KR19990064420A

KR19990064420A - 소다석회 규산염의 폐유리를 원료로 한 경량골재의 제조방법

Info

Publication number: KR19990064420A
Application number: KR1019990001760A
Authority: KR
Inventors: 조권영
Original assignee: 조권영
Priority date: 1999-01-21
Filing date: 1999-01-21
Publication date: 1999-08-05
Also published as: KR100281793B1

Abstract

(목적) 개기공이 생겨서 단열 및 방음성이 나빠지고, 또한 흡습되어 동파가 생기며 내측부의 발포가 불균일 해지고, 생산성이 좋고, 발포가 불균일 해지지 않는 폐유리를 원료로 한 발포유리의 제조방법을 제공함을 목적으로 한다.

(구성) 미세한 유리분말에 탄소를 균일하게 혼합한 것을 금속형틀에 이형제로 알루미나 슬러리를 도포한 형틀에 넣고 전기머플로에서 1차 승온 속도를 5∼8℃/min로 승온시켜 730°∼780℃에 30분간 유지시킨 후 2차 승온 속도를 1°∼5℃로 하여 920°∼980℃에서 30분간 유지시켜 폐유리를 원료로 한 경량골재를 제조한다.

Description

소다석회 규산염의 폐유리를 원료로 한 경량골재의 제조방법{METHOD OF LIGHT BLOCK WITH WASTE GLASS OF SODA-LIME GLASS SILICATE}

본 발명은 소다석회 규산염의 폐유리를 원료로 한 경량골재로 쓰이는 발포(發泡)유리를 제조하는 방법에 관한 것이다. 발포유리란 기공(氣孔)을 많이 함유한 유리를 말하는데, 기공조직 때문에 단열성, 경량성, 가공성이 좋으며, 유리 본래의 물성인 내후성, 내화학성등의 성질도 갖는 유리이다.

발포유리는 적당한 입도의 유리분말과 탄소를 잘 혼합한 후에 이것을 원하는 형태의 형틀에 넣고 가열처리 하여 만들어지는데 발포유리가 생성되는 원리는 다음과 같다. 유리분말과 탄소의 혼합물을 일정온도 이상으로 가열하면 유리가 연화되어 탄소를 둘러싸게 되고 이것을 더욱 고온으로 가열하면 유리분말 내부에 가스상태로 존재하는 SO₃와 탄소가 아래의 식과 같이 반응하여 가스를 발생하게 되고 이 가스는 연화된 유리를 부풀게 하여 발포유리가 생성된다.

SO₃+ 2C → S^2-+ CO(가스) + CO₂(가스)

따라서 균질한 독립기공 조직의 발포유리를 제조하기 위해서는 가열온도는

원료로 사용된 유리의 연화온도보다 높아야 하고 탄소는 가능한 한 이때까지는 대기중의 산소와 반응하지 않아야 하며, 이후 더 고온으로의 가열에서는 유리내부의 SO₃와 탄소가 반응하여 가스를 잘 발생하여야 한다. 요컨대 사용되는 유리분말의 연화온도, 가스함유량, 분말입도 등이 매우 중요하다. 이러한 이유에서 일반적으로 단열재용 발포유리는 먼저 특별히 설계된 조성의 유리를 용융하고 이를 분쇄하여 유리분말을 제조한 후에 이것을 원료로 하여 제조되는 것이다.

열처리에 있어서, 초기의 1차 승온 속도의 조절이 잘 안되어 개기공이 될 가능성이 커지고, 따라서 흡습되어 단열성 및 방음성이 나빠지고, 또한 흡수되면 동파가 되고 일단 승온된 후에도 온도의 유지 시간을 잘 조절하지 못하면 외측부는 발포되나 내측부는 발포가 불치일해지고,

그리고, 2차 승온속도에 있어서도 낮을 때에는 생산성이 나빠지고, 높을 때에는 발포가 불치일해지며,

2차 승온후에 있어서도 고온의 유지시간을 잘 조절 못하면 발포성이 나빠지고 불균일 발포가 되는 문제점이 있다.

