KR101948042B1 - 폐유리를 이용한 발포유리 조성물 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폐유리를 이용한 발포유리 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폐유리 100 중량부, 제1발포제 0.1 내지 5 중량부, 제2발포제 0.1 내지 5 중량부, 발포조제 0.1 내지 5 중량부, 균열방지제 1 내지 5 중량부, 금속 수산화물 0.1 내지 5 중량부 및 유리섬유 0 내지 10 중량부를 포함하는 발포유리 조성물로서, 상기 폐유리는 입자크기가 40μm 이하인, 붕규산 유리, 소다석회 유리 또는 이들의 혼합이며, 상기 제1발포제는 돌로마이트, 붕사, 붕산 및 벤토나이트 중에서 선택된 1종 이상을 포함하고, 상기 제2발포제는 삼산화철(Fe2O3), 탄산수소나트륨 (NaHCO3), 탄화규소, 황, 아세트산나트륨 및 아세트산칼슘 중에서 선택되는 1종 이상을 포함하며, 상기 제1발포제와 상기 제2발포제의 중량비는 10: 1 내지 2: 1이며, 상기 발포조제는 카본블랙 60 내지 90 중량%와; 설페이트, 실리카겔 및 보릭 옥사이드 중에서 선택된 1종 이상을 10 내지 40 중량%로 포함하고,상기 균열방지제는 Al2O3를 포함하는 제1균열방지제와, Cu2O3, CaO, Fe2O3, Na2O, MnO, TiO2 및 ZnO 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 제2균열방지제를 포함하고, 상기 제1균열방지제와 제2균열방지제의 중량비는 1: 7 내지 1: 9이며, 상기 금속 수산화물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 하는 발포유리 조성물에 관한 것이다.
[화학식 1]
Mx(OH)y
(M은 K, Na, Ba, Mg, Ca 또는 B 이며, x는 1 또는 2이고, y는 1 내지 3임)
본 발명에 따르면, 생활상이나 산업적으로 발생되는 폐유리를 이용하여 저밀도이면서 압축강도가 우수하고, 균열발생이 저감된 발포유리조성물 및 이의 제조방법을 제공하는 효과가 있다.
[화학식 1]
Mx(OH)y
(M은 K, Na, Ba, Mg, Ca 또는 B 이며, x는 1 또는 2이고, y는 1 내지 3임)
본 발명에 따르면, 생활상이나 산업적으로 발생되는 폐유리를 이용하여 저밀도이면서 압축강도가 우수하고, 균열발생이 저감된 발포유리조성물 및 이의 제조방법을 제공하는 효과가 있다.
Description
본 발명은 폐유리를 이용한 발포유리 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 생활상이나 산업적으로 발생되는 폐유리를 이용하여 저밀도이면서 압축강도가 우수하고, 균열발생이 저감된 발포유리조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
발포유리(foamed glass)는 아주 미세하게 분쇄된 특수한 조성을 갖는 유리에 발포제를 혼합하여 열처리한 무기질 유리로서 세포성 유리(cellular glass) 또는 다세포성 유리(multicellular glass)로 불리워진다.
발포유리의 제조는 일례로, 유리에 탄소와 같은 환원제와 산화물, 설페이트(sulfate) 또는 다른 형태의 산화성분들을 함유하는 기공형성제를 함께 혼합하여 이를 분쇄한 후, 이 분쇄된 혼합물을 일정한 용기 또는 틀에 넣어 연화 또는 용융 전까지 열처리하는 것이다.
이 열처리 과정에서 유리 내에 기공을 형성하여 밀폐기공을 갖게 되어, 발포유리는 경량이면서 단열 등에 탁월한 성능을 발휘하나, 발포유리 내에 많은 기공을 형성하므로, 강도가 약해질 수 밖에 없는 문제점이 있고, 폐유리의 특성상 여러 가지의 유리 입자로 형성되기 때문에 서로의 팽창계수가 다르고 용융온도가 다름으로 인하여 쉽게 균열 현상이 올 수 있는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 저밀도이면서 압축강도가 우수하고, 균열발생이 저감된 발포유리조성물 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 표면 광택층이 형성된 발포유리조성물 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 상기 목적 및 기타 목적들은 하기 설명된 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 폐유리 100 중량부, 제1발포제 0.1 내지 5 중량부, 제2발포제 0.1 내지 5 중량부, 발포조제 0.1 내지 5 중량부, 균열방지제 1 내지 5 중량부, 금속 수산화물 0.1 내지 5 중량부 및 유리섬유 0 내지 10 중량부를 포함하는 발포유리 조성물로서, 상기 폐유리는 입자크기가 40μm 이하인, 붕규산 유리, 소다석회 유리 또는 이들의 혼합이며, 상기 제1발포제는 돌로마이트, 붕사, 붕산 및 벤토나이트 중에서 선택된 1종 이상을 포함하고, 상기 제2발포제는 삼산화철(Fe2O3), 탄산수소나트륨 (NaHCO3), 탄화규소, 황, 아세트산나트륨 및 아세트산칼슘 중에서 선택되는 1종 이상을 포함하며, 상기 제1발포제와 상기 제2발포제의 중량비는 10: 1 내지 2: 1이며, 상기 발포조제는 카본블랙 60 내지 90 중량%와; 설페이트, 실리카겔 및 보릭 옥사이드 중에서 선택된 1종 이상을 10 내지 40 중량%로 포함하고, 상기 균열방지제는 Al2O3를 포함하는 제1균열방지제와, Cu2O3, CaO, Fe2O3, Na2O, MnO, TiO2 및 ZnO 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 제2균열방지제를 포함하고, 상기 제1균열방지제와 제2균열방지제의 중량비는 1: 7 내지 1: 9이며, 상기 금속 수산화물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 하는 발포유리 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
Mx(OH)y
(M은 K, Na, Ba, Mg, Ca 또는 B 이며, x는 1 또는 2이고, y는 1 내지 3임)
또한 본 발명은 1) 폐유리를 입자크기가 40μm이하가 되도록 분쇄하는 단계; 2) 상기 분쇄된 폐유리 100 중량부, 제1발포제 0.1 내지 5 중량부, 제2발포제 0.1 내지 5 중량부, 발포조제 0.1 내지 5 중량부, 균열방지제 1 내지 5 중량부, 금속 수산화물 0.1 내지 5 중량부 및 유리섬유 0 내지 10 중량부를 혼합하여, 200~400 rpm으로 1~7 시간 동안 밀링하여 폐유리 혼합분말을 제조하는 단계; 3) 상기 폐유리 혼합분말을 700 내지 900℃에서 1 내지 4 시간 동안 가열하여 발포시키는 단계;를 포함하되, 상기 폐유리는 붕규산 유리, 소다석회 유리 또는 이들의 혼합이며, 상기 제1발포제는 돌로마이트, 붕사, 붕산 및 벤토나이트 중에서 선택된 1종 이상을 포함하고, 상기 제2발포제는 삼산화철(Fe2O3), 탄산수소나트륨 (NaHCO3), 탄화규소, 황, 아세트산나트륨 및 아세트산칼슘 중에서 선택되는 1종 이상을 포함하며, 상기 제1발포제와 상기 제2발포제의 중량비는 10: 1 내지 2: 1이며, 상기 발포조제는 카본블랙 60 내지 90 중량%와; 설페이트, 실리카겔 및 보릭 옥사이드 중에서 선택된 1종 이상을 10 내지 40 중량%로 포함하고, 상기 균열방지제는 Al2O3를 포함하는 제1균열방지제와, Cu2O3, CaO, Fe2O3, Na2O, MnO, TiO2 및 ZnO 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 제2균열방지제를 포함하고, 상기 제1균열방지제와 제2균열방지제의 중량비는 1: 7 내지 1: 9이며, 상기 금속 수산화물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 하는 발포유리 조성물의 제조방법을 제공한다.
