KR101893991B1 - Process for forming granular foam glass and method for manufacturing a photocatalyst for removing odor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 분말 형태의 폐유리를 준비하는 단계, 상기 분말 형태의 폐유리를 결합제와 혼합하여 과립 형태의 성형체를 형성하는 단계 및 상기 과립 형태의 성형체를 소성하여 발포시키는 단계를 포함하여 수행함으로써 구현된 과립형 발포유리를 준비하는 단계; 및 상기 과립형 발포유리에 이산화티타늄을 코팅하는 단계;를 구비하는, 광촉매 제조방법을 제공한다.The present invention relates to a method of manufacturing a waste glass, comprising the steps of preparing waste glass in the form of powder, mixing the waste glass in the form of powder with a binder to form a granular shaped body, and firing and foaming the granular shaped body Preparing a granular foamed glass; And coating the granular foamed glass with titanium dioxide. The present invention also provides a method of manufacturing a photocatalyst.
Description
본 발명은 악취제거용 광촉매에 관한 것으로서, 더 상세하게는 폐유리를 원료로 하여 과립형 발포유리를 형성하는 방법과 이를 이용한 악취제거용 광촉매에 관한 것이다.The present invention relates to a photocatalyst for removing odors, and more particularly, to a method for forming granular foam glass using waste glass as a raw material and a photocatalyst for removing odors using the same.
악취제거제의 경우 다양한 탈취제의 개발이 이루어지고 있으나 악취발생원에 적용시키는 것은 플랜트 단위에서 주로 이루어지는 실정이며, 가정용 혹은 소형기기에 적용하는 탈취장치인 공기 청정기의 경우 그 대상이 악취가 심하게 발생하는 악취발생원보다는 기본적인 실내 공기질을 유지시키는 것에 목적을 두고 있으며 악취에 대한 직접적인 제거 보다는 활성탄 등의 흡착재의 흡착에 의한 제거가 주로 이용되고 있다. However, in the case of an air purifier, which is a deodorizing device applied to household or small-sized appliances, the object of the present invention is that the object of the present invention is that the odor- The purpose of this study is to maintain the basic indoor air quality rather than direct removal of odor, which is mainly used by adsorbing adsorbents such as activated carbon.
가정용 탈취필터의 경우 최근 황사와 미세먼지가 이슈화 됨에 따라 HEPA필터를 사용한 공기청정기 시장이 확대되고 있으며, 이와 함께 복합 공기정화필터가 개발되고 있으나, 가정용음식물 쓰레기처리기를 타겟으로한 필터의 경우 공기청정기를 따라한 것이 대부분으로 고농도의 악취를 처리하는데 적합한 장치는 아직 검증된 것이 없는 실정이다. In the case of household deodorizing filters, air purifiers are being developed using HEPA filters as dust and fine dusts are becoming more common. In addition, a complex air purifying filter has been developed. However, in the case of a filter targeting household food waste, The most suitable device for treating high concentration of odor has not yet been proven.
상기와 같은 문제점을 해결하고자 본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 폐유리를 이용함으로써 특별한 조성을 만들기 위한 유리의 용융, 가수분해 또는 기타의 어떠한 사전 공정도 필요로 하지 않으면서도 균일한 기공분포를 갖는 효율적인 기능의 과립형 발포유리를 제조하는 방법과 이를 이용하는 악취제거용 광촉매를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.In order to solve the above-mentioned problems, the present invention has been made to solve the problems of the prior arts, and it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a glass composition, which does not require melting, hydrolysis, The present invention also provides a method for producing a granular foamed glass having an effective function having a pore distribution and a photocatalyst for removing odors using the same. However, these problems are exemplary and do not limit the scope of the present invention.
본 발명의 일 관점에 의한 과립형 발포유리의 형성 방법과 나노크기의 이산화티타늄을 코팅하여 광촉매를 제조하는 방법이 제공된다. There is provided a method for forming a granular foamed glass according to an aspect of the present invention and a method for producing a photocatalyst by coating nano-sized titanium dioxide.
상기 과립형 발포유리의 형성 방법은 분말 형태의 폐유리를 준비하는 단계; 상기 분말 형태의 폐유리를 결합제와 용매를 혼합하여 압출 성형체용 혼련물을 얻는 단계; 상기 혼련물을 원하는 형상으로 압출하여 성형체를 얻는 단계; 과립 형태의 압출물을 소성하여 발포시키는 단계;를 포함한다. 나아가, 상기 광촉매를 제조하는 방법은 준비된 과립형 발포유리에 나노크기의 이산화티타늄(TiO2)을 코팅하는 단계; 코팅된 발포유리를 열처리 하는 단계를 포함할 수 있다. The method for forming the granular foamed glass comprises the steps of: preparing waste glass in powder form; Mixing the powdery waste glass with a binder and a solvent to obtain a kneaded product for an extrusion molded product; Extruding the kneaded material into a desired shape to obtain a formed body; And firing the granular shaped extrudate to foam. Further, the method for producing the photocatalyst may include coating nano-sized titanium dioxide (TiO 2 ) on the prepared granular foam glass; Heat treating the coated foamed glass.
