KR101155928B1 - Ultra fine lightweighting foamed glass porous ceramics and manufacturing method of the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 유리 소지 내에 다수의 기공이 분포하는 발포유리 다공체에 있어서, 유리 소지와 소성 시에 기공을 형성하는 발포전구체를 포함하며, 상기 발포전구체는 유리 소지 100중량부에 대하여 0.5~15중량부 함유되고, 상기 발포전구체는 초산계 유기산 1가의 음이온과 무기 알칼리 1가의 양이온의 중화반응에 의해 합성된 제1전구체를 포함하는 초미세 발포유리 경량다공체 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 유리 소지 내에 다수의 균일한 기공이 분포하고, 균일한 기공 크기를 가지며, 무게가 가벼워 단열재, 흡음재, 차음재로 사용될 수 있는 초미세 발포유리 경량다공체를 얻을 수 있다.The present invention relates to a foamed glass porous body in which a plurality of pores are distributed in a glass body, comprising a foamed precursor which forms pores upon glass holding and firing, wherein the foamed precursor is 0.5 to 15 weight parts based on 100 parts by weight of glass body. The present invention relates to an ultrafine foamed glass lightweight porous body comprising a first precursor synthesized by neutralization of an acetic acid-based organic acid monovalent anion and an inorganic alkali monovalent cation. According to the present invention, a plurality of uniform pores are distributed in the glass substrate, have a uniform pore size, and have a light weight, thereby obtaining an ultrafine foamed glass lightweight porous body which can be used as a heat insulating material, a sound absorbing material, and a sound insulating material.
Description
본 발명은 발포유리 다공체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 초산계 유기산 1가의 음이온과 무기 알칼리 1가의 양이온의 중화반응에 의해 합성된 발포전구체를 포함하며, 유리 소지 내에 다수의 기공이 균일하게 분포하고, 균일한 기공 크기를 가지며, 무게가 가벼워 단열재, 흡음재 또는 차음재로 사용될 수 있는 초미세 발포유리 경량다공체 및 그 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a foamed glass porous body and a method for manufacturing the same, and more particularly to a foamed precursor synthesized by the neutralization reaction of an acetic acid-based organic acid monovalent anion and an inorganic alkali monovalent cation. The present invention relates to an ultrafine foamed glass lightweight porous body that is uniformly distributed, has a uniform pore size, and is light in weight, which can be used as a heat insulating material, a sound absorbing material, or a sound insulating material.
일반적으로 건축용 단열재 또는 방음재의 용도에 사용되는 스티로폼은 가볍고 단열 및 방음 효과가 양호하나, 내구성이 약하고, 발화 및 인화가 잘되므로 화재 발생시에는 유독가스를 발생하기 때문에 인명 피해가 큰 단점이 있으며, 최근에는 그의 사용이 제한되고 있다.In general, styrofoam used for building insulation or soundproofing material is light and has good insulation and soundproofing effect, but it is weak in durability and fires and ignites well, thus causing toxic gas in case of fire. His use is limited.
건축용 단열재나 방음재 등으로 많이 사용되는 유리섬유(glass fiber) 또는 암면 등은 기계적 강도가 약하고 재질의 노화에 의해 발생하는 분진 등이 인체에 유해하다는 것이 판명됨에 따라 그 사용이 점차 줄어들고 있다.Glass fiber or rock wool, which is widely used as a building insulation or soundproofing material, has a weak mechanical strength, and its use is gradually decreasing as it is found that dust generated by aging of the material is harmful to the human body.
흡음재로 페목재를 활용한 목재 흡음재가 있으나, 폐목재 수급의 원활성에 애로가 있다. There are wood sound absorbing materials that use wood as a sound absorbing material, but there are difficulties in the supply and demand of waste wood.
알루미늄(Al)과 같은 금속재 흡음재가 있으나, 이러한 금속재 흡음재는 고가이므로 가격 및 자원의 낭비적 요소가 존재한다. Although there is a metal sound absorbing material such as aluminum (Al), such metal sound absorbing material is expensive and there is a waste of cost and resources.
흡음재로 폴리우레탄, 폴리에스테르, 멜라민와 같은 폴리머계 유기질 흡음재가 있으나, 폐기물을 매립하거나 연소 폐기 처리하는 등에 있어서 많은 문제점이 있다. As the sound absorbing material, there are polymer-based organic sound absorbing materials such as polyurethane, polyester, and melamine, but there are many problems in the landfilling or the combustion disposal process.
이에 따라, 최근에는 이를 대체할 수 있는 건축용 발포재가 새로이 개발되고 있으며, 그 중에서도 대표적인 것으로 발포 유리를 들 수 있다. Accordingly, in recent years, a building foam that can replace it has been newly developed, and among them, foam glass may be exemplified.
발포 유리는 무기질인 유리의 특성을 가지면서, 기포의 형성에 기인한 경량성, 단열성, 차음성 및 불연성 등의 특성을 발휘하기 때문에 보온단열재, 방음 및 흡음재로서 구조물이나 건축물에 많이 적용되고 있다.Foamed glass has many properties such as heat insulating material, sound insulation and sound-absorbing material because it has properties of inorganic glass and exhibits properties such as light weight, heat insulation, sound insulation and non-combustibility due to the formation of bubbles.
대한민국 등록특허공보 제10-0194107호는 소다석회 유리 분쇄물, 폐유리 분쇄물 또는 유리 연마슬러지와 함께 수산화인회석 또는 수산화인산칼슘 화합물을 첨가하여 조성물을 성형한 후 열처리하여 소결 및 발포시키는 발포유리 제조방법에 대하여 제시하고 있다. Republic of Korea Patent Publication No. 10-0194107 is prepared by adding a hydroxyapatite or calcium hydroxide phosphate compound together with soda lime glass crushed, waste glass crushed or glass polishing sludge to form a composition and then heat-treated by sintering and foaming The method is presented.
또한, 대한민국 공개특허공보 제1999-008535호는 기존 유리 제품의 분쇄물, 브라운관용 유리의 연마 슬러지 등과 같은 폐유리 분말에 발포제로서 탄소, 탄산칼슘, 돌로마이트, 인산칼슘, 탄화규소 등을 첨가하여 압축가압성형하거나 거푸집을 이용하여 성형하여 발포한 적층구조의 발포유리에 대하여 제시하고 있다. In addition, Korean Patent Laid-Open Publication No. 1999-008535 discloses compression by adding carbon, calcium carbonate, dolomite, calcium phosphate, silicon carbide, etc. as a blowing agent to waste glass powders such as crushed products of conventional glass products, abrasive sludge of CRT glass, etc. A foamed glass having a laminated structure foamed by pressing or molding using a die is proposed.
그러나, 종래의 발포 유리 다공체 세라믹스의 문제는 고상 및 슬러리 상태의 일반적 발포제 첨가에 의존함으로써 좁은 소성 범위, 불균일 기공 크기, 불균일 기공 분포를 가지므로 제품의 이용에 한계가 있고 생산에 제약에 많았다.
However, the problem of conventional foamed glass porous ceramics has a narrow plastic range, non-uniform pore size, and non-uniform pore distribution by relying on the addition of general blowing agents in the solid and slurry state, thus limiting the use of the product and limiting production.
본 발이 해결하려는 과제는 초산계 유기산 1가의 음이온과 무기 알칼리 1가의 양이온의 중화반응에 의해 합성된 발포전구체를 포함하며, 유리 소지 내에 다수의 기공이 균이하게 분포하고, 균일한 기공 크기를 가지며, 무게가 가벼워 단열재, 흡음재 또는 차음재로 사용될 수 있는 초미세 발포유리 경량다공체 및 그 제조방법을 제공함에 있다.
The problem to be solved by the present invention includes a foamed precursor synthesized by the neutralization reaction of acetic acid monovalent monovalent acid and inorganic alkali monovalent cation, a number of pores uniformly distributed in the glass substrate, has a uniform pore size The present invention provides an ultra-fine foam glass lightweight porous body which can be used as a heat insulating material, a sound absorbing material, or a sound insulating material due to its light weight.
본 발명은, 유리 소지 내에 다수의 기공이 분포하는 발포유리 다공체에 있어서, 유리 소지와 소성 시에 기공을 형성하는 발포전구체를 포함하며, 상기 발포전구체는 유리 소지 100중량부에 대하여 0.5~15중량부 함유되고, 상기 발포전구체는 초산계 유기산 1가의 음이온과 무기 알칼리 1가의 양이온의 중화반응에 의해 합성된 제1전구체를 포함하며, 상기 음이온은 CH3COO- 이온이고 상기 양이온은 K+, Na+, Ba2+, Mg2+, Ca2+ 또는 B3+인 초미세 발포유리 경량다공체를 제공한다.The present invention relates to a foamed glass porous body in which a plurality of pores are distributed in a glass body, comprising a foamed precursor which forms pores upon glass holding and firing, wherein the foamed precursor is 0.5 to 15 weight parts based on 100 parts by weight of glass body. And a foamed precursor comprises a first precursor synthesized by neutralization of an acetic acid monovalent anion and an inorganic alkali monovalent cation, wherein the anion is CH 3 COO − ion and the cation is K + , Na It provides an ultrafine foamed glass porous body which is + , Ba 2+ , Mg 2+ , Ca 2+ or B 3+ .
상기 발포전구체는, 인산계 무기산과 알칼리계 수산화물의 중화에 의해 합성된 인산계 알칼리 무기물과 상기 제1전구체가 가열 교반 반응에 의해 합성된 제2전구체로 이루어진 것일 수 있다. The foamed precursor may be composed of a phosphoric acid alkali inorganic material synthesized by neutralization of a phosphoric acid inorganic acid and an alkali hydroxide and a second precursor synthesized by a heating stirring reaction.
상기 인산계 무기산은 HPO4 - 이온 또는 H2PO4 2 -이온을 포함하는 무기산이고, 상기 알칼리계 수산화물은 KOH, NaOH, Ba(OH)2, Mg(OH)2, Ca(OH)2 및 B(OH)3 중에서 선택된 1종 이상의 수산화물로 이루어진 것일 수 있다. The phosphoric acid inorganic acid is an inorganic acid containing HPO 4 - ions or H 2 PO 4 2 - ions, and the alkali hydroxide is KOH, NaOH, Ba (OH) 2 , Mg (OH) 2 , Ca (OH) 2 and It may be composed of one or more hydroxides selected from B (OH) 3 .
또한, 상기 발포전구체는, 알칼리 수산화물로 표면반응 처리된 무기계 2가 탄화물이 상기 제2전구체에 첨가되어 가열 교반 반응에 의해 합성된 제3전구체로 이루어진 것일 수 있다. In addition, the foamed precursor may be composed of a third precursor synthesized by heating and stirring reaction by adding an inorganic divalent carbide surface-treated with an alkali hydroxide to the second precursor.
