低介电常数的增强玻璃纤维制造技术

本发明专利技术涉及增强玻璃纤维，以重量百分比表示，其组成是，ＳｉＯ↓［２］５０至６０％，优选ＳｉＯ↓［２］≥５２％和／或ＳｉＯ↓［２］≤５７％；Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］１０至１９％，优选Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］≥１３％和／或Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］≤１７％；Ｂ↓［２］Ｏ↓［３］１６至２５％；Ｐ↓［２］Ｏ↓［５］０．５至４％；Ｎａ↓［２］Ｏ≤１．５％，优选Ｎａ↓［２］Ｏ≤０．８％；Ｋ↓［２］Ｏ≤１．５％，优选Ｋ↓［２］Ｏ≤０．８％；Ｒ↓［２］Ｏ≤２％；优选Ｒ↓［２］Ｏ≤１％；ＣａＯ≤１０％；ＭｇＯ≤１０％；Ｆ≤０至２％；ＲＯ４至１５％，优选ＲＯ≥６％和／或ＲＯ≤１０％；其它成分≤３％；其中Ｒ↓［２］Ｏ＝Ｎａ↓［２］Ｏ＋Ｋ↓［２］Ｏ＋Ｌｉ↓［２］Ｏ，ＲＯ＝ＣａＯ＋ＭｇＯ。这样的玻璃组合物的介电性能是特别有利的。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

Glass fiber reinforced with low dielectric constant

The present invention relates to a reinforced glass fiber, by weight percentage, the composition is SiO, down 2 from 50 to 60%, preferably SiO down 2 over 52% and / or SiO: 2 = 57%; Al: 2 O: 3 10 to 19%, preferably Al: 2 O: 3 = 13% and / or Al: 2 O: 3 = 17%; B: 2 O: 3 16 to 25%; P: 2 O: 5 to 4%: 0.5; Na 2 O 1.5%, preferably Na, down 2 O = 0.8%; K: 2 O less than 1.5%, preferably 2 K down O = 0.8%; R: 2 O = 2%; R: 2 preferred O = 1%; CaO = 10%; MgO = 10%; F Less than or equal to 0 to 2% to 15%; RO4 = 6%, preferably RO and / or RO = 10%; other components including: R = 3%; 2 Na: O = 2 OK: 2 OLi: 2 O, RO = CaOMgO. The dielectric properties of such glass compositions are particularly advantageous.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及增强玻璃纤维，也就是说那些可用于增强有机材料和/或无机材料并可用作纺织纤维的增强玻璃纤维，这些纤维可通过机械拉制从位于漏板(filière)底部(通常通过电阻加热)的孔流出的熔融玻璃流而得。更确切地说，本专利技术旨在具有特别有利的新组成的低介电常数玻璃纤维。对介电常数和介电损耗低的玻璃纤维的需求日益增大，这样的玻璃纤维主要以织物的形式用以增强印刷电路基底。印刷电路基底主要由增强材料-特别是玻璃纤维-和树脂组成，在树脂上放置各种电子和/或电器元件。一方面，随着电子和/或电信号(包括越来越高频的信号)处理速度的提高，另一方面，随着导致在基底上的密度越来越高的元件微型化，基底的介电性能变得更为关键。