KR101641634B1 - 디스플레이 폐유리와 파유리를 재활용한 장섬유 유리용 또는 플리트용 실리카 분말의 제조 방법. - Google Patents
디스플레이 폐유리와 파유리를 재활용한 장섬유 유리용 또는 플리트용 실리카 분말의 제조 방법. Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 디스플레이 폐유리와 파유리를 재활용한 장섬유 유리용 또는 플리트용 실리카 분말의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 LCD/OLED 용 유리 제조 및 가공하는 과정에서 발생하는 폐유리와 파유리를 분쇄 및 배합한 디스플레이 폐유리와 파유리를 재활용한 장섬유 유리용 또는 플리트용 실리카 분말의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 디스플레이 폐유리와 파유리를 재활용한 장섬유 유리용 또는 플리트용 실리카 분말의 제조 방법은 수거된 벌크상의 폐유리의 투입량을 고려하여 소정의 중량 단위로 분배하는 분배단계와 분배된 폐유리의 각 샘플을 채취 및 미분쇄하여 성분을 분석하는 폐유리 성분분석단계와 성분 분석된 벌크상의 폐유리와 파유리를 기설정된 목표 성분함량에 따라 혼합하여 배합물을 형성하는 배합단계와 상기 배합물을 소정의 크기를 가지도록 분쇄하는 배합물 분쇄단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 디스플레이 폐유리와 파유리를 재활용한 장섬유 유리용 또는 플리트용 실리카 분말의 제조 방법은 수거된 벌크상의 폐유리의 투입량을 고려하여 소정의 중량 단위로 분배하는 분배단계와 분배된 폐유리의 각 샘플을 채취 및 미분쇄하여 성분을 분석하는 폐유리 성분분석단계와 성분 분석된 벌크상의 폐유리와 파유리를 기설정된 목표 성분함량에 따라 혼합하여 배합물을 형성하는 배합단계와 상기 배합물을 소정의 크기를 가지도록 분쇄하는 배합물 분쇄단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 디스플레이 폐유리와 파유리를 재활용한 장섬유 유리용 또는 플리트용 실리카 분말의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 LCD/OLED 용 유리 제조 및 가공 과정에서 발생하는 폐유리와 파유리를 분쇄 및 배합한 디스플레이 폐유리와 파유리를 재활용한 장섬유 유리용 또는 플리트용 실리카 분말의 제조 방법에 관한 것이다.
액정표시장치(LCD: Liquid Crystal Display) 또는 유기발광 다이오드(OLED:Organic Light Emitting Diode)는 기존의 CRT 모니터를 대체하는 차세대 제품으로 2장의 얇은 유리사이에 액정을 주입한 후 투명성 전도성 회로에
전류를 가해 문자 또는 그림이 디스플레이되는 장치이다.
현재 LCD/OLED는 전자시계, 전자계산기, 액정 TV, 노트북 PC, 프로젝션 TV 등의 전자제품에서 자동차 및 항공기의 속도표시판에 이르기까지 폭넓게 사용되고 있다.
LCD/OLED용 기판유리는 디스플레이 핵심부품을 보호하고 영상을 전달해 주는 역할을 하기 때문에 매우 작은 불량이라도 발생해서는 안 되며, 따라서 일반 창유리나 식기유리와 비교해서 제조과정 또는 품질관리가 매우 엄격하다.
따라서 상기 기판유리의 제조 및 가공공정에서 용해불량, 외관불량 및 치수불량 등이 발생하면 불량품으로 간주하여 폐기해야 하는데, 이 과정에서 폐유리 및 파유리가 다량 발생한다.
통상적으로 파유리는 유리 원재료 제조 중에 발생하는 불량(스크래치 발생) 및 유리 원판을 가공하고 남는 스크랩 유리(표면 코팅 및 가공되지 않은)이며, 폐유리는 디스플레이 패널 공정에서 전극, 흑화 코팅, 필름 압착 등의 가공으로 인하여 표면이 오염된 스크랩 유리를 일컫는다.