또한, 상기 발포전구체는, 인산계 무기산과 알칼리계 수산화물의 중화에 의해 합성된 인산계 알칼리 무기물과 상기 제1전구체가 가열 교반 반응에 의해 합성된 제2전구체에, 알칼리 수산화물로 표면반응 처리된 무기계 2가 탄화물이 첨가되어 가열 교반 반응에 의해 합성된 제4전구체로 이루어진 것일 수 있다. In addition, the foamed precursor is an inorganic type surface-treated with an alkali hydroxide on a second precursor obtained by synthesizing the phosphoric acid-based inorganic inorganic material and the alkali hydroxide by the neutralization of the alkali-based hydroxide and the first precursor by heating and stirring reaction. The divalent carbide may be added to consist of a fourth precursor synthesized by a heating and stirring reaction.
상기 탄화물은, BaCO3, MgCO3 및 CaCO3 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 이루어진 것일 수 있다. The carbide may be made of at least one material selected from BaCO 3 , MgCO 3 and CaCO 3 .
또한, 본 발명은, 초산계 유기산 1가의 음이온과 무기 알칼리 1가의 양이온을 중화 반응시켜 제1전구체를 합성하여 발포전구체를 준비하는 단계와, 유리 분말을 준비하는 단계와, 상기 유리 분말을 분쇄하면서 액상의 상기 발포전구체를 첨가하여 습식 분쇄하는 단계와, 습식 분쇄에 의해 얻어진 유리 슬러리를 여과 압착하고, 바인더를 첨가하여 성형 및 건조하는 단계와, 건조된 성형체를 퍼니스에 장입하고, 퍼니스의 온도를 상기 바인더가 분해되는 온도보다 높고 유리전이온도보다 낮은 온도로 상승시켜 상기 바인더를 태워 제거하는 단계와, 퍼니스를 유리전이온도보다 높고 유리의 용융 온도보다 낮은 소성 온도로 상승시켜 발포가 일어나게 하는 단계 및 퍼니스의 온도를 하강시켜 발포유리 다공체를 얻는 단계를 포함하며, 상기 발포전구체는 유리 분말 100중량부에 대하여 0.5~15중량부 함유되게 첨가하고, 상기 음이온은 CH3COO- 이온이고, 상기 양이온은 K+, Na+, Ba2+, Mg2+, Ca2+ 또는 B3+인 초미세 발포유리 경량다공체의 제조방법을 제공한다.The present invention also comprises the steps of preparing a precursor by synthesizing the first precursor by neutralizing the anion of the acetic acid-based organic acid monovalent and the inorganic alkali monovalent cation, and preparing a glass powder, while grinding the glass powder Adding the liquid foam precursor to wet grinding, filtering and pressing the glass slurry obtained by wet grinding, adding and binder to form and drying, charging the dried molded body to the furnace, and adjusting the temperature of the furnace. Burning to remove the binder by raising the temperature above the temperature at which the binder is decomposed and lower than the glass transition temperature, and raising the furnace to a firing temperature higher than the glass transition temperature and lower than the melting temperature of the glass to cause foaming; and Lowering the temperature of the furnace to obtain a foamed glass porous body, wherein the foamed precursor Addition be contained by 0.5 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of powder, and the anions are CH 3 COO - ions, and the cations K +, Na +, Ba 2+ ,
상기 발포전구체를 준비하는 단계는, 인산계 무기산과 알칼리계 수산화물의 중화시켜 인산계 알칼리 무기물을 합성하는 단계 및 상기 인산계 알칼리 무기물과 상기 제1전구체를 가열 교반 반응시켜 제2전구체를 합성하는 단계를 더 포함할 수 있다. The preparing of the foam precursor may include synthesizing a phosphoric acid alkali inorganic material by neutralizing a phosphoric acid inorganic acid and an alkali hydroxide, and synthesizing a second precursor by heating and stirring the phosphoric acid alkali inorganic material and the first precursor. It may further include.
또한, 상기 발포전구체를 준비하는 단계는, 상기 제1전구체를 합성하는 단계 후에, 무기계 2가 탄화물을 알칼리 수산화물 처리하고 상기 제1전구체와 가열 교반하여 제3전구체를 합성하는 단계를 더 포함할 수 있다. The preparing of the foam precursor may further include, after the synthesizing of the first precursor, treating the inorganic divalent carbide with an alkali hydroxide and heating and stirring the first precursor to synthesize a third precursor. have.
또한, 상기 발포전구체를 준비하는 단계는, 인산계 무기산과 알칼리계 수산화물의 중화시켜 인산계 알칼리 무기물을 합성하는 단계와, 상기 인산계 알칼리 무기물과 상기 제1전구체를 가열 교반 반응시켜 제2전구체를 합성하는 단계 및 무기계 2가 탄화물을 알칼리 수산화물 처리하고 상기 제2전구체와 가열 교반하여 제4전구체를 합성하는 단계를 더 포함할 수 있다. The preparing of the foam precursor may include synthesizing the phosphoric acid alkali inorganic material by neutralizing the phosphoric acid inorganic acid and the alkali hydroxide, and heating and stirring the phosphoric acid alkali inorganic material and the first precursor to form a second precursor. The method may further include synthesizing the inorganic precursor divalent carbide with alkali hydroxide, and heating and stirring the second precursor to synthesize a fourth precursor.
상기 탄화물은, BaCO3, MgCO3 및 CaCO3 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 이루어진 것일 수 있다.
The carbide may be made of at least one material selected from BaCO 3 , MgCO 3 and CaCO 3 .
본 발명에 의하면, 유리 소지 내에 다수의 기공이 균일하게 분포하고, 균질한 기공 크기를 가지며, 무게가 가벼워 단열재, 흡음재 또는 차음재로 사용될 수 있는 발포유리 경량다공체를 얻을 수 있다.
According to the present invention, a plurality of pores are uniformly distributed in the glass substrate, have a homogeneous pore size, and have a light weight, thereby obtaining a foamed glass porous body which can be used as a heat insulating material, a sound absorbing material or a sound insulating material.
도 1은 초미세 발포유리 경량다공체를 제조하기 위한 소성 공정을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 2는 실시예 1에 따라 제조된 초미세 발포유리 경량다공체의 선팽창율을 보여주는 도면이다.
도 3은 실시예 1에 따라 제조된 초미세 발포유리 경량다공체의 부피팽창율을 보여주는 도면이다.
도 3은 실시예 1에 따라 제조된 초미세 발포유리 경량다공체의 밀도 및 기공율을 보여주는 도면이다.
도 5는 실시예 1에 따라 690℃에서 소성되어 제조된 초미세 발포유리 경량다공체의 표면을 주사현미경(Scanning Electron Microscope; SEM)으로 관찰한 사진이다.
도 6은 실시예 1에 따라 750℃에서 소성되어 제조된 초미세 발포유리 경량다공체의 표면을 주사현미경(SEM)으로 관찰한 사진이다.
도 7은 실시예 2에 따라 690℃에서 소성되어 제조된 초미세 발포유리 경량다공체의 표면을 주사현미경(SEM)으로 관찰한 사진이다.
도 8은 실시예 2에 따라 750℃에서 소성되어 제조된 초미세 발포유리 경량다공체의 표면을 주사현미경(SEM)으로 관찰한 사진이다.
도 9는 실시예 3에 따라 690℃에서 소성되어 제조된 초미세 발포유리 경량다공체의 표면을 주사현미경(SEM)으로 관찰한 사진이다.
도 10은 실시예 3에 따라 750℃에서 소성되어 제조된 초미세 발포유리 경량다공체의 표면을 주사현미경(SEM)으로 관찰한 사진이다.
도 11은 실시예 4에 따라 690℃에서 소성되어 제조된 초미세 발포유리 경량다공체의 표면을 주사현미경(SEM)으로 관찰한 사진이다.
도 12는 실시예 4에 따라 750℃에서 소성되어 제조된 초미세 발포유리 경량다공체의 표면을 주사현미경(SEM)으로 관찰한 사진이다.1 is a view showing for explaining a firing process for producing an ultra-fine foam glass lightweight porous body.
2 is a view showing the linear expansion rate of the ultra-fine foam glass lightweight porous body prepared according to Example 1.
3 is a view showing the volume expansion rate of the ultra-fine foam glass lightweight porous body prepared according to Example 1.
Figure 3 is a view showing the density and porosity of the ultra-fine foam glass lightweight porous body prepared according to Example 1.
Figure 5 is a photograph of the surface of the ultra-foam foam glass lightweight porous body prepared by firing at 690 ℃ according to Example 1 by a scanning electron microscope (Scanning Electron Microscope; SEM).
Figure 6 is a photograph of the surface of the ultra-foam foam glass lightweight porous body prepared by firing at 750 ℃ according to Example 1 by a scanning microscope (SEM).
Figure 7 is a photograph of the surface of the ultra-foam foam glass lightweight porous body prepared by firing at 690 ℃ according to Example 2 by a scanning microscope (SEM).
8 is a photograph of the surface of the ultra-foam foam glass lightweight porous body prepared by firing at 750 ° C. according to Example 2 with a scanning microscope (SEM).
Figure 9 is a photograph of the surface of the ultra-foam foam glass lightweight porous body prepared by firing at 690 ℃ according to Example 3 by a scanning microscope (SEM).
10 is a photograph observing the surface of the ultra-fine foam glass lightweight porous body prepared by firing at 750 ° C. according to Example 3 with a scanning microscope (SEM).
FIG. 11 is a photograph of the surface of the ultrafine foamed glass lightweight porous body prepared by firing at 690 ° C. according to Example 4, using a scanning microscope (SEM). FIG.
12 is a photograph observing the surface of the ultrafine foamed glass lightweight porous body prepared by firing at 750 ° C. according to Example 4 with a scanning microscope (SEM).
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the following embodiments are provided to those skilled in the art to fully understand the present invention, and may be modified in various forms, and the scope of the present invention is limited to the embodiments described below. It doesn't happen.
