KR100895693B1 - 진공 기포 유리의 제조방법 - Google Patents

진공 기포 유리의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따르면, a) 유리 분말, 기포제 분말 및 가스·수증기 흡수제를 혼합하는 단계, b) 진공펌프에 연결되는 미세관을 가진 유리용기 내부에 상기 혼합물을 위치시키는 단계, c) 상기 유리용기의 압력이 0.1 Pa 이하의 압력이 되도록 진공펌프를 이용하여 공기를 뽑아내는 단계, d) 상기 유리용기가 기밀로 밀봉되고 진공펌프로부터 분리되도록 미세관을 가열하여 커팅하는 단계, e) 녹은 유리에 붙지 않고, 팽창된 기포 유리에서 원하는 블록의 형태를 형성시킬 수 있는 벽을 가진 내열 주형박스에 상기 유리용기를 위치시키는 단계, f) 700 내지 1300℃의 온도로 가열하여 팽창된 기포유리를 생산하는 단계, g) 상기 팽창된 기포 유리로 내열 주형박스의 전 용량을 채운 뒤, 450 내지 600℃의 온도로 급냉시켜 기포 유리 내에 단단한 기포 셀 벽을 지닌 블록을 제조하는 단계, h) 상기 블록을 450 내지 600℃의 온도로 유지시켜 이미 방출된 가스를 가스·수증기 흡수제로 재흡수시키고, 0.1 Pa 이하의 최종 압력으로 상기 셀 내부의 압력을 감소시키는 단계, 및 i) 상기 블록을 -1 내지 -0.5℃/min로 서냉하는 단계를 포함하는 진공 기포 유리의 제조방법이 제공된다.
개시된 진공 기포 유리의 제조방법에 의하면, 기포 셀 내부에 진공, 저열 및 양전도성을 제공한다.
진공, 기포, 가스 및 수증기 흡수제

Description

진공 기포 유리의 제조방법 {Method of vacuum foamed glass manufacture}
본 발명은 진공 기포 유리의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 a) 유리 분말, 기포제 분말 및 가스·수증기 흡수제를 혼합하는 단계, b) 진공펌프에 연결되는 미세관을 가진 유리용기 내부에 상기 혼합물을 위치시키는 단계, c) 상기 유리용기의 압력이 0.1 Pa 이하의 압력이 되도록 진공펌프를 이용하여 공기를 뽑아내는 단계, d) 상기 유리용기가 기밀로 밀봉되고 진공펌프로부터 분리되도록 미세관을 가열하여 커팅하는 단계, e) 녹은 유리에 붙지 않고, 팽창된 기포 유리에서 원하는 블록의 형태를 형성시킬 수 있는 벽을 가진 내열 주형박스에 상기 유리용기를 위치시키는 단계, f) 700 내지 1300℃의 온도로 가열하여 팽창된 기포유리를 생산하는 단계, g) 상기 팽창된 기포 유리로 내열 주형박스의 전 용량을 채운 뒤, 450 내지 600℃의 온도로 냉각시켜 기포 유리 내에 단단한 셀 벽을 지닌 블록을 제조하는 단계, h) 상기 블록을 450 내지 600℃의 온도로 유지시켜 이미 방출된 가스를 가스·수증기 흡수제로 재흡수시키고, 0.1 Pa 이하의 최종 압력으로 상기 셀 내부의 압력을 감소시키는 단계 및 i) 상기 블록을 -1 내지 -0.5℃/min로 서냉하는 단계를 포함하는 진공 기포 유리의 제조방법에 관한 것이다.
많은 기포 유리 제품이 일반적으로 본 발명의 기술분야에서 알려져 있다. 용해된 유리에 공기나 다른 가스를 주입하고 용해된 유리가 냉각되어 응고된 유리 내부에 기포 또는 셀을 머금게 하여 기포 유리 패널을 형성한다.
먼저 미세하게 분쇄된 유리 분말과 함께 가스발생제 또는 기포제를 혼합하고, 그 후 혼합물은 유리가 연화되고 용해되는 온도까지 가열되고, 높은 온도에서 기포제는 가스를 방출한다. 그 후 혼합물은 가스에 의해 형성된 기포 또는 기포 셀을 머금도록 냉각된다.
미국특허 5,989,371호(이하 선행발명 1)는 플라스틱 기포 분말과 박편 형상의 필러의 혼합물로부터 형성된 다공성의 중심체 또는 플라스틱 기포 분말과 열가소성 수지 분말의 혼합물로부터 형성된 다공성의 중심체; 그리고 중심체가 그 형태를 유지하도록 그 내부가 진공상태인 중심체를 포장하기 위한 포장체로 이루어진 효율적인 진공 단열 판넬 중의 하나를 개시한다.
