KR100548163B1 - Ｐｄｐ 격벽 연마용 분말의 재생방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 PDP 격벽 연마용 분말의 재생방법은, 연마용 분말을 이용하여 샌드 블레스트법으로 PDP 격벽 연마 공정을 행한 후에 연마 폐기물에 잔존하는 프릿 글래스와 셀룰로오스계 고분자 성분을, 알칼리 수용액을 사용하는 화학적 수세공정으로 제거함으로써 상기 연마 폐기물 내의 연마용 분말을 재생하는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 유기용제를 사용하지 않기 때문에 친환경적이고 공정도 단순하다. 본 발명에 의하면, PDP 격벽 연마용 분말의 재생이 거의 완벽하여 비용절감 효과가 크게 나타난다.
PDP 격벽, 알칼리 수용액, 재생, 연마용 분말, 스테인레스스틸

Description

ＰＤＰ 격벽 연마용 분말의 재생방법{Method of recycling abrasive grains for forming barrier ribs of plasma display panel}
도 1a 내지 도 1g는 샌드블라스트법으로 PDP의 격벽을 형성하는 방법을 설명하기 위한 단면도들;
도 2는 본 발명에 따른 PDP 격벽 연마용 분말 재생방법을 설명하기 위한 공정흐름도;
도 3a는 연마폐기물을, 도 3b는 연마에 사용되기 전의 정규품을, 도 3c는 재생분말을 찍은 SEM 사진이다.
<도면의 주요 부분에 대한 참조번호의 설명>
2: 배면기판 3a: 격벽 재료
21: 드라이 필름 22: 마스크
23: 광 24: 공급 노즐
24a: 현상액 25: 연마용 분말 분사노즐
25a: 연마용 분말
본 발명은 PDP 격벽 연마용 분말의 재생방법에 관한 것으로서, 특히 샌드 블레스트법에 의한 PDP 격벽 연마 공정 후에 연마 폐기물에 잔존하는 프릿 글래스(frit glass)와 셀룰로오스계 고분자 성분을 친환경적인 방법으로 제거하여 PDP 격벽 연마용 분말을 재생하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 차세대 디스플레이로 크게 각광받고 있는 PDP(Plasma Display Panel)는 전극, 격벽, 유전체, 보호막, 형광체, 및 구동회로 등으로 이루어지는데, 특히, 격벽(barrier rib)은 각각의 방전 셀(cell)의 구분을 위한 것으로서 인접 셀간의 전기적, 광학적 상호혼신(crosstalk)을 방지하는 매우 중요한 역할을 한다. 이 격벽은 폭이 약 100㎛이고 높이는 약 200㎛ 정도가 보통인데, 스크린 프린팅(screen printing)법, 샌드블라스트(sandblasting)법, 또는 스퀴징(squeezing)법 등으로 형성한다.
도 1a 내지 도 1g는 샌드블라스트법으로 PDP의 격벽을 형성하는 방법을 설명하기 위한 단면도들로서, 대한민국 특허출원 제97-2096호에 개시된 것을 인용한 것이다.
먼저, 도 1a와 같이 PDP의 배면기판(2) 상에 격벽 재료(3a)를 100∼200㎛ 두께로 코팅한 후에, 도 1b와 같이 격벽 재료(3a) 위에 드라이 필름(21)을 15∼100㎛ 두께로 코팅한다.
그리고, 도 1c와 같이 마스크(22)를 이용하여 드라이 필름(21) 위에 광(23)을 선택적으로 조사한다(노광공정). 그러면, 드라이 필름(21) 중 광(23)이 조사된 부분과 조사되지 않은 부분의 화학적 조성이 달라지게 된다.
다음에, 도 1d와 같이 현상액 공급 노즐(24)을 이용하여 드라이 필름(21) 위에 현상액(24a)을 공급하여서 드라이 필름(21) 중에서 광(23)이 조사되지 않은 부분만을 선택적으로 제거한다(현상공정)
이어서, 도 1e와 같이 연마용 분말 분사노즐(25)을 이용하여 격벽재료(3a)에 연마용 분말(25a)을 분사한다. 그러면, 도 1f와 같이 격벽재료(3a) 중 잔존 드라이 필름(21)의 아래에 있는 부분은 연마용 분말(25a)로부터 보호되어 남아 있게 되고 나머지 부분은 연마용 분말(25a)에 의해 제거된다(샌드블라스트 공정)
그 후, 잔존 드라이 필름(21)을 박리시키면 도 1g와 같이 격벽(3)이 완성된다.