상기 과립형 발포유리 형성 방법에서, 상기 분말 형태의 폐유리를 준비하는 단계;는 폐유리를 분쇄하는 단계; 및 상기 폐유리를 밀링하는 단계;를 포함할 수 있다.In the method for forming a granular foamed glass, preparing the waste glass in powder form comprises: pulverizing the waste glass; And milling the waste glass.
상기 과립형 발포유리의 형성 방법에서, 상기 결합제는 메틸셀룰로스(methylcellulose) 또는 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol)등을 포함할 수 있으며, 이 경우, 상기 분말 형태의 폐유리를 결합제와 용매를 혼합하여 압출성형체용 혼련물을 얻는 단계;는 형성된 상기 혼련물 중에서 상기 결합제의 함량이 1 내지 5 wt%인 것을 특징으로 할 수 있다. 한편 용매의 첨가량은 바람직하게는 10wt% 내지 60wt% 특히 25wt% 내지 45wt% 인 것이 바람직하다. In the method of forming the granular foamed glass, the binder may include methylcellulose or polyvinyl alcohol. In this case, the waste glass in powder form may be mixed with a binder and a solvent, The step of obtaining the kneaded material for a molded body may be characterized in that the content of the binder in the kneaded material is 1 to 5 wt%. On the other hand, the amount of the solvent to be added is preferably 10 wt% to 60 wt%, more preferably 25 wt% to 45 wt%.
상기 발포유리의 형성 방법에서, 상기 과립 형태의 폐유리를 소성하여 발포시키는 단계;는 상기 과립 형태의 폐유리를 800 내지 1100℃에서 1 내지 4 시간 동안 소성하는 단계;를 포함할 수 있다.In the method of forming the foamed glass, the step of firing and blowing the granular waste glass may include firing the granular waste glass at 800 to 1100 ° C for 1 to 4 hours.
상기 나노크기의 이산화티타늄을 코팅하는 단계에서, 균일한 코팅을 하기위해 이산화티타늄을 용매와 분산제를 이용하여 잘 분산된 액체형태의 분산액을 얻는 단계;를 포함할 수 있다. In the step of coating the nano-sized titanium dioxide, obtaining a dispersion of the titanium dioxide in a well-dispersed liquid form using a solvent and a dispersant to form a uniform coating may be included.
상기 이산화티타늄을 코팅하는 단계에서, 준비된 이산화티타늄 분산액에 과립형태의 발포유리를 담그어 코팅하는 단계;를 포함 할 수 있다. 발포유리를 분산액에 담근 후 과립형 발포유리의 표면 및 기공의 공기를 원활히 배출할 수 있도록 초음파 처리하여 표면 및 기공에 분산액이 충분히 침투 할 수 있도록 한다.In the step of coating the titanium dioxide, a step of immersing the foamed glass in the form of granules in a prepared titanium dioxide dispersion may be coated. After the foamed glass is immersed in the dispersion, the surface and pores of the granular foamed glass are ultrasonicated so as to smoothly discharge the air of the surface and the pores so that the dispersion can sufficiently penetrate into the surface and pores.
철망을 제거하여 분산액으로 코팅된 과립형 발포유리를 얻고, 분산액으로 코팅된 발포유리를 50 내지 80℃ 에서 1 내지 4 시간 동안 건조하는 단계;를 포함할 수 있다.Removing the wire mesh to obtain a granular foam glass coated with the dispersion, and drying the foamed glass coated with the dispersion at 50 to 80 DEG C for 1 to 4 hours.
상기 이산화티타늄을 코팅하는 단계에서, 과립형 발포유리에 코팅된 이산화티타늄을 발포유리 표면에 고정시키기 위하여 400 내지 700℃에서 1 내지 4 시간 동안 소성하는 단계;를 포함할 수 있다. And firing the titanium dioxide at 400 to 700 ° C for 1 to 4 hours to fix the titanium dioxide coated on the granular foam glass to the surface of the foamed glass in the step of coating the titanium dioxide.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 폐기처분되는 폐유리를 이용하여 발포형성제의 첨가 없이 공정제어를 통하여 발포유리를 제조하므로 공정이 단순화되어 공정제어가 용이하면서도 균일한 기공구조를 가진 심미적 특성이 우수한 발포유리를 제조할 수 있고, 그로인해 다양한 형태 및 크기의 광촉매를 제작할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present invention, since the foamed glass is manufactured through the process control without adding the foaming agent by using waste glass to be disposed of, the process is simplified and the process control is easy, and the aesthetic characteristic with uniform pore structure Excellent foamed glass can be produced, and thus photocatalysts of various shapes and sizes can be manufactured. Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 과립형 발포유리 형성 방법 및 광촉매 제조방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예의 압출성형체용 혼련물을 성형하기 위한 압출성형기이다.
