KR100390473B1 - 유리 분말 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

속이 비어 있지 않고 구형인 유리 입자의 분말이, 유리 망목-형성 성분을 포함하는 원재료 산화물 분말과 상기 원재료 산화물 분말의 상기 성분 이외의 유리-형성 성분을 포함하는 수용성 화합물의 수용액과의 혼합액을 분무-열 분해함으로써 유리 분말을 제조하는 방법으로 쉽게 제조된다. 여기에서, 상기 분무-열 분해 온도는, 원재료 산화물 분말의 양과 수용성 화합물의 산화물-환산량의 총량에서의 상기 원재료 산화물 분말의 비율 및 제조된 유리 분말의 평균 입도에 따른 특정한 범위로 정해진다.

Description

유리 분말 및 그의 제조방법{Glass Powder And Manufacturing Method Therefor}
본 발명은 구형의 유리(glass) 분말 및 상기 분말의 제조방법에 관한 것이다.
종래, 유리 분말 제조의 가장 일반적인 방법은 용융-급냉-분쇄법(melting- quenching-crushing method)이다. 즉, 유리를 구성하는 주요 원재료(실리콘 산화물, 알루미나, 알칼리 금속 화합물 등) 및 유리의 용융점(melting point)과 물리적 성질(결정화 온도, 열팽창 계수, 유전 상수 등)에 영향을 미치는 보조 원재료를 함께 백금 도가니와 같은 용기에 넣고, 유리의 용융점(유리의 점도가 103∼104dPa/sec보다 크지 않은 온도)보다 200℃ 내지 300℃ 높은 온도로 용융로(melting furnace) 내에서 가열하고 용융시켜서, 완전히 균질화하고 정화한 후, 물에 부어서 급냉시켜 유리화(vitrification)한다. 그 후, 상기 유리를 분쇄하여 유리 분말을 제조한다.
그러나, 상기 종래의 방법에 의한 유리 분말은 기계적 분쇄에 의하여 제조되므로, 얻어진 분말 입자의 형상이 일정하지 않다. 예컨대, 이와 같은 유리 분말이 전기 전도층 및 비전도층을 포함하는 적층체(특히 얇은 전기 전도층을 포함하는 적층체)의 제조에 사용되는 경우, 몇가지 문제가 생길 수 있다. 예를 들면, 부정형의 유리 입자들의 날카로운 모서리가 상기 전기 전도층을 깨뜨리게 된다. 또한, 부정형의 유리 입자의 분말을 사용한 성형체에서는 다른 문제들이 있는데, 상기 유리 입자들이 성형체 내에 공극(void)을 야기하는 경향이 있고 성형체의 밀도를 낮추는 경향이 있다는 것이다.
이에 비해, 위와 같은 문제가 발생하기 어려운 구형의 유리 입자의 분말을 제조하는 방법으로서 분무-열 분해법(spray-thermal decompositon method)이 일본 무심사 특허 출원 공보(No. 8-91874)에 개시되어 있다. 이에 의하면, 복사열이 분무된 액체 방울(droplet)의 열 분해 반응을 야기하는 분무-열 분해법은 속이 빈 유리 입자를 제공하며, 반면에 액체 방울들을 화염 분위기로 분무하는 분무-열 분해법은 속이 비지 않은 구형 유리 입자의 분말을 제공할 수 있다.
상기 분무된 액체 방울이 복사열(radiant heat)에 의해 열 분해 될 때, 액체 방울 자체의 온도가 상승한다. 그러나, 분위기 가스(environmental gas)는 복사열에 의해 가열되기 어려우므로, 상기 가스 온도가 크게 올라가지 않는다. 따라서, 분무-열 분해로(spray-thermal decomposition furnace)로부터 도출되고 유리 용해물(전구체)을 포함하는 가스 유체는 쉽게 냉각될 수 있다. 이러한 방법은 원재료가 유리화되는 조성 범위가 넓어지는 이점이 있다.