상술한 샌드블라스트법에 사용되는 연마용 분말(25a)로는 Al2O3 분말, SiC 분말, 유리 분말, 또는 스테인레스스틸 분말 등을 사용할 수 있다.
연마용 분말(25a)로 격벽재료(3a)를 제거하는 샌드블라스트 공정에서 연마 폐기물이 생성되게 되는데, 이러한 연마 폐기물에는 폐연마용 분말과 격벽재료(3a)에 포함되어 있던 프릿 글라스 및 고분자수지 성분이 존재한다.
상기 폐연마용 분말은 대략 10~40wt%를 차지하며, 상기 프릿 글라스는 상기 폐연마용 분말과 함께 분말형태로 혼재된 상태로 존재하거나 폐연마용 분말 표면에 흡착된 상태로 존재한다. 상기 프릿 글라스는 주성분이 PbO, Al2O3, 및 SiO2이다. 상기 고분자수지 성분은 바인더로서 사용된 것인데 셀룰로오스계이며 주로 상기 폐연마용 분말 표면에 흡착된 상태로 존재한다.
이제까지는 상기 연마 폐기물을 전량 매립처리하였기 때문에 환경오염을 유발하는 원인이 되기도 하고, 연마용 분말의 마련에 비용이 많이 소비되었다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 샌드 블레스트법에 의한 PDP 격벽 연마 공정 후에 연마 폐기물에 잔존하는 프릿 글래스(frit glass)와 셀룰로오스계 고분자 성분을 친환경적인 방법으로 제거함으로써 사용후의 연마용 분말을 사용전과 동일한 상태로 되돌리는 PDP 격벽 연마용 분말 재생방법을 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 PDP 격벽 연마용 분말의 재생방법은, 연마용 분말을 이용하는 샌드 블레스트법으로 PDP 격벽 연마 공정을 행한 후에 얻어지는 분말형태 연마 폐기물을 알킬기를 포함한 음이온 계면활성제를 함유하고 있는 알칼리 수용액에 투입 교반하여 연마 폐기물 슬러리를 형성함으로써 상기 분말형태 연마 폐기물 내의 프릿 글래스 및 셀룰로오스계 고분자 성분을 상기 알칼리 수용액으로 제거하는 화학적 수세 단계; 상기 화학적 수세단계에 의해 얻어지는 연마 폐기물 슬러리에서 모액을 제거하여 케이크를 얻는 여과 단계; 및 상기 여과 단계에 의해 얻어지는 케이크를 건조하여 연마용 재생 분말을 얻는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 알칼리 수용액으로는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 및 암모니아로 이루어진 무기계 알칼리군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 사용할 수 있다. 또한, 상기 알칼리 수용액으로 탄소수 1~10인 1차 아민, 2차 아민, 및 3차 아민으로 이루어진 유기계 알칼리군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 사용할 수도 있다.
상기 음이온 계면활성제로는 소디움 도데실 설페이트(sodium dodecyl sulfate), 소디움 리니어 도데실 페닐 설페이트(sodium linear dodecyl phenyl sulfate), 암모니움 스테아릴 설페이트(ammonium steary sulfate), 및 소디움 미리스틸 포스페이트(sodium myristyl phosphate)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 사용할 수 있다.
재생이 제대로 이루어지지 않으면 프릿 글래스의 잔류에 의해 재생분말의 PDP 격벽 연마 효율이 저하되며, 고분자 유기물 성분의 잔류에 의해 재생분말이 방해받아 PDP 격벽의 연마 불량이 초래된다.
따라서, 확실한 재생을 위해서 물리적 방법보다는 상기와 같은 화학적 방법으로 재생처리 하는 것이 좋다. 알콜류 및 케톤류 등의 유기용제를 이용하여 재생할 수도 있지만, 이는 고가의 처리비용이 부가됨은 물론 유기용제의 사용으로 인하여 더 큰 환경오염을 유발시킬 수 있기 때문에 바람직하지 않다.
