KR100359628B1 - 폐공을 갖는 규산염 거품의 폐기물로부터의 제조 방법 및그 제조 방법에 의해 생산된 생산물 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 제조방법은 2000∼8000cm2/g의 비표면적을 갖는 규산염 분말 100 중량부에 대하여 10∼100㎛의 입자 크기를 갖는 기체 형성물질 1∼10 중량부 및 몬트모릴로나이트 0.1∼15 중량부, 수용액 형태의 알칼리 하이드로겐 포스페이트 또는 알칼리 디하이드로겐 포스페이트 또는 알칼리 금속 포스페이트 및 쇼듐 실리케이트의 혼합물 0.5∼2 중량부, 희토류 금속 산화물 또는 그 산화물의 혼합물 0.01∼5 중량부를 첨가하고, 얻어진 혼합물을 균질화하고, 예비 건조하고 산화티타늄 및/또는 산화티타늄 수산화물 및/또는 산화알루미늄 수산화물 1∼5 중량부로 코팅하고 720∼1000℃에서 열처리하고 이 얻어진 혼합물을 주형하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 목적은 또한 상기 제조방법의 생산물이다.
Description
유리 거품을 제조하는 몇 가지 제조 방법들이 알려져 있다.
헝가리 특허 번호 제 171,046 호는 분마된 폐유리로부터 거품성 생산물을 제조하는 방법을 개시하고 있다. 상기 제조 방법에 따르면 폐유리는 녹는점 저하 첨가제로서 분말의 알칼리 금속 수산화물, 인산 및/또는 불화규소와 혼합되고 600∼850℃의 온도에서 기체 형성물질의 존재 하에서 거품 형성이 이루어진다.
미국 특허 번호 제 4,413,907호에서 개시된 제조 방법에 따르면 유리 분말, 첨가제 및 물을 혼합하고 고온의 용광로 내에서 거품성 생산물을 제조한다.
미국 특허 번호 제 4,734,322 호는 탄산칼슘 및 탄산마그네슘의 혼합물을 유리 분말에 첨가하고, 얻어진 혼합물로부터 거품성 생성물이 700∼800℃의 온도에서 얻어지는 것을 특징으로 하는 제조 방법에 관한 것이다.
일본 특허 공고 번호 제 03 13 7038 호는 유리 거품의 제조 방법에 관한 것이다. 상기 제조 방법에 따르면 개시 유리 분말을 탄산스트론튬 1∼5 중량 %와 혼합하고 이 혼합물로부터 단열 유리 거품을 제조한다.
상기 언급된 공정들의 단점은 이들 방법으로 제조된 유리 거품 입자들의 일부만이 폐공을 가지므로 그들의 강성이 만족스럽지 못하며, 내진재로 사용될 수 없다는 것이다.
본 발명은 폐공을 갖는 규산염 거품을, 바람직하게는 폐기물로부터 제조하는 방법 및 그 제조 방법에 의해 제조된 생산물에 관한 것이다.
본 발명에 따른 제조 방법에 의하면 규산염 거품 입자들이 제조되는데, 이들은 단독으로 또는 무기 또는 유기 결합 물질과 함께 사용되어 시트나 원하는 형태의 물품을 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 생산물은 저비중량이고, 내염성이며, 뛰어난 단열성, 방음 및 내진성을 갖는다.
우리의 목적은 상기 언급된 제조 방법들의 단점을 제거하고 규산염 거품성 생산물이 폐공 구조와 고강성을 갖도록 제조할 수 있는 제조 방법을 제공하는 것이다.
적당한 개시 물질로는 폐유리 분말, 분마된 에나멜 유리가루, 폐형 모래, 폐세라믹, 전구나 형광 램프의 제조시 폐규산염 또는 다른 유기 또는 무기 규산염 폐기물이 사용되나 본래의 유리 분말이나 분마된 규산염을 또한 이용할 수 있다.
따라서, 본 발명은 규산염 분말, 기체 형성 물질, 알칼리성 용액을 혼합하고, 임의적으로 이 혼합물을 물에 적시고, 균질화하고, 입자화하고 얻어진 혼합물을 열처리하여 폐공을 갖는 규산염 거품을, 바람직하게는 폐기물로부터 제조하는 방법에 관한 것이다.