[화학식 1]
Mx(OH)y
(M은 K, Na, Ba, Mg, Ca 또는 B 이며, x는 1 또는 2이고, y는 1 내지 3임)
본 발명에 따르면 저밀도이면서 압축강도가 우수하고, 균열발생이 저감된 발포유리조성물 및 이의 제조방법을 제공하는 효과가 있다.
이하 본 기재의 폐유리를 이용한 발포유리 조성물 및 이의 제조방법을 상세하게 설명한다.
본 발명의 폐유리를 이용한 발포유리 조성물은 폐유리 100 중량부, 제1발포제 0.1 내지 5 중량부, 제2발포제 0.1 내지 5 중량부, 발포조제 0.1 내지 5 중량부, 균열방지제 1 내지 5 중량부, 금속 수산화물 0.1 내지 5 중량부 및 유리섬유 0 내지 10 중량부를 포함하는 발포유리 조성물로서, 상기 폐유리는 입자크기가 40μm 이하인, 붕규산 유리, 소다석회 유리 또는 이들의 혼합이며, 상기 제1발포제는 돌로마이트, 붕사, 붕산 및 벤토나이트 중에서 선택된 1종 이상을 포함하고, 상기 제2발포제는 삼산화철(Fe2O3), 탄산수소나트륨 (NaHCO3), 탄화규소, 황, 아세트산나트륨 및 아세트산칼슘 중에서 선택되는 1종 이상을 포함하며, 상기 제1발포제와 상기 제2발포제의 중량비는 10: 1 내지 2: 1이며, 상기 발포조제는 카본블랙 60 내지 90 중량%와; 설페이트, 실리카겔 및 보릭 옥사이드 중에서 선택된 1종 이상을 10 내지 40 중량%로 포함하고, 상기 균열방지제는 Al2O3를 포함하는 제1균열방지제와, Cu2O3, CaO, Fe2O3, Na2O, MnO, TiO2 및 ZnO 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 제2균열방지제를 포함하고, 상기 제1균열방지제와 제2균열방지제의 중량비는 1: 7 내지 1: 9이며, 상기 금속 수산화물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 한다.
[화학식 1]
Mx(OH)y
(M은 K, Na, Ba, Mg, Ca 또는 B 이며, x는 1 또는 2이고, y는 1 내지 3임)
이하, 발포유리 조성물에 포함된 각 구성에 대해서 상세하게 설명한다.
(A) 폐유리
상기 폐유리는 일례로, 입자크기가 40μm 이하이며, 붕규산 유리, 소다석회 유리, 또는 이들의 혼합일 수 있다.
상기 폐유리의 입자크기는 일례로 5 내지 35μm, 5 내지 25μm, 또는 7 내지 10μm일 수 있으며, 상기 범위 내에서 저밀도이면서 표면강도 및 충격강도가 향상되는 효과가 있다.
상기 입자크기는 일례로, 레이저 스캐터링(Lazer Scattering) 법에 의해 측정할 수 있고, 또 다른 예로 메쉬(mesh)체가름에 의해 측정할 수도 있다.
상기 붕규산 유리는 일례로, 규산과 붕산을 주체로 하는 유리로서, 붕산을 적어도 8 중량% 이상 함유하며, 붕소를 첨가함으로써 팽창계수가 저하하여 화학적 내성이 증대되고, 내열충격성이 증진되는 효과가 있다.
이러한 붕규산 유리는 일례로, 자동차용 헤드라이트 유리, 전자렌지용의 유리 또는 비이커 유리와 같은 화학시험용 초자가 포함될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 붕규산 유리로 제조된 여러 가지의 다양한 형태의 산업용, 가정용 또는 이화학용의 모든 붕규산 유리를 포함한다.
또한, 상기 소다석회 유리는 일례로, 소다석회를 주성분으로 하는 유리로 일례로, 녹색병, 갈색병, 투명병, 제약병, 농약병 및 창유리와 같은 형태의 폐유리가 포함될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
한편, 상기 붕규산 유리와 소다석회 유리를 혼합하여 사용할 경우 일례로, 상기 폐유리 내 붕규산 유리가 50 내지 90 중량%, 또는 60 내지 85 중량%, 바람직하게는 75 내지 80 중량%로 포함될 수 있으며, 상기 범위 내에서 화학적 내성, 즉 내산성 및 내후성이 증대되고, 내열충격성이 향상되는 효과가 있다.
또한, 상기 붕규산 유리와 소다석회 유리를 혼합하여 사용할 경우 일례로, 상기 폐유리 내 상기 소다석회 유리가 10 내지 50 중량%, 또는 15 내지 40 중량%, 바람직하게는 20 내지 25 중량%로 포함될 수 있으며, 상기 범위 내에서 화학적 내성, 즉 내산성 및 내후성이 증대되고, 내충격성이 향상되는 효과가 있다.
