KR101783283B1 - 디스플레이 파유리와 폐유리의 혼합물을 원료로한 붕규산염계 장섬유 유리의 뱃지조성물 - Google Patents

디스플레이 파유리와 폐유리의 혼합물을 원료로한 붕규산염계 장섬유 유리의 뱃지조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 박막트랜지스터 액정 디스플레이(TFT-LCD)용 유리의 상업적인 생산공정에서 발생하는 파유리와 액정 디스플레이 패널의 상업적인 생산공정에서 발생하는 폐유리와의 혼합물을 붕규산염계 장섬유 유리의 원료로 하는 붕규산염계 장섬유 유리 뱃지조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 붕규산염계 장섬유 유리 뱃지조성물에 있어서, 상기 뱃지조성물 중 석회석 100 중량부에 대하여, 박막트랜지스터 액정 디스플레이 파유리와 폐유리의 혼합물을 14 ~ 220 중량부 포함하며, 파유리와 폐유리의 혼합물에서 폐유리가 차지하는 중량비가 0.05 ~ 0.75가 되도록 하는 붕규산염계 장섬유 유리의 뱃지조성물을 제공한다.
이로부터, 기판유리 제조공정에서 발생되는 소량의 무알카리 알루미나 붕규산염계 파유리에 패널의 제조공정에서 발생하는 대량의 무알카리 알루미나 붕규산염계 폐유리를 첨가한 혼합물을 조제하고 이를 실제로 적용하도록 함으로써 폐기물의 발생을 경감할 수 있으며, 종래의 장섬유 유리 제조공정에서 사용되는 천연원료와 비교하여 보다 고품질의 유리 원료를 저렴하게 공급하도록 함으로써 뱃지조성물의 단가와 용융에너지를 낮추는 효과가 있다.

Description

디스플레이 파유리와 폐유리의 혼합물을 원료로한 붕규산염계 장섬유 유리의 뱃지조성물{Preparation of borosilicate fiber glass batches containing mixture of cullet and waste glass derived from LCD industry}
본 발명은 박막트랜지스터 액정 디스플레이(TFT-LCD)용 기판유리의 상업적인 생산공정에서 발생하는 파유리와 박막트랜지스터 액정 디스플레이 패널의 상업적인 생산공정에서 발생하는 폐유리와의 혼합물을 붕규산염계 장섬유 유리의 원료로서 재활용하되 장섬유 유리의 제조공정과 물리화학적인 성질을 유지시키는 뱃지조성물에 관한 것이다.
박막트랜지스터 액정 디스플레이 패널에 사용하는 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 유리는 SiO2, Al2O3, B2O3 및 알카리토류산화물(MgO + CaO + SrO + BaO)와 같은 성분들이 용융과정을 통해서 잘 혼합되어 균질도가 매우 높은 고급유리이며, 디스플레이 핵심부품을 보호하고 영상을 전달해 주는 역할을 하기 때문에 품질관리가 매우 엄격하다.
따라서, 상기 디스플레이 유리의 제조공정에서 유리에 심각한 결함이 발생하면 조분쇄에 의해 선별하여 양호한 파유리는 자체원료로 재사용하고, 불량한 파유리에 한해서 폐기물로 처리하기 때문에 폐기 파유리의 발생량은 소량에 불과하다.
한편, 박막트랜지스터 액정 디스플레이 패널의 제조공정에서 패널의 절단 그리고 패널의 불량에 의해서 상기 파유리와 비교해서 상당한 양의 공정 폐유리가 발생하는데, 이들 유리의 표면은 박막트랜지스터(TFT) 및 투명전도막(ITO) 같은 다가 금속 및 금속산화물의 무기물질과 칼러필터, 편광필름 같은 유기물질에 의해 오염되어 전체 폐유리의 색상뿐만 아니라 경우에 따라서 유리조성의 변동까지 발생하기 때문에 매립 또는 저가 시멘트의 원료로 사용되는 실정이다.