본 발명은 유리 소지(matrix) 내에 기공이 연속적으로 분산된 초미세 발포유리 경량다공체를 제시하며, 초산계 유기산 1가의 음이온과 무기 알칼리 1가의 양이온의 중화반응에 의해 제조된 합성물인 유무기복합 전구체(제1전구체)와, 인산계 알칼리 무기물과 제1전구체의 혼합물인 혼합전구체(제2전구체)와, 무기계 2가 탄화물을 제1전구체에 적정량 첨가하여 합성한 제3전구체와, 무기계 2가 탄화물을 제2전구체에 적정량 첨가하여 합성한 제4전구체 중에서 선택된 1종 이상의 액상 발포전구체를 유리 분말에 첨가하여 초미세 발포유리 경량다공체를 제조하는 방법을 제시한다. The present invention provides an ultra-fine foamed glass lightweight porous body in which pores are continuously dispersed in a glass matrix, and is an organic-inorganic composite precursor which is a composite prepared by neutralization of an acetic acid organic acid monovalent anion and an inorganic alkali monovalent cation. (First precursor), a mixed precursor (second precursor), which is a mixture of an alkali phosphoric acid-based precursor and a first precursor, a third precursor synthesized by adding an appropriate amount of an inorganic divalent carbide to the first precursor, and an inorganic divalent carbide. The present invention provides a method of preparing an ultrafine foamed glass lightweight porous body by adding at least one liquid foamed precursor selected from the fourth precursor synthesized by adding an appropriate amount to a second precursor.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제조된 초미세 발포유리 경량다공체는 경량다공체 재료, 즉 비드, 골재, 판재, 바닥재 등에 사용될 수 있으며, 10~20㎛ 크기의 미세기공을 갖고, 90% 이상의 높은 기공율을 나타내며, 20~60kgf/㎠의 압축강도를 갖고, 비중이 0.1~0.2 정도로서 초경량을 나타낸다. 상기 초미세 발포유리 경량다공체는 단열성, 불연성, 변형안정성, 경량성, 그리고 절단가공성이 높으므로 단열재, 흡음재 또는 차음재와 같은 건축용 경량 다공체로의 활용이 기대된다. Ultra-fine foam glass lightweight porous body prepared according to a preferred embodiment of the present invention can be used for lightweight porous material, that is, beads, aggregates, plates, flooring, etc., having micropores of 10 ~ 20㎛ size, high porosity of 90% or more It has a compressive strength of 20 to 60 kgf /
상기 유리 분말은 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 판유리용 소다석회 유리, 병유리용 소다석회 유리, 이화학용 붕규산 유리 등과 같은 기존 유리 제품의 분쇄물, 판유리 면취가공 슬러지, 폐유리분 등의 유리분, 유리용융물 등의 분쇄물 등과 같은 유리 분말일 수 있다. The glass powder is not particularly limited, and for example, a pulverized product of a conventional glass product such as soda lime glass for plate glass, soda lime glass for bottle glass, borosilicate glass for chemistry, glass chamfering sludge, waste glass powder, and the like. Glass powders such as powders, pulverized products such as glass melts, and the like.
산화물 유리는 SiO4 사면체 구조이며, 이 사면체는 꼭지점만 공유하고, 면과 모서리는 공유하지 않는 망목형 구조인데, 석회장석유리의 Na-O 결합은 공유결합인 Si-O 결합보다 약한 이온결합이며 산소이온들 근처에 한쪽만 연결된 기본구조를 가지고 있다. 따라서 1가, 2가 원소가 공존하는 대부분의 산화물은 Na2O가 들어가는 식으로 유리구조에 끼어들어 간다고 볼 수 있다. Oxide glass has a SiO 4 tetrahedron structure, which is a mesh-like structure that shares only vertices and does not share faces and edges.The Na-O bond of limestone glass is weaker than the covalent Si-O bond. It has a basic structure with only one side connected to oxygen ions. Therefore, it can be said that most oxides in which monovalent and divalent elements coexist in the glass structure in such a way that Na 2 O enters.
본 발명에서 사용하는 발포전구체는 4가지가 있는데, 유무기복합 전구체(제1전구체)와, 인산계 알칼리 무기물과 제1전구체를 혼합하여 합성한 혼합전구체(제2전구체)와, 알칼리 수산화물로 표면반응 처리된 무기계 2가 탄화물을 제1전구체와 혼합하여 합성한 제3전구체와, 알칼리 수산화물로 표면반응 처리된 무기계 2가 탄화물을 제2전구체와 혼합하여 합성한 제4전구체이다. There are four foam precursors used in the present invention. The organic precursors (first precursor), the mixed precursor (second precursor) synthesized by mixing the phosphate alkali inorganic material and the first precursor, and the alkali hydroxide surface The third precursor synthesized by mixing the reacted inorganic divalent carbide with the first precursor, and the fourth precursor synthesized by mixing the inorganic divalent carbide surface-treated with the alkali hydroxide with the second precursor.
위에서 언급한 제1전구체는 초산계 유기산 1가의 음이온(CH3COO- 이온)과 무기 알칼리 1가의 양이온(K+, Na+, Ba2+, Mg2+, Ca2+, B3+ 등)의 중화반응에 의해 제조된 합성물이고, 제2전구체는 인산계 무기산과 알칼리계 수산화물의 중화 합성물과 제1전구체의 합성 혼합물이다. 제3전구체는 무기계 2가 탄화물을 제1전구체에 적정량 첨가한 전구체?탄화물 혼합조성물이다. 제4전구체는 무기계 2가 탄화물을 제2전구체에 적정량 첨가한 전구체?탄화물 혼합조성물이다. 발포전구체는 소성과정 중 기본적으로 기포를 형성하는 역할을 한다. The above-mentioned first precursors are acetic acid monovalent anions (CH 3 COO − ions) and inorganic alkali monovalent cations (K + , Na + , Ba 2+ , Mg 2+ , Ca 2+ , B 3+, etc.). And a second precursor is a synthetic mixture of a neutralized compound of a phosphoric acid inorganic acid and an alkali hydroxide and a first precursor. The third precursor is a precursor-carbide mixed composition in which an appropriate amount of inorganic divalent carbide is added to the first precursor. The fourth precursor is a precursor-carbide mixture composition in which an appropriate amount of inorganic divalent carbide is added to the second precursor. Foam precursor serves to form bubbles basically during the firing process.
상기 유무기복합 전구체(제1전구체)는 이온극성 물질로 Na-O 결합 표면에서 기공형성을 하게 되고, 상기 혼합전구체(제2전구체)는 Si-O 결합 쪽에 위치하므로 안정상태 기공 결합유리를 형성하는 것으로 볼 수 있다. 유무기복합 전구체(제1전구체)의 합성은 산과 알칼리의 완충용액반응으로 약산(또는 약알칼리)과 그 염의 혼합용액이 소량의 산?알칼리에도 수소이온농도(pH)를 유지하려는 성질을 이용한다. 카복실염이 존재하는 완충용액(buffer solution) 하에서는 소량의 H, Ba, B(OH)3, NaOH 등의 첨가에도 pH 변화 영향은 없다. 유무기복합 전구체의 합성은 산?알칼리 중화 적정반응에 의하여 제조하며, 예컨대 초산계 유기산(예컨대, C6H4(COOH)2, CH3OOH와 같이 CH3COO-이온을 포함하는 유기산)과 알칼리계 수산화물(KOH, NaOH, Ba(OH)2, Mg(OH)2, Ca(OH)2, B(OH)3 등)의 중화 적정 반응을 이용하며, 초산과 알칼리계 수산화물을 0.1M~1M사이의 농도로 묽은 용액을 만들어 비이커에 초산 또는 알칼리계 수산화물을 넣고 교반시키면서 알칼리계 수산화물 또는 초산을 적하시켜 제조할 수 있다. 이때 산?알칼리 중화반응은 수소이온농도인 pH가 6.5~7.5 사이의 범위에서 반응을 종료시키는 것이 바람직하다. 이렇게 제조된 유무기복합 전구체는 유리분말과 혼합하였을 때 완충용액 역할을 하며 소지의 pH를 중성으로 유지하는 역할을 하기도 한다.The organic-inorganic composite precursor (first precursor) is an ionic polar material to form pores on the Na-O bond surface, and the mixed precursor (second precursor) is located on the Si-O bond side to form a stable pore bonded glass. It can be seen that. Synthesis of the organic-inorganic complex precursor (first precursor) utilizes a property of maintaining a pH of the mixed solution of weak acid (or weak alkali) and its salt in a small amount of acid and alkali by a buffer reaction between an acid and an alkali. Under a buffer solution in which carboxyl salt is present, the addition of a small amount of H, Ba, B (OH) 3 , NaOH, etc. does not affect the pH change. Synthesis of the organic-inorganic complex precursor is prepared by acid-alkali neutralization titration reaction, for example, with acetic acid-based organic acid (for example, organic acid containing CH 3 COO − ion such as C 6 H 4 (COOH) 2 , CH 3 OOH) Neutralization titration reaction of alkali hydroxides (KOH, NaOH, Ba (OH) 2 , Mg (OH) 2 , Ca (OH) 2 , B (OH) 3, etc.) is used. It can be prepared by making a dilute solution at a concentration between 1M and dropping the alkali hydroxide or acetic acid while stirring with acetic acid or alkali hydroxide in a beaker. At this time, the acid-alkali neutralization reaction is preferably terminated in the pH range of 6.5 ~ 7.5 which is hydrogen ion concentration. The organic-inorganic composite precursor thus prepared serves as a buffer when mixed with the glass powder and also serves to maintain the pH of the base to neutral.
상기 제2전구체는 인산계 무기산과 알칼리계 수산화물을 중화시켜 합성한 인산계 알칼리 무기물과 제1전구체의 합성 혼합물이다. 상기 인산계 알칼리 무기물의 합성은 인산계 무기산(예컨대, H3PO4와 같이 HPO4 - 이온 또는 H2PO4 2-이온을 포함하는 무기산)과 알칼리계 수산화물(KOH, NaOH, Ba(OH)2, Mg(OH)2, Ca(OH)2, B(OH)3 등) 수용액으로부터 침전물현탁액(colloidal solution)인 무기인산염(Na3PO4-(Ca,Mg)10(PO4)6(OH)2)을 합성한다. 이때, 인산계 무기산과 알칼리계 수산화물은 1몰농도 이하에서 가열반응 또는 수열합성에 의해 pH 9.5~9.0 범위에서 현탁액으로 제조한다. 이렇게 제조된 인산계 알칼리 무기물을 유무기복합 전구체(제1전구체)와 정량적으로 10% 범위 내에서 가열 교반 반응에 의해 혼합전구체(제2전구체)(CH3COONa-Ca10(PO4)6(OH)2)를 합성할 수 있다.The second precursor is a synthetic mixture of the phosphoric acid alkali inorganic material and the first precursor synthesized by neutralizing the phosphoric acid inorganic acid and the alkali hydroxide. Synthesis of the phosphoric acid-based alkali minerals include phosphoric acid-based inorganic acids (eg, inorganic acids containing HPO 4 - ions or H 2 PO 4 2- ions such as H 3 PO 4 ) and alkali hydroxides (KOH, NaOH, Ba (OH)). 2 , Mg (OH) 2 , Ca (OH) 2 , B (OH) 3, etc.) Inorganic Phosphate (Na 3 PO 4- (Ca, Mg) 10 (PO 4 ) 6 OH) 2 ) is synthesized. At this time, the phosphoric acid-based inorganic acid and the alkali hydroxide is prepared as a suspension in the pH range of 9.5 ~ 9.0 by heating reaction or hydrothermal synthesis at 1 molar concentration or less. The phosphoric acid-based alkali inorganic material thus prepared is mixed with the organic-inorganic complex precursor (first precursor) by a heat stirring reaction within a range of 10% quantitatively (second precursor) (CH 3 COONa-Ca 10 (PO 4 ) 6 ( OH) 2 ) can be synthesized.