경질(rigid) 폴리우레탄 기포는 플라스틱 기포로서 사용될 수 있다. 각각이 얇은 금속 필름, 금속 호일 또는 그와 유사한 것들로 코팅된 운모 절편, 플라스틱 필름은 필러(filler)로서 사용될 수 있다. 스티렌 수지는 열가소성 수지로서 사용될 수 있다.
도 1은 선행발명 1에 개시된 다이어그램 1이다.
도 1에서 HCFC141b-기포 경질 폴리우레탄 폼 (foaming rigid polyuretan form)인, PUF/-141b는 그 열전도율 값이 16~20mW/mK이며,
시클로펜탄-기포 경질 폴리우레탄 폼 (cyclopentane-foaming rigid polyuretan form)인, PUF/C-pentane은 그 열전도율 값이 16~20mW/mK이며,
수소화불화탄소-기포 경질 폴리우레탄 폼 (hydrofluorocarbon-foaming rigid polyuretan form)인, PUF/HFC-는 그 열전도율 값이 15~19mW/mK이며,
진공 단열 판넬 (vacuum heat-insulating panel)인, VIP는 그 열전도율 값이 7~12mW/mK이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 진공 단열 판넬은 공기 충진 기포보다 단열 성능이 두 배나 좋다. 선행발명 1에서 개시된 측정치에 따르면, 일정한 압력까지는 열전도율이 감소하지만, 이하의 압력에서는 열전도율이 기포 내부의 가스 압력에 더 이상 의존하지 않는다. 즉, 일정 압력 이하에서는 물질의 열전도는 중심체의 얇은 벽의 네트(net)를 통한 직접적인 이동에 따른 것이지, 기포 내부의 가스를 통한 것이 아니다.
또한, 미국특허 4,024,309(이하 선행발명 2)는 기포 유리를 주면과 세로방향 가장자리에 금속 박판을 입힌 슬라브에서 연속하여 형성시킴으로써 진공 하에서 기포 유리를 발전시키도록 제안한다. 일단, 슬라브의 두 개의 주면을 위한 금속 쉬트(metal cladding) 또는 외장(facings)에 의해 슬라브 몸체(기포 유리 코어)의 경화 중에 응력이 유지된다. 종판(end-plate)은 그 슬라브 몸체 이동 중 특정지점(오프닝)에 제품을 통해 횡단하여 삽입되고, 연속적인 제품의 단면은 길이방향으로 일정크기만큼 절단되고, 거기에서 단면은 금속 쉬트(caldding)와 슬라브 몸체(기포 유리 코어)의 확장계수를 다르게 함으로써 유발되는 두 축에 따른 압력과, 부분적 으로 그 주면에 수직한 세 번째 축에 제품의 공기압축의 결과로서 프리 스트레스(pre-stress)를 받는다.
제품의 변경된 형상은 금속 쉬트 또는 외장을 완전히 제거하여 기계적 프리 스트레스 없이 주조 코팅과 동일한 것을 프리 스트레스를 제공한다.
다른 미국특허 6,153,135뿐만 아니라 이러한 특허에서, 열전도성은 움직이는 가스 분자가 기포 셀의 한쪽 벽에서 기포 셀의 다른 쪽 벽으로 이동 중에 다른 분자와 충돌하는 한 가스 압력에 의존하지 않는다는 것을 고려하고 있지 않다. 즉, 자유 경로는 셀의 크기보다 더 짧다.
이론적으로, 열전도율은 가스 분자의 자유 경로가 기포 셀 벽 사이의 거리보다 짧은 한, 셀 내부의 가스 압력에 의존하지 않는다. 선행발명 1에서 제시한 열전도율은 10torr(=1,335Pa)의 압력에서 시작하여 감소한다는 사실은 그 기포에 있는 셀의 크기는 3㎛ 보다 더 작아야만 한다는 것을 의미한다. 대개 기포 유리를 위한 셀의 크기는 0.1mm에서 수 mm 사이이다. 따라서, 열전도율은 가스 압력이 1Pa(=0.0075torr) 이하일 때만 감소하기 시작한다. 가스 압력이 0.1Pa 보다 훨씬 낮을 때, 열전도율은 주로 기포 셀 벽에 있는 물질에 의해 주로 결정된다. 즉, 그것은 기포 유리의 감소하는 밀도와 함께 감소되어야 한다. 다른 열전도는 가시광선 및 적외선의 복사에 의해 결정된다. 기포 유리의 기포 셀 내부에서 빛을 반사하는 한, 그 복사 열전도는 낮게 유지된다. 하지만, 기포 유리의 매우 낮은 밀도는 각 기포 셀의 부피를 증가시킴으로써 달성될 수 있고, 그것은 더 적은 기포 셀의 벽이 기포 유리의 블록을 통해 빛의 경로가 되고, 더 많은 빛이 통과할 수 있음을 의미 한다. 열전도의 복사 부분을 감소시키기 위해, 기포 유리 블록의 표면에 몇몇 적외선에 민감한 흡수코팅, 이를테면 SnO2가 사용될 수 있다.