도 3은 상기 압출성형기를 이용하여 혼련물을 성형하고 건조한 압출물의 사진(왼쪽)과 일부분의 확대사진(오른쪽)이다.
도 4는 상기 압출물을 절단하여 과립화한 시료(a) 및 이를 소성한 시료(b)의 사진들이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 과립형태의 압출물을 소성하여 발포시키는 단계를 수행한 과립화된 발포유리의 기공특성을 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 과립 형태의 압출물을 소성하여 발포시키는 단계를 수행한 과립화된 발포유리를 촬영한 SEM 사진들이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 과립화한 시료(a), 코팅된 과립형발포유리 시료(b) 및 이산화티타늄이 코팅된 광촉매(c)의 사진이다.
도 8은 악취제거 효율을 평가하기 위한 모듈의 모식도이다.1 is a flowchart showing a method of forming granular foam glass and a method of manufacturing a photocatalyst according to an embodiment of the present invention.
2 is an extrusion molding machine for molding a kneaded material for an extrusion molded article according to an embodiment of the present invention.
3 is a photograph (left) and a partial enlarged photograph (right) of the extruded product obtained by molding and drying the kneaded product using the extrusion molding machine.
Fig. 4 is a photograph of a sample (a) obtained by cutting the extrudate into granules and a sample (b) obtained by firing the same.
FIG. 5 is a graph showing pore characteristics of a granulated foamed glass according to an embodiment of the present invention in which granulated form extrudate is fired and foamed.
FIG. 6 is a SEM photograph of a granulated foamed glass obtained by firing and extruding a granular shaped extrudate according to an embodiment of the present invention.
7 is a photograph of a granulated sample (a), a coated granular foamed glass sample (b), and a titanium dioxide coated photocatalyst (c) according to an embodiment of the present invention.
8 is a schematic view of a module for evaluating the malodor removal efficiency.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, Is provided to fully inform the user. Also, for convenience of explanation, the components may be exaggerated or reduced in size.
발포유리는 경량이면서 불꽃차단, 단열, 내열, 흡음 등에 탁월한 성능을 발휘하여 산업설비 방수, 내열성, 내구성이 요구되는 경우에 사용되며, 특히 구조물이나 건축물에 있어서 훌륭한 보온단열재 및 흡음재로 쓰인다.Foamed glass is lightweight and exhibits excellent performance in flame blocking, heat insulation, heat resistance and sound absorption, and is used when industrial equipment waterproofing, heat resistance and durability are required. Especially, it is used as excellent thermal insulation material and sound absorbing material in structures and buildings.
발포유리의 제조 원리의 일 예로서 특별한 조성의 유리에 탄소와 같은 환원제와 산화물, 설페이트(sulfate) 또는 다른 형태의 산화성분들을 함유하는 기포형성제를 함께 혼합하여 이를 분쇄한 후, 이 분쇄된 혼합물을 일정한 용기 또는 틀에 넣어 연화 또는 용융 전까지 소성시키는 것이 가능하다.As an example of the manufacturing principle of the foamed glass, a glass of a special composition is mixed together with a reducing agent such as carbon and a bubble forming agent containing an oxide, sulfate or other types of oxidizing components, followed by pulverizing the blended mixture Can be put into a certain container or frame and fired until softening or melting.
이 열처리 과정에서 탄소와 황산화물(또는 산화제 또는 유리의 산화물) 사이에 산화-환원반응이 일어나고 그 결과 용융된 유리는 SO2 , CO2 , N2 , H2S 또는 다른 가스를 함유하게 되며 이것이 저밀도이며 열전도 및 복사에 저항이 되는 구조를 형성하게 하는 물질을 만들며 유리 내에 기공을 형성한다. 그 결과 가장 최상의 결과를 얻을 경우 유리의 구조는 물 또는 수증기, 또는 다른 액체 및 기체 등이 스며들지 않는 밀폐기공을 갖게 된다.During this heat treatment process, a redox reaction takes place between the carbon and the sulfur oxides (or oxidants or oxides of the glass), so that the molten glass contains SO 2 , CO 2 , N 2 , H 2 S or other gases, It creates a material that is low density and forms a structure that is resistant to thermal conduction and radiation and forms pores in the glass. As a result, if the best results are obtained, the structure of the glass will have airtight pores that are immiscible with water or water vapor, or other liquids and gases.
이와 같은 제조 원리에 따라 제조되는 발포유리 블록의 제조 공정에 대해서 는 다양한 방법들이 가능하다. Various methods are available for the manufacturing process of the foamed glass block manufactured according to such a manufacturing principle.