상기 제3전구체는 무기계 2가 탄화물을 알칼리 수산화물로 표면반응 처리한 후 유무기복합 전구체(제1전구체)와 가열 교반시켜 합성한 발포전구체이다. 상기 탄화물은 BaCO3, MgCO3, CaCO3, (Ca?Mg)CO3와 같은 무기계 2가 탄화물일 수 있다. 상기 표면반응 처리는 450~600℃ 범위의 온도에서 열처리된 2가 탄화물이 NaOH와 같은 알칼리 수산화물에 침지되어 표면 처리된 것을 의미한다. The third precursor is a foamed precursor synthesized by subjecting the inorganic divalent carbide to a surface reaction treatment with an alkali hydroxide, followed by heating and stirring with an organic-inorganic composite precursor (first precursor). The carbide may be an inorganic divalent carbide such as BaCO 3 , MgCO 3 , CaCO 3 , (Ca? Mg) CO 3 . The surface reaction treatment means that the divalent carbide heat-treated at a temperature in the range of 450 to 600 ° C. is immersed in an alkali hydroxide such as NaOH and surface treated.
상기 제4전구체는 무기계 2가 탄화물을 알칼리 수산화물로 표면반응 처리한 후 혼합전구체(제2전구체)와 가열 교반시켜 합성한 발포전구체이다. 상기 탄화물은 BaCO3, MgCO3, CaCO3, (Ca?Mg)CO3와 같은 무기계 2가 탄화물일 수 있다.The fourth precursor is a foamed precursor synthesized by subjecting the inorganic divalent carbide to surface reaction treatment with an alkali hydroxide, followed by heating and stirring with a mixed precursor (second precursor). The carbide may be an inorganic divalent carbide such as BaCO 3 , MgCO 3 , CaCO 3 , (Ca? Mg) CO 3 .
이하에서, 상술한 액상의 발포전구체를 이용하여 초미세 발포유리 경량다공체를 제조하는 방법을 설명한다. Hereinafter, a method of manufacturing an ultrafine foamed glass lightweight porous body using the above-described liquid foam precursor is described.
유리 분말을 제조하기 위하여 폐유리인 판유리 조각을 해머 밀(hammer mill)과 같은 조분쇄 장치를 이용하여 소정 크기(예컨대, 30 메쉬(mesh)) 이하로 분쇄하여 유리 분말을 준비한다. In order to prepare the glass powder, a piece of waste glass, which is waste glass, is ground to a predetermined size (for example, 30 mesh) or less using a coarse grinding device such as a hammer mill to prepare the glass powder.
유리 분말을 습식 분쇄하면서 발포전구체를 투입하여 습식 분쇄 공정을 수행한다. 상기 발포전구체는 유리 분말 100중량부에 대하여 0.5~15중량부 함유되게 첨가하는 것이 바람직하다. 상기 습식 분쇄 공정은 볼밀링(Ball Milling)법, 밀링 미디어(Milling Media) 등과 같은 다양한 방법을 사용할 수 있다. 볼밀링법에 의한 분쇄 공정을 구체적으로 설명하면, 먼저 유리 분말을 볼밀링기(ball milling machine)에 장입하여 용매와 함께 습식 혼합하면서 발포전구체를 투입한다. 상기 용매는 물, 알코올 등일 수 있다. 볼 밀링기를 이용하여 일정 속도로 회전시켜 유리 분말을 기계화학적으로 분쇄하고 균일하게 혼합한다. 볼 밀링에 사용되는 볼은 알루미나, 지르코니아와 같은 세라믹으로 이루어진 볼을 사용할 수 있으며, 볼은 모두 같은 크기의 것일 수도 있고 2가지 이상의 크기를 갖는 볼을 함께 사용할 수도 있다. 볼의 크기, 밀링 시간, 볼 밀링기의 분당 회전속도 등을 조절하여 목표하는 입자의 크기로 분쇄한다. 예를 들면, 입자의 크기를 고려하여 볼의 크기는 1㎜~50㎜ 정도의 범위로 설정하고, 볼 밀링기의 회전속도는 100~500rpm 정도의 범위로 설정하는 것이 바람직하다. 볼 밀링은 목표하는 입자의 크기 등을 고려하여 1~48시간 동안 실시한다. 볼 밀링에 의해 유리 분말은 미세한 크기의 입자로 분쇄되고, 균일한 입자 크기 분포를 갖게 되며, 발포전구체와 균일하게 혼합되어 유리 분말 입자 표면에 액상의 발포전구체가 마치 코팅되어 있는 모양을 하게 된다. The foamed precursor is introduced while wet grinding the glass powder to perform a wet grinding process. It is preferable to add the said foaming precursor so that 0.5-15 weight part may be contained with respect to 100 weight part of glass powders. The wet grinding process may use various methods such as a ball milling method, a milling media, and the like. The grinding process by the ball milling method will be described in detail. First, the glass powder is charged into a ball milling machine and a foamed precursor is introduced while wet mixing with a solvent. The solvent may be water, alcohol, or the like. The glass powder is mechanically pulverized and uniformly mixed by rotating at a constant speed using a ball mill. Balls used for ball milling may use balls made of ceramics such as alumina and zirconia, and the balls may be all the same size or may be used with balls having two or more sizes. Grind to the size of the target particles by adjusting the size of the ball, milling time, rotation speed per minute of the ball mill. For example, in consideration of the particle size, the size of the ball is preferably set in the range of about 1 mm to 50 mm, and the rotation speed of the ball mill is set in the range of about 100 to 500 rpm. Ball milling is performed for 1 to 48 hours in consideration of the target particle size. By ball milling, the glass powder is pulverized into fine-sized particles, has a uniform particle size distribution, and is uniformly mixed with the foamed precursor to form a liquid foamed precursor coated on the surface of the glass powder particles.
이렇게 습식 분쇄되어 얻어진 유리 슬러리를 필터 프레스(filter press)를 이용하여 여과 압착하여 초미세 유리 여과체를 얻는다. 이렇게 얻어진 유리 여과체에 폴리비닐알콜(PVA), 메틸셀룰로오스, 소듐알루미네이트와 같은 바인더를 첨가한다. 상기 바인더는 유리 여과체 100중량부에 대하여 0.1~1.0중량부 첨가하는 것이 바람직하다.The glass slurry obtained by the wet grinding is filtered and pressed using a filter press to obtain an ultrafine glass filter. A binder such as polyvinyl alcohol (PVA), methyl cellulose, sodium aluminate is added to the glass filter body thus obtained. It is preferable to add 0.1-1.0 weight part of said binders with respect to 100 weight part of glass filter bodies.
유리 여과체를 원하는 형태로 성형체를 만든 다음, 건조 공정을 수행한다. 상기 성형 단계는 프레스 성형, 거푸집 성형, 슬립캐스팅(slip casting) 등 공지의 모든 방법이 이용될 수 있으며, 그 중에서도 프레스 성형하는 경우에 성형체의 표면 상태가 양호하고 기공 상태가 균일하며 기공 크기도 양호하다. 성형시의 압력이 10 kgf/㎠ 이하이면 성형강도가 떨어지며 발포가 너무 많이 일어나고, 100 kgf/㎠ 이상이면 발포가 적게 일어나므로 프레스 성형의 경우의 압력은 10~100 kgf/㎠인 것이 바람직하다. 슬립캐스팅을 이용하는 경우에는 탈형을 위해 Na3PO4, AlPO4와 같은 물질을 첨가하는 것이 바람직하다. The glass filter body is formed into a desired shape, and then a drying process is performed. The molding step may be any known method such as press molding, die molding, slip casting, etc. Among them, in the case of press molding, the surface state of the molded body is good, the pore state is uniform, and the pore size is also good. Do. When the molding pressure is 10 kgf /
상기 건조 공정은 공기 중에서 1~48시간 동안 건조한 후, 60~120℃의 오븐(oven)에서 건조하는 공정으로 이루어질 수 있다. 건조는 외기의 온도, 습도에 영향을 받으며 또 성형물의 내부에서 외부로 향하여 수분이 확산하므로 온도, 기공의 크기, 형상, 표면과 내부와의 온도차, 수분의 양 등에 지배된다. The drying process may be performed by drying in air for 1 to 48 hours, followed by drying in an oven at 60 to 120 ° C. Drying is influenced by temperature and humidity of the outside air, and moisture is diffused from the inside of the molding to the outside, so it is controlled by temperature, pore size, shape, temperature difference between the surface and the inside, and the amount of moisture.
건조된 성형체에 대하여 소성 공정을 수행한다. 도 1은 초미세 발포유리 경량다공체를 제조하기 위한 소성 공정을 설명하기 위하여 도시한 도면이다. A firing process is performed on the dried molded body. 1 is a view showing for explaining a firing process for producing an ultra-fine foam glass lightweight porous body.
도 1을 참조하면, 건조된 성형체를 퍼니스(furnace)(예컨대, 전기로)에 장입하고, 가열수단을 이용하여 퍼니스의 온도를 유기물인 바인더가 분해되는 온도보다 높고 유리전이온도(glass transition temperature)보다 낮은 온도(예컨대, 350~450℃)로 상승시킨다(도 1의 t1 구간). 퍼니스의 온도가 유기물이 분해되는 온도보다 높고 유리전이온도(소다석회유리의 경우 650℃ 내외)보다 낮은 온도(예컨대, 350~450℃)에 도달하면, 유기물의 분해가 일어나게 되지만 무기물은 융점이 높기 때문에 분해가 일어나지 않는다. 퍼니스의 온도가 유기물이 분해되는 온도보다 높고 유리전이온도보다 낮은 온도(예컨대, 350~450℃)에 도달하면, 유기물이 충분히 분해될 수 있는 시간(예컨대, 30분~2시간) 동안 유지한다(도 3의 t2 구간). Referring to FIG. 1, the dried molded body is charged to a furnace (for example, an electric furnace), and the temperature of the furnace is higher than the temperature at which the organic binder is decomposed using a heating means and a glass transition temperature is obtained. It raises to lower temperature (for example, 350-450 degreeC) (t1 section of FIG. 1). When the temperature of the furnace is higher than the temperature at which organic matter decomposes and reaches a temperature lower than the glass transition temperature (about 650 ℃ in case of soda lime glass) (eg 350 ~ 450 ℃), the decomposition of organic matter occurs, but the inorganic matter has a high melting point. Therefore, decomposition does not occur. When the temperature of the furnace reaches a temperature higher than the temperature at which the organic matter is decomposed and lower than the glass transition temperature (eg 350 to 450 ° C.), it is maintained for a time (
유기물이 충분히 제거되면, 퍼니스를 유리전이온도보다 높고 유리의 용융 온도보다는 낮은 목표하는 소성 온도(예컨대, 600~750℃)로 상승시킨다(도 3의 t3 구간). 퍼니스의 온도가 유리전이온도를 초과하는 소성 온도로 상승시키게 되면, 발포가 일어나기 시작한다. 상기 소성 온도까지는 1 내지 10℃/분의 속도로 온도를 상승시키는 것이 바람직하다. Once the organics have been sufficiently removed, the furnace is raised to a target firing temperature (eg, 600-750 ° C.) above the glass transition temperature and below the melting temperature of the glass (t3 section in FIG. 3). When the temperature of the furnace is raised to a firing temperature above the glass transition temperature, foaming begins to occur. It is preferable to raise a temperature at the rate of 1-10 degree-C / min to the said baking temperature.
