特表 2023-531523 ガラス組成物、繊維化可能なガラス組成物、およびそれから作製されたガラス繊維

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-07-24

(54)【発明の名称】ガラス組成物、繊維化可能なガラス組成物、およびそれから作製されたガラス繊維

(51)【国際特許分類】

   C03C 3/087 20060101AFI20230714BHJP

   C03C 13/00 20060101ALI20230714BHJP

   C03C 3/095 20060101ALI20230714BHJP

   C03C 3/089 20060101ALI20230714BHJP

   C03C 3/091 20060101ALI20230714BHJP

   C03C 3/093 20060101ALI20230714BHJP

【ＦＩ】

C03C3/087

C03C13/00

C03C3/095

C03C3/089

C03C3/091

C03C3/093

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022579743

(86)(22)【出願日】2021-06-24

(85)【翻訳文提出日】2023-02-21

(86)【国際出願番号】 US2021038888

(87)【国際公開番号】W WO2021262973

(87)【国際公開日】2021-12-30

(31)【優先権主張番号】63/043,874

(32)【優先日】2020-06-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】520052293

【氏名又は名称】エレクトリック グラス ファイバー アメリカ， エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】100078282

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 秀策

(74)【代理人】

【識別番号】100113413

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 夏樹

(74)【代理人】

【識別番号】100181674

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 貴敏

(74)【代理人】

【識別番号】100181641

【弁理士】

【氏名又は名称】石川 大輔

(74)【代理人】

【識別番号】230113332

【弁護士】

【氏名又は名称】山本 健策

(72)【発明者】

【氏名】リー， ホン

【テーマコード（参考）】

4G062

【Ｆターム（参考）】

4G062AA01

4G062AA05

4G062BB01

4G062DA05

4G062DA06

4G062DB04

4G062DB05

4G062DC01

4G062DC02

4G062DC03

4G062DD01

4G062DE01

4G062DE02

4G062DE03

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4G062EB02

4G062EB03

4G062EC01

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4G062ED04

4G062EE02

4G062EE03

4G062EE04

4G062EF01

4G062EG01

4G062FA01

4G062FA10

4G062FB01

4G062FB02

4G062FB03

4G062FC01

4G062FD01

4G062FE01

4G062FF01

4G062FG01

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4G062FJ02

4G062FJ03

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4G062FK01

4G062FL01

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4G062GD01

4G062GE02

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4G062HH03

4G062HH05

4G062HH07

4G062HH09

4G062HH11

4G062HH12

4G062HH13

4G062HH15

4G062HH17

4G062HH20

4G062JJ01

4G062JJ03

4G062JJ05

4G062JJ07

4G062JJ10

4G062KK01

4G062KK03

4G062KK05

4G062KK07

4G062KK10

4G062MM01

4G062NN29

4G062NN33

4G062NN34

4G062PP14

4G062PP18

(57)【要約】

希土類酸化物（ＲＥ_２Ｏ_３）および高弾性率を有するガラス繊維を有する繊維形成に適したガラス組成物が開示される。ガラス組成物は、約４４．５～約６４重量パーセントのＳｉＯ_２、約１２～約３２重量パーセントのＡｌ_２Ｏ_３、約０．１～約１５．５重量パーセントのＣａＯ、約５～約２２重量パーセントのＭｇＯ、１重量パーセント未満のＦｅ_２Ｏ_３、２重量パーセント未満のＴｉＯ_２、３重量パーセント未満のＮａ_２Ｏ、１２重量パーセントまでのＹ_２Ｏ_３、６重量パーセントまでのＣｅＯ_２、４重量パーセントまでのＺｎＯ、および４．５重量パーセント未満のＢ_２Ｏ_３を含むことができる。ガラス組成物は、ガラス繊維を形成するために使用されて、様々な複合材に組み込まれ得る。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

約４４．５～約６４重量パーセントのＳｉＯ_２、
約１２～約３２重量パーセントのＡｌ_２Ｏ_３、
約０．１～約１５．５重量パーセントのＣａＯ、
約５～約２２重量パーセントのＭｇＯ、
１重量パーセント未満のＦｅ_２Ｏ_３、
２重量パーセント未満のＴｉＯ_２、
３重量パーセント未満のＮａ_２Ｏ、
４重量パーセントまでのＺｎＯ、
１２重量パーセントまでのＲＥ_２Ｏ_３、および
４．５重量パーセント未満のＢ_２Ｏ_３
を含む、繊維形成に適したガラス組成物。

【請求項2】

ＲＥ_２Ｏ_３が、Ｙ_２Ｏ_３またはＣｅＯ_２のうちの少なくとも１種を含む、請求項１に記載のガラス組成物。

【請求項3】

前記ＣｅＯ_２が、６重量パーセントまでである、請求項２に記載のガラス組成物。

【請求項4】

ＣａＯのＭｇＯに対する比（ＣａＯ／ＭｇＯ）が、約２．０未満である、請求項１から３のいずれか一項に記載のガラス組成物。

【請求項5】

全（ＳｉＯ_２＋Ａｌ_２Ｏ_３）含量が、約７０重量パーセント超である、請求項１から４のいずれか一項に記載のガラス組成物。

【請求項6】

Ａｌ_２Ｏ_３のＲＯに対する比（Ａｌ_２Ｏ_３／ＲＯ）が、５未満である、請求項１から５のいずれか一項に記載のガラス組成物。

【請求項7】

全（ＭｇＯ＋ＣａＯ）含量が、約６～約２４重量パーセントの範囲である、請求項１から６のいずれか一項に記載のガラス組成物。

【請求項8】

ＲＥ_２Ｏ_３のＭｇＯに対する比（ＲＥ_２Ｏ_３／ＭｇＯ）が、１．５未満である、請求項１から７のいずれか一項に記載のガラス組成物。

【請求項9】

前記組成物が、Ｂ_２Ｏ_３を実質的に含まない、請求項１から８のいずれか一項に記載のガラス組成物。

【請求項10】

請求項１から９のいずれかに記載のガラス組成物から形成された、複数のガラス繊維。

【請求項11】

前記ガラス繊維が、８６ＧＰａ超のヤング率を有する、請求項１０に記載の複数のガラス繊維。

【請求項12】

前記ガラス繊維が、２．８ｇ／ｃｍ^３未満の密度を有する、請求項１０または１１に記載の複数のガラス繊維。

【請求項13】

前記ガラス繊維が、前記ガラス繊維の液相線温度（Ｔ_Ｌ）を少なくとも６０℃上回る実際の繊維延伸温度（Ｔ_Ｆ ^実際）で延伸され得る、請求項１０から１２のいずれか一項に記載の複数のガラス繊維。

【請求項14】

前記ガラス繊維が、１３８０℃未満の液相線温度（Ｔ_Ｌ）を有する、請求項１０から１３のいずれか一項に記載の複数のガラス繊維。

【請求項15】

前記ガラス繊維が、１５５０℃未満の溶融温度（Ｔ_Ｍ）を有する、請求項１０から１４のいずれか一項に記載の複数のガラス繊維。

【請求項16】

前記ガラス繊維が、３．２×１０^６ｍ超の比弾性率を有する、請求項１０から１５のいずれか一項に記載の複数のガラス繊維。

【請求項17】

前記ガラス繊維が、３．４０（１０^６ｍ）超の比弾性率を有する、請求項１０から１６のいずれか一項に記載の複数のガラス繊維。

【請求項18】

請求項１０から１７のいずれか一項に記載の複数のガラス繊維を含む、繊維ガラスストランド。

【請求項19】

請求項１０から１７のいずれか一項に記載の複数のガラス繊維を含む、ロービング。

【請求項20】

請求項１０から１７のいずれか一項に記載の複数のガラス繊維を含む、ヤーン。

【請求項21】

請求項１０から１７のいずれか一項に記載の複数のガラス繊維を含む、織布。

【請求項22】

請求項１０から１７のいずれか一項に記載の複数のガラス繊維を含む、不織布。

【請求項23】

請求項１０から１７のいずれか一項に記載の複数のガラス繊維を含む、チョップド繊維ガラスストランド。

【請求項24】

ポリマー材料、および
請求項１から９のいずれかに記載のガラス組成物から形成された複数のガラス繊維
を含む、ポリマー複合材。

【請求項25】

前記複数のガラス繊維が、不織布または一方向布の形態である、請求項２４に記載のポリマー複合材。

【請求項26】

前記複数のガラス繊維が、織布の形態である、請求項２４に記載のポリマー複合材。

【請求項27】

前記ポリマー材料が、熱可塑性ポリマーを含む、請求項２４から２６のいずれか一項に記載のポリマー複合材。

【請求項28】

前記ポリマー材料が、熱硬化性ポリマーを含む、請求項２４から２６のいずれか一項に記載のポリマー複合材。

【請求項29】

請求項１から９のいずれかに記載のガラス組成物から形成された複数のガラス繊維を含む、製造品。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願への相互参照
本願は、本明細書に完全に記載されるものとして参照により本明細書に組み込まれる、２０２０年６月２５日出願の米国仮特許出願番号第６３／０４３，８７４号に基づく優先権を主張している。

【0002】

分野
本明細書では、ガラス組成物、特に、繊維を形成するためのガラス組成物が記載される。

【背景技術】

【0003】

背景
ガラス繊維は、長年、様々なポリマー樹脂を強化するために使用されてきた。強化用途で使用するために一般に使用される一部のガラス組成物としては、「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挙げられる。「Ｓ－ガラス」は、一般に使用されるもう１つのファミリーのガラス組成物であり、例えば、商標「Ｓ－２ Ｇｌａｓｓ」でＡＧＹ（Ａｉｋｅｎ、Ｓｏｕｔｈ Ｃａｒｏｌｉｎａ）から商業的に入手可能なガラス繊維が含まれる。

【0004】

ガラス繊維は、汎用および特殊用途の２つのカテゴリーに分類される。最も広く使用されているガラス繊維タイプは、Ｅ－ガラス繊維としても公知の汎用タイプである。Ｅ－ガラスは全体的に、良好な機械、電気および腐食特性を示す。

【0005】

複合材の実現可能な市場用途が増大し続けるにつれて、ガラス繊維の使用者は、性能、コスト、信頼性および耐久性、ならびに持続可能性および環境管理への注目の高まりに関する要求を満たすという難問に直面してきた。そのような難問には、風力ブレードの長さの要件が高まり続けていること、発電設備によって厳しい条件および環境でのパイプおよびタンクの性能および寿命の最大化が求められていること、性能の犠牲が伴う燃費への需要が自動車産業に変化をもたらしつつあること、配送コストの低減に向けての軽量大型圧縮天然ガス（ＣＮＧ）タンクのエネルギー市場調査、ならびに継続的な技術進歩によってかつてないほどさらにロバストな回路基板の信号速度が必要とされていることが含まれる。

【0006】

繊維ガラスの製造者は、商業製造環境において望ましい機械特性を有するガラス繊維を形成するために使用することができるガラス組成物を求め続けている。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0007】

要旨
本発明の様々な実施形態は、様々な用途での使用に適合された、ガラス組成物、繊維化可能なガラス組成物、およびこのような組成物から形成されるガラス繊維、ならびにこのようなガラス繊維を含む繊維ガラスストランド（ロービングまたはチョップド）、ヤーン、布、ならびに熱硬化性複合材および熱可塑性複合材を提供する。

【0008】

一実施形態では、繊維形成に適したガラス組成物は、約４４．５～約６４重量パーセントのＳｉＯ_２、約１２～約３２重量パーセントのＡｌ_２Ｏ_３、約０．１～約１５．５重量パーセントのＣａＯ、約５～約２２重量パーセントのＭｇＯ、１重量パーセント未満のＦｅ_２Ｏ_３、２重量パーセント未満のＴｉＯ_２、３重量パーセント未満のＮａ_２Ｏ、１２重量パーセントまでのＹ_２Ｏ_３、６重量パーセントまでのＣｅＯ_２、４重量パーセントまでのＺｎＯ、１重量パーセント未満のＬｉ_２Ｏ、および４．５重量パーセントまでのＢ_２Ｏ_３を含むことができる。

【0009】

一部の実施形態では、組成物は、約２．０未満のＣａＯのＭｇＯに対する比（ＣａＯ／ＭｇＯ）を含むことができ、（ＳｉＯ_２＋Ａｌ_２Ｏ_３）含量は、約７０重量パーセント超であってもよく、または（ＭｇＯ＋ＣａＯ）含量は、約６～約２５重量パーセントの範囲であってもよい。一部の実施形態では、組成物は、Ｂ_２Ｏ_３を実質的に含まなくてもよく、または組成物は、ＳＯ_３を実質的に含まなくてもよい。一部の実施形態では、希土類酸化物（ＲＥ_２Ｏ_３）含量は、１２重量パーセントまでであってもよく、ここで全ＲＥ_２Ｏ_３は、主にＹ_２Ｏ_３もしくはＣｅＯ_２であるか、またはＹ_２Ｏ_３およびＣｅＯ_２の両方であるが、ＲＥ_２Ｏ_３の不純物由来のまたは意図的に添加された希土類ファミリーの他のメンバー、例えば、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｎｄ_２Ｏ_３、Ｇｄ_２Ｏ_３を除外せず、またはＲＥ_２Ｏ_３のＭｇＯに対する比（ＲＥ_２Ｏ_３／ＭｇＯ）は、１．５までである。一部の実施形態では、組成物は、５未満のＡｌ_２Ｏ_３のＲＯに対する比（Ａｌ_２Ｏ_３／ＲＯ）を有することができ、ここでＲＯは、ＭｇＯ、ＣａＯ、およびＺｎＯの合計である。