한편, 주로 복합재료의 보강섬유로 사용되는 장섬유 유리는 SiO2, CaO, Al2O3, B2O3가 주된 성분이며 알칼리산화물을 거의 함유하지 않는 고부가가치의 붕규산염계 유리인데, 성분상 상기 박막트랜지스터 액정 디스플레이 유리와 거의 일치를 하기 때문에 액정 디스플레이 유리의 제조과정에서 발생한 불량 파유리의 대부분이 장섬유 유리의 원료로 재활용되고 있으나 파유리의 발생량이 매우 적어서 경제적인 효과에 미치는 영향은 크지 않다. 반면에 상기 액정 디스플레이 패널 제조공정에서 발생하는 오염된 공정 폐유리의 양은 상당하며, 색상에 전혀 구애를 받지 않는 장섬유 유리의 특징을 고려해 보면, 상기 디스플레이 파유리와 상기 공정 폐유리를 적절한 범위로 혼합함으로써 붕규산염계 장섬유 유리를 제조하는데 필요한 원료가 될 수 있으며, 이는 파유리 및 폐유리의 환경 및 경제적인 효과를 더욱 확장할 수 있는 상승효과를 제공한다.
따라서, 이러한 액정 디스플레이 산업에서 발생하는 파유리 및 폐유리의 재활용에 관한 관심이 높아지고 있으며, 폐기물의 발생을 줄이고, 유리 및 유리제품의 제조경비를 절감하기 위하여 그 재활용방법 및 재활용분야가 지속적으로 발전, 확대되어야 할 필요가 있다.
본 발명과 관련하여 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 파유리의 재활용을 제안한 종래의 기술로서, 대한민국 등록특허 10-0917269에 "박막트랜지스터 액정디스플레이 유리기판의 파유리를 원료로한 붕규산염계 장섬유유리의 뱃지조성물"을 개시하고 있는 바, 위 기술은 박막트랜지스터 액정디스플레이용 기판유리 제조공정에서 발생한 파유리를 재활용하는 방법에 관한 것으로, 파유리와 서로 조성이 상이하면서 여러 박막물질로 오염된 액정디스플레이 폐유리를 파유리와 혼합한 혼합물을 장섬유 유리의 원료로 적용하는 것과는 무관하다.
또한, 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 파유리의 재활용과 관련한 종래의 기술로서, 대한민국 등록특허 10-0929869에 "박막트랜지스터 액정디스플레이 유리기판의 파유리를 원료로한 소다석회붕규산염계 단섬유 유리 뱃지조성물"을 개시하고 있는 바, 위 기술은 건축용 단열재 단섬유 유리의 공급원료로서 박막트랜지스터 액정디스플레이 파유리를 사용하는 경제적인 뱃지조성물을 특징으로 하는 것이며 장섬유 유리에의 적용과는 무관하다.
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 소다석회규산염 태양전지용 저철분 판유리의 원료로서 철분을 적게 함유한 무알카리 알루미나 붕규산염계 박막트랜지스터 액정디스플레이 파유리를 사용하는 경제적인 뱃지조성물을 특징으로 하고 있다. 그러나 이 또한 장섬유 유리에의 적용과는 다르다.
또한, 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 폐유리의 재활용과 관련한 종래의 기술로서, 대한민국 등록특허 10-1541081 “폐유리를 원료로한 소다석회 붕규산염계 흡음단열재 유리 뱃지조성물” 을 개시하고 있는 바, 위 기술은 소다석회 붕규산염계 흡음단열재 유리의 원료로서 박막트랜지스터 액정디스플레이 폐유리를 사용하는 경제적인 뱃지조성물을 특징으로 하고 있다. 그러나 이 또한 장섬유 유리에의 적용과는 다르다.