그러나, 상기 분무된 액체 방울들이 화염 분위기에서 열 분해 반응을 할 때,연소에 기인하여 분위기 가스가 매우 높은 온도로 가열된다. 따라서, 가스를 빨리 냉각시키기 위해서는 상당히 많은 양의 저온 가스를 상기 고온의 분위기 가스와 희석시키는 것이 요구되므로, 상기 분위기 가스에 함유된 유리 용해물을 급냉시키는 것이 어렵다. 따라서, 유리화에 허용되는 원재료의 조성 범위가 제한되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 상술한 문제점들을 해결하고 충실하고(즉, 속이 비어 있지 않은) 구형인 유리 입자의 분말을 쉽게 제조하는 방법을 제공하는 데에 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 충실하고(즉, 속이 비어 있지 않은) 구형인 유리 입자의 분말을 제공하는 데에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 하나의 측면은 유리 망목-형성 성분(network-forming element)을 포함하는 원재료 산화물 분말 및 상술한 원재료 산화물 분말의 성분 이외의 유리-형성 성분을 포함하는 수용성 화합물의 수용액의 혼합액을 분무-열 분해법에 따라 열 처리하여 유리 분말을 제조하는 방법으로서, 상술한 원재료 산화물 분말의 비율은 상술한 원재료 산화물 분말의 양과 상술한 수용성 화합물의 산화물-환산량의 총량에 대하여 45중량% 미만이고, 상기 유리 분말의 평균 입도(particle size)의 1/5 이하이고 1/25을 초과하는 평균 입도를 갖는 원재료 산화물 분말을 사용하는 경우에는 상기 분무-열 분해 온도가 제조된 유리 분말의 용융점보다 50℃ 이상이고, 상기 유리 분말의 평균 입도의 1/25 이하의 평균 입도를 갖는 원재료 산화물 분말을 사용하는 경우에는 상기 분무-열 분해 온도가 제조된 유리 분말의 용융점보다 20℃ 이상이다.
본 발명의 또 다른 측면은 유리 망목-형성 성분을 포함하는 원재료 산화물 분말 및 상술한 원재료 산화물 분말의 성분 이외의 유리-형성 성분을 포함하는 수용성 화합물의 수용액의 혼합액을 분무-열 분해법에 따라 열 처리하여 유리 분말을 제조하는 방법으로서, 상술한 원재료 산화물 분말의 비율은 상술한 원재료 산화물 분말의 양과 상술한 수용성 화합물의 산화물-환산량의 총량에 대하여 45중량% 이상이고, 상기 유리 분말의 평균 입도의 1/5 이하이고 1/25을 초과하는 평균 입도를 갖는 원재료 산화물 분말을 사용하는 경우에는 상기 분무-열 분해 온도가 제조된 유리 분말의 용융점보다 30℃ 이상이고, 상기 유리 분말의 평균 입도의 1/25 이하의 평균 입도를 갖는 원재료 산화물 분말을 사용하는 경우에는 상기 분무-열 분해 온도가 제조된 유리 분말의 용융점 이상이다.
나아가, 본 발명은 상술한 분무-열 분해법은 가열 방법으로 복사열을 이용하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상술한 수용성 화합물이 염화물(chloride), 질산염 (nitrate), 아세트산염(acetate), 황산염(sulfate) 및 포름산염(formate)으로 구성되는 그룹 중에서 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 혼합액에서 상술한 원재료 산화물 분말의 농도 및 상술한 수용성 화합물의 산화물-환산 농도의 총 농도가 0.05∼20중량%의 범위 내에 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 유리 분말은 유리 망목-형성 성분을 포함하는 원재료산화물 분말과 상술한 원재료 산화물 분말의 성분 이외의 유리-형성 성분을 포함하는 수용성 화합물의 수용액과의 혼합액을 분무-열 분해법에 따라 열 처리하여 얻어진 0.85 이상의 진구도(sphericity)를 갖는 유리 입자의 분말로서, 상술한 원재료 산화물 분말의 비율은 상술한 원재료 산화물 분말의 양과 상술한 수용성 화합물의 산화물-환산량의 총량에 대하여 45중량% 미만이고, 상기 유리 분말의 평균 입도의 1/5 이하이고 1/25을 초과하는 평균 입도를 갖는 원재료 산화물 분말을 사용하는 경우에는 상기 분무-열 분해 온도가 제조된 유리 분말의 용융점보다 50℃ 이상이고, 상기 유리 분말의 평균 입도의 1/25 이하의 평균 입도를 갖는 원재료 산화물 분말을 사용하는 경우에는 상기 분무-열 분해 온도가 제조된 유리 분말의 용융점보다 20℃ 이상이다.
나아가, 본 발명에 따른 유리 분말은 유리 망목-형성 성분을 포함하는 원재료 산화물 분말 및 상술한 원재료 산화물 분말의 성분 이외의 유리-형성 성분을 포함하는 수용성 화합물의 수용액의 혼합액을 분무-열 분해법에 따라 열 처리하여 얻어진 0.85 이상의 진구도를 갖는 유리 입자의 분말로서, 상술한 원재료 산화물 분말의 비율은 상술한 원재료 산화물 분말의 양과 상술한 수용성 화합물의 산화물-환산량의 총량에 대하여 45중량% 이상이고, 상기 유리 분말의 평균 입도의 1/5 이하이고 1/25을 초과하는 평균 입도를 갖는 원재료 산화물 분말을 사용하는 경우에는 상기 분무-열 분해 온도가 제조된 유리 분말의 용융점보다 30℃ 이상이고, 상기 유리 분말의 평균 입도의 1/25 이하의 평균 입도를 갖는 원재료 산화물 분말을 사용하는 경우에는 상기 분무-열 분해 온도가 제조된 유리 분말의 용융점 이상이다.