본 발명의 비교예로서, 발포유리를 제조하기 위해서는 일차적으로 특별한 조성의 발포유리 제조용 원료유리를 제조할 수 있다. 이를 위해서 통상의 유리 제조용 원료 성분에다 발포유리가 될 수 있도록 Na2SO4, CaCO3, MgCO3, Na2O, As2O3 등의 여러 성분을 가하여 1300∼1600℃의 용융과정을 거쳐 발포유리를 만들 수 있는 발포유리제조용 원료유리를 만들 수 있다. 그리고 이렇게 만들어진 유리를 분쇄하고 여기에 다른 성분과 반응하여 직접적인 발포제 역할을 하는 기체를 생성하는 발포조제인 탄소성분 등을 첨가하여 잘 혼합한 다음, 이 혼합된 발포유리 제조용 원료유리 분말을 일정한 용기에 담아 400∼650℃에서 예열하고, 800∼900℃의 조건하에서 발포과정을 거친 후 안정화를 위한 냉각, 서냉 등의 열처리 과정을 거친 것을 일정한 크기로 절단하여 최종품으로 구현할 수 있다. 그러나 이 공정은 발포유리 제조용 원료유리를 만드는 과정에서 상기한 바와 같이 용융시 열처리 온도가 1300∼1600℃로 되어 다량의 에너지가 소요되고, 그에 따른 시설투자 및 관리비용이 필요하기 때문에, 발포유리 제조용 원료유리의 생산 비용이 발포유리 생산원가의 절반 이상을 차지하고 있다. 한편, 발포유리를 제조함에 있어서 유리의 발포구간을 가능한 정확하게 예측하여 저온에서 제조하는 것이 매우 중요하다. 그러나 발포유리 생성구간에 대한 원리는 알려져 있지 않다. 발포유리 생성구간에 대한 정확한 예측을 위한 실험은 고온현미경 등을 이용한 실시간적인 이미지를 통하여 거시적인 단계에서 진행될 수 있으나, 이는 유리의 정확한 발포구간을 예측할 수가 없으며 단위 또한 밀리미터(mm)단위로 밖에 측정을 할 수가 없는 한계가 있다.As a comparative example of the present invention, raw glass for producing foamed glass having a special composition can be produced primarily for producing foamed glass. To this end, various components such as Na 2 SO 4 , CaCO 3 , MgCO 3 , Na 2 O, and As 2 O 3 are added to the raw material components for producing glass in order to be foamed glass, It is possible to make raw glass for manufacturing foamed glass which can make glass. Then, the thus-produced glass is pulverized and reacted with the other components to add a carbon component, which is a foaming agent for producing a gas acting as a direct blowing agent, and the mixture is mixed well. Then, the raw glass powder for manufacturing the mixed foamed glass is placed in a certain container The preform is heated at a temperature of 400 to 650 ° C and subjected to a foaming process at a temperature of 800 to 900 ° C, followed by a heat treatment such as cooling or slow cooling for stabilization. However, since this process requires a large amount of energy at a temperature of 1300 to 1600 캜 during melting as described above in the course of producing raw glass for manufacturing foamed glass, and thus, facility investment and management costs are required, The production cost of raw glass accounts for more than half of the production cost of foamed glass. On the other hand, in the production of foamed glass, it is very important to predict the foaming section of the glass as accurately as possible and to manufacture it at a low temperature. However, the principle of the generation of foamed glass is not known. Experiments for accurate prediction of foamed glass sections can be performed at a macroscopic level through real-time images using a high-temperature microscope, but it is impossible to predict the precise foaming interval of the glass, and only the unit is measured in millimeters (mm) There is a limit that can not be done.
본 발명은 일반적으로 생활상이나 산업적으로 발생되는 폐유리를 이용하여 발포유리의 제조를 위한 다른 특별한 전처리공정을 거치지 않고 폐유리를 직접 발포시켜 발포유리를 제조하는 것을 특징으로 한다.The present invention is characterized in that foamed glass is produced by directly foaming waste glass without using any special pretreatment process for the production of foamed glass using waste glass produced in life or industry in general.
도 1은 본 발명의 일 실시예를 따르는 과립형 발포유리 형성 방법을 단계별로 표시한 순서도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예의 압출성형체용 혼련물을 성형하기 위한 압출성형기이고, 도 3은 상기 압출성형기를 이용하여 혼련물을 성형하고 건조한 압출물의 사진(왼쪽)과 일부분의 확대사진(오른쪽)이고, 도 4는 상기 압출물을 절단하여 과립화한 시료(a) 및 이를 소성한 시료(b)의 사진들이다.FIG. 1 is a flowchart showing steps of forming a granular foamed glass according to an embodiment of the present invention. Fig. 2 is an extrusion molding machine for molding a kneaded material for an extrusion molded product according to an embodiment of the present invention. Fig. 3 is a photograph (left) and a partial enlarged view of the extruded material ), And FIG. 4 is a photograph of a sample (a) obtained by cutting the extrudate into granules and a sample (b) obtained by firing the same.