【0010】

先の実施形態のいずれかでは、追加の実施形態は、前述のガラス組成物から形成された複数のガラス繊維を含むことができる。先の実施形態のいずれかでは、ガラス繊維は、８６ＧＰａ超の弾性率を有し、ガラス繊維は、２．８ｇ／ｃｍ^３未満の密度を有し、ガラス繊維は、１３５０℃未満の形成温度（Ｔ_Ｆ）を有し、ガラス繊維は、１３８０℃未満の液相線温度（Ｔ_Ｌ）を有し、ガラス繊維は、１５５０℃未満の溶融温度（Ｔ_Ｍ）を有し、またはガラス繊維は、３．２Ｍｍ超の比弾性率を有する。一部の実施形態では、複数のガラス繊維は、ロービング、ヤーン、織布、不織布、一方向布、またはチョップド繊維ガラスストランドに形成される。

【0011】

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。いくつかの繊維化可能なガラス組成物は、本明細書では本発明の一部として開示され、本発明の様々な実施形態が、ガラス繊維、繊維ガラスストランド、ヤーン、およびこのような組成物から形成されたガラス繊維を組み込む他の製品を含み得ることを理解されたい。一実施形態では、ガラス組成物から形成された複数のガラス繊維は、約４４．５～約６４重量パーセントのＳｉＯ_２、約１２～約３２重量パーセントのＡｌ_２Ｏ_３、約０．１～約１５．５重量パーセントのＣａＯ、約５～約２２重量パーセントのＭｇＯ、１重量パーセント未満のＦｅ_２Ｏ_３、２重量パーセント未満のＴｉＯ_２、３重量パーセント未満のＮａ_２Ｏ、１２重量パーセントまでのＹ_２Ｏ_３、１重量パーセント未満のＬｉ_２Ｏ、４．５重量パーセントまでのＢ_２Ｏ_３、および６重量パーセントまでのＣｅＯ_２を含むことができ、８６ＧＰａ超のヤング率を有する。

【0012】

本発明の一部の実施形態は、本明細書に記載され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たヤーンに関する。本発明の一部の実施形態は、本明細書に記載され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を組み込む布に関する。一部の実施形態では、布に使用される緯糸は、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。経糸は、一部の実施形態では、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、本発明に従って布を形成するために、緯糸および経糸の両方に使用することができる。一部の実施形態では、本発明の布は、平織布、綾織布、千鳥綾織布（crowfoot fabric）、朱子織布、ステッチボンド布、または３Ｄ織布を含むことができる。

【0013】

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に記載される様々なガラス組成物のうちの１種から形成されたガラス繊維を含む、複合材に関する。ガラス繊維は、本発明の一部の実施形態に従って繊維ガラスストランドから得ることができる。一部の実施形態では、ガラス繊維は、織布などの布に組み込むことができる。例えば、ガラス繊維は、布を形成するために織られる緯糸および／または経糸に存在することができる。複合材が布を含む実施形態では、布は、平織布、綾織布、千鳥綾織布、朱子織布、ステッチボンド布、または３Ｄ織布を含むことができる。

【0014】

ガラス繊維は、他の形態の、以下により詳細に論じられる複合材に組み込むことができる。

【0015】

本発明の複合材は、様々なポリマー材料（例えば、ポリマー樹脂）の１種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、フェノール樹脂、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種を含むことができる。ポリマー樹脂は、一部の実施形態では、エポキシ樹脂を含むことができる。

【0016】

本発明の複合材は、様々な形態であってもよく、様々な用途に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の潜在的に可能な使用の一部の例としては、これらに限定されないが、風力エネルギー（例えば、風車ブレード）、自動車用途、安全性／セキュリティ用途（例えば、防弾アーマー）、航空宇宙または航空用途（例えば、飛行機内部の床）、高圧容器またはタンク、ミサイルケーシング、電子機器等が挙げられる。

【0017】

本発明のこれらおよび他の実施形態を、以下の発明を実施するための形態においてより詳細に記載する。

【発明を実施するための形態】

【0018】

発明の詳細な説明
本発明の実施形態は、一般に、ガラス組成物に関する。一態様では、本発明は、本明細書に記載されるガラス組成物から形成されたガラス繊維を提供する。場合によっては、ガラス組成物は、１種または複数の希土類酸化物（ＲＥ_２Ｏ_３）（Ｙ_２Ｏ_３およびＣｅＯ_２を含むが、それに限定されない）を含むことができる。一部の実施形態では、本発明のガラス繊維は、例えば、従来のＥ－ガラス繊維と比較して改善された、ヤング率などの機械特性を有することができる。一部の実施形態では、ガラス繊維は、８６ＧＰａ超の弾性率を有することができる。ある特定の実施形態では、ガラス繊維は、８８ＧＰａ超の弾性率を有することができる。一部の実施形態では、ガラス繊維は、２．８ｇ／ｃｍ^３未満の密度を有することができる。ある特定の実施形態では、ガラス繊維は、１３５０℃未満の形成温度（Ｔ_Ｆ）を有することができる。一部の実施形態では、ガラス繊維は、１３８０℃未満の液相線温度（Ｔ_Ｌ）を有することができる。ある特定の実施形態では、ガラス組成物は、１５５０℃未満の溶融温度（Ｔ_Ｍ）を有することができる。
定義および説明

【0019】

用語「発明（invention）」、「本発明（the invention）」、「本発明（the present invention）」、「実施形態」、「ある特定の実施形態」等は、本明細書で使用される場合、本願および以下の特許請求の範囲のすべての主題を広範に指すことが企図される。これらの用語を含有する記述は、本明細書に記載される主題または以下の本発明の特許請求の範囲の意味もしくは範囲を制限しないと理解されたい。用語「含む（comprising）」、「有する」、「含む（including）」および「含有する」は、別段の注記がない限り、非制限的用語と解釈されるべきである（すなわち、「含むが、それに限定されない」を意味する）。さらに、本明細書で使用される場合、単数形「１つ（種）の（a）」、「１つ（種）の（an）」および「その」は、１つの指示対象に明確かつ明白に限定されない限り、複数の指示対象を含むことに留意されたい。

【0020】

本発明の広範な範囲を記載する数値範囲およびパラメータは近似であるにもかかわらず、具体例に記載される数値は、可能な限り正確に記録される。しかし、いかなる数値も、それらのそれぞれの試験測定に見出される標準偏差から必然的に生じる、ある特定の誤差を本来的に含有する。さらに、本明細書に開示されるあらゆる範囲は、その範囲に含まれるありとあらゆる部分範囲を包含すると理解されるべきである。例えば、「１～１０」と定められた範囲は、最小値１と最大値１０の間（その両端を含む）のありとあらゆる部分範囲、すなわち最小値１またはそれを超える値、例えば１～６．１で始まり、最大値１０またはそれ未満の値、例えば５．５～１０で終わる、すべての部分範囲を含むとみなされるべきである。さらに、「本明細書に組み込まれる」ものとして言及される任意の参考文献は、その全体が組み込まれると理解されるべきである。

【0021】

ガラス組成物は、組成物の総重量に対する重量百分率（ｗｔ．％）によって記載される。
ガラス組成物および繊維

【0022】

本発明は、様々なやり方で具体化することができる。一部の実施形態では、繊維形成に適したガラス組成物は、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、およびＮａ_２Ｏを含むことができる。一部の実施形態では、組成物は、Ｙ_２Ｏ_３、Ｌｉ_２Ｏ、Ｂ_２Ｏ_３、ＣｅＯ_２、またはＺｎＯのうちの少なくとも１種をさらに含むことができる。一部の実施形態では、組成物は、Ｂ_２Ｏ_３またはＳＯ_３を実質的に含まなくてもよい。

【0023】

ある特定の実施形態では、本明細書に記載される通り繊維形成に適したガラス組成物は、約４４．５～約６４重量パーセント（例えば、約４５ｗｔ．％～約６３ｗｔ．％、約５０ｗｔ．％～約６２ｗｔ．％、約５０ｗｔ．％～約６０ｗｔ．％、約５５ｗｔ．％～約６４ｗｔ．％）のＳｉＯ_２を含むことができる。例えば、組成物は、約４４．５ｗｔ．％、４５ｗｔ．％、約４５．５ｗｔ．％、約４６ｗｔ．％、４６．５ｗｔ．％、４７ｗｔ．％、約４７．５ｗｔ．％、約４８ｗｔ．％、約４８．５ｗｔ．％、約４９ｗｔ．％、約４９．５ｗｔ．％、約５０ｗｔ．％、約５０．５ｗｔ．％、約５１ｗｔ．％、約５１．５ｗｔ．％、約５２ｗｔ．％、約５２．５ｗｔ．％、約５３ｗｔ．％、約５３．５ｗｔ．％、約５４ｗｔ．％、約５４．５ｗｔ．％、約５５ｗｔ．％、約５５．５ｗｔ．％、約５６ｗｔ．％、約５６．５ｗｔ．％、約５７ｗｔ．％、約５７．５ｗｔ．％、約５８ｗｔ．％、約５８．５ｗｔ．％、約５９ｗｔ．％、約５９．５ｗｔ．％、約６０ｗｔ．％、約６０．５ｗｔ．％、約６１ｗｔ．％、約６１．５ｗｔ．％、約６２ｗｔ．％、約６２．５ｗｔ．％、約６３ｗｔ．％、約６３．５ｗｔ．％、６４ｗｔ．％の量のＳｉＯ_２を含むことができる。

【0024】

いくつかの例では、本明細書に記載される通り繊維形成に適したガラス組成物は、約１２～約３２重量パーセント（例えば、約１２．１ｗｔ．％～約３１．９ｗｔ．％、約１３ｗｔ．％～約３０ｗｔ．％、約１５ｗｔ．％～約２９ｗｔ．％、約１２．９ｗｔ．％～約３１．１ｗｔ．％、または約１２ｗｔ．％～約２０ｗｔ．％）のＡｌ_２Ｏ_３を含むことができる。例えば、組成物は、約１２ｗｔ．％、約１２．５ｗｔ．％、約１３ｗｔ．％、約１３．５ｗｔ．％、約１４ｗｔ．％、約１４．５ｗｔ．％、約１５ｗｔ．％、約１５．５ｗｔ．％、約１６ｗｔ．％、約１６．５ｗｔ．％、約１７ｗｔ．％、約１７．５ｗｔ．％、約１８ｗｔ．％、約１８．５ｗｔ．％、約１９ｗｔ．％、約１９．５ｗｔ．％、約２０ｗｔ．％、約２０．５ｗｔ．％、約２１ｗｔ．％、約２１．５ｗｔ．％、約２２ｗｔ．％、約２２．５ｗｔ．％、約２３ｗｔ．％、約２３．５ｗｔ．％、約２４ｗｔ．％、約２４．５ｗｔ．％、約２５ｗｔ．％、約２５．５ｗｔ．％、約２６ｗｔ．％、約２６．５ｗｔ．％、約２７ｗｔ．％、約２７．５ｗｔ．％、約２８ｗｔ．％、約２８．５ｗｔ． 約２９ｗｔ．％、約２９．５ｗｔ．％、約３０ｗｔ．％、約３０．５ｗｔ．％、約３１ｗｔ．％、約３１．５ｗｔ．％、または約３２ｗｔ．％の量のＡｌ_２Ｏ_３を含むことができる。

【0025】

一部の実施形態では、本明細書に記載される通り繊維形成に適したガラス組成物は、約０．１～約１５．５重量パーセント（例えば、約０．１１ｗｔ．％～約１５．４５ｗｔ．％、約０．２ｗｔ．％～約８ｗｔ．％、約０．５ｗｔ．％～約１０ｗｔ．％）のＣａＯを含むことができる。例えば、組成物は、約０．１ｗｔ．％、約０．２ｗｔ．％、約０．３ｗｔ．％、約０．４ｗｔ．％、約０．５ｗｔ．％、約１ｗｔ．％、約１．５ｗｔ．％、約２ｗｔ．％、約２．５ｗｔ．％、約３ｗｔ．％、約３．５ｗｔ．％、約４ｗｔ．％、約４．５ｗｔ．％、約５ｗｔ．％、約５．５ｗｔ．％、約６ｗｔ．％、約６．５ｗｔ．％、約７ｗｔ．％、約７．５ｗｔ．％、約８ｗｔ．％、約８．５ｗｔ．％、約９ｗｔ．％、約９．５ｗｔ．％、約１０ｗｔ．％、約１０．５ｗｔ．％、約１１ｗｔ．％、約１１．５ｗｔ．％、約１２ｗｔ．％、約１２．５ｗｔ．％、約１３ｗｔ．％、約１３．５ｗｔ．％、約１４ｗｔ．％、約１４．５ｗｔ．％、約１５ｗｔ．％、または約１５．５ｗｔ．％の量のＣａＯを含むことができる。