유리 망목-형성 성분으로는, Si, Al 등이 열거된다. 이와 같은 성분을 포함하는 상기 원재료 산화물 분말로서, 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3) 등의 미세 분말의 분산액 및 실리카 졸(sol)이나 알루미나 졸과 같은 초미세 분말의 분산액이 적절히 사용될 수 있다.
또한, 상기 혼합액을 분무-열 분해법에 따라 열 처리하기 위해 열 분해로 등의 가열된 분위기 속으로 안개 상태의 혼합액을 공급하는 방법으로는, 초음파 진동 방식(ultrasonic vibration method), 정전 분무 방식(electrostatic atomizing method) 및 2-유체 노즐 방식(two-stream nozzle method)을 포함한 다양한 공지의 미분화 방식(pulverizing method)을 적절히 사용할 수 있다.
일반적으로, 분무-열 분해법에 의해 합성된 분말은, 일본 무심사 특허 출원 공보(NO. 8-91874)에 기재된 바와 같이, 속이 빈 입자를 형성하는 경향이 있다. 특히, 높은 점도의 원재료 용액을 사용하는 경우, 열 분해 반응 중에 액체 방울 내부에 생성된 가스가 상기 액체 방울을 팽창시켜서 속이 빈 입자가 되게 한다.
연구를 통하여, 상기 분무-열 분해에 사용되는 원재료 용액의 고체 성분의 비율이 클 때, 속이 빈 입자가 생성되기 어렵다는 것을 알게 되었다. 따라서, 망목-형성 성분이 상기 유리-형성 성분의 큰 비율을 차지하는 원재료 화합물을 고체 원료로 선택할 때, 속이 비지 않은 입자를 얻을 수 있다.
또한, 상기 분무-열 분해 온도가 제조되는 유리의 용융점보다 높을수록, 속이 빈 입자들이 생성되기가 더 어렵다는 것을 알게 되었다. 이는 열 분해에 의하여일단 형성된 속이 빈 반응 생성물은 상기 용융점 이상의 온도에서 낮은 점도를 갖기 때문에, 상기 반응 생성물 내부의 공동(cavity) 안에 갇혀있는 가스가 쉽게 방출되어 속이 비지 않은 입자가 된다.
나아가, 원재료 산화물 분말의 농도 및 수용성 화합물의 산화물-환산 농도의 총 농도를 상기 혼합액의 20중량% 이하로 제한함으로써, 취득된 유리 입자 내의 공동을 완전히 제거하는 것이 가능하다. 상기 농도가 20중량%를 초과하는 경우, 원재료 용액의 점도가 증가하여, 속이 빈 유리 입자가 다소 생성된다. 또한, 원재료 용액의 농도는 진구도에 크게 영향을 미친다. 상기 농도가 20중량%를 초과하면, 0.85 미만의 진구도를 갖는 타원형의 유리 입자가 형성된다.
또한, 혼합액에서 상기 고체 원재료의 입도가 작아질수록, 상기 입자는 보다 충실하고 구형이 된다. 따라서, 충실하고 구형인 유리 입자의 분말을 얻기 위해서는, 열 처리 온도가 상기 용융점보다 낮지 않을 전제 조건과 함께, 고체 원재료의 입도가 더 커질수록 상기 온도가 보다 높아질 것이 요구된다.
분무화된 혼합액의 액체 방울이 보다 작을수록, 보다 미세한 유리 입자를 제조할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 유리 분말의 제조방법은 유리의 형성 후에 분쇄 공정을 필요로 하지 않으므로, 분쇄 공정 동안에 야기되는 불순물에 의한 유리 분말의 오염을 방지할 수 있다.
다음에서는, 본 발명에 따른 구현을 실시예들을 근거로 설명하기로 한다. 실시예 1 내지 5는 SiO2-Al2O3-B2O3-CaO 유리 분말(용융점 920℃)에 대한 것이고, 실시예 6은 SiO2-Al2O3-B2O3-BaO 유리 분말(용융점 1,030℃)에 대한 것이다.