퍼니스의 온도가 목표하는 소성 온도에 도달하면, 충분한 발포가 일어날 수 있는 시간(예컨대, 10분~6시간) 동안 유지한다(도 3의 t4 구간). 소성의 주요 목적은 고온에서 안정한 조직 및 광물상을 생성시키며 절절한 독립 및 연결기공을 형성하는 발포가 일어나고, 충분한 강도를 부여시키는데 있다. 상기 소성 공정은 상기 온도 범위에서 10분~6시간, 바람직하게는 30분~2시간 동안 열처리하는 것이 유리의 용융과 발포 성능 측면에서 바람직하다. 즉, 상기 소성 조건을 만족하는 경우에 내부까지 완전히 발포되는 효과를 얻을 수 있다. 소성 온도가 너무 높은 경우에는 유리의 용융이 일어나거나 불규일한 발포가 일어날 수 있고 또한 많은 에너지를 소모해야 하므로 비경제적이고, 소성 온도가 너무 낮은 경우에는 충분한 발포가 일어나지 않을 수 있으므로, 소성 온도는 600~750℃ 범위인 것이 바람직하다. 상기 소성 공정에서 발포전구체는 소성 중에 기포를 발생시켜 유리 소지 내에 연속 기공과 독립 기공을 형성한다. When the temperature of the furnace reaches the target firing temperature, it is maintained for a time (eg, 10 minutes to 6 hours) in which sufficient foaming can occur (t4 section in FIG. 3). The main purpose of the firing is to produce a stable structure and mineral phase at high temperatures, foaming to form an appropriate independent and connecting pores, and to give sufficient strength. The firing step is preferably performed in the above temperature range for 10 minutes to 6 hours, preferably 30 minutes to 2 hours, in view of melting and foaming performance of the glass. That is, when the firing conditions are satisfied, the effect of foaming completely to the inside can be obtained. If the firing temperature is too high, it may be uneconomical because the glass may melt or irregular foaming and consume a lot of energy, and if the firing temperature is too low, sufficient foaming may not occur, so the firing temperature is 600 It is preferable that it is the range of -750 degreeC. In the firing process, the foamed precursor generates bubbles during firing to form continuous pores and independent pores in the glass substrate.
상기 소성 공정이 끝난 다음에는 유리전이온도까지는 급냉을 하여도 상관없으나, 유리전이온도 이하에서는 자연 냉각을 하여야 급냉에 따른 균열을 방지할 수 있다.
After the firing process, it may be quenched up to the glass transition temperature, but below the glass transition temperature should be naturally cooled to prevent cracking due to quenching.
<실시예 1> ≪ Example 1 >
유무기복합 전구체를 합성하기 위해 초산(CH3OOH)과 수산화나트륨(NaOH)을 준비하고, 초산(CH3OOH)과 수산화나트륨을 0.1M~1M사이의 농도로 묽은 용액을 만들고 비이커에 초산(CH3OOH)을 넣고 교반시키면서 수산화나트륨(NaOH)을 적하시켜 액상의 유무기복합 전구체를 제조하였다. 이때 산?알칼리 중화반응은 수소이온농도인 pH가 6.5~7.5 사이의 중성인 pH 7.5 이하에서 반응을 종료시켰다. To synthesize organic-inorganic precursors, acetic acid (CH 3 OOH) and sodium hydroxide (NaOH) are prepared, and dilute acetic acid (CH 3 OOH) and sodium hydroxide to a concentration between 0.1M and 1M and acetic acid in a beaker ( CH 3 OOH) was added and sodium hydroxide (NaOH) was added dropwise while stirring to prepare a liquid organic-inorganic composite precursor. At this time, the acid-alkali neutralization reaction was terminated at a pH of 7.5 or less of neutral pH between 6.5 and 7.5.
유리 분말을 제조하기 위하여 폐유리인 판유리 조각을 해머 밀(hammer mill)에 넣어 30 메쉬(mesh) 이하로 분쇄하여 유리 분말을 준비하였다. In order to prepare the glass powder, the glass plate, which is waste glass, was put in a hammer mill and pulverized to 30 mesh or less to prepare a glass powder.
유리 분말을 볼밀에 넣고 알루미나볼을 이용하여 21rpm의 속도로 20시간 동안 분쇄하였으며, 상기 볼밀 동안에 액상의 유무기복합 전구체를 함께 투입하여 유리 슬러리를 얻었다. 유리 분말 100중량부에 대하여 유무기복합 전구체는 각각 1중량부, 3중량부, 5중량부, 7중량부, 10중량부 투입하여 유무기복합 전구체의 함량에 따른 실험을 진행하였다. 이때, 고상 대 액상(전구체) 비율을 조성에 따라 110~150%로 하였으며, 상기 볼밀에 의해 얻어진 유리 입자는 입경이 20㎛ 내외인 초미세 입자이었다. 이하에서, 유무기복합 전구체가 1중량부 투입되어 발포유리 다공체(FC: foamed glass porous ceramics)가 제조된 경우에는 FC1으로 나타내고, 유무기복합 전구체가 3중량부 투입되어 발포유리 다공체가 제조된 경우에는 FC3로 나타내며, 유무기복합 전구체가 5중량부 투입되어 발포유리 다공체가 제조된 경우에는 FC5로 나타내고, 유무기복합 전구체가 7중량부 투입되어 발포유리 다공체가 제조된 경우에는 FC7로 나타내며, 유무기복합 전구체가 10중량부 투입되어 발포유리 다공체가 제조된 경우에는 FC10으로 나타낸다.The glass powder was put into a ball mill and pulverized for 20 hours using alumina balls at a speed of 21 rpm. During the ball mill, a liquid organic-inorganic composite precursor was added together to obtain a glass slurry. The organic-inorganic composite precursor was added to 1 part by weight, 3 parts by weight, 5 parts by weight, 7 parts by weight, and 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the glass powder, and the experiment was performed according to the content of the organic-inorganic composite precursor. At this time, the solid-to-liquid (precursor) ratio was 110 to 150% depending on the composition, and the glass particles obtained by the ball mill were ultrafine particles having a particle diameter of about 20 μm. Hereinafter, when 1 part by weight of the organic-inorganic composite precursor is prepared by foamed glass porous ceramics (FC: foamed glass porous ceramics) is represented by FC1, 3 parts by weight of the organic-inorganic composite precursor is added to the foamed glass porous body is prepared Is represented by FC3, 5 parts by weight of the organic-inorganic composite precursor is represented by FC5 when the foamed glass porous body is prepared, and 7 parts by weight of the organic-inorganic composite precursor is prepared by the foamed glass porous body is represented by FC7, When 10 parts by weight of the composite composite precursor is added to produce a foamed glass porous body, it is referred to as FC10.
유리 슬러리를 필터 프레스(filter press)를 이용하여 여과 압착하여 초미세 유리 여과체를 얻었다. 필터 프레스에 의해 여과된 유리 여과체는 약 40~42%의 수분을 함유하고 있다.The glass slurry was filtered and compressed using a filter press to obtain an ultrafine glass filter. The glass filter medium filtered by the filter press contains about 40 to 42% of water.
이렇게 얻어진 유리 여과체에 바인더로서 폴리비닐알콜(PVA)을 첨가하고 80℃의 온도에서 1시간 동안 건조하였다. 상기 폴리비닐알콜(PVA)은 유리 여과체 100중량부에 대하여 0.3~0.5중량부 첨가하였다.Polyvinyl alcohol (PVA) was added as a binder to the glass filter body thus obtained, and dried at a temperature of 80 ° C for 1 hour. 0.3-0.5 weight part of said polyvinyl alcohols (PVA) were added with respect to 100 weight part of glass filters.
상기 건조된 분말을 거푸집에 넣어 30kgf/㎠의 압력으로 2축가압 성형한 후, 전기로에 투입하여 5℃/분으로 서서히 승온하여 450℃까지 승온시킨 후 450℃의 온도에서 1시간 동안 유지하여 바인더 성분을 제거하고, 다시 소성 온도인 660℃~750℃로 승온시킨 후 소성 온도에서 30분 동안 유지하여 균일소결이 이루어지게 하여 초미세 발포유리 경량다공체를 제조하였다.Put the dried powder in a die and biaxial pressure molding at a pressure of 30kgf / ㎠, and then put in an electric furnace to gradually increase the temperature to 5 ℃ / min to increase the temperature to 450 ℃ and maintained for 1 hour at a temperature of 450 ℃ binder The components were removed, and the temperature was again raised to a calcination temperature of 660 ° C. to 750 ° C., and then maintained at the calcination temperature for 30 minutes to uniformly sinter, thereby preparing an ultrafine foam glass lightweight porous body.
초미세 발포유리 경량다공체의 물리적 특성으로 팽창, 밀도, 기공, 열전도도, 미세구조를 평가하여 기존의 발포 유리와 차별력이 높음을 확인하였다.By evaluating the expansion, density, porosity, thermal conductivity, and microstructure as physical properties of ultra-fine foamed glass porous body, it was confirmed that it has a high differentiation from existing foamed glass.