상기 폐유리는 일례로, BET법에 의한 비표면적이 1,000 내지 10,000cm2/g 또는 1,000 내지 7,000cm2/g, 바람직하게는 1,500 내지 4,500 cm2/g일 수 있으며, 상기 범위 내에서 압축강도가 우수한 효과가 있다.
(B) 제1발포제
상기 제1발포제는 일례로, 돌로마이트, 붕사, 붕산 및 벤토나이트 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 제1발포제를 사용함으로써, 폐유리에 독립한 기포를 다수 형성하고, 저밀도의 발포유리 조성물을 제조할 수 있다.
상기 제1발포제는 일례로, 돌로마이트와 붕사를 중량비(돌로마이트: 붕사) 10:1 내지 1: 10 또는 9: 1 내지 5: 1, 바람직하게는 9: 1 내지 8: 1로 포함될 수 있으며 상기 범위 내에서 폐유리에 독립한 기포가 다수 형성되어 저밀도의 발포유리 조성물을 제공하는 효과가 있다.
상기 제1발포제는 일례로, 상기 발포유리조성물 내에 0.1 내지 5 중량부, 또는 0.5 내지 4.5 중량부, 바람직하게는 1 내지 3 중량부로 포함될 수 있으며 상기 범위 내에서 발포성능이 향상되고, 발포유리 조성물의 강도가 개선되는 효과가 있다.
(C) 제2발포제
상기 제2발포제는 일례로, 삼산화철(Fe2O3), 탄산수소나트륨 (NaHCO3), 탄화규소, 황, 아세트산나트륨 및 아세트산칼슘 중에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 제2발포제는 일례로, 상기 발포유리조성물 내에 0.01 내지 5 중량부, 또는 0.01 내지 3 중량부, 바람직하게는 0.01 내지 2.5 중량부로 포함될 수 있으며 상기 범위 내에서 발포성능이 향상되고, 발포유리 조성물의 강도가 개선되는 효과가 있다.
상기 제1발포제와 상기 제2발포제의 중량비는 일례로, 10: 1 내지 2: 1 또는 9: 1 내지 3: 1, 바람직하게는 9: 1 내지 5: 1일 수 있고, 이 범위내에서 발포성능이 향상되고, 발포유리 조성물의 표면강도 및 충격강도가 우수한 효과가 있다.
(D) 발포조제
상기 발포조제는 일례로, 카본블랙 60 내지 90 중량%와; 설페이트, 실리카겔 및 보릭 옥사이드 중에서 선택된 1종 이상을 10 내지 40 중량%로 포함할 수 있다.
본 발명은 붕규산 유리가 포함될 경우, 소다석회 유리 보다 상대적으로 높은 융점을 지니므로, 발포온도가 높아질 수 밖에 없어, 발포가 왕성하게 진행되는 온도에 도달하기 전 발포제인 탄소가 산화되어 발포 효과가 떨어지게 되는 점을 보완할 수 있도록 발포조제를 포함한다.
상기 카본블랙은 보통 등급의 모든 카본블랙이 적합하며, 일례로 입도가 60 내지 140nm 또는 80 내지 120 nm인 플레임 블랙 (flame black)이 바람직하다.
상기 입도는 일례로, 레이저 회절법(laser diffraction method)을 이용하여 측정할 수 있다.
상기 카본블랙은 일례로, 발포조제 내 60 내지 85 중량%, 바람직하게는 65 내지 70 중량%로 포함될 수 있으며, 상기 범위내에서 발포성능이 향상 되고, 발포유리 조성물의 강도가 개선되는 효과가 있다.
상기 설페이트는 일례로, Na2SO4, NaHSO4, BaSO4, K2SO4, CaSO4, FeSO4, Fe2(SO4)3 중에서 선택된 1종 이상일 수 있으며, 바람직하게는 NaHSO4 와 K2SO4를 2: 1 내지 4: 1, 또는 3: 1 내지 4: 1로 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 발포조제 내 설페이트가 포함될 경우에는 일례로, 상기 발포조제 내 10 내지 40 중량%, 또는 15 내지 40 중량%, 바람직하게는 20 내지 35 중량%로 포함될 수 있으며, 이 범위 내에서 발포유리 조성물의 균열발생을 방지하고, 열적 안정성이 우수한 효과가 있다.
상기 실리카겔은 흡착력이 강한 규산의 겔이며, 성분은 SiO2nH2O이고, 무색 또는 황갈색의 투명 또는 반투명 분말을 말한다.
상기 발포조제 내 실리카겔이 포함될 경우에는 일례로, 상기 발포조제 내 10 내지 40 중량%, 또는 15 내지 40 중량%, 바람직하게는 30 내지 40 중량%로 포함될 수 있으며, 이 범위 내에서 발포유리 조성물의 균열발생을 방지하고, 열적 안정성이 우수한 효과가 있다.
상기 보릭 옥사이드(B2O3)는 발포공정에서 발포유리의 열응력(thermomechanical strain)를 감소 시키고, 최종생산품인 발포 유리 조성물의 기계적인 물성을 크게 증가시켜주는 효과가 있다.
상기 발포조제로 보릭 옥사이드(B2O3)가 포함될 경우, 일례로 상기 발포조제 내 10 내지 40 중량%, 또는 10 내지 35 중량%, 바람직하게는 10 내지 20 중량%로 포함될 수 있으며, 이 범위 내에서 발포유리 조성물의 균열발생을 방지하고, 열적 안정성이 우수한 효과가 있다.
상기 발포조제는 일례로, 상기 발포유리조성물 내에 0.1 내지 5 중량부, 또는 0.5 내지 4.5 중량부, 바람직하게는 1 내지 3 중량부로 포함될 수 있으며 상기 범위 내에서 발포성능이 향상되고, 발포유리 조성물의 강도가 개선되는 효과가 있다.
(E) 균열방지제
상기 균열방지제는 일례로, Al2O3를 포함하는 제1균열방지제와, Cu2O3, CaO, Fe2O3, Na2O, MnO, TiO2 및 ZnO 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 제2균열방지제를 포함하고, 상기 제1균열방지제와 제2균열방지제의 중량비는 1: 7 내지 9일 수 있다.