디스플레이 부품으로서 기판유리의 지속적인 품질을 보장하기 위해서, 불량이 발생하면 이는 다시 LCD/OLED 기판유리 제작과정에서 재활용되지 않으며, 이들 폐유리는 그대로 매립 등에 의해 폐기되는데, 그 양이 상당량에 달한다.
따라서, 이러한 LCD/OLED 폐유리 및 파유리의 재활용에 관한 관심이 높아지고 있으며, 폐기물의 발생을 줄이고, 유리 및 유리제품의 제조경비를 절감하기 위하여 그 재활용방법 및 재활용분야가 지속적으로 발전, 확대되어야 할 필요가 있다.
폐유리의 재활용과 관련한 종래의 기술로서, 대한민국 공개특허 10-1998-034394호에 "TFT-LCD(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display)용 TFT 기판의 유리기판 재생방법"을 개시하고 있는 바, 위 기술은 TFT-LCD 제조공정의 에러에 의해 발생한 유리 기판으로부터 막을 제거하여 기판유리를 재생하는 방법에 관한 것으로서, 유리 기판 위에 형성된 각종 막을 화학적 방법으로 제거하는 것을 특징으로 하고 있다.
위 종래기술은 TFT-LCD 폐유리의 재활용 가능 분야를 모색하고, 이를 실용화할 수 있는 방향이 아닌 단순히 TFT-LCD 기판유리의 재생을 위한 처리방법과 관련된 것에 불과하다.
이와 같이 종래에는 폐기물의 화학적인 처리를 통하여 재활용하여 그에 따른 물성의 저하가 발생할 뿐만 아니라 비용과 시간이 많이 소요되어 효율성이 떨어지는 한계가 있을 수 밖에 없었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 폐유리와 파유리를 기설정된 목표 성분함량에 따라 배합하여 장섬유 유리용 및 플리트용에 적합한 실리카 분말 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 폐유리와 파유리를 재활용한 배합물 내의 불순물을 제거하여 고순도의 실리카 분말을 얻을 수 있는 장섬유 유리용 및 플리트용 실리카 분말 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 폐유리와 파유리와 같은 폐기물을 효율적으로 재활용하고, 고품질의 장섬유 유리용 및 플리트용 실리카 분말 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 디스플레이 폐유리와 파유리를 재활용한 장섬유 유리용 또는 플리트용 실리카 분말의 제조 방법은 수거된 벌크상의 폐유리의 투입량을 고려하여 소정의 중량 단위로 분배하는 분배단계와; 분배된 폐유리의 각 샘플을 채취 및 미분쇄하여 성분을 분석하는 폐유리 성분분석단계와; 성분 분석된 벌크상의 폐유리와 파유리를 기설정된 목표 성분함량에 따라 혼합하여 배합물을 형성하는 배합단계와; 상기 배합물을 소정의 크기를 가지도록 분쇄하는 배합물 분쇄단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 배합단계는 전체 배합물 100중량% 중 B2O3이 2.5 내지 12 중량% 포함하도록 배합하는 것을 특징으로 한다.
상기 배합단계는 전체 배합물 100중량% 중 SiO2 58 내지 62 중량%, Al2O3 16 내지 19.5 중량%, CaO 4 내지 9중량%, MgO 0.1 내지 3.0 중량%, BaO 0.1 내지 7.5 중량%, Na2O 0.01 내지 0.35 중량%, CuO 0 초과 0.03중량%를 포함하도록 배합하는 것을 특징으로 한다.
상기 배합물은 색차계의 값이 0 초과 3.2 미만을 가지도록 배합된 것을 특징으로 한다.