660℃, 690℃, 750℃에서 각각 소성되어 얻어진 초미세 발포유리 경량다공체의 물성은 표 1 및 표 2와 도 2 내지 도 4에 나타내었다. 이때 선팽창율은 1.21~1.99배, 부피팽창율은 8.5~12배 이었고, 밀도 0.18~0.62, 기공율 75.1~96.1% 이었다. 압축강도는 기공 크기가 큰 것과 작은 것이 9.2~67.7kgf/㎠ 정도의 범위이고, 열전도도 0.03~0.07kcal/hr?m℃, 그리고 미세 기공의 크기는 10~20㎛ 이었다.Physical properties of the ultrafine foamed glass lightweight porous body obtained by calcining at 660 ° C., 690 ° C. and 750 ° C., respectively, are shown in Table 1 and Table 2 and FIGS. 2 to 4. The linear expansion rate was 1.21 ~ 1.99 times, the volume expansion rate was 8.5 ~ 12 times, and the density was 0.18 ~ 0.62 and porosity 75.1 ~ 96.1%. The compressive strength ranged from 9.2 to 67.7 kgf /
(g/㎤)density
(g / cm3)
(kgf/㎠)Compressive strength
(kgf / cm2)
(㎉/hr?m℃)Thermal conductivity
(㎉ / hr? M ℃)
660℃
660 ℃
750℃
750 ℃
위의 표 1 및 표 2에 나타난 바와 같이, 유무기복합 전구체가 3중량부, 5중량부 첨가된 조성인 FC3, FC5의 초미세 발포유리 경량다공체는 690℃의 소성온도에서 부피 팽창이 8배 이상 이고, 기공율은 90% 이상 이며 압축강도는 20kgf/㎠ 이상의 물성을 나타내며, 이러한 물성을 나타내는 초미세 발포유리 경량다공체는 각종 내장벽 재료와 판넬 재료로서 사용이 가능할 것으로 기대된다.As shown in Table 1 and Table 2, the ultrafine foamed glass lightweight porous body of FC3 and FC5 having a composition of 3 parts by weight and 5 parts by weight of an organic-inorganic composite precursor added is 8 times the volume expansion at a firing temperature of 690 ° C. Above, the porosity is more than 90% and the compressive strength is 20kgf / ㎠ or more, the ultra-foam foam glass lightweight porous body exhibiting these properties is expected to be used as a variety of interior wall material and panel material.
도 5는 실시예 1에 따라 690℃에서 소성되어 제조된 초미세 발포유리 경량다공체의 표면을 주사현미경(Scanning Electron Microscope; SEM)으로 관찰한 사진이고, 도 6은 실시예 1에 따라 750℃에서 소성되어 제조된 초미세 발포유리 경량다공체의 표면을 주사현미경(SEM)으로 관찰한 사진이다.Figure 5 is a photograph of the surface of the ultra-foam foam glass lightweight porous body prepared by firing at 690 ℃ according to Example 1 by a scanning microscope (Scanning Electron Microscope; SEM), Figure 6 at 750 ℃ according to Example 1 It is a photograph observing the surface of the ultrafine foamed glass lightweight porous body produced by firing with a scanning microscope (SEM).
실험에 의해 관찰한 결과, 초미세 발포유리 경량다공체는 소성온도 약 600℃에서 초기 발포가 일어나서 소성 온도 750℃까지는 균일한 발포가 일어나는 것으로 관찰되었으며, 소성 온도가 750℃를 초과하는 경우에는 불균일 과량발포가 일어나고 1000℃에서는 용융이 일어나는 것으로 관찰되었다. As a result of the experiments, it was observed that the ultra-foam foam glass lightweight porous body had an initial foaming at a firing temperature of about 600 ° C. and uniform foaming up to a firing temperature of 750 ° C., and a nonuniform excess when the firing temperature exceeded 750 ° C. Foaming occurred and melting was observed at 1000 ° C.
본 발명의 다공체 발포유리는 지금까지의 발포유리의 불균일 기공 분포와 소성안정성의 문제가 없이 600~750℃의 소성온도 범위에서 기공율과 강도를 조정할 수 있을 것으로 기대되며, 요구하는 최종제품인 비드나 골재, 판넬, 튜브 및 바닥재 등의 제작생산이 가능할 것으로 기대된다. 예로서 기공율이 70%, 압축강도 60kgf/㎠ 이상의 물성을 가지므로 골재, 튜브관 및 바닥재로 사용될 수 있다.
The porous foamed glass of the present invention is expected to be able to adjust the porosity and strength in the firing temperature range of 600 ~ 750 ℃ without problems of uneven pore distribution and plastic stability of the foamed glass so far, bead and aggregate It is expected to be possible to manufacture and manufacture panels, tubes, and flooring materials. For example, since the porosity is 70%, the compressive strength 60kgf / ㎠ or more physical properties can be used as aggregate, tube tube and flooring material.
<실시예 2> <Example 2>
인산(H3PO4) 용액과 알칼리계 수산화물 수용액(NaOH, Ca(OH)2, Mg(OH)2)으로부터 침전물현탁액(colloidal solution)인 무기인산염(Na3PO4-(Ca,Mg)10(PO4)6(OH)2)을 직접 합성하였다. 이때 인산과 알칼리계 수산화물 용액은 1몰농도 이하에서 가열반응 또는 수열합성에 의해 pH 9.5~9.0 범위에서 고형물 2% 내외 현탁액으로 제조하였다.Inorganic phosphate (Na 3 PO 4- (Ca, Mg) 10 ) as a colloidal solution from phosphoric acid (H 3 PO 4 ) solution and aqueous alkali hydroxide solution (NaOH, Ca (OH) 2 , Mg (OH) 2 ) (PO 4 ) 6 (OH) 2 ) was synthesized directly. At this time, the phosphoric acid and the alkali hydroxide solution was prepared as a suspension of about 2% solids in the pH range of 9.5 ~ 9.0 by heating reaction or hydrothermal synthesis at 1 molar concentration or less.
이 현탁액 무기인산염은 실시예 1에서 제조한 유무기복합 전구체와 정량적으로 10% 범위 내에서 가열 교반반응에 의해 혼합전구체(CH3COONa-Ca10(PO4)6(OH)2)를 합성하였다. 이때, 상기 가열 교반반응은 80℃의 온도에서 50rpm으로 교반하여 수행하였다. This suspension inorganic phosphate synthesized the mixed precursor (CH 3 COONa-Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 ) with the organic-inorganic composite precursor prepared in Example 1 by heat stirring within a range of 10% quantitatively. . At this time, the heating and stirring reaction was performed by stirring at 50 rpm at a temperature of 80 ℃.
유리 분말을 제조하기 위하여 폐유리인 판유리 조각을 해머 밀(hammer mill)에 넣어 30 메쉬(mesh) 이하로 분쇄하여 유리 분말을 준비하였다. In order to prepare the glass powder, the glass plate, which is waste glass, was put in a hammer mill and pulverized to 30 mesh or less to prepare a glass powder.
유리 분말을 볼밀에 넣고 알루미나볼을 이용하여 21rpm의 속도로 20시간 동안 분쇄하였으며, 상기 볼밀 동안에 액상의 혼합전구체를 함께 투입하여 유리 슬러리를 얻었다. 유리 분말 100중량부에 대하여 혼합전구체는 각각 1중량부, 3중량부, 5중량부, 7중량부, 10중량부 투입하여 혼합전구체의 함량에 따른 실험을 진행하였다. 이때, 고상 대 액상(전구체) 비율을 조성에 따라 110~150%로 하였으며, 상기 볼밀에 의해 얻어진 유리 입자는 입경이 20㎛ 내외인 초미세 입자이었다. The glass powder was put into a ball mill and pulverized for 20 hours at a speed of 21 rpm using an alumina ball. During the ball mill, the liquid mixed precursor was added together to obtain a glass slurry. The mixed precursor was added to 1 part by weight, 3 parts by weight, 5 parts by weight, 7 parts by weight, and 10 parts by weight of the glass powder, respectively, and the experiment was performed according to the content of the mixed precursor. At this time, the solid-to-liquid (precursor) ratio was 110 to 150% depending on the composition, and the glass particles obtained by the ball mill were ultrafine particles having a particle diameter of about 20 μm.
유리 슬러리를 필터 프레스(filter press)를 이용하여 여과 압착하여 초미세 유리 여과체를 얻었다. The glass slurry was filtered and compressed using a filter press to obtain an ultrafine glass filter.
이렇게 얻어진 유리 여과체에 바인더로서 폴리비닐알콜(PVA)을 첨가하고 80℃의 온도에서 1시간 동안 건조하였다. 상기 폴리비닐알콜(PVA)은 유리 여과체 100중량부에 대하여 0.3~0.5중량부 첨가하였다.Polyvinyl alcohol (PVA) was added as a binder to the glass filter body thus obtained, and dried at a temperature of 80 ° C for 1 hour. 0.3-0.5 weight part of said polyvinyl alcohols (PVA) were added with respect to 100 weight part of glass filters.
상기 건조된 분말을 거푸집에 넣어 30kgf/㎠의 압력으로 2축가압 성형한 후, 전기로에 투입하여 5℃/분으로 서서히 승온하여 450℃까지 승온시킨 후 450℃의 온도에서 1시간 동안 유지하여 바인더 성분을 제거하고, 다시 소성 온도인 660℃~750℃로 승온시킨 후 소성 온도에서 30분 동안 유지하여 균일소결이 이루어지게 하여 초미세 발포유리 경량다공체를 제조하였다.Put the dried powder in a die and biaxial pressure molding at a pressure of 30kgf / ㎠, and then put in an electric furnace to gradually increase the temperature to 5 ℃ / min to increase the temperature to 450 ℃ and maintained for 1 hour at a temperature of 450 ℃ binder The components were removed, and the temperature was again raised to a calcination temperature of 660 ° C. to 750 ° C., and then maintained at the calcination temperature for 30 minutes to uniformly sinter, thereby preparing an ultrafine foam glass lightweight porous body.
도 7은 실시예 2에 따라 690℃에서 소성되어 제조된 초미세 발포유리 경량다공체의 표면을 주사현미경(SEM)으로 관찰한 사진이고, 도 8은 실시예 2에 따라 750℃에서 소성되어 제조된 초미세 발포유리 경량다공체의 표면을 주사현미경(SEM)으로 관찰한 사진이다.
7 is a photograph of the surface of the ultrafine foamed glass lightweight porous body manufactured by firing at 690 ° C. according to Example 2, and FIG. 8 is a photograph obtained by firing at 750 ° C. according to Example 2 The surface of the ultra-fine foamed glass porous body was observed by scanning microscope (SEM).
<실시예 3><Example 3>
알칼리 수산화물(NaOH)로 표면반응 처리된 무기계 2가 탄화물을 실시예 1에서 제조한 유무기복합 전구체와 가열 교반시켜 제3전구체를 얻었다. 이때, 상기 가열 교반은 80℃의 온도에서 50rpm으로 수행하였다. 상기 탄화물은 CaCO3 및 (Ca?Mg)CO3의 2종류에 대하여 각각 사용하여 실험을 진행하였다.The inorganic bivalent carbide surface-treated with alkali hydroxide (NaOH) was heated and stirred with the organic-inorganic composite precursor prepared in Example 1 to obtain a third precursor. At this time, the heating and stirring was performed at 50 rpm at a temperature of 80 ℃. The carbides were tested for two types of CaCO 3 and (Ca? Mg) CO 3 , respectively.
