有するガラスの液相温度を低下させることができる。
【００６４】
本発明の一部の実施形態は、ガラス組成物中に存在する酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）の量によって特徴付けることができる。Ｎｂ２Ｏ５はガラスネットワーク形成物質として機能するが、ガラスネットワーク形成物質として４面体単位（ＳｉＯ４）を形成するＳｉＯ２とは対照的に８面体単位（ＮｂＯ６）を形成する。いくらかのＳｉＯ２の含量の代わりにＮｂ２Ｏ５を用いると、溶融粘度を低下させると考えられる。アルカリ土類含有アルミノケイ酸ガラスまたはアルカリ含有アルミノケイ酸ガラス中でのＮｂＯ６とＳｉＯ４の両方の存在に関して、４倍（ＡｌＯ４）のアルミニウムと６倍（ＡｌＯ６）のアルミニウムの両方が存在し、より高濃度のＡｌＯ６の存在は、より高濃度のＮｂ２Ｏ５をもたらす。これは、その組成物から形成されたガラス繊維において、より低い溶融粘度ならびにより高い音波モジュラスおよび引張強度をもたらすと考えられる。Ｎｂ２Ｏ５が含まれる実施形態では、Ｎｂ２Ｏ５は、最大で約５重量％の量で存在することができる。
【００６５】
サルフェート（ＳＯ３と表される）は、精製剤（refining  agent）として存在することもできる。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）などの原料、または融解過程の間の汚染物からの少量の不純物も存在し得る。Ａｓ２Ｏ３、ＭｎＯ、ＭｎＯ２またはＳｂ２Ｏ３（これらの特定の化学形態に限定されない）などの他の精製剤および／または加工助剤も存在し得る。これらの不純物および精製剤は、存在する場合、それぞれ、典型的に全ガラス組成物の０．５重量％未満の量で存在する。
【００６６】
上述したように、本発明の一部の実施形態によるガラス組成物は、繊維化可能である。一部の実施形態では、本発明のガラス組成物は、商業用の繊維ガラス製造操作において使用するのに望ましい形成温度（forming  temperature）（ＴＦ）を有する。本明細書で使用するような「形成温度」すなわちＴＦは、そのガラス組成物が１０００ポアズの粘度を有する温度（または「ｌｏｇ３温度」）を意味する。一部の実施形態では、本発明のガラス組成物は、約１２５０℃〜約１４１５℃の範囲の形成温度（ＴＦ）を有する。別の実施形態では、本発明のガラス組成物は、約１２５０℃〜約１３５０℃の範囲の形成温度を有する。一部の実施形態では、ガラス組成物は、約１２５０℃〜約１３１０℃の範囲の形成温度を有する。
【００６７】
一部の実施形態では、本発明のガラス組成物は、約１１５０℃〜約１５１５℃の範囲の液相温度を有する。一部の実施形態では、本発明のガラス組成物は、約１１３０℃〜約１２３５℃の範囲の液相温度を有する。別の実施形態では、本発明のガラス組成物は、約１１９０℃〜約１３００℃の範囲の液相温度を有する。一部の実施形態では、本発明のガラス組成物は、約１１９０℃〜約１２６０℃の範囲の液相温度を有する。
【００６８】
一部の実施形態では、本発明のガラス組成物の形成温度と液相温度の違いは、市販の繊維ガラス製造操作のために望ましい。例えば、ガラス組成物の一部の実施形態について、形成温度と液相温度の差は約３５℃〜６０℃超の範囲である。一部の実施形態では、本発明のガラス組成物の形成温度と液相温度の差は少なくとも５０℃である。他の実施形態では、本発明のガラス組成物の形成温度と液相温度の差は約７０℃〜約１９０℃の範囲である。
【００６９】
本明細書で提供されるように、ガラス繊維は、本発明のガラス組成物の一部の実施形態から形成させることができる。したがって、本発明の実施形態は、本明細書で説明するガラス組成物のいずれかから形成されたガラス繊維を含むことができる。一部の実施形態では、そのガラス繊維は布地にすることができる。一部の実施形態では、本発明のガラス繊維は、例えば、これらに限定されないが、連続ストランド、チョップドストランド（乾燥または湿潤）、糸類、ロービング、プリプレグ等として含む他の形態で提供することができる。要するに、ガラス組成物（およびそれから形成させる任意の繊維）の種々の実施形態は様々な用途において使用することができる。
【００７０】
本発明の一部の実施形態は、繊維ガラスストランドに関する。本発明の一部の実施形態は、繊維ガラスストランドを含む糸類に関する。本発明の糸類の一部の実施形態は、製織（weaving）用途に特に適している。さらに、本発明の一部の実施形態は、ガラス繊維布地に関する。本発明の繊維ガラス布地の一部の実施形態は、強化用途、特に高いモジュラス、高い強度および／または高い伸び率が重要な強化用途で使用するのに特に適している。さらに、本発明の一部の実施形態は、繊維ガラスストランド、繊維ガラス糸および繊維ガラス布地を組み込んだ複合材料、例えば繊維強化したポリマー複合材料に関する。本発明のいくつかの複合材料は、強化用途、特に高いモジュラス、高い強度および／または高い伸び率が重要な強化用途、例えば風力エネルギー（例えば、風車の羽根）、自動車用途、安全／セキュリティー用途（例えば、弾道装甲または装甲パネル）、航空宇宙または航空用途（例えば、飛行機の内部床面）、高圧容器またはタンク、ミサイルケーシングその他で使用するのに特に適している。本発明の一部の実施形態は、自動車用複合材料に関する。本発明の一部の実施形態は、航空宇宙用複合材料に関する。本出願の他の実施形態は、航空複合材料に関する。本発明のさらに他の実施形態は、風力エネルギー用途で使用するのに適した複合材料に関する。本発明の一部の実施形態は、プリプレグに関する。本発明の一部の実施形態は、装甲パネルなどの安全／セキュリティー用途のための複合材料に関する。本発明の他の実施形態は、高圧容器または貯蔵タンクのための複合材料に関する。本発明の一部の実施形態は、ミサイルケーシングのための複合材料に関する。本発明の他の実施形態は、高温断熱用途で使用するための複合材料に関する。本発明の一部の実施形態は、チップパッケージング用の基材などの、より低い熱膨張係数が特に望ましいプリント回路基板に関する。
【００７１】
本発明の一部の実施形態は、繊維ガラスストランドに関する。一部の実施形態では、本発明の繊維ガラスストランドは、以下の成分：
５１〜６５重量％のＳｉＯ２；
１２．５〜１９重量％のＡｌ２Ｏ３；
０〜１６重量％のＣａＯ；
０〜１２重量％のＭｇＯ；
０〜２．５重量％のＮａ２Ｏ；
０〜１重量％のＫ２Ｏ；
０〜２重量％のＬｉ２Ｏ；
０〜３重量％のＴｉＯ２；
０〜３重量％のＺｒＯ２；
０〜３重量％のＢ２Ｏ３；
０〜３重量％のＰ２Ｏ５；
０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３；
０．０５重量％以上の量の少なくとも１つの希土類酸化物；および
合計０〜１１重量％の他の構成要素
を含むガラス組成物を含む複数のガラス繊維を含む。
【００７２】
一部の実施形態では、その少なくとも１つの希土類酸化物は、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３およびＮｄ２Ｏ３の少なくとも１つを含む。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、少なくとも１重量％の量で存在する。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、少なくとも３重量％の量で存在する。
【００７３】
一部の実施形態では、本発明の繊維ガラスストランドは、以下の成分：
５１〜６５重量％のＳｉＯ２；
１２．５〜２２重量％のＡｌ２Ｏ３；
０〜１６重量％のＣａＯ；
０〜１２重量％のＭｇＯ；
０〜２．５重量％のＮａ２Ｏ；
０〜１重量％のＫ２Ｏ；
０〜２重量％のＬｉ２Ｏ；
０〜３重量％のＴｉＯ２；
０〜３重量％のＺｒＯ２；
０〜３重量％のＢ２Ｏ３；
０〜３重量％のＰ２Ｏ５；
０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３；
０．０５重量％以上の量の少なくとも１つの希土類酸化物；および
合計０〜１１重量％の他の構成要素
を含む（ここで、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｌｉ２Ｏの含量は１重量％超である）ガラス組成物を含む複数のガラス繊維を含む。一部の実施形態では、その少なくとも１つの希土類酸化物は、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３およびＮｄ２Ｏ３の少なくとも１つを含む。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、少なくとも１重量％の量で存在する。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、少なくとも３重量％の量で存在する。
【００７４】
一部の実施形態では、本発明の繊維ガラスストランドは、以下の成分：
５１〜６３重量％のＳｉＯ２；
１４．５〜１９重量％のＡｌ２Ｏ３；
０．５〜１０重量％のＣａＯ；
０〜１２重量％のＭｇＯ；
０〜１重量％のＮａ２Ｏ；
０〜１重量％のＫ２Ｏ；
０〜２重量％のＬｉ２Ｏ；
０〜３重量％のＴｉＯ２；
０〜３重量％のＺｒＯ２；
０〜２重量％のＢ２Ｏ３；
０〜３重量％のＰ２Ｏ５；
０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３；
０．５重量％以上の量の少なくとも１つの希土類酸化物；および
合計０〜１１重量％の他の構成要素
を含むガラス組成物を含む複数のガラス繊維を含む。
【００７５】
一部の実施形態では、その少なくとも１つの希土類酸化物は、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３およびＮｄ２Ｏ３の少なくとも１つを含む。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、少なくとも１重量％の量で存在する。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、少なくとも３重量％の量で存在する。
【００７６】
一部の実施形態では、本発明の繊維ガラスストランドは、以下の成分：
５６〜６８重量％のＳｉＯ２；
１１〜２０重量％未満のＡｌ２Ｏ３；
１２重量％またはそれ未満のＣａＯ；
７〜１７重量％のＭｇＯ；
０〜１重量％のＮａ２Ｏ；
０〜１重量％のＫ２Ｏ；
０〜５重量％のＬｉ２Ｏ；
０〜２重量％のＴｉＯ２；
０〜３重量％のＢ２Ｏ３；
０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３；
０〜４重量％のＳｎＯ２；
０〜４重量％のＺｎＯ；
０．０５重量％以上の量の少なくとも１つの希土類酸化物；および
合計０〜１１重量％の他の構成要素
を含むガラス組成物を含む複数のガラス繊維を含む。
【００７７】
一部の実施形態では、その少なくとも１つの希土類酸化物は、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｓｍ２Ｏ３およびＧｄ２Ｏ３の少なくとも１つを含む。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、少なくとも１重量％の量で存在する。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、少なくとも３重量％の量で存在する。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、最大で約１５重量％の量で存在する。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、最大で約８重量％の量で存在する。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、最大で約５重量％の量で存在する。
【００７８】
一部の実施形態では、本発明の繊維ガラスストランドは、以下の成分：
６０〜６８重量％のＳｉＯ２；
１４〜１９重量％のＡｌ２Ｏ３；
５重量％またはそれ未満のＣａＯ；
１０〜１６重量％のＭｇＯ；
０〜１重量％のＮａ２Ｏ；
０〜１重量％のＫ２Ｏ；
０〜２重量％のＬｉ２Ｏ；
０〜２重量％のＴｉＯ２；
０〜３重量％のＢ２Ｏ３；
０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３；
０〜４重量％のＳｎＯ２；
０〜４重量％のＺｎＯ；
１重量％以上の量の少なくとも１つの希土類酸化物；および
合計０〜１１重量％の他の構成要素
を含むガラス組成物を含む複数のガラス繊維を含む。
【００７９】
一部の実施形態では、その少なくとも１つの希土類酸化物は、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｓｍ２Ｏ３およびＧｄ２Ｏ３の少なくとも１つを含む。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、少なくとも３重量％の量で存在する。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、最大で約１５重量％の量で存在する。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、最大で約８重量％の量で存在する。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、最大で約５重量％の量で存在する。
【００８０】
一部の実施形態では、本発明の繊維ガラスストランドは、以下の成分：
６０〜６８重量％のＳｉＯ２；
１４〜１９重量％のＡｌ２Ｏ３；
５重量％またはそれ未満のＣａＯ；
１０〜１６重量％のＭｇＯ；
０〜１重量％のＮａ２Ｏ；
０〜１重量％のＫ２Ｏ；
０．４〜２重量％のＬｉ２Ｏ；
０〜２重量％のＴｉＯ２；
０〜３重量％のＢ２Ｏ３；
０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３；
０〜４重量％のＳｎＯ２；
０〜４重量％のＺｎＯ；
約１〜約８重量％の間の量の少なくとも１つの希土類酸化物；および
合計０〜１１重量％の他の構成要素
を含む（ここで、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含量は約０．５重量％未満である）ガラス組成物を含む複数のガラス繊維を含む。一部の実施形態では、その少なくとも１つの希土類酸化物は、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｓｍ２Ｏ３およびＧｄ２Ｏ３の少なくとも１つを含む。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、少なくとも３重量％の量で存在する。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、最大で約５重量％の量で存在する。
【００８１】
一部の実施形態では、本発明の繊維ガラスストランドは、以下の成分：
５９〜６２重量％のＳｉＯ２；
１４〜１９重量％のＡｌ２Ｏ３；
４〜８重量％のＣａＯ；
６〜１１重量％のＭｇＯ；
０〜１重量％のＮａ２Ｏ；
０〜１重量％のＫ２Ｏ；
０〜２重量％のＬｉ２Ｏ；
０〜３重量％のＴｉＯ２；
０〜３重量％のＢ２Ｏ３；
０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３；
０〜２重量％のＣｕ２Ｏ；
０〜３重量％のＳｒＯ；
約２〜約６重量％の間の量の少なくとも１つの希土類酸化物；および
合計０〜１１重量％の他の構成要素
を含む（ここで、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含量は約０．５重量％未満である）ガラス組成物を含む複数のガラス繊維を含む。一部の実施形態では、その少なくとも１つの希土類酸化物は、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｓｍ２Ｏ３およびＧｄ２Ｏ３の少なくとも１つを含む。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、少なくとも３重量％の量で存在する。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、最大で約５重量％の量で存在する。