【0026】

一部の実施形態では、本明細書に記載される通り繊維形成に適したガラス組成物は、約５～約２２重量パーセント（例えば、約５．１ｗｔ．％～約２０ｗｔ．％、約５．５ｗｔ．％～約１５ｗｔ．％、約６ｗｔ．％～約１０ｗｔ．％、または約８ｗｔ．％～約１２ｗｔ．％）のＭｇＯを含むことができる。例えば、組成物は、約５ｗｔ．％、約５．１ｗｔ．％、約５．２ｗｔ．％、約５．３ｗｔ．％、約５．４ｗｔ．％、約５．５ｗｔ．％、約６ｗｔ．％、約６．５ｗｔ．％、約７ｗｔ．％、約７．５ｗｔ．％、約８ｗｔ．％、約８．５ｗｔ．％、約９ｗｔ．％、約９．５ｗｔ．％、約１０ｗｔ．％、約１０．５ｗｔ．％、約１１ｗｔ．％、約１１．５ｗｔ．％、約１２ｗｔ．％、約１２．５ｗｔ．％、約１３ｗｔ．％、約１３．５ｗｔ．％、約１４ｗｔ．％ 約１４．５ｗｔ．％、約１５ｗｔ．％、約１５．５ｗｔ．％、約１６ｗｔ．％、約１６．５ｗｔ．％、約１７ｗｔ．％、約１７．５ｗｔ．％、約１８ｗｔ．％、約１８．５ｗｔ．％、約１９ｗｔ．％、約１９．５ｗｔ．％、約２０ｗｔ．％、約２０．５ｗｔ．％、約２１ｗｔ．％、約２１．５ｗｔ．％、または約２２ｗｔ．％の量のＭｇＯを含むことができる。

【0027】

一部の実施形態では、本明細書に記載される通り繊維形成に適したガラス組成物は、１重量パーセント未満の量のＦｅ_２Ｏ_３を含むことができる。例えば、組成物は、約０．２ｗｔ．％、約０．２５ｗｔ．％、０．３ｗｔ．％、０．３５ｗｔ．％、０．４ｗｔ．％、０．４５ｗｔ．％、０．５ｗｔ．％、０．５５ｗｔ．％、０．６ｗｔ．％、０．６５ｗｔ．％、０．７ｗｔ．％、０．７５ｗｔ．％、０．８ｗｔ．％、０．８５ｗｔ．％、０．９ｗｔ．％、０．９５ｗｔ．％、１．０ｗｔ．％までの量のＦｅ_２Ｏ_３を含むことができる。

【0028】

一部の実施形態では、本明細書に記載される通り繊維形成に適したガラス組成物は、２重量パーセント未満の量のＴｉＯ_２を含むことができる。例えば、組成物は、約０．２ｗｔ．％、約０．３ｗｔ．％、約０．４ｗｔ．％、約０．５ｗｔ．％、約０．６ｗｔ．％、約０．７ｗｔ．％、約０．８ｗｔ．％、約０．９ｗｔ．％、約１ｗｔ．％、約１．１ｗｔ．％、約１．２ｗｔ．％、約１．３ｗｔ．％、約１．４ｗｔ．％、約１．５ｗｔ．％、約１．６ｗｔ．％、約１．７ｗｔ．％、約１．８ｗｔ．％、約１．９ｗｔ．％、または２ｗｔ．％までの量のＴｉＯ_２を含むことができる。

【0029】

一部の実施形態では、本明細書に記載される通り繊維形成に適したガラス組成物は、４重量パーセントまでの量のＺｎＯを含むことができる。例えば、組成物は、約０．２ｗｔ．％、約０．３ｗｔ．％、約０．４ｗｔ．％、約０．５ｗｔ．％、約０．６ｗｔ．％、約０．７ｗｔ．％、約０．８ｗｔ．％、約０．９ｗｔ．％、約１ｗｔ．％、約１．１ｗｔ．％、約１．２５ｗｔ．％、約１．５ｗｔ．％、約１．７５ｗｔ．％、約２ｗｔ．％ 約２．５ｗｔ．％、約３ｗｔ．％、約３．５ｗｔ．％、または約４ｗｔ．％の量のＺｎＯを含むことができる。

【0030】

必要に応じて、本明細書に記載される通り繊維形成に適したガラス組成物の一部の実施形態は、１重量パーセント未満の量のＬｉ_２Ｏを含むことができる。例えば、組成物は、約０．１ｗｔ．％、約０．１５ｗｔ．％、約０．２ｗｔ．％、約０．２５ｗｔ．％、約０．３ｗｔ．％、約０．３５ｗｔ．％、約０．４ｗｔ．％、約０．４５ｗｔ．％、約０．５ｗｔ．％、約０．５５ｗｔ．％、約０．６ｗｔ．％、約０．６５ｗｔ．％、約０．７ｗｔ．％、約０．７５ｗｔ．％、約０．８ｗｔ．％、約０．８５ｗｔ．％、約０．９ｗｔ．％、約０．９５ｗｔ．％、または約１ｗｔ．％の量のＬｉ_２Ｏを含むことができる。場合によっては、Ｌｉ_２Ｏは、０重量パーセントを超え、１重量パーセント未満の量で存在することができる。場合によっては、組成物は、Ｌｉ_２Ｏを実質的に含まなくてもよい。

【0031】

必要に応じて、本明細書に記載される通り繊維形成に適したガラス組成物の一部の実施形態は、１２重量パーセントまで（例えば、約１１．９ｗｔ．％まで、約１１．５ｗｔ．％まで、１１ｗｔ．％まで、約１０ｗｔ．％まで、約７．５ｗｔ．％まで、または約６ｗｔ．％まで）の量の希土類酸化物（「ＲＥ_２Ｏ_３」）を含むことができる。例えば、組成物は、約０．１ｗｔ．％まで、約０．１５ｗｔ．％まで、約０．２ｗｔ．％まで、約０．２５ｗｔ．％まで、約０．３ｗｔ．％まで、約０．３５ｗｔ．％まで、約０．４ｗｔ．％まで、約０．４５ｗｔ．％まで、約０．５ｗｔ．％まで、約０．５５ｗｔ．％まで、約０．６ｗｔ．％まで、約０．６５ｗｔ．％まで、約０．７ｗｔ．％まで、約０．７５ｗｔ．％まで、約０．８ｗｔ．％まで、約０．８５ｗｔ．％まで、約０．９ｗｔ．％まで、約０．９５ｗｔ．％まで、約１ｗｔ．％まで、約１．２５ｗｔ．％まで、約１．５ｗｔ．％まで、約１．７５ｗｔ．％まで、約２ｗｔ．％まで、約２．５ｗｔ．％まで、約３ｗｔ．％まで、約３．５ｗｔ．％まで、約４ｗｔ．％まで、約４．５ｗｔ．％まで、約５ｗｔ．％まで、約５．５ｗｔ．％まで、約６ｗｔ．％まで、約６．５ｗｔ．％まで、約７ｗｔ．％まで、約７．５ｗｔ．％まで、約８ｗｔ．％まで、約８．５ｗｔ．％まで、約９ｗｔ．％まで、約９．５ｗｔ．％まで、約１０ｗｔ．％まで、約１０．５ｗｔ．％まで、約１１ｗｔ．％まで、約１１．５ｗｔ．％まで、または約１２ｗｔ．％までの量のＲＥ_２Ｏ_３を含むことができる。本明細書で使用される場合、「希土類酸化物」という用語は、当業者に理解される通り、希土類金属を組み込む酸化物を指し、それには、以下の金属の酸化物；スカンジウム（Ｓｃ_２Ｏ_３）、イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）、およびランタノイド元素（ランタン（Ｌａ_２Ｏ_３）、セリウム（Ｃｅ_２Ｏ_３およびＣｅＯ_２）、プラセオジム（Ｐｒ_２Ｏ_３）、ネオジム（Ｎｄ_２Ｏ_３）、プロメチウム（Ｐｍ_２Ｏ_３）、サマリウム（Ｓｍ_２Ｏ_３）、ユーロピウム（Ｅｕ_２Ｏ_３およびＥｕＯ）、ガドリニウム（Ｇｄ_２Ｏ_３）、テルビウム（Ｔｂ_２Ｏ_３）、ジスプロシウム（Ｄｙ_２Ｏ_３）、ホルミウム（Ｈｏ_２Ｏ_３）、エルビウム（Ｅｒ_２Ｏ_３）、ツリウム（Ｔｍ_２Ｏ_３）、イッテルビウム（Ｙｂ_２Ｏ_３）、およびルテチウム（Ｌｕ_２Ｏ_３）が含まれる。希土類酸化物は、別の構成成分を提供するためにガラスバッチと共に含まれるバッチ材料における混入物または不純物としてのみ存在する量を上回る量で、本発明のガラス組成物に含まれていてもよい。ガラス組成物は、一部の実施形態では、希土類酸化物の組合せ（例えば、様々な希土類酸化物のうちの１種または複数）を含むことができる。一部の実施形態では、ＲＥ_２Ｏ_３は、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｓｃ_２Ｏ_３、およびＮｄ_２Ｏ_３のうちの少なくとも１種を含むことができる。一部の実施形態では、ＲＥ_２Ｏ_３は、Ｙ_２Ｏ_３およびＣｅＯ_２であってもよい。場合によっては、ＲＥ_２Ｏ_３は、０重量パーセントを超え、１重量パーセント未満の量で存在することができる。場合によっては、組成物は、ＲＥ_２Ｏ_３を実質的に含まなくてもよい。

【0032】

理論に拘泥するものではないが、ガラス組成物にＲＥ_２Ｏ_３が含まれることにより、組成物から形成されたガラス繊維のガラス軟化温度およびガラス転移温度、ならびに弾性率、引張強度、伸長、熱膨張係数および他の特性に対して望ましい影響を及ぼすことができる。

【0033】

一部の実施形態では、ガラス組成物において使用される希土類酸化物は、約０．５～約１２重量パーセントの間の量のＹ_２Ｏ_３を含むことができる。一部の実施形態では、ガラス組成物は、約１２重量パーセントまで（例えば、約１１．９ｗｔ．％まで、約８ｗｔ．％まで、５ｗｔ．％まで、または約２ｗｔ．％まで）のＹ_２Ｏ_３を含むことができる。例えば、組成物は、約０．５ｗｔ．％まで、約１ｗｔ．％まで、約１．５ｗｔ．％まで、約２ｗｔ．％まで、約２．５ｗｔ．％まで、約３ｗｔ．％まで、約３．５ｗｔ．％まで、約４ｗｔ．％まで、約４．５ｗｔ．％まで、約５ｗｔ．％まで、約５．５ｗｔ．％まで、約６ｗｔ．％まで、約６．５ｗｔ．％まで、約７ｗｔ．％まで、約７．５ｗｔ．％まで、約８ｗｔ．％まで、約８．５ｗｔ．％まで、約９ｗｔ．％まで、約９．５ｗｔ．％まで、約１０ｗｔ．％まで、約１０．５ｗｔ．％まで、約１１ｗｔ．％まで、約１１．５ｗｔ．％まで、または約１２ｗｔ．％までの量のＹ_２Ｏ_３を含むことができる。上記および以下の実施例に記載される通り、一部の実施形態に従って、他の量のＹ_２Ｏ_３がガラス組成物に含まれていてもよい。

【0034】

一部の実施形態では、ガラス組成物において使用される希土類酸化物は、約０．１５～約６重量パーセントの間の量のＣｅＯ_２を含むことができる。一部の実施形態では、ガラス組成物は、約６重量パーセントまで（例えば、約５ｗｔ．％まで、約３．３ｗｔ．％まで、２ｗｔ．％まで、または約１．７ｗｔ．％まで）のＣｅＯ_２を含むことができる。例えば、組成物は、約０．２５ｗｔ．％まで、約０．５ｗｔ．％まで、約０．７５ｗｔ．％まで、約１ｗｔ．％まで、約１．５ｗｔ．％まで、約２ｗｔ．％まで、約２．５ｗｔ．％まで、約３ｗｔ．％まで、約３．５ｗｔ．％まで、約４ｗｔ．％まで、約４．５ｗｔ．％まで、約５ｗｔ．％まで、約５．５ｗｔ．％まで、または約６ｗｔ．％までの量のＣｅＯ_２を含むことができる。上記および以下の実施例に記載される通り、一部の実施形態に従って、他の量のＣｅＯ_２がガラス組成物に含まれていてもよい。例えば、一部の実施形態では、ＣｅＯ_２は、０～約４重量パーセントの間の量で存在することができる。酸化セリウムは、安定な形態のＣｅＯ_２で導入することができるが、ガラスにおけるセリウムの大部分は、高温で溶融すると、Ｃｅ^４＋（ＣｅＯ_２で）からＣｅ^３＋（Ｃｅ_２Ｏ_３になる）に還元する。これに関して、酸化セリウムを含むことは、組成物から形成されたガラス繊維の音波弾性率（またはヤング率）、強度、および放射線に対する耐性を改善するだけでなく、溶融物中のＣｅ^４＋イオンがＣｅ^３＋イオンに還元するにつれて酸化セリウムが酸素気泡を放出する溶融中に、ガラスのより良好な清澄によりガラスの品質を増大すると考えられる。

【0035】

希土類酸化物の様々な組合せを使用して、望ましい特性（例えば、引張強度、弾性率、比強度、比弾性率等）を達成することもできる。例えば、特定の希土類酸化物の選択およびその相対量は、線維密度に影響を及ぼすことができ、ひいては比強度（引張強度を密度で除する）および比弾性率（弾性率を密度で除する）に影響を及ぼすことがある。同様に、特定の希土類酸化物の選択およびその相対量は、ガラス組成物の溶融特性に影響を及ぼすことがある。例えば、前述の通り、ある特定の量のＹ_２Ｏ_３の存在は、ガラス組成物の液相線温度を上昇させることができる。同様に、酸化セリウム（Ｃｅ_２Ｏ_３およびＣｅＯ_２）は、酸化剤および清澄化剤として作用することができ、したがって一部の実施形態では、酸化セリウムの量は、４重量パーセント以下であり得る。特定の希土類酸化物の選択およびその相対量は、ガラス繊維の密度に影響を及ぼすことがある。最後に、希土類酸化物の費用は実質的に変化するので、特定の希土類酸化物の選択およびその相対量は、溶融特性に対するその影響および原材料としてのその費用に起因して、ガラス繊維を作製する費用に影響を及ぼすことがある。一般に、ガラス組成物における同量の希土類酸化物について、ガラスの溶融特性および機械特性は、ｚ／ｒ^２（ｚは電荷であり、ｒは希土類カチオンの半径である）によって定義される通り、様々な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】

