KR101375162B1 - Porcelain batch compositions containing alkali free aluminoborosilicate display cullet or waste glass - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 박막트랜지스터 액정디스플레이(TFT-LCD), 유기발광다이오드(OLED) 디스플레이 패널 등에 사용하는 무알카리 알루미나 붕규산염계 유리의 상업적인 생산 공정에서 발생하는 파유리, 또는 디스플레이 패널의 상업적인 생산공정에서 발생하는 폐유리, 또는 내구 수명이 종료된 디스플레이 패널의 폐기처리 과정에 동반하여 발생하는 폐유리를 위생도기, 애자, 식기 등의 도자기 원료로서 재활용하되 도자기 등의 제조공정 변수와 도자기의 성질을 그대로 유지 또는 개선시키는 배합 조성물에 관한 것이다.The present invention is generated in the commercial production process of the cullet, or display panel produced in the commercial production process of the alkali-free alumina borosilicate-based glass for use in thin film transistor liquid crystal display (TFT-LCD), organic light emitting diode (OLED) display panel, etc. Recycled waste glass or waste glass generated by the disposal process of end-of-life display panels as recycled raw materials such as sanitary ware, insulators, tableware, etc., while maintaining the manufacturing process variables such as ceramics and properties of ceramics. Or to combination compositions for improvement.
박막트랜지스터 액정, 유기발광다이오드 등의 디스플레이 패널에 사용하는 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 유리는 디스플레이 핵심부품을 보호하고 영상을 전달해 주는 역할을 하기 때문에 품질관리가 매우 엄격하다. The alkali-free alumina borosilicate-based display glass used for display panels such as thin film transistor liquid crystal and organic light emitting diode is very strict in quality control because it plays a role to protect the display's core parts and to transmit images.
따라서, 상기 디스플레이 유리의 제조 및 가공공정에서 불량이 발생하면 불량품으로 간주하여 폐기해야 하는데, 이 과정에서 파유리(cullet)가 다량 발생한다. Accordingly, when a defect occurs in the manufacturing and processing of the display glass, it should be regarded as a defective product and disposed of, and a large amount of cullets is generated in this process.
그러나, 디스플레이 유리로서 지속적인 품질을 보장하기 위해서, 용해불량의 디스플레이 유리가 일단 파유리화 되면, 이는 다시 디스플레이 유리 제조과정에서 거의 재활용되지 않으며, 이들 파유리는 그대로 매립 등에 의해 폐기되는데, 그 양이 상당량에 달한다. However, in order to ensure continuous quality as the display glass, once the dissolving display glass is culletized, it is hardly recycled again in the manufacturing process of the display glass, and these cullet is discarded as it is by landfilling. To reach
한편, 디스플레이 패널 제조공정에서도 불량의 패널이 발생하면서 상당한 파유리가 동반되어 발생하며, 이들은 주로 박막트랜지스터 등의 물질에 의해 오염되어 있기 때문에 폐유리(waste glass)로 간주하여 대부분 매립에 의해 폐기 처분된다. 아울러 내구 수명이 종료된 디스플레이 패널의 경우 이들의 폐기처리 과정에 동반하여 대량의 오염된 폐유리가 발생하며 역시 매립에 의해 폐기 처분된다.On the other hand, in the display panel manufacturing process, the defective panel is generated and accompanied by considerable cullet, and these are considered waste glass because they are mainly contaminated by materials such as thin film transistors. do. In addition, in the case of the display panel whose endurance life is over, a large amount of contaminated waste glass is generated along with their disposal process, which is also disposed of by landfill.
이와 같은 박막트랜지스터 액정디스플레이, 유기발광다이오드 디스플레이 등에 사용하는 디스플레이 유리는 성분상 알카리를 전혀 함유하지 않으며 SiO2, Al2O3, 알카리토류산화물(MgO + CaO + SrO + BaO) 및 B2O3가 주된 성분이면서 이러한 성분들이 용융과정을 통해서 잘 혼합되었기 때문에 균질도가 매우 높으며, 물에 대한 내침식성이 매우 강한 고급유리이다. The display glass used in such a thin film transistor liquid crystal display, an organic light emitting diode display, etc., does not contain any alkali in its components, and SiO 2 , Al 2 O 3 , alkaline earth oxides (MgO + CaO + SrO + BaO) and B 2 O 3 It is a high-quality glass with a high homogeneity and a very high corrosion resistance to water because these components are the main components and are well mixed through the melting process.
그러나, 유리 제조업체별로 서로 다른 조성을 소유하고 있기 때문에 파유리를 공업적인 원료로 재활용하고자 할 경우에는 매우 엄격한 관리가 필요하다. 특히 디스플레이 패널로부터 발생한 폐유리는 이미 여러 제조업체의 유리가 혼합되어 발생한 것이기 때문에 재활용에 더욱 어려움이 있다. 즉, 파유리를 재활용하는 경우, 파유리의 조성을 그 제조원에 따라서 일일이 고려하여야 하며, 파유리가 제조업체별로 엄격히 구분되어 수집되지 않는 이상, 파유리의 재활용시 조성이 각기 다른 파유리가 혼재된 상태로 공급되기 때문에 파유리의 재활용은 크게 제한을 받을 수 없게 된다.However, because glass manufacturers have different compositions, it is necessary to strictly control the recycling of cullet as an industrial raw material. In particular, the waste glass generated from the display panel is more difficult to recycle because it is caused by the mixing of glass of various manufacturers. That is, when recycling the cullet, the composition of the cullet should be taken into consideration according to the manufacturer of the cullet, and unless the cullet is collected strictly according to the manufacturer, the cullet is mixed with the cullet having different compositions. Because of this, the recycling of cullet cannot be greatly restricted.