폐유리는 색상이나 조성 성분이 다른 여러 가지의 유리 입자가 혼합되어 구성되어 있으므로 각각의 팽창계수 및 용융온도가 다름으로 인하여 발포제품 표면에 쉽게 균열 현상이 발생될 수 있는데, 본 발명은 상기 균열방지제를 사용하여, 각 유리 입자가 녹기 시작할 때 침상 결정을 형성시킴으로써, 서로 부분적인 융착만 하도록 하여, 서로 다른 팽창 계수로 인한 균열 현상을 방지할 수 있다.
상기 제1균열방지제는 일례로, Al2O3를 포함할 수 있으며, 이는 유리의 탄성계수 증가로 인한 기계적 강도(특히, 인장강도)가 향상되며, 표면강도가 증가되는 효과가 있다.
상기 제2균열방지제는 일례로, Cu2O3, CaO, Fe2O3, Na2O, MnO, TiO2 및 ZnO 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 Cu2O3, CaO, Fe2O3가 각각 독립적으로 제2균열방지제로 사용되거나, 이들을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 제2균열방지제로 Cu2O3, CaO, Fe2O3를 혼합하여 사용할 경우, 일례로 중량비(Cu2O3: CaO: Fe2O3)가 1~5: 1~4: 1~3 또는 1~2: 1~3: 1~2, 바람직하게는 1: 1: 1로 혼합하여 사용할 있으며, 상기 범위 내에서 발포유리 조성물의 균열 현상 방지를 극대화할 수 있는 효과가 있다.
상기 제1균열방지제와 상기 제2균열방지제의 중량비(제1균열방지제: 제2균열방지제)는 일례로 1: 8 내지 9, 바람직하게는 1: 8.5 내지 9로 혼합될 수 있으며, 상기 범위 내에서 발포유리 조성물의 균열 현상을 방지하면서 내열충격성이 향상되는 효과가 있다.
상기 균열방지제는 일례로, 전체 발포 유리 조성물 내에 1 내지 5 중량부, 또는 2 내지 5 중량부, 바람직하게는 4 내지 5 중량부로 포함될 수 있으며, 상기 범위 내에서 발포유리 조성물의 균열 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
(F) 금속 수산화물
상기 금속 수산화물은 일례로, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물일 수 있다.
[화학식 1]
Mx(OH)y
(M은 K, Na, Ba, Mg, Ca 또는 B 이며, x는 1 또는 2이고, y는 1 내지 3임)
상기 금속 수산화물은 일례로, 수산화 나트륨, 수산화 칼륨 또는 이들의 혼합물일 수 있으며, 이는 발포성능을 향상 시키고, 발포유리 조성물의 열적, 기계적 물성을 향상 시키는 효과가 있다.
한편, 상기 수산화 나트륨 및 수산화 칼륨을 혼합하여 사용할 경우, 일례로 중량비가 1: 6 내지 1: 9 또는 1: 7 내지 1: 9, 바람직하게는 1: 8 내지 1: 9로 혼합할 수 있으며 이 범위 내에서 발포성능을 향상 시키고, 발포유리 조성물의 열적, 기계적 물성을 향상 시키는 효과가 있다.
구체적으로 상기 금속 수산화물은 일례로, 상기 발포유리 조성물 내에 0.1 내지 5 중량부, 또는 0.5 내지 4.5 중량부, 바람직하게는 1 내지 3 중량부로 포함될 수 있으며 상기 범위 내에서 발포제의 발포성능을 향상 시키고, 발포유리 조성물의 강도가 개선되는 효과가 있다.
(G) 유리섬유
상기 유리섬유는 발포유리 조성물에 포함되어 내구성 및 강도를 향상시키고 미세 균열을 방지하는 효과가 있다.
상기 유리섬유는 일례로, SiO2, CaO, Al2O3, B2O3가 주된 성분이며 알칼리산화물을 거의 함유하지 않는 붕규산염계 유리섬유일 수 있다.
상기 유리섬유는 일례로, 직경이 10 내지 20 ㎛, 10 내지 15 ㎛, 바람직하게는 10 내지 13 ㎛일 수 있고, 길이가 1 내지 5mm, 혹은 2 내지 3 mm일 수 있으며, 상기 범위 내에서 내구성 및 강도가 우수한 효과가 있다. 본 기재에서 유리섬유의 직경 및 길이는 이 기술분야에서 일반적으로 사용되는 측정방법에 의하여 측정될 수 있고, 일례로 광학현미경을 이용하여 측정할 수 있다.
또한, 상기 유리섬유는 일례로, 길이(유리섬유의 길이 L)/직경(유리섬유의 단면의 직경 D)의 애스팩트 비(L/D)가 50 내지 300, 또는 210 내지 260, 바람직하게는 215 내지 245인 것일 수 있고, 상기 범위 내에서 발포유리 조성물 사이에서 매우 강한 결합력을 유지하여 내구성 및 강도가 우수하고 미세균열을 방지하는 역할을 수행할 수 있다.
상기 단면 D는 유리섬유를 길이 방향에 수직으로 절단한 단면이 직사각형인 경우에는 단면의 가장 긴 변의 길이이고, 단면에 타원형인 경우에는 단면의 가장 긴 직경의 길이에 해당한다.
다른 예로, 상기 유리섬유는 길이방향에 대하여 수직으로 절단한 단면이 원형, 직사각형 또는 타원형일 수 있다.
한편, 상기 유리섬유는 일례로, 아미노 실란계로 표면 처리될 수 있으며, 구체적으로 아미노 실란계 커플링제로 유리섬유 100 중량% 중 0.5 내지 2 중량%, 또는 1 내지 1.5 중량% 범위 내로 사용하여 표면 처리를 수행할 수 있다. 이 경우, 발포유리조성물의 기계적 강도 및 내화학성이 강화될 수 있다.
상기 유리섬유는 일례로, 전체 발포 유리 조성물 내에 0 내지 10 중량부, 1 내지 7 중량부 바람직하게는 4 내지 5 중량부로 포함될 수 있으며, 상기 범위 내에서 발포유리 조성물의 균열 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
(H) 기타 첨가제
상기 발포유리 조성물은 저밀도이면서 내충격성, 표면충격강도를 향상 시키기 위해서 일례로, 활석(talc), 전분, 규산염, 카오린 분말, 현무암분말 및 벤토나이트 분말 중에서 1종 이상 선택된 첨가제를 0.1 내지 2 중량부 더 포함할 수 있다.