【００８２】
他の多くのガラス組成物が、本発明の一部として本明細書で開示されており、本発明の他の実施形態は、そうした組成物から形成された繊維ガラスストランドに関する。
【００８３】
一部の実施形態では、本発明のガラス繊維は、望ましい機械的特性および他の特性を示すことができる。一部の実施形態では、本発明のガラス繊維は、Ｅガラスから形成されたガラス繊維に対して、１つまたは複数の改善された機械的特性を示すことができる。一部の実施形態では、本発明のガラス繊維は、Ｒガラスおよび／またはＳガラスから形成されたガラス繊維に対して、１つまたは複数の改善された特性を提供することができる。本発明のガラス繊維の一部の実施形態によって示される望ましい特性の例には、これらに限定されないが、引張強度、ヤング率、熱膨張係数、軟化点、伸び率および絶縁定数が含まれる。
【００８４】
一部の実施形態では、本発明のガラス繊維は、望ましいヤング率（Ｅ）値を有することができる。一部の実施形態では、本発明のガラス組成物から形成された繊維は、約８７ＧＰａ超のヤング率を有することができる。一部の実施形態では、本発明のガラス繊維は、約９０ＧＰａ超のヤング率を有することができる。一部の実施形態では、本発明のガラス組成物から形成された繊維は、約９２ＧＰａ超のヤング率を有することができる。一部の実施形態では、本発明のガラス繊維は、約９３ＧＰａ超のヤング率を有することができる。一部の実施形態では、本発明のガラス繊維は、約９５ＧＰａ超のヤング率を有することができる。本明細書での別段の記述のない限り、本明細書で論じるヤング率値は、以下の実施例の部で示される手順を使用して決定される。
【００８５】
一部の実施形態では、本発明のガラス繊維は、望ましい引張強度を有することができる。一部の実施形態では、本発明のガラス繊維は、４０００ＭＰａ超の引張強度を有することができる。一部の実施形態では、本発明のガラス繊維は、４，５００ＭＰａ超の引張強度を有することができる。一部の実施形態では、本発明のガラス繊維は、約５０００ＭＰａ超の引張強度を有することができる。一部の実施形態では、本発明のガラス繊維は、約５５００ＭＰａ超または約５７００ＭＰａ超の引張強度を有することができる。本明細書での別段の記述のない限り、引張強度値は、実施例の部で示される手順を使用して決定される。
【００８６】
一部の実施形態では、本発明のガラス繊維は、望ましい伸び率値を有することができる。一部の実施形態では、本発明のガラス繊維は、少なくとも５．０％の伸び率を有することができる。一部の実施形態では、本発明のガラス繊維は、少なくとも５．５％の伸び率を有することができる。他の実施形態では、本発明のガラス繊維は、少なくとも６．０％の伸び率を有することができる。本明細書での別段の記述のない限り、伸び率値は、実施例の部で示される手順を使用して決定される。
【００８７】
一部の実施形態では、本発明のガラス繊維は、望ましい熱膨張係数を有することができる。一部の実施形態では、本発明のガラス繊維は、約４．５ｐｐｍ／℃未満の熱膨張係数を有することができる。一部の実施形態では、本発明のガラス繊維は、約３．１ｐｐｍ／℃未満の熱膨張係数を有することができる。別段の記述のない限り、熱膨張係数は、実施例の部で示される手順を使用して決定される。
【００８８】
一部の実施形態では、本発明のガラス繊維は、望ましい軟化点を有することができる。一部の実施形態では、本発明のガラス繊維は、少なくとも約９００℃の軟化点を有することができる。一部の実施形態では、本発明のガラス繊維は、少なくとも約９５０℃の軟化点を有することができる。別段の記述のない限り、軟化点値は、実施例の部で示される手順を使用して決定される。
【００８９】
一部の実施形態では、本発明のガラス繊維は、電子機器用途で使用するのに望ましい絶縁定数値（Ｄｋ）を有することができる。一部の実施形態では、本発明のガラス繊維は、１ＭＨｚの周波数で約６．０未満の絶縁定数値（Ｄｋ）を有することができる。本明細書での別段の記述のない限り、絶縁定数（Ｄｋ）は、ＡＳＴＭ試験方法Ｄ１５０−「固体電気絶縁材料のＡ−Ｃ損失特性および誘電率（絶縁定数）のための標準試験方法（Standard  Test  Methods  for  A-C  Loss  Characteristics  and  Permittivity  (Dielectric  Constant)  of  Solid  Electrical  Insulating  Materials）」によって、１ＭＨｚ〜１ＧＨｚで決定される。
【００９０】
繊維ガラスストランドは、所望の用途に応じて、種々の直径のガラス繊維を含むことができる。一部の実施形態では、本発明の繊維ガラスストランドは、約５〜約１８μｍの間の直径を有する少なくとも１つのガラス繊維を含む。他の実施形態では、少なくとも１つのガラス繊維は、約５〜約１０μｍの間の直径を有する。
【００９１】
一部の実施形態では、本発明の繊維ガラスストランドは、ロービングに形成させることができる。ロービングは、合糸された（assembled）、マルチエンドまたはシングルエンドの直接延伸ロービングを含むことができる。本発明の繊維ガラスストランドを含むロービングは、所望の用途に応じて、種々の直径および密度を有する直接延伸シングルエンドロービングを含むことができる。一部の実施形態では、本発明の繊維ガラスストランドを含むロービングは、最大で約１１２ヤード／ポンドの密度を示す。
【００９２】
本発明の一部の実施形態は、本明細書で開示されるような少なくとも１つの繊維ガラスストランドを含む糸類に関する。一部の実施形態では、本発明の糸は、５６〜６８重量％のＳｉＯ２、１１〜２０重量％未満のＡｌ２Ｏ３、１２重量％またはそれ未満のＣａＯ、７〜１７重量％のＭｇＯ、０〜１重量％のＮａ２Ｏ、０〜１重量％のＫ２Ｏ、０〜５重量％のＬｉ２Ｏ、０〜２重量％のＴｉＯ２、０〜３重量％のＢ２Ｏ３、０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３、０〜４重量％のＳｎＯ２、０〜４重量％のＺｎＯ、０．０５重量％以上の量の少なくとも１つの希土類酸化物および合計０〜１１重量％の他の構成要素を含むガラス組成物を含む少なくとも１つの繊維ガラスストランドを含む。一部の実施形態では、糸は、６０〜６８重量％のＳｉＯ２、１４〜１９重量％のＡｌ２Ｏ３、５重量％またはそれ未満のＣａＯ、１０〜１６重量％のＭｇＯ、０〜１重量％のＮａ２Ｏ、０〜１重量％のＫ２Ｏ、０〜２重量％のＬｉ２Ｏ、０〜２重量％のＴｉＯ２、０〜３重量％のＢ２Ｏ３、０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３、０〜４重量％のＳｎＯ２、０〜４重量％のＺｎＯ、１重量％以上の量の少なくとも１つの希土類酸化物および合計０〜１１重量％の他の構成要素を含むガラス組成物を含む少なくとも１つの繊維ガラスストランドを含む。一部の実施形態では、本発明の糸は、６０〜６８重量％のＳｉＯ２、１４〜１９重量％のＡｌ２Ｏ３、５重量％またはそれ未満のＣａＯ、１０〜１６重量％のＭｇＯ、０〜１重量％のＮａ２Ｏ、０〜１重量％のＫ２Ｏ、０．４〜２重量％のＬｉ２Ｏ、０〜２重量％のＴｉＯ２、０〜３重量％のＢ２Ｏ３、０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３、０〜４重量％のＳｎＯ２、０〜４重量％のＺｎＯ、約１〜約８重量％の間の量の少なくとも１つの希土類酸化物および合計０〜１１重量％の他の構成要素を含む（ここで、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含量は約０．５重量％未満である）ガラス組成物を含む少なくとも１つの繊維ガラスストランドを含む。他の実施形態では、本発明の糸は、本発明の一部として本明細書で開示される他のガラス組成物の１つを含む少なくとも１つの繊維ガラスストランドを含むことができる。一部の実施形態では、本発明の糸は、５９〜６２重量％のＳｉＯ２、１４〜１９重量％のＡｌ２Ｏ３；４〜８重量％のＣａＯ；６〜１１重量％のＭｇＯ；０〜１重量％のＮａ２Ｏ；０〜１重量％のＫ２Ｏ；０〜２重量％のＬｉ２Ｏ；０〜３重量％のＴｉＯ２；０〜３重量％のＢ２Ｏ３；０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３；０〜２重量％のＣｕ２Ｏ；０〜３重量％のＳｒＯ；約２〜約６重量％の間の量の少なくとも１つの希土類酸化物；および合計０〜１１重量％の他の構成要素を含む（ここで、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含量は約０．５重量％未満である）ガラス組成物を含む少なくとも１つの繊維ガラスストランドを含む。一部の実施形態では、その少なくとも１つの希土類酸化物は、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｓｍ２Ｏ３およびＧｄ２Ｏ３の少なくとも１つを含む。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、少なくとも３重量％の量で存在する。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、最大で約５重量％の量で存在する。
【００９３】
一部の実施形態では、本発明の糸は、その少なくとも１つの繊維ガラスストランドがサイジング組成物で少なくとも部分的にコーティングされている、本明細書で開示されるような少なくとも１つの繊維ガラスストランドを含む。一部の実施形態では、そのサイジング組成物は、熱硬化性ポリマー樹脂と適合する。他の実施形態では、サイジング組成物は、澱粉・油脂（starch-oil）サイジング組成物を含むことができる。
【００９４】
糸類は、所望の用途に応じて、種々の線質量密度（linear  mass  density）を有することができる。一部の実施形態では、本発明の糸は、約５，０００ヤード／ポンド〜約１０，０００ヤード／ポンドの線質量密度を有する。
【００９５】
糸類は、所望の用途に応じて、種々のツイストレベルおよび方向を有することができる。一部の実施形態では、本発明の糸は、ｚ方向に約０．５〜約２の巻き数毎インチ（turns  per  inch）でツイストを有する。他の実施形態では、本発明の糸は、ｚ方向に約０．７の巻き数毎インチでツイストを有する。
【００９６】
糸類は、所望の用途に応じて、一緒にツイストされ（twisted）かつ／または撚られた（plied）１つまたは複数のストランドから作製することができる。糸類は、一緒にツイストされているが撚られていない１つまたは複数のストランドから作製することができ；そうした糸類は「シングル（single）」として公知である。本発明の糸類は、一緒にツイストされているが撚られていない１つまたは複数のストランドから作製することができる。一部の実施形態では、本発明の糸類は、一緒にツイストされた１〜４本のストランドを含む。他の実施形態では、本発明の糸類は、１本のツイストされたストランドを含む。
【００９７】
本発明の一部の実施形態は、少なくとも１つの繊維ガラスストランドを含む布地に関する。一部の実施形態では、布地は、５６〜６８重量％のＳｉＯ２、１１〜２０重量％未満のＡｌ２Ｏ３、１２重量％またはそれ未満のＣａＯ、７〜１７重量％のＭｇＯ、０〜１重量％のＮａ２Ｏ、０〜１重量％のＫ２Ｏ、０〜５重量％のＬｉ２Ｏ、０〜２重量％のＴｉＯ２、０〜３重量％のＢ２Ｏ３、０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３、０〜４重量％のＳｎＯ２、０〜４重量％のＺｎＯ、０．０５重量％以上の量の少なくとも１つの希土類酸化物および合計０〜１１重量％の他の構成要素を含むガラス組成物を含む少なくとも１つの繊維ガラスストランドを含む。一部の実施形態では、布地は、６０〜６８重量％のＳｉＯ２、１４〜１９重量％のＡｌ２Ｏ３、５重量％またはそれ未満のＣａＯ、１０〜１６重量％のＭｇＯ、０〜１重量％のＮａ２Ｏ、０〜１重量％のＫ２Ｏ、０〜２重量％のＬｉ２Ｏ、０〜２重量％のＴｉＯ２、０〜３重量％のＢ２Ｏ３、０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３、０〜４重量％のＳｎＯ２、０〜４重量％のＺｎＯ、１重量％以上の量の少なくとも１つの希土類酸化物および合計０〜１１重量％の他の構成要素を含むガラス組成物を含む少なくとも１つの繊維ガラスストランドを含む。一部の実施形態では、布地は、６０〜６８重量％のＳｉＯ２、１４〜１９重量％のＡｌ２Ｏ３、５重量％またはそれ未満のＣａＯ、１０〜１６重量％のＭｇＯ、０〜１重量％のＮａ２Ｏ、０〜１重量％のＫ２Ｏ、０．４〜２重量％のＬｉ２Ｏ、０〜２重量％のＴｉＯ２、０〜３重量％のＢ２Ｏ３、０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３、０〜４重量％のＳｎＯ２、０〜４重量％のＺｎＯ、約１〜約８重量％の間の量の少なくとも１つの希土類酸化物および合計０〜１１重量％の他の構成要素を含む（ここで、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含量は約０．５重量％未満である）ガラス組成物を含む少なくとも１つの繊維ガラスストランドを含む。一部の実施形態では、布地は、５９〜６２重量％のＳｉＯ２、１４〜１９重量％のＡｌ２Ｏ３；４〜８重量％のＣａＯ；６〜１１重量％のＭｇＯ；０〜１重量％のＮａ２Ｏ；０〜１重量％のＫ２Ｏ；０〜２重量％のＬｉ２Ｏ；０〜３重量％のＴｉＯ２；０〜３重量％のＢ２Ｏ３；０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３；０〜２重量％のＣｕ２Ｏ；０〜３重量％のＳｒＯ；約２〜約６重量％の間の量の少なくとも１つの希土類酸化物；および合計０〜１１重量％の他の構成要素を含む（ここで、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含量は約０．５重量％未満である）ガラス組成物を含む少なくとも１つの繊維ガラスストランドを含む。一部の実施形態では、その少なくとも１つの希土類酸化物は、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｓｍ２Ｏ３およびＧｄ２Ｏ３の少なくとも１つを含む。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、少なくとも３重量％の量で存在する。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、最大で約５重量％の量で存在する。他の実施形態では、本発明の布地は、本発明の一部として本明細書で開示される他のガラス組成物の１つを含む少なくとも１つの繊維ガラスストランドを含むことができる。一部の実施形態では、本発明の布地は、本明細書で開示されるような糸を含む。一部の実施形態では、本発明の布地は、本明細書で開示されるような少なくとも１つの繊維ガラスストランドを含む少なくとも１つの緯糸を含むことができる。一部の実施形態では、本発明の布地は、本明細書で開示されるような少なくとも１つの繊維ガラスストランドを含む少なくとも１つの縦糸を含むことができる。一部の実施形態では、本発明の布地は、本明細書で開示されるような少なくとも１つの繊維ガラスストランドを含む少なくとも１つの緯糸、および本明細書で開示されるような少なくとも１つの繊維ガラスストランドを含む少なくとも１つの縦糸を含む。
【００９８】
布地を含む本発明の一部の実施形態では、ガラス繊維布地は、工業用布地スタイル（industrial  fabric  style）第７７８１号にしたがって織られた布地である。他の実施形態では、この布地は、平織布地、あや織布地、クローフット布地、繻子織布地、ステッチボンデッド布地（非クリンプ布地としても公知である）または「三次元」織り布地を含む。
【００９９】