상기 배합물 분쇄단계는 배합물을 파쇄기에 넣어 건식파쇄 단계와; 파쇄된 배합물을 입도 크기가 10mm 이하가 되도록 분쇄하는 조분쇄 단계와; 조분쇄된 배합물을 60메쉬 내지 325메쉬의 조도로 가공하는 미분쇄 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 조분쇄 단계와 상기 미분쇄 단계 사이에 철계 불순물을 제거하는 자력선별 단계와; 상기 미분쇄 단계 이후에 80 메쉬 이하의 조대 입자를 선별하는 입도 선별 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 배합물 분쇄단계 이후에 분쇄된 배합물의 샘플을 채취하여 기설정된 목표 성분함량과 비교하는 성분 확인단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 디스플레이 폐유리와 파유리를 재활용한 장섬유 유리용 또는 플리트용 실리카 분말의 제조 방법에 의하면, 폐유리와 파유리를 기설정된 목표 성분함량에 따라 배합하여 장섬유 유리용 및 플리트용에 적합한 실리카 분말 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명에 따른 디스플레이 폐유리와 파유리를 재활용한 장섬유 유리용 또는 플리트용 실리카 분말의 제조 방법에 의하면, 폐유리와 파유리를 재활용한 배합물 내의 불순물을 제거하여 고순도의 실리카 분말을 얻을 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 디스플레이 폐유리와 파유리를 재활용한 장섬유 유리용 또는 플리트용 실리카 분말의 제조 방법에 의하면, 폐유리와 파유리와 같은 폐기물을 효율적으로 재활용하고, 고품질의 장섬유 유리용 및 플리트용 실리카 분말 제조방법을 제공하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 디스플레이 폐유리와 파유리를 재활용한 장섬유 유리용 또는 플리트용 실리카 분말의 제조 방법의 순서도.
도 2는 본 발명에 따른 (a)폐유리와 (b)파유리를 보여주는 사진.
도 3은 본 발명에 따른 폐유리 성분분석단계에서 미분쇄된 폐유리를 보여주는 사진.
도 4는 본 발명에 따른 폐유리 샘플을 분석한 시험 성적서.
도 5는 본 발명에 따른 배합물 분쇄 단계와 성분 확인단계를 보여주는 순서도.
도 6은 본 발명에 따른 제조방법으로 제조된 실리카 분말을 보여주는 사진.
도 2는 본 발명에 따른 (a)폐유리와 (b)파유리를 보여주는 사진.
도 3은 본 발명에 따른 폐유리 성분분석단계에서 미분쇄된 폐유리를 보여주는 사진.
도 4는 본 발명에 따른 폐유리 샘플을 분석한 시험 성적서.
도 5는 본 발명에 따른 배합물 분쇄 단계와 성분 확인단계를 보여주는 순서도.
도 6은 본 발명에 따른 제조방법으로 제조된 실리카 분말을 보여주는 사진.
본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 이하에서 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
본 발명은 디스플레이 폐유리와 파유리를 재활용한 장섬유 유리용 또는 플리트용 실리카 분말의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 LCD/OLED 용 유리 제조 및 가공하는 과정에서 발생하는 폐유리와 파유리를 분쇄 및 배합한 디스플레이 폐유리와 파유리를 재활용한 장섬유 유리용 또는 플리트용 실리카 분말의 제조 방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참고로 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 디스플레이 폐유리와 파유리를 재활용한 장섬유 유리용 또는 플리트용 실리카 분말의 제조 방법의 순서도이다.
본 발명에 따른 디스플레이 폐유리와 파유리를 재활용한 장섬유 유리용 또는 플리트용 실리카 분말의 제조 방법은 수거된 벌크상의 폐유리의 총 투입량을 고려하여 소정의 중량 단위로 분배하는 분배단계(S100)와 분배된 폐유리의 각 샘플을 채취 및 미분쇄하여 성분을 분석하는 폐유리 성분분석단계(S200)와 성분 분석된 벌크상의 폐유리와 파유리를 기설정된 목표 성분함량에 따라 혼합하여 배합물을 형성하는 배합단계(S300)와 상기 배합물을 소정의 크기를 가지도록 분쇄하는 배합물 분쇄단계 (S400)를 포함한다.
본 발명에 따른 폐유리는 디스플레이 패널의 제조공정에서 발생되는 LCD, OLED용 폐유리이며, 본 발명에 따른 제조방법은 이를 수거 및 반입하여 폐유리 벌크에 혼입된 불순물을 선별 및 분리하는 선 공정을 포함할 수 있다.
상기 분배단계(S100)에서는 수거된 벌크상의 폐유리의 총 투입량을 고려하여 소정의 중량 단위로 분배하게 된다.