한편, 상기 화학적 수세 단계 전에 건식 분급기로 상기 연마 폐기물 내의 프릿 글래스와 연마용 분말을 건식분급하는 공정을 더 포함할 수도 있다.
연마 폐기물 중에 다량으로 혼재하는 프릿 글래스 분말은 비중이 1.4 정도이고 평균입경은 1㎛ 이하로서 연마용 분말과는 차이가 크다. 예컨대, 스테인레스스틸 연마용 분말의 경우는 비중이 4~5 정도이고, 평균입경이 12~18㎛ 정도 된다. 따라서, 이들 사이는 물리적인 분급공정을 통해서 프릿 글래스 분말을 선택적으로 제거할 수도 있기 때문에 미리 상기와 같은 건식분급 공정을 더 거치면 좋다.
그러나, 연마용 분말의 표면에 잔존하는 미세한 프릿 글래스 및 고분자 수지 성분은 이러한 건식분급 공정으로는 제거가 불가능하며 상술한 화학적 방법을 통해서만이 제거가 가능하다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
아래의 실시예는 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시된 것일 뿐이며 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상 내에서 많은 변형을 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 권리범위가 이러한 실시예에 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안된다.
도 2는 본 발명에 따른 PDP 격벽 연마용 분말 재생방법을 설명하기 위한 공정흐름도이다.
먼저, PDP 격벽 연마 폐기물을 여러 형태의 체가름형 혹은 강제와류형의 건식 분급기로 분급한다(S10). 체가름형 분급기의 분급은 폐기물의 투입속도를 5~50kg/hr, 바람직하게는 10 ~ 20kg/hr로 한다. 강제와류형 분급기의 분급은 폐기 물의 투입속도를 10 ~ 500kg/hr, 바람직하게는 100~200kg/hr로 하며, 분급기의 로터(rotor) 속도는 500~5000rpm, 바람직하게는 1000~2500rpm으로 한다. 압축공기는 0.05MPa, 바람직하게는 0.1~0.2MPa로 하여 분급하는 것이 좋다.
다음에, 화학적 공정(S20)의 첫단계로서 슬러리(slurry)를 제조한다(S20-1). 구체적으로, 상기 알칼리 수용액에 상기 계면활성제를 첨가하고, 여기에 상기 분급공정을 거친 연마 폐기물을 투입하여 이를 교반기로 혼합하여 10~100℃, 바람직하게는 60~80℃에서 0.01~50wt%의 슬러리(slurry)를 제조한다.
이 때, 상기 알칼리 수용액의 농도는 0.001~10wt% 인 것이 좋으며, 0.001 ~ 5wt%인 것이 더욱 바람직하다. 상기 계면활성제는 상기 알칼리 수용액에 대해 0.001~2.5wt% 만큼 첨가되는 것이 바람직하며, 0.01~1wt% 만큼 첨가되는 것이 더욱 바람직하다.
상기 건식분급공정(S10)을 거치지 않는 경우에는, 상기 알칼리 수용액의 농도는 0.01~20wt%인 것이 좋으며, 0.5~10wt%인 것이 더욱 바람직하다. 그리고, 상기 계면활성제는 상기 알칼리 수용액에 대해 0.01~5wt% 만큼 첨가되는 것이 바람직하며, 0.02~1wt%만큼 첨가되는 것이 더욱 바람직하다.
상기 슬러리 제조시의 교반속도는 연마 폐기물 내에 혼재하는 프릿 글래스 분말이 알칼리 이온과 충분히 분산되어 반응할 수 있도록 300~2000rpm인 것이 바람직하다.
이어서, 화학적 공정(S20)의 두번째 단계로서 물기를 제거하기 위한 여과공정을 진행한다(S20-2). 감압여과장치(Nutsche filter), 가압여과장치(Filter press), 원심분리기 혹은 침전 후 경사모액제거(Decantation) 방법을 이용하여 상기 슬러리에서 모액을 제거하고 케이크(cake)를 얻는다. 그리고, 이 때 얻어진 케이크를 다시 물에 슬러리화하여 상기와 같은 모액제거 방법을 반복하여 행하여 투명한 모액이 나올때 까지 세정한다.