한편, 도자기 중에서 위생도기, 애자, 식기 등과 같이 유리상을 함유한 자기질 도자기 제조에 사용하는 원료는 천연원료로서 고령토, 점토, 납석 및 도석과 같은 함수 규산알루미늄 원료 그리고 장석으로 구성되어 있는데, Al2O3와 SiO2를 포함한 함수광물로 구성된 고령토, 점토 그리고 납석은 가소성, 즉 형태를 유지시켜주는 역할을 하며, 건조강도를 확보하게 하고, 1000℃ 이상의 고온에서는 열 변화를 일으켜 뮬라이트(3Al2O3·2SiO2) 결정으로 전이함으로써 도자기의 물리적 성질, 특히 기계적 강도를 증진시켜준다. On the other hand, raw materials used in the jagijil ceramics prepared containing glass phase, such as sanitary equipment, insulators, dishware from ceramics consists of a silicate hydrate, aluminum raw material, and feldspar, such as kaolin, clay, pyrophyllite, and pottery stone as a natural raw material, Al 2 O 3 and kaolin, clay and pyrophyllite consisting function minerals including SiO 2 is plastic, that serves to maintain the shape, and are secured to the dry strength, in a high temperature above 1000 ℃ causing a thermal change mullite (3Al 2 O 3 Transition to 2SiO 2 ) crystals improves the physical properties of ceramics, especially the mechanical strength
또한, 혼합알카리(Na2O+K2O), Al2O3, SiO2 성분으로 구성된 장석은 1100 ~ 1500℃ 범위의 온도에서 액상의 유리로 변하여 점성유동에 의해 다른 원료의 입자와 입자 사이의 결합에 참여함과 동시에 소성과정에서 점토 등을 융해하는 융제 작용을 함으로써 도자기의 조직을 형성하는 측면에서 중요한 역할을 한다. In addition, feldspar composed of mixed alkali (Na 2 O + K 2 O), Al 2 O 3 , SiO 2 component is turned into liquid glass at a temperature in the range of 1100 ~ 1500 ℃ and the viscosity between the particles of the other raw material by the viscous flow At the same time, it plays an important role in forming the structure of ceramics by taking part in the bonding process and melting the clay in the firing process.
이러한 혼합알카리 장석은, 도자기 제조에 있어서 고령토, 점토, 납석 및 도석과 같은 원료와 달리 이를 구성하는 화학적인 성분을 이용하기 보다는 낮은 용융온도와 용융 후 액체의 점성유동, 즉 유리를 형성하는 물리적 특성을 이용한 것이다. 즉, 장석이 도자기에 필요한 소성온도에서 용융된 후 냉각시 고화되면서 기지(matrix)를 형성하고, 그 밖의 조성물 중 일부는 소성온도에서 장석이 융제로 작용하여 장석과 함께 용융되거나, 일부는 용융되지 않고 입자상으로 가교되도록 하는 형태로 도자기가 제조된다. 따라서, 상기 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 파유리 또는 폐유리가 도자기의 소성온도에서 적절한 점성을 소유한 액체로 존재한다면 자기를 제조하는데 필요한 원료, 즉 장석을 일부 또는 전부 대체할 수 있는 배합조성물의 구성원이 될 수 있다.The mixed alkali feldspar, unlike raw materials such as kaolin, clay, feldspar, and pottery in the manufacture of porcelain, has a low melting temperature and a viscous flow of liquid after melting, i.e., physical properties of forming glass, rather than using chemical components thereof. It is used. That is, the feldspar is melted at the firing temperature required for ceramics and then solidified upon cooling to form a matrix. Some of the other compositions are melted together with the feldspar as the feldspar acts as a flux at the firing temperature, or some is not melted. Porcelain is produced in a form that allows it to crosslink into a particulate form. Therefore, if the alkali-free alumina borosilicate display cullet or waste glass is present as a liquid having proper viscosity at the firing temperature of ceramics, a raw material necessary for manufacturing porcelain, that is, a combination composition capable of replacing some or all of feldspar Can be a member.
이러한 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 파유리 그리고 폐유리의 재활용에 관한 관심이 높아지고 있으며, 이러한 파유리와 폐유리를 폐기하지 않고 재활용할 수 있는 방법 및 분야를 지속적으로 발굴하고 적용되어야 할 필요가 있다. 특히, 무분별하게 혼재되어 있는 각기 다른 조성의 파유리 또는 폐유리들을 굳이 구분하지 않고도 재활용할 수 있는 방안이 제시되어야 할 필요가 절실하다.There is a growing interest in recycling such alkali-free alumina borosilicate display cullet and waste glass, and it is necessary to continuously discover and apply methods and fields that can be recycled without discarding the cullet and waste glass. . In particular, there is an urgent need to provide a way to recycle the cullet or waste glass of different compositions mixed indiscriminately without distinction.