예를 들어, 폐유리 벌크의 총 투입량이 200톤(ton)일 경우 10톤 단위로 분배하여 케이스에 보관, 포장(bag) 및 적재할 수 있다.
총 투입량, 분배량은 클수록 시간 및 비용적인 측면에서 효율적일 수 있으나, 파쇄기, 혼합기 등의 장치의 규모, 장소의 제약 및 샘플의 채취 범위 등을 고려하여 투입 및 분배하는 것이 바람직할 것이다.
도 2(a)에 도시된 바와 같이, 폐유리는 디스플레이 패널 공정에서 전극, 흑화 코팅, 필름 압착 등의 가공으로 인하여 표면이 오염된 스크랩 유리로서, 가공의 종류 및 유리기판 제조사에 따라 폐유리를 구성하는 성분의 종류 및 함량이 다를 수 있어 성분분석이 필히 요구된다.
상기 폐유리 성분분석단계(S200)에서는 상기 분배단계(S100)에서 분배된 폐유리 벌크마다 소정량을 샘플로 채취 및 미분쇄하여 그 성분을 분석하게 된다.
보다 상세하게는, 10톤 단위로 분배된 폐유리 벌크마다 1kg 정도를 샘플로 채취하여 평균적으로 포함하고 있는 성분을 확인하게 된다.
샘플의 채취 분포는 좁을수록, 횟수는 많을수록 성분 분석의 정확도는 높아질 수 있으나 그에 따른 비용 및 시간을 고려하여 샘플을 채취하는 것이 바람직할 것이다.
폐유리 샘플을 미분쇄하는 방법은 한정하지 않으며, 햄머밀, 볼밀 등을 이용하여 성분 분석에 적합한 평균입도(약 200메쉬)로 분쇄한다.
도 3은 본 발명에 따른 폐유리 성분분석단계에서 미분쇄된 폐유리를 보여준다.
성분 분석 방법으로는 KS L 2512, KS L 3316, KS L 3128 및 그 유사 규격 준용하여 실시한다.
도 4에 본 발명에 따른 폐유리 샘플을 분석한 시험성적서를 보여준다.
샘플을 분석하는 방법은 습식분석이 바람직하나, 비용 및 시간적 측면을 고려하였을 때 XRF분석법을 사용하는 것도 가능하다. 하지만 B2O3의 경우 정밀한 분석을 위하여 필히 습식 분석을 이용하는 것이 바람직하다.
이와 같이 폐유리는 가공의 종류에 따라 폐유리를 구성하는 성분의 종류 및 함량이 다를 수 있어 성분 분석이 필히 요구되지만, 유리 원재료 제조 중에 발생하는 불량(스크래치 발생) 및 유리 원판을 가공하고 남는 (표면 코팅 및 가공되지 않은)스크랩 유리인 파유리(도 2(b)에 도시)는 성분 및 함량이 최초 제조 사양과 동일하기 때문에, 최초 제조 성분 데이터만 있으면(없을 경우, 본 발명에 따른 성분분석 방법을 이용하여 성분 분석한다.) 폐유리와 같이 별도의 성분분석이 요구되지 않는다.
상기 배합단계(S300)에서는 성분 분석된 벌크상의 폐유리와 파유리를 기설정된 목표 성분 함량에 따라 혼합하여 배합물을 형성하게 된다. 즉, 상기 배합 단계(S300)는 장섬유 유리용 및 플리트용 실리카 분말로 사용하기 위하여 적합한 성분을 포함하도록 페유리와 파유리를 배합하는 단계이다.
장섬유 유리용 및 플리트용 실리카 분말에 포함되는 성분에 대한 주요 특징은 다음과 같다.
SiO2는 유리의 형성에 관여하는 필수적인 산화물로 유리의 망목 구조를 안정시켜주는 성분이며, B2O3는 SiO2와 함께 유리의 망목 형성 산화물로서의 역할을 함과 동시에 융제(Flux)로서 작용하며, 유리의 화학적 내구성을 증진시키는 역할을 한다.
Al2O3는 유리의 실투를 억제하고 내구성을 높이는 역할을 하게 되며, MgO, CaO, BaO 는 용융을 촉진 시키면서 고온에서 유리의 점도를 낮추고 저온에서 유리의 점도는 높이는 효과를 가지며, Na2O는 용융온도를 낮춘다.