이 제조 방법은 2000∼8000 cm2/g의 비표면적을 갖는 규산염, 바람직하게는 폐유리 분말, 폐에나멜 유리가루, 폐형 모래, 폐세라믹, 유기 또는 무기 규산염 폐기물 또는 그의 혼합물 100 중량부에 대하여, 입자 크기 10∼100㎛의 기체 형성 물질, 바람직하게는 분마된 석회암 및/또는 백운석 및/또는 마그네사이트 및/또는 독중석 1∼10 중량부를 첨가하고, 이 혼합물을 균질화하고 임의적으로 1∼10 중량 % 용액의 알칼리 금속 수산화물 또는 탄산 금속염의 용액으로 활성화된 몬트모릴로나이트(montmorillonite), 및/또는 사문석 및/또는 알루미나 및/또는 산화알루미늄 수산화물 0.5∼15 중량부, 임의적으로 1∼10 중량% 용액 형태의 알칼리 금속 수산화물 또는 탄산 금속염 0.2∼3 중량부, 추가로 수용액 형태의 알칼리 하이드로겐 포스페이트 또는 알칼리 디하이드로겐 포스페이트 또는 알칼리 금속 인산염 및 나트륨 규산염의 혼합물 0.5∼2 중량부, 희토류 금속 산화물 또는 그러한 산화물의 혼합물 0.01∼5 중량부는 물론이고, 임의적으로 유색 금속 산화물 또는 그러한 산화물의 혼합물 또는 중금속 산화물 또는 그 산화물의 혼합물 0.1∼5 중량부가 첨가되고, 이후 얻어진 혼합물은 균질화 되고, 만약 필요하면 물로 적시고 입자화하고 난 후 예비 건조시키고, 이 입자들을 이산화티타늄 및/또는 산화티타늄 수산화물 및/또는 산화알루미늄 수산화물 1∼5 중량부로 코팅하고 720∼1000℃의 온도에서 열처리하고, 임의적으로 얻어진 입자들을 폴리머 필름 0.1∼1 중량 %로 코팅하거나 임의적으로 입자의 90∼50 중량부를 유기 또는 무기 결합 물질 10∼50 중량부와 혼합하고 원하는 형태로 만드는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은 0.4∼0.45 g/cm3의 벌크 중량 및 임의적으로 표면에 1.0∼2 중량%의 폴리머 필름을 포함하는 폐공을 갖는 상기 제조 방법으로 제조된 입자화된 규산염 거품, 또는 상기 제조 방법으로 제조되고 폐공을 갖는 규산염 거품 입자 90∼50 중량부 및 유기 또는 무기 결합 물질을 10∼50 중량부 포함하는 형상을 갖는 물품이다.
이 형상을 갖는 물품은 시트 또는 원하는 형상의 블록일 수 있다.
본 발명에 따른 제조 방법에서 사용된 희토류 금속 산화물 또는 그 산화물의 혼합물의 역할은 혼합물의 최적의 표면 장력을 조정하고 그 물질 내에서 빠른 결정화 과정을 유도한다. 이 방법으로 형성된 입자의 강성은 놀랍게 증가된다.
열 처리 전의 이산화티타늄 또는 산화티타늄 수산화물의 첨가는 입자의 접착을 방해한다.
본 발명에 따른 제조 방법에서 중금속 산화물 또는 그 산화물의 혼합물뿐만 아니라 유색 금속 산화물 또는 그 산화물의 혼합물을 사용하여 원하는 색채의 입자를 제조할 수 있다.
본 제조 방법에서 임의적으로 사용된 독중석은 탄산바륨을 근거로 한 무기물이다.
알칼리성 용액의 공정에서 해바라기 씨 껍질 재의 수용성 추출물이 또한 사용될 수 있다.
무기물과 같은 사문석 및/ 또는 몬트모릴로나이트는 규산염 분말과 혼합할때 또는 혼합 전에 활성화시킬 수 있다.
만약 원한다면 입자의 표면을 열가소성 또는 열경화성 폴리머 필름으로 코팅할 수 있다. 입자를 결합 물질과 혼합시킬 때, 이 혼합물로부터 형상을 갖는 물품을 제조할 수 있다.
결합 물질로서, 시멘트, 석고, 역청, 열가소성 폴리머 또는 열경화성 합성 수지를 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 제조 방법 및 생산물은 다음의 장점을 갖는다.
- 본 제조 방법은 기존에 알려진 제조 방법에 의해 제조된 것 보다 좀더 균질화된 입자크기를 갖는 폐공, 및 개량된 강성을 갖는 규산염 거품 입자를 제조하는 방법을 제공한다.
- 본 제조 방법에 의하면 폐유리뿐만 아니라 다른 규산염 폐기물도 단열 및 방음성을 갖는 생산품으로 제조될 수 있다.