본 발명과 관련하여 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 파유리의 재활용을 따르는 종래의 기술로서, 대한민국 등록특허 10-0917269에 "박막트랜지스터 액정디스플레이 유리기판의 파유리를 원료로한 붕규산염계 장섬유유리의 뱃지조성물" 그리고 대한민국 등록특허 10-0929869에 "박막트랜지스터 액정디스플레이 유리기판의 파유리를 원료로한 소다석회붕규산염계 단섬유 유리 뱃지조성물"을 개시하고 있는 바, 위 기술은 박막트랜지스터 액정디스플레이 기판유리 제조공정에서 발생한 파유리를 재생하는 방법에 관한 것으로서, 장섬유 및 단섬유 유리의 뱃지조성물 구성원으로서 무알카리 알루미나 붕규산염계 박막트랜지스터 액정디스플레이 파유리를 함유하고 있는 것을 특징으로 하고 있는 기술이며, 장석을 대체하는 도자기 제조 원료로서의 적용과는 무관하며, 파유리가 직접 장섬유 및 단섬유의 조성원료로서 참여하는 것이다.In accordance with the present invention, as a conventional technique that follows the recycling of the alkali-free alumina borosilicate-based display cullet, Korean Patent No. 10-0917269, "Borosilicate long fiber glass using the cullet of the thin film transistor liquid crystal display glass substrate "Budget composition" and Korean Patent No. 10-0929869, "Soda-lime borosilicate type short-fiber glass badge composition made from cullet of a thin film transistor liquid crystal display glass substrate", and the above technique is a thin film transistor liquid crystal display substrate. The present invention relates to a method for regenerating a cullet generated in a glass manufacturing process, comprising a alkali-free alumina borosilicate thin film transistor liquid crystal display cullet as a member of a badge composition of long fiber and short fiber glass. As a raw material for ceramics to replace feldspar It is irrelevant to the application, and cullet directly participates in the composition of long and short fibers.
또한, 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 파유리의 재활용과 관련한 종래의 기술로서, 대한민국 등록특허 10-0990875 "무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 파유리를 원료로 하는 태양전지용 저철분 판유리 뱃지조성물"을 개시하고 있는 바, 위 기술은 태양전지용 저철분 판유리의 원료로서 철분을 적게 함유한 무알카리 알루미나 붕규산염계 박막트랜지스터 액정디스플레이 파유리를 사용하는 경제적인 뱃지조성물을 특징으로 하고 있으며, 파유리의 조성 전량이 조성물에 직접 참여하고 있는 것이다.In addition, as a conventional technique related to the recycling of the alkali-free alumina borosilicate-based display cullet, Korean Patent No. 10-0990875 discloses a low iron plate glass composition for solar cells using the alkali-free alumina borosilicate-based display cullet as a raw material The above technique is characterized by an economical badge composition using an alkali-free alumina borosilicate thin film transistor liquid crystal display cullet as a raw material of low iron plate glass for solar cells, the total amount of cullet composition It is directly participating in this composition.
박막트랜지스터 액정디스플레이 패널 제조공정에서 발생한 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 폐유리의 재활용과 관련한 종래의 기술로서, 대한민국 등록특허 10-0862917 "LCD 폐유리를 이용한 시멘트 클링커와 시멘트 제조방법, 그 제조방법으로 제조된 LCD 폐유리 시멘트"를 개시하고 있는 바, 위 기술은 LCD폐유리를 시멘트 제조공정에 투입하여 시멘트의 원재료로 이용하는 것을 특징으로 하고 있으며, 도자기 제조원료로서 무알카리 알루미나 붕규산염계 액정디스플레이 폐유리의 적용과는 무관하다.As a conventional technology related to the recycling of the alkali-free alumina borosilicate display waste glass generated in the manufacturing process of the thin film transistor liquid crystal display panel, Korean Patent No. 10-0862917 "Cement clinker and cement manufacturing method using LCD waste glass, Manufactured LCD Waste Glass Cement ", the above technology is characterized in that the LCD waste glass is put into cement manufacturing process and used as raw material of cement, and it is an alkali-free alumina borosilicate-based liquid crystal display waste as porcelain manufacturing raw material. It is irrelevant to the application of glass.
전술한 섬유유리 및 태양전지용 저철분 판유리의 제조에 대한 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 파유리의 재활용 기술의 특허적 의의에 비추어 볼 때, 본 발명에서와 같이 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 파유리 그리고 폐유리를 위생도기, 애자, 식기 등의 도자기를 제조하기 위한 배합조성물에 편입하고, 이로부터 저렴한 제조단가와 특성을 그대로 유지하는 배합조성물 또한, 대량 폐기되고 있는 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 파유리 또는 폐유리의 재활용 분야를 적극 육성할 수 있어 큰 의의를 갖는 기술이라 할 것이다.In view of the patented meaning of the recycling technology of the alkali-free alumina borosilicate-based display cullet for the manufacture of the above-described fiberglass and low iron plate glass for solar cells, the alkali-free alumina borosilicate-based display cullet as in the present invention and Alkali alumina borosilicate-based display cullet that incorporates waste glass into a blended composition for manufacturing ceramics such as sanitary ware, insulators, tableware, etc., and thus retains low manufacturing cost and properties. Or it will be called a technology with great significance because it can actively promote the recycling of waste glass.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 상기 위생도기, 애자, 식기 등 도자기의 천연원료인 장석을 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 파유리 또는 폐유리로 일부 또는 전부 대체함에도 불구하고 상기 도자기의 물리화학적 성질 등을 적어도 훼손하지 않도록 하거나 더 나아가 증진할 수 있는 도자기 배합조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the problems described above, the present invention is a part or all of the feldspar, which is a natural raw material of ceramics such as sanitary ware, insulators, tableware such as alkali-free alumina borosilicate-based display cullet or waste glass The object of the present invention is to provide a porcelain blend composition that can at least not damage or further promote the physical and chemical properties of the porcelain despite the substitution.