상기 배합단계(S300)에서는 파유리와 폐유리의 배합한 전체 배합물 100중량% 중 B2O3이 2.5 내지 12 중량%, SiO2 58 내지 62 중량%, Al2O3 16 내지 19.5 중량%, CaO 4 내지 9중량%, MgO 0.1 내지 3.0 중량%, BaO 0.1 내지 7.5 중량%, Na2O 0.01 내지 0.35 중량%, CuO 0 초과 0.03중량%를 포함되도록 배합하는 것을 특징으로 한다.
B2O3는 유리에 포함되는 가장 고가의 성분으로서, B2O3 함량을 기준으로 배합 기준을 설정할 수 있으며, 나머지 성분들도 요구되는 실리카 분말의 사양에 대응되도록 배합할 수 있다.
표 1은 본 발명에 따른 폐유리와 파유리의 성분과 폐유리와 파유리의 배합한 실시예와 비교예를 보여준다.
성분 분석된 폐유리와 파유리의 실측값을 토대로 요구로 하는 실리카 분말의 성분을 고려하여 폐유리와 파유리의 함량을 달리하여 배합하였다.
실시예 1은 폐유리와 파유리를 100 : 100의 중량비로 혼합한 것이고, 비교예 1은 폐유리와 파유리를 100 : 35의 중량비로 혼합한 것이며, 실시예 2는 폐유리와 파유리를 100 : 65의 중량비로 혼합한 것이고, 실시예 3는 폐유리와 파유리를 100 : 115의 중량비로 혼합한 것이며, 실시예 4는 폐유리와 파유리를 100 : 400의 중량비로 혼합한 것이다.
상기 표 1에서, B2O3 함량 6 중량%가 포함된 실리카 분말을 얻고자 할 때는 실시예 3과 같이 폐유리와 파유리를 100 : 115의 중량비로 혼합하면 된다.
도 2(a)와 도 3에 도시된 바와 같이, LCD, OLED 폐유리는 전극 형성, 흑화 코팅, 필름 압착 등의 가공에 의해 CuO 및 흑화막을 미량 포함하고 있으며, CuO 및 흑화막에 의해 어두운 색상을 띄게 된다.
최종 생산될 실리카 분말에 CuO 및 흑화막이 많이 포함되어 있으면 색차계값이 증가하게 되며, 이로 인하여 실리카 분말의 사용에 제한이 발생할 수 있다.
다시 말해, CuO 및 흑화막에 의해 가시광선 투과율 및 색조가 달라질 수 있기 때문에 색차계 값을 제어할 필요가 있으며, 상기 배합물은 색차계의 값이 0 초과 3.2 미만을 가지도록 배합된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 색차계는 미놀타 CR-400을 사용하였다.
상기 배합물 분쇄단계(S400)에서는 상기 배합물을 소정의 크기를 가지도록 분쇄한다.
도 5는 본 발명에 따른 배합물 분쇄 단계(S400)와 성분 확인단계(S500)를 보여주는 순서도이다.
상기 배합물 분쇄단계(S400)는 배합물을 파쇄기에 넣어 건식파쇄 단계(S410)와 파쇄된 배합물을 입도 크기가 10mm 이하가 되도록 분쇄하는 조분쇄 단계(S420)와 조분쇄된 배합물을 60메쉬 내지 325메쉬의 조도로 가공하는 미분쇄 단계(S430)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 조분쇄 단계와 상기 미분쇄 단계 사이에 철계 불순물을 제거하는 자력선별 단계(S425)와 상기 미분쇄 단계 이후에 60 메쉬 이하의 조대 입자를 선별하는 입도 선별 단계(S440)를 더 포함할 수 있다.
상기 건식파쇄 단계(S410)에서는 LCD/OLED 폐유리와 파유리의 배합물을 대형 파쇄기에 넣고 건식파쇄한다. 건식파쇄는 습식파쇄에 비하여 건조공정이 따로 필요없으며, 불순물 제거가 용이하다.