(실시예 1)
먼저, 유리 망목-형성 성분으로서 Si를 포함하는 원재료 산화물 분말인 비정질 실리카(평균 입도 50nm)와 상기 Si 이외의 유리-형성 성분을 포함하는 수용성 화합물로서 질산 알루미늄(aluminium nitrate), 붕산(boric acid) 및 질산 칼슘 (calcium nitrate)이 출발 원재료로 준비되었다. 다음으로, 상기 원재료의 무게를 각각 정확히 잰 후, 상기 순서대로 42:7:6:45의 산화물-환산 중량비로 하여 비이커에 넣었다. 그 후, 물을 첨가하여 혼합액이 산화물-환산 기준으로 0.1중량% 및 5중량%의 농도가 되도록 하였다.
다음, 상술한 혼합액을 초음파 분무기로 안개 모양으로 만든 후, 열 분해 반응을 일으키기 위하여 900℃∼975℃의 범위의 온도와 0.1L/hr의 공급 속도로 조정된 복사 가열-방식 수직 분무-열 분해로(radiation heating-type vertical spray-thermal decomposition furnace)에 안개 형태로 분무하였다. 그 후, 반응 생성물이 유리 분말을 형성하도록 냉각되었다(표 1의 샘플 번호 1∼7).
(실시예 2)
먼저, 유리 망목-형성 성분으로서 Si를 포함하는 원재료 산화물 분말인 실리카 졸(평균 입도<5nm)와 상기 Si 이외의 유리-형성 성분을 포함하는 수용성 화합물로서 질산 알루미늄, 붕산 및 아세트산 칼슘이 출발 원재료로 준비되었다. 다음으로, 상기 원재료의 무게를 각각 정확히 잰 후, 상기 순서대로 42:7:6:45의 산화물-환산 중량비로 하여 비이커에 넣었다. 그 후, 물을 첨가하여 혼합액이 산화물-환산 기준으로 0.1중량% 및 5중량%의 농도가 되도록 하였다.
다음, 상술한 혼합액을 초음파 분무기로 안개 모양으로 만든 후, 열 분해 반응을 일으키기 위하여 900℃∼975℃의 범위의 온도와 0.1L/hr의 공급 속도로 조정된 복사 가열-방식 수직 분무-열 분해로에 안개 형태로 분무하였다. 그 후, 반응 생성물이 유리 분말을 형성하도록 냉각되었다(표 1의 샘플 번호 8∼14).
(실시예 3)
먼저, 유리 망목-형성 성분으로서 Si 및 Al을 포함하는 원재료 산화물 분말인 비정질 실리카(평균 입도 50nm) 및 미세한 알루미나 입자(평균 입도 50nm)의 분말과, 상기 Si 및 Al 이외의 유리-형성 성분을 포함하는 수용성 화합물로서 붕산 및 아세트산 칼슘이 출발 원재료로 준비되었다. 다음으로, 상기 원재료의 무게를 각각 정확히 잰 후, 상기 순서대로 42:7:6:45의 산화물-환산 중량비로 하여 비이커에 넣었다. 그 후, 물을 첨가하여 혼합액이 산화물-환산 기준으로 0.1중량% 및 5중량%의 농도가 되도록 하였다.
다음, 상술한 혼합액을 초음파 분무기로 안개 모양으로 만든 후, 열 분해 반응을 일으키기 위하여 900℃∼975℃의 범위의 온도와 0.1L/hr의 공급 속도로 조정된 복사 가열-방식 수직 분무-열 분해로에 안개 형태로 분무하였다. 그 후, 반응 생성물이 유리 분말을 형성하도록 냉각되었다(샘플 번호 15∼21).
(실시예 4)
먼저, 유리 망목-형성 성분으로서 Si 및 Al을 포함하는 원재료 산화물 분말인 실리카 졸(입도<5nm) 및 알루미나 졸(입도<5nm)과, 상기 Si 및 Al 이외의 유리-형성 성분을 포함하는 수용성 화합물로서 붕산 및 질산 칼슘이 출발 원재료로 준비되었다. 다음으로, 상기 원재료의 무게를 각각 정확히 잰 후, 상기 순서대로 42:7:6:45의 산화물-환산 중량비로 하여 비이커에 넣었다. 그 후, 물을 첨가하여 혼합액이 산화물-환산 기준으로 0.1중량% 및 30중량%의 농도가 되도록 하였다.
다음, 상술한 혼합액을 초음파 분무기로 안개 모양으로 만든 후, 열 분해 반응을 일으키기 위하여 900℃∼975℃의 범위의 온도와 0.1L/hr의 공급 속도로 조정된 복사 가열-방식 수직 분무-열 분해로에 안개 형태로 분무하였다. 그 후, 반응 생성물이 유리 분말을 형성하도록 냉각되었다(샘플 번호 22∼32).