- 본 제조 방법에 의해 얻어진 생산물은 뛰어난 내진재이다.
- 본 발명에 따른 제조 방법에 의하면 폐기물뿐만 아니라 본래의 유리 분말 및 규산염 분말도 폐공을 갖는 규산염 거품으로 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 제조 방법은 다음 실시예에 의해 예시된다.
실시예 1
4000 cm2/g의 비표면적의 납유리 폐기물 분말 100 중량부를 수산화나트륨 용액으로 기처리된 몬트모릴로나이트와 혼합하고 이 혼합물에 50∼70㎛의 입자 크기를 갖는 분마된 백운암 5 중량부를 첨가하였다.
이 혼합물을 볼 분쇄기 내에서 성분들을 함께 분마함으로써 균질화하였다.
몬트모릴로나이트의 전처리는 수산화나트륨 2 중량부를 물 18 중량부와 몬트모릴로나이트 8 중량부와 함께 볼 분쇄기 내에서 분마함으로써 이루어졌다.
납유리 폐기물을 포함하는 균질화된 혼합물에 대하여 파쇄기 안에서 알칼리 하이드로겐 포스페이트 2 중량부, 물 18 중량부 및 희토류 금속 산화물의 혼합물(란탄, 세륨 및 유러퓸으로 구성됨) 0.2 중량부를 첨가하였다.
젖은 혼합물을 입자화하고 120℃에서 예비 건조하였다.
파쇄기 내에서 입자들을 이산화티타늄 4 중량부와 혼합하였다.
코팅된 입자들을 720℃의 용광로에서 2분간 가열하고 실온에서 냉각하였다.
입자화된 생산물은 폐공, 0.35 g/cm3의 벌크 밀도, 0.9 중량%의 수분 흡수 능력을 가졌다.
실시예 2
개시 물질로서 절단 유리 연마시 형성된 건조된 슬러지를 사용하고 이 혼합물을 분마된 백운석 대신에 분마된 석회암과 함께 균질화한 것을 제외하고는 실시예 1에 기술된 제조 방법을 따랐다.
상기 혼합물에 몬트모릴로나이트 4 중량부를 첨가하고 해바라기 씨 껍질의 소각으로 얻어진 재 2.5 중량부와 함께 분마하였다.
이 방법으로 얻어진 혼합물을 분마하여 균질화하고 난 후 실시예 1에 기술된 것과 같이 처리하였으나, 이산화티타늄 대신에 산화티타늄 수산화물을 사용하였다.
폐공을 갖는 입자화된 생산물은 1.5 중량%의 수분 흡수 능력, 0.32 g/cm3의 벌크 밀도를 가졌다.
실시예 3
혼합된 폐유리(녹색, 흰색 및 갈색의 유색 폐유리)를 분마하고, 분마된 석회암 2.5 중량부, 건조된 황산바륨(폐슬러지) 2.5 중량부, 물 20 중량부, 알루미나 10.0 중량부 및 주형 폐기물 8 중량부를 함께 실시예 1에 따라 균질화하고 나서, 상기 혼합물에 수산화나트륨 1 중량부, 물 20 중량부, 실시예 1에 따른 희토류 금속 산화물의 혼합물 2 중량부 및 5 중량% 수용액 형태의 트리쇼듐 포스페이트 0.5 중량부와 규산 나트륨 1.5 중량부의 혼합물을 첨가하였다. 이 혼합물을 균질화하고 나서, 입자화하고 130℃에서 건조하였다.
이후 이산화티타늄 2 중량부를 첨가하고 이 혼합물을 820℃의 용광로에서 2분간 가열하였다. 다음에 온도를 950℃까지 올리고, 이 온도에서 입자들을 1분간 유지하고 용광로에서 제거하고 실온으로 냉각하였다.
이 생산물은 1.0 중량%의 수분 흡수 능력 및 0.30 g/cm3의 벌크 밀도를 가졌다.
실시예 4
혼합된 유색 폐유리 분말 100 중량부에 백운석 8 중량부, 풍부한 마그네슘 사문석 무기물 3 중량부 및 탄산아연 5 중량부를 첨가하였다. 탄산아연은 5 중량%의 수용액으로 사용되었다.
혼합물을 볼 분쇄기 내에서 분마하고 균질화한 후 가열 처리를 780℃에서 2.5분간 실시한 것을 제외하고는 실시예 3에 기술된 제조 방법과 같이 하였다. 이후 이 생산물을 실온까지 냉각하였다.
이 생산물은 폐공, 0.35 g/cm3의 벌크 밀도 및 1.2 중량%의 수분 흡수 능력을 가졌다.