계속해서, 여과공정(S20-2)에 의해 얻어진 케이크에 열풍건조, 진공건조, 분무건조, 및 동결건조 등의 일반적인 건조공정을 행하여 재생 연마용 분말을 얻는다(S20-3).
[실시예1]
건식분급공정: 강제와류형의 건식분급기로 연마폐기물을 분급하는데, 이 때의 분급조건은 폐기물의 투입속도는 100kg/hr이며, 분급기의 로터(rotor)속도는 1000rpm이며, 압축공기는 0.1MPa로 한다.
슬러리 제조: 5wt% NaOH 수용액 4kg, 소디움 도데실 설페이트(sodium dodecyl sulfate) 0.05g, 및 분급된 연마 폐기물 1kg을 5L 비이커에 투입하여 혼합한 후에 이를 고속교반기로 교반하여 슬러리를 만든다. 이때의 교반속도는 1000rpm으로 하고, 슬러리의 반응온도는 80℃, 반응시간은 2시간으로 한다.
여과: 2000rpm의 원심 분리기를 이용하여 슬러리에서 모액을 완전히 제거하고, 이렇게 얻어진 케이크를 다시 물에 슬러리화하여 동일한 방법으로 모액이 투명해 질 때까지 3~4회 세정한다.
건조: 여과공정에 의하여 얻어진 케이크를 열풍건조기를 이용하여 110℃에서 24시간 동안 건조하여 재생 스테인레스스틸 분말을 얻는다.
도 3a는 연마폐기물을, 도 3b는 연마에 사용되기 전의 정규품을, 도 3c는 재생분말을 찍은 SEM 사진이다. 그리고, 표 1은 도 3a 내지 도 3c의 EDX 분석결과이다.
재생분말(도 3c)의 형상 및 불순물의 분포는 연마폐기물(도 3a)과는 전혀 다르고, 정규품(3b)과 거의 동일함을 알 수 있다. 특히, 표 1을 참고하면, 재생분말(도 3c)은 프릿 글래스의 주성분인 Pb가 함유되어 있지 않음을 알 수 있는데, 이는 재생공정에 의해 프릿 글래스가 완전히 제거되었음을 의미하는 것이다.
[실시예 2]
건식분급공정: 강제와류형의 건식분급기로 연마폐기물을 분급하는데, 이 때의 분급조건은 폐기물의 투입속도는 50kg/hr이며, 분급기의 로터(rotor)속도는 1500rpm이며, 압축공기는 0.05MPa로 한다.
슬러리 제조: 1wt% KOH 수용액 8kg, 암모니움 스테아릴 설페이트(ammonium steary sulfate) 0.05g, 및 분급된 연마 폐기물 2kg을 10L 비이커에 투입하여 혼합한 후에 이를 고속교반기로 교반하여 슬러리를 만든다. 이때의 교반속도는 5000rpm으로 하고, 슬러리의 반응온도는 30℃, 반응시간은 2시간으로 한다.
여과: 감압여과장치(Nutsche filter)를 이용하여 모액을 완전히 제거하고, 이렇게 얻어진 케이크를 다시 물에 슬러리화하여 동일한 방법으로 모액이 투명해 질 때까지 3~4회 세정한다.
건조: 여과공정에 의하여 얻어진 케이크를 진공건조기를 이용하여 700mmHg, 90℃에서 12시간 동안 건조하여 재생 스테인레스스틸 분말을 얻는다.
[실시예 3]
건식분급공정: 하지 않음
슬러리 제조: 5wt% 에틸렌디아민 수용액 8kg, 소디움 미리스틸 포스페이트(sodium myristyl phosphate) 0.05g, 및 분급처리되지 않은 연마 폐기물 2kg을 10L 비이커에 투입하여 혼합한 후에 이를 고속교반기로 교반하여 슬러리를 만든다. 이때의 교반속도는 1500rpm으로 하고, 슬러리의 반응온도는 70℃, 반응시간은 2시간으로 한다.
여과: 가압여과장치(Filter press)를 이용하여 모액을 완전히 제거하고, 이렇게 얻어진 케이크를 다시 물에 슬러리화하여 동일한 방법으로 모액이 투명해 질때까지 7~8회 세정한다.