本発明の一部の実施形態は、複合材料に関する。一部の実施形態では、本発明の複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された複数のガラス繊維を含み、その複数のガラス繊維の少なくとも１つは以下の成分：５６〜６８重量％のＳｉＯ２、１１〜２０重量％未満のＡｌ２Ｏ３、１２重量％またはそれ未満のＣａＯ、７〜１７重量％のＭｇＯ、０〜１重量％のＮａ２Ｏ、０〜１重量％のＫ２Ｏ、０〜５重量％のＬｉ２Ｏ、０〜２重量％のＴｉＯ２、０〜３重量％のＢ２Ｏ３、０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３、０〜４重量％のＳｎＯ２、０〜４重量％のＺｎＯ、０．０５重量％以上の量の少なくとも１つの希土類酸化物および合計０〜１１重量％の他の構成要素を含むガラス組成物を含む。一部の実施形態では、本発明の複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された複数のガラス繊維を含み、その複数のガラス繊維の少なくとも１つは以下の成分：６０〜６８重量％のＳｉＯ２、１４〜１９重量％のＡｌ２Ｏ３、５重量％またはそれ未満のＣａＯ、１０〜１６重量％のＭｇＯ、０〜１重量％のＮａ２Ｏ、０〜１重量％のＫ２Ｏ、０〜２重量％のＬｉ２Ｏ、０〜２重量％のＴｉＯ２、０〜３重量％のＢ２Ｏ３、０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３、０〜４重量％のＳｎＯ２、０〜４重量％のＺｎＯ、１重量％以上の量の少なくとも１つの希土類酸化物および合計０〜１１重量％の他の構成要素を含むガラス組成物を含む。一部の実施形態では、本発明の複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された複数のガラス繊維を含み、その複数のガラス繊維の少なくとも１つは以下の成分：６０〜６８重量％のＳｉＯ２、１４〜１９重量％のＡｌ２Ｏ３、５重量％またはそれ未満のＣａＯ、１０〜１６重量％のＭｇＯ、０〜１重量％のＮａ２Ｏ、０〜１重量％のＫ２Ｏ、０．４〜２重量％のＬｉ２Ｏ、０〜２重量％のＴｉＯ２、０〜３重量％のＢ２Ｏ３、０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３、０〜４重量％のＳｎＯ２、０〜４重量％のＺｎＯ、約１〜約８重量％の間の量の少なくとも１つの希土類酸化物および合計０〜１１重量％の他の構成要素を含む（ここで、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含量は約０．５重量％未満である）ガラス組成物を含む。一部の実施形態では、本発明の複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された複数のガラス繊維を含み、その複数のガラス繊維の少なくとも１つは以下の成分：５９〜６２重量％のＳｉＯ２、１４〜１９重量％のＡｌ２Ｏ３；４〜８重量％のＣａＯ；６〜１１重量％のＭｇＯ；０〜１重量％のＮａ２Ｏ；０〜１重量％のＫ２Ｏ；０〜２重量％のＬｉ２Ｏ；０〜３重量％のＴｉＯ２；０〜３重量％のＢ２Ｏ３；０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３；０〜２重量％のＣｕ２Ｏ；０〜３重量％のＳｒＯ；約２〜約６重量％の間の量の少なくとも１つの希土類酸化物；および合計０〜１１重量％の他の構成要素を含む（ここで、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含量は約０．５重量％未満である）ガラス組成物を含む。一部の実施形態では、その少なくとも１つの希土類酸化物は、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｓｍ２Ｏ３およびＧｄ２Ｏ３の少なくとも１つを含む。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、少なくとも３重量％の量で存在する。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、最大で約５重量％の量で存在する。他の実施形態では、本発明の複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された複数のガラス繊維を含むことができ、その複数のガラス繊維の少なくとも１つは、本発明の一部として本明細書で開示される他のガラス組成物の１つから形成されたものである。一部の実施形態では、本発明の複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された本明細書で開示されるような少なくとも１つの繊維ガラスストランドを含む。一部の実施形態では、本発明の複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された本明細書で開示されるような少なくとも１つの繊維ガラスストランドを含む少なくとも一部のロービングを含む。他の実施形態では、本発明の複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された本明細書で開示されるような少なくとも１つの糸を含む。さらに他の実施形態では、本発明の複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された本明細書で開示されるような少なくとも１つの布地を含む。一部の実施形態では、本発明の複合材料は、本明細書で開示されるような少なくとも１つの繊維ガラスストランドを含む少なくとも１つの緯糸、および本明細書で開示されるような少なくとも１つの繊維ガラスストランドを含む少なくとも１つの縦糸を含む。
【０１００】
本発明の複合材料は、所望の特性および用途に応じて、種々のポリマー樹脂を含むことができる。複合材料を含む本発明の一部の実施形態では、そのポリマー樹脂はエポキシ樹脂を含む。複合材料を含む本発明の他の実施形態では、そのポリマー樹脂は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、熱可塑性ポリウレタン、フェノール系、ポリエステル、ビニルエステル、ポリジシクロペンタジエン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、シアン酸エステル、ビスマレイミドおよび熱硬化性ポリウレタン樹脂を含むことができる。
【０１０１】
本発明の一部の実施形態は、航空宇宙用複合材料に関する。一部の実施形態では、本発明の航空宇宙用複合材料は、高い強度、高い伸び率、高いモジュラスおよび／または低い密度などの航空宇宙用途で使用するのに望ましい特性を示す。
【０１０２】
一部の実施形態では、本発明の航空宇宙用複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された複数のガラス繊維を含み、その複数のガラス繊維の少なくとも１つは以下の成分：５６〜６８重量％のＳｉＯ２、１１〜２０重量％未満のＡｌ２Ｏ３、１２重量％またはそれ未満のＣａＯ、７〜１７重量％のＭｇＯ、０〜１重量％のＮａ２Ｏ、０〜１重量％のＫ２Ｏ、０〜５重量％のＬｉ２Ｏ、０〜２重量％のＴｉＯ２、０〜３重量％のＢ２Ｏ３、０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３、０〜４重量％のＳｎＯ２、０〜４重量％のＺｎＯ、０．０５重量％以上の量の少なくとも１つの希土類酸化物および合計０〜１１重量％の他の構成要素を含むガラス組成物を含む。一部の実施形態では、本発明の航空宇宙用複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された複数のガラス繊維を含み、その複数のガラス繊維の少なくとも１つは以下の成分：６０〜６８重量％のＳｉＯ２、１４〜１９重量％のＡｌ２Ｏ３、５重量％またはそれ未満のＣａＯ、１０〜１６重量％のＭｇＯ、０〜１重量％のＮａ２Ｏ、０〜１重量％のＫ２Ｏ、０〜２重量％のＬｉ２Ｏ、０〜２重量％のＴｉＯ２、０〜３重量％のＢ２Ｏ３、０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３、０〜４重量％のＳｎＯ２、０〜４重量％のＺｎＯ、１重量％以上の量の少なくとも１つの希土類酸化物および合計０〜１１重量％の他の構成要素を含むガラス組成物を含む。一部の実施形態では、本発明の航空宇宙用複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された複数のガラス繊維を含み、その複数のガラス繊維の少なくとも１つは以下の成分：６０〜６８重量％のＳｉＯ２、１４〜１９重量％のＡｌ２Ｏ３、５重量％またはそれ未満のＣａＯ、１０〜１６重量％のＭｇＯ、０〜１重量％のＮａ２Ｏ、０〜１重量％のＫ２Ｏ、０．４〜２重量％のＬｉ２Ｏ、０〜２重量％のＴｉＯ２、０〜３重量％のＢ２Ｏ３、０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３、０〜４重量％のＳｎＯ２、０〜４重量％のＺｎＯ、約１〜約８重量％の間の量の少なくとも１つの希土類酸化物および合計０〜１１重量％の他の構成要素を含む（ここで、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含量は約０．５重量％未満である）ガラス組成物を含む。一部の実施形態では、本発明の航空宇宙用複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された複数のガラス繊維を含み、その複数のガラス繊維の少なくとも１つは以下の成分：５９〜６２重量％のＳｉＯ２、１４〜１９重量％のＡｌ２Ｏ３；４〜８重量％のＣａＯ；６〜１１重量％のＭｇＯ；０〜１重量％のＮａ２Ｏ；０〜１重量％のＫ２Ｏ；０〜２重量％のＬｉ２Ｏ；０〜３重量％のＴｉＯ２；０〜３重量％のＢ２Ｏ３；０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３；０〜２重量％のＣｕ２Ｏ；０〜３重量％のＳｒＯ；約２〜約６重量％の間の量の少なくとも１つの希土類酸化物；および合計０〜１１重量％の他の構成要素を含む（ここで、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含量は約０．５重量％未満である）ガラス組成物を含む。一部の実施形態では、その少なくとも１つの希土類酸化物は、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｓｍ２Ｏ３およびＧｄ２Ｏ３の少なくとも１つを含む。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、少なくとも３重量％の量で存在する。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、最大で約５重量％の量で存在する。他の実施形態では、本発明の航空宇宙用複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された複数のガラス繊維を含むことができ、その複数のガラス繊維の少なくとも１つは、本発明の一部として本明細書で開示される他のガラス組成物の１つから形成されたものである。
【０１０３】
一部の実施形態では、本発明の航空宇宙用複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された本明細書で開示されるような少なくとも１つの繊維ガラスストランドを含む。一部の実施形態では、本発明の航空宇宙用複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された本明細書で開示されるような少なくとも１つの繊維ガラスストランドを含む少なくとも一部のロービングを含む。他の実施形態では、本発明の航空宇宙用複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された本明細書で開示されるような少なくとも１つの糸を含む。さらに他の実施形態では、本発明の航空宇宙用複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された本明細書で開示されるような少なくとも１つの布地を含む。一部の実施形態では、本発明の航空宇宙用複合材料は、本明細書で開示されるような少なくとも１つの繊維ガラスストランドを含む少なくとも１つの緯糸、および本明細書で開示されるような少なくとも１つの繊維ガラスストランドを含む少なくとも１つの縦糸を含む。
【０１０４】
本発明の航空宇宙用複合材料は、所望の特性および用途に応じて、種々のポリマー樹脂を含むことができる。航空宇宙用複合材料を含む本発明の一部の実施形態では、ポリマー樹脂はエポキシ樹脂を含む。航空宇宙用複合材料を含む本発明の他の実施形態では、そのポリマー樹脂は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、熱可塑性ポリウレタン、フェノール系、ポリエステル、ビニルエステル、ポリジシクロペンタジエン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、シアン酸エステル、ビスマレイミドおよび熱硬化性ポリウレタン樹脂を含むことができる。本発明の航空宇宙用複合材料が使用される可能性があるパーツ（parts）の例は、これらに限定されないが、床パネル、荷物入れ（overhead  bin）、ギャレー、シートバックおよび潜在的に衝撃を受けやすい他の内部コンパートメント、ならびにヘリコプターの回転翼の羽根などの外部部品を含むことができる。
【０１０５】
本発明の一部の実施形態は、航空複合材料に関する。一部の実施形態では、本発明の航空複合材料は、高い強度、高い伸び率、高いモジュラス、より低い密度、高い比強度および／または高い比モジュラスなどの航空用途で使用するのに望ましい特性を示す。本発明のいくつかの航空複合材料の高い伸び率は、そうした複合材料を、航空機内部用途などの高い耐衝撃性が重要である航空用途での使用に特に望ましいものにすることができる。一部の実施形態では、本発明の航空複合材料は、Ｅガラス布地から形成された複合材料と比較して、高い衝撃性能を示すことができる。本発明の航空複合材料は、航空機内部（とりわけ、手荷物収納箱、座席および床面を含む）での使用に適し得る。
【０１０６】
一部の実施形態では、本発明の航空複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された複数のガラス繊維を含み、その複数のガラス繊維の少なくとも１つは以下の成分：５６〜６８重量％のＳｉＯ２、１１〜２０重量％未満のＡｌ２Ｏ３、１２重量％またはそれ未満のＣａＯ、７〜１７重量％のＭｇＯ、０〜１重量％のＮａ２Ｏ、０〜１重量％のＫ２Ｏ、０〜５重量％のＬｉ２Ｏ、０〜２重量％のＴｉＯ２、０〜３重量％のＢ２Ｏ３、０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３、０〜４重量％のＳｎＯ２、０〜４重量％のＺｎＯ、０．０５重量％以上の量の少なくとも１つの希土類酸化物および合計０〜１１重量％の他の構成要素を含むガラス組成物を含む。一部の実施形態では、本発明の航空複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された複数のガラス繊維を含み、その複数のガラス繊維の少なくとも１つは以下の成分：６０〜６８重量％のＳｉＯ２、１４〜１９重量％のＡｌ２Ｏ３、５重量％またはそれ未満のＣａＯ、１０〜１６重量％のＭｇＯ、０〜１重量％のＮａ２Ｏ、０〜１重量％のＫ２Ｏ、０〜２重量％のＬｉ２Ｏ、０〜２重量％のＴｉＯ２、０〜３重量％のＢ２Ｏ３、０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３、０〜４重量％のＳｎＯ２、０〜４重量％のＺｎＯ、１重量％以上の量の少なくとも１つの希土類酸化物および合計０〜１１重量％の他の構成要素を含むガラス組成物を含む。一部の実施形態では、本発明の航空複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された複数のガラス繊維を含み、その複数のガラス繊維の少なくとも１つは以下の成分：６０〜６８重量％のＳｉＯ２、１４〜１９重量％のＡｌ２Ｏ３、５重量％またはそれ未満のＣａＯ、１０〜１６重量％のＭｇＯ、０〜１重量％のＮａ２Ｏ、０〜１重量％のＫ２Ｏ、０．４〜２重量％のＬｉ２Ｏ、０〜２重量％のＴｉＯ２、０〜３重量％のＢ２Ｏ３、０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３、０〜４重量％のＳｎＯ２、０〜４重量％のＺｎＯ、約１〜約８重量％の間の量の少なくとも１つの希土類酸化物および合計０〜１１重量％の他の構成要素を含む（ここで、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含量は約０．５重量％未満である）ガラス組成物を含む。一部の実施形態では、本発明の航空複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された複数のガラス繊維を含み、その複数のガラス繊維の少なくとも１つは以下の成分：５９〜６２重量％のＳｉＯ２、１４〜１９重量％のＡｌ２Ｏ３；４〜８重量％のＣａＯ；６〜１１重量％のＭｇＯ；０〜１重量％のＮａ２Ｏ；０〜１重量％のＫ２Ｏ；０〜２重量％のＬｉ２Ｏ；０〜３重量％のＴｉＯ２；０〜３重量％のＢ２Ｏ３；０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３；０〜２重量％のＣｕ２Ｏ；０〜３重量％のＳｒＯ；約２〜約６重量％の間の量の少なくとも１つの希土類酸化物；および合計０〜１１重量％の他の構成要素を含む（ここで、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含量は約０．５重量％未満である）ガラス組成物を含む。一部の実施形態では、その少なくとも１つの希土類酸化物は、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｓｍ２Ｏ３およびＧｄ２Ｏ３の少なくとも１つを含む。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、少なくとも３重量％の量で存在する。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、最大で約５重量％の量で存在する。他の実施形態では、本発明の航空複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された複数のガラス繊維を含むことができ、その複数のガラス繊維の少なくとも１つは、本発明の一部として本明細書で開示される他のガラス組成物の１つから形成されたものである。