실시예 5
혼합된 유색 폐유리로부터 얻어진 분말 100 중량부에 대하여 분마된 석회암 5 중량부, 몬트모릴로나이트 0.7 중량부, 탄산아연 3 중량부 및 실시예 1에 따른 희토류 금속 산화물의 혼합물 1 중량부를 첨가하였다. 이 탄산아연은 10 중량%의 수용액으로서 사용되었다.
이 혼합물을 분마하고 균질화하였다.
입자화하기 전에 쇼듐 포스페이트 및 디쇼듐 하이드로겐 포스페이트의 1:1 혼합물 2 중량부를 5 중량%의 수용액 형태로 첨가하였다
3∼6mm의 적당한 입자 크기를 갖는 입자들을 솎아낸 후 120℃에서 예비 건조하고 이들은 산화알루미늄 수산화물 및 이산화티타늄의 1:1 혼합물 4 중량부와 혼합하고 입자의 표면에 10μ 두께의 코팅을 입혔다.
그리고 나서 입자들을 850℃에서 3분간 유지시키고 냉각시켰다.
이 생산물은 30 g/cm3의 벌크 밀도와 0.8 중량%의 수분 흡수 능력을 가졌다.
실시예 6
형광 램프 생산시 분마된 폐기물(혼합된 마그네슘, 납 및 붕규산 유리) 100 중량부에 대하여 분마된 석회암 6 중량부, 몬트모릴로나이트 8 중량부 및 실시예 1에 따른 희토류 금속 산화물의 혼합물 1 중량부를 첨가하였다.
얻어진 혼합물을 볼 분쇄기에서 분마하여 3500cm2/g의 비표면적을 갖는 분말을 얻었으며 이를 균질화하였다.
이후 쇼듐 실리케이트 및 트리쇼듐 포스페이트의 2:1 혼합물 2 중량부를 5 중량%의 수용액 형태로 첨가하였다.
젖은 혼합물을 입자화하고, 이 입자들을 120℃에서 예비 건조한 후, 이산화티타늄, 산화티타늄 수산화물 및 산화알루미늄 수산화물의 1:1:1 혼합물 4 중량부로 코팅하였다.
이후 입자들을 850℃에서 3분간 유지하고 실온으로 냉각하였다.
이 방법으로 얻어진 생산물은 0.38 g/cm3의 벌크 밀도 및 0.5 중량%의 수분 흡수 능력을 가졌다.
실시예 7
분말화된 붕규산 폐유리 100 중량부에 대하여 백운석 8 중량부, 몬트모릴로나이트 5 중량부 실시예 1에 따른 희토류 금속 산화물의 혼합물 0.5 중량부 및 폐탄산아연 5 중량부를 첨가하였다. 탄산아연은 10 중량%의 수용액으로 사용되었다.
이 혼합물을 분마하고 볼 분쇄기에서 균질화하였다.
실시예 6에 기술된 습윤 용액으로 입자화를 수행하였다. 적당한크기(3∼5mm)의 입자들을 솎아낸 후 실시예 5에 기술된 물질들을 사용하여 30∼40μ 두께 층을 갖도록 코팅하였다.
입자들을 120℃에서 건조하고 790℃에서 열처리하였다. 얻어진 생산물은 폐공, 0.32 g/cm3의 벌크 밀도 및 1.2 중량%의 수분 흡수 능력을 가졌다.
실시예 8
마그네슘 유리 및 붕규산 유리의 혼합물 100 중량부에 대하여 백운석 8 중량부, 몬트모릴로나이트 3 중량부, 알루미나 3 중량부, 실시예 1에 따른 희토류 금속 산화물의 혼합물 1 중량부 및 에틸실리케이트 폐기물 및 콜로이드성 실리카의 혼합물 2 중량부를 첨가하였다.
이 혼합물을 볼 분쇄기에서 분마하여 균질화한 후 실시예 6에서 기술된 습윤 물질을 사용하여 입자화하였다.
이 입자들을 120℃에서 건조하고, 실시예 6에 기술된 것처럼 코팅한 후 750℃에서 4분간 열처리하였다. 열처리 후 입자들을 실온으로 냉각하였다.
이 방법으로 얻어진 생산물은 0.28 g/cm3의 벌크 밀도 및 1.6 중량%의 수분 흡수 능력을 가졌다.
실시예 9
균질화하기 전에 망간, 구리 및 산화크롬의 혼합물 3 중량부를 착색물질로서 첨가한 것을 제외하고는 실시예 8에 기술된 제조 방법을 따랐다.