(실시예 5)
먼저, 유리 망목-형성 성분으로서 Si 및 Al을 포함하는 원재료 산화물 분말인 실리카 졸(입도<5nm) 및 알루미나 졸(입도<5nm)과, 상기 Si 및 Al 이외의 유리-형성 성분을 포함하는 수용성 화합물로서 붕산 및 질산 칼슘이 출발 원재료로 준비되었다. 다음으로, 상기 원재료의 무게를 각각 정확히 잰 후, 상기 순서대로 42:7:6:45의 산화물-환산 중량비로 하여 비이커에 넣었다. 그 후, 물을 첨가하여 혼합액이 산화물-환산 기준으로 5중량% 및 30중량%의 농도가 되도록 하였다.
다음, 상술한 혼합액을 2-유체 노즐을 사용하여 안개 모양으로 만든 후, 열 분해 반응을 일으키기 위하여 1,000℃의 온도와 0.5L/hr의 공급 속도로 조정된 복사 가열-방식 수직 분무-열 분해로에 안개 형태로 분무하였다. 그 후, 반응 생성물이 유리 분말을 형성하도록 냉각되었다(샘플 번호 33∼36).
(실시예 6)
먼저, 유리 망목-형성 성분으로서 Si 및 Al을 포함하는 원재료 산화물 분말인 실리카 졸(입도<5nm) 및 알루미나 졸(입도<5nm)과, 상기 Si 및 Al 이외의 유리-형성 성분을 포함하는 수용성 화합물로서 붕산 및 질산 바륨(barium nitrate)이 출발 원재료로 준비되었다. 다음으로, 상기 원재료의 무게를 각각 정확히 잰 후, 상기 순서대로 49:11:15:25의 산화물-환산 중량비로 하여 비이커에 넣었다. 그 후, 물을 첨가하여 혼합액이 산화물-환산 기준으로 5중량%의 농도가 되도록 하였다.
다음, 상기 전구체 용액(precursor solution)을 2-유체 노즐을 사용하여 안개 모양으로 만든 후, 열 분해 반응을 일으키기 위하여 1,000℃∼1,100℃의 범위의온도와 0.5L/hr의 공급 속도로 조정된 복사 가열-방식 수직 분무-열 분해로에 안개 형태로 분무하였다. 그 후, 반응 생성물이 유리 분말을 형성하도록 냉각되었다(샘플 번호 37∼39).
실시예 1 내지 6에서 얻어진 상술한 유리 분말을 주사 전자 현미경(SEM: scanning electron microscope)으로 사진을 찍어 입도를 측정하였다.
하기의 식(1)에 의하여 상기 유리 입자들의 진구도를 측정하기 위하여, 주사 전자 현미경으로 얻어진 사진을 이미지 분석하였다. 식(1)에서, 진구도(R)는 입자가 완전한 구(sphere)일 때 1이고, 입자의 형상이 완전한 구로부터 벗어나게 됨에 따라, 예컨대 타원에 가까워질수록 R의 값이 1보다 작아진다.
진구도(sphericity) R = 4 πS / L2ㆍㆍㆍㆍㆍㆍ식(1),
여기서, S: 유리 입자의 이미지의 면적
L: 유리 입자의 이미지의 둘레의 길이
또한, 유리의 생성을 X-선 회절 분석법(XRD: X-ray diffraction method)을 통하여 확인하였다.
나아가, 상기 유리 분말들의 단면을 주사 전자 현미경으로 관찰하였다. 속이 비어 있는 부분이 관찰되지 않은 입자들은 "충실"(solid)한 것으로 결정하였고, 속이 비어 있는 부분이 관찰된 입자들은 "중공"(hollow)한 것으로 결정하였다.
상기 결과를 표 1에 나타내었다. 표 1에서, "일부 중공"은, 주사 전자 현미경을 통한 관찰에서, 대부분의 분말 입자들이 충실하지만, 일부가 속이 비어 있음을 의미한다.