【０１０７】
一部の実施形態では、本発明の航空複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された本明細書で開示されるような少なくとも１つの繊維ガラスストランドを含む。一部の実施形態では、本発明の航空複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された本明細書で開示されるような少なくとも１つの繊維ガラスストランドを含む少なくとも一部のロービングを含む。他の実施形態では、本発明の航空複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された本明細書で開示されるような少なくとも１つの糸を含む。さらに他の実施形態では、本発明の航空複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された本明細書で開示されるような少なくとも１つの布地を含む。一部の実施形態では、本発明の航空複合材料は、本明細書で開示されるような少なくとも１つの繊維ガラスストランドを含む少なくとも１つの緯糸、および本明細書で開示されるような少なくとも１つの繊維ガラスストランドを含む少なくとも１つの縦糸を含む。
【０１０８】
本発明の航空複合材料は、所望の特性および用途に応じて、種々のポリマー樹脂を含むことができる。航空複合材料を含む本発明の一部の実施形態では、そのポリマー樹脂はフェノール樹脂を含む。航空複合材料を含む本発明の他の実施形態では、そのポリマー樹脂は、エポキシ、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、熱可塑性ポリウレタン、フェノール系、ポリエステル、ビニルエステル、ポリジシクロペンタジエン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、シアン酸エステル、ビスマレイミドおよび熱硬化性ポリウレタン樹脂を含むことができる。本発明の航空複合材料を使用し得るパーツの例には、これらに限定されないが、床パネル、荷物入れ、ギャレー、シートバックおよび潜在的に衝撃を受けやすい他の内部コンパートメント、ならびにヘリコプターの回転翼の羽根などの外部部品が含まれる。
【０１０９】
本発明の一部の実施形態は、自動車用複合材料に関する。一部の実施形態では、本発明の自動車用複合材料は、高い強度、高い伸び率および低い繊維密度などの自動車用途での使用に望ましい特性を示す。本発明のいくつかの複合材料の高い強度と高い伸び率（または破壊とひずみ（failure-to-strain））の組合せは、そうした複合材料を、自動車用構造部品、ボディおよびバンパーなどの高い耐衝撃性が重要な自動車用途での使用に特に望ましいものにすることができる。一部の実施形態では、本発明の自動車用複合材料は、Ｅガラス布地、Ｒガラス布地および／またはＳガラス布地から形成された複合材料と比較して、高い衝撃性能を示すことができる。
【０１１０】
一部の実施形態では、本発明の自動車用複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された複数のガラス繊維を含み、その複数のガラス繊維の少なくとも１つは以下の成分：５６〜６８重量％のＳｉＯ２、１１〜２０重量％未満のＡｌ２Ｏ３、１２重量％またはそれ未満のＣａＯ、７〜１７重量％のＭｇＯ、０〜１重量％のＮａ２Ｏ、０〜１重量％のＫ２Ｏ、０〜５重量％のＬｉ２Ｏ、０〜２重量％のＴｉＯ２、０〜３重量％のＢ２Ｏ３、０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３、０〜４重量％のＳｎＯ２、０〜４重量％のＺｎＯ、０．０５重量％以上の量の少なくとも１つの希土類酸化物および合計０〜１１重量％の他の構成要素を含むガラス組成物を含む。一部の実施形態では、本発明の自動車用複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された複数のガラス繊維を含み、その複数のガラス繊維の少なくとも１つは以下の成分：６０〜６８重量％のＳｉＯ２、１４〜１９重量％のＡｌ２Ｏ３、５重量％またはそれ未満のＣａＯ、１０〜１６重量％のＭｇＯ、０〜１重量％のＮａ２Ｏ、０〜１重量％のＫ２Ｏ、０〜２重量％のＬｉ２Ｏ、０〜２重量％のＴｉＯ２、０〜３重量％のＢ２Ｏ３、０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３、０〜４重量％のＳｎＯ２、０〜４重量％のＺｎＯ、１重量％以上の量の少なくとも１つの希土類酸化物および合計０〜１１重量％の他の構成要素を含むガラス組成物を含む。一部の実施形態では、本発明の自動車用複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された複数のガラス繊維を含み、その複数のガラス繊維の少なくとも１つは以下の成分：６０〜６８重量％のＳｉＯ２、１４〜１９重量％のＡｌ２Ｏ３、５重量％またはそれ未満のＣａＯ、１０〜１６重量％のＭｇＯ、０〜１重量％のＮａ２Ｏ、０〜１重量％のＫ２Ｏ、０．４〜２重量％のＬｉ２Ｏ、０〜２重量％のＴｉＯ２、０〜３重量％のＢ２Ｏ３、０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３、０〜４重量％のＳｎＯ２、０〜４重量％のＺｎＯ、約１〜約８重量％の間の量の少なくとも１つの希土類酸化物および合計０〜１１重量％の他の構成要素を含む（ここで、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含量は約０．５重量％未満である）ガラス組成物を含む。一部の実施形態では、本発明の自動車用複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された複数のガラス繊維を含み、その複数のガラス繊維の少なくとも１つは以下の成分：５９〜６２重量％のＳｉＯ２、１４〜１９重量％のＡｌ２Ｏ３；４〜８重量％のＣａＯ；６〜１１重量％のＭｇＯ；０〜１重量％のＮａ２Ｏ；０〜１重量％のＫ２Ｏ；０〜２重量％のＬｉ２Ｏ；０〜３重量％のＴｉＯ２；０〜３重量％のＢ２Ｏ３；０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３；０〜２重量％のＣｕ２Ｏ；０〜３重量％のＳｒＯ；約２〜約６重量％の間の量の少なくとも１つの希土類酸化物；および合計０〜１１重量％の他の構成要素を含む（ここで、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含量は約０．５重量％未満である）ガラス組成物を含む。一部の実施形態では、その少なくとも１つの希土類酸化物は、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｓｍ２Ｏ３およびＧｄ２Ｏ３の少なくとも１つを含む。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、少なくとも３重量％の量で存在する。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、最大で約５重量％の量で存在する。他の実施形態では、本発明の自動車用複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された複数のガラス繊維を含むことができ、その複数のガラス繊維の少なくとも１つは、本発明の一部として本明細書で開示される他のガラス組成物の１つから形成されたものである。
【０１１１】
一部の実施形態では、本発明の自動車用複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された本明細書で開示されるような少なくとも１つの繊維ガラスストランドを含む。一部の実施形態では、本発明の自動車用複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された本明細書で開示されるような少なくとも１つの繊維ガラスストランドを含む少なくとも一部のロービングを含む。他の実施形態では、本発明の自動車用複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された本明細書で開示されるような少なくとも１つの糸を含む。さらに他の実施形態では、本発明の自動車用複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された本明細書で開示されるような少なくとも１つの布地を含む。一部の実施形態では、本発明の自動車用複合材料は、本明細書で開示されるような少なくとも１つの繊維ガラスストランドを含む少なくとも１つの緯糸、および本明細書で開示されるような少なくとも１つの繊維ガラスストランドを含む少なくとも１つの縦糸を含む。
【０１１２】
本発明の自動車用複合材料は、所望の特性および用途に応じて、種々のポリマー樹脂を含むことができる。自動車用複合材料を含む本発明の一部の実施形態では、そのポリマー樹脂は、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂を含むことができる。自動車用複合材料において使用される一般的な熱可塑性樹脂の例には、これらに限定されないが、ポリプロピレン、ポリアミド、高温用ポリアミド、ポリエステル、および当業者に公知の他の熱可塑性樹脂が含まれる。自動車用複合材料において使用される一般的な熱硬化性樹脂の例には、これらに限定されないが、エポキシ、フェノール系、ポリエステル、および当業者に公知の他の熱硬化性樹脂が含まれる。本発明の自動車用複合材料を使用し得るパーツの例は、これらに限定されないが、自動車用構造部品、ボディおよびバンパーを含むことができる。
【０１１３】
本発明の一部の実施形態は、風力エネルギー用途で使用できる複合材料に関する。一部の実施形態では、風力エネルギー用途での使用に適した本発明の複合材料は、高いモジュラス、高い伸び率、低い繊維密度および／または高い比モジュラスなどの風力エネルギー用途での使用に望ましい特性を示す。本発明の複合材料は、風力タービンの羽根、特に、他の長い風力タービンの羽根と比較して、より軽量であるがそれでも強度のある長い風力タービンの羽根での使用に適し得る。
【０１１４】
一部の実施形態では、風力エネルギー用途での使用に適した本発明の複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された複数のガラス繊維を含み、その複数のガラス繊維の少なくとも１つは以下の成分：５６〜６８重量％のＳｉＯ２、１１〜２０重量％未満のＡｌ２Ｏ３、１２重量％またはそれ未満のＣａＯ、７〜１７重量％のＭｇＯ、０〜１重量％のＮａ２Ｏ、０〜１重量％のＫ２Ｏ、０〜５重量％のＬｉ２Ｏ、０〜２重量％のＴｉＯ２、０〜３重量％のＢ２Ｏ３、０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３、０〜４重量％のＳｎＯ２、０〜４重量％のＺｎＯ、０．０５重量％以上の量の少なくとも１つの希土類酸化物および合計０〜１１重量％の他の構成要素を含むガラス組成物を含む。一部の実施形態では、風力エネルギー用途での使用に適した本発明の複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された複数のガラス繊維を含み、その複数のガラス繊維の少なくとも１つは以下の成分：６０〜６８重量％のＳｉＯ２、１４〜１９重量％のＡｌ２Ｏ３、５重量％またはそれ未満のＣａＯ、１０〜１６重量％のＭｇＯ、０〜１重量％のＮａ２Ｏ、０〜１重量％のＫ２Ｏ、０〜２重量％のＬｉ２Ｏ、０〜２重量％のＴｉＯ２、０〜３重量％のＢ２Ｏ３、０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３、０〜４重量％のＳｎＯ２、０〜４重量％のＺｎＯ、１重量％以上の量の少なくとも１つの希土類酸化物および合計０〜１１重量％の他の構成要素を含むガラス組成物を含む。一部の実施形態では、風力エネルギー用途での使用に適した本発明の複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された複数のガラス繊維を含み、その複数のガラス繊維の少なくとも１つは以下の成分：６０〜６８重量％のＳｉＯ２、１４〜１９重量％のＡｌ２Ｏ３、５重量％またはそれ未満のＣａＯ、１０〜１６重量％のＭｇＯ、０〜１重量％のＮａ２Ｏ、０〜１重量％のＫ２Ｏ、０．４〜２重量％のＬｉ２Ｏ、０〜２重量％のＴｉＯ２、０〜３重量％のＢ２Ｏ３、０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３、０〜４重量％のＳｎＯ２、０〜４重量％のＺｎＯ、約１〜約８重量％の間の量の少なくとも１つの希土類酸化物および合計０〜１１重量％の他の構成要素を含む（ここで、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含量は約０．５重量％未満である）ガラス組成物を含む。一部の実施形態では、風力エネルギー用途での使用に適した本発明の複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された複数のガラス繊維を含み、その複数のガラス繊維の少なくとも１つは以下の成分：５９〜６２重量％のＳｉＯ２、１４〜１９重量％のＡｌ２Ｏ３；４〜８重量％のＣａＯ；６〜１１重量％のＭｇＯ；０〜１重量％のＮａ２Ｏ；０〜１重量％のＫ２Ｏ；０〜２重量％のＬｉ２Ｏ；０〜３重量％のＴｉＯ２；０〜３重量％のＢ２Ｏ３；０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３；０〜２重量％のＣｕ２Ｏ；０〜３重量％のＳｒＯ；約２〜約６重量％の間の量の少なくとも１つの希土類酸化物；および合計０〜１１重量％の他の構成要素を含む（ここで、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含量は約０．５重量％未満である）ガラス組成物を含む。一部の実施形態では、その少なくとも１つの希土類酸化物は、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｓｍ２Ｏ３およびＧｄ２Ｏ３の少なくとも１つを含む。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、少なくとも３重量％の量で存在する。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、最大で約５重量％の量で存在する。他の実施形態では、風力エネルギー用途での使用に適した本発明の複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された複数のガラス繊維を含むことができ、その複数のガラス繊維の少なくとも１つは、本発明の一部として本明細書で開示される他のガラス組成物の１つから形成されたものである。