전술한 섬유유리 및 태양전지용 저철분 판유리의 제조에 대한 박막트랜지스터 액정디스플레이 파유리의 조성을 이용한 재활용 기술의 특허적 의의에 비추어 볼 때, 본 발명에서와 같이 고갈되고 있는 박막트랜지스터 액정 디스플레이 파유리를 공정 폐유리로 일부 대체한 파유리와 폐유리의 혼합물을 장섬유 유리를 제조하기 위한 뱃지조성물에 편입하고, 이로부터 저렴한 제조단가와 장섬유의 특성을 그대로 유지하는 뱃지조성물 또한, 대량 폐기되고 있는 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 폐유리의 재활용 분야를 적극 육성할 수 있어 큰 의의를 갖는 기술이라 할 것이다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 붕규산염계 장섬유 유리의 제조 원료인 석회석, 고령석(카올리나이트) 및 납석, 회붕석, 붕사를 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 파유리와 폐유리의 혼합물로 일부 또는 전부 대체함에 있어 파유리와 폐유리의 혼합물을 사용해도 장섬유 유리의 제조공정을 그대로 유지하면서 특성을 전혀 훼손하지 않는 유리 뱃지조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 CaO의 공급 원료인 석회석 또는 회붕석, SiO2의 공급 원료인 고령석, 규석 그리고 납석, B2O3의 공급 원료인 붕사 또는 회붕석, Al2O3의 공급 원료인 고령석 및 납석을 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 파유리와 폐유리의 혼합물로 일부 또는 전부 대체하도록 함으로써, 원료비를 크게 절감하고 용융 및 성형에 필요한 에너지 비용과 탄소배출 비용을 절감함으로써 전체적인 제조원가를 크게 낮출 수 있는 환경친화적인 장섬유 유리 뱃지조성물을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 파유리와 폐유리의 혼합물을 사용함에도 불구하고, 기존의 장섬유 유리 제조공정 및 공정변수를 최대한 그대로 유지할 수 있으므로, 새로운 조성에 따른 새로운 공정을 도입하거나 새로운 라인을 증설할 필요가 없어 경제적인 장섬유 유리 뱃지조성물을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 붕규산염계 장섬유 유리 뱃지조성물에 있어서, 상기 뱃지조성물 중 석회석을 100 중량부로 하였을 때, 박막트랜지스터 액정 디스플레이 파유리와 폐유리의 혼합물을 14 ~ 223 중량부 포함하며, 파유리와 폐유리의 혼합물에서 폐유리가 차지하는 중량비가 0.05 ~ 0.75를 나타내는 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 파유리와 폐유리의 혼합물을 원료로 하는 붕규산염계 장섬유 유리 뱃지조성물을 제공한다.
상기 박막트랜지스터 액정 디스플레이 무알카리 알루미나 붕규산염계 폐유리는 액정 디스플레이 패널의 상업적인 생산공정에서 발생하는 공정 폐유리이며, 유리표면이 다가 금속 및 금속산화물에 오염되어 있고, 다가 금속산화물로 환산하여 함유량이 적어도 300ppm이상을 나타내는 것이 바람직하다.
상기 뱃지조성물은, 상기 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 파유리와 폐유리 혼합물 이외의 중량부로서, 상기 석회석 100 중량부에 대하여 고령석 20 ~ 98 중량부, 규석 27 ~ 101 중량부, 회붕석 0 ~ 37 중량부, 펜타붕사 0 ~ 4.6 중량부, 소다회 0 ~ 1.7 중량부를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
상기 뱃지조성물은, 상기 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 파유리와 폐유리 혼합물 이외의 중량부로서, 상기 석회석 100 중량부에 대하여 납석 51 ~ 220 중량부, 회붕석 0 ~ 48 중량부, 소다회 0 ~ 1.2 중량부를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 붕규산염계 장섬유 유리의 제조 원료를 박막트랜지스터 액정 디스플레이에 사용하는 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 파유리와 폐유리의 혼합물로 일부 또는 전부 대체하면서도 용융에너지를 절감하고 유리의 제조공정 그리고 장섬유의 특성을 훼손하지 않는 뱃지조성물을 제공함으로써, 해당 장섬유 유리의 제조단가를 낮추며, 박막트랜지스터 액정 디스플레이 패널의 제조공정에서 발생하는 공정 폐유리의 폐기 또는 매립에 의해 발생하는 환경 부담을 크게 완화하는 효과가 있다.
즉, 박막트랜지스터 액정 디스플레이에 사용하는 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 파유리와 공정 폐유리의 혼합비를 조절하여 제한된 범위에서 파유리와 폐유리 혼합물의 중량부를 증가시킨 뱃지조성물에서 석회석, 고령석, 규석, 납석, 회붕석, 붕사 등의 일부 또는 전부가 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 파유리와 폐유리의 혼합물로 대체됨으로써, 장섬유 유리의 제조원가를 상당히 줄이는 긍정적인 효과를 얻을 수 있다.
특히, 고가의 B2O3 공급 수입원료인 회붕석 및 붕사에 있어서, B2O3 성분의 100%까지 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 파유리와 폐유리 혼합물로부터 공급받을 수 있을 정도로, 조성범위의 탄력성이 매우 크며, 그만큼 원료의 선택의 폭이 넓은 작용효과가 기대된다.