표 1
샘플번호(No.) 농도(wt.%) 열 분해온도(℃) 입도(㎛) 진구도 XRD 입자의 형상
실시예 1 1 5 900 0.54 0.91 일부 결정화 일부 중공
2 0.1 925 0.15 0.95 비정질 일부 중공
3 5 925 0.55 0.91 비정질 일부 중공
4 0.1 950 0.15 0.92 비정질 일부 중공
5 5 950 0.55 0.90 비정질 일부 중공
6 0.1 975 0.15 0.91 비정질 일부 중공
7 5 975 0.52 0.95 비정질 충실 및 구형
실시예 2 8 5 900 0.53 0.92 일부 결정화 일부 중공
9 0.1 925 0.14 0.91 비정질 일부 중공
10 5 925 0.52 0.92 비정질 일부 중공
11 0.1 950 0.14 0.94 비정질 충실 및 구형
12 5 950 0.50 0.95 비정질 충실 및 구형
13 0.1 975 0.14 0.95 비정질 충실 및 구형
14 5 975 0.50 0.95 비정질 충실 및 구형
실시예 3 15 5 900 0.55 0.89 일부 결정화 일부 중공
16 0.1 925 0.15 0.91 비정질 일부 중공
17 5 925 0.55 0.90 비정질 일부 중공
18 0.1 950 0.15 0.91 비정질 일부 중공
19 5 950 0.51 0.94 비정질 충실 및 구형
20 0.1 975 0.14 0.92 비정질 일부 중공
21 5 975 0.51 0.95 비정질 충실 및 구형
실시예 4 22 5 900 0.54 0.95 일부 결정화 일부 중공
23 0.1 925 0.14 0.95 비정질 충실 및 구형
24 5 925 0.51 0.95 비정질 충실 및 구형
25 0.1 950 0.14 0.94 비정질 충실 및 구형
26 5 950 0.51 0.95 비정질 충실 및 구형
27 0.1 975 0.14 0.95 비정질 충실 및 구형
28 0.5 975 0.24 0.94 비정질 충실 및 구형
29 5 975 0.51 0.94 비정질 충실 및 구형
30 10 975 0.64 0.92 비정질 충실 및 구형
31 20 975 0.81 0.87 비정질 충실 및 구형
32 30 975 - - - -
실시예 5 33 5 1,000 1.28 0.94 비정질 충실 및 구형
34 10 1,000 1.61 0.93 비정질 충실 및 구형
35 20 1,000 2.03 0.85 비정질 충실 및 구형
36 30 1,000 2.51 0.80 비정질 충실 및 타원형
실시예 6 37 5 1,000 2.84 0.87 일부 결정화 일부 중공
38 5 1,050 1.86 0.93 비정질 충실 및 구형
39 5 1,100 1.53 0.95 비정질 충실 및 구형
먼저, 실시예 1과 2는 상술한 원재료 산화물 분말의 비율이 유리 망목-형성 성분을 포함하는 원재료 산화물 분말의 양과 상기 원재료 산화물 분말의 성분 이외의 유리-형성 성분을 포함하는 상기 수용성 화합물의 산화물-환산량의 총량에 대하여 각각 45중량% 미만인 분무-열 분해법에 따른 유리 분말의 제조방법에 의한 것이다.
사용된 원재료 산화물 분말의 평균 입도가 상기 제조된 유리 분말의 평균 입도의 1/5 이하이고 1/25을 초과하는 경우, 샘플 번호 7에서 보듯이, 분무-열 분해 온도를 상기 유리 분말의 용융점보다 50℃ 이상으로 함으로써 충실하고 구형(진구도 0.85 이상)인 유리 입자의 분말을 얻을 수 있다.
이에 비하여, 상기 분무-열 분해 온도가 제조되는 유리 분말의 용융점보다 낮은 경우, 샘플 번호 1에서 보듯이, X-선 회절에 의하여 검출된 미소의 결정 피크(peak)가 확인되므로, 목적한 유리 분말을 얻을 수 없다. 더구나, 상기 분무-열 분해 온도가 제조된 유리 분말의 용융점 이상이고 용융점에 50℃를 더한 온도 보다는 낮은 경우에는, 사용된 원재료 산화물 분말의 평균 입도가 상기 제조된 유리 분말의 평균 입도의 1/5 이하이고 1/25을 초과하더라도, 샘플 번호 3 및 5에서 보듯이, 단지 일부 중공의 유리 입자를 얻을 수 있다. 또한, 사용된 원재료 산화물 분말의 평균 입도가 상기 제조된 유리 분말의 평균 입도의 1/5을 초과하는 경우에는, 상기 분무-열 분해 온도가 유리 분말의 용융점보다 50℃ 이상인 경우라도, 샘플 번호 6에서 보듯이, 단지 일부 중공의 유리 입자를 얻을 수 있을 뿐이다.
사용된 원재료 산화물 분말의 평균 입도가 제조된 유리 분말의 평균 입도의1/25 이하일 때, 샘플 번호 11 내지 14에서 보듯이, 분무-열 분해 온도가 상기 유리 분말의 용융점보다 20℃ 이상으로 함으로써, 충실하고 구형(진구도 0.85 이상)인 유리 입자의 분말을 얻을 수 있다.