【０１１５】
一部の実施形態では、風力エネルギー用途での使用に適した本発明の複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された本明細書で開示されるような少なくとも１つの繊維ガラスストランドを含む。一部の実施形態では、風力エネルギー用途での使用に適した本発明の複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された本明細書で開示されるような少なくとも１つの繊維ガラスストランドを含む少なくとも一部のロービングを含む。他の実施形態では、風力エネルギー用途での使用に適した本発明の複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された本明細書で開示されるような少なくとも１つの糸を含む。さらに他の実施形態では、風力エネルギー用途での使用に適した本発明の複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された本明細書で開示されるような少なくとも１つの布地を含む。一部の実施形態では、風力エネルギー用途での使用に適した本発明の複合材料は、本明細書で開示されるような少なくとも１つの繊維ガラスストランドを含む少なくとも１つの緯糸、および本明細書で開示されるような少なくとも１つの繊維ガラスストランドを含む少なくとも１つの縦糸を含む。
【０１１６】
風力エネルギー用途での使用に適した本発明の複合材料は、所望の特性および用途に応じて、種々のポリマー樹脂を含むことができる。風力エネルギー用途での使用に適した複合材料を含む本発明の一部の実施形態では、そのポリマー樹脂はエポキシ樹脂を含む。風力エネルギー用途での使用に適した複合材料を含む本発明の他の実施形態では、そのポリマー樹脂は、ポリエステル樹脂、ビニルエステル、熱硬化性ポリウレタンまたはポリジシクロペンタジエン樹脂を含むことができる。
【０１１７】
本発明の一部の実施形態は、高圧容器および／またはタンクにおける使用のための複合材料に関する。一部の実施形態では、本発明の高圧容器および／またはタンクでの使用のための複合材料は、高い強度、高い伸び率、低い密度および／または高い比強度などのそうした用途での使用に望ましい特性を示す。
【０１１８】
一部の実施形態では、本発明の高圧容器および／またはタンクで使用するための複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された複数のガラス繊維を含み、その複数のガラス繊維の少なくとも１つは以下の成分：５６〜６８重量％のＳｉＯ２、１１〜２０重量％未満のＡｌ２Ｏ３、１２重量％またはそれ未満のＣａＯ、７〜１７重量％のＭｇＯ、０〜１重量％のＮａ２Ｏ、０〜１重量％のＫ２Ｏ、０〜５重量％のＬｉ２Ｏ、０〜２重量％のＴｉＯ２、０〜３重量％のＢ２Ｏ３、０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３、０〜４重量％のＳｎＯ２、０〜４重量％のＺｎＯ、０．０５重量％以上の量の少なくとも１つの希土類酸化物および合計０〜１１重量％の他の構成要素を含むガラス組成物を含む。一部の実施形態では、本発明の高圧容器および／またはタンクで使用するための複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された複数のガラス繊維を含み、その複数のガラス繊維の少なくとも１つは以下の成分：６０〜６８重量％のＳｉＯ２、１４〜１９重量％のＡｌ２Ｏ３、５重量％またはそれ未満のＣａＯ、１０〜１６重量％のＭｇＯ、０〜１重量％のＮａ２Ｏ、０〜１重量％のＫ２Ｏ、０〜２重量％のＬｉ２Ｏ、０〜２重量％のＴｉＯ２、０〜３重量％のＢ２Ｏ３、０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３、０〜４重量％のＳｎＯ２、０〜４重量％のＺｎＯ、１重量％以上の量の少なくとも１つの希土類酸化物および合計０〜１１重量％の他の構成要素を含むガラス組成物を含む。一部の実施形態では、本発明の高圧容器および／またはタンクで使用するための複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された複数のガラス繊維を含み、その複数のガラス繊維の少なくとも１つは以下の成分：６０〜６８重量％のＳｉＯ２、１４〜１９重量％のＡｌ２Ｏ３、５重量％またはそれ未満のＣａＯ、１０〜１６重量％のＭｇＯ、０〜１重量％のＮａ２Ｏ、０〜１重量％のＫ２Ｏ、０．４〜２重量％のＬｉ２Ｏ、０〜２重量％のＴｉＯ２、０〜３重量％のＢ２Ｏ３、０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３、０〜４重量％のＳｎＯ２、０〜４重量％のＺｎＯ、約１〜約８重量％の間の量の少なくとも１つの希土類酸化物および合計０〜１１重量％の他の構成要素を含む（ここで、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含量は約０．５重量％未満である）ガラス組成物を含む。一部の実施形態では、本発明の高圧容器および／またはタンクで使用するための複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された複数のガラス繊維を含み、その複数のガラス繊維の少なくとも１つは以下の成分：５９〜６２重量％のＳｉＯ２、１４〜１９重量％のＡｌ２Ｏ３；４〜８重量％のＣａＯ；６〜１１重量％のＭｇＯ；０〜１重量％のＮａ２Ｏ；０〜１重量％のＫ２Ｏ；０〜２重量％のＬｉ２Ｏ；０〜３重量％のＴｉＯ２；０〜３重量％のＢ２Ｏ３；０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３；０〜２重量％のＣｕ２Ｏ；０〜３重量％のＳｒＯ；約２〜約６重量％の間の量の少なくとも１つの希土類酸化物；および合計０〜１１重量％の他の構成要素を含む（ここで、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含量は約０．５重量％未満である）ガラス組成物を含む。一部の実施形態では、その少なくとも１つの希土類酸化物は、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｓｍ２Ｏ３およびＧｄ２Ｏ３の少なくとも１つを含む。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、少なくとも３重量％の量で存在する。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、最大で約５重量％の量で存在する。他の実施形態では、本発明の高圧容器および／またはタンクで使用するための複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された複数のガラス繊維を含むことができ、その複数のガラス繊維の少なくとも１つは、本発明の一部として本明細書で開示される他のガラス組成物の１つから形成されたものである。
【０１１９】
一部の実施形態では、本発明の高圧容器および／またはタンクで使用するための複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された本明細書で開示されるような少なくとも１つの繊維ガラスストランドを含む。一部の実施形態では、本発明の高圧容器および／またはタンクで使用するための複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された本明細書で開示されるような少なくとも１つの繊維ガラスストランドを含む少なくとも一部のロービングを含む。他の実施形態では、本発明の高圧容器および／またはタンクで使用するための複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された本明細書で開示されるような少なくとも１つの糸を含む。さらに他の実施形態では、本発明の高圧容器および／またはタンクで使用するための複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された本明細書で開示されるような少なくとも１つの布地を含む。一部の実施形態では、本発明の高圧容器および／またはタンクで使用するための複合材料は、本明細書で開示されるような少なくとも１つの繊維ガラスストランドを含む少なくとも１つの緯糸、および本明細書で開示されるような少なくとも１つの繊維ガラスストランドを含む少なくとも１つの縦糸を含む。
【０１２０】
本発明の高圧容器および／またはタンクで使用するための複合材料は、所望の特性および用途に応じて、種々のポリマー樹脂を含むことができる。高圧容器および／またはタンクで使用するための複合材料を含む本発明の一部の実施形態では、そのポリマー樹脂は、熱硬化性樹脂を含むことができる。高圧容器および／またはタンクで使用される一般的な熱硬化性樹脂の例には、これらに限定されないが、エポキシ、フェノール系、ポリエステル、ビニルエステルおよび当業者に公知の他の熱硬化性樹脂が含まれる。
【０１２１】
一部の実施形態では、本発明の複合材料は、安全および／またはセキュリティー用途において有用であり得る。例えば、一部の実施形態では、本発明の複合材料は、これに限定されないが、高エネルギー衝撃用途を含む高い機械的応力用途での使用に適している。本発明の一部の実施形態において有用なガラス繊維は、弾道または爆破耐性用途などの高エネルギー衝撃用途に特に望ましい特性を示すことができる。本発明の一部の実施形態において有用なガラス繊維は、Ｅガラスを含むガラス繊維と比較して、低い絶縁定数、低い誘電損失、高いガラス転移温度および／または低い熱膨張を示すことができる。
【０１２２】
一部の実施形態では、本発明の複合材料は、装甲用途での使用に適し得る。例えば、複合材料の一部の実施形態は、装甲パネルの生産において使用することができる。一部の実施形態では、本発明の複合材料は、装甲用のＶ５０弾道試験のための米国国防総省試験方法標準規格（U.S.Department  of  Defense  Test  Method  Standard）、ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｆ、１９９７年１２月（以下「ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｆ」）（その全体を参照により本明細書に組み込む）によって測定した場合、そのパネルが、望ましい０．３０ｃａｌのＦＳＰ（「断片シミュレート発射体（fragment  simulating  projectile）」）Ｖ５０値（例えば、約２ｌｂ／ｆｔ２のパネル面密度および約５〜６ｍｍのパネル厚さで少なくとも約９００フィート／秒（ｆｐｓ））を示すと予期されるパネルに形成させることができる。この関連で、「複合材料」という用語が、総称的に、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された複数のガラス繊維を含む材料を指すのに対して、「パネル」という用語は、シート状の物理的な寸法または形状を有する複合材料を指す。他の実施形態では、本発明の複合材料は、そのパネルが、ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｆによって測定した場合、望ましい０．５０ｃａｌのＦＳＰ  Ｖ５０値（例えば、約４．８〜４．９ｌｂ／ｆｔ２のパネル面密度および約１３〜１３．５ｍｍのパネル厚さで少なくとも約１２００ｆｐｓ）を示すと予期されるパネルに形成させることができる。Ｖ５０値はパネル面密度およびパネル厚さに依存する可能性があるので、本発明の複合材料は、そのパネルをいかに構成するかに応じて、異なるＶ５０値を有することができる。本発明の一部の実施形態の１つの利点は、Ｅガラス繊維を使用して組み立てられた、同様に構成した複合材料より高いＶ５０値を有する複合材料の提供である。
【０１２３】
一部の実施形態では、本発明の複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された複数のガラス繊維を含み、その複数のガラス繊維の少なくとも１つは以下の成分：５６〜６８重量％のＳｉＯ２、１１〜２０重量％未満のＡｌ２Ｏ３、１２重量％またはそれ未満のＣａＯ、７〜１７重量％のＭｇＯ、０〜１重量％のＮａ２Ｏ、０〜１重量％のＫ２Ｏ、０〜５重量％のＬｉ２Ｏ、０〜２重量％のＴｉＯ２、０〜３重量％のＢ２Ｏ３、０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３、０〜４重量％のＳｎＯ２、０〜４重量％のＺｎＯ、０．０５重量％以上の量の少なくとも１つの希土類酸化物および合計０〜１１重量％の他の構成要素を含むガラス組成物を含み、その複合材料は弾道または爆破耐性用途で使用するように適合されている。一部の実施形態では、本発明の複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された複数のガラス繊維を含み、その複数のガラス繊維の少なくとも１つは以下の成分：６０〜６８重量％のＳｉＯ２、１４〜１９重量％のＡｌ２Ｏ３、５重量％またはそれ未満のＣａＯ、１０〜１６重量％のＭｇＯ、０〜１重量％のＮａ２Ｏ、０〜１重量％のＫ２Ｏ、０〜２重量％のＬｉ２Ｏ、０〜２重量％のＴｉＯ２、０〜３重量％のＢ２Ｏ３、０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３、０〜４重量％のＳｎＯ２、０〜４重量％のＺｎＯ、１重量％以上の量の少なくとも１つの希土類酸化物および合計０〜１１重量％の他の構成要素を含むガラス組成物を含み、その複合材料は弾道または爆破耐性用途で使用するように適合されている。一部の実施形態では、本発明の複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された複数のガラス繊維を含み、その複数のガラス繊維の少なくとも１つは以下の成分：６０〜６８重量％のＳｉＯ２、１４〜１９重量％のＡｌ２Ｏ３、５重量％またはそれ未満のＣａＯ、１０〜１６重量％のＭｇＯ、０〜１重量％のＮａ２Ｏ、０〜１重量％のＫ２Ｏ、０．４〜２重量％のＬｉ２Ｏ、０〜２重量％のＴｉＯ２、０〜３重量％のＢ２Ｏ３、０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３、０〜４重量％のＳｎＯ２、０〜４重量％のＺｎＯ、約１〜約８重量％の間の量の少なくとも１つの希土類酸化物および合計０〜１１重量％の他の構成要素を含む（ここでＮａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含量は約０．５重量％未満である）ガラス組成物を含み、その複合材料は弾道または爆破耐性用途で使用するように適合されている。一部の実施形態では、本発明の複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された複数のガラス繊維を含み、その複数のガラス繊維の少なくとも１つは以下の成分：５９〜６２重量％のＳｉＯ２、１４〜１９重量％のＡｌ２Ｏ３；４〜８重量％のＣａＯ；６〜１１重量％のＭｇＯ；０〜１重量％のＮａ２Ｏ；０〜１重量％のＫ２Ｏ；０〜２重量％のＬｉ２Ｏ；０〜３重量％のＴｉＯ２；０〜３重量％のＢ２Ｏ３；０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３；０〜２重量％のＣｕ２Ｏ；０〜３重量％のＳｒＯ；約２〜約６重量％の間の量の少なくとも１つの希土類酸化物；および合計０〜１１重量％の他の構成要素を含むガラス組成物を含み、ここで、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含量は約０．５重量％未満である。一部の実施形態では、その少なくとも１つの希土類酸化物は、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｓｍ２Ｏ３およびＧｄ２Ｏ３の少なくとも１つを含む。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、少なくとも３重量％の量で存在する。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は最大で約５重量％の量で存在し、その複合材料は弾道または爆破耐性用途で使用するように適合されている。他の実施形態では、弾道または爆破耐性用途で使用するように適合された本発明の複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された複数のガラス繊維を含むことができ、その複数のガラス繊維の少なくとも１つは、本発明の一部として本明細書で開示される他のガラス組成物の１つから形成されたものである。