또한, 본 장섬유 유리 뱃지를 구성하는 모든 원료는 결정성 고체이기 때문에 액체로의 용융과정에서 상당한 에너지가 필요하지만, 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 파유리와 폐유리 혼합물은 이미 액체의 구조를 소유한 유리이기 때문에 결정성 원료를 대체한 양만큼 에너지 절약의 효과를 기대할 수 있다.
또한, 유리 제조원에 따른 폐유리의 조성상의 다양성에도 불구하고, 이를 고려하지 않고 파유리와 혼합하여 장섬유의 제조에 편리하게 사용할 수 있으므로, 파유리의 수급문제에 보다 유연하게 대처할 수 있는 작용효과가 기대된다.
이하, 본 발명을 바람직한 실시예를 기초로 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 붕규산염계 장섬유 유리 뱃지조성물에 있어서 석회석 100중량부에 대하여 고령석 20 ~ 98 중량부, 규석 27 ~ 101 중량부, 회붕석 0 ~ 37 중량부, 펜타붕사 0 ~ 4.6 중량부, 소다회 0 ~ 1.7 중량부, 박막트랜지스터 액정 디스플레이 무알카리 알루미나 붕규산염계 파유리와 폐유리의 혼합물을 14 ~ 220 중량부를 포함한다. 또는, 붕규산염계 장섬유 유리 뱃지조성물에 있어서 석회석 100중량부에 대하여 납석 51 ~ 220 중량부, 회붕석 0 ~ 48 중량부, 소다회 0 ~ 1.2 중량부, 박막트랜지스터 액정 디스플레이 무알카리 알루미나 붕규산염계 파유리와 폐유리의 혼합물을 14 ~ 220 중량부를 포함한다. 상기 박막트랜지스터 액정 디스플레이 무알카리 알루미나 붕규산염계 파유리와 폐유리의 혼합물에서 폐유리가 차지하는 중량비는 0.05 ~ 0.75가 바람직하다.
장섬유 유리의 뱃지 용융온도는 1550℃ 이상이며, 용융체는 기포가 제거되는 공정을 거쳐서 약 1000 포아즈의 점도에 해당하는 온도에서 장섬유로 성형된다. 따라서, 대체원료로서 사용되는 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 파유리와 폐유리 혼합물의 효과를 극대화하기 위해서는 장섬유 유리의 제조공정을 최대한 그대로 유지하는 범위내에서 장섬유의 특성이 유지 또는 개선되도록 첫째로 뱃지조성물 중에서 차지하는 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 파유리와 폐유리 혼합물의 적절한 양의 범위를 선정하는 것과 둘째로 파유리와 폐유리사이의 적절한 혼합비를 선정하는 것이 매우 중요하며, 이러한 양적 특성에 기반하는 파유리와 폐유리의 함량범위 및 혼합비는 그 임계적 의의를 갖는다.
보다 상세하게는 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 파유리와 폐유리 혼합물이 14 중량부 미만이면 필요한 총 B2O3 함량의 8%미만이 공급되므로 고가의 회붕석과 붕사원료를 대체하는 경제적인 효과가 미미하며, 220 중량부를 초과하면 유리의 고온물성이 변하여 용융, 기포제거 및 성형공정에 어려움이 발생하면서 생산성이 감소한다. 또한 파유리와 폐유리의 혼합물에서 폐유리가 차지하는 중량 비가 0.05 미만이면 폐유리의 사용효과가 거의 없고 0.75를 초과하면 폐유리와 동반된 다가 금속산화물 등에 의한 오염으로 조성변동의 폭이 증가하고 결정화의 최고온도인 액상온도가 상승하면서 성형에 어려움이 발생한다.
공급비용의 측면에서 파유리는 폐유리보다 높은 반면에, 공급량의 측면에서는 시장적 요인으로 인하여 파유리 보다는 폐유리의 조달량이 더 많고 용이하며, 향후에도 이러한 경향은 더욱 가속화될 것으로 판단되는 바, 파유리보다는 폐유리의 사용량을 더 늘리는 것이 유리하나, 폐유리는 불순물을 함유하고 있으므로 그 사용량을 어느 정도는 제한을 하여야 한다.
이에 본 발명자는 상업적인 붕규산염계 장섬유 유리의 조성을 고려하여 박막트랜지스터 액정 디스플레이 무알카리 알루미나 붕규산염계 파유리와 폐유리 혼합물에 고령석, 납석 등 기타 원료가 혼합된 다양한 뱃지조성물을 제조하고, 용융 후 제조된 유리의 특성을 조사하여 장섬유 유리의 제조공정과 특성을 유지시키는 뱃지 조성물을 개발하였다.