위와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해서, 개기공이 생기지 않으며, 따라서 흡습되거나 동파가 않되고 내측부의 발포가 불균일 해지지 않고, 생산성이 좋은 폐유리를 원료로 한 경량골재의 제조방법을 제공함을 목적으로 한다.

도1은 본원 발명의 발포유리 제조시 열처리 스케줄

도2는 실시예 1의 발포유리의 파단면 조직 사진

도3은 실시예 2의 발포유리의 파단면 조직 사진

위와 같은 과제를 해결하기 위해서 미세한 유리분말에 탄소를 균일하게 혼합한 것을 금속형틀에 이형제로 알루미나 슬러리를 도포한 형틀에 넣고 전기머플로에서 1차 승온 속도를 5∼8℃/min로 승온시켜 730°∼780℃에 30분간 유지시킨 후 2차 승온 속도를 1°∼5℃로 하여 920°∼980℃에서 30분간 유지시켜서 된 소다석회 규산염의 폐유리를 원료로 한 경량골재의 제조한다.

(발명의 상세한 실시 태양)

1차 승온 속도에 있어서, 5°∼8℃를 벗어나면, 개기공이 생겨 단열 및 방음성이 나빠지고, 또한 동파가 되며 730°∼780℃에서 30분 미만에서는 내측부에서 발포가 불균일 해지고, 2차 승온에 있어서도, 1℃미만에서는 생산성이 나쁘고, 5℃을 초과 할 때에는 발포가 불균일 해지며, 920℃미만에서는 발포성이 나쁘고, 980℃을 초과하면 불균일 발포가 생기게 된다.

본 발명은 특별히 조성 설계된 발포유리용 유리가 아닌 일반 소다석회 규산염 조성의 판유리 분쇄물을 원료로 하여 입도와 열처리공정을 엄격히 제어함으로서 균질한 독립기공 조직의 단열재용 발포를 제조하는 방법에 관한 것이다.

본 실시예에서 중요한 사항은 첫째 발포제로 사용된 탄소의 결정성 여부이다. 탄소는 크게 결정질의 탄소와 비정질의 부정형 탄소로 나뉘는데 대기중에서 가열되었을 때 카본블랙과 같은 비정질 탄소는 약 300℃ 이하에서부터 산화가 개시되어 700℃가 되면 약 70%가 산화되어 소실되는 반면 결정질 탄소는 결정화 정도에 따라서 다르지만 본 실시예에서 사용된 흑연분말의 경우에는 약 720℃에서 산화가 개시되기 때문에 판유리의 연화온도보다 높은 온도에서 산화 개시되는 것이다. 두번째로 중요한 것은 유리의 입도이다. 유리는 입도에 따라서 같은 조성의 유리일지라도 연화되어 탄소를 둘러싸는 온도가 다를 뿐 만 아니라 탄소와 반응하여 내부의 황화물을 밖으로 배출하는 온도도 다르기 때문이다. 유리내부의 황화물은 탱크로에서 화석연료를 연소시켜 유리를 제조할 때 화석연료의 황성분이 비화학양론적으로 연소된 상태로 자연스럽게 유리내부로 녹아 들어가는데, 판유리의 경우 대개 0.3wt% 정도 녹아 있는 것이 일반적이다. 열처리 스케줄을 도1과 같이 한 것은 다음과 같은 이유 때문이다. 첫 번째 유지온도인 750℃까지는 분당 8℃의 속도로 승온한 것은 가능한한 탄소가 산화되기 전에 유리로 탄소를 둘러싸기 위함이고 이 온도에서 30분간 유지시킨 것은 내부까지 온도가 전달될 시간을 주는 것이다. 후에 다시 두 번째 유지온도인 950℃까지 분당 3℃로 승온한 것은 유리내부의 SO₃와 탄소가 반응하여 가스를 발생하고 이 가스가 연화된 유리를 부풀릴 수 있는 충분한 시간을 주기 위한 것이고 다시 여기서 30분의 유지시간을 준 것은 첫 번째와 마찬가지로 내부까지 온도가 균일하게 될 시간을 주기 위함이었다.