본 발명에 사용되는 파쇄기는 37kw의 동력으로 사용되며, 크기는 2400mm(폭)× 3200mm(길이) × 2000mm(높이)를 가진다. 건식파쇄의 처리량은 10톤/1시간이며, 하이-망간(Hi-Mn) 혹은 탄소강의 재질을 사용하며, 철의 혼입과 내마모도를 향상시키기 위해 텅스텐 카바이드의 코팅을 할 수 있다.
상기 조분쇄 단계(S420)는 파쇄 및 금속 선별된 배합물을 입도 크기가 10mm 이하가 되도록 조분쇄한다.
이때 조분쇄기는 75kw의 동력으로 1800mm(길이) × 1100mm(폭) ×1400mm(높이)의 크기를 가지며, 내마모도를 향상시키기 위하여 하이 망간(Hi-Mn) 또는 텅스텐 카바이드 코팅을 하였다.
상기 조분쇄 단계(S420)와 상기 미분쇄 단계(S430) 사이에 철계 불순물을 제거하는 자력선별 단계(S425)를 더 포함할 수 있다.
조분쇄된 배합물은 파쇄 또는 공정 가공중에 혼입되는 철계 불순물을 제거하기 위하여 자력 선별기를 사용하여 자력선별하게 된다.
본 발명에서 자력 선별기는 드럼 마그네틱 분별기 또는 유니트형 격자 마그네틱 필터를 이용하며 0.4kw 동력으로 시간당 40톤의 처리능력을 가진다.
드럼 마그네틱 분별기의 외형크기는 500mm(길이) × 600 mm(폭) × 700mm(높이)의 크기로서 자력 선별력을 높이기 위해 희토류계인 Nd-Fe-B 재질로 만들어지며, 12,000 gauss 이상의 자석을 채용하였다.
상기 미분쇄 단계(S430)에서는 조분쇄된 배합물을 60메쉬 내지 325메쉬의 조도로 가공하게 된다. 실리카 분말의 요구되는 사양에 따라 미분쇄를 하지 않고 10mm 이하 조분쇄하여 요구 입도로 선별하는 것도 가능하다.
보다 상세하게는, 실리카 분말을 미분쇄할 경우, 장섬유 유리용의 입도는 60 내지 325메쉬가 바람직하며, 플리트용의 컬렛(Cullet)타입은 3 내지 26 메쉬(약 1 내지 7mm), 파우더타입은 60 내지 200 메쉬가 바람직하다.
조분쇄된 배합물의 미분쇄를 위해 건식 형태의 튜브 볼 밀(Tube Ball Mill)로 60메쉬 내지 325메쉬 이하의 입도로 가공한다.
325 메쉬를 초과하면 입자가 너무 미세하여 약간의 공기에 흐름에도 산개되어 소실이 발생하는 등 보관 및 관리에 어려움을 발생할 수 있고, 필요 이상의 미세 입자는 비용 및 시간적인 측면에서 비효율적이기 때문에 325 메쉬를 초과하지 않도록 분쇄하는 것이 바람직하다.
튜브 밀은 지름에 비하여 길이가 매우 긴 것으로서 오랜 시간 파쇄하여 극히 작은 산물을 만드는데 사용되는 분쇄기이며, 본 발명의 튜브 볼 밀은 분쇄재로서 볼을 사용하였다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에서 튜브 볼 밀 대신에 50인치에서 70인치 사이의 레이몬드 밀(Raymond mill) 또는 비금속광물 분쇄시 철분 혼입을 방지하기 위하여 페블(pebble)을 사용할 수도 있다.
본 발명의 튜브 볼 밀의 크기는 지름(￠)2400mm × 3600mm(길이)로서 동력은 190kw를 사용하였으며, 본 발명에서는 철계 불순물이나 스텐레스계 불순물 혼입을 방지하기 위하여 세라믹 볼과 세라믹 라이너를 채용하여 분쇄하였다.
상기 미분쇄 단계(S430) 이후에 60 메쉬 이하의 조대 입자(over sized particle) 를 선별하는 입도 선별 단계(S440)를 더 포함할 수 있다.