이 생산물은 0.28 g/cm3의 벌크 밀도 및 1.6 중량%의 수분 흡수 능력을 가졌다.
실시예 10
실시예 8에 기술된 제조 방법을 따랐으나, 수분흡수를 막기 위하여 입자들을 에폭시 수지 폐기물로 정전기적으로 코팅한 후 140℃에서 10분간 열처리하였다.
얻어진 생산물은 0.32 g/cm3의 벌크 밀도 및 1.0 중량%의 수분 흡수 능력을 가졌다.
실시예 11
실시예 1에서 얻어진 입자 70 중량부를 석고 및 물 30 중량부와 혼합하였다.
이 덩어리를 주형틀에 넣고 건조하였다.
이 방법으로 제조된 시트는 뛰어난 단열 및 방음성을 가졌다.
실시예 12
실시예 1에서 얻어진 입자 80 중량부를 폴리에스테르 수지 20 중량부와 혼합하고 나서 이를 주형틀에 넣고 120℃에서 경화하였다. 제조된 빌딩 블록은 우수한 단열 및 방음성을 가졌다.
Claims (4)
- 분마된 규산염, 기체 형성 물질 및 알칼리성 용액을 혼합하고, 임의적으로 이 혼합물을 물로 적신 후, 균질화, 입자화한 후 이 혼합물을 열처리하여, 폐공을 갖는 규산염 거품을, 바람직하게는 폐기물로부터 제조하는 방법에 있어서;2000∼8000 cm2/g의 비표면적을 갖는 규산염 분말, 바람직하게는 유리파편, 에나멜 유리가루 폐기물, 폐형 모래, 세라믹 폐기물, 유기 또는 무기 규산염 폐기물 또는 그의 혼합물 100 중량부에 대하여, 10∼100㎛의 입자 크기를 갖는 기체 형성 물질, 바람직하게는 분마된 석회암 및/또는 백운석 및/또는 마그네사이트 및/또는 독중석 1∼10 중량부를 첨가하고, 얻어진 혼합물을 균질화하고, 임의적으로 1∼10 중량% 용액의 알칼리 금속 수산화물 또는 탄산 금속염으로 활성화된 몬트모릴로나이트, 및/또는 사문석 및/또는 산화 알루미늄 수산화물 및/또는 알루미나 0.5∼15 중량부, 임의적으로 1∼10 중량% 용액 형태의 알칼리 금속 수산화물 또는 탄산 금속염 0.2∼3 중량부, 수용액 형태의 알칼리 하이드로겐 포스페이트 또는 알칼리 디하이드로겐 포스페이트 또는 알칼리 금속 포스페이트 및 쇼듐 실리케이트의 혼합물 0.5∼2 중량부, 희토류 금속 산화물 또는 그 산화물의 혼합물 0.01∼5 중량부, 임의적으로 유색 금속 산화물 또는 그 산화물의 혼합물 또는 중금속 산화물 또는 그 산화물의 혼합물 0.1∼5 중량부를 첨가하고 난 후 얻어진 혼합물을 균질화하고, 임의적으로 물로 적시고 입자화하고, 예비 건조하고 산화티타늄 및/또는 산화티타늄 수산화물 및/또는 산화알루미늄 수산화물 1∼5 중량부로 코팅하고720∼1000℃에서 열처리하고, 임의적으로 얻어진 입자 표면을 0.1∼1 중량%의 폴리머 또는 합성수지를 사용하여 막을 갖도록 코팅하고, 임의적으로 90∼50 중량부의 입자들을 10∼50 중량부의 유기 또는 무기 결합 물질과 혼합하고 얻어진 혼합물을 주형한 것을 특징으로 하는 폐공을 갖는 규산염 거품 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 입자들의 표면이 에폭시 수지로 코팅된 것을 특징으로 하는 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서, 결합 물질로서, 시멘트, 석고, 역청, 열가소성 폴리머 또는 열경화성 수지를 사용한 것을 특징으로 하는 제조 방법.
- 0.3∼0.45 g/cm3의 벌크 밀도를 갖고 임의적으로 0.1∼ 2 중량부의 폴리머 또는 합성수지로 그 표면이 코팅된 제 1 항에 따른 제조 방법에 의해 제조된 입자들, 또는 제 1 항에 따른 제조 방법에 의해 제조된 폐공을 갖는 규산염 거품 입자 90∼50 중량부와 유기 또는 무기 결합 물질 10∼50 중량부로 구성된 시트 또는 다른 형상의 물품으로 특징 되는 규산염 거품 생산물.
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