유리 분말을 제조하기 위하여 폐유리인 판유리 조각을 해머 밀(hammer mill)에 넣어 30 메쉬(mesh) 이하로 분쇄하여 유리 분말을 준비하였다. In order to prepare the glass powder, the glass plate, which is waste glass, was put in a hammer mill and pulverized to 30 mesh or less to prepare a glass powder.
유리 분말을 볼밀에 넣고 알루미나볼을 이용하여 21rpm의 속도로 20시간 동안 분쇄하였으며, 상기 볼밀 동안에 액상의 제3전구체를 함께 투입하여 유리 슬러리를 얻었다. 유리 분말 100중량부에 대하여 제3전구체는 각각 1중량부, 3중량부, 5중량부, 7중량부, 10중량부 투입하여 발포촉매제의 함량에 따른 실험을 진행하였다. 이때, 고상 대 액상(전구체) 비율을 조성에 따라 110~150%로 하였으며, 상기 볼밀에 의해 얻어진 유리 입자는 입경이 20㎛ 내외인 초미세 입자이었다. The glass powder was put into a ball mill and pulverized for 20 hours using alumina balls at a speed of 21 rpm. During the ball mill, a liquid precursor was added to obtain a glass slurry. The third precursor was added to 1 part by weight, 3 parts by weight, 5 parts by weight, 7 parts by weight, and 10 parts by weight of the glass powder, respectively, and the experiment was performed according to the content of the foaming catalyst. At this time, the solid-to-liquid (precursor) ratio was 110 to 150% depending on the composition, and the glass particles obtained by the ball mill were ultrafine particles having a particle diameter of about 20 μm.
유리 슬러리를 필터 프레스(filter press)를 이용하여 여과 압착하여 초미세 유리 여과체를 얻었다. The glass slurry was filtered and compressed using a filter press to obtain an ultrafine glass filter.
이렇게 얻어진 유리 여과체에 바인더로서 폴리비닐알콜(PVA)을 첨가하고 80℃의 온도에서 1시간 동안 건조하였다. 상기 폴리비닐알콜(PVA)은 유리 여과체 100중량부에 대하여 0.3~0.5중량부 첨가하였다.Polyvinyl alcohol (PVA) was added as a binder to the glass filter body thus obtained, and dried at a temperature of 80 ° C for 1 hour. 0.3-0.5 weight part of said polyvinyl alcohols (PVA) were added with respect to 100 weight part of glass filters.
상기 건조된 분말을 거푸집에 넣어 30kgf/㎠의 압력으로 2축가압 성형한 후, 전기로에 투입하여 5℃/분으로 서서히 승온하여 450℃까지 승온시킨 후 450℃의 온도에서 1시간 동안 유지하여 바인더 성분을 제거하고, 다시 소성 온도인 660℃~750℃로 승온시킨 후 소성 온도에서 30분 동안 유지하여 균일소결이 이루어지게 하여 초미세 발포유리 경량다공체를 제조하였다.Put the dried powder in a die and biaxial pressure molding at a pressure of 30kgf / ㎠, and then put in an electric furnace to gradually increase the temperature to 5 ℃ / min to increase the temperature to 450 ℃ and maintained for 1 hour at a temperature of 450 ℃ binder The components were removed, and the temperature was again raised to a calcination temperature of 660 ° C. to 750 ° C., and then maintained at the calcination temperature for 30 minutes to uniformly sinter, thereby preparing an ultrafine foam glass lightweight porous body.
도 9는 실시예 3에 따라 690℃에서 소성되어 제조된 초미세 발포유리 경량다공체의 표면을 주사현미경(SEM)으로 관찰한 사진이고, 도 10은 실시예 3에 따라 750℃에서 소성되어 제조된 초미세 발포유리 경량다공체의 표면을 주사현미경(SEM)으로 관찰한 사진이다.
9 is a photograph of the surface of the ultrafine foamed glass lightweight porous body manufactured by firing at 690 ° C. according to Example 3, and is a photograph obtained by scanning microscope (SEM), and FIG. 10 is manufactured by firing at 750 ° C. according to Example 3 The surface of the ultra-fine foamed glass porous body was observed by scanning microscope (SEM).
<실시예 4><Example 4>
알칼리 수산화물(NaOH)로 표면반응 처리된 무기계 2가 탄화물을 실시예 1에서 제조한 혼합전구체와 가열 교반시켜 제4전구체를 얻었다. 이때, 상기 가열 교반은 80℃의 온도에서 50rpm으로 수행하였다. 상기 탄화물은 CaCO3 및 (Ca?Mg)CO3의 2종류에 대하여 각각 사용하여 실험을 진행하였다.An inorganic bivalent carbide surface-treated with alkali hydroxide (NaOH) was heated and stirred with the mixed precursor prepared in Example 1 to obtain a fourth precursor. At this time, the heating and stirring was performed at 50 rpm at a temperature of 80 ℃. The carbides were tested for two types of CaCO 3 and (Ca? Mg) CO 3 , respectively.
유리 분말을 제조하기 위하여 폐유리인 판유리 조각을 해머 밀(hammer mill)에 넣어 30 메쉬(mesh) 이하로 분쇄하여 유리 분말을 준비하였다. In order to prepare the glass powder, the glass plate, which is waste glass, was put in a hammer mill and pulverized to 30 mesh or less to prepare a glass powder.
유리 분말을 볼밀에 넣고 알루미나볼을 이용하여 21rpm의 속도로 20시간 동안 분쇄하였으며, 상기 볼밀 동안에 액상의 제4전구체를 함께 투입하여 유리 슬러리를 얻었다. 유리 분말 100중량부에 대하여 제4전구체는 각각 1중량부, 3중량부, 5중량부, 7중량부, 10중량부 투입하여 발포촉매제의 함량에 따른 실험을 진행하였다. 이때, 고상 대 액상(전구체) 비율을 조성에 따라 110~150%로 하였으며, 상기 볼밀에 의해 얻어진 유리 입자는 입경이 20㎛ 내외인 초미세 입자이었다. The glass powder was put into a ball mill and pulverized for 20 hours using an alumina ball at a speed of 21 rpm. During the ball mill, the fourth liquid precursor was added together to obtain a glass slurry. The fourth precursor was added to 1 part by weight, 3 parts by weight, 5 parts by weight, 7 parts by weight, and 10 parts by weight of the glass powder, respectively, and the experiment was performed according to the content of the foaming catalyst. At this time, the solid-to-liquid (precursor) ratio was 110 to 150% depending on the composition, and the glass particles obtained by the ball mill were ultrafine particles having a particle diameter of about 20 μm.
유리 슬러리를 필터 프레스(filter press)를 이용하여 여과 압착하여 초미세 유리 여과체를 얻었다. The glass slurry was filtered and compressed using a filter press to obtain an ultrafine glass filter.
이렇게 얻어진 유리 여과체에 바인더로서 폴리비닐알콜(PVA)을 첨가하고 80℃의 온도에서 1시간 동안 건조하였다. 상기 폴리비닐알콜(PVA)은 유리 여과체 100중량부에 대하여 0.3~0.5중량부 첨가하였다.Polyvinyl alcohol (PVA) was added as a binder to the glass filter body thus obtained, and dried at a temperature of 80 ° C for 1 hour. 0.3-0.5 weight part of said polyvinyl alcohols (PVA) were added with respect to 100 weight part of glass filters.
상기 건조된 분말을 거푸집에 넣어 30kgf/㎠의 압력으로 2축가압 성형한 후, 전기로에 투입하여 5℃/분으로 서서히 승온하여 450℃까지 승온시킨 후 450℃의 온도에서 1시간 동안 유지하여 바인더 성분을 제거하고, 다시 소성 온도인 660℃~750℃로 승온시킨 후 소성 온도에서 30분 동안 유지하여 균일소결이 이루어지게 하여 초미세 발포유리 경량다공체를 제조하였다.Put the dried powder in a die and biaxial pressure molding at a pressure of 30kgf / ㎠, and then put in an electric furnace to gradually increase the temperature to 5 ℃ / min to increase the temperature to 450 ℃ and maintained for 1 hour at a temperature of 450 ℃ binder The components were removed, and the temperature was again raised to a calcination temperature of 660 ° C. to 750 ° C., and then maintained at the calcination temperature for 30 minutes to uniformly sinter, thereby preparing an ultrafine foam glass lightweight porous body.
도 11은 실시예 4에 따라 690℃에서 소성되어 제조된 초미세 발포유리 경량다공체의 표면을 주사현미경(SEM)으로 관찰한 사진이고, 도 12는 실시예 4에 따라 750℃에서 소성되어 제조된 초미세 발포유리 경량다공체의 표면을 주사현미경(SEM)으로 관찰한 사진이다.
11 is a photograph of the surface of the ultrafine foamed glass lightweight porous body manufactured by firing at 690 ° C. according to Example 4, and is a photograph observed by scanning microscope (SEM), and FIG. 12 is manufactured by firing at 750 ° C. according to Example 4 The surface of the ultra-fine foamed glass porous body was observed by scanning microscope (SEM).
도 5 내지 도 12를 참조하면, 초미세 발포유리 경량다공체의 기공 크기, 기공 분포가 실시예 1에 따라 유무기복합 전구체(제1전구체)를 이용하여 초미세 발포유리 경량다공체가 제조된 경우보다, 실시예 2에 따라 인산계 알칼리 무기물을 유무기복합 전구체에 혼합하여 합성한 혼합전구체(제2전구체)를 이용하여 초미세 발포유리 경량다공체가 제조된 경우에 균일 발포가 일어나는 것을 알 수 있다.5 to 12, the pore size and pore distribution of the ultra-fine foam glass lightweight porous body is compared to the case where the ultra-fine foam glass lightweight porous body is prepared using the organic-inorganic composite precursor (first precursor) according to Example 1 , According to Example 2, it can be seen that uniform foaming occurs when the ultrafine foam glass lightweight porous body is prepared using a mixed precursor (second precursor) synthesized by mixing an phosphate alkali inorganic material with an organic-inorganic composite precursor.
또한, 제4전구체를 이용하여 제조한 초미세 발포유리 경량다공체의 기공 크기와 분포를 70배, 140배의 주사현미경으로 관찰한 결과 10~20㎛의 미세기공을 갖고 균질한 원형 기공 형태이며 기공이 균일하게 분포된 것을 볼 수 있다. 즉, 혼합전구체와 탄화물이 분해반응을 촉진?억제하는 영향에 의해 분해 반응을 제어할 수 있음을 확인할 수 있다.In addition, the pore size and distribution of the ultra-fine foamed glass lightweight porous body manufactured using the fourth precursor were observed by 70 times and 140 times scanning microscope, and as a result of homogeneous circular pores and pores with 10-20 μm micropores. It can be seen that this is uniformly distributed. In other words, mixed precursor and carbide promote decomposition reaction ? It can be confirmed that the decomposition reaction can be controlled by the influence of suppression.