상기 규산염은 일례로, 수용성 규산염 중 물유리(Water Glass)일 수 있으며, 알카리 금속이 이산화규소(SiO2)와 다양한 몰비로 결합한 화합물로 규산나트륨(Sodium Silicate), 규산 칼륨 (Potassium Silicate), 리튬 실리케이트(Lithium Silicate) 등이 있으며, 10 내지 30 중량% 정도의 물을 포함할 수 있다.
상기 규산염과 상기 활석을 함께 사용하는 경우 일례로, 중량비(규산염: 활석)가 5: 1 내지 9: 1, 또는 6: 1 내지 9: 1, 바람직하게는 8: 1 내지 9: 1일 수 있으며, 상기 범위 내에서 상기 활석이 상기 수용성 규산염에 형성된 미세공극을 메워 고온시 내크립(creep)성, 내열성 또한 향상되는 효과가 있다.
한편, 상기 카오린 분말, 현무암 분말 및 벤토나이트 분말은 발포 유리 조성물에 가소성을 부여하고, 비중과 기공율을 유지하기 위해 사용될 수 있다. 상기 분말은 일례로, 독립적으로 각각 사용될 수 있으며, 이들을 혼합하여 사용할 수도 있다.
상기 카오린 분말, 현무암 분말 및 벤토나이트 분말의 입도가 작을수록 비중이 감소하고 기공율이 증가하는 효과가 있으므로, 성형성 강화를 위해 일례로, 180㎛ 이하, 110 내지 160㎛ 바람직하게는 120 내지 140㎛의 입도인 것을 사용할 수 있다.
상기 입도는 일례로, 레이저 회절법(laser diffraction method)을 이용하여 측정할 수 있다.
또 다른 예로 상기 발포유리 조성물은 발포성능을 향상시키기 위해서, 탄산칼슘, 탄산바륨, 탄산나트륨, 탄산칼륨 및 탄산마그네슘 중에서 선택된 1종 이상 선택된 첨가제를 0.1 내지 2 중량부 더 포함할 수 있다.
본 발명에 사용된 첨가제는 일례로, 전체 발포 유리 조성물의 0.1 내지 1.5 중량부, 또는 0.5 내지 1 중량부인 것이 바람직하며, 상기 범위 내에서 기공 분포가 일정한 발포유리 조성물을 제공할 수 있다.
상기 발포유리 조성물은 일례로, 발포유리 조성물의 표면 일부 또는 전부가 알루미늄계 화합물, 아연계 화합물 또는 이들의 혼합으로 코팅될 수 있다.
상기 코팅으로 색이나 재질이 다른 폐유리를 혼합하여 사용하더라도, 획일적인 외관으로 완성되어 미관이 우수하고, 유리의 표면 강도 및 충격 강도가 향상되는 효과가 있다.
상기의 발포 유리의 표면의 코팅은 일례로, 금속 등의 보강재를 용사(Thermal Spraying)하는 방법을 통해서 수행될 수 있다.
상기 용사(Thermal Spraying)는 연소 또는 전기 에너지를 이용해 용사 재료를 가열해, 용융 또는 그에 가까운 상태로 한 입자를 소지에 분사해 피막을 입히는 것을 말하며, 일례로 가스 용사, 아크 용사, 플라스마 용사, 선폭 용사 등이 있으며, 본 발명의 경우에는 이에 한정되는 것은 아니나, 아크 용사 방법에 의하는 것이 용사 능력이 극대화 되고, 발포유리 조성물에 밀착성이 뛰어나므로 바람직하다.
상기 용사 재료는 일례로, 알루미늄계 화합물, 아연계 화합물 또는 이들의 혼합일 수 있으며, 특히 아연계 화합물을 포함할 경우 항균 작용을 가지게 되어 바람직하다.
또 다른 일례로 상기 용사 재료는 일례로, 아연계 화합물을 10 내지 30용적％, 또는 10 내지 20용적％; 알루미늄계 화합물을 70 내지 90용적％, 또는 80 내지 90용적%; 비율이 되도록 조정하여 용사하는 것이 바람직하며, 상기 범위내에서 아연의 외부 용출을 방지하고 발포유리 조성물의 화학적 침식작용을 방지하는 효과가 우수하다.
상기 용사 후의 코팅막의 두께는 일례로, 50 내지 300μm, 또는 100 내지 300 μm, 바람직하게는 150 내지 250μm일 수 있으며, 상기 범위 내에서 충분한 강도와 외관을 얻을 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 발포유리 조성물은 일례로, 토목자재, 건축용 골재, 콘크리트 2차제품의 골재, 경량 성토재 등에 적합한 비흡수성 소재, 또는 사면녹화, 옹벽녹화, 옥상녹화 등에 적합한 흡수성 소재, 보수성 소재, 그 밖에 수질 정화재 등으로서 사용될 수 있으며, 특히 공동구나 지하구조물 같은 시설 구조물들, 또는 성토재용으로 사용하는데 적합하다.
또한, 상기 발포유리 조성물은 일례로, 시멘트를 포함하지 않을 수 있어, 비중이 낮은 장점이 있다.
상기 발포유리 조성물은 일례로, 공극률이 65 내지 95%, 70 내지 95%, 80 내지 95%일 수 있으며, 상기 범위 내에서 저밀도이면서 표면강도 및 충격강도가 우수하고, 균열발생이 저감된 효과가 있다.
상기 공극률은 하기와 같이 정의할 수 있고, 측정방법은 특별히 한정되지 않으며, 일례로, BET(Brunauer-Emmett-Teller) 측정법 또는 수은 침투법 (Hg porosimetry)에 의해 측정될 수 있다.
공극률 = 단위 질량당 공극 부피 / (비체적 + 단위 질량 당 공극 부피)
상기 발포유리 조성물은 일례로, 평균 기공크기가 0.1 내지 5 ㎛, 0.1 내지 3.5 ㎛, 0.2 내지 1.5 ㎛ 일 수 있다.
상기 기공 크기의 측정 방법은 특별히 제한되지 않지만, 예컨대 질소등온흡착(nitrogen adsorption isotherm) 결과 그래프 및 기공 크기 분포(pore size distribution)를 통해 측정할 수 있다.