一部の実施形態は、ガラス組成物に存在するＮａ_２Ｏ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、ガラス組成物は、３重量パーセント未満（例えば、２．９ｗｔ．％未満、１ｗｔ．％未満、０．５ｗｔ．％未満、または０．２５ｗｔ．％未満）のＮａ_２Ｏを含むことができる。場合によっては、組成物は、Ｎａ_２Ｏを実質的に含まなくてもよい。Ｎａ_２Ｏは、一部の実施形態では、約０～約１．５重量パーセントの間の量で存在することができる。Ｎａ_２Ｏは、一部の実施形態では、約１．０重量パーセントまでの量で存在することができる。一部の実施形態では、Ｎａ_２Ｏは、約０．５重量パーセントまで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、約０．１重量パーセント未満のＮａ_２Ｏを含むことができる。

【0037】

一部の実施形態は、ガラス組成物に存在するＢ_２Ｏ_３の量によって特徴付けることができる。Ｂ_２Ｏ_３は、一部の実施形態では、約０～約４．５重量パーセントの間の量で存在することができる。一部の実施形態では、Ｂ_２Ｏ_３は、約０～約３重量パーセントの間の量で存在することができる。Ｂ_２Ｏ_３は、一部の実施形態では、約０～約１重量パーセント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、Ｂ_２Ｏ_３を実質的に含まなくてもよく、このことは、ガラス組成物に存在する任意のＢ_２Ｏ_３が、バッチ材料に微量不純物として存在するＢ_２Ｏ_３から生じ得ることを意味する。

【0038】

スルフェート（ＳＯ_３と表される）は、精製剤として存在することもできる。ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｃｌ_２、Ｐ_２Ｏ_５、Ｃｒ_２Ｏ_３、またはＮｉＯ（これらの特定の化学形態に限定されない）などの少量の不純物が、原材料からまたは溶融プロセス中の汚染から存在することがある。Ａｓ_２Ｏ_３、ＭｎＯ、ＭｎＯ_２、またはＳｂ_２Ｏ_３（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／または加工助剤が存在することもできる。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０．１重量％未満の量で存在する。一部の実施形態では、ガラス組成物は、ＳＯ_３を実質的に含まなくてもよい。

【0039】

一部の実施形態では、本明細書に記載される通り繊維形成に適したガラス組成物は、約２．０まで（例えば、約１．９まで、約１．５まで、約１．２まで、約０．８まで、または約０．４まで）のＣａＯのＭｇＯに対する比（「ＣａＯ／ＭｇＯ」）を含むことができる。例えば、組成物は、約０．０１、約０．０２、約０．０３、約０．０４、約０．０５、約０．０６、約０．０７、約０．０８、約０．０９、約０．１、約０．１５、約０．２、約０．２５、約０．３、約０．３５、約０．４、約０．４５、約０．５、約０．５５、約０．６、約０．６５、約０．７、約０．７５、約０．８、約０．８５、約０．９、約０．９５、約１、約１．０５、約１．１、約１．１５、約１．２、約１．２５、約１．３、約１．３５ 約１．４、約１．４５、約１．５、約１．５５、約１．６、約１．６５、約１．７、約１．７５、約１．８、約１．８５、約１．９ 約１．９５、または約２の量のＣａＯ／ＭｇＯを含むことができる。

【0040】

一部の実施形態では、本明細書に記載される通り繊維形成に適したガラス組成物は、約７０ｗｔ．％超（例えば、約７１ｗｔ．％超、約７４ｗｔ．％超、約７８ｗｔ．％超、約８５ｗｔ．％超、または約７０．０５ｗｔ．％超）のＳｉＯ_２およびＡｌ_２Ｏ_３の組合せ含量（「ＳｉＯ_２＋Ａｌ_２Ｏ_３」）を含むことができる。例えば、組成物は、約７０ｗｔ．％超、約７０．５ｗｔ．％超、約７１ｗｔ．％超、約７１．５ｗｔ．％超、約７２ｗｔ．％超、約７２．５ｗｔ．％超、約７３ｗｔ．％超、約７３．５ｗｔ．％超、約７４ｗｔ．％超、約７４．５ｗｔ．％超、約７５ｗｔ．％超、約７５．５ｗｔ．％超、約７６ｗｔ．％超、約７６．５ｗｔ．％超、約７７ｗｔ．％超、約７７．５ｗｔ．％超、約７８ｗｔ．％超、約７８．５ｗｔ．％超、約７９ｗｔ．％超、約７９．５ｗｔ．％超、約８０ｗｔ．％超、約８０．５ｗｔ．％超、約８１ｗｔ．％超、約８１．５ｗｔ．％超、約８２ｗｔ．％超、約８２．５ｗｔ．％超、約８３ｗｔ．％超、約８３．５ｗｔ．％超、約８４ｗｔ．％超、約８４．５ｗｔ．％超、約８５ｗｔ．％超、約８５．５ｗｔ．％超、約８６ｗｔ．％超、約８６．５ｗｔ．％超、約８７ｗｔ．％超、約８７．５ｗｔ．超 約８８ｗｔ．％超、約８８．５ｗｔ．％超、約８９ｗｔ．％超、約８９．５ｗｔ．％超、約９０ｗｔ．％超、約９０．５ｗｔ．％超、約９１ｗｔ．％超、約９１．５ｗｔ．％超、または約９２ｗｔ．％超の量の（ＳｉＯ_２＋Ａｌ_２Ｏ_３）を含むことができる。

【0041】

一部の実施形態では、本明細書に記載される通り繊維形成に適したガラス組成物は、含むことができる。一部の実施形態では、組成物は、５未満（例えば、約４未満、約２未満、または約１未満）のＡｌ_２Ｏ_３のＲＯに対する比（Ａｌ_２Ｏ_３／ＲＯ）を有することができ、ここでＲＯは、ＭｇＯ、ＣａＯ、およびＺｎＯの合計である。例えば、組成物は、約０．０２、約０．０５、約０．０７、約０．１、約０．１５、約０．２、約０．２５、約０．３、約０．４、約０．５、約０．６、約０．７、約０．８、約０．９、約１、約１．１、約１．２、約１．３、約１．４、約１．５、約１．６、約１．７、約１．８、約１．９、約２、約２．１、約２．２、約２．３、約２．４、約２．５、約２．６、約２．７、約２．８、約２．９、約３、約３．１、約３．２ 約３．３、約３．４、約３．５、約３．６、約３．７、約３．８、約３．９、約４、約４．１、約４．２ 約４．３、約４．４、約４．５、約４．６、約４．７、約４．８、約４．９、または約５未満の量のＡｌ_２Ｏ_３／ＲＯを含むことができる。

【0042】

一部の実施形態では、本明細書に記載される通り繊維形成に適したガラス組成物は、約６ｗｔ．％～約２５ｗｔ．％（例えば約６．５ｗｔ．％～約２２ｗｔ．％、約８ｗｔ．％～約１５ｗｔ．％、または約１２ｗｔ．％～約２４ｗｔ．％）のＭｇＯおよびＣａＯの組合せ含量（「ＭｇＯ＋ＣａＯ」）を含むことができる。例えば、組成物は、約６ｗｔ．％、約６．５ｗｔ．％、約７ｗｔ．％、約７．５ｗｔ．％、約８ｗｔ．％、約８．５ｗｔ．％、約９ｗｔ．％、約９．５ｗｔ．％、約１０ｗｔ．％、約１０．５ｗｔ．％、約１１ｗｔ．％、約１１．５ｗｔ．％、約１２ｗｔ．％、約１２．５ｗｔ．％、約１３ｗｔ．％、約１３．５ｗｔ．％、約１４ｗｔ．％、約１４．５ｗｔ．％、約１５ｗｔ．％、約１５．５ｗｔ．％、約１６ｗｔ．％、約１６．５ｗｔ．％、約１７ｗｔ．％、約１７．５ｗｔ．％、約１８ｗｔ．％、約１８．５ｗｔ．％、約１９ｗｔ．％、約１９．５ｗｔ．％、約２０ｗｔ．％、約２０．５ｗｔ．％、約２１ｗｔ．％、約２１．５ｗｔ．％、約２２ｗｔ．％、約２２．５ｗｔ．％、約２３ｗｔ．％、約２３．５ｗｔ．％、約２４ｗｔ．％、約２４．５ｗｔ．％、または約２５ｗｔ．％の量の（ＭｇＯ＋ＣａＯ）を含むことができる。

【0043】

一部の実施形態では、本明細書に記載される通り繊維形成に適したガラス組成物は、含むことができる。一部の実施形態では、組成物は、１．５まで（例えば、約１．２まで、約１まで、または約０．５まで）のＲＥ_２Ｏ_３のＭｇＯに対する比（ＲＥ_２Ｏ_３／ＭｇＯ）を有することができる。例えば、組成物は、約０、０．０２、約０．０５、約０．０７、約０．１、約０．１５、約０．２、約０．２５、約０．３、約０．４、約０．５、約０．６、約０．７、約０．８、約０．９、約１、約１．１、約１．２、約１．３、約１．４、または約１．５の量のＲＥ_２Ｏ_３／ＭｇＯを含むことができる。

【0044】

一部の実施形態では、繊維形成に適したガラス組成物は、約４４．５～約６４重量パーセントのＳｉＯ_２、約１２～約３２重量パーセントのＡｌ_２Ｏ_３、約０．１～約１５．５重量パーセントのＣａＯ、約５～約２２重量パーセントのＭｇＯ、１重量パーセント未満のＦｅ_２Ｏ_３、２重量パーセント未満のＴｉＯ_２、４重量パーセントまでのＺｎＯ、および３重量パーセント未満のＮａ_２Ｏを含むことができる。一部の実施形態では、組成物は、１２重量パーセントまでのＲＥ_２Ｏ_３をさらに含むことができる。一部の実施形態では、組成物は、１重量パーセント未満のＬｉ_２Ｏおよび４．５重量パーセント未満のＢ_２Ｏ_３をさらに含むことができる。

【0045】

ある場合には、繊維形成に適したガラス組成物は、約４４．５～約６４重量パーセントのＳｉＯ_２、約１２～約３２重量パーセントのＡｌ_２Ｏ_３、約０．１～約１５．５重量パーセントのＣａＯ、約５～約２２重量パーセントのＭｇＯ、１重量パーセント未満のＦｅ_２Ｏ_３、２重量パーセント未満のＴｉＯ_２、４重量パーセントまでのＺｎＯ、３重量パーセント未満のＮａ_２Ｏ、および１２重量パーセントまでのＹ_２Ｏ_３を含むことができる、一部の実施形態では、組成物は、１重量パーセント未満のＬｉ_２Ｏをさらに含むことができる。

【0046】

ある場合には、繊維形成に適したガラス組成物は、約４４．５～約６４重量パーセントのＳｉＯ_２、約１２～約３２重量パーセントのＡｌ_２Ｏ_３、約０．１～約１５．５重量パーセントのＣａＯ、約５～約２２重量パーセントのＭｇＯ、１重量パーセント未満のＦｅ_２Ｏ_３、２重量パーセント未満のＴｉＯ_２、３重量パーセント未満のＮａ_２Ｏ、１２重量パーセントまでのＹ_２Ｏ_３、６重量パーセントまでのＣｅＯ_２、４重量パーセントまでのＺｎＯ、１重量パーセント未満のＬｉ_２Ｏ、４．５重量パーセントまでのＢ_２Ｏ_３を含むことができる。

【0047】

約０重量パーセント～別の重量パーセントの量で存在すると記載されるガラス組成物の任意の構成成分が、必ずしもすべての実施形態で必要とされるわけではないことを理解されたい。このような構成成分は、一部の実施形態では、必要に応じたものであってもよい。同様に、一部の実施形態では、ガラス組成物は、一部の構成成分を実質的に含まなくてもよく、ガラス組成物に存在する任意の量の構成成分は、バッチ材料に微量不純物として存在する構成成分から生じる場合がある。微量不純物として存在する構成成分は、ガラス組成物に意図的には添加されないが、ガラス組成物に添加された出発材料における不純物として存在するので、本明細書に記載されるガラス組成物に存在している場合がある。一般に、微量不純物は、ガラス組成物中に約０．１重量パーセント以下の量で存在するが、一部の微量不純物は、ガラス組成物中に約０．５重量パーセントまでの量で存在し得る。

【0048】

一部の実施形態では、本発明のガラス組成物は、繊維化可能であってもよい。一部の実施形態では、ガラス組成物は、商業的繊維ガラス製造操作で使用するのに望ましい形成温度（Ｔ_Ｆ）を有することができる。本明細書で使用される場合、「形成温度」という用語またはＴ_Ｆは、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。

【0049】

ガラス組成物は、一部の実施形態では、約１２５０℃～約１３５０℃の範囲の形成温度（Ｔ_Ｆ）を有する。別の実施形態では、ガラス組成物は、約１２７５℃～約１３３０℃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、１３５０℃未満（例えば、１３２０℃未満、１３００℃未満）の形成温度（Ｔ_Ｆ）を有することができる。例えば、Ｔ_Ｆは、５℃単位で丸めて、約１２５０℃、約１２５５℃、約１２６０℃、約１２６５℃、約１２７０℃、約１２７５℃、約１２８０℃、約１２８５℃、約１２９０℃、約１２９５℃、約１３００℃、約１３０５℃、約１３１０℃、約１３１５℃、約１３２０℃、約１３２５℃、約１３３０℃、約１３３５℃、約１３４０℃、約１３４５℃、または約１３５０℃であってもよい。