또한, 본 발명은 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 파유리 또는 폐유리를 도자기의 천연원료인 장석의 대체원료로 사용함으로써, 기존의 자연을 훼손하는 장석의 채굴 및 분쇄공정을 최소화하는 환경친화적인 도자기 배합조성물을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.In addition, the present invention by using an alkali-free alumina borosilicate-based display wave glass or waste glass as an alternative raw material of feldspar, which is a natural raw material of ceramics, environmentally friendly ceramics to minimize the mining and grinding process of feldspar that damages the existing nature It is another object to provide a formulation.
또한, 본 발명은 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 파유리 또는 폐유리를 사용함에도 불구하고, 기존 위생도기, 애자, 식기 등의 도자기 제조공정을 최대한 그대로 유지할 수 있으므로, 새로운 조성에 따른 새로운 공정을 도입하거나 새로운 라인을 증설할 필요가 없는 경제적인 도자기 배합조성물을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.In addition, the present invention, despite the use of an alkali-free alumina borosilicate display cullet or waste glass, it is possible to maintain the existing manufacturing process of the existing sanitary ware, insulators, tableware, etc., thus introducing a new process according to the new composition Another object is to provide an economical ceramic compound composition that does not need to be added or expanded a new line.
또한, 본 발명은 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 파유리 또는 폐유리를 사용함으로써, 기존 위생도기, 애자, 식기 등의 도자기 소성온도를 섭씨 수십도 이상 낮추면서 상기 도자기의 물리화학적 성질 등을 유지할 수 있으므로, 연료비를 절약할 수 있는 도자기 배합조성물을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, the present invention by using the alkali-free alumina borosilicate-based display cullet or waste glass, it is possible to maintain the physical and chemical properties of the porcelain while lowering the firing temperature of the existing sanitary ware, insulators, tableware, etc. Therefore, another object of the present invention is to provide a ceramic composition that can save fuel costs.
또한, 본 발명은 디스플레이 패널의 제조공정에서 또는 내구성이 종료된 디스플레이 패널의 폐기과정에서 발생하는 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 폐유리를 매립하지 않고 위생도기, 애자, 식기 등의 도자기 제조에 재활용함으로써 토양환경에 큰 부담을 주지 않으면서 동시에 원료비와 연료비를 절감하여 제조단가를 낮출 수 있는 도자기 배합조성물을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, the present invention is recycled to the manufacture of ceramics such as sanitary ware, insulators, tableware without buried the alkali-free alumina borosilicate-based display waste glass generated in the manufacturing process of the display panel or the disposal of the display panel after the durability It is another object of the present invention to provide a porcelain compound composition which can reduce the production cost by reducing raw material cost and fuel cost without putting a great burden on the soil environment.
또한, 본 발명은 각 제조원에 따라 조성이 다소 상이한 여러 종류의 디스플레이 파유리 또는 폐유리를 구분하지 않고, 일괄적으로 재활용에 사용함으로써, 파유리 또는 폐유리의 구분에 필요한 절차 또는 입수경로의 분리화 등 복잡한 과정을 거치지 않도록 하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, the present invention does not distinguish between several types of display cullet or waste glass, which is slightly different in composition according to each manufacturer, and is used for recycling in a separate manner, thereby separating the procedures or access paths necessary for the separation of cullet or waste glass. Another goal is to avoid going through a complicated process such as anger.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 위생도기, 애자, 식기 등 도자기 배합조성물에 있어서, 상기 배합조성물은, 고령토, 점토, 납석을 포함하는 함수 규산알루미늄 원료와 도석을 포함하며,상기 함수 규산알루미늄 원료와 도석의 합산중량을 100 중량부로 하였을 때, 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 파유리 또는 폐유리 3 ~ 33 중량부가 첨가되는 것을 특징으로 하는 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 유리의 파유리 또는 폐유리를 원료로한 도자기 배합조성물을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention, sanitary ware, insulators, tableware, such as a ceramic composition, the compound composition, containing a hydrous aluminum silicate raw material and ceramics, including kaolin, clay, feldspar, When the combined weight of the aluminum silicate raw material and the pottery is 100 parts by weight, an alkali-free alumina borosilicate display glass glass or a cullet of an alkali-free alumina borosilicate display glass, characterized in that 3 to 33 parts by weight of waste glass is added. Provides porcelain blend composition based on waste glass.
상기 배합조성물은, 상기 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 파유리 또는 폐유리 이외의 중량부로서, 상기 함수 규산알루미늄 원료와 도석의 합산중량을 100 중량부로 하였을 때, 장석 0 ~ 30 중량부가 첨가되는 것이 바람직하다.The blend composition is a weight part other than the alkali-free alumina borosilicate display cullet or waste glass, and when the combined weight of the hydrous aluminum silicate raw material and the pottery is 100 parts by weight, feldspar 0 to 30 parts by weight is added. desirable.