如果这些性能没有所期望的特性，那么存在过热和/或信号失真的危险。常规用于印刷电路板的聚合物基本上由环氧树脂组成。目前已知具有优良介电性能的聚合物，特别是聚酰亚胺树脂、氰酸盐醚、聚酯或者甚至PTFE，它们的介电性能是令人满意的。因此，印刷电路板的介电性能方面的任何改善基本上必须依赖于改善增强材料-在本专利技术中是玻璃纤维-的性能，其通常占体积的约60％。当玻璃通交流电时，一些交流电转化为分散(dissipèe)在该材料中的电能。该电能被称作介电损耗。对于给定的频率来说，介电损耗与取决于玻璃组成的介电常数和损耗角正切值(tanδ)成比例。介电损耗表示为(例如参见J.C.Dubois在《工程技术(Techniquesdel’Ingenieur))》，标题“电子学”(Electronique)，第E章1850聚合物的介电性质(Propriétésdiélectriques des polymères))其中W是分散在玻璃中的电能或介电损耗；W＝k.f.v2.ε.tanδK是常数；F是频率；V是电位梯度；ε是介电常数；和tanδ是介电损耗角正切值或介电损耗因子。如果tanδ＜0.1，那么通常将εtanδ表示为ε″。从该公式可以清楚地看出，频率越高，或者ε和/或tanδ越高，那么介电损耗将变得越大。在本文的其余部分中，术语“介电性能”是指偶(ε、ε″)。为了使信号失真最小化，希望ε和ε″尽可能地低。因此重要地是获得玻璃组成，其能够纤维化以形成连续的增强纤维，其介电性能可以与最新的印刷电路板的要求相匹配。更确切地，应该注意到提高构件的操作频率的趋势，该频率范围是GHz(吉赫)的数量级，特别地对于电话是0.9至1.8GHz。因此，特别地对于该应用领域来说，研究玻璃纤维在该频率范围中的行为并优化其组成以限制介电损耗是非常重要的。应该注意到在该领域中公开的现有的研究涉及在MHz数量级的频率范围中玻璃的介电性能。因此本专利技术的目的是提供一种新的用于形成增强纤维的玻璃组合物，其介电性能在MHz范围内与已知玻璃的介电性能处于相同的数量级，该玻璃组合物同时具有改善了的在GHz范围中的介电性能，同时仍然具有令人满意的成纤性能以便经济地获得增强纤维。此外，希望所述玻璃具有好的抗水解性能。在说明书的其余部分中，规定如下在介电性能方面-“MHz范围”是在其中表征了玻璃的介电性能的频率范围，特别是在1MHz；-“GHz范围”是其中表征了玻璃的介电性能的频率范围，特别是在10GHz；-通常认为，如果在1MHz下测量时ε″小于50×10-4；在10GHz下测量时ε″小于100×10-4，那么介电性能是令人满意的。此外，希望ε值低，优选低于6，或甚至低于或等于5。成纤性能方面，其特别地是由下列决定-对应于103泊粘度的温度，用“T(logη＝3)”表示，其给出了关于通常在其附近实现成纤(特别是由铂漏板)的温度的信息；-“液线温度”，用“T液线”表示，其对应于最耐熔晶体的生长率是零的温度。液线温度给出了其中玻璃可以具有失透倾向的温度范围的上限。如果T(logη＝3)小于或等于1350℃并且如果T液线大于100℃，优选大于300℃，低于T(logη＝3)。那么可以经济地使玻璃成纤化。T(logη＝3)和T液线之间的差值越大，越可能顺利地完成成纤化，并越可以使成纤化期间的断裂危险降低至最低。术语“抗水解性”意味着由于沥取玻璃不得不溶解的能力。该性能是通过测定细研磨(360至400μm)的在保持在沸点下的水中放置5小时(在100毫升水中10克玻璃)的玻璃粉末的重量损失。在快速冷却之后，过滤该溶液，部分滤液在蒸发之后称量。以这种方式，测定每克测试玻璃的提取的玻璃量(“沥取”玻璃，mg)，这用“DGG”表示。DGG的值越低，该玻璃的抗水解性越好。如果DGG值低于25，优选低于10，那么认为玻璃的抗水解性是好的。