본 발명의 발포유리 조성물의 제조방법은 1) 폐유리를 입자크기가 40μm이하가 되도록 분쇄하는 단계; 2) 상기 분쇄된 폐유리 100 중량부, 제1발포제 0.1 내지 5 중량부, 제2발포제 0.1 내지 5 중량부, 발포조제 0.1 내지 5 중량부, 균열방지제 1 내지 5 중량부, 금속 수산화물 0.1 내지 5 중량부 및 유리섬유 0 내지 10 중량부를 혼합하여, 200~400 rpm으로 1~7 시간 동안 밀링하여 폐유리 혼합분말을 제조하는 단계; 3) 상기 폐유리 혼합분말을 700 내지 900℃에서 1 내지 4 시간 동안 가열하여 발포시키는 단계;를 포함하되, 상기 폐유리는 붕규산 유리, 소다석회 유리 또는 이들의 혼합이며, 상기 제1발포제는 돌로마이트, 붕사, 붕산 및 벤토나이트 중에서 선택된 1종 이상을 포함하고, 상기 제2발포제는 삼산화철(Fe2O3), 탄산수소나트륨 (NaHCO3), 탄화규소, 황, 아세트산나트륨 및 아세트산칼슘 중에서 선택되는 1종 이상을 포함하며, 상기 제1발포제와 상기 제2발포제의 중량비는 10: 1 내지 2: 1이며, 상기 발포조제는 카본블랙 60 내지 90 중량%와; 설페이트, 실리카겔 및 보릭 옥사이드 중에서 선택된 1종 이상을 10 내지 40 중량%로 포함하고, 상기 균열방지제는 Al2O3를 포함하는 제1균열방지제와, Cu2O3, CaO, Fe2O3, Na2O, MnO, TiO2 및 ZnO 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 제2균열방지제를 포함하고, 상기 제1균열방지제와 제2균열방지제의 중량비는 1: 7 내지 1: 9이며, 상기 금속 수산화물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 한다.
[화학식 1]
Mx(OH)y
(M은 K, Na, Ba, Mg, Ca 또는 B 이며, x는 1 또는 2이고, y는 1 내지 3임)
상기 1) 폐유리를 입자크기가 40μm이하가 되도록 분쇄하는 단계는 일례로, 폐유리를 조크러셔, 디스크밀 등의 건식방법으로 1차 조분쇄한 후 이를 볼밀, 비드밀 등의 분쇄장치를 이용한 습식분쇄공정으로 더욱 미세한 분말로 2차 미분쇄할 수 있으며, 상기 습식 분쇄공정의 용매는 일례로 물, 에틸 알코올, 메틸 알코올 및 아세톤 중에서 선택된 1 종이상을 사용할 수 있다.
이후 오븐 등의 건조장치를 이용하여 분쇄된 폐유리를 건조 시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 2) 폐유리 혼합분말을 제조하는 단계는 일례로, 상기 분쇄된 폐유리 100 중량부, 제1발포제 0.1 내지 5 중량부, 제2발포제 0.1 내지 5 중량부, 발포조제 0.1 내지 5 중량부, 균열방지제 1 내지 5 중량부, 금속 수산화물 0.1 내지 5 중량부 및 유리섬유 0 내지 10 중량부를 혼합하여, 250 내지 400 rpm 또는 300 내지 350 rpm으로 2 내지 6 시간, 바람직하게는 4 내지 6시간 동안 밀링하여 폐유리 혼합분말을 제조할 수 있다.
상기 3) 발포시키는 단계는 상기 폐유리 혼합분말을 형틀에 주입한 다음, 500 내지 750℃, 바람직하게는 600 내지 700℃에서 예열하고, 800 내지 950℃ 바람직하게는 850 내지 900℃로 가열하여 발포시킬 수 있다.
상기 발포 전에 500 내지 750℃에서 예열함으로써, 발포유리의 두꺼운 껍질의 형성과 바깥쪽으로 유리 분말의 내부를 비우게 되는 현상을 억제할 수 있으며, 상기 온도 범위 내에서 발포 성능이 우수한 효과가 있다.
상기 형틀은 발포유리 벽돌의 모양을 제공하기 위하여 사용되는 것으로, 강철, 불수강 또는 세라믹으로 코팅한 금속 용기인 것이 바람직하다.
한편 발포 단계에서, 850 내지 900℃에 도달한 후, 즉시 로 외에 내거나, 혹은 물을 분무해 실온상태로 급냉하여 단독 기포를 가지는 발포 유리를 제조 할 수 있으며, 이 경우 비중이 0.1 내지 1.0, 또는 0.2 내지 0.8, 바람직하게는 0.2 내지 0.5인 발포유리 조성물을 제조할 수 있다.
또 다른 예로 850 내지 900℃에 도달한 후, 가열 온도를 10 내지 20℃ 낮추어 그 온도에서 3분 정도 유지한 후 실온상태로 급냉하면 연속 기포를 가지는 발포 유리를 제조할 수 있다.
본 발명의 발포유리 조성물은 일례로, 대량생산과 작업 시간 절감을 위해서 예열부, 가열부 및 서냉부로 이어지는 길이 10 내지 40m 정도의 연속로를 사용하며(예를 들면, 로타리키른(rotary kiln) 이나 롤러 허스 키른(roller Hearth kiln) 등) 약 3 내지 10시간 정도에 걸쳐 통과시키는 공정을 통해 제조될 수 있다.
또는, 상기 연속로는 일례로, 컨베이어 장치 상부에 긴 터널형태의 전기저항로로 구성되고, 컨베이어벨트가 전기저항로를 관통하여 지나가도록 구성될 수 있다.
상기 컨베이어 벨트의 재질은 일례로, 열에 강한 스테인레스 계열의 금속재 또는 메쉬타입의 벨트가 사용될 수 있다.
상기 컨베이어 장치는 일례로, 속도조절장치가 구비되어 유입된 발포유리 혼합물에 따라 컨베이어벨트 속도를 제어할 수 있다.
상기 컨베이어 벨트 하부에는 일례로, 온도 조절을 위한 전기 가열 장치가 구비될 수 있다.