셀의 내부에 가스를 지닌 통상의 기포 유리는 35~100mW/mK의 열전도율을 가지고 있다. 이것은 진공 열단열 판넬을 위한 7~12mW/mK의 상기 개시된 열전도율과 선행발명 1에서 기술된 다른 플라스틱 기포와 비교할 때, 좋지 않은 것이다.
그러나, 그럼에도 불구하고 폴리이소시아누레이트(polyisocyanurate) 판넬은 기포로부터 샐 수 있는 프레온 가스인 CFC(Chloro-FluoroCarbon)를 포함하기 때문에 기포 유리는 폴리이소시아누레이트 판넬이 바람직할 것이다.
경질 기포 폴리우레탄은 또한 빌딩 에너지 효율 주택을 단열하는데 인기 있지만, CFC와 HCFC(HydroChloro-FluoroCarbon)가 그 제조공정이 완료된 후 발산될 수 있다는 유사한 문제점을 내포한다. 따라서, 이러한 의도되지 않은 부산물이 그러한 제조공정 과정에서 발생되고, 그러한 가스의 사용은 해로운 환경 영향을 유발한다.
거기에 덧붙여, 일반적인 기포 유리, 다른 모든 단열재의 주요 단점인 시간에 따른 생물학적, 화학적 분해와, 단열 지붕과 빌딩의 벽으로 사용됨에도 불구하고 겨우 5~15년 정도밖에 되지 않는 수명, 어느 경우에는 심지어 해충, 물 또는 얼음에 의한 손상으로 인한 기포의 완전 분해로 이어져 유효한 기능적 특성을 가지는 기대수명이 1년 이하라는 문제점이 있다.
즉, 앞서 기술한 진공 단열 판넬의 주요 문제점은 그들의 낮은 기대수명이 다. 그 이유는 중심체 주변의 필름이 화학적으로 대기 가스의 영향 하에서 분해되기 쉽기 때문이다.
또한, 시간이 지남에 따라 봉인의 내부에 진공의 손실을 가져오는 노화에 의한 높은 분해가능성이 존재한다. 다시 말하면, 최초의 좋은 단열성능의 손실이 발생한다. 덧붙여, 플라스틱 생산을 위해 사용되는 모든 화학적 반응물은 플라스틱의 노화에 따라 발산되고, 그러한 반응물의 다수는 공공 위생에 안전하지 못하고 유해하다.
설치류는 가끔 미네랄 울과 유리 울 단열재에 해를 입힌다. 건물의 보수를 하는 동안 울 단열재가 딱딱하게 뭉치거나 심지어 완전히 벗겨져 나간 것이 종종 발견된다. 또한, 울 단열재는 물을 흡수하고, 만약 물과 서리에 노출되면 20번 이상 무게가 변화하고 결국 건물 붕괴의 요인이 될 수 있다.