【０１２４】
本発明の一部の実施形態は、本発明の複合材料を含む装甲パネルなどのパネルに関する。一部の実施形態では、本発明の複合材料は、そのパネルが、ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｆによって測定した場合、望ましい０．３０ｃａｌのＦＳＰ  Ｖ５０値（例えば、約２ｌｂ／ｆｔ２のパネル面密度および約５〜６ｍｍのパネル厚さで少なくとも約９００ｆｐｓ）を示すと予期されるパネルに形成させることができる。他の実施形態では、本発明の複合材料は、そのパネルが、ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｆによって測定した場合、望ましい０．３０ｃａｌのＦＳＰ  Ｖ５０値（例えば、約２ｌｂ／ｆｔ２のパネル面密度および約５〜６ｍｍのパネル厚さで少なくとも約１０００ｆｐｓ）を示すと予期されるパネルに形成させることができる。本発明のさらに他の実施形態では、複合材料は、ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｆで測定した場合、そのパネルが、望ましい０．３０ｃａｌのＦＳＰ  Ｖ５０値（例えば、約２ｌｂ／ｆｔ２のパネル面密度および約５〜６ｍｍのパネル厚さで少なくとも約１１００ｆｐｓ）を示すと予期されるパネルに形成させることができる。本発明の一部の実施形態では、複合材料は、そのパネルが、ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｆによって測定した場合、望ましい０．３０ｃａｌのＦＳＰ  Ｖ５０値（例えば、約２ｌｂ／ｆｔ２のパネル面密度および約５〜６ｍｍのパネル厚さで約９００ｆｐｓ〜約１１４０ｆｐｓ）を示すと予期されるパネルに形成させることができる。
【０１２５】
一部の実施形態では、本発明の複合材料は、そのパネルが、ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｆによって測定した場合、望ましい０．５０ｃａｌのＦＳＰ  Ｖ５０値（例えば、約４．８〜４．９ｌｂ／ｆｔ２のパネル面密度および約１３〜１３．５ｍｍのパネル厚さで少なくとも約１２００ｆｐｓ）を示すと予期されるパネルに形成させることができる。本発明の他の実施形態では、複合材料は、そのパネルが、ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｆによって測定した場合、望ましい０．５０ｃａｌのＦＳＰ  Ｖ５０値（約４．８〜４．９ｌｂ／ｆｔ２のパネル面密度および約１３〜１３．５ｍｍのパネル厚さで少なくとも約１３００ｆｐｓ）を示すと予期されるパネルに形成させることができる。本発明のさらに他の実施形態では、複合材料は、そのパネルが、ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｆによって測定した場合、望ましい０．５０ｃａｌのＦＳＰ  Ｖ５０値（約４．８〜４．９ｌｂ／ｆｔ２のパネル面密度および約１３〜１３．５ｍｍのパネル厚さで少なくとも約１４００ｆｐｓ）を示すと予期されるパネルに形成させることができる。本発明の一部の実施形態では、複合材料は、そのパネルが、ＭＩＬ−ＳＴＤ−６６２Ｆによって測定した場合、望ましい０．５０ｃａｌのＦＳＰ  Ｖ５０値（例えば、約４．８〜４．９ｌｂ／ｆｔ２のパネル面密度および約１３〜１３．５ｍｍのパネル厚さで約１２００ｆｐｓ〜約１４４０ｆｐｓ）を示すと予期されるパネルに形成させることができる。
【０１２６】
弾道または爆破耐性で使用するように適合された本発明の複合材料は、種々のポリマー樹脂を含むことができる。本発明の一部の実施形態では、複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された複数のガラス繊維を含み、その複数のガラス繊維の少なくとも１つは、本明細書で開示されるようなガラス組成物を含み、その複合材料は、弾道または爆破耐性のための装甲パネルなどのパネルに形成させることができ、そのポリマー樹脂はエポキシ樹脂を含む。一部の実施形態では、本発明の複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された複数のガラス繊維を含み、その複数のガラス繊維の少なくとも１つは、本明細書で開示されるようなガラス組成物を含み、その複合材料は、弾道または爆破耐性のための装甲パネルなどのパネルに形成させることができ、そのポリマー樹脂はポリジシクロペンタジエン樹脂を含む。本発明の一部の実施形態では、ポリマー樹脂は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド（ナイロンを含む）、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、熱可塑性ポリウレタン、フェノール系、ポリエステル、ビニルエステル、熱硬化性ポリウレタン、シアン酸エステルまたはビスマレイミド樹脂を含むことができる。
【０１２７】
本発明の一部の実施形態は、ミサイルおよび他の爆薬発射装置用のケーシングにおいて使用するための複合材料に関する。一部の実施形態では、本発明のミサイルおよび他の爆薬発射装置用のケーシングで使用するための複合材料は、高いモジュラス、高い強度、高い伸び率、低い熱膨張係数、高いガラス軟化温度および／または高いガラス転移温度などのそうした用途での使用に望ましい特性を示す。
【０１２８】
一部の実施形態では、本発明のミサイルおよび他の爆薬発射装置用のケーシングで使用するための複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された複数のガラス繊維を含み、その複数のガラス繊維の少なくとも１つは以下の成分：５６〜６８重量％のＳｉＯ２、１１〜２０重量％未満のＡｌ２Ｏ３、１２重量％またはそれ未満のＣａＯ、７〜１７重量％のＭｇＯ、０〜１重量％のＮａ２Ｏ、０〜１重量％のＫ２Ｏ、０〜５重量％のＬｉ２Ｏ、０〜２重量％のＴｉＯ２、０〜３重量％のＢ２Ｏ３、０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３、０〜４重量％のＳｎＯ２、０〜４重量％のＺｎＯ、０．０５重量％以上の量の少なくとも１つの希土類酸化物および合計０〜１１重量％の他の構成要素を含むガラス組成物を含む。一部の実施形態では、本発明のミサイルおよび他の爆薬発射装置用のケーシングで使用するための複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された複数のガラス繊維を含み、その複数のガラス繊維の少なくとも１つは以下の成分：６０〜６８重量％のＳｉＯ２、１４〜１９重量％のＡｌ２Ｏ３、５重量％またはそれ未満のＣａＯ、１０〜１６重量％のＭｇＯ、０〜１重量％のＮａ２Ｏ、０〜１重量％のＫ２Ｏ、０〜２重量％のＬｉ２Ｏ、０〜２重量％のＴｉＯ２、０〜３重量％のＢ２Ｏ３、０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３、０〜４重量％のＳｎＯ２、０〜４重量％のＺｎＯ、１重量％以上の量の少なくとも１つの希土類酸化物および合計０〜１１重量％の他の構成要素を含むガラス組成物を含む。一部の実施形態では、本発明のミサイルおよび他の爆薬発射装置用のケーシングで使用するための複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された複数のガラス繊維を含み、その複数のガラス繊維の少なくとも１つは以下の成分：６０〜６８重量％のＳｉＯ２、１４〜１９重量％のＡｌ２Ｏ３、５重量％またはそれ未満のＣａＯ、１０〜１６重量％のＭｇＯ、０〜１重量％のＮａ２Ｏ、０〜１重量％のＫ２Ｏ、０．４〜２重量％のＬｉ２Ｏ、０〜２重量％のＴｉＯ２、０〜３重量％のＢ２Ｏ３、０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３、０〜４重量％のＳｎＯ２、０〜４重量％のＺｎＯ、約１〜約８重量％の間の量の少なくとも１つの希土類酸化物および合計０〜１１重量％の他の構成要素を含む（ここで、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含量は約０．５重量％未満である）ガラス組成物を含む。一部の実施形態では、本発明のミサイルおよび他の爆薬発射装置用のケーシングで使用するための複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された複数のガラス繊維を含み、その複数のガラス繊維の少なくとも１つは以下の成分：５９〜６２重量％のＳｉＯ２、１４〜１９重量％のＡｌ２Ｏ３；４〜８重量％のＣａＯ；６〜１１重量％のＭｇＯ；０〜１重量％のＮａ２Ｏ；０〜１重量％のＫ２Ｏ；０〜２重量％のＬｉ２Ｏ；０〜３重量％のＴｉＯ２；０〜３重量％のＢ２Ｏ３；０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３；０〜２重量％のＣｕ２Ｏ；０〜３重量％のＳｒＯ；約２〜約６重量％の間の量の少なくとも１つの希土類酸化物；および合計０〜１１重量％の他の構成要素を含む（ここで、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含量は約０．５重量％未満である）ガラス組成物を含む。一部の実施形態では、その少なくとも１つの希土類酸化物は、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｓｍ２Ｏ３およびＧｄ２Ｏ３の少なくとも１つを含む。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、少なくとも３重量％の量で存在する。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、最大で約５重量％の量で存在する。他の実施形態では、本発明のミサイルおよび他の爆薬発射装置用のケーシングで使用するための複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された複数のガラス繊維を含むことができ、その複数のガラス繊維の少なくとも１つは、本発明の一部として本明細書で開示される他のガラス組成物の１つから形成されたものである。
【０１２９】
一部の実施形態では、本発明のミサイルおよび他の爆薬発射装置用のケーシングで使用するための複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された本明細書で開示されるような少なくとも１つの繊維ガラスストランドを含む。一部の実施形態では、本発明のミサイルおよび他の爆薬発射装置用のケーシングで使用するための複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された本明細書で開示されるような少なくとも１つの繊維ガラスストランドを含む少なくとも一部のロービングを含む。他の実施形態では、本発明のミサイルおよび他の爆薬発射装置用のケーシングで使用するための複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された本明細書で開示されるような少なくとも１つの糸を含む。さらに他の実施形態では、本発明のミサイルおよび他の爆薬発射装置用のケーシングで使用するための複合材料は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された本明細書で開示されるような少なくとも１つの布地を含む。一部の実施形態では、本発明のミサイルおよび他の爆薬発射装置用のケーシングで使用するための複合材料は、本明細書で開示されるような少なくとも１つの繊維ガラスストランドを含む少なくとも１つの緯糸、および本明細書で開示されるような少なくとも１つの繊維ガラスストランドを含む少なくとも１つの縦糸を含む。
【０１３０】
本発明のミサイルおよび他の爆薬発射装置用のケーシングで使用するための複合材料は、所望の特性および用途に応じて、種々のポリマー樹脂を含むことができる。ミサイルおよび他の爆薬発射装置用のケーシングで使用するための複合材料を含む本発明の一部の実施形態では、ポリマー樹脂は、熱硬化性樹脂を含むことができる。そうした用途で使用することができる一般的な熱硬化性樹脂の例には、これらに限定されないが、エポキシ、フェノール系、ポリエステル、および当技術分野に公知の他の熱硬化性樹脂が含まれる。
【０１３１】
本発明の複合材料についての多くの例示的な使用および用途が本明細書で説明されるが、当業者は、例えば、油およびガス産業での他の用途、輸送およびインフラに関連した他の用途、代替エネルギーにおける他の用途、他の高温断熱（すなわち、熱遮蔽）用途（より高い強度、より高いモジュラス、より高い軟化温度およびより高いガラス転移温度に起因する）等を含むそうした複合材料のための他の潜在的な使用を特定することができる。
【０１３２】
本発明の一部の実施形態は、プリプレグに関する。本発明のプリプレグは、ポリマー樹脂および本明細書で開示されるような少なくとも１つの繊維ガラスストランドを含むことができる。一部の実施形態では、本発明のプリプレグは、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂と接触した複数のガラス繊維を含み、その複数のガラス繊維の少なくとも１つは以下の成分：５６〜６８重量％のＳｉＯ２、１１〜２０重量％未満のＡｌ２Ｏ３、１２重量％またはそれ未満のＣａＯ、７〜１７重量％のＭｇＯ、０〜１重量％のＮａ２Ｏ、０〜１重量％のＫ２Ｏ、０〜５重量％のＬｉ２Ｏ、０〜２重量％のＴｉＯ２、０〜３重量％のＢ２Ｏ３、０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３、０〜４重量％のＳｎＯ２、０〜４重量％のＺｎＯ、０．０５重量％以上の量の少なくとも１つの希土類酸化物および合計０〜１１重量％の他の構成要素を含むガラス組成物を含む。一部の実施形態では、本発明のプリプレグは、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂と接触した複数のガラス繊維を含み、その複数のガラス繊維の少なくとも１つは以下の成分：６０〜６８重量％のＳｉＯ２、１４〜１９重量％のＡｌ２Ｏ３、５重量％またはそれ未満のＣａＯ、１０〜１６重量％のＭｇＯ、０〜１重量％のＮａ２Ｏ、０〜１重量％のＫ２Ｏ、０〜２重量％のＬｉ２Ｏ、０〜２重量％のＴｉＯ２、０〜３重量％のＢ２Ｏ３、０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３、０〜４重量％のＳｎＯ２、０〜４重量％のＺｎＯ、１重量％以上の量の少なくとも１つの希土類酸化物および合計０〜１１重量％の他の構成要素を含むガラス組成物を含む。一部の実施形態では、本発明のプリプレグは、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂と接触した複数のガラス繊維を含み、その複数のガラス繊維の少なくとも１つは以下の成分：６０〜６８重量％のＳｉＯ２、１４〜１９重量％のＡｌ２Ｏ３、５重量％またはそれ未満のＣａＯ、１０〜１６重量％のＭｇＯ、０〜１重量％のＮａ２Ｏ、０〜１重量％のＫ２Ｏ、０．４〜２重量％のＬｉ２Ｏ、０〜２重量％のＴｉＯ２、０〜３重量％のＢ２Ｏ３、０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３、０〜４重量％のＳｎＯ２、０〜４重量％のＺｎＯ、約１〜約８重量％の間の量の少なくとも１つの希土類酸化物および合計０〜１１重量％の他の構成要素を含むガラス組成物を含み、ここで、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含量は約０．５重量％未満である。一部の実施形態では、本発明のプリプレグは、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂と接触した複数のガラス繊維を含み、その複数のガラス繊維の少なくとも１つは以下の成分：５９〜６２重量％のＳｉＯ２、１４〜１９重量％のＡｌ２Ｏ３；４〜８重量％のＣａＯ；６〜１１重量％のＭｇＯ；０〜１重量％のＮａ２Ｏ；０〜１重量％のＫ２Ｏ；０〜２重量％のＬｉ２Ｏ；０〜３重量％のＴｉＯ２；０〜３重量％のＢ２Ｏ３；０〜１重量％のＦｅ２Ｏ３；０〜２重量％のＣｕ２Ｏ；０〜３重量％のＳｒＯ；約２〜約６重量％の間の量の少なくとも１つの希土類酸化物；および合計０〜１１重量％の他の構成要素を含むガラス組成物を含み、ここで、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含量は約０．５重量％未満である。一部の実施形態では、その少なくとも１つの希土類酸化物は、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｓｍ２Ｏ３およびＧｄ２Ｏ３の少なくとも１つを含む。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、少なくとも３重量％の量で存在する。一部の実施形態では、少なくとも１つの希土類酸化物は、最大で約５重量％の量で存在する。他の実施形態では、本発明のプリプレグは、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂と接触した複数のガラス繊維を含むことができ、その複数のガラス繊維の少なくとも１つは、本発明の一部として本明細書で開示される他のガラス組成物の１つから形成されたものである。