이하 도 1 및 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예를 따르는 과립형 발표유리 형성방법 및 이를 이용한 광촉매의 제조방법을 설명한다.1 and 4, a method of forming a granulated glass according to an embodiment of the present invention and a method of manufacturing a photocatalyst using the same will be described below.
먼저, 발포유리 원료로서 폐유리를 준비한다(S10). 상기 폐유리는 분쇄된 형태일 것을 반드시 요하지 않는다. 예를 들어, 단계(S10)에서 언급된 폐유리는 분쇄되기 전의 폐유리일 수 있다. 상기 폐유리는, 예를 들어, 소듐-실리케이트(sodium-silicate) 또는 보로알루미노-실리케이트(boroalumino-silicate) 조성의 폐유리를 포함한다. 이러한 소듐-실리케이트 또는 보로알루미노-실리케이트 조성 폐유리를 발포유리의 원료로 사용하는 경우에는 별도의 발포형성제의 첨가 없이도 발포유리의 제조가 가능하기 때문이다.First, waste glass is prepared as a foamed glass raw material (S10). The waste glass does not necessarily need to be in pulverized form. For example, the waste glass referred to in step S10 may be waste glass before being crushed. The waste glass includes, for example, waste glass of sodium-silicate or boroalumino-silicate composition. When such sodium-silicate or boroaluminosilicate composition waste glass is used as a raw material for the foamed glass, it is possible to manufacture the foamed glass without addition of an additional foaming agent.
다음, 준비된 폐유리를 분쇄하고 밀링하여 발포용 원료분말을 제조한다(S20, S30). 이때 준비된 폐유리는 이때 준비된 폐유리는 디스크밀, 볼밀 등의 분쇄장치을 이용한 습식분쇄공정으로 분쇄된다. 이때 용매로는 물, 에틸 알코올, 메틸 알코올 및 아세톤으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 용매를 사용할 수 있다.Next, the prepared waste glass is pulverized and milled to produce a raw material powder for foaming (S20, S30). The prepared waste glass is pulverized by a wet pulverizing process using a pulverizing apparatus such as a disk mill or a ball mill. At this time, at least one solvent selected from the group consisting of water, ethyl alcohol, methyl alcohol and acetone can be used as the solvent.
효율적인 분쇄를 위해 상기 폐유리의 분쇄는 복수의 단계를 거쳐 진행될 수 있다. 예를 들어, 폐유리를 조크러셔, 디스크밀등의 건식방법으로 1차 조분쇄한 후 이를 볼밀, 비드밀 등의 분쇄장치를 이용한 습식분쇄공정으로 더욱 미세한 분말로 2차 미분쇄할 수 있다.The pulverization of the waste glass for efficient pulverization can be carried out through a plurality of steps. For example, the waste glass can be first pulverized by a dry method such as a jaw crusher or a disk mill, and then finely pulverized into a finer powder by a wet pulverizing process using a grinder such as a ball mill or a bead mill.
최종적으로 분쇄된 분말의 입도는 미세할수록 바람직하나, 분말의 제조에 투입되는 경제적인 비용을 고려하여 분말의 크기가 1 내지 10㎛ 크기가 되도록 조절 할 수 있다.The finer particle size of the pulverized powder is preferably as small as possible, but the size of the powder may be adjusted to be 1 to 10 탆 in consideration of the economical cost of the powder.
이후 오븐 등의 건조장치를 이용하여 미세한 폐유리 분말 얻고(S40) 이를 결합제와 용매를 혼합하여 압출 성형체용 혼련물을 얻는다(S50). 상기 결합제는 메틸셀룰로스(methyl cellulose) 또는 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol)을 포함할 수 있으며, 바람직하게는, 상기 결합제의 함량이 1 내지 5 wt%인 것을 특징으로 할 수 있다. 한편 용매의 첨가량은 바람직하게는 10wt% 내지 60wt% 특히 25wt% 내지 45wt% 인 것이 바람직하다. Thereafter, a fine waste glass powder is obtained by using a drying device such as an oven (S40), and the binder and the solvent are mixed with each other to obtain a kneaded product for the extrusion molded product (S50). The binder may include methyl cellulose or polyvinyl alcohol, and preferably the content of the binder is 1 to 5 wt%. On the other hand, the amount of the solvent to be added is preferably 10 wt% to 60 wt%, more preferably 25 wt% to 45 wt%.