섬유유리 단열을 위한 봉인이 노화로 인해 분해될 때, 대기압의 작은 변화로도 봉인의 부피를 변화시킬 수 있고, 섬유유리의 작은 분말은 작은 틈을 통해 봉인으로부터 방으로 새어나올 수 있다. 그 결과로서 사람들의 폐가 오염될 수 있고, 심지어 암을 유발할 수 있다. 건물의 단열 손실이 있을 때, 보수작업 비용은 대부분 수명이 긴 기포 유리와 비교하여 건물의 건설시점에서 단열로 인해 절감된 모든 초기 절감액을 초과할 수 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 기존의 모든 다른 단열재보다 향상된 고립성 특성을 제공하고 생물학적으로 그리고 환경적으로 안전하고 해충에 강하며, 다른 경쟁적 물질보다 훨씬 더 긴 기대수명을 가진 진공 기포 유리의 제조방법을 제공하고,
또한, 비교적 간단하면서 상업적으로 대량생산을 위한 훨씬 더 비용 효율적이고, 10mW/mK보다 작은 열전도율을 제공하며,
그리고, 어떤 재활용된 혼합 유리 분말도 이용할 수 있는 진공 기포 유리의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 진공 기포 유리의 제조방법은 a) 유리 분말, 기포제 분말 및 가스ㆍ수증기 흡수제를 혼합하는 단계;
b) 진공펌프에 연결되는 미세관을 가진 유리용기 내부에 상기 혼합물을 위치시키는 단계;
c) 상기 유리용기의 압력이 0.1 Pa 이하의 압력이 되도록 진공펌프를 이용하여 공기를 뽑아내는 단계;
d) 상기 유리용기가 기밀로 밀봉되고 진공펌프로부터 분리되도록 미세관을 가열하여 커팅하는 단계;
e) 녹은 유리에 붙지 않고, 팽창된 기포 유리에서 원하는 블록의 형태를 형성시킬 수 있는 벽을 가진 내열 주형박스에 상기 유리용기를 위치시키는 단계;
f) 700 내지 1300℃의 온도로 가열하여 팽창된 기포유리를 생산하는 단계;
g) 상기 팽창된 기포 유리로 내열 주형박스의 전 용량을 채운 뒤, 450 내지 600℃의 온도로 냉각시켜 기포 유리 내에 기포 셀 벽을 지닌 블록을 제조하는 단계;
h) 상기 블록을 450 내지 600℃의 온도로 유지시켜 이미 방출된 가스를 상기 가스ㆍ수증기 흡수제로 재흡수시키고, 0.1 Pa 이하의 최종 압력으로 상기 셀 내부의 압력을 감소시키는 단계; 및
i) 상기 블록을 -1 내지 -0.5℃/min로 서냉하는 단계를 포함한다.
아울러, 상기 혼합물이 담긴 유리용기의 벽의 초기두께는 단열재를 생산하기 위하여 팽창 후 0.3mm 이하의 두께를 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.
삭제
게다가, 상기 혼합물이 담긴 상기 유리용기의 벽의 초기두께는 단열재를 생산하기 위하여 팽창 후 0.3 내지 5mm의 두께를 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, CaCO3 또는 MgCO3에서 선택된 하나 이상의 기포제 분말 1 내지 3 중량%, BaO로 이루어진 가스 및 수증기 흡수제는 2 내지 25 중량% 및 잔량의 유리 분말을 포함하며, 상기 기포 셀 벽의 평균직경이 10㎛ 이상인 것을 특징으로 할 수 있다.
더욱이, CaSO4로 이루어진 기포제 분말 0.5 내지 3 중량%, BaO, CaO 또는 Al2O3에서 선택된 하나 이상의 가스 및 수증기 흡수제 2 내지 25 중량% 및 잔량의 유리 분말을 포함하며, 상기 기포 셀 벽의 평균직경이 10㎛ 이상인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, Ca(OH)2 또는 MgCO3에서 선택된 하나 이상의 기포제 분말 0.5 내지 3 중량%, BaO, CaO 또는 Al2O3에서 선택된 하나 이상의 가스 및 수증기 흡수제 2 내지 25 중량% 및 잔량의 유리 분말을 포함하며, 상기 기포 셀 벽의 평균직경 10㎛ 이상인 것을 특징으로 할 수 있다.
게다가, 상기 Ca(OH)2, CaCO3, MgCO3 또는 CaSO4에서 선택된 하나 이상의 기포제 분말 0.5 내지 3 중량%, BaO, CaO 또는 Al2O3에서 선택된 하나 이상의 가스 및 수증기 흡수제 2 내지 25 중량% 및 잔량의 유리 분말을 포함하며, 상기 기포 셀 벽의 평균직경이 10㎛ 이상인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 유리 분말은 10 내지 700㎛의 평균입자경인 것을 특징으로 할 수 있다.
더욱이, 상기 기포제 분말은 1 내지 8㎛의 평균입자경인 것을 특징으로 할 수 있다.
아울러, 상기 가스 및 수증기 흡수제는 1 내지 5㎛의 평균입자경인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 내열 주형박스는 하우징과 커버로 이루어지며, 상기 하우징과 커버는 녹은 유리에 붙지 않도록 형성되되, 상기 커버는 550℃ 이하의 온도에서 용융되는 금속 박막으로 구성되거나, 모래 또는 내열 분말의 재질로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 내열 주형박스는 하우징과 커버로 이루어지며, 상기 하우징은 녹은 유리에 붙지 않도록 형성되되, 상기 커버는 원하는 진공 기포 유리 블록의 형태로 팽창된 기포 유리를 형성할 수 있고, 녹은 유리에 잘 붙는 것을 특징으로 할 수 있다.