【0050】

ガラス組成物は、一部の実施形態では、約１１７５℃～約１３８０℃の範囲の液相線温度を有する。一部の実施形態では、ガラス組成物は、約１２００℃～約１３５０℃の範囲の液相線温度を有する。一部の実施形態では、ガラス組成物は、１３８０℃未満（例えば、１３５０℃未満、１３００未満）の液相線温度（Ｔ_Ｌ）を有することができる。例えば、Ｔ_Ｌは、約１１７５℃、約１１８０℃、約１１８５℃、約１１９０℃、約１１９５℃、約１２００℃、約１２０５℃、約１２１０℃、約１２１５℃、約１２２０℃、約１２２５℃、約１２３０℃、約１２３５℃、約１２４０℃、約１２４５℃、約１２５０℃、約１２５５℃、約１２６０℃、約１２６５℃、約１２７０℃、約１２７５℃、約１２８０℃、約１２８５℃、約１２９０℃、約１２９５℃、約１３００℃、約１３０５℃、約１３１０℃、約１３１５℃、約１３２０℃、約１３２５℃、約１３３０℃、約１３３５℃、約１３４０℃、約１３４５℃、約１３５０℃、約１３５５℃、約１３６０℃、約１３６５℃、約１３７０℃、約１３７５℃、または約１３８０℃であってもよい。

【0051】

一部の実施形態では、ガラス組成物の形成温度（Ｔ_Ｆ）と液相線温度（Ｔ_Ｌ）の差は、商業的繊維ガラス製造操作にとって望ましい場合がある。例えば、ガラス組成物の一部の実施形態では、Ｔ_ＦとＴ_Ｌの差（「デルタＴ」または「ΔＴ」）は、約９５℃未満（例えば、７０℃未満、５０℃未満）であってもよい。例えば、デルタＴは、約０℃未満、約５℃未満、約１０℃未満、約１５℃未満、約２０℃未満、約２５℃未満、約３０℃未満、約３５℃未満、約４０℃未満、約４５℃未満、約５０℃未満、約５５℃未満、約６０℃未満、約６５℃未満、約７０℃未満、約７５℃未満、約８０℃未満、約８５℃未満、約９０℃未満、約９５℃未満であってもよい。一部の実施形態では、ガラス組成物は、６０℃未満のデルタＴを有することができる。

【0052】

一部の実施形態では、ガラス組成物は、ｌｏｇ３温度ベースでＴ_Ｆを使用して決定される場合、５０℃未満またはさらにはマイナスの、すなわち０℃未満のデルタＴ値を有することができる。これらの場合について、実際のガラス繊維形成プロセスは、計算されたｌｏｇ３ベースのＴ_ＦとＴ_Ｌの差とは独立に、液相線温度を少なくとも６０℃上回る実際の繊維延伸温度（Ｔ_Ｆ ^実際）、すなわち、Ｔ_Ｆ ^実際＝Ｔ_Ｌ＋６０℃に設定することができる。

【0053】

一部の実施形態では、ガラス組成物は、１５５０℃未満（例えば、１５１０℃未満、１４８０℃未満）の溶融温度（Ｔ_Ｍ）を有することができる。例えば、Ｔ_Ｍは、約１４５０℃、約１４５２℃、約１４５４℃、約１４５６℃、約１４５８℃、約１４６０℃、約１４６２℃、約１４６４℃、約１４６６℃、約１４６８℃、約１４７０℃、約１４７２℃、約１４７４℃、約１４７６℃、約１４７８℃、約１４８０℃、約１４８２℃、約１４８４℃、約１４８６℃、約１４８８℃、約１４９０℃、約１４９２℃、約１４９４℃、約１４９６℃、約１４９８℃、約１５００℃、約１５０２℃、約１５０４℃、約１５０６℃、約１５０８℃、約１５１０℃、約１５１２℃、約１５１４℃、約１５１６℃、約１５１８℃、約１５２０℃、約１５２２℃、約１５２４℃、約１５２６℃、約１５２８℃、約１５３０℃、約１５３２℃、約１５３４℃、約１５３６℃、約１５３８℃、約１５４０℃、約１５４２℃、約１５４４℃、約１５４６℃、約１５４８℃、または約１５５０℃であってもよい。

【0054】

一部の実施形態では、ガラス繊維は、本明細書に記載されるガラス組成物から形成することができる。必要に応じて、ガラス繊維は、布に配列することができる。一部の実施形態では、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）、ヤーン、ロービング、プリプレグ等を含めた他の形態で提供することができる。ガラス組成物（およびそれから形成された任意の繊維）の様々な実施形態は、様々な用途で使用することができる。一部の実施形態では、繊維は、繊維ガラスストランドであってもよく、他の実施形態では、繊維ガラスストランドを含むヤーンであってもよい。ヤーンの一部の実施形態は、特に織物用途に適している場合がある。一部の実施形態では、繊維は、ガラス繊維布であってもよい。本発明の繊維ガラス布の一部の実施形態は、強化用途、特に高弾性率、高強度、および／または高伸長が重要である強化用途に使用するのに特に適している。

【0055】

本発明の一部の実施形態は、繊維ガラスストランド、繊維ガラスヤーン、および繊維ガラス布を組み込む複合材、例えば繊維強化ポリマー複合材に関することができる。一部の複合材は、強化用途、特に高弾性率、高強度、および／または高伸長が重要である強化用途、例えば風力エネルギー（例えば、風車ブレード）、自動車用途、安全性／セキュリティ用途（例えば、防弾アーマーまたはアーマーパネル）、航空宇宙または航空用途（例えば、飛行機内部の床）、高圧容器またはタンク、ミサイルケーシング等に使用するのに特に適している場合がある。

【0056】

本発明の一部の実施形態は、風力エネルギー用途で使用するのに適した複合材に関する。本発明の複合材は、風力タービンブレード、特に他の長い風力タービンブレードと比較してより軽量であるが強力な、長い風力タービンブレードに使用するのに適している場合がある。風力エネルギーブレードがより軽量であり、安定性が高いことは、複合材料を選択するための非常に重要な考慮事項である。風力エネルギーブレードの設計は、より多くのエネルギーを得るために、より長いブレードを追求するように経時的に変化してきた。一部のブレードは、長さが８２メートルであり、改善された繊維複合材からの利益を得ることができる。本明細書に開示される複合材などの、より強力なガラス繊維複合材は、風車の荷重設計内に留まることが必要とされる強度および重量を提供しながら、より大きい風力ブレードサイズを達成するのに有用な場合がある。本発明のようにより軽量でより強力な材料は、エネルギー収量を増大し、運転コストの改善、設置コストの削減、輸送の容易さ、および安全性の改善をもたらすことができる。

【0057】

本発明のさらに他の実施形態は、自動車複合材に関することができる。本発明の一部の実施形態は、航空宇宙複合材に関することができる。本願の他の実施形態は、航空複合材に関することができる。本発明の一部の実施形態は、安全性／セキュリティ用途、例えばアーマーパネルのための複合材に関する。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に関することができる。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に関することができる。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に関することができる。本発明の一部の実施形態は、より低い熱膨張係数が特に望ましいプリント回路基板、例えばチップパッケージングのための基板に関することができる。本発明の一部の実施形態は、プリプレグに関することができる。本発明の一部の実施形態は、様々な自動車パーツのための長繊維強化熱可塑性樹脂（ＬＦＴ）に関することができる。本発明の一部の実施形態は、化学物質輸送および化学物質貯蔵のためのパイプまたはタンクに関することができる。本発明の一部の実施形態は、熱および音波管理用途、例えばオートバイ、車両、およびトラック用のマフラーのための不織テクスチャ繊維に関することができる。本発明の一部の実施形態は、電気絶縁ロッドまたはケーブルに関することができる。本発明の一部の実施形態は、道路インフラ、橋梁、および建物のための鋼鉄筋を置き換えるための複合鉄筋に関することができる。

【0058】

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、複数のガラス繊維を含む。一部の実施形態では、複数のガラス繊維は、約４４．５～約６４重量パーセントのＳｉＯ_２、約１２～約３２重量パーセントのＡｌ_２Ｏ_３、約０．１～約１５．５重量パーセントのＣａＯ、約５～約２２重量パーセントのＭｇＯ、１重量パーセント未満のＦｅ_２Ｏ_３、２重量パーセント未満のＴｉＯ_２、３重量パーセント未満のＮａ_２Ｏ、１２重量パーセントまでのＹ_２Ｏ_３、１重量パーセント未満のＬｉ_２Ｏ、４．５重量パーセント未満のＢ_２Ｏ_３、６重量パーセントまでのＣｅＯ_２、および４重量パーセントまでのＺｎＯを含むガラス組成物から形成され得る。一部の実施形態では、組成物のＣａＯのＭｇＯに対する比（ＣａＯ／ＭｇＯ）は、約２．０未満であってもよい。場合によっては、組成物は、ＳＯ_３を実質的に含まなくてもよい。場合によっては、組成物は、３重量パーセント未満のＮａ_２Ｏをさらに含むことができる。

【0059】

一部の実施形態では、複数のガラス繊維は、約４４．５～約６４重量パーセントのＳｉＯ_２、約１２～約３２重量パーセントのＡｌ_２Ｏ_３、約０．１～約１５．５重量パーセントのＣａＯ、約５～約２２重量パーセントのＭｇＯ、１重量パーセント未満のＦｅ_２Ｏ_３、２重量パーセント未満のＴｉＯ_２、３重量パーセント未満のＮａ_２Ｏ、１２重量パーセントまでのＹ_２Ｏ_３、６重量パーセントまでのＣｅＯ_２、４重量パーセントまでのＺｎＯ、１重量パーセント未満のＬｉ_２Ｏ、および４．５重量パーセント未満のＢ_２Ｏ_３を含むガラス組成物から形成され得る。一部の実施形態では、組成物のＣａＯのＭｇＯに対する比（ＣａＯ／ＭｇＯ）は、約２．０未満であってもよい。場合によっては、組成物は、ＳＯ_３を実質的に含まなくてもよい。場合によっては、組成物は、３重量パーセント未満のＮａ_２Ｏをさらに含むことができる。

【0060】

一部の実施形態では、ガラス繊維または複数のガラス繊維は、約４４．５～約６４重量パーセントのＳｉＯ_２、約１２～約３２重量パーセントのＡｌ_２Ｏ_３、約０．１～約１５．５重量パーセントのＣａＯ、約５～約２２重量パーセントのＭｇＯ、１重量パーセント未満のＦｅ_２Ｏ_３、２重量パーセント未満のＴｉＯ_２、３重量パーセント未満のＮａ_２Ｏ、１２重量パーセントまでのＹ_２Ｏ_３、６重量パーセントまでのＣｅＯ_２、４重量パーセントまでのＺｎＯ、１重量パーセント未満のＬｉ_２Ｏ、および４．５重量パーセント未満のＢ_２Ｏ_３を含むガラス組成物から形成され得る。一部の実施形態では、組成物のＣａＯのＭｇＯに対する比（ＣａＯ／ＭｇＯ）は、約２．０未満であってもよい。場合によっては、組成物は、ＳＯ_３を実質的に含まなくてもよい。場合によっては、組成物は、３重量パーセント未満のＮａ_２Ｏをさらに含むことができる。

【0061】

一部の実施形態では、ガラス繊維または複数のガラス繊維は、約４４．５～約６４重量パーセントのＳｉＯ_２、約１２～約３２重量パーセントのＡｌ_２Ｏ_３、約０．１～約１５．５重量パーセントのＣａＯ、約５～約２２重量パーセントのＭｇＯ、１重量パーセント未満のＦｅ_２Ｏ_３、２重量パーセント未満のＴｉＯ_２、３重量パーセント未満のＮａ_２Ｏ、１２重量パーセントまでのＹ_２Ｏ_３、６重量パーセントまでのＣｅＯ_２、４重量パーセントまでのＺｎＯ、１重量パーセント未満のＬｉ_２Ｏ、および４．５重量パーセント未満のＢ_２Ｏ_３を含むガラス組成物から形成され得る。一部の実施形態では、組成物のＣａＯのＭｇＯに対する比（ＣａＯ／ＭｇＯ）は、約２．０未満であってもよい。場合によっては、組成物は、ＳＯ_３を実質的に含まなくてもよい。場合によっては、組成物は、３重量パーセント未満のＮａ_２Ｏをさらに含むことができる。

【0062】

一部の実施形態では、ガラス繊維または複数のガラス繊維は、約４４．５～約６４重量パーセントのＳｉＯ_２、約１２～約３２重量パーセントのＡｌ_２Ｏ_３、約０．１～約１５．５重量パーセントのＣａＯ、約５～約２２重量パーセントのＭｇＯ、１重量パーセント未満のＦｅ_２Ｏ_３、２重量パーセント未満のＴｉＯ_２、３重量パーセント未満のＮａ_２Ｏ、１２重量パーセントまでのＹ_２Ｏ_３、６重量パーセントまでのＣｅＯ_２、４重量パーセントまでのＺｎＯ、１重量パーセント未満のＬｉ_２Ｏ、および４．５重量パーセント未満のＢ_２Ｏ_３を含むガラス組成物から形成され得る。一部の実施形態では、ヤング率は、８６ＧＰａ超であってもよい。一部の実施形態では、ヤング率は、８８ＧＰａ超であってもよい。一部の実施形態では、組成物のＣａＯのＭｇＯに対する比（ＣａＯ／ＭｇＯ）は、約２．０未満であってもよい。場合によっては、組成物は、ＳＯ_３を実質的に含まなくてもよい。