압출성형체용 혼련물을 압출성형기(도 2 참조)를 이용하여 압출성형을 진행하여 원하는 모양 및 크기의 압출물(도 3 참조)을 얻고, 압출성형물을 건조시킨다(S60). 본 발명의 일 실시예에서는 가늘고 긴 원기둥 모양을 제조할 수 있는 압출성형몰드를 선택하여 압출공정을 진행하였다. 상기 압출물의 건조는 전기오븐 등을 이용한 가열건조 및 대기중 방치를 통한 자연건조를 선택하여 진행 할 수 있으며 현 실시예에서는 자연건조를 진행 하였다. 가열건조를 진행할 경우 생산시간의 단축의 장점이 있으나 가열건조로 인한 급속한 용매의 휘발등으로 인해 표면의 갈라짐 등이 발생할 우려가 있지만 압출성형을 위한 혼련물 제조시 추가 실험을 통해 첨가제 및 용매의 함량을 면밀히 조정하면 극복할 수 있다. 건조된 압출물을 과립형태의 성형체를 얻기 위해 적당한 길이로 절단하여 건조된 성형체(도 4의 (a) 참조)를 얻었다. 자동화 공정을 위해서는 압출성형기의 성형체 토출부분에 커터를 달아 회전, 절단시키면 연속공정으로 압출성형된 과립을 얻을 수 있다. 압출성형시 몰드의 지름, 회전커터의 속도를 조절하면 과립의 지름과 길이를 원하는 형태로 얻을 수 있다. The kneaded material for extruded body is subjected to extrusion molding using an extrusion molding machine (see Fig. 2) to obtain an extrudate having a desired shape and size (see Fig. 3), and the extrudate is dried (S60). In one embodiment of the present invention, an extrusion molding mold capable of producing an elongated cylindrical shape was selected and an extrusion process was performed. Drying of the extrudate can be carried out by heating and drying using an electric oven or the like and natural drying by allowing to stand in the air. In the present embodiment, natural drying is carried out. Although there is an advantage of shortening the production time when heating and drying are carried out, there is a possibility that the surface is cracked due to rapid evaporation of the solvent due to heating and drying. However, when the kneaded material for extrusion molding is further prepared, Can be overcome by adjusting it closely. The dried extrudate was cut to a suitable length to obtain a granulated shaped body to obtain a dried molded body (see Fig. 4 (a)). For the automated process, extruded granules can be obtained by a continuous process by rotating and cutting the extruder with a cutter attached to the extruded portion of the extruder. By adjusting the diameter of the mold and the speed of the rotary cutter during extrusion molding, the diameter and length of the granules can be obtained in a desired form.
계속하여, 상기 과립형태의 압출물을 800 내지 1100℃에서 1 내지 4 시간 동안 소성할 수 있다(S70, 도 4의 (b) 참조). Subsequently, the granular shaped extrudate can be calcined at 800 to 1100 占 폚 for 1 to 4 hours (S70, see Fig. 4 (b)).
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 과립형 발포유리 형성방법에서 과립형 압출성형물을 소성하여 발포시키는 단계(S70)를 수행한 과립형 발포유리의 특성을 나타내는 그래프이다. 5 is a graph showing the characteristics of the granular foam glass in which the granular extrudate is fired and foamed (S70) in the method of forming granular foam glass according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서 단계(S70)를 수행한 과립형 발포유리의 평균밀도는 0.7122g/cm3이며, 기공율(porosity)은 71.4%인 것으로 나타났다.Referring to FIG. 5, the average density of the granular foamed glass subjected to the step S70 in the embodiment of the present invention is 0.7122 g / cm 3, and the porosity thereof is 71.4%.
도 6의 (a) 및 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 과립형 압출성형물을 소성하여 발포시키는 단계를 수행한 과립형 발포유리를 각각 저배율과 고배율로 촬영한 전자현미경 사진들이다. 도 6을 참조하면, 과립형 압출성형물을 소성하여 발포시키는 단계(S70)를 수행한 과립화된 발포유리에서 기공이 존재함을 확인할 수 있다.6 (a) and 6 (b) are electron micrographs taken at low magnification and high magnification, respectively, of the granular foamed glass subjected to the step of firing and expanding the granular extrudate according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6, it can be confirmed that pores exist in the granulated foamed glass in which the granulated extrudate is fired and foamed (S70).
본 발명에 있어서, 발포유리의 생성 메카니즘을 아래 화학식 1을 참조하여 설명한다.In the present invention, the generation mechanism of the foamed glass will be described with reference to the following chemical formula 1.
화학식 1에 나타나는 바와 같이, 특정 조성을 가지는 원료유리, 예를 들어 소듐-실리케이트와 같이 상기 화학식 1의 M이 Na인 경우, 물을 가하면 가수분해에 의하여 물속의 H+ 이온과 유리의 Na+ 이온이 서로 교환되며 NaOH 알칼리 용액이 형성되게 된다(1Step). 다음, NaOH 알칼리 용액의 OH- 이온이 유리에 침투하며 SiO2 망목구조를 파괴하게 된다(2Step). 이후 소성 발포 공정을 거치면서, 가수분해결과 유리에 함유된 유리상태 수분 또는 OH- 성분이 분해되어 연화 또는 용융된 유리입자의 내부에 기포를 형성하게 되고 이와 같이 유리입자 내부에 트랩(trap)된 결과 유리 내에 기포가 형성되어 발포유리가 된다.As shown in Chemical Formula (1), when M in the formula (1) is Na as in the case of raw glass having a specific composition, for example, sodium silicate, when water is added, H + ions in the water and Na + And an NaOH alkali solution is formed (1 step). Next, the OH - ions of the NaOH alkali solution penetrate into the glass and destroy the SiO2 mesh structure (2Step). The glassy moisture or OH-component contained in the glass is decomposed as a result of hydrolysis to form bubbles in the softened or melted glass particles, and thus, Bubbles are formed in the resultant glass to form a foamed glass.