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삭제
본 발명인 진공 기포 유리의 제조방법에 의하면,
첫째, 기존의 모든 다른 단열재보다 향상된 고립성 특성을 제공하고 생물학 적으로 그리고 환경적으로 안전하고 해충에 강하며, 다른 경쟁적 물질보다 훨씬 더 긴 기대수명을 가진 진공 기포 유리의 제조방법을 제공할 수 있다.
둘째, 비교적 간단하면서 상업적으로 대량생산을 위한 훨씬 더 비용 효율적이고, 10mW/mK보다 작은 열전도율을 제공하는 진공 기포 유리의 제조가 가능하다.
셋째, 어떤 재활용된 혼합 유리 분말도 이용할 수 있는 진공 기포 유리의 제조가 가능한 장점이 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하 본 발명의 제1실시예에 따른 진공 기포 유리의 제조방법을 설명한다.
도 2a 내지 도 2g는 본 발명의 진공 기포 유리의 제조방법을 나타낸 개념도 이다.
도 2a 내지 도 2b에 도시된 바와 같이 본 발명의 진공 기포 유리의 제조방법은 먼저
a) 유리 분말, 기포제 분말과, 가스 및 수증기 흡수제를 혼합하는 단계;를 거쳐 혼합물(20)을 만든다.
이 때, 상기 기포제는 Ca(OH)2, CaSO4, MgCO3 및 CaCO3 로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, 상기 가스 및 수증기 흡수제는 CaO, BaO 및 Al2O3로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것이 바람직하다
b) 진공펌프(60)에 연결되는 미세관(50)을 가진 유리용기(10) 내부에 상기 혼합물(20)을 위치시키는 단계;를 거친다.
이 때, 상기 미세관(50)은 유리용기(10)의 끝을 가스를 공급하는 라인(30)에 연결된 가스버너(40)에 의해 가열되어 형성될 수 있다.
물론 가스버너(40) 뿐만 아니라, 플라즈마, 레이저 및 기타 다른 적절한 절단도구가 사용될 수도 있다.
또한, 상기 혼합물(20)이 담긴 유리용기(10)의 벽의 초기두께는 초경량의 단열재를 생산하기 위하여 팽창 후 0.3mm 이하의 두께를 가질 수도 있고,
일반 단열재를 생산하기 위하여 팽창 후 0.3 내지 5mm의 두께를 가질 수도 있다.
다음으로 도 2c에 도시된 바와 같이 본 발명의 진공 기포 유리의 제조방법은
삭제
c) 상기 유리용기(10)의 압력이 0.1 Pa 이하의 압력이 되도록 진공펌프(60)를 이용하여 공기를 뽑아내는 단계;에 의해 진공 상태가 되고,
이 때, 상기 진공펌프(60)는 튜브(70)에 의해 쿨러(80)에 연결되고, 쿨러(80)는 튜브(70)에 의해 상기 유리용기(10)에 연결되며, 이는 공지의 기술과 같다.
다음으로 도 2d 내지 도 2e에 도시된 바와 같이 본 발명의 진공 기포 유리의 제조방법은
삭제
d) 상기 유리용기(10)가 기밀로 밀봉되고 진공펌프(60)로부터 분리되도록 미세관(50)을 가열하여 커팅하는 단계;를 거쳐 유리용기(10)는 밀봉된다.
이 때, 미세관(50)을 가열하여 커팅할 때는 앞서 사용한 가스버너(40)를 이용할 수 있다.
다음으로 도 2f에 도시된 바와 같이 본 발명의 진공 기포 유리의 제조방법은
e) 녹은 유리에 붙지 않고, 팽창된 기포 유리에서 원하는 블록의 형태를 형성시킬 수 있는 벽을 가진 내열 주형박스(90)에 상기 유리용기(10)를 위치시키는 단계;에서 주형박스(90)는 하우징(91)과 커버(92)를 가지고 있어서 밀봉이 가능해야 한다.