적정입도의 크기는 60메쉬 내지 325메쉬를 확보하여야 하며, 이를 위한 입도 선별기의 크기는 지름(￠)1800mm ×4500mm(높이)의 임펠라 타입으로 동력
은 37kw를 사용하였다.
본 발명의 입도 선별기는 내부에 회전 로터가 장착되어 있으며, 회전 로터에 장착된 임펠라(날개)에 내부의 공기를 분사하여 분사된 내부의 공기를 이용하며, 회전 로터가 회전하면서 입도를 조절할 수 있도록 하였다.
이때 입도 선별을 통해 걸러진 60 메쉬 미만의 조대 입자 내의 금속 이물질인 철계 불순물과 비철계 불순물을 분리 및 제거하기 위한 금속 선별단계(S445)로 반송하여 금속 이물질을 제거하고 다시 미분쇄단계(S430)를 거치게 된다.
금속과 비금속 선별을 위한 금속선별기는 전자파로 건식파쇄된 철계 불순물과 비철계 불순물을 분리하여 제거한다.
금속선별기라 하면 제품속에 혼입된 금속 이물질을 검출하여 제거하는 기기의 통칭을 말하며, 통상 금속이라 하면 철(Fe), 비철(Al,Cu), 스테인레스 스틸(SUS 304. 316 등)을 말한다.
금속선별기는 헤드부에 감겨 있는 고주파 발생 코일과 그 고주파를 수신하는 수신 코일에 의해 파생된 고주파의 파형 (싸이클)의 이상 유무를 검사하며, 이는 형성된 고주파 파형 속으로 금속이 통과할 경우 고주파와 부딪치면서 약 1/100만 볼트의 전압을 발생시키고 이것을 일정한 증폭장치와 필터를 통해 신호로 전환시킨다. 이를 검출장치에 연결시켜 금속이 포함된 제품을 자동으로 제거시키게 된다.
일반적으로 금속선별기는 고주파를 발생시켜 되돌아오는 수신 값을 측정하여 금속의 유무를 검사한다. 이때 사용되는 고주파의 종류에 따라 금속검출기의 성능에 큰 영향을 미친다.
즉, 사용되는 고주파가 높을수록 검출 감도는 좋아진다.(검출감도 : 25KHz < 100KHz < 300KHz < 600KHz )
본 발명의 붕규산염계 장섬유 유리용 고순도 실리카 분말의 제조방법에서 사용되는 검출 감도는 철(Fe)의 지름(￠) 1.0~2.0mm, 비철(Al, Cu 등 Nfe)의 지름(￠) 1.5~2.5mm, 스텐레스 스틸(SUS) 지름(￠) 2.0~4.0mm가 되도록 싱글 주파수를 가지고 금속과 비금속을 검출한다.
금속 선별기는 사용되는 주파수 이외도 터널크기가 중요한 변수가 될 수 있는데, 터널 크기가 작을수록 터널의 내부에 형성되는 고주파 자속밀도가 높게 유지될 수 있으며, 미세한 금속에도 자기장이 유기되어 금속의 검출 성능의 향상을 가져오게 된다. 본 발명에 따른 금속선별기는 터널형으로 1200mm(길이) × 1500mm(폭) ×150mm(높이)의 크기를 갖는다.
그 밖에 금속 선별기는 낙하형 선별기를 사용할 수 있다.
상기 배합물 분쇄단계(S400) 이후에 분쇄된 배합물의 샘플을 채취하여 기설정된 목표 성분함량과 비교하는 성분 확인단계(S500)를 더 포함할 수 있다.
기설정된 목표 성분함량의 이론값과 실제값에 차이가 발생할 수 있기 때문에 상기 성분 확인단계(S500)에서는 이론값과 실제값을 비교할 수 있다.
예를 들어, 최종적으로 생산되는 실리카 분말의 양이 200톤일 경우, 200톤의 실리카 분말을 모두 생산한 후 성분을 확인하거나 중간 성분 확인을 위하여 복수의 단계로 나누어 성분을 확인할 수 있다.