상기 발포유리 조성물의 표면은 일례로, 금속 등의 보강재를 용사(Thermal Spraying)하는 방법을 통해서 코팅될 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
[실시예]
실시예
1 내지 6 및
비교예
1 내지 7
하기 [표 1] 및 [표 2]의 성분과 함량의 폐유리를 디스크밀을 이용하여 1차 분쇄하였다. 이후, 분쇄된 분말을 유성밀을 이용하여 증류수를 용매로 하여 200~300rpm의 속도로 4~6시간 동안 2차 습식분쇄(평균 2㎛)한 후, 분쇄된 분말을 오븐에서 60℃, 10시간 건조하였다.
이후. 하기 표 1의 성분과 함량을 볼밀에 넣어 균일하게 혼합하여, 스테인레스 강철의 재질로된 6면체의 용기에 담았다. 원료분말을 담은 용기를 미리 700℃로 조절된 로속에 넣어 1 시간 동안 예열하고, 이를 꺼내어 바로 900℃로 조절된 로 속에 넣고 연속적으로 900℃에서 60분간 발포시켰다.
발포 공정후 바로 로에서 꺼내어 거푸집과 발포유리를 분리시키고, 20∼30℃의 온도범위까지 냉각하였다.
실시예
7
상기 실시예 1에서 발포 유리 조성물의 표면을 아연계 화합물 20 용적%, 알루미늄계 화합물 80용적%를 혼합한 용사 재료를 아크 용사 방법에 의해서 코팅처리한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 발포 유리 조성물을 제조하였다.
| 구 분 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | 실시예 5 | 실시예 6 | 실시예 7 |
| (A-1) | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| (B-1) | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| (C-1) | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 |
| (D-1) | 3 | - | - | 3 | 3 | 3 | 3 |
| (D-2) | - | 3 | - | - | - | - | - |
| (D-3) | - | - | 3 | - | - | - | - |
| (E-1) | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| (E-2) | 4.5 | 4.5 | 4.5 | 4.5 | 4.5 | 4.5 | 4.5 |
| (F-1) | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| (G-1) | - | - | - | 5 | 5 | 5 | - |
| (H-1) | - | - | - | - | 2 | - | - |
| (H-2) | - | - | - | - | - | 2 | - |
| (A-1) 붕규산 유리 75 중량%, 소다석회 유리 25 중량%를 혼합하였다. (B-1) 제1 발포제: 돌로마이트와 붕사를 중량비 9: 1로 혼합하였다. (C-1) 제2 발포제: 삼산화철(Fe2O3) (D-1) 발포조제: 카본블랙(입도가 80 내지 120 nm인 플레임 블랙(flame black) 75중량%와 설페이트(NaHSO와 K2SO4를 중량비 3: 1로 혼합) 25 중량%를 혼합하였다. (D-2) 발포조제: 카본블랙(입도가 80 내지 120 nm인 플레임 블랙(flame black) 60 중량%와 실리카겔 40 중량%를 혼합하였다. (D-3) 발포조제: 카본블랙(입도가 80 내지 120 nm인 플레임 블랙(flame black) 85 중량%와 보릭 옥사이드(B2O3) 15 중량%를 혼합하였다. (E-1) 제1 균열방지제: Al2O3 (E-2) 제2 균열방지제: Cu2O3, CaO, Fe2O3를 중량비 1: 1: 1로 혼합하였다. (F-1) NaOH와 KOH를 중량비 1: 9로 혼합하였다. (G-1) 직경이 10 내지 13 ㎛이고, 길이가 2 내지 3 mm인 아미노 실란계로 표면 처리된 유리섬유 (H-1) 규산염과 활석을 중량비 9: 1로 혼합하였다. (H-2) 입도가 120 내지 140㎛인 벤토나이트 분말 |
|||||||
| 구 분 | 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 | 비교예 4 | 비교예 5 | 비교예 6 | 비교예 7 |
| (A-1) | - | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| (A-2) | 100 | - | - | - | - | - | - |
| (B-1) | 2 | 1 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| (C-1) | 0.4 | 1 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | - | 0.4 |
| (D-1) | 3 | - | - | 3 | 3 | 3 | 3 |
| (D-2) | - | 3 | - | - | - | - | - |
| (D-3) | - | - | - | - | - | - | - |
| (D-4) | - | - | 3 | - | - | - | - |
| (E-1) | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | - |
| (E-2) | 4.5 | 4.5 | 4.5 | 1.5 | 4.5 | 4.5 | - |
| (F-1) | 3 | 3 | 3 | 3 | - | 3 | 3 |
| (G-1) | - | - | - | 5 | 5 | - | - |
| (H-1) | - | - | - | - | - | - | - |
| (H-2) | - | - | - | - | - | - | - |
| (A-2) 붕규산 유리 40 중량%, 소다석회 유리 60 중량%를 혼합하였다. (D-4) 발포조제: 카본블랙(입도가 80 내지 120 nm인 플레임 블랙(flame black) 50 중량%와 설페이트(NaHSO와 K2SO4를 중량비 3: 1로 혼합) 50 중량%를 혼합하였다. |
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[시험예]
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 발포유리 조성물의 특성을 하기의 방법으로 측정하였고, 그 결과를 하기의 [표 3]에 나타내었다.
측정방법
* 비중: ASTM D792에 의거하여 측정하였다.
* 공극률( % ): BET 장비(BEL JAPAN 사의 BELSORP)를 사용하여, 메조포어 측정법인 BJH법에 의해 측정하였다.
* 압축강도( kgf /㎠): ASTM C 165에 의거하여 측정하였다.
* 열전도도(㎉/hr·m℃): 열전도도 측정기(NETZSCH, HFM436 Lambda)를 이용하여 25℃에서 측정하였다.
| 구 분 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | 실시예 5 | 실시예 6 | 실시예 7 |
| 비중 | 0.210 | 0.205 | 0.310 | 0.320 | 0.240 | 0.310 | 0.500 |
| 공극률(%) | 90.1 | 92.4 | 92.5 | 88.2 | 89.3 | 89.0 | 81.0 |
| 압축강도 (kgf/㎠) | 35.8 | 32.5 | 33.0 | 35.0 | 36.1 | 35.8 | 50.7 |
| 열전도도 (㎉/hr·m℃) |
0.08 | 0.07 | 0.08 | 0.07 | 0.05 | 0.06 | 0.07 |
| 구 분 | 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 | 비교예 4 | 비교예 5 | 비교예 6 | 비교예 7 |
| 비중 | 0.320 | 0.351 | 0.410 | 0.510 | 0.520 | 0.541 | 0.532 |
| 공극률(%) | 82.0 | 81.5 | 80.2 | 79.2 | 75.2 | 76.2 | 75.2 |
| 압축강도 (kgf/㎠) | 23.2 | 25.1 | 24.2 | 26.1 | 24.2 | 27.2 | 25.6 |
| 열전도도 (㎉/hr·m℃) |
0.06 | 0.05 | 0.04 | 0.03 | 0.04 | 0.05 | 0.04 |
상기 표 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 7의 발포 유리 조성물이 비중이 낮으면서도, 압축강도 및 열전도도가 우수한 것을 확인할 수 있었다.