다음으로 도 2g에 도시된 바와 같이 본 발명의 진공 기포 유리의 제조방법은
삭제
f) 700 내지 1300℃의 온도로 가열하여 팽창된 기포유리를 생산하는 단계;에 의해 가열되고 이 온도에서 셀 내부의 가스 압력은 101kPa 이상의 높은 압력이고, 통상의 기포 유리의 제조방법과 유사하다.
g) 상기 팽창된 기포 유리로 내열 주형박스(90)의 전 용량을 채운 뒤, 450 내지 600℃의 온도로 급냉시켜 기포 유리 내에 단단한 셀(101) 벽을 지닌 블록을 제조하는 단계;
삭제
h) 상기 블록을 450 내지 600℃의 온도로 유지시켜 이미 방출된 가스를 가스·수증기 흡수제로 재흡수시키고, 0.1 Pa 이하의 최종 압력으로 상기 셀(101) 내부의 압력을 감소시키는 단계; 및
i) 상기 블록을 -1 내지 -0.5℃/min로 서냉하는 단계를 거쳐서 최종적으로 진공 기포 유리(100)가 생성된다.
다시 말하면, 통상의 유리 층에 의해 모든 면이 덮인 기포 유리 블록의 형성 후에 기포 유리 블록 내부의 기포 셀 벽의 응고를 제공하고, 기포 글라스의 표면의 글라스 층의 손상을 피하기 위하여 450~600℃ 사이의 가능한 낮은 온도로 급속 냉각이 필요하다. 또한, 상기 f)단계에서 셀 내부의 압력은 가열에 의해 이루어지며, h)단계에서 셀 내부의 압력은 가스가 급랭 및 가스·수증기 흡수제의 작용에 의해 재흡수되어 진공펌프의 동작에 의해 이루어진 0.1Pa이하의 압력으로 이루어진다.
기포 셀의 벽에 갇힌 채로 모든 가스 및 수증기가 가스 및 수증기 흡수제로 흡수되면, 셀 내부의 가스 압력은 0.1Pa 이하인 채, 기포 유리는 진공 기포 유리로 변환된다. 유리가 더 낮은 온도에서 끈적이지 않게 될 때, 내부 응력에 무관하게 기포 글라스의 블록을 생산하기 위해 필요하도록 온도는 -0.5~1℃/min 등의 속도로 더 늦게 감소되어야 한다.
상기 내열 주형박스(90)가 용해된 글라스재료에 붙지 않아야하므,로 글라스 재료의 용해온도 보다 높은 정도의 내열성이 요구된다.
여기서, 상기 기포제 분말은 CaCO3 또는 MgCO3에서 선택된 하나 이상의 것으로서 1 내지 3 중량%이고, 상기 가스 및 수증기 흡수제는 BaO로 이루어진 것으로 2 내지 25 중량%이며, 나머지 잔량의 유리 분말을 포함하는 것이 바람직하며, 상기 기포 셀(101) 벽의 평균직경 10㎛ 이상인 것이 바람직하다. 이때, 상기 기포 셀(101) 벽의 평균직경은 광학 또는 전자현미경 등의 측정장치에 의해 측정될 수 있다.
또는, 상기 기포제 분말은 CaSO4는 0.5 내지 3 중량%이고, 상기 가스 및 수증기 흡수제는 BaO, CaO 또는 Al2O3에서 선택된 하나 이상의 것으로서 2 내지 25 중량%이며, 나머지 잔량의 유리 분말을 포함하는 것이 바람직하며, 상기 기포 셀(101) 벽의 평균직경이 10㎛ 이상인 것이 바람직하다.
또한, 상기 기포제 분말은 Ca(OH)2 또는 MgCO3에서 선택된 하나 이상의 것으로서 0.5 내지 3 중량%이고, 상기 가스 및 수증기 흡수제는 BaO, CaO 또는 Al2O3에서 선택된 하나 이상의 것으로서 2 내지 25 중량%이며, 나머지 잔량의 유리 분말을 포함하는 것이 바람직하며, 상기 기포 셀(101) 벽의 평균직경이 10㎛ 이상인 것이 바람직하다.
또한, 상기 기포제 분말은 Ca(OH)2, CaCO3, MgCO3 또는 CaSO4에서 선택된 하나 이상의 것으로서 0.5 내지 3 중량%이고, 상기 가스 및 수증기 흡수제는 BaO, CaO 또는 Al2O3에서 선택된 하나 이상의 것으로서 2 내지 25 중량%이며, 나머지 잔량의 유리 분말을 포함하는 것이 바람직하며, 상기 기포 셀(101) 벽의 평균직경이 10㎛ 이상인 것이 바람직하다.