【0063】

一部の実施形態では、本発明の１種または複数のガラス繊維は、望ましい機械特性および他の特性を示すことができる。本発明のガラス繊維は、一部の実施形態では、Ｅ－ガラスから形成されたガラス繊維に対して改善された１つまたは複数の機械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改善された１つまたは複数の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として、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、伸長、および比誘電率が挙げられる。

【0064】

一部の実施形態では、１種または複数のガラス繊維は、本明細書に記載されるガラス組成物から形成することができる。ある特定の実施形態では、複数のガラス繊維は、望ましいヤング率（Ｅ）値を有することができる。場合によっては、複数のガラス繊維は、約８６ＧＰａ超（例えば、８７ＧＰａ超、８８ＧＰａ超）のヤング率を有することができる。例えば、ヤング率は、約８６ＧＰａ、約８６．５ＧＰａ、約８７ＧＰａ、約８７．５ＧＰａ、約８８ＧＰａ、約８８．５ＧＰａ、約８９ＧＰａ、約８９．５ＧＰａ、約９０ＧＰａ、約９０．５ＧＰａ、約９１ＧＰａ、約９１．５ＧＰａ、約９２ＧＰａ、約９２．５ＧＰａ、約９３ＧＰａ、約９３．５ＧＰａ、約９４ＧＰａ、約９４．５ＧＰａ、約９５ＧＰａ、約９５．５ＧＰａ、約９６ＧＰａ、約９６．５ＧＰａ、約９７ＧＰａ、約９７．５ＧＰａ、約９８ＧＰａ、約９８．５ＧＰａ、約９９ＧＰａ、約９９．５ＧＰａ、約１００ＧＰａ、約１００．５ＧＰａ、約１０１ＧＰａ、約１０１．５ＧＰａ、約１０２ＧＰａ、約１０２．５ＧＰａ、約１０３ＧＰａ、約１０３．５ＧＰａ、約１０４ＧＰａ、約１０４．５ＧＰａ、約１０５ＧＰａ、約１０５．５ＧＰａ、約１０６ＧＰａ、約１０６．５ＧＰａ、約１０７ＧＰａ、約１０７．５ＧＰａ、約１０８ＧＰａ、約１０８．５ＧＰａ、約１０９ＧＰａ、約１０９．５ＧＰａ、または約１１０ＧＰａであってもよい。一部の実施形態では、複数のガラス繊維は、約１００ＧＰａ超のヤング率を有することができる。ある特定の実施形態では、複数のガラス繊維は、１１０ＧＰａまでのヤング率を有することができる。

【0065】

ある特定の実施形態では、複数のガラス繊維は、望ましい比弾性率（Ｓｐ）値を有することができる。場合によっては、複数のガラス繊維は、約３．２×１０^６ｍ超（例えば、３．４×１０^６ｍ超、３．７×１０^６ｍ超）の比弾性率を有することができる。例えば、比弾性率は、約３．２×１０^６ｍ、約３．２５×１０^６ｍ、約３．３×１０^６ｍ、約３．３５×１０^６ｍ、約３．４×１０^６ｍ、約３．４５×１０^６ｍ、約３．５×１０^６ｍ、約３．５５×１０^６ｍ、約３．６×１０^６ｍ、約３．６５×１０^６ｍ、約３．７×１０^６ｍ、約３．７５×１０^６ｍ、約３．８×１０^６ｍ、約３．８５×１０^６ｍ、約３．９×１０^６ｍ、約３．９５×１０^６ｍ、または約４．０×１０^６ｍであってもよい。一部の実施形態では、複数のガラス繊維は、約３．５×１０^６ｍ超の比弾性率を有することができる。ある特定の実施形態では、複数のガラス繊維は、４．０×１０^６ｍまでの比弾性率を有することができる。

【0066】

ある特定の実施形態では、１種または複数のガラス繊維は、望ましい密度値を有することができる。場合によっては、複数のガラス繊維は、約２．８ｇ／ｃｍ^３未満（例えば、２．６ｇ／ｃｍ^３未満、２．５５ｇ／ｃｍ^３超）の密度を有することができる。例えば、密度は、約２．５５ｇ／ｃｍ^３、約２．５６ｇ／ｃｍ^３、約２．５７ｇ／ｃｍ^３、約２．５８ｇ／ｃｍ^３、約２．５９ｇ／ｃｍ^３、約２．６ｇ／ｃｍ^３、約２．６１ｇ／ｃｍ^３、約２．６２ｇ／ｃｍ^３、約２．６３ｇ／ｃｍ^３、約２．６４ｇ／ｃｍ^３、約２．６５ｇ／ｃｍ^３、約２．６６ｇ／ｃｍ^３、約２．６７ｇ／ｃｍ^３、約２．６８ｇ／ｃｍ^３、約２．６９ｇ／ｃｍ^３、約２．７ｇ／ｃｍ^３、約２．７１ｇ／ｃｍ^３、約２．７２ｇ／ｃｍ^３、約２．７３ｇ／ｃｍ^３、約２．７４ｇ／ｃｍ^３、約２．７５ｇ／ｃｍ^３、約２．７６ｇ／ｃｍ^３、約２．７７ｇ／ｃｍ^３、約２．７８ｇ／ｃｍ^３、約２．７９ｇ／ｃｍ^３、または約２．８ｇ／ｃｍ^３であってもよい。

【0067】

繊維ガラスストランドは、所望の用途に応じて、様々な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種のガラス繊維を含むことができる。他の実施形態では、少なくとも１種のガラス繊維は、約５～約１０μｍの間の直径を有する。一部の実施形態では、本発明の繊維ガラスストランドは、ロービングに形成することができる。ロービングは、アセンブルド、マルチエンド、またはシングルエンド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、様々な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、約１１２ヤード／ポンドまでの密度を示す。本発明の一部の実施形態は、本明細書に開示される少なくとも１つの繊維ガラスストランドを含むヤーンに関する。

【0068】

一部の実施形態では、繊維ガラスストランドは、本明細書に記載されるガラス組成物のうちのいずれか１種の複数のガラス繊維を含むことができる。例えば、一部の実施形態では、繊維ガラスストランドは、約４４．５～約６４重量パーセントのＳｉＯ_２、約１２～約３２重量パーセントのＡｌ_２Ｏ_３、約０．１～約１５．５重量パーセントのＣａＯ、約５～約２２重量パーセントのＭｇＯ、１重量パーセント未満のＦｅ_２Ｏ_３、２重量パーセント未満のＴｉＯ_２、３重量パーセント未満のＮａ_２Ｏ、１２重量パーセントまでのＹ_２Ｏ_３、６重量パーセントまでのＣｅＯ_２、１重量パーセント未満のＬｉ_２Ｏ、４重量パーセントまでのＺｎＯ、および４．５重量パーセント未満のＢ_２Ｏ_３を含むガラス組成物から形成された、複数のガラス繊維を含むことができる。一部の実施形態では、組成物のＣａＯのＭｇＯに対する比（ＣａＯ／ＭｇＯ）は、約２．０未満であってもよい。場合によっては、または組成物は、ＳＯ_３を実質的に含まなくてもよい。

【0069】

他の実施形態では、本発明のヤーンは、本発明の一部として本明細書に開示されるその他のガラス組成物のうちの１種を含む、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。

【0070】

一部の実施形態では、本発明のヤーンは、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ている、本明細書に開示される少なくとも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、サイジング組成物は、熱硬化性ポリマー樹脂と適合性があってもよい。他の実施形態では、サイジング組成物は、デンプン－油サイジング組成物を含むことができる。

【0071】

ヤーンは、所望の用途に応じて、様々な質量線密度を有することができる。一部の実施形態では、本発明のヤーンは、約５，０００ヤード／ポンド～約１０，０００ヤード／ポンドの質量線密度を有することができる。

【0072】

ヤーンは、所望の用途に応じて、様々な撚り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、本発明のヤーンは、ｚ方向に１インチ当たり約０．５～約２回転の撚りを有することができる。他の実施形態では、本発明のヤーンは、ｚ方向に１インチ当たり約０．７回転の撚りを有することができる。

【0073】

ヤーンは、所望の用途に応じて、一緒に撚られ、かつ／または諸撚りされている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。ヤーンは、一緒に撚られているが諸撚りされていない１つまたは複数のストランドから作製することができ、このようなヤーンは「単ヤーン」として公知である。本発明のヤーンは、一緒に撚られているが諸撚りされていない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、本発明のヤーンは、一緒に撚られている１～４本のストランドを含むことができる。他の実施形態では、本発明のヤーンは、撚られている１本のストランドを含むことができる。

【0074】

一部の実施形態では、繊維ガラスストランドは、本明細書に記載されるガラス組成物のうちのいずれか１種の複数のガラス繊維を含むことができる。例えば、一部の実施形態では、繊維ガラスストランドは、約４４．５～約６４重量パーセントのＳｉＯ_２、約１２～約３２重量パーセントのＡｌ_２Ｏ_３、約０．１～約１５．５重量パーセントのＣａＯ、約５～約２２重量パーセントのＭｇＯ、１重量パーセント未満のＦｅ_２Ｏ_３、２重量パーセント未満のＴｉＯ_２、３重量パーセント未満のＮａ_２Ｏ、１２重量パーセントまでのＹ_２Ｏ_３、６重量パーセントまでのＣｅＯ_２、１重量パーセント未満のＬｉ_２Ｏ、４重量パーセントまでのＺｎＯ、および４．５重量パーセント未満のＢ_２Ｏ_３を含むガラス組成物から形成された、複数のガラス繊維を含むことができる。一部の実施形態では、組成物のＣａＯのＭｇＯに対する比（ＣａＯ／ＭｇＯ）は、約２．０未満であってもよい。場合によっては、組成物は、ＳＯ_３を実質的に含まなくてもよい。

【0075】

一部の実施形態では、ロービングは、本明細書に記載されるガラス組成物のうちのいずれか１種の複数のガラス繊維を含むことができる。例えば、一部の実施形態では、ロービングは、約４４．５～約６４重量パーセントのＳｉＯ_２、約１２～約３２重量パーセントのＡｌ_２Ｏ_３、約０．１～約１５．５重量パーセントのＣａＯ、約５～約２２重量パーセントのＭｇＯ、１重量パーセント未満のＦｅ_２Ｏ_３を含むガラス組成物から形成された、複数のガラス繊維を含むことができる。一部の実施形態では、繊維の組成物は、２重量パーセント未満のＴｉＯ_２、３重量パーセント未満のＮａ_２Ｏ、１２重量パーセントまでのＲＥ_２Ｏ_３、１重量パーセント未満のＬｉ_２Ｏ、４重量パーセントまでのＺｎＯ、または４．５重量パーセント未満のＢ_２Ｏ_３をさらに含むことができる。ある特定の実施形態では、繊維の組成物は、１２重量パーセントまでのＹ_２Ｏ_３、および６重量パーセントまでのＣｅＯ_２を含むことができる。一部の実施形態では、組成物のＣａＯのＭｇＯに対する比（ＣａＯ／ＭｇＯ）は、約２．０未満であってもよい。場合によっては、組成物は、ＳＯ_３を実質的に含まなくてもよい。

【0076】

一部の実施形態では、ヤーンは、本明細書に記載されるガラス組成物のうちのいずれか１種の複数のガラス繊維を含むことができる。例えば、一部の実施形態では、ヤーンは、約４４．５～約６４重量パーセントのＳｉＯ_２、約１２～約３２重量パーセントのＡｌ_２Ｏ_３、約０．１～約１５．５重量パーセントのＣａＯ、約５～約２２重量パーセントのＭｇＯ、１重量パーセント未満のＦｅ_２Ｏ_３、２重量パーセント未満のＴｉＯ_２、３重量パーセント未満のＮａ_２Ｏ、１２重量パーセントまでのＹ_２Ｏ_３、６重量パーセントまでのＣｅＯ_２、１重量パーセント未満のＬｉ_２Ｏ、４重量パーセントまでのＺｎＯ、および４．５重量パーセント未満のＢ_２Ｏ_３を含むガラス組成物から形成された、複数のガラス繊維を含むことができる。一部の実施形態では、組成物のＣａＯのＭｇＯに対する比（ＣａＯ／ＭｇＯ）は、約２．０未満であってもよい。場合によっては、組成物は、ＳＯ_３を実質的に含まなくてもよい。

【0077】

本発明の一部の実施形態は、本明細書に開示される少なくとも１種の繊維ガラスストランドを含む布に関する。一部の実施形態では、布は、織られていてもよい。他の実施形態では、布は、不織布または一方向布であってもよい。一部の実施形態では、布は、本明細書に記載されるガラス組成物のうちのいずれか１種の複数のガラス繊維を含むことができる。例えば、一部の実施形態では、布は、約４４．５～約６４重量パーセントのＳｉＯ_２、約１２～約３２重量パーセントのＡｌ_２Ｏ_３、約０．１～約１５．５重量パーセントのＣａＯ、約５～約２２重量パーセントのＭｇＯ、１重量パーセント未満のＦｅ_２Ｏ_３、２重量パーセント未満のＴｉＯ_２、３重量パーセント未満のＮａ_２Ｏ、１２重量パーセントまでのＹ_２Ｏ_３、６重量パーセントまでのＣｅＯ_２、４重量パーセントまでのＺｎＯ、１重量パーセント未満のＬｉ_２Ｏ、および４．５重量パーセント未満のＢ_２Ｏ_３を含むガラス組成物から形成された、複数のガラス繊維を含むことができる。一部の実施形態では、組成物のＣａＯのＭｇＯに対する比（ＣａＯ／ＭｇＯ）は、約２．０未満であってもよい。場合によっては、組成物は、ＳＯ_３を実質的に含まなくてもよい。