이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명은 위생도기, 애자, 식기 등의 도자기 제조 원료 중 장석을 무알칼리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 파유리 또는 폐유리로 일부 또는 전부 대체하면서도 도자기의 제조공정과 물리화학적 성질을 훼손하지 않거나 보다 증진시킨 배합조성물을 제공함으로써, 해당 도자기의 제조단가를 낮추며, 특히 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 파유리 또는 폐유리의 매립에 의해 발생하는 환경 부담을 크게 완화하는 효과가 있다.As described above, the present invention, while replacing some or all of the feldspar in the pottery manufacturing raw materials such as sanitary ware, insulators, tableware, etc. with alkali-free alumina borosilicate-based display cullet or waste glass, the process and physical and chemical properties of ceramics By providing a compound composition that does not damage or further enhances, it lowers the manufacturing cost of the ceramic, and in particular, it is effective to significantly reduce the environmental burden caused by the buried of alkali-free alumina borosilicate-based display cullet or waste glass.
즉, 제한된 범위에서 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 파유리 또는 폐유리의 중량부를 증가시킨 배합조성물에서 장석의 일부 또는 전부가 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 파유리 또는 폐유리로 대체됨에도 불구하고, 배합조성물로부터 제조되는 도자기의 물성을 유지시키는 효과가 있다. 또한, 배합조성물을 구성하는 장석의 상당부분이 파유리 또는 폐유리로 대체됨으로써, 원료의 조달, 취급, 보관 및 투입과정에서 발생하는 문제들이 제거될 수 있어 공정상 매우 유리한 효과가 있다.That is, even though some or all of the feldspar is replaced by an alkali-free alumina borosilicate display cullet or waste glass in a compounding composition having increased the weight part of the alkali-free alumina borosilicate display cullet or waste glass in a limited range. There is an effect of maintaining the physical properties of the porcelain produced from the composition. In addition, since a large part of the feldspar constituting the blended composition is replaced with cullet or waste glass, problems arising in the process of procurement, handling, storage and input of raw materials can be eliminated, which is very advantageous in the process.
또한, 종래의 디스플레이용 파유리의 재활용 과정에서는 파유리의 조성을 고려하여 파유리를 특별히 선정한 이후에 재활용과정에 도입하였으나, 장석이 도자기에 필요한 소성온도에서 용융된 후 냉각시 고화되면서 기지(matrix)를 형성하고, 그 밖의 조성물 중 일부는 소성온도에서 장석이 융제로 작용하여 장석과 함께 용융되거나, 일부는 용융되지 않고 입자상으로 가교되도록 하는 형태로 거동하므로 특별히 파유리 또는 폐유리의 조성을 고려하지 않고, 부산물로 제공되는 파유리 또는 폐유리를 그대로 사용할 수 있어 파유리 또는 폐유리의 선정, 입수경로의 추적 등 복잡한 전처리 절차를 거치지 않아도 되며, 발생되는 파유리 또는 폐유리는 전량 사용대상이 되므로, 재활용율을 크게 높일 수 있는 작용효과가 있다.In addition, in the conventional recycling process of the display cullet in consideration of the composition of the cullet was introduced into the recycling process after the special selection of the cullet, but the feldspar is melted at the firing temperature required for the ceramics and then solidified when cooling the matrix (matrix) And some of the other compositions act in such a way that the feldspar acts as a flux at the firing temperature to melt together with the feldspar, or some of the feldspar does not melt and thus crosslinks into a particulate form without particular consideration to the composition of the cullet or waste glass. Since the cullet or waste glass provided as a by-product can be used as it is, there is no need to go through complicated pretreatment procedures such as selection of cullet or waste glass and tracking of the acquisition path. There is an effect that can greatly increase the recycling rate.
이하, 본 발명을 바람직한 실시예를 기초로 보다 상세히 설명하기로 한다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on the preferred embodiments.
배합조성에 의거하여 성형된 도자기 소지는 대략 1200℃ 근처에서 소성되는데, 장석의 대체원료로서 사용되는 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 파유리 또는 폐유리의 효과를 극대화하기 위해서는 도자기의 제조공정을 최대한 그대로 유지하는 범위내에서 소성 후 도자기의 물리적 성질이 유지 또는 개선되도록 배합조성물 중에서 차지하는 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 파유리 또는 폐유리의 적절한 양을 선정하는 것이 매우 중요하며, 이러한 양적 특성에 기반하는 파유리 또는 폐유리의 함량범위는 그 임계적 의의를 갖는다.Ceramics molded according to the composition is fired at around 1200 ° C. To maximize the effect of the alkali-free alumina borosilicate display cullet or waste glass used as an alternative raw material for feldspar, the manufacturing process of ceramics is maintained as is. It is very important to select an appropriate amount of alkali-free alumina borosilicate display cullet or waste glass in the blended composition so that the physical properties of the ceramics are maintained or improved after firing within the range maintained. The content range of glass or waste glass has its critical significance.
보다 상세하게는 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 파유리 또는 폐유리가 조성물 전체 중량을 기준으로 3 중량부 미만이면 대체원료로서의 효과가 미미하여 도자기의 제조단가를 낮추는 이점이 사라지며, 33 중량부를 초과하면 도자기의 물리화학적 성질이 변하여 대체원료로서의 가치를 상실한다.More specifically, when the alkali-free alumina borosilicate display cullet or waste glass is less than 3 parts by weight based on the total weight of the composition, the effect as a substitute raw material is insignificant, and the advantage of lowering the manufacturing cost of ceramics disappears. The physical and chemical properties of ceramics change, and they lose their value as substitutes.