【０１３３】
一部の実施形態では、本発明のプリプレグは、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂と接触している本明細書で開示されるような少なくとも１つの繊維ガラスストランドを含む。一部の実施形態では、本発明のプリプレグは、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂中に配置された本明細書で開示されるような少なくとも１つの繊維ガラスストランドを含む少なくとも一部のロービングを含む。他の実施形態では、本発明のプリプレグは、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂と接触している本明細書で開示されるような少なくとも１つの糸を含む。さらに他の実施形態では、本発明のプリプレグは、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂と接触している本明細書で開示されるような少なくとも１つの布地を含む。一部の実施形態では、本発明のプリプレグは、本明細書で開示されるような少なくとも１つの繊維ガラスストランドを含む少なくとも１つの緯糸、および本明細書で開示されるような少なくとも１つの繊維ガラスストランドを含む少なくとも１つの縦糸を含む。
【０１３４】
本発明のプリプレグは、所望の特性および用途に応じて、種々のポリマー樹脂を含むことができる。プリプレグを含む本発明の一部の実施形態では、ポリマー樹脂はエポキシ樹脂を含む。プリプレグを含む本発明の他の実施形態では、ポリマー樹脂は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、熱可塑性ポリウレタン、フェノール系、ポリエステル、ビニルエステル、ポリジシクロペンタジエン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、シアン酸エステル、ビスマレイミドおよび熱硬化性ポリウレタン樹脂を含むことができる。
【０１３５】
本明細書で説明するガラス繊維のための用途の多くは強化用途であるが、本発明のガラス繊維の一部の実施形態は、プリント回路基板（「ＰＣＢ」）などの電子機器用途で利用することができる。より特別には、本発明の一部の実施形態は、ＰＣＢの性能の増進を可能にする電気特性を有するガラス繊維強化に関する。例えば、本発明のガラス繊維の一部の実施形態は、電子機器用途に望ましい絶縁定数（Ｄｋ）を有することができる。「誘電率（permittivity）」としても公知である材料の絶縁定数（Ｄｋ）は、材料が電気エネルギーを貯蔵する能力の尺度である。コンデンサとして使用される材料は比較的高いＤｋを有することが望ましいのに対して、ＰＣＢ基材の一部として使用される材料は、特に高速回路について、低いＤｋを有することが望ましい。Ｄｋは、２枚の金属板間の所与の材料の貯蔵される電荷（すなわち、キャパシタンス）と、その同じ２枚の金属板間の空隙（空気または真空）によって貯蔵される電荷の量の比である。別の例として、本発明のガラス繊維の一部の実施形態は、電子機器用途に望ましい熱膨張係数を有することができる。したがって、本発明の一部の実施形態は、これらに限定されないが、プリント回路基板、プリント回路基板の前駆体（例えば、布地、積層物、プリプレグ等）を含む様々な電気的用途で使用することができる。そうした実施形態では、電気的用途で使用されることになるプリント回路基板または他の複合材料はポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂と接触した複数のガラス繊維を含むことができ、その複数のガラス繊維の少なくとも１つは、本発明の一部として本明細書で開示されるガラス組成物のいずれかから形成されたものである。ポリマー樹脂は、プリント回路基板または他の電気的用途で使用するための当技術分野で公知のもののいずれかを含むことができる。
【０１３６】
次に本発明のガラス繊維および関連製品を製造する方法のことを考えると、本発明のガラス繊維は、その繊維の組成物を形成させる特定の酸化物を供給するのに使用される原料をブレンドすることによって、当技術分野で周知の慣用的な仕方で調製することができる。本発明の種々の実施形態によるガラス繊維は、ガラス繊維を形成させるための当技術分野で公知の任意のプロセス、より望ましくは、本質的に連続したガラス繊維を形成させるための当技術分野で公知の任意のプロセスを使用して形成させることができる。例えば、本明細書で限定するわけではないが、本発明の非限定的な実施形態によるガラス繊維は、直接溶融または間接溶融による繊維形成法を使用して形成させることができる。これらの方法は当技術分野で周知であり、本開示を考慮すれば、そのさらなる考察が必要とは考えられない。例えば、K.L.Loewenstein、The  Manufacturing  Technology  of  Continuous  Glass  Fibers、第３版、Elsevier、N.Y.、１９９３年、４７〜４８頁および１１７〜２３４頁を参照されたい。
【０１３７】
ガラス繊維の形成に続いて、当業者に公知の適切な任意の方法を使用して、主サイジング組成物をガラス繊維に施用することができる。一部の実施形態では、このサイジング組成物は、ガラス繊維の形成後、直ちに施用することができる。一般に、本発明の繊維ガラスストランド、布地、複合材料、積層物およびプリプレグを形成させるために使用されるガラス繊維は、サイジング組成物で少なくとも部分的にコーティングされることになる。当業者は、例えばサイジング組成物の性能特性、得られる布地の所望の柔軟性、コストおよび他の因子を含む多くの因子にもとづいて、ガラス繊維のための多くの市販のサイジング組成物の１つを選択することができる。一部の実施形態では、そのサイジング組成物は、澱粉・油脂サイジング組成物を含まない。澱粉・油脂サイジング組成物を含まないサイジング組成物を含む本発明の一部の実施形態では、サイジングされたガラス繊維またはガラス繊維ストランドは、製織用途においてその繊維またはストランドを使用する前に、スラッシング組成物でさらに処理する必要はない。澱粉・油脂サイジング組成物を含まないサイジング組成物を含む他の実施形態では、サイジングされたガラス繊維またはガラス繊維ストランドを、製織用途において繊維またはストランドを使用する前に、任意選択で、スラッシング組成物でさらに処理することができる。主サイジング組成物を含む本発明の一部の実施形態では、そのサイジング組成物は、澱粉・油脂サイジング組成物を含むことができる。澱粉・油脂サイジング組成物を含む本発明の一部の実施形態では、その澱粉・油脂サイジング組成物を、後で、少なくとも１つのサイジングされたガラス繊維または繊維ガラスストランドから形成された布地から除去することができる。一部の実施形態では、澱粉・油脂サイジング組成物は、これに限定されないが加熱クリーニングなどの当業者に公知の適切な任意の方法を使用して、布地から除去することができる。澱粉・油脂サイジング組成物が除去された布地を含む本発明の実施形態では、本発明の布地を、仕上げコーティングでさらに処理し得る。
【０１３８】
本発明の一部の実施形態で使用できる市販のサイジング組成物の非限定的な例には、Ｈｙｂｏｎ（登録商標）２０２６、Ｈｙｂｏｎ（登録商標）２００２、Ｈｙｂｏｎ（登録商標）１３８３、Ｈｙｂｏｎ（登録商標）２００６、Ｈｙｂｏｎ（登録商標）２０２２、Ｈｙｂｏｎ（登録商標）２０３２、Ｈｙｂｏｎ（登録商標）２０１６およびＨｙｂｏｎ（登録商標）１０６２などのシングルエンドロービングでしばしば使用されるサイジング組成物、ならびに、そのそれぞれがＰＰＧ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．から市販されている製品のためのサイジング組成物に向けられる１３８３、６１１、９００、６１０、６９５および６９０などの糸類でしばしば使用されるサイジング組成物が含まれる。
【０１３９】
本発明の繊維ガラスストランドは、当業者に公知の任意の適切な方法で調製することができる。本発明のガラス繊維布地は、一般に、これに限定されないが、ウェフト糸（weft  yarn）（「緯糸」とも称される）の複数の縦糸中への織り込みなどの当業者に公知の適切な任意の方法によって作製することができる。そうした織り込みは、一般に平行で平らな配列で縦糸を織機上に位置決めし、続いて、そのウェフト糸を所定の繰り返しパターンで縦糸の上下を通して、ウェフト糸を縦糸に製織することによって遂行することができる。使用されるパターンは、所望の布地スタイルによって決まる。
【０１４０】
縦糸は一般に、当業者に公知の手法を使用して調製することができる。縦糸は、ブッシングまたはスピナーからの複数の溶融ガラスストリームを細くする（attenuate）ことによって形成させることができる。続いて、サイジング組成物を個々のガラス繊維に施用し、その繊維を一緒に寄せ集めてストランドを形成させることができる。このストランドは、続いて、そのストランドを、ツイストフレームを介してボビンに移すことによって糸類に加工することができる。この移動の間、ストランドに撚りがもたらされて、繊維の束を一緒に保持するのを支援することができる。次いで、これらの撚られたストランドをボビンで巻き取り、そのボビンを製織工程で使用することができる。
【０１４１】
織機への縦糸の位置決めは、一般に、当業者に公知の手法を使用して行うことができる。織機への縦糸の位置決めは、織機ビームで行うことができる。織機ビームは、本質的に並列配置で円筒状コア周りに巻き取られた指定数の縦糸（「経糸（ends）」とも称される）（「縦糸シート」とも称される）を含む。織機ビームの調製は、各パッケージが織機ビームに必要な経糸数のフラクションを含む複数の糸のパッケージを一緒にして、単一のパッケージまたは織機ビームにするステップを含むことができる。本明細書で限定しようとするものではないが、例えば、ＤＥ７５糸インプットを利用する５０インチ（１２７ｃｍ）幅の７７８１スタイル布地は、典型的に、２８６８の経糸を必要とする。しかし、織機ビームを形成させるための従来の機器では、これらの経糸のすべてを１つの動作でボビンから単一ビームへ移せるようになっていない。したがって、典型的に「セクションビーム（section  beam）」と称される、必要な数の経糸のフラクションを含む複数ビームを生成し、次いで一緒にして織機ビームを形成させることができる。織機ビームと同様の仕方で、セクションビームは、その周りに巻き取られた複数の本質的に平行な縦糸を含む円筒状コアを含むことができる。そのセクションビームが、最終的な織機ビームを形成させるのに必要な任意の数の縦糸を含むことができることを当業者は理解されていようが、一般に、セクションビーム上に含有される経糸の数は、整経クリールの能力によって限定される。７７８１スタイル布地について、それぞれＤＥ７５糸からなる７１７の経糸の４つのセクションビームが典型的に提供され、一緒にされた場合、上記で論じたような、縦糸シートに必要な２８６８の経糸が提供される。
【０１４２】
本発明の複合材料は、これらに限定されないが、真空支援型樹脂注入成形、押出配合（extrusion  compounding）、圧縮成形、樹脂トランスファー成形、フィラメントワインディング、プリプレグ／オートクレーブ養生（autoclave  curing）および引き抜き成形などの当業者に公知の適切な任意の方法で調製することができる。本発明の複合材料は、当業者に公知のそうした成形技術を使用して調製することができる。特に、織られた繊維ガラス布地を組み込んだ本発明の複合材料の実施形態は、そうした複合材料を調製するための当業者に公知の技術を使用して調製することができる。
【０１４３】
一例として、本発明のいくつかの複合材料は、真空支援型圧縮成形を使用して作製することができ、この技術は、当業者に周知であり、以下で簡単に説明される。当業者に公知のように、真空支援型圧縮成形では、事前含浸されたガラス布地のスタックがプレスプラテン内に置かれる。本発明の一部の実施形態では、事前含浸されたガラス布地のスタックは、所望のサイズおよび形状に切断された本明細書で説明されるような本発明の１つまたは複数の布地を含むことができる。対応する数の層についての積み重ね操作が完了すると、このプレスは閉じられ、プラテンが真空ポンプに連結され、それによって、所望の圧力が達成されるまで上部プラテンが布地のスタックを上から圧縮する。真空は、スタック中での同伴空気の排出を支援し、積層成形物における空隙率（void  content）の低下をもたらす。プラテンの真空ポンプとの連結の後、次いで、樹脂（例えば、熱硬化性樹脂）の変換速度を加速するために、プラテンの温度を利用される樹脂に特有の所定の温度設定へ上昇させ、その積層物が完全硬化に達するまで、その温度および圧力設定に保つ。この時点で、加熱を止め、水の循環によって、室温に達するまでプラテンを冷却する。次いでプラテンを開放し、その積層成形物をプレスから取り出すことができる。
【０１４４】
別の例として、本発明のいくつかの複合材料は、本明細書でさらに説明されるような真空支援型樹脂注入技術を使用して作製することができる。本発明のガラス繊維布地のスタックは、所望のサイズに切断し、シリコーン離型（silicone  release）処理されたガラステーブルに置くことができる。次いでこのスタックを剥離層（peel  ply）で覆い、流動増進媒体を合わせ、ナイロン袋詰めフィルムを使用して真空袋詰めをすることができる。次に、いわゆる「レイアップ（lay  up）」を、約２７インチＨｇの真空圧にかけることができる。別個に、繊維ガラス布地で強化しようとするポリマー樹脂を、その特定の樹脂のための当業者に公知の手法を使用して調製することができる。例えば、いくつかのポリマー樹脂のために、適切な樹脂（例えば、アミン硬化性エポキシ樹脂）を、樹脂製造業者によって推奨されているか、あるいは当業者に公知の割合で、適切な硬化剤（例えば、アミン硬化性エポキシ樹脂用のアミン）と混合することができる。次いで組み合わされた樹脂を、真空チャンバー中で３０分間脱ガスし、布地スタックの実質的に完全なウエットアウトが達成されるまで、布地プレフォームを通して注入することができる。この時点で、テーブルを、加熱したブランケット（約４５〜５０℃の温度に設定）で２４時間覆うことができる。次いで、得られた剛性の複合材料を離形させ、プログラマブル対流式オーブン中、約２５０°Ｆで４時間、後硬化させることができる。しかし、当業者に公知であるように、脱ガス時間、加熱時間および後硬化条件などの種々のパラメーターを、使用される具体的な樹脂系をもとにして変えることができ、具体的な樹脂系にもとづいたそうしたパラメーターの選択の仕方は当業者によって理解されている。