【0078】

布を含む本発明の一部の実施形態では、ガラス繊維布は、工業用布スタイルｎｏ．７７８１に従って織られた布であってもよい。他の実施形態では、布は、平織布、綾織布、千鳥綾織布、朱子織布、ステッチボンド布（ノンクリンプ布としても公知）、または「三次元」織布を含む。

【0079】

本発明の一部の実施形態は、複合材に関する。一部の実施形態では、ポリマー複合材は、ポリマー材料、および本明細書に記載されるガラス組成物から形成された複数のガラス繊維を含むことができる。例えば、一部の実施形態では、ポリマー複合材は、ポリマー材料、ならびに約４４．５～約６４重量パーセントのＳｉＯ_２、約１２～約３２重量パーセントのＡｌ_２Ｏ_３、約０．１～約１５．５重量パーセントのＣａＯ、約５～約２２重量パーセントのＭｇＯ、１重量パーセント未満のＦｅ_２Ｏ_３、２重量パーセント未満のＴｉＯ_２、３重量パーセント未満のＮａ_２Ｏ、１２重量パーセントまでのＹ_２Ｏ_３、６重量パーセントまでのＣｅＯ_２、１重量パーセント未満のＬｉ_２Ｏ、４重量パーセントまでのＺｎＯ、および４．５重量パーセント未満のＢ_２Ｏ_３を含むガラス組成物から形成された複数のガラス繊維を含むことができる。一部の実施形態では、組成物のＣａＯのＭｇＯに対する比（ＣａＯ／ＭｇＯ）は、約２．０未満であってもよい。場合によっては、組成物は、ＳＯ_３を実質的に含まなくてもよい。一部の実施形態では、複数のガラス繊維は、不織布または一方向布の形態であってもよい。一部の実施形態では、複数のガラス繊維は、織布の形態であってもよい。一部の実施形態では、ポリマー材料は、熱可塑性ポリマーを含むことができる。一部の実施形態では、ポリマー材料は、熱硬化性ポリマーを含むことができる。

【0080】

他の実施形態では、本発明の複合材は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂に沈着させた複数のガラス繊維を含むことができ、ここで複数のガラス繊維の少なくとも１種は、本発明の一部として本明細書に開示されるその他のガラス組成物のうちの１種から形成されたものである。一部の実施形態では、複合材は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂に沈着させた本明細書に開示される少なくとも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、複合材は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂に沈着させた本明細書に開示される少なくとも１つの繊維ガラスストランドを含むロービングの少なくとも一部を含むことができる。他の実施形態では、複合材は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂に沈着させた本明細書に開示される少なくとも１つのヤーンを含むことができる。さらに他の実施形態では、複合材は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂に沈着させた本明細書に開示される少なくとも１種の布を含むことができる。一部の実施形態では、複合材は、本明細書に開示される少なくとも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、および本明細書に開示される少なくとも１つの繊維ガラスストランドを含む少なくとも１つの経糸を含むことができる。

【0081】

本発明の複合材は、所望の特性および用途に応じて、様々なポリマー樹脂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、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、フェノール樹脂、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、または熱硬化性ポリウレタン樹脂を含むことができる。

【0082】

ある特定の実施形態では、製造品は、本明細書に記載される組成物のうちのいずれか１種のガラス組成物から形成された複数のガラス繊維を含むことができる。例えば、一部の実施形態では、製造品は、約４４．５～約６４重量パーセントのＳｉＯ_２、約１２～約３２重量パーセントのＡｌ_２Ｏ_３、約０．１～約１５．５重量パーセントのＣａＯ、約５～約２２重量パーセントのＭｇＯ、１重量パーセント未満のＦｅ_２Ｏ_３、２重量パーセント未満のＴｉＯ_２、３重量パーセント未満のＮａ_２Ｏ、１２重量パーセントまでのＹ_２Ｏ_３、６重量パーセントまでのＣｅＯ_２、４重量パーセントまでのＺｎＯ、１重量パーセント未満のＬｉ_２Ｏ、および４．５重量パーセント未満のＢ_２Ｏ_３を含むガラス組成物から形成された、複数のガラス繊維を含むことができる。一部の実施形態では、組成物のＣａＯのＭｇＯに対する比（ＣａＯ／ＭｇＯ）は、約２．０未満であってもよい。場合によっては、組成物は、ＳＯ_３を実質的に含まなくてもよい。一部の実施形態では、複数のガラス繊維は、不織布または一方向布の形態であってもよい。一部の実施形態では、複数のガラス繊維は、織布の形態であってもよい。

【0083】

他の実施形態では、製造品は、ポリマー材料、ならびに約４４．５～約６４重量パーセントのＳｉＯ_２、約１２～約３２重量パーセントのＡｌ_２Ｏ_３、約０．１～約１５．５重量パーセントのＣａＯ、約５～約２２重量パーセントのＭｇＯ、１重量パーセント未満のＦｅ_２Ｏ_３、２重量パーセント未満のＴｉＯ_２、３重量パーセント未満のＮａ_２Ｏ、１２重量パーセントまでのＹ_２Ｏ_３、６重量パーセントまでのＣｅＯ_２、４重量パーセントまでのＺｎＯ、１重量パーセント未満のＬｉ_２Ｏ、および４．５重量パーセント未満のＢ_２Ｏ_３を含むガラス組成物から形成された複数のガラス繊維を含むことができる。一部の実施形態では、組成物のＣａＯのＭｇＯに対する比（ＣａＯ／ＭｇＯ）は、約２．０未満であってもよい。場合によっては、組成物は、ＳＯ_３を実質的に含まなくてもよい。一部の実施形態では、複数のガラス繊維は、不織布または一方向布の形態であってもよい。一部の実施形態では、複数のガラス繊維は、織布の形態であってもよい。一部の実施形態では、ポリマー材料は、熱可塑性ポリマーを含むことができる。一部の実施形態では、ポリマー材料は、熱硬化性ポリマーを含むことができる。

【0084】

本発明の一部の実施形態は、航空宇宙複合材に関する。一部の実施形態では、航空宇宙複合材は、航空宇宙用途で使用するのに望ましい、高強度、高伸長、高弾性率、および／または低密度などの特性を示すことができる。一部の実施形態では、航空宇宙複合材は、本明細書に記載されるガラス組成物からの複数のガラス繊維を含むことができる。例えば、一部の実施形態では、航空宇宙複合材は、ポリマー材料、ならびに約４４．５～約６４重量パーセントのＳｉＯ_２、約１２～約３２重量パーセントのＡｌ_２Ｏ_３、約０．１～約１５．５重量パーセントのＣａＯ、約５～約２２重量パーセントのＭｇＯ、１重量パーセント未満のＦｅ_２Ｏ_３、２重量パーセント未満のＴｉＯ_２、３重量パーセント未満のＮａ_２Ｏ、１２重量パーセントまでのＹ_２Ｏ_３、６重量パーセントまでのＣｅＯ_２、４重量パーセントまでのＺｎＯ、１重量パーセント未満のＬｉ_２Ｏ、および４．５重量パーセント未満のＢ_２Ｏ_３を含むガラス組成物から形成された複数のガラス繊維を含むことができる。一部の実施形態では、組成物のＣａＯのＭｇＯに対する比（ＣａＯ／ＭｇＯ）は、約２．０未満であってもよい。場合によっては、組成物は、ＳＯ_３を実質的に含まなくてもよい。一部の実施形態では、複数のガラス繊維は、不織布または一方向布の形態であってもよい。一部の実施形態では、複数のガラス繊維は、織布の形態であってもよい。一部の実施形態では、ポリマー材料は、熱可塑性ポリマーを含むことができる。一部の実施形態では、ポリマー材料は、熱硬化性ポリマーを含むことができる。

【0085】

本発明の複合材を使用することができる部品の例として、これらに限定されないが、航空宇宙パーツ、例えば床パネル、荷物入れ、調理室、背もたれ、および潜在的に衝撃を受けやすい他の内部区画、ならびに外部部品、例えばヘリコプター回転ブレード；自動車パーツ、例えば構造部品、ボディ、およびバンパー；風力エネルギー部品、例えば風力タービンブレード；高圧容器および／またはタンク；安全性および／またはセキュリティ用途；高機械的応力用途；高エネルギー衝撃用途、例えば防弾または爆破耐性用途；アーマー用途 アーマーパネルの製造；ミサイル用ケーシングおよび他の爆発物配送デバイス；油およびガス産業における用途、輸送およびインフラに関する他の用途、代替エネルギーにおける用途、高温断熱（すなわち、熱遮蔽）用途（より高い強度、より高い弾性率、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）を挙げることができる。一部の実施形態では、複合材は、シート状の物理的寸法または形状を有することができ、パネルであってもよい。

【0086】

本発明の一部の実施形態は、プリプレグに関する。一部の実施形態では、プリプレグは、本明細書に記載されるガラス組成物からの複数のガラス繊維を含むことができる。例えば、一部の実施形態では、プリプレグは、ポリマー材料、ならびに約４４．５～約６４重量パーセントのＳｉＯ_２、約１２～約３２重量パーセントのＡｌ_２Ｏ_３、約０．１～約１５．５重量パーセントのＣａＯ、約５～約２２重量パーセントのＭｇＯ、１重量パーセント未満のＦｅ_２Ｏ_３、２重量パーセント未満のＴｉＯ_２、３重量パーセント未満のＮａ_２Ｏ、１２重量パーセントまでのＹ_２Ｏ_３、６重量パーセントまでのＣｅＯ_２、４重量パーセントまでのＺｎＯ、１重量パーセント未満のＬｉ_２Ｏ、および４．５重量パーセント未満のＢ_２Ｏ_３を含むガラス組成物から形成された複数のガラス繊維を含むことができる。一部の実施形態では、組成物のＣａＯのＭｇＯに対する比（ＣａＯ／ＭｇＯ）は、約２．０未満であってもよい。場合によっては、組成物は、ＳＯ_３を実質的に含まなくてもよい。一部の実施形態では、複数のガラス繊維は、不織布または一方向布の形態であってもよい。一部の実施形態では、複数のガラス繊維は、織布の形態であってもよい。一部の実施形態では、ポリマー材料は、熱可塑性ポリマーを含むことができる。一部の実施形態では、ポリマー材料は、熱硬化性ポリマーを含むことができる。

【0087】

本明細書に記載されるガラス繊維のための用途の多くが強化用途であるが、ガラス繊維の一部の実施形態は、電子機器用途、例えばプリント回路基板（「ＰＣＢ」）に利用することができる。

【0088】

より具体的には、一部の実施形態は、ＰＣＢの性能を増強可能にする電気特性を有するガラス繊維強化材に関する。例えば、一部の実施形態は、電子機器用途に望ましい比誘電率（Ｄｋ）を有することができる。「誘電率」としても公知の材料の比誘電率（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。コンデンサーとして使用される材料は、望ましくは相対的に高いＤｋを有する一方、ＰＣＢ基板の一部として使用される材料は、望ましくは、特に高速回路には低いＤｋを有する。Ｄｋは、２つの金属プレート間の空隙（空気または真空）によって貯蔵され得る電荷の量に対する、同じ２つの金属プレート間の所与の材料に貯蔵され得る電荷（すなわち、静電容量）の比である。別の例として、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、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、積層板、プリプレグ等）を含めた様々な電気的用途で使用することができる。このような実施形態では、電気的用途で使用されるプリント回路基板または他の複合材は、ポリマー樹脂、およびそのポリマー樹脂と接触している複数のガラス繊維を含むことができ、ここで複数のガラス繊維の少なくとも１種は、本発明の一部として本明細書に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。ポリマー樹脂には、プリント回路基板または他の電気的用途における使用について当業者に公知のポリマー樹脂のいずれかが含まれ得る。

【0089】

ここで、本発明のガラス繊維および関連製品の製造方法に目を向けると、本発明のガラス繊維は、繊維組成物を形成する具体的な酸化物を供給するために使用される原材料をブレンドすることによって、当技術分野で周知の従来の方式で調製することができる。本発明の様々な実施形態によるガラス繊維は、ガラス繊維を形成するための当技術分野で公知の任意の方法、より望ましくは本質的に連続的なガラス繊維を形成するための当技術分野で公知の任意の方法を使用して形成することができる。例えば、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繊維形成法を使用して形成することができるが、本明細書ではこれらに限定されない。これらの方法は当技術分野で周知であり、そのさらなる議論は、本開示を鑑みると必要でないと思われる。例えば、K. L. Loewenstein, The Manufacturing Technology of Continuous Glass Fibers, 3rd Ed., Elsevier, N.Y., 1993 at pages 47-48 and 117-234を参照されたい。

【0090】

ガラス繊維の形成後に、一次サイジング組成物を、当業者に公知の任意の適切な方法を使用してガラス繊維に付与することができる。当業者は、例えばサイジング組成物の性能特性、得られる布の望ましい可撓性、コスト、および他の因子を含めたいくつかの因子に基づいて、ガラス繊維のための多くの商業的に入手可能なサイジング組成物のうちの１種を選択することができる。