그리고, 상기 유리 분말은 10 내지 700㎛의 평균입자경인 것이 바람직하고, 상기 기포제 분말은 1 내지 8㎛의 평균입자경인 것이 바람직하며, 상기 가스 및 수증기 흡수제는 1 내지 5㎛의 평균입자경인 것이 바람직하다.
여기서, 상기 평균입자경은 부피평균입자경을 기초로 계산된다. 상기 부피평균입자경은 분말 샘플의 무게를 측정하고, 현미경으로 이 샘플 내의 입자 수를 센 후, 분말 입자의 수로 무게를 나누어, 입자의 평균 무게를 계산한다. 그러고 나서, 입자의 밀도로 평균 무게를 나누어 입자의 평균 부피를 계산한 뒤 상기 입자의 평균부피에 3제곱근을 하면 평균입자경이 계산된다.
도 3은 본 발명의 진공 기포 유리의 제조방법에 의해 제조된 진공 기포 유리의 제1실시예를 나타낸 사시도이다.
여기서, 상기 내열 주형박스(90)는 하우징(91)과 커버(92)로 이루어지며, 550℃ 이하의 온도에서 용융되는 금속 박막으로 구성되거나, 모래 또는 내열 분말의 재질로 구성되어 진공 기포 유리(100)가 완성된 후 제거가 용이한 것이 바람직하다.
다시 말하면, 진공 기포 글라스의 생산을 위하여, 하우징(91) 뿐만 아니라 주형박스의 커버(92)는 용해된 글라스 재료에 붙지 않는 것으로 덮이거나 만들어져야 한다. 그러한 커버(92)는 녹는점이 550℃ 이하인 금속(Zn, Pb, Sn)의 얇은 층에 의해 또는 모래에 의해 또는 고온에 강한 가루 등에 의해 이루어질 수 있다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이 내열 주형박스(90)가 제거되면 진공 기포 유리가 완성된다.
이하, 본 발명의 제2실시예에 의한 진공 기포 유리의 제조방법을 설명한다.
도 4는 본 발명의 진공 기포 유리의 제조방법에 의해 제조된 진공 기포 유리의 제2실시예를 나타낸 사시도이다.
다른 제조과정은 상기 제1실시예와 동일하나, 본 발명의 제2실시예에 의한 진공 기포 유리의 제조방법은 상기 내열 주형박스(90)의 커버(92)는 원하는 진공 기포 유리 블록의 형태로 팽창된 기포 유리를 형성할 수 있고, 녹은 유리에 잘 붙는 것을 특징으로 한다.
다시 말하면, 커버(92)는 유리 벽돌이나 다른 열저항 건축재료로 이루어져서 그 자체가 외부 마감이 될 수 있게 되는 것이다.
즉, 본 발명의 제2실시예는 완성된 진공 기포 유리(100)에 커버(92)가 붙는 점이 상기 제1실시예와 다른 점이다.
도 5는 본 발명의 진공 기포 유리의 제조방법에 따른 진공 기포 유리의 단면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의해 제조된 진공 기포 유리(100)는 내부에 기포 셀(101)이 형성되어 본 발명의 목적인 비교적 간단하면서 상업적으로 대량생산을 위한 비용효율적이고, 10mW/mK보다 작은 열전도율을 제공하는 진공 기포 유리의 제조가 가능하게 된다.