【０１４５】
本発明のプリプレグは、これらに限定されないが、繊維ガラスストランド、ロービングまたは布地を、溶剤型樹脂または樹脂フィルムを使用して、樹脂浴に通過させることなどを含む、当業者に公知の適切な任意の手段によって調製することができる。
【０１４６】
上述したように、一部の実施形態では、本発明の複合材料は、ポリマー樹脂を含むことができる。様々なポリマー樹脂を使用することができる。一部の実施形態では、強化用途で有用であることが公知のポリマー樹脂が特に有用であり得る。一部の実施形態では、ポリマー樹脂は、熱硬化性樹脂を含むことができる。本発明の一部の実施形態において有用な熱硬化性樹脂系は、これらに限定されないが、エポキシ樹脂系、フェノールベースの樹脂、ポリエステル、ビニルエステル、熱硬化性ポリウレタン、ポリジシクロペンタジエン（ｐＤＣＰＤ）樹脂、シアン酸エステルおよびビスマレイミドを含むことができる。一部の実施形態では、ポリマー樹脂はエポキシ樹脂を含むことができる。他の実施形態では、ポリマー樹脂は熱可塑性樹脂を含むことができる。本発明の一部の実施形態において有用な熱可塑性ポリマーには、これらに限定されないが、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド（ナイロンを含む）、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）、ポリフェニレンスルフィドおよびポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）が含まれる。本発明の一部の実施形態において有用な市販のポリマー樹脂の非限定的な例には、Ｅｐｉｋｕｒｅ  ＭＧＳ  ＲＩＭＨ  １３６６硬化剤でのＥＰＩＫＯＴＥ  Ｒｅｓｉｎ  ＭＧＳ（登録商標）ＲＩＭＲ  １３５エポキシ（Ｃｏｌｕｍｂｕｓ、ＯｈｉｏのＭｏｍｅｎｔｉｖｅ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ  Ｉｎｃ．から入手できる）、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｏｌｅｒａｍｉｃ  ＭＭＦＣＳ２エポキシ（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｏｌｅｒａｍｉｃ，Ｉｎｃ．、Ｂｅｎｉｃｉａ、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａから入手できる）およびＥＰ２５５改質エポキシ（Ｂａｒｒｄａｙ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ、Ｍｉｌｌｂｕｒｙ、ＭＡから入手できる）が含まれる。
【０１４７】
本発明を、以下の一連の特定の実施形態によって例示することとする。しかし、当業者は、発明の原理によって、他の多くの実施形態が企図されることを理解されよう。
【実施例】
【０１４８】
表１は、本発明の種々の実施形態による複数の繊維化可能なガラス組成物ならびにそうした組成物の種々の特性に関連するデータを提供する。実施例１、２０、２１、２５、６２および７７は比較例であるが、残りの実施例は本発明の種々の実施形態を表す。表２は、本発明の種々の他の実施形態による複数の繊維化可能なガラス組成物ならびにそうした組成物の種々の特性に関連するデータを提供する。表３も、本発明の種々の他の実施形態による複数の繊維化可能なガラス組成物ならびにそうした組成物の種々の特性に関連するデータを提供する。
【０１４９】
これらの実施形態におけるガラスは、粉末形態の市販の化学品と試薬グレード化学品（試薬グレード化学品は希土類酸化物についてのみ使用した）の混合物を１０％Ｒｈ／Ｐｔるつぼ中で、１５００℃〜１５５０℃（２７３２°Ｆ〜２８２２°Ｆ）の間の温度で４時間溶融させることによって作製した。各バッチは約１０００グラムであった。４時間の溶融期間の後、クエンチさせるために、その溶融ガラスを鋼板上に注加した。ガラス中でそれらが低濃度であるので、フッ化物やアルカリ酸化物などの揮発性の種は、バッチにおいて、それらの放出損失について調整はしなかった。実施例における組成は、バッチとしての組成を表す。市販の原料をガラスの調製において使用した。バッチ計算において、各ガラス中の酸化物を計算するために、特別の原料保持ファクターを考慮した。これらの保持ファクターは、長年にわたるガラスバッチ溶融、および測定されたガラス中の酸化物収率にもとづいている。したがって、実施例において例示されたバッチとしての組成は、測定された組成に近似していると考えられる。
溶融特性
【０１５０】
温度の関数としての溶融粘度および液相温度を、それぞれ、ＡＳＴＭ試験方法Ｃ９６５「軟化点超でのガラスの粘度測定のための標準実施法（Standard  Practice  for  Measuring  Viscosity  of  Glass  Above  the  Softening  Point）」およびＣ８２９「勾配炉法によるガラスの液相温度測定のための標準実施法（Standard  Practices  for  Measurement  of  Liquidus  Temperature  of  Glass  by  the  Gradient  Furnace  Method）」を使用して決定した。
【０１５１】
表１〜３は、それらのガラス組成物についての、測定液相温度（ＴＬ）、１０００ポアズの溶融粘度で定義される基準形成温度（ＴＦ）および１００ポアズの粘度で定義される基準溶融温度（Ｔｍ）を含む。形成温度と液相温度（ΔＴ）の差も示されている。表１〜３は、組成物のいくつかについての軟化温度（Ｔｓｏｆｔ）、ガラス転移温度（Ｔｇ）および熱膨張係数（ＣＴＥ）も提供している。軟化温度（Ｔｓｏｆｔ）値は、ＡＳＴＭ試験方法Ｃ３３８−９３「ガラスの軟化点のための標準試験方法（Standard  Test  Method  for  Softening  Point  of  Glass）」（２００８年）にしたがって測定した。ガラス転移温度（Ｔｇ）値は、ＡＳＴＭ試験方法Ｃ３３６−７１「繊維の伸びによるアニーリング点およびひずみ点（Annealing  Point  and  Strain  Point  by  Fiber  Elongation）」にしたがって測定した。熱膨張係数（ＣＴＥ）値は、ＡＳＴＭ  Ｅ２２８−１１「押し棒式膨張計での固体材料の線熱膨張のための標準試験方法（Standard  Test  Method  for  Linear  Thermal  Expansion  of  Solid  Materials  with  a  Push-Rod  Dilatometer）」にしたがって決定した。
機械的特性
【０１５２】
繊維引張強度試験のため、ガラス組成物からの繊維試料を１０Ｒｈ／９０Ｐｔ単一チップ繊維延伸ユニットにより生成した。所与の組成物の約８５グラムのカレットを、ブッシング溶融ユニット中に供給し、１００ポアズ溶融粘度近傍またはそれに等しい温度で２時間コンディショニングした。この溶融物を、１０００ポアズ溶融粘度近傍またはそれに等しい温度まで低下させ、繊維延伸前に１時間安定化させた。繊維延伸巻き取り機の速度を制御することによって、繊維直径を制御して、約１０μｍ直径の繊維を生成した。すべての繊維試料を、異物との接触なく、空気中で捕らえた。繊維延伸は、４０〜４５％ＲＨの間の制御された湿度の部屋で実施した。
【０１５３】
繊維引張強度は、Ｋａｗａｂａｔａ  Ｃ型ロードセルを備えたＫａｗａｂａｔａ  ＫＥＳ−Ｇ１（Ｋａｔｏ  Ｔｅｃｈ  Ｃｏ．Ｌｔｄ．、日本）の引張強度分析器を使用して測定した。繊維試料を、樹脂接着剤を使用してペーパーフレーミングストリップに載せた。破壊されるまで、引張力を繊維に加え、これから、繊維直径および破壊応力をもとにして、繊維強度を決定した。試験は、４０〜４５％ＲＨの間の制御された湿度下、室温で実施した。平均値を、各組成物について、６５〜７２個の繊維の試料サイズをもとにして計算した。表１〜３は、組成物の一部から形成された繊維についての平均引張強度を報告する。比強度は、引張強度値（Ｎ／ｍ２で）を対応する密度（ｇ／ｍ３で）で除して計算した。
【０１５４】
以下の手法を使用して、表１および表２の特定のガラス組成物についてヤング率も測定した。表１、表２または表３の適切な実施例に対応する組成を有する約５０グラムのガラスカレットを、９０Ｐｔ／１０Ｒｈるつぼ中、１００ポアズで定義される溶融温度で２時間再溶融させた。次いで、るつぼを、垂直管、電気的に加熱された炉に移した。炉の温度は、１０００ポアズ溶融粘度近傍またはそれに等しい繊維引き抜き温度にプリセットした。ガラスを、繊維延伸前にその温度で１時間平衡化させた。繊維延伸炉の頂部には、センターホールを備えたカバーがあり、繊維の冷却を調節するために、その上に水冷した銅コイルを載せた。次いで、シリカロッドを、冷却コイルを通してその溶融物中に手動で浸漬させ、約１〜１．５ｍの長さで繊維を延伸し、収集した。繊維の直径は、一端の１００μから他端の１０００μｍまでの範囲であった。
【０１５５】
ガラス溶融物から延伸された繊維について、弾性係数を、超音波音響パルス技術（Ｗａｌｔｈａｍ、ＭａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓのＰａｎａｍｅｔｒｉｃｓ，Ｉｎｃ．からのＰａｎａｔｈｅｒｍ５０１０ユニット）を使用して決定した。伸長波動反射時間（extensional  wave  reflection  time）を、２０マイクロ秒の期間、２００ｋＨｚパルスを使用して得た。試料の長さを測定し、それぞれの伸長波動速度（ＶＥ）を計算した。繊維密度（ρ）はＭｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ  ＡｃｃｕＰｙｃ  １３３０比重瓶を使用して測定した。各組成物について約２０回の測定を行い、平均ヤング率（Ｅ）を以下の式：
【数１】
2017526607.tif 000003
により計算した。
【０１５６】
モジュラス試験器は１ｍｍの直径を有する波動ガイドを使用し、これは、その波動ガイドでの接触側の繊維直径が、波動ガイド直径とほぼ同じになるように設定される。言い換えれば、１０００μｍの直径を有する繊維の端部を、波動ガイドの接触側で連結させた。種々の直径を有する繊維をヤング率について試験し、結果は、１００〜１０００μｍで繊維直径は、繊維モジュラスに影響を及ぼさないことを示している。比モジュラス値は、ヤング率値を対応する密度で除して計算した。
【０１５７】
表１〜３における「繊維破壊ひずみ（％）」（すなわち、繊維伸び率）の値は、フックの法則にもとづき、引張強度値を対応するヤング率値（同じ単位で（例えば、すべてＭＰａで））で除し、１００を乗ずることによって判定した。
【表１−１】
2017526607.tif 000004
【表１−２】
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【表１−３】
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【表１−４】
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【表１−５】
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【表１−６】
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【表１−７】
2017526607.tif 000010
【表１−８】
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【表１−９】
2017526607.tif 000012
【表１−１０】
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【表１−１１】
2017526607.tif 000014
【表１−１２】
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【表１−１３】
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【表１−１４】
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【表１−１５】
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【０１５８】
これらのデータのいくつかを図１〜４にプロットした。図１は、実施例１〜１７、２２および２３におけるガラス組成物について、希土類酸化物（ＲＥ２Ｏ３）の量に対するヤング率値を示すチャートである。図２は、実施例１〜１７、２２および２３におけるガラス組成物について、希土類酸化物（ＲＥ２Ｏ３）の量に対する初期繊維引張強度値を示すチャートである。図３は、実施例８１〜８９のガラス組成物について、希土類酸化物（ＲＥ２Ｏ３）の量に対する軟化およびガラス転移温度を示すチャートである。図４は、実施例８１〜８９のガラス組成物について、酸化スカンジウム（Ｓｃ２Ｏ３）の量に対する線熱膨張係数を示すチャートである。
【表２−１】
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【表２−２】
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【表２−３】
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【表２−４】
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【表２−５】
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【表２−６】
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【表３−１】
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【表３−２】
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【０１５９】
本発明の様々ではあるが必ずしもすべてではない実施形態によって示すことができる望ましい特徴は、これらに限定されないが、以下の：比較的低い密度を有するガラス繊維、繊維ガラスストランド、ガラス繊維布地、複合材料および関連製品の提供；比較的高い引張強度を有するガラス繊維、繊維ガラスストランド、ガラス繊維布地、複合材料および積層物の提供；比較的低い密度を有するガラス繊維、繊維ガラスストランド、ガラス繊維布地、複合材料および関連製品の提供；比較的高いモジュラスを有するガラス繊維、繊維ガラスストランド、ガラス繊維布地、複合材料および積層物の提供；比較的高い伸び率を有するガラス繊維、繊維ガラスストランド、ガラス繊維布地、複合材料および積層物の提供；強化用途に有用なガラス繊維、繊維ガラスストランド、ガラス繊維布地、プリプレグおよび他の製品の提供などを含むことができる。
【０１６０】
本説明は、本発明の明確な理解に関連する本発明の態様を例示することを理解されたい。当業者に明らかと思われる、したがって、本発明のより良好な理解を容易にしそうにはない本発明の特定の態様は、本説明を簡略化するために、示されていない。本発明を、特定の実施形態の関連で説明してきたが、本発明は、開示した特定の実施形態に限定されず、本発明の趣旨および範囲内の修正形態を包含するものとする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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