【0091】

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によって調製することができる。本発明のガラス繊維布は、一般に、これに限定されないが、緯（weft）糸（「緯（fill）糸」とも呼ばれる）を複数の経糸に織り交ぜるなどの当業者に公知の任意の適切な方法によって作製することができる。

【0092】

本発明の複合材は、これらに限定されないが、真空補助樹脂注入成形、押出配合、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／オートクレーブ硬化、および引抜成形などの、当業者に公知の任意の適切な方法によって調製することができる。本発明の複合材は、当業者に公知の通り、このような成形技術を使用して調製することができる。特に、繊維ガラス織布を組み込む本発明の複合材の実施形態は、このような複合材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。

【0093】

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、または布を樹脂浴に通過させ、溶媒ベースの樹脂を使用し、または樹脂フィルムを使用するなどの、当業者に公知の任意の適切な手段によって調製することができる。

【0094】

前述の通り、本発明の複合材は、一部の実施形態で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、強化用途に有用であることが公知のポリマー樹脂が、特に有用となり得る。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有用な熱硬化性樹脂系として、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－マレイミドが挙げられ得る。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として、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（keteone）（ＰＥＥＫ）が挙げられる。本発明の一部の実施形態において有用な商業的に入手可能なポリマー樹脂の非限定的な例として、Ｅｐｉｋｕｒｅ ＭＧＳ ＲＩＭＨ １３６６硬化剤を伴うＥＰＩＫＯＴＥ Ｒｅｓｉｎ ＭＧＳ（登録商標）ＲＩＭＲ １３５エポキシ（Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｉｎｃ．、Ｃｏｌｕｍｂｕｓ、Ｏｈｉｏから入手可能）、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｏｌｅｒａｍｉｃ ＭＭＦＣＳ２エポキシ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｏｌｅｒａｍｉｃ，Ｉｎｃ．、Ｂｅｎｉｃｉａ、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａから入手可能）、およびＥＰ２５５改変エポキシ（Ｂａｒｒｄａｙ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ、Ｍｉｌｌｂｕｒｙ、ＭＡから入手可能）が挙げられる。

【0095】

本発明は、以下の一連の具体的な実施形態によって例示される。しかし、他の多くの実施形態も、本発明の原理によって企図されることを当業者は理解されよう。

【実施例】

【0096】

表１は、本発明の様々な実施形態による複数の繊維化可能なガラス組成物、およびこのような組成物の様々な特性に関するデータを提供する。これらの実施例のガラスは、粉末形態の商業用および試薬グレードの化学物質の混合物（試薬グレードの化学物質は、希土類酸化物についてのみ使用した）を、１０％Ｒｈ／Ｐｔるつぼ内で、１５００℃～１６００℃（２７３２°Ｆ～２９１２°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時間の溶融期間が経過した後、溶融ガラスをクエンチするために鋼プレート上に注いだ。使用した成分における不純物から生じるアルカリ酸化物などの揮発種は、ガラス中でのそれらの濃度が低いので、放散消失のためにバッチでは調整しなかった。実施例の組成物は、バッチのままの組成物を表す。商業用成分を、ガラスの調製に使用した。バッチ算出では、各ガラスにおける酸化物を算出するために、特別な原材料の保持因子を考慮した。保持因子は、測定される通りガラスバッチ溶融年数およびガラスにおける酸化物収量に基づく。したがって、実施例に例示されるバッチのままの組成物は、測定された組成物に近いとみなされる。
溶融特性

【0097】

温度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 Ｐｒａｃｔｉｃｅ ｆｏｒ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｌｉｑｕｉｄｕｓ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ Ｇｌａｓｓ ｂｙ ｔｈｅ Ｇｒａｄｉｅｎｔ Ｆｕｒｎａｃｅ Ｍｅｔｈｏｄ」を使用して決定した。

【0098】

表１は、ガラス組成物について測定された液相線温度（Ｔ_Ｌ）、１０００ポアズの溶融粘度によって定義された参照形成温度（Ｔ_Ｆ）を含む。形成温度と液相線温度の差（ΔＴ）も示される。
機械特性

【0099】

表１のある特定のガラス組成物について、繊維のヤング率（音波弾性率）も、以下の技術を使用して測定した。表１の適切な実施例に対応する組成物を有するガラスカレットおよそ５０グラムを、９０Ｐｔ／１０Ｒｈのるつぼ中、１００ポアズによって定義される溶融温度で２時間再溶融させた。その後、るつぼを、垂直管である電気加熱炉に移した。炉の温度を、１０００ポアズの溶融粘度に近いかまたはそれに等しい繊維引出し温度にプリセットした。ガラスをその温度で１時間平衡化した後、繊維を延伸した。繊維延伸炉の最上部には、中心に穴を有するカバーがあり、その上に繊維の冷却を調節するための水冷銅コイルを搭載した。次に、シリカロッドを、冷却コイルを通して手作業で溶融物に浸し、約１～１．５ｍ長の繊維を延伸し、収集した。繊維直径は、一端が約１００μｍから他端が約１０００μｍの範囲であった。その範囲にわたって、音波弾性率の値は、繊維直径とは独立である。比弾性率は、測定された音波弾性率および裸繊維密度の比によって計算される。繊維の音波弾性率の測定は、L.C. Lynnworth, "Ultrasonic Measurement of Elastic Moduli in Slender Specimens Using Extensional and Torsional Wave Pulses," Journal of Testing and Evaluation, JTEVA, Vol. 1, No. 2, March 1973, pp. 119-125による方法に従う。

【表1-1】

【表1-2】

【表1-3】

【表1-4】

【表1-5】

【表1-6】

【表1-7】

【表1-8】

【表1-9】

【表1-10】

【表1-11】

【0100】

本発明の必ずしもすべてである必要はないが、様々な実施形態によって示され得る望ましい特徴には、これらに限定されないが、ガラス繊維、繊維ガラスストランド、ガラス繊維布、プリプレグ、および強化用途に有用な他の製品等を提供することが含まれ得る。
適切な組成物、繊維、複合材、製品の例示的な実施形態

【0101】

以下に使用される通り、組成物、複合材、または製品への任意の言及は、それらの組成物、複合材、または製品のそれぞれに離接的に言及するものと理解されたい（例えば、「例示的な実施形態１～４は、例示的な実施形態１、２、３、または４と理解されたい」）。

【0102】

例示的な実施形態１は、ガラス組成物であって、約４４．５～約６４重量パーセントのＳｉＯ_２、約１２～約３２重量パーセントのＡｌ_２Ｏ_３、約０．１～約１５．５重量パーセントのＣａＯ、約５～約２２重量パーセントのＭｇＯ、１重量パーセント未満のＦｅ_２Ｏ_３、２重量パーセント未満のＴｉＯ_２、３重量パーセント未満のＮａ_２Ｏ、１２重量パーセントまでのＲＥ_２Ｏ_３、４重量パーセントまでのＺｎＯ、１重量パーセント未満のＬｉ_２Ｏ、および４．５重量パーセント未満のＢ_２Ｏ_３を含む、繊維形成に適したガラス組成物である。

【0103】

例示的な実施形態２は、ＲＥ_２Ｏ_３が、Ｙ_２Ｏ_３またはＣｅＯ_２のうちの少なくとも１種を含む、前述または後述の任意の例示的な実施形態の組成物である。

【0104】

例示的な実施形態３は、前記ＣｅＯ_２が、６重量パーセントまでである、例示的な実施形態２の組成物である。

【0105】

例示的な実施形態４は、ＣａＯのＭｇＯに対する比（ＣａＯ／ＭｇＯ）が、約２．０未満である、前述または後述の任意の例示的な実施形態の組成物である。

【0106】

例示的な実施形態５は、全（ＳｉＯ_２＋Ａｌ_２Ｏ_３）含量が、約７０重量パーセント超である、前述または後述の任意の例示的な実施形態の組成物である。

【0107】

例示的な実施形態６は、Ａｌ_２Ｏ_３のＲＯに対する比（Ａｌ_２Ｏ_３／ＲＯ）が、５未満である、前述または後述の任意の例示的な実施形態の組成物である。

【0108】

例示的な実施形態７は、全（ＭｇＯ＋ＣａＯ）含量が、約６～約２５重量パーセントの範囲である、前述または後述の任意の例示的な実施形態の組成物である。

【0109】

例示的な実施形態８は、ＲＥ_２Ｏ_３のＭｇＯに対する比（ＲＥ_２Ｏ_３／ＭｇＯ）が、１．５未満である、前述または後述の任意の例示的な実施形態の組成物である。

【0110】

例示的な実施形態９は、前記組成物が、Ｂ_２Ｏ_３を実質的に含まない、前述または後述の任意の例示的な実施形態の組成物である。

【0111】

例示的な実施形態１０は、前記組成物が、ＳＯ_３を実質的に含まない、前述の任意の例示的な実施形態の組成物である。

【0112】

例示的な実施形態１１は、前述または後述の任意の例示的な実施形態のガラス組成物から形成された、複数のガラス繊維である。

【0113】

例示的な実施形態１２は、前記ガラス繊維が、８６ＧＰａ超のヤング率を有する、前述または後述の任意の例示的な実施形態の複数のガラス繊維である。

【0114】

例示的な実施形態１３は、前記ガラス繊維が、２．８ｇ／ｃｍ^３未満の密度を有する、前述または後述の任意の例示的な実施形態の複数のガラス繊維である。

【0115】

例示的な実施形態１４は、前記ガラス繊維が、前記ガラス繊維の液相線温度を少なくとも６０℃上回る実際の繊維延伸温度（Ｔ_Ｆ ^実際）で延伸され得る、前述または後述の任意の例示的な実施形態の複数のガラス繊維である。

【0116】

例示的な実施形態１５は、前記ガラス繊維が、１３８０℃未満の液相線温度（Ｔ_Ｌ）を有する、前述または後述の任意の例示的な実施形態の複数のガラス繊維である。

【0117】

例示的な実施形態１６は、前記ガラス繊維が、１５５０℃未満の溶融温度（Ｔ_Ｍ）を有する、前述または後述の任意の例示的な実施形態の複数のガラス繊維である。

【0118】

例示的な実施形態１７は、前記ガラス繊維が、３．２×１０^６ｍ超の比弾性率を有する、前述の任意の例示的な実施形態の複数のガラス繊維である。

【0119】

例示的な実施形態１８は、前記ガラス繊維が、３．４０（１０^６ｍ）超の比弾性率を有する、前述の任意の例示的な実施形態の複数のガラス繊維である。

【0120】

例示的な実施形態１９は、前述の任意の例示的な実施形態に記載の複数のガラス繊維を含む、繊維ガラスストランドである。

【0121】

例示的な実施形態２０は、前述の任意の例示的な実施形態に記載の複数のガラス繊維を含む、ロービングである。

【0122】

例示的な実施形態２１は、前述の任意の例示的な実施形態に記載の複数のガラス繊維を含む、ヤーンである。

【0123】

例示的な実施形態２２は、前述の任意の例示的な実施形態に記載の複数のガラス繊維を含む、織布または一方向布である。

【0124】

例示的な実施形態２３は、前述の任意の例示的な実施形態に記載の複数のガラス繊維を含む、不織布である。

【0125】

例示的な実施形態２４は、前述の任意の例示的な実施形態に記載の複数のガラス繊維を含む、チョップド繊維ガラスストランドである。

【0126】

例示的な実施形態２５は、ポリマー複合材であって、ポリマー材料、および前述の任意の例示的な実施形態のガラス組成物から形成された複数のガラス繊維を含む、ポリマー複合材である。

【0127】

例示的な実施形態２６は、前記複数のガラス繊維が、不織布または一方向布の形態である、前述または後述の任意の例示的な実施形態のポリマー複合材である。

【0128】

例示的な実施形態２７は、前記複数のガラス繊維が、織布の形態である前述または後述の任意の例示的な実施形態のポリマー複合材である。

【0129】

例示的な実施形態２８は、前記ポリマー材料が、熱可塑性ポリマーを含む、前述または後述の任意の例示的な実施形態のポリマー複合材である。

【0130】

例示的な実施形態２９は、前記ポリマー材料が、熱硬化性ポリマーを含む、前述または後述の任意の例示的な実施形態のポリマー複合材である。

【0131】

例示的な実施形態３０は、前述の任意の例示的な実施形態のガラス組成物から形成された複数のガラス繊維を含む、製造品である。

【0132】

本発明の様々な実施形態を、本明細書に記載してきた。これらの実施形態は、単に本発明を例示するものであることを認識されたい。それらの好ましい実施形態の変形形態は、前述の説明を読む際に当業者に明らかとなり得る。本発明者らは、当業者がこのような変形形態を適宜用いることを期待し、本発明が本明細書に具体的に記載されているもの以外の方法でも実施されることを企図する。したがって、本発明は、適用できる法によって認められる通り、本明細書に添付の特許請求の範囲に記載される主題のあらゆる変更形態および均等形態を含む。さらに、前述の要素の任意の組合せは、別段指定されない限り、またはそうでなければ文脈と明らかに矛盾しない限り、そのあらゆる可能な変形形態で本発明によって包含される。

【0133】

本説明は、本発明の明解な理解と関連する本発明の態様を例示していることを理解されたい。本説明を簡素化するために、当業者に明らかであるはずであり、したがって本発明のより正しい理解を促進し得ない本発明のある特定の態様は提示されていない。本発明を、ある特定の実施形態に関連して記載してきたが、本発明は、開示される特定の実施形態に限定されず、本発明の精神および範囲内にある変更形態を包含することが企図される。

【国際調査報告】