본 발명에 사용된 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 파유리와 폐유리 혼합물은 박막트랜지스터 액정 디스플레이용 기판유리의 제조공정에서 발생하는 파유리와 박막트랜지스터 액정 디스플레이에 패널 제조공정에서 발생하는 폐유리로서 각각 하기 [표 1]과 같은 조성의 범위에 있으며, 폐유리는 파유리와 비교하여 SiO2, B2O3, MgO, CaO 함량이 약간 높으며 특히 박막오염 등에 기인하여 Fe2O3를 제외한 CuO, MnO, MoO3 착색 다가 금속산화물의 중량부가 최대 0.3 중량부 또는 3000ppm을 나타낼 정도로 매우 높다는 점에서 차이가 난다.
성분 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 파유리 (중량부) 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 폐유리 (중량부)
SiO2 58 ~ 64 60 ~ 66
Al2O3 15 ~ 20 16 ~ 19
B2O3 7 ~ 11 7.5 ~ 12
MgO 0 ~ 4 0.3 ~ 5
CaO 3 ~ 8 7 ~ 9
SrO 0 ~ 9 0.8 ~ 5
SnO2 0 ~ 0.5 0 ~ 0.4
CuO 0.03 ~ 0.1
MnO 0 ~ 0.1
MoO3 0.01 ~ 0.1
Fe2O3 0.015 ~ 0.045 0.05 ~ 0.2
본 발명에서는 이러한 파유리의 재활용을 폐유리까지 확대한 것은 그 수급은 해당 장섬유 유리의 적용과 밀접한 연관을 갖는다는 점을 고려한 것으로서, 디스플레이의 패널 제조공정에서 발생하는 공정 폐유리의 양이 상기 파유리 발생량을 상당히 추월한다는 점을 발명적으로 반영한 것이다.
본 발명에 따른 붕규산염계 뱃지조성물은 상기와 같은 성분들을 공급하는 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 파유리와 폐유리 혼합물을 함유함으로써 장섬유 유리의 제반 특성을 유지시킨다. 이때, 제반 특성이라 함은 100포아즈에 해당하는 용융 및 청징온도가 1450℃ 이하, 1000 포아즈에 해당하는 성형온도는 1250℃ 이하, 결정화가 발생하는 최고온도인 액상온도는 성형온도보다 낮으면서 성형온도와 액상온도간의 차이는 90℃ 이상을 의미한다.
이하, 본 발명을 실시예 및 비교예에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
다음 [표 2]와 [표 3]의 뱃지조성 비율에 의거하여 총 뱃지의 무게가 500g이 되도록 각 원료를 평량혼합한 후, 600cc 백금도가니를 사용하여 1550℃에서 3시간 동안 용융시키고 백금교반기를 사용하여 용융유리를 균질화시킨 후 판상으로 성형하고, 전기로에서 700℃의 온도에서 1시간 유지 후 상온으로 서서히 냉각시켜서 유리를 제조하였다.
각각의 뱃지조성물을 대상으로 [표 2]와 [표 3]의 중간에 유리조성을 나타내었으며, [표 2]와 [표 3]의 하단에 유리의 고온물성 측정결과를 나타내었다. 고온물성에서 Tm은 100 포아즈에 해당하는 온도를 뜻하고 Tw는 1000 포아즈에 해당하는 온도를 의미하며 Tliq은 결정화가 발생하는 액상온도를 의미하고 △T는 성형온도와 액상온도간의 차이(Tw - Tliq)를 의미한다.