이에 본 발명자는 위생도기, 타일, 애자, 식기 등 기본적인 도자기 배합조성비를 고려하여 장석 대신에 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 파유리 또는 폐유리를 체계적으로 첨가한 다양한 배합조성물을 개발하였다.Accordingly, the present inventors have developed various compounding compositions in which an alkali-free alumina borosilicate-based display wave glass or waste glass is systematically added in place of feldspar in consideration of basic ceramic compounding composition ratios such as sanitary ware, tiles, insulators and tableware.
[표 1]에 본 발명에서 사용한 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 파유리와 폐유리의 조성을 나타내었으며 하단에 소결과 관련된 물성을 제시하였다. 폐유리는 디스플레이 패널공정을 통해서 형성된 박막트랜지스터에 의해서 PPM 단위로 오염되어 있어 파유리와 거의 비슷한 조성을 나타내고 있으며, 따라서 본 발명에서 주로 고려한 점성 유동과 관련된 물성에는 큰 변화가 없다. 또한, 디스플레이 유리의 제조원에 따라서 다소 상이한 조성을 고려하여도 점성 유동에 대해서 미치는 영향은 미미하다. 이러한 점으로부터, 종래에 원료로서 파유리를 제조원에 따라서 엄격히 구분하여 유리제품을 제조하는 경우와는 달리, 도자기 제품에서는 제조원의 구분에 따른 파유리의 조성을 특별히 고려할 필요가 없다. 표 1에서는 각 조성의 함량이 제조원에 따라서 조금씩 상이함을 감안하여 조성의 함량을 범위로 표현하였다.Table 1 shows the composition of the alkali-free alumina borosilicate-based display cullet and waste glass used in the present invention, and the physical properties related to sintering are shown at the bottom. Waste glass is contaminated by PPM unit by thin film transistor formed through display panel process, and shows almost similar composition to cullet. Therefore, there is no significant change in physical properties related to viscous flow mainly considered in the present invention. In addition, even if a slightly different composition is considered depending on the manufacturer of the display glass, the influence on the viscous flow is insignificant. From this point of view, unlike the case where glass products are manufactured by strictly dividing the cullet as a raw material according to the manufacturer, there is no need to consider the composition of the cullet according to the classification of the manufacturer in ceramic products. Table 1 is expressed in a range of the content of the composition in consideration of the content of each composition is slightly different depending on the manufacturer.
유리분말의 소결에 의해 치밀한 조직을 얻기 위한 점도는 106 dPas 전후가 적절하며, 상기 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 파유리와 폐유리는 1100℃에서는 약 106 dPas, 1200℃에서는 약 105 dPas의 점도를 나타내고 있어 도자기의 소성온도 범위(1100℃-1200℃)에서 치밀한 소결체를 제조하기에 매우 적당하다.The viscosity for obtaining a dense structure by sintering the glass powder is appropriate around 10 6 dPas, and the alkali-free alumina borosilicate display wave glass and waste glass are about 10 6 dPas at 1100 ° C and about 10 5 dPas at 1200 ° C. It is very suitable for producing dense sintered compacts in the firing temperature range of ceramics (1100 ℃ -1200 ℃).
본 발명에 따른 도자기 배합조성물은 상기와 같은 성분들을 공급하는 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 파유리 또는 폐유리를 함유함으로써 도자기 소성공정에 필요한 융제로서의 제반 특성을 나타낸다. 이때, 융제로서의 제반 특성이라 함은 도자기 소지의 소성과정에서 점성유동에 의하여 다른 원료의 입자와 입자 사이의 결합에 참여함과 동시에 점토 등을 융해하는 융제 작용을 함으로써 도자기의 치밀한 조직을 구성하는 것을 의미한다.The porcelain blend composition according to the present invention exhibits various properties as a flux required for the porcelain firing process by containing an alkali-free alumina borosilicate-based display cullet or waste glass which supplies the above components. In this case, the general characteristics of the flux refers to the formation of the fine structure of the ceramics by participating in the bonding between the particles of the other raw materials by viscous flow during the firing process of the porcelain body, and at the same time, melting the clay. it means.
이하, 본 발명을 실시예 및 비교예에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples and Comparative Examples as follows, but the present invention is not limited by the Examples.
[실시예][Example]
다음 [표 2]의 배합조성 비율에 의거하여 총 소지의 무게가 150g이 되도록 각 원료를 배합하여 혼합한 후, 프레스를 사용하여 500kg/cm2의 압력으로 일축 가압하여 디스크 형태로 성형 및 건조를 시키고, 전기로에서 분당 5℃로 소정의 온도까지 상승시킨 후 상온으로 서서히 냉각시켜서 도자기를 제조하였다. 소성한 도자기 소지를 대상으로 흡수율, X-선 회절분석에 의한 Mullite 및 Quartz 결정상의 함량, 열팽창계수, 부피 수축율, 밀도를 측정하여 그 결과를 [표 2]의 하단에 나타내었다.Following the mixing composition ratio of Table 2, each raw material is blended and mixed so that the total body weight is 150g, and then uniaxially pressurized at a pressure of 500kg / cm 2 using a press to form and dry in a disk form. The ceramics were manufactured by increasing the temperature to a predetermined temperature at 5 ° C. per minute in an electric furnace and slowly cooling to room temperature. Absorption rate, mullite and quartz crystal phase content, thermal expansion coefficient, volumetric shrinkage, and density were measured for calcined porcelain, and the results are shown in the lower part of [Table 2].