또한, 본 발명에 따르면, 혼합 유리조각 같은 폐유리가 재활용을 위한 물질재생장치 같은 적당한 곳으로부터 얻어진다. 분리된 유리가 원하는 크기를 얻기 위해 표준 압착과 연마 작업으로 이송되기 전에 많은 공지된 표준분리 공정이 원하는 분리도를 얻기 위해 사용될 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
도 1은 선행발명 1에 개시된 다이어그램 1,
도 2a 내지 도 2g는 본 발명의 진공 기포 유리의 제조방법을 나타낸 개념도,
도 3은 본 발명의 진공 기포 유리의 제조방법에 의해 제조된 진공 기포 유리의 제1실시예를 나타낸 사시도,
도 4는 본 발명의 진공 기포 유리의 제조방법에 의해 제조된 진공 기포 유리의 제2실시예를 나타낸 사시도,
도 5는 본 발명의 진공 기포 유리의 제조방법에 따른 진공 기포 유리의 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10... 유리용기 20...혼합물
30...라인 40...가스버너
50...미세관 60...진공펌프
70...튜브 80...쿨러
90...주형박스 91...하우징
92...커버 100...기포 유리
101...기포 셀

Claims (12)

  1. a) 유리 분말, 기포제 분말 및 가스ㆍ수증기 흡수제를 혼합하는 단계;
    b) 진공펌프에 연결되는 미세관을 가진 유리용기 내부에 상기 혼합물을 위치시키는 단계;
    c) 상기 유리용기의 압력이 0.1 Pa 이하의 압력이 되도록 진공펌프를 이용하여 공기를 뽑아내는 단계;
    d) 상기 유리용기가 기밀로 밀봉되고 진공펌프로부터 분리되도록 미세관을 가열하여 커팅하는 단계;
    e) 녹은 유리에 붙지 않고, 팽창된 기포 유리에서 원하는 블록의 형태를 형성시킬 수 있는 벽을 가진 내열 주형박스에 상기 유리용기를 위치시키는 단계;
    f) 700 내지 1300℃의 온도로 가열하여 팽창된 기포유리를 생산하는 단계;
    g) 상기 팽창된 기포 유리로 내열 주형박스의 전 용량을 채운 뒤, 450 내지 600℃의 온도로 냉각시켜 기포 유리 내에 기포 셀 벽을 지닌 블록을 제조하는 단계;
    h) 상기 블록을 450 내지 600℃의 온도로 유지시켜 이미 방출된 가스를 상기 가스ㆍ수증기 흡수제로 재흡수시키고, 0.1 Pa 이하의 최종 압력으로 상기 셀 내부의 압력을 감소시키는 단계; 및
    i) 상기 블록을 -1 내지 -0.5℃/min로 서냉하는 단계를 포함하는 진공 기포 유리의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 혼합물이 담긴 유리용기의 벽의 초기직경이 단열재를 생산하기 위하여 팽창 후 0.3mm 이하의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 진공 기포 유리의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 혼합물이 담긴 상기 유리용기의 벽의 초기두께는 단열재를 생산하기 위하여 팽창 후 0.3 내지 5mm의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 진공 기포 유리의 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    CaCO3 또는 MgCO3에서 선택된 하나 이상의 기포제 분말 1 내지 3 중량%, BaO로 이루어진 가스 및 수증기 흡수제는 2 내지 25 중량% 및 잔량의 유리 분말을 포함하며, 상기 기포 셀 벽의 평균직경이 10㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 진공 기포 유리의 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    CaSO4로 이루어진 기포제 분말 0.5 내지 3 중량%, BaO, CaO 또는 Al2O3에서 선택된 하나 이상의 가스 및 수증기 흡수제 2 내지 25 중량% 및 잔량의 유리 분말을 포함하며, 상기 기포 셀 벽의 평균직경이 10㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 진공 기포 유리의 제조방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    Ca(OH)2 또는 MgCO3에서 선택된 하나 이상의 기포제 분말 0.5 내지 3 중량%, BaO, CaO 또는 Al2O3에서 선택된 하나 이상의 가스 및 수증기 흡수제 2 내지 25 중량% 및 잔량의 유리 분말을 포함하며, 상기 기포 셀 벽의 평균직경이 10㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 진공 기포 유리의 제조방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    Ca(OH)2, CaCO3, MgCO3 또는 CaSO4에서 선택된 하나 이상의 기포제 분말 0.5 내지 3 중량%, BaO, CaO 또는 Al2O3에서 선택된 하나 이상의 가스 및 수증기 흡수제 2 내지 25 중량% 및 잔량의 유리 분말을 포함하며, 상기 기포 셀 벽의 평균직경이 10㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 진공 기포 유리의 제조방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 유리 분말은 10 내지 700㎛의 평균입자경인 것을 특징으로 하는 진공 기포 유리의 제조방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 기포제 분말은 1 내지 8㎛의 평균입자경인 것을 특징으로 하는 진공 기포 유리의 제조방법.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 가스 및 수증기 흡수제는 1 내지 5㎛의 평균입자경인 것을 특징으로 하는 진공 기포 유리의 제조방법.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 내열 주형박스는 하우징과 커버로 이루어지며, 상기 하우징과 커버는 녹은 유리에 붙지 않도록 형성되되,
    상기 커버는 550℃ 이하의 온도에서 용융되는 금속 박막으로 구성되거나, 모래 또는 내열 분말의 재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 진공 기포 유리의 제조방법.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 내열 주형박스는 하우징과 커버로 이루어지며, 상기 하우징은 녹은 유리에 붙지 않도록 형성되되,
    상기 커버는 원하는 진공 기포 유리 블록의 형태로 팽창된 기포 유리를 형성할 수 있고, 녹은 유리에 잘 붙는 것을 특징으로 하는 진공 기포 유리의 제조방법.
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