원료, 조성 및 고온 물성 실 시 예 비 교 예
구분 　 1 2 3 4 5
원료 및 중량부 석회석 100 100 100 100 100 100
고령석 98 81 57 20 20 104
규석 101 84 61 27 27 106
회붕석 37 27 13 0 0 41
펜타붕사 4.6 4.3 4.4 0 0 4.6
소다회 0 0 0 1.7 1.7 0
액정 디스플레이 파유리와 폐유리 혼합물 14 58 117 220 220 0
혼합비 파유리와 폐유리의 혼합물에서 폐유리가 차지하는 중량비 0.05 0.2 0.5 0.75 0.85 0
성 분 SiO2
Al2O3
B2O3
CaO
Na2O
MgO
SrO
BaO
SnO2
Fe를 제외한 다가 금속산화물의 합		 53.8
14.1
6.7
22.8
0.69
0.59
0.21
0.02
0
0		 53.3
14.0
6.7
22.6
0.68
0.56
0.83
0.09
0.04
0.02		 53.0
13.9
6.6
22.4
0.67
0.5
1.67
0.18
0.08
0.05		 53.2
14.2
6.9
22.1
0.66
0.48
2.85
0.32
0.12
0.1		 54.8
15.3
7.0
20.3
1.0
0.5
1.4
0.8
0.1
0.2
 53.7
14.1
6.7
22.7
0.68
0.6
0
0
0
0
고온물성 Tm (℃) 1392 1385 1373 1369 1415 1394
Tw (℃) 1212 1200 1200 1196 1244 1215
Tliq (℃) 1094 1099 1098 1100 1165 1095
△T (Tw - Tliq) 118 101 102 96 79 120
[표 2]의 비교예는 장섬유 유리의 상업적인 뱃지조성물과 조성을 나타낸 것이며, [표 2]의 실시예 1에서 5까지는 석회석 100 중량부에 대하여 고령석 20 ~ 98 중량부, 규석 27 ~ 101 중량부, 회붕석 0 ~ 37 중량부, 펜타붕사 0 ~ 4.6 중량부, 소다회 0 ~ 1.7 중량부, 액정 디스플레이 무알카리 알루미나 붕규산염계 파유리와 폐유리의 혼합물을 14 ~ 220 중량부 함유하고 각 파유리와 폐유리의 혼합물에서 폐유리가 차지하는 0.05 ~ 0.85의 중량비를 갖는 뱃지조성물과 본 뱃지조성물을 이용해서 제조한 유리의 조성과 고온물성이다.
원료, 조성 및 고온 물성 실 시 예 비 교 예
구분 　 1 2 3 4 5
원료 및 중량부 석회석 100 100 100 100 100 100
납석 220 180 101 51 51 232
회붕석 48 35 12 0 0 51
소다회 0 0.1 0.8 1.2 1.2 0
액정 디스플레이 파유리와 폐유리 혼합물 14 63 157 220 220 0
혼합비 파유리와 폐유리의 혼합물에서 폐유리가 차지하는 중량비 0.05 0.2 0.5 0.75 0.85 0
성 분 SiO2
Al2O3
B2O3
CaO
Na2O
K2O
MgO
SrO
BaO
SnO2
Fe를 제외한 다가 금속산화물의 합		 52.4
14.1
6.5
22.2
0.70
0.54
1.9
0.20
0.02
0
0		 52.3
14.2
6.5
22.2
0.66
0.45
1.63
0.81
0.09
0.03
0.02		 52.1
14.2
6.5
22.0
0.67
0.26
1.1
2.02
0.23
0.08
0.06		 52.7
14.1
6.9
21.2
0.65
0.13
0.77
2.8
0.3
0.12
0.1		 53.6
15.6
7.4
20.0
0.9
0.10
0.71
2.4
0.7
0.1
0.2
 52.5
14.2
6.6
22.2
0.7
0.6
1.9
0
0
0
0
고온물성 Tm (℃) 1390 1382 1375 1370 1412 1391
Tw (℃) 1210 1207 1202 1198 1234 1212
Tliq (℃) 1093 1102 1100 1102 1156 1093
△T (Tw - Tliq) 117 105 102 96 78 119
[표 3]의 비교예는 또 다른 장섬유 유리의 상업적인 뱃지조성물과 조성을 나타낸 것이며, [표 3]의 실시예 1에서 5까지는 석회석 100 중량부에 대하여 납석 51 ~ 220 중량부, 회붕석 0 ~ 48 중량부, 소다회 0 ~ 1.2 중량부, 액정 디스플레이 무알카리 알루미나 붕규산염계 파유리와 폐유리의 혼합물을 14 ~ 220 중량부 함유하고, 각 파유리와 폐유리의 혼합물에서 폐유리가 차지하는 0.05 ~ 0.85의 중량비를 갖는 뱃지조성물과 본 뱃지조성물을 이용해서 제조한 유리의 조성과 고온물성이다.