1200℃에서 소성characteristic
Firing at 1200 ℃
1100℃에서 소성characteristic
Firing at 1100 ℃
상기 [표 2]의 비교예는 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 파유리를 전혀 함유하지 않고 고령토, 점토, 납석, 도석 및 혼합알카리 장석으로만 구성된 상업적인 위생도기 배합조성물을 나타낸 것이며, 실시예 1 ~ 5는 고령토, 점토, 납석, 도석의 총 혼합물 100 중량부에 대하여 장석 0 ~ 30 중량부, 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 파유리를 3 ~ 33 중량부 함유하는 배합조성물이다. Comparative Example of [Table 2] shows a commercial sanitary ware blend composition consisting of kaolin, clay, feldspar, pottery stone and mixed alkali feldspar without containing any alkali-free alumina borosilicate-based display cullet, Example 1 ~ 5 is a compound composition containing 0 to 30 parts by weight of feldspar and 3 to 33 parts by weight of alkali-free alumina borosilicate display cullet based on 100 parts by weight of a total mixture of kaolin, clay, feldspar and pottery.
본 발명의 실시예에 따르면 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 파유리의 중량부가 증가하면서 장석의 중량부는 점차 감소하여 장석이 전혀 필요 없는 배합조성물이 된다. 즉, 본 발명에 의하면, 파유리 또는 폐유리가 장석의 일부 또는 전부를 대체할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, while the weight part of the alkali-free alumina borosilicate-based display cullet is increased, the weight part of the feldspar gradually decreases, thereby producing a blend composition which does not require feldspar at all. That is, according to the present invention, cullet or waste glass can replace a part or all of the feldspar.
[표 2]의 하단에 상업적인 위생도기 에서 적용하고 있는 소성온도 1200℃에서 소성했을 경우 각 배합조성물에 상응하는 실시예와 비교예 소지의 특성을 설명하면 다음과 같다.When the firing at the firing temperature 1200 ℃ applied in the commercial sanitary ware at the bottom of Table 2 will be described the characteristics of the examples and comparative examples corresponding to each compound composition.
1. 도자기의 소결도에 대한 척도가 되는 흡수율은 위생도기와 관련된 KSL 1551에서 제시한 잉크침투도 시험 및 크렉 시험을 대신할 수 있는 것으로서, KSL 1001에 의해 측정하며 보통 0.5%이하의 흡수율을 적정한 것으로 간주하는데, 비교예와 실시예 모두 이 조건을 충족한다. 1. Absorption rate, which is a measure of the sintering degree of ceramics, can be substituted for the ink penetrability test and the crack test suggested in KSL 1551 related to sanitary wares. It is measured by KSL 1001 and usually has an absorption rate of 0.5% or less It is considered that both the comparative example and the example satisfy this condition.
2. 실시예의 결정상 함량에서는 도자기를 구성하는 핵심 결정상인 Mullite는 비교예보다 약 10%까지 증가하는 경향을, Quartz는 비교예보다 약 10%까지 감소하는 경향을 나타내므로, 소성 후 기계적 강도는 본 발명에 있어서 보다 증가할 것으로 예상된다.2. In the crystal phase content of Example, Mullite, the core crystal phase constituting porcelain, tends to increase by about 10% compared to the comparative example, and Quartz tends to decrease by about 10% than the comparative example. It is expected to increase in the invention.
3. 실시예의 열팽창 계수는 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 파유리의 중량부가 증가함에 따라 지속적으로 감소하는 긍정적인 결과를 보여주고 있다. 3. The coefficient of thermal expansion of the example shows a positive result that is continuously decreased as the weight part of the alkali-free alumina borosilicate-based display cullet increases.
4. 실시예의 소성전후 부피수축율과 밀도는 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 파유리의 중량부가 증가함에 따라 비교예보다 각각 6%와 4% 근소하게 감소하는 결과를 나타내었다.
4. The volume shrinkage and density before and after the firing of the examples were reduced by 6% and 4%, respectively, as the weight part of the alkali-free alumina borosilicate display wave glass increased.
[표 2]의 하단에 1100℃에서 소성했을 경우 각 배합조성물에 상응하는 실시예와 비교예 소지의 특성을 설명하면 다음과 같다.When calcined at 1100 ° C. at the bottom of [Table 2], the characteristics of Examples and Comparative Examples possessed by the respective composition will be described.
1. 도자기의 치밀도에 대한 척도가 되는 흡수율은 보통 0.5%이하의 수치를 적정한 것으로 간주하는데, 비교예는 이 조건을 충족하지 못한다. 그러나 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 파유리가 3 중량부 첨가되는 실시예 1 부터 흡수율이 0.5%이하로 감소한다. 1. Absorption rate, which is a measure of the density of porcelain, is usually considered to be less than 0.5%. The comparative example does not meet this condition. However, from Example 1 in which 3 parts by weight of an alkali-free alumina borosilicate-based display cullet is added, the water absorption decreases to 0.5% or less.