또한, 유리 섬유가 포함된 실시예 4 내지 6의 경우, 비중이 낮으면서도 특히 압축강도가 우수하며, 발포 유리 조성물의 표면을 코팅한 실시예 7의 경우, 압축강도가 현저하게 향상되는 것을 확인할 수 있었다.
Claims (5)
- 폐유리 100 중량부, 제1발포제 0.1 내지 5 중량부, 제2발포제 0.1 내지 5 중량부, 발포조제 0.1 내지 5 중량부, 균열방지제 1 내지 5 중량부, 금속 수산화물 0.1 내지 5 중량부 및 유리섬유 0 내지 10 중량부를 포함하는 발포유리 조성물로서,
상기 폐유리는 입자크기가 40μm 이하인, 붕규산 유리 75 내지 80 중량% 및 소다석회 유리 20 내지 25 중량%의 혼합이며,
상기 제1발포제는 돌로마이트와 붕사를 중량비 9:1 내지 8: 1로 포함하고,
상기 제2발포제는 삼산화철(Fe2O3), 탄산수소나트륨 (NaHCO3), 탄화규소, 황, 아세트산나트륨 및 아세트산칼슘 중에서 선택되는 1종 이상을 포함하며,
상기 제1발포제와 상기 제2발포제의 중량비는 9: 1 내지 5: 1이고,
상기 발포조제는 카본블랙 60 내지 90 중량%와; 설페이트, 실리카겔 및 보릭 옥사이드 중에서 선택된 1종 이상을 10 내지 40 중량%로 포함하며,
상기 카본블랙은 입도가 80 내지 120 nm인 플레임 블랙 (flame black)이고,
상기 균열방지제는 Al2O3를 포함하는 제1균열방지제와, Cu2O3, CaO, Fe2O3, Na2O, MnO, TiO2 및 ZnO 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 제2균열방지제를 포함하고,
상기 제1균열방지제와 제2균열방지제의 중량비는 1: 8.5 내지 1: 9이며,
상기 금속 수산화물은 수산화 나트륨 및 수산화 칼륨을 중량비 1: 8 내지 1: 9로 혼합한 것, 또는 수산화 마그네슘인 것을 특징으로 하는 발포유리 조성물.
- 제 1항에 있어서,
상기 발포유리 조성물은 활석(talc), 전분, 규산염, 카오린 분말 및 현무암 분말 중에서 1종 이상 선택된 첨가제를 0.1 내지 2 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발포유리 조성물.
- 제 1항에 있어서,
상기 발포유리 조성물로 제조된 제품은 표면이 알루미늄계 화합물, 아연계 화합물 또는 이들의 혼합으로 코팅된 것을 특징으로 하는 발포유리 조성물.
- 제 1항에 있어서,
상기 유리섬유는 아미노 실란계로 표면 처리되고 직경이 5 내지 20 ㎛, 길이가 1 내지 10 mm이면서, 애스팩트 비 50 내지 300인 것을 특징으로 하는 발포유리 조성물.
- 1) 폐유리를 입자크기가 40μm 이하가 되도록 분쇄하는 단계;
2) 상기 분쇄된 폐유리 100 중량부, 제1발포제 0.1 내지 5 중량부, 제2발포제 0.1 내지 5 중량부, 발포조제 0.1 내지 5 중량부, 균열방지제 1 내지 5 중량부, 금속 수산화물 0.1 내지 5 중량부 및 유리섬유 0 내지 10 중량부를 혼합하여, 200~400 rpm으로 1~7 시간 동안 밀링하여 폐유리 혼합분말을 제조하는 단계;
3) 상기 폐유리 혼합분말을 850 내지 900℃에서 1 내지 4 시간 동안 가열하여 발포시키는 단계;를 포함하되,
상기 폐유리는 붕규산 유리 75 내지 80 중량% 및 소다석회 유리 20 내지 25 중량%의 혼합이며,
상기 제1발포제는 돌로마이트와 붕사를 중량비 9:1 내지 8: 1로 포함하고,
상기 제2발포제는 삼산화철(Fe2O3), 탄산수소나트륨 (NaHCO3), 탄화규소, 황, 아세트산나트륨 및 아세트산칼슘 중에서 선택되는 1종 이상을 포함하며,
상기 제1발포제와 상기 제2발포제의 중량비는 9: 1 내지 5: 1이고,
상기 발포조제는 카본블랙 60 내지 90 중량%와; 설페이트, 실리카겔 및 보릭 옥사이드 중에서 선택된 1종 이상을 10 내지 40 중량%로 포함하며,
상기 카본블랙은 입도가 80 내지 120 nm인 플레임 블랙 (flame black)이고,
상기 균열방지제는 Al2O3를 포함하는 제1균열방지제와, Cu2O3, CaO, Fe2O3, Na2O, MnO, TiO2 및 ZnO 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 제2균열방지제를 포함하며,
상기 제1균열방지제와 제2균열방지제의 중량비는 1: 8.5 내지 1: 9이고,
상기 금속 수산화물은 수산화 나트륨 및 수산화 칼륨을 중량비 1: 8 내지 1: 9로 혼합한 것, 또는 수산화 마그네슘이며,
상기 분쇄 단계는 볼밀 또는 비드밀의 분쇄장치를 이용한 습식분쇄공정을 포함하고,
상기 발포 단계 후 즉시 로 밖으로 꺼내거나, 또는 물을 분무하여 실온상태로 급냉하여 단독 기포를 가지는 발포 유리를 제조하거나; 또는 가열 온도를 10 내지 20℃ 낮춘 후 실온상태로 급냉하여 연속 기포를 가지는 발포유리를 제조하는 것;을 특징으로 하는 발포유리 제품의 제조방법.
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