보다 상세하게는, 최종적으로 생산되는 실리카 분말의 양이 200톤일 경우, 초기(70톤을 생산 후), 중기(70 내지 140톤 생산 후), 말기(140 내지 200톤 생산 후)단계로 나누어 이론값과 실제값의 차이가 있는지 확인을 하고, 특정 단계에서 많은 차이가 발생할 경우 폐유리 및 파유리를 더 배합하는 추가 배합단계를 더 포함할 수 있다.
품질검사 및 시험성적서가 발행된 폐유리와 파유리를 재활용한 장섬유 유리용 및 플리트용 실리카 분말은 포장단계를 거쳐 제품으로 출하된다.
도 6은 본 발명에 따른 제조방법으로 제조된 실리카 분말을 보여주는 것으로서, 본 발명의 디스플레이 폐유리와 파유리를 재활용한 장섬유 유리용 또는 플리트용 실리카 분말의 제조 방법은 LCD/OLED 제조 및 가공공정에서 발생하는 폐유리와 파유리를 분쇄 및 배합하여 장섬유 유리용 및 플리트용에 적합한 고품질의 실리카 분말 제조방법을 제공하며, 폐기물을 효율적으로 재활용하여 유리 원료의 원가를 절감할 수 있는 효과를 제공한다.
이상과 같이 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였지만 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어야 한다.
Claims (7)
- 디스플레이 폐유리와 파유리를 재활용한 장섬유 유리용 또는 플리트용 실리카 분말의 제조 방법에 있어서,
수거된 벌크상의 폐유리의 투입량을 고려하여 소정의 중량 단위로 분배하는 분배단계와;
분배된 폐유리의 각 샘플을 채취 및 미분쇄하여 성분을 분석하는 폐유리 성분분석단계와;
성분 분석된 벌크상의 폐유리와 파유리를 기설정된 목표 성분함량에 따라 혼합하여 배합물을 형성하는 배합단계와;
상기 배합물을 소정의 크기를 가지도록 분쇄하는 배합물 분쇄단계를 포함하며,
상기 배합물은
색차계의 값이 0 초과 3.2 미만을 가지도록 배합되며
상기 배합단계는
전체 배합물 100중량% 중 B2O3이 2.5 내지 12 중량%, SiO2 58 내지 62 중량%, Al2O3 16 내지 19.5 중량%, CaO 4 내지 9중량%, MgO 0.1 내지 3.0 중량%, BaO 0.1 내지 7.5 중량%, Na2O 0.01 내지 0.35 중량%, CuO 0 초과 0.03중량%를 포함하도록 배합하며
B2O3 함량을 기준으로 배합 기준이 설정되는 것을 특징으로 하는
디스플레이 폐유리와 파유리를 재활용한 장섬유 유리용 또는 플리트용 실리카 분말의 제조 방법.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 배합물 분쇄단계는
배합물을 파쇄기에 넣어 건식파쇄 단계와;
파쇄된 배합물을 입도 크기가 10mm 이하가 되도록 분쇄하는 조분쇄 단계와;
조분쇄된 배합물을 60메쉬 내지 325메쉬의 조도로 가공하는 미분쇄 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
디스플레이 폐유리와 파유리를 재활용한 장섬유 유리용 또는 플리트용 실리카 분말의 제조 방법.
- 제 5항에 있어서,
상기 조분쇄 단계와 상기 미분쇄 단계 사이에
철계 불순물을 제거하는 자력선별 단계와;
상기 미분쇄 단계 이후에
60 메쉬 이하의 조대 입자를 선별하는 입도 선별 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
디스플레이 폐유리와 파유리를 재활용한 장섬유 유리용 또는 플리트용 실리카 분말의 제조 방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 배합물 분쇄단계 이후에
분쇄된 배합물의 샘플을 채취하여 기설정된 목표 성분함량과 비교하는 성분 확인단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
디스플레이 폐유리와 파유리를 재활용한 장섬유 유리용 또는 플리트용 실리카 분말의 제조 방법.
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| KR102629613B1 (ko) | 2020-10-06 | 2024-01-25 | 금오공과대학교 산학협력단 | Oled 폐유리를 포함하는 콘크리트 조성물, 및 이로부터 제조된 콘크리트 구조물과 이의 제조방법 |
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