이에 비하여, 상기 분무-열 분해 온도가 제조되는 유리 분말의 용융점 보다 낮은 경우, 샘플 번호 8에서 보듯이, X-선 회절에 의하여 검출된 미소의 결정 피크가 확인되므로, 목적한 유리 분말을 얻을 수 없다. 또한, 상기 분무-열 분해 온도가 제조된 유리 분말의 용융점 이상이고 용융점에 20℃를 더한 온도 보다는 낮은 경우에는, 사용된 원재료 산화물 분말의 평균 입도가 상기 제조된 유리 분말의 평균 입도의 1/25 이하라 하더라도, 샘플 번호 9 및 10에서 보듯이, 단지 일부 중공의 유리 입자를 얻을 수 있다.
다음으로, 실시예 3 내지 6은 상술한 원재료 산화물 분말의 비율이 유리 망목-형성 성분을 포함하는 원재료 산화물 분말의 양과 상기 원재료 산화물 분말의 성분 이외의 유리-형성 성분을 포함하는 상기 수용성 화합물의 산화물-환산량의 총량에 대하여 각각 45중량% 이상인 분무-열 분해법에 따른 유리 분말의 제조방법에 의한 것이다.
사용된 원재료 산화물 분말의 평균 입도가 상기 제조된 유리 분말의 평균 입도의 1/5 이하이고 1/25을 초과하는 경우, 샘플 번호 19 및 21에서 보듯이, 분무-열 분해 온도를 상기 유리 분말의 용융점보다 30℃ 이상으로 함으로써, 충실하고 구형(진구도 0.85 이상)인 유리 입자의 분말을 얻을 수 있다.
이에 비하여, 상기 분무-열 분해 온도가 제조되는 유리 분말의 용융점보다낮은 경우, 샘플 번호 15에서 보듯이, X-선 회절에 의하여 검출된 미소의 결정 피크가 확인되므로, 목적한 유리 분말을 얻을 수 없다. 또한, 상기 분무-열 분해 온도가 제조된 유리 분말의 용융점 이상이고 용융점에 30℃ 이상 높지 않은 경우에는, 사용된 원재료 산화물 분말의 평균 입도가 상기 제조된 유리 분말의 평균 입도의 1/5 이하이고 1/25을 초과하더라도, 샘플 번호 17에서 보듯이, 단지 일부 중공의 유리 입자들을 얻을 수 있다. 또한, 사용된 원재료 산화물 분말의 평균 입도가 상기 제조된 유리 분말의 평균 입도의 1/5을 초과하는 경우에는, 상기 분무-열 분해 온도가 유리 분말의 용융점보다 30℃ 이상 더 높은 온도인 경우라도, 샘플 번호 18에서 보듯이, 단지 일부 중공의 유리 입자를 얻을 수 있을 뿐이다.
또한, 사용된 원재료 산화물 분말의 평균 입도가 제조된 유리 분말의 평균 입도의 1/25 이하일 때, 샘플 번호 23 내지 31, 33 내지 35, 38 및 39에서 보듯이, 분무-열 분해 온도를 상기 유리 분말의 용융점 이상으로 함으로써, 충실하고 구형(진구도 0.85 이상)인 유리 입자의 분말을 얻을 수 있다.
이에 비하여, 분무-열 분해 온도가 제조된 유리 분말의 용융점보다 낮은 경우에는, 샘플 번호 22 및 37에서 보듯이, X-선 회절에 의해 검출된 미소의 결정 피크가 확인되므로, 목적한 유리 분말을 얻을 수 없다. 또한, 상기 원재료 산화물 분말의 농도 및 수용성 화합물의 산화물-환산 농도의 총 농도가 상기 혼합액의 20중량%를 초과하는 경우, 상기 용액의 점성이 너무 높아져서 초음파 분무기로 액체 방울을 형성하기 어렵게 되므로, 샘플 번호 32에서 보듯이, 유리 분말을 제조할 수 없다.
상술한 설명으로부터, 본 발명에 따른 제조방법에 의하여 0.85이상의 진구도를 갖는 충실하고 구형인 유리 입자의 분말을 쉽게 제조할 수 있음이 명백하다.