본 발명예는 소다석회 규산염 조성의 판유리의 폐유리를 원료로 하여 균질한 독립 기공조직의 발포유리를 제조하기 위하여 많은 실험과 관찰을 통하여 찾아낸 최적의 발포제와 열처리 스케줄의 일부이다.

실시예를 들어 상세히 설명하면 다음과 같다.

실시예 1

소다석회 규산염 조성 판유리의 폐유리를 수집하여 조크라샤(Jaw Crusher)와 볼밀(Ball Mill)을 이용하여 분쇄하였다. 이때 입도는 200mesh 이하로 하였다. 이 유리분말 100 중량부에 탄소 0.5 중량부를 V-mixer를 이용하여 균일하게 혼합하였다. 이때 탄소는 원료 유리의 연화온도인 715℃ 내외에서 거의 산화되지 않는 흑연질의 중심입경 5㎛인 것을 사용하였다. 위의 혼합물을 20cm×20cm×30cm 크기의 이형제로서 알루미나(Al₂O₃) 슬러리를 발라 놓은 금속재 형틀에 넣고 전기머플로에서 도1과 같은 열처리스케줄로 가열소성하여 발포유리를 제조하였다. 이렇게 제조된 발포유리의 특성을 미국재료시험규격(ASTM C552-91)에 의해 측정하여 다음의 값을 얻었다. 밀도 330kg/m³, 압축강도 720kPa, 흡수율 0.5%이하, 열전도율 0.058W/m·K(38℃), 0.053W/m·K(24℃), 0.049W/m·K(10℃)이었다. 도2는 실시예 1의 발포유리의 파단면을 현미경으로 관찰한 확대조직을 나타냈다. 균질한 독립기공의 발포유리가 되었음을 알 수 있다.

실시예 2

판유리를 실시예 1에서와 같이 분쇄하여 150mesh 이하의 유리분말로 만들었다. 이 유리분말 100중량부에 탄소 0.7 중량부를 V-mixer를 이용하여 균일하게 혼합하였다. 이때 탄소는 원료 유리의 연화온도인 715℃ 내외에서 거의 산화되지 않는 흑연질의 중심입경 5㎛인 것을 사용하였다. 위의 혼합물을 20cm×20cm×30cm 크기의 이형제로서 알루미나(Al₂O₃) 슬러리를 발라 놓은 금속재 형틀에 넣고 전기머플로에서 가열소성하여 발포유리를 제조하였다. 열처리스케줄은 도1에 나타낸 것과 같이 2단계 가열이었으나 온도는 1차 유지온도 760℃, 2차 유지온도 930℃로 실시예 1과 달랐다. 이렇게 제조된

발포유리의 특성을 미국재료시험규격(ASTM C552-91)에 의해 측정하여 다음의 값을 얻었다. 밀도 350kg/m³, 압축강도 730kPa, 흡수율 0.5%이하, 열전도율 0.059W/m·K(38℃), 0.055W/m·K(24℃), 0.051W/m·K(10℃)이었다.

도3에 제조된 발포유리의 파단면을 현미경으로 관찰한 확대조직을 나타냈다. 균질한 독립기공의 발포유리가 되었음을 알 수 있다.

발포유리에 개기공이 생기지 않으며, 따라서 단열 및 방음성이 좋고, 또한 동파가 되지 않으며, 생산성이 좋고, 발포가 균일해지는 등의 우수한 효과가 있다.

Claims

미세한 유리분말에 탄소를 균일하게 혼합한 것을 이형제를 도포한 금속형틀에 넣고, 전기머플로에서 1차 승온 속도를 5∼8℃/min로 승온시켜 730°∼780℃에 30분간 유지시킨 후 2차 승온 속도를 1°∼5℃로 하여 920°∼980℃에서 30분간 유지시켜서 됨을 특징으로 하는 소다석회 규산염의 폐유리를 원료로 한 경량골재의 제조방법.
제1항에 있어서, 유리분말은 150∼200mesh임을 특징으로 하는 소다석회 규산염의 폐유리를 원료로한 경량골재의 제조방법.