2. 실시예의 결정상 함량에서는 도자기를 구성하는 핵심 결정상인 Mullite는 비교예보다 약 10%까지 증가하는 경향을, Quartz는 비교예보다 약 10%까지 감소하는 경향을 나타내어 소성 후 기계적 강도는 증진될 것으로 예상한다. 2. In the crystal phase content of Example, Mullite, the core crystal phase constituting ceramics, tends to increase by about 10% and Comparative quartz decreases by about 10%. Expect.
3. 실시예의 열팽창 계수는 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 파유리의 중량부가 증가함에 따라 지속적으로 감소하는 긍정적인 결과를 나타내고 있다.3. The coefficient of thermal expansion of the example shows a positive result that is continuously decreased as the weight part of the alkali-free alumina borosilicate-based display cullet increases.
4. 실시예의 경우, 소성 전후의 부피수축율은 비교예와 ±1%의 차이를 나타내어 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 파유리의 중량부와 관계없이 매우 비슷한 수치를 나타내고 있다. 즉, 장석 대신 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 파유리를 첨가해도 소성 후 치수변형에 큰 차이가 없다. 4. In the case of the Example, the volume shrinkage rate before and after firing showed a difference of ± 1% from that of the comparative example, showing a very similar value regardless of the weight part of the alkali-free alumina borosilicate display wave glass. That is, even if the alkali-free alumina borosilicate-based display cullet is added instead of feldspar, there is no significant difference in dimensional deformation after firing.
5. 실시예의 경우, 밀도는 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 파유리의 중량부와 관계없이 동일한 수치를 나타내고 있다.5. In the case of the Example, the density shows the same value irrespective of the weight part of an alkali-free alumina borosilicate type display cullet.
6. 실시예의 경우 소성온도 1100℃에서도 상기 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 파유리 첨가에 의해서 도자기의 흡수율, 열팽창계수가 개선되어 소성온도를 1200℃보다 100℃정도 낮출 수 있는 에너지 절약효과가 수반된다.6. In the case of the embodiment, the absorption rate and thermal expansion coefficient of the porcelain is improved by the addition of the alkali-free alumina borosilicate-based display cullet even at the firing temperature of 1100 ° C. .
상기 [표 2]의 특성에서 제시한 바와 같이 상기 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 파유리가 특정 중량부에 도달할 때까지는 본래 도자기의 제반 특성이 악화되지 않음은 물론 본래 도자기의 특성이 적어도 유지되거나 또는 더 나아가 기계적 특성을 증진시키는 Mullite 결정의 양이나 내열충격성을 증진시키는 열팽창계수 등은 개선됨을 알 수 있으며, 심지어 소성온도를 100℃ 낮추어도 본래 위생도기의 특성이 유지됨을 알 수 있다.
As shown in the properties of [Table 2], the general properties of the original ceramics are not deteriorated as well as the characteristics of the original ceramics are maintained at least until the alkali free alumina borosilicate-based display cullet reaches a certain weight part. In addition, it can be seen that the amount of Mullite crystals to improve mechanical properties and the coefficient of thermal expansion to improve thermal shock resistance are improved, and even when the firing temperature is lowered to 100 ° C, the properties of the sanitary ware are maintained.
상기한 바와 같이 본 발명의 특정한 실시 예가 설명되었으나, 본 발명이 당 업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다. 이처럼 변형된 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 되며 이러한 변형된 실시 예들은 본 발명의 특허청구범위 안에 속한다 해야 할 것이다.While specific embodiments of the present invention have been described as described above, it is obvious that the present invention may be modified and practiced by those skilled in the art. Such modified embodiments should not be individually understood from the technical spirit or viewpoint of the present invention, and these modified embodiments should be included within the claims of the present invention.
Claims (2)
함수 규산알루미늄원료로서 고령토, 점토, 납석을 사용하고, 여기에 도석을 더 포함하며, 상기 함수 규산알루미늄 원료와 도석의 합산중량을 100 중량부로 하였을 때, 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 파유리 또는 폐유리 3 ~ 33 중량부가 첨가되는 것을 특징으로 하는 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 유리의 파유리 또는 폐유리를 원료로한 도자기 배합조성물.In the ceramic blend composition such as sanitary ware, insulators, tableware, the blend composition,
Alkaline clay, clay, and feldspar are used as a hydrous aluminum silicate raw material, and it further contains a porcelain, and when the combined weight of the hydrous aluminum silicate raw material and pottery is 100 parts by weight, an alkali-free alumina borosilicate-based display cullet or waste Porcelain blend composition based on cullet or waste glass of alkali-free alumina borosilicate display glass, characterized in that 3 to 33 parts by weight of glass is added.
상기 배합조성물은, 상기 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 파유리 또는 폐유리 이외의 중량부로서, 상기 함수 규산알루미늄 원료와 도석의 합산중량을 100 중량부로 하였을 때, 장석 0 ~ 30 중량부가 첨가되는 것을 특징으로 하는 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 유리의 파유리 또는 폐유리를 원료로한 도자기 배합조성물.The method of claim 1,
The blend composition is a weight part other than the alkali-free alumina borosilicate-based display cullet or waste glass, when 0 to 30 parts by weight of feldspar is added when the combined weight of the hydrous aluminum silicate raw material and the pottery is 100 parts by weight. Porcelain blend composition based on the cullet or waste glass of the alkali-free alumina borosilicate display glass characterized in that the raw material.
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