因此大多数常规使用的增强玻璃纤维是由这种玻璃形成的纤维，即其是由SiO2-Al2O3-CaO三元相图的1170℃低共熔体生产的玻璃，特别地该纤维被称作E-玻璃纤维，其原型描述在US-A-2 334 981和US-A-2 571 074中。E-玻璃纤维具有基本上基于二氧化硅、三氧化二铝、石灰和氧化硼的玻璃组成。在“E-玻璃”型玻璃组成中，实际含量是5至13重量％的氧化硼替代了一些二氧化硅。此外E-玻璃纤维的特征在于有限的碱金属氧化物(基本上是Na2O和/或K2O)含量。它们的介电性能对于印刷电路基底新的要求来说证明是不足的。其它类的玻璃纤维是已知的，并且可以从非常富含二氧化硅和硼的组合物获得。这类被称作“D-玻璃”的玻璃包含约75％SiO2、20％B2O3和3％碱金属。这些玻璃因它们的介电性能之故而特别有利，但是它们非常难以成纤化(T(logη＝3)＞1400℃)并因此是特别昂贵的。最近已经提出了可以获得有效介电性能并获得相对经济的成纤化条件的新组合物。该组合物例如描述在申请WO 99/39363和WO 99/52833中。这些组合物，尽管因它们在MHz范围中测定的介电性能之故而特别有利，在GHz范围中表现出高的介电损耗，结果如表I所示。本专利技术的玻璃纤维是由基本上包括在下面限定的范围中的下列成分的组合物获得的，以重量百分比表示SiO250至60％Al2O310至19％B2O316至25％P2O50.5至4％Na2O小于或等于1.5％K2O 小于或等于1.5％R2O(Na2O+K2O+Li2O)小于或等于2％CaO 小于或等于10％MgO 小于或等于10％RO(CaO+MgO) 4至15％F0至2％其他 小于或等于3％因此，本专利技术提供一种选择的新组合物以在MHz范围中获得好的介电性能。令人惊奇地发现，本专利技术的组合物也在GHz范围中具有好的介电性能。本专利技术的组合物可以获得令人满意的和有利的成纤化性能，允许经济地进行成纤化，特别是因为T(logη＝3)≤1350℃。本专利技术的组合物显著地具有非常低的液线温度，特别地低于或等于1000℃。因此在纤维化坩埚的冷区域中和在将玻璃从熔炉输送至纤维化坩埚的管道中成纤期间失透的危险性明显降低。此外，本专利技术的组合物具有好的抗水解性，特别是具有低于10的DGG值。二氧化硅是形成本专利技术玻璃骨架(reseau)的氧化物之一，并且起稳定它们的主要作用。所选择的组合物的二氧化硅含量是50至60％，特别地大于52％，和/或特别地低于或等于57％。氧化铝也是形成本专利技术玻璃骨架的成分，并且在这些玻璃的抗水解性方面起重要作用本文档来自技高网...

【技术保护点】
增强玻璃纤维，其组成包括下列组份，以重量百分比表示：ＳｉＯ↓［２］５０至６０％，优选ＳｉＯ↓［２］≥５２％和／或ＳｉＯ↓［２］≤５７％Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］１０至１９％，优选Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］≥１３％和／或Ａｌ↓ ［２］Ｏ↓［３］≤１７％Ｂ↓［２］Ｏ↓［３］１６至２５％Ｐ↓［２］Ｏ↓［５］０．５至４％Ｎａ↓［２］Ｏ≤１．５％，优选Ｎａ↓［２］Ｏ≤０．８％Ｋ↓［２］Ｏ≤１．５％，优选Ｋ↓［２］Ｏ≤０．８％ Ｒ↓［２］Ｏ≤２％，优选Ｒ↓［２］Ｏ≤１％ＣａＯ≤１０％ＭｇＯ≤１０％Ｆ≤０至２％ＲＯ４至１５％，优选ＲＯ≥６％和／或ＲＯ≤１０％其它成分≤３％其中Ｒ↓［２］Ｏ ＝Ｎａ↓［２］Ｏ＋Ｋ↓［２］Ｏ＋Ｌｉ↓［２］Ｏ，ＲＯ＝ＣａＯ＋ＭｇＯ。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：E勒孔特，S克勒，
申请(专利权)人：法国圣戈班韦特罗特斯有限公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]