건조: 여과공정에 의하여 얻어진 케이크를 진공건조기를 이용하여 700mmHg, 90℃에서 12시간 동안 건조하여 재생 스테인레스스틸 분말을 얻는다.
[표 1] EDX 분석결과
단위:%
폐기물 재생완료품 정규품
Fe 33.098 75.859 75.798
Cr 10.790 20.003 20.423
Al 9.907 1.838 1.779
Mn 0.421 0.986 0.969
Si 4.127 0.578 0.507
Ti 2.401 0.516 0.39
Pb 30.652 ND ND
Ni ND 0.059 0.069
Tl ND 0.056 0.065
S 6.053 0.057 ND
Zn ND 0.05 ND
V 0.07 ND ND
Th 0.857 ND ND
Ir 1.625 ND ND
알칼리 수용액을 사용하여 화학적 방법으로 연마폐기물에 존재하는 프릿 글래스와 고분자수지 성분을 제거하는 본 발명은 유기용제를 사용하지 않기 때문에 친환경적이고 공정도 단순하다. 본 발명에 의하면, PDP 격벽 연마용 분말의 재생이 거의 완벽하여 비용절감 효과가 크게 나타난다.

Claims (7)

  1. 연마용 분말을 이용하는 샌드 블레스트법으로 PDP 격벽 연마 공정을 행한 후에 얻어지는 분말형태 연마 폐기물을 알킬기를 포함한 음이온 계면활성제를 함유하고 있는 알칼리 수용액에 투입 교반하여 연마 폐기물 슬러리를 형성함으로써 상기 분말형태 연마 폐기물 내의 프릿 글래스 및 셀룰로오스계 고분자 성분을 상기 알칼리 수용액으로 제거하는 화학적 수세 단계;
    상기 화학적 수세단계에 의해 얻어지는 연마 폐기물 슬러리에서 모액을 제거하여 케이크를 얻는 여과 단계; 및
    상기 여과 단계에 의해 얻어지는 케이크를 건조하여 연마용 재생 분말을 얻는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 PDP 격벽 연마용 분말 재생방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 알칼리 수용액이 수산화나트륨, 수산화칼륨, 및 암모니아로 이루어진 무기계 알칼리군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 PDP 격벽 연마용 분말 재생방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 알칼리 수용액이 탄소수 1~10인 1차 아민, 2차 아민, 및 3차 아민으로 이루어진 유기계 알칼리군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 PDP 격벽 연마용 분말 재생방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 음이온 계면활성제는 소디움 도데실 설페이트, 소디움 리니어 도데실 페닐 설페이트, 암모니움 스테아릴 설페이트, 및 소디움 미리스틸 포스페이트로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 PDP 격벽 연마용 분말 재생방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 화학적 수세 단계 전에 건식 분급기로 상기 연마 폐기물 내의 프릿 글래스와 연마용 분말을 건식분급하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PDP 격벽 연마용 분말 재생방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 연마용 분말이 Al2O3 분말, SiC 분말, 유리 분말, 또는 스테인레스스틸 분말인 것을 특징으로 하는 PDP 격벽 연마용 분말 재생방법.
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KR100769352B1 (ko) 2006-05-18 2007-10-24 주식회사 랜코 금속성 분말 재생방법
KR101075934B1 (ko) 2009-10-07 2011-10-21 주식회사 랜코 친환경 공정을 이용한 금속성 분말 재생방법
KR20160013429A (ko) * 2014-07-25 2016-02-04 영남대학교 산학협력단 알루미나계 화학적 기계적 연마 슬러리의 재생방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100769352B1 (ko) 2006-05-18 2007-10-24 주식회사 랜코 금속성 분말 재생방법
KR101075934B1 (ko) 2009-10-07 2011-10-21 주식회사 랜코 친환경 공정을 이용한 금속성 분말 재생방법
KR20160013429A (ko) * 2014-07-25 2016-02-04 영남대학교 산학협력단 알루미나계 화학적 기계적 연마 슬러리의 재생방법
KR101683971B1 (ko) 2014-07-25 2016-12-21 영남대학교 산학협력단 알루미나계 화학적 기계적 연마 슬러리의 재생방법

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