본 발명의 실시예를 따르는 제조공정에 의하여 제조된 발포유리는 균일한 미세 기공구조를 가지며 우수한 기계적 특성과 더불어 뛰어난 심미성까지 가질 수 있다. 일 예로서, 상기 제조방법에 의하여 제조된 발포유리의 물성은 287 ㎏/㎥의 밀도값과 88%의 기공율, 1.4 MPa의 압축강도, 그리고 25℃에서 0.070 kcal/mh℃ 열전도도를 나타낼 수 있다.The foamed glass produced by the manufacturing process according to the embodiment of the present invention has a uniform micropore structure and can have excellent aesthetics as well as excellent mechanical properties. As an example, the physical properties of the foamed glass produced by the above process can exhibit a density value of 287 kg / m 3, a porosity of 88%, a compressive strength of 1.4 MPa and a thermal conductivity of 0.070 kcal / mh ° C at 25 ° C .
한편, 나노크기의 이산화티타늄의 균일한 코팅을 위해 용매와 분산제를 이용하여 이산화티타늄이 양호하게 분산된 액체형태의 분산액을 제조한다. 상기 용매는 물, 에틸 알코올, 메틸 알코올 및 아세톤으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있다. 한편 이산화티타늄 분산액 중 이산화티타늄의 첨가량은 1wt% 내지 10wt%, 특히 3wt% 내지 5wt% 인 것이 바람직하다. 이산화티타늄과 용매, 분산제를 혼합한 뒤 교반하여 이산화티타늄 분산액을 얻는다. On the other hand, for the uniform coating of nano-sized titanium dioxide, a liquid dispersion in which titanium dioxide is well dispersed is prepared by using a solvent and a dispersant. The solvent may be at least one selected from the group consisting of water, ethyl alcohol, methyl alcohol and acetone. On the other hand, the addition amount of titanium dioxide in the titanium dioxide dispersion is preferably 1 wt% to 10 wt%, particularly 3 wt% to 5 wt%. The titanium dioxide, the solvent and the dispersant are mixed and stirred to obtain a titanium dioxide dispersion.
과립형태의 발포유리를 상기 분산액에 담글시 발포유리의 낮은 밀도로 인하여 분산액 상부에 떠올라 균일한 코팅이 어렵기 때문에 철망 등을 이용하여 일정부피로 감싼 후 분산액에 충분히 담그어 준다. 발포유리를 분산액에 담근 후 과립형 발포유리의 표면 및 기공의 공기를 원활히 배출할 수 있도록 초음파 처리하여 발포유리의 표면 및 기공에 분산액이 충분히 침투 할 수 있도록 한다(S80).When the granular foamed glass is immersed in the dispersion, it is difficult to uniformly float on the dispersion due to the low density of the foamed glass. Therefore, it is wrapped in a certain volume using a wire mesh or the like and then immersed in the dispersion sufficiently. After the foamed glass is immersed in the dispersion, the surface of the granular foamed glass and the air of the pores are ultrasonically treated so that the dispersion can sufficiently penetrate the surface and pores of the foamed glass (S80).
철망에 싸여진 과립형 발포유리의 표면의 다량의 분산액을 충분히 털어내고 철망을 제거하여 분산액으로 코팅된 과립형 발포유리를 얻고, 분산액으로 코팅된 발포유리를 50 내지 80℃ 에서 1 내지 4 시간 동안 건조를 진행한다(도 1의 S90, 도 7의 (b) 참조).A large amount of the dispersion liquid on the surface of the granular foam glass wrapped in a wire net is sufficiently removed to remove the wire mesh to obtain a granular foam glass coated with the dispersion liquid and the foam glass coated with the dispersion liquid is dried at 50 to 80 ° C for 1 to 4 hours (S90 in Fig. 1 and Fig. 7 (b)).
과립형 발포유리에 코팅된 이산화티타늄을 발포유리 표면에 고정시키기 위하여 400 내지 700℃에서 1 내지 4 시간 동안 소성하여 과립형 발포유리에 이산화티타늄이 코팅된 광촉매를 얻는다(도 1의 S100, 도 7의 (c) 참조).To fix the titanium dioxide coated on the granular foamed glass to the surface of the foamed glass, it is fired at 400 to 700 ° C for 1 to 4 hours to obtain a photocatalyst coated with titanium dioxide on the granular foamed glass (S100 in Fig. 1, Fig. 7 (C)).