[표 2]와 [표 3]의 실시예에 따르면 무알카리 알루미나 붕규산염계 파유리와 폐유리의 혼합물의 중량부가 증가하면서 회붕석과 펜타붕사의 중량부는 감소하여 실시예 4의 경우 더 이상 회붕석과 펜타붕사가 전혀 필요 없는 경제적인 뱃지조성물이 된다. 아울러 조성의 측면에서 액정 디스플레이 유리로부터 유래한 SrO, BaO, SnO2를 제외한 나머지 핵심 성분 SiO2, Al2O3, B2O3, CaO, Na2O 등의 중량부는 실시예 1 ~ 4와 비교예 사이에 거의 차이가 없다. 그러나, 파유리와 폐유리의 혼합물에서 폐유리가 차지하는 중량비가 0.85을 나타내는 실시예 5의 뱃지조성물로 제조한 유리의 조성은 폐유리의 과도한 점유 량에 기인하여 SiO2와 Al2O3의 중량부가 1이상 증가하고 CaO의 중량부가 2이상 감소하여 유리의 고온물성에 큰 변화가 발생할 뿐만 아니라 다가 금속 산화물과 같은 오염성분의 농도 증가는 액상온도의 상승을 초래하여 결국 성형공정에 악영향을 미치게 된다.
유리의 고온물성 측면에서 [표 2]와 [표 3]의 실시예 1 ~ 4를 비교예와 비교해 보면, 액정 디스플레이 유리로부터 유래한 SrO와 BaO 성분에 의해서 오히려 Tm과 Tw는 약간 하강하며, Tliq은 거의 변동이 없고 성형의 안정성을 나타내는 ΔT는 90℃ 이상을 나타내고 있다. 그러나 파유리와 폐유리의 혼합물에서 폐유리가 차지하는 중량비가 0.85에 이르는 실시예 5의 경우 상기에서 언급한 SiO2, Al2O3 그리고 CaO의 중량부 변화 및 다가 금속산화물의 농도 증가는 점도 및 액상온도를 수십도 이상 상승시키고 ΔT는 90℃ 미만을 나타내어 결국 유리의 섬유화 성형공정에 심각한 문제를 초래한다.
따라서 상기 실시예 1 ~ 4는 뱃지구성원으로 박막트랜지스터 액정 디스플레이 무알카리 알루미나 붕규산염계 파유리와 폐유리 혼합물의 적용은 제한된 범위에서 장섬유 유리의 제조공정에 매우 긍정적으로 작용함을 보여주고 있다.
상기한 바와 같이 본 발명의 특정한 실시예가 설명되었으나, 본 발명이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다. 이처럼 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 되며 이러한 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위 안에 속한다 해야 할 것이다.

Claims (4)

  1. 붕규산염계 장섬유유리 뱃지조성물에 있어서,
    상기 뱃지조성물 중 석회석 100 중량부에 대하여, 박막트랜지스터 액정 디스플레이 무알카리 알루미나 붕규산염계 파유리와 폐유리의 혼합물을 14 ~ 220 중량부를 함유하고, 상기 박막트랜지스터 액정 디스플레이 무알카리 알루미나 붕규산염계 파유리와 폐유리의 혼합물에서 폐유리가 차지하는 중량비가 0.05 ~ 0.75이고,
    상기 뱃지조성물은, 상기 무알카리 알루미나 붕규산염계 디스플레이 파유리와 폐유리 혼합물 이외의 중량부로서, 상기 석회석 100 중량부에 대하여 고령석 20 ~ 98 중량부, 규석 27 ~ 101 중량부, 회붕석 0 ~ 37 중량부, 펜타붕사 0 ~ 4.6 중량부, 소다회 0 ~ 1.7 중량부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 액정디스플레이 파유리와 폐유리 혼합물을 원료로한 붕규산염계 장섬유 유리 뱃지조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 박막트랜지스터 액정 디스플레이 무알카리 알루미나 붕규산염계 폐유리는 액정 디스플레이 패널의 상업적인 생산공정에서 발생하는 공정 폐유리이며, 유리표면이 다가 금속 및 금속산화물에 오염되어 있고, 다가 금속산화물로 환산하여 함유량이 적어도 300ppm이상을 나타내는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 액정디스플레이 파유리와 폐유리 혼합물을 원료로한 붕규산염계 장섬유 유리 뱃지조성물.
  3. 삭제
  4. 삭제
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