유기물 CH3COO-는 CO3 2 -의 분해를 촉진하고 CO3 2 -는 OH-(인산염)의 분해를 촉진하며, 또한 역으로 OH-는 CO3 2 -의 분해를 억제하는 역할을 함으로서 이의 적정량의 조성이 기공 크기와 분포를 제어 조정하게 된다. 또한 압축강도와 압축이력 곡선에서 기공이 크고 기공율이 높을수록 압축파괴는 항복점이 낮고 단시간에 일어나는데, 미세기공을 갖고 균일한 분포를 나타내는 초미세 발포유리 경량다공체는 압축력의 항복점이 높은 반면에 오랜 시간에 걸쳐 진행되었는데 이는 마치 스펀지를 눌렀을 때 서서히 탄성을 가지고 일어나는 효과와 같다.
Organic CH 3 COO - is 3 2 CO-thereof by a role of suppressing the decomposition of-promoting decomposition of the CO 3 2 - is OH -, and promote decomposition of the (phosphate), and the OH station - is CO 3 2 The proper amount of composition will control and adjust the pore size and distribution. In addition, the larger the porosity and the higher the porosity, the higher the porosity and the higher the porosity in the compressive strength and compression history curve. The lower the yield point and the shorter the yield time. This is similar to the effect that occurs slowly with elasticity when the sponge is pressed.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described in detail, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation by a person of ordinary skill in the art within the scope of the technical idea of this invention is carried out. This is possible.
Claims (9)
유리 소지와 소성 시에 기공을 형성하는 발포전구체를 포함하며, 상기 발포전구체는 유리 소지 100중량부에 대하여 0.5~15중량부 함유되고, 상기 발포전구체는 초산계 유기산 1가의 음이온과 무기 알칼리 1가의 양이온의 중화반응에 의해 합성된 제1전구체를 포함하고, 상기 음이온은 CH3COO- 이온이고, 상기 양이온은 K+, Na+, Ba2+, Mg2+, Ca2+ 또는 B3+인 것을 특징으로 하는 초미세 발포유리 경량다공체.
In the foamed glass porous body in which a plurality of pores are distributed in the glass body,
It includes a glass precursor and a foamed precursor that forms pores during firing, the foamed precursor is contained 0.5 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the glass substrate, the foamed precursor is a monovalent anionic and inorganic alkali monovalent of acetic acid-based organic acid A first precursor synthesized by neutralization of a cation, wherein the anion is CH 3 COO − ion and the cation is K + , Na + , Ba 2+ , Mg 2+ , Ca 2+ or B 3+ Ultra-fine foam glass lightweight porous body characterized in that.
인산계 무기산과 알칼리계 수산화물의 중화에 의해 합성된 인산계 알칼리 무기물과 상기 제1전구체가 가열 교반 반응에 의해 합성된 제2전구체로 이루어진 것을 특징으로 하는 초미세 발포유리 경량다공체.
The method of claim 1, wherein the foam precursor,
An ultrafine foamed glass lightweight porous body comprising a phosphoric acid alkali inorganic material synthesized by neutralization of a phosphoric acid inorganic acid and an alkali hydroxide and a second precursor synthesized by heating and stirring reaction.
The method of claim 2, wherein the phosphoric acid inorganic acid is an inorganic acid containing HPO 4 - ions or H 2 PO 4 2- ions, wherein the alkali hydroxide is KOH, NaOH, Ba (OH) 2 , Mg (OH) 2 , Ultra-fine foam glass lightweight porous body, characterized in that consisting of at least one hydroxide selected from Ca (OH) 2 and B (OH) 3 .
알칼리 수산화물로 표면반응 처리된 무기계 2가 탄화물이 상기 제2전구체에 첨가되어 가열 교반 반응에 의해 합성된 제3전구체로 이루어지고, 상기 탄화물은 BaCO3, MgCO3 및 CaCO3 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 초미세 발포유리 경량다공체.
The method of claim 2, wherein the foam precursor,
An inorganic divalent carbide surface-treated with an alkali hydroxide is added to the second precursor, and is composed of a third precursor synthesized by a heating and stirring reaction, and the carbide is at least one material selected from BaCO 3 , MgCO 3, and CaCO 3 . Ultra-fine foam glass lightweight porous body, characterized in that consisting of.
인산계 무기산과 알칼리계 수산화물의 중화에 의해 합성된 인산계 알칼리 무기물과 상기 제1전구체가 가열 교반 반응에 의해 합성된 제2전구체에, 알칼리 수산화물로 표면반응 처리된 무기계 2가 탄화물이 첨가되어 가열 교반 반응에 의해 합성된 제4전구체로 이루어지고, 상기 탄화물은 BaCO3, MgCO3 및 CaCO3 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 초미세 발포유리 경량다공체.
The method of claim 1, wherein the foam precursor,
An inorganic divalent carbide surface-treated with alkali hydroxide is added to a second precursor obtained by neutralizing phosphoric acid inorganic acid and alkali hydroxide and the first precursor synthesized by heating and stirring reaction, and heated. A fourth precursor synthesized by a stirring reaction, wherein the carbide is ultra-light foam glass lightweight porous body, characterized in that made of at least one material selected from BaCO 3 , MgCO 3 and CaCO 3 .
유리 분말을 준비하는 단계;
상기 유리 분말을 분쇄하면서 액상의 상기 발포전구체를 첨가하여 습식 분쇄하는 단계;
습식 분쇄에 의해 얻어진 유리 슬러리를 여과 압착하고, 바인더를 첨가하여 성형 및 건조하는 단계;
건조된 성형체를 퍼니스에 장입하고, 퍼니스의 온도를 상기 바인더가 분해되는 온도보다 높고 유리전이온도보다 낮은 온도로 상승시켜 상기 바인더를 태워 제거하는 단계;
퍼니스를 유리전이온도보다 높고 유리의 용융 온도보다 낮은 소성 온도로 상승시켜 발포가 일어나게 하는 단계; 및
퍼니스의 온도를 하강시켜 발포유리 다공체를 얻는 단계를 포함하며,
상기 발포전구체는 유리 분말 100중량부에 대하여 0.5~15중량부 함유되게 첨가하고, 상기 음이온은 CH3COO- 이온이고, 상기 양이온은 K+, Na+, Ba2+, Mg2+, Ca2+ 또는 B3+인 것을 특징으로 하는 초미세 발포유리 경량다공체의 제조방법.
Preparing a precursor by synthesizing the first precursor by neutralizing the acetic acid monovalent anion and the inorganic alkali monovalent cation;
Preparing a glass powder;
Wet grinding by adding the foamed precursor in a liquid phase while grinding the glass powder;
Filtering the glass slurry obtained by wet grinding, and adding and forming a binder and drying the binder;
Charging the dried molded body to a furnace, and burning the binder by raising the temperature of the furnace to a temperature higher than a temperature at which the binder is decomposed and lower than a glass transition temperature;
Raising the furnace to a firing temperature above the glass transition temperature and below the melting temperature of the glass to cause foaming; And
Lowering the temperature of the furnace to obtain a foamed glass porous body,
The foamed precursor is added in an amount of 0.5 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the glass powder, the anion is CH 3 COO − ion, and the cation is K + , Na + , Ba 2+ , Mg 2+ , Ca 2 + Or B 3+ ultrafine foam glass lightweight porous body characterized in that the method.
인산계 무기산과 알칼리계 수산화물의 중화시켜 인산계 알칼리 무기물을 합성하는 단계; 및
상기 인산계 알칼리 무기물과 상기 제1전구체를 가열 교반 반응시켜 제2전구체를 합성하는 단계를 더 포함하며,
상기 인산계 무기산은 HPO4 - 이온 또는 H2PO4 2-이온을 포함하는 무기산이고, 상기 알칼리계 수산화물은 KOH, NaOH, Ba(OH)2, Mg(OH)2, Ca(OH)2 및 B(OH)3 중에서 선택된 1종 이상의 수산화물로 이루어진 것을 특징으로 하는 초미세 발포유리 경량다공체의 제조방법.
The method of claim 6, wherein preparing the foam precursor is
Neutralizing the phosphoric acid inorganic acid and the alkali hydroxide to synthesize a phosphoric acid alkali inorganic material; And
Comprising a step of synthesizing the second precursor by heating and stirring the phosphoric acid-based alkali minerals and the first precursor,
The phosphoric acid inorganic acid is an inorganic acid containing HPO 4 - ions or H 2 PO 4 2- ions, and the alkali hydroxide is KOH, NaOH, Ba (OH) 2 , Mg (OH) 2 , Ca (OH) 2 and Method for producing an ultra-fine foam glass lightweight porous body, characterized in that consisting of at least one hydroxide selected from B (OH) 3 .
상기 제1전구체를 합성하는 단계 후에, 무기계 2가 탄화물을 알칼리 수산화물 처리하고 상기 제1전구체와 가열 교반하여 제3전구체를 합성하는 단계를 더 포함하며,
상기 탄화물은 BaCO3, MgCO3 및 CaCO3 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 초미세 발포유리 경량다공체의 제조방법.
The method of claim 6, wherein preparing the foam precursor is
After the step of synthesizing the first precursor, further comprising the step of synthesizing a third precursor by an alkali hydroxide treatment of the inorganic bivalent carbide and heating and stirring with the first precursor,
The carbide is a manufacturing method of ultra-fine foam glass lightweight porous body, characterized in that consisting of at least one material selected from BaCO 3 , MgCO 3 and CaCO 3 .
인산계 무기산과 알칼리계 수산화물의 중화시켜 인산계 알칼리 무기물을 합성하는 단계;
상기 인산계 알칼리 무기물과 상기 제1전구체를 가열 교반 반응시켜 제2전구체를 합성하는 단계; 및
무기계 2가 탄화물을 알칼리 수산화물 처리하고 상기 제2전구체와 가열 교반하여 제4전구체를 합성하는 단계를 더 포함하며,
상기 탄화물은 BaCO3, MgCO3 및 CaCO3 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 초미세 발포유리 경량다공체의 제조방법.The method of claim 6, wherein preparing the foam precursor is
Neutralizing the phosphoric acid inorganic acid and the alkali hydroxide to synthesize a phosphoric acid alkali inorganic material;
Synthesizing a second precursor by heating and stirring the phosphate alkali inorganic material and the first precursor; And
Alkaline hydroxide treatment of the inorganic bivalent carbide and the step of heating and stirring with the second precursor to synthesize a fourth precursor,
The carbide is a manufacturing method of ultra-fine foam glass lightweight porous body, characterized in that consisting of at least one material selected from BaCO 3 , MgCO 3 and CaCO 3 .
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