이러한 방법으로 과립형 발포유리에 이산화티타늄이 코팅된 광촉매는 악취제거에 활용될 수 있다. A photocatalyst coated with titanium dioxide on granular foamed glass in this way can be used to remove odors.
일 예로서, 상기 제조방법에 의하여 제조된 광촉매의 악취제거 효율을 측정하기 위해 도 8에 개시된 광촉매 악취처리 모듈을 제작하였다. 이때, 효율측정은 평균유속 5.6CFM, 배기가스온도 24.5ㅁ1℃, 배기가스 상대습도 80~87%의 조건에서 행하였으며 표 1의 결과를 얻었다.For example, in order to measure the odor removal efficiency of the photocatalyst produced by the above production method, the photocatalytic malodor processing module shown in FIG. 8 was manufactured. At this time, the efficiency was measured at an average flow rate of 5.6 CFM, an exhaust gas temperature of 24.5 ° C. 1 ° C., and an exhaust gas relative humidity of 80% to 87%.
표 1을 참조하면, 저농도 조건에서 암모니아 67%, 트리메틸아민 100%, 아세트산 36%의 제거효율을 나타내었고, 고농도 조건에서는 암모니아 58%, 트리메틸아민 50%, 아세트산 65%의 제거효율을 나타내었다. 이는 초기 악취물질의 농도를 낮추어주는 결과로 인해 흡착필터의 수명과 흡착효율을 개선해 주는 효과를 보여준다. As shown in Table 1, the removal efficiencies of ammonia 67%,
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
Claims (9)
상기 과립형 발포유리에 이산화티타늄을 코팅하는 단계;
를 구비하며,
상기 과립형 발포유리에 이산화티타늄을 코팅하는 단계는 상기 과립형 발포유리에 코팅된 이산화티타늄을 발포유리 표면에 고정시키기 위하여 400 내지 700℃에서 1 내지 4 시간 동안 소성하는 단계를 포함함으로써, 상기 이산화티타늄이 코팅된 상기 과립형 발포유리는 암모니아, 트리메틸아민 및 아세트산의 일부를 제거할 수 있는 악취 제거용 광촉매인 것을 특징으로 하는,
광촉매 제조방법Comprising the steps of preparing waste glass in the form of powder, mixing the waste glass in the form of powder with a binder to form a granular shaped molded body, and firing and foaming the granular shaped molded body, Preparing a foamed glass; And
Coating the granular foamed glass with titanium dioxide;
And,
The step of coating titanium dioxide on the granular foamed glass includes a step of firing at 400 to 700 ° C for 1 to 4 hours to fix the titanium dioxide coated on the granular foamed glass to the surface of the foamed glass, Characterized in that said granular foam glass coated with titanium is a photocatalyst for removing odors which can remove a part of ammonia, trimethylamine and acetic acid.
Photocatalyst manufacturing method
상기 과립형 발포유리에 이산화티타늄을 코팅하는 단계;는 이산화티타늄 분산액에 상기 과립형 발포유리를 담그어 코팅하는 단계;를 포함하는, 광촉매 제조방법.3. The method of claim 2,
Coating the granular foamed glass with titanium dioxide, and coating the granular foamed glass with a titanium dioxide dispersion.
상기 분말 형태의 폐유리를 준비하는 단계;는 폐유리를 분쇄하는 단계; 및 상기 폐유리를 밀링하는 단계;를 포함하는, 광촉매 제조방법.3. The method of claim 2,
Preparing waste glass in the form of powder; grinding the waste glass; And milling the waste glass.
상기 결합제는 메틸셀룰로스(methyl cellulose) 또는 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol)을 포함하는, 광촉매 제조방법.3. The method of claim 2,
Wherein the binder comprises methyl cellulose or polyvinyl alcohol. ≪ Desc / Clms Page number 20 >
상기 분말 형태의 폐유리를 결합제와 혼합하여 과립 형태의 폐유리 성형체를 형성하는 단계;는 형성된 상기 과립 형태의 성형체중에서 상기 결합제의 함량이 1 내지 5 wt%인 것을 특징으로 하는, 광촉매 제조방법.The method according to claim 6,
Mixing the powdery waste glass with a binder to form a granular waste glass molded article, wherein the content of the binder in the formed granular shaped article is 1 to 5 wt%.
상기 과립 형태의 성형체를 소성하여 발포시키는 단계;는 상기 과립 형태의 성형체를 800 내지 1100℃에서 1 내지 4 시간 동안 소성하는 단계;를 포함하는, 광촉매 제조방법.3. The method of claim 2,
Calcining the granulated shaped body to foam, and calcining the granulated shaped body at 800 to 1100 ° C for 1 to 4 hours.
상기 폐유리는 소듐-실리케이트 또는 보로알루미노-실리케이트 조성의 폐유리를 포함하는, 광촉매 제조방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the waste glass comprises a waste glass of sodium-silicate or boroalumino-silicate composition.
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