Claims (7)

  1. 유리 망목-형성 성분을 포함하는 원재료 산화물 분말 및 상기 원재료 산화물 분말의 상기 성분 이외의 유리-형성 성분을 포함하는 수용성 화합물의 수용액의 혼합액을 분무-열 분해법에 따라 열 처리함으로써 유리 분말을 제조하는 방법에 있어서,
    상기 원재료 산화물 분말의 비율이 상기 원재료 산화물 분말의 양 및 상기 수용성 화합물의 산화물-환산량의 총량에 대하여 45중량% 미만이고,
    상기 유리 분말의 평균 입도의 1/5 이하이고 1/25을 초과하는 평균 입도를 갖는 상기 원재료 산화물 분말을 사용하는 경우, 상기 분무-열 분해 온도가 제조된 유리 분말의 용융점보다 50℃ 이상이고,
    상기 유리 분말의 평균 입도의 1/25 이하의 평균 입도를 갖는 상기 원재료 산화물 분말을 사용하는 경우, 상기 분무-열 분해 온도가 제조된 유리 분말의 용융점보다 20℃ 이상인 것을 특징으로 하는 유리 분말의 제조방법.
  2. 유리 망목-형성 성분을 포함하는 원재료 산화물 분말 및 상기 원재료 산화물 분말의 상기 성분 이외의 유리-형성 성분을 포함하는 수용성 화합물의 수용액의 혼합액을 분무-열 분해법에 따라 열 처리함으로써 유리 분말을 제조하는 방법에 있어서,
    상기 원재료 산화물 분말의 비율이 상기 원재료 산화물 분말의 양 및 상기수용성 화합물의 산화물-환산량의 총량에 대하여 45중량% 이상이고,
    상기 유리 분말의 평균 입도의 1/5 이하이고 1/25을 초과하는 평균 입도를 갖는 상기 원재료 산화물 분말을 사용하는 경우, 상기 분무-열 분해 온도가 제조된 유리 분말의 용융점보다 30℃ 이상이고,
    상기 유리 분말의 평균 입도의 1/25 이하의 평균 입도를 갖는 상기 원재료 산화물 분말을 사용하는 경우, 상기 분무-열 분해 온도가 제조된 유리 분말의 용융점 이상인 것을 특징으로 하는 유리 분말의 제조방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 분무-열 분해법이 가열 방법으로 복사열을 이용하는 것을 특징으로 하는 유리 분말의 제조방법.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 수용성 화합물은 염화물, 질산염, 아세트산염, 황산염 및 포름산염을 포함하는 그룹 중에서 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유리 분말의 제조방법.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 혼합액에서 상기 원재료 산화물의 농도 및 상기 수용성 화합물의 산화물-환산 농도의 총 농도가 0.05중량% 내지 20중량%의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 유리 분말의 제조방법.
  6. 유리 망목-형성 성분을 포함하는 원재료 산화물 분말 및 상기 원재료 산화물분말의 상기 성분 이외의 유리-형성 성분을 포함하는 수용성 화합물의 수용액의 혼합액을 분무-열 분해법에 따라 열 처리함으로써 얻어지는 0.85이상의 진구도를 갖는 유리 입자의 분말에 있어서,
    상기 원재료 산화물 분말의 비율이 상기 원재료 산화물 분말의 양 및 상기 수용성 화합물의 산화물-환산량의 총량에 대하여 45중량% 미만이고,
    상기 유리 분말의 평균 입도의 1/5 이하이고 1/25을 초과하는 평균 입도를 갖는 상기 원재료 산화물 분말을 사용하는 경우, 상기 분무-열 분해 온도가 제조된 유리 분말의 용융점보다 50℃ 이상이고,
    상기 유리 분말의 평균 입도의 1/25 이하의 평균 입도를 갖는 상기 원재료 산화물 분말을 사용하는 경우, 상기 분무-열 분해 온도가 제조된 유리 분말의 용융점보다 20℃ 이상인 것을 특징으로 하는 유리 입자의 분말.
  7. 유리 망목-형성 성분을 포함하는 원재료 산화물 분말 및 상기 원재료 산화물 분말의 상기 성분 이외의 유리-형성 성분을 포함하는 수용성 화합물의 수용액의 혼합액을 분무-열 분해법에 따라 열 처리함으로써 얻어지는 0.85이상의 진구도를 갖는 유리 입자의 분말에 있어서,
    상기 원재료 산화물 분말의 비율이 상기 원재료 산화물 분말의 양 및 상기 수용성 화합물의 산화물-환산량의 총량에 대하여 45중량% 이상이고,
    상기 유리 분말의 평균 입도의 1/5 이하이고 1/25을 초과하는 평균 입도를 갖는 상기 원재료 산화물 분말을 사용하는 경우, 상기 분무-열 분해 온도가 제조된유리 분말의 용융점보다 30℃ 이상이고,
    상기 유리 분말의 평균 입도의 1/25 이하의 평균 입도를 갖는 상기 원재료 산화물 분말을 사용하는 경우, 상기 분무-열 분해 온도가 제조된 유리 분말의 용융점 이상의 온도인 것을 특징으로 하는 유리 입자의 분말.
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