KR20010031739A - ＰｂＯ과 Ｆｅ₂Ｏ₃을 포함하는 음극선관 벌브 유리 - Google Patents

ＰｂＯ과 Ｆｅ₂Ｏ₃을 포함하는 음극선관 벌브 유리 Download PDF

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Abstract

본 발명은 10내지 40 중량%의 PbO를 함유하고, 0.6 Å의 파장을 가지는 X선에 대하여 40 cm-1이상의 흡광 계수를 가지며, 유리가 0.06내지 10 중량%의 Fe2O3를 포함하는 X선 흡수 CRT 벌브 유리에 관한 것이며, 이것으로서, 대기 또는 CRT가 폐기되고 투기되어 있는 지면내의 물로 납이 침출되는 것을 억제시켜 지면내의 침출된 납에 의한 환경 오염을 피하는 방법에 관한 것이다.

Description

ＰｂＯ과 Ｆｅ₂Ｏ₃을 포함하는 음극선관 벌브 유리 {CRT BULB GLASS CONTAINING ＰｂＯ AND Ｆｅ2Ｏ3}
CRT 벌브는 형광 스크린를 형성시키기 위한 내부 표면을 가지는 패널(panel)부, 전자 총을 지탱시키기 위한 목부, 패널부와 목부를 연결시키는 깔대기부, 및 목부의 말단을 밀봉하는 스템(stem)을 포함한다. 이 부분들은 각각 적합한 성질을 가지는 유리로 이루어져 있다.
CRT의 작동에서, 전자 총은 전자 비임을 발사하며, 전자 비임은 형광 스크린에 부딪쳤을때 X선과 함께 가시광선을 생성한다. X선 방사는 인체에 해로우며 허용되는 수준으로 감소되어야 한다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 통상적인 CRT 벌브는 X선 흡광도가 높은 유리로 만들어지는데, 그 유리는 납산화물(PbO)을 포함한다. 예를들어, 전자 총을 지탱시키는 목부는 20내지 40 중량%의 PbO를 함유하여 X선 흡광도이 높다. 유리는 0.6 Å의 파장을 가지는 X선에 대하여 80cm-1이상의 흡광 계수를 가진다.
깔대기부는 10내지 30 중량%의 PbO를 함유하는 유리로 제조되어 0.6 Å의 파장을 가지는 X선에 대하여 40cm-1이상의 흡광 계수를 가진다.
발명이 해결하고자 하는 문제점
통상적으로는, CRT의 폐기에 대한 한 방법으로서, CRT를 조각으로 부순 후에 지하에 투기한다. 그러나, 유리에 함유된 PbO는 장기간 동안 대기 및/또는 지면내의 비 또는 수분과 같은 물에 용해되어 침출될 가능성이 있다. 침출된 납은, 바람직하지 않게도, 환경 오염을 일으킨다는 것이 큰 문제이다.
CRT 벌브 유리로부터 지면으로 침출된 납에 의해서 발생된 환경 오염을 피하기 위해서, CRT 벌브 유리내의 PbO의 함량을 감소시키는 것이 한 방법이다. 그러나, PbO가 예정된 양을 초과하여 감소되면, 충분한 X선 흡광도을 수득하는 것이 불가능하다.
이것을 보상하기 위해서, X선 흡광도가 상대적으로 높은 다량의 SrO 또는 BaO를 함유하는 유리를 만드는 것을 고려할 수 있다. 그러나, 이 방법에서는 유리의 액상 온도가 증가하여 유리가 실투되는 경향이 있어서, 유리화하기가 어렵다.
따라서, 본 발명의 목적은 통상적인 CRT 벌브 유리와 비교해서 PbO 함량을 감소시킴 없이, 지면에 투기하여도 CRT 벌브 유리의 PbO 내용물이 용해되어 나오는 것을 억제시킬 수 있는 X선 흡수 CRT 벌브 유리를 제공하는 것이다.
문제를 해결하기 위한 수단
다양한 실험 결과로서, 본 발명의 발명자들은 납 유리내에 예정된 양의 Fe2O3를 첨가하는 것이 물로 침출되는 납 함량을 억제시킬 수 있다는 것을 발견하였다. 이것은 Fe2O3를 첨가했을때, 유리의 망상 구조가 Fe 이온에 의해 전기적으로 강화되어 망상 구조내에 갭을 좁혀서 Pb 이온이 이 갭을 거의 통과하지 못한다는 이유에 기초한 것으로 이해될 수 있다.
본 발명은 신규한 지식에 기초한다.
본 발명에 따라서, 10내지 40 중량%의 PbO를 함유하고, 0.6 Å의 파장을 가지는 X선에 대하여 40 cm-1이상의 흡광 계수를 가지며, 유리가 0.06내지 10 중량%의 Fe2O3를 함유하는 X선 흡수 CRT 벌브 유리를 제공한다.
본 발명의 한 측면에 따라서, 20내지 40 중량%의 PbO를 함유하고, 0.6 Å의 파장을 가지는 X선에 대하여 80 cm-1이상의 흡광 계수를 가지며, 유리가 0.06내지 10 중량%의 Fe2O3를 포함하고 목부 유리로 사용되는 CRT 벌브 유리를 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따라서, 10내지 30 중량%의 PbO를 함유하고, 0.6 Å의 파장을 가지는 X선에 대하여 40 cm-1이상의 흡광 계수를 가지며, 유리가 0.06내지 10 중량%의 Fe2O3를 함유하고 깔대기부 유리로 사용되는 CRT 벌브 유리를 제공한다.
본 발명은 X선 흡수를 위해 PbO를 함유하는 음극선관(CRT; cathod-ray tube) 벌브 유리에 관한 것이며, 구체적으로는, 컬러 CRT 벌브의 깔대기부(funnel) 또는 목부(neck)에 유용한 X선 흡수 유리에 관한 것이다.
본 발명의 PbO를 함유하는 X선 흡수 CRT 벌브 유리는 0.06내지 10 중량%, 바람직하게는 0.1내지 10 중량%, 더욱 바람직하게는 0.5내지 5 중량%의 Fe2O3을 함유하며 이것으로 X선 흡광도를 높게 유지시키고 납 내용물이 용해되어 나오는 것을 상당히 억제하는 것이 가능하다. Fe2O3은 지면내로 침투되어도 아무런 환경 오염을 일으키지 않는 것으로 공지되었다.
Fe2O3의 함량을 상기 언급된 것만큼 한정시키는 이유는 다음과 같다. 함량이 0.06% 미만이면 납 침출을 억제시키는 현저한 효과를 달성하는 것이 불가능하다. 반면에, 10 중량%를 초과하는 함량은 유리의 실투로 인해서 유리의 형태로 있기가 어렵다. 게다가, Fe2O3의 함량을 증가시키면, 용융된 유리의 적외선 투과율을 감소시켜 유리 용융 탱크내의 유리를 균일 또는 균등하게 용융시키는 것이 어렵게 된다. 특히, 대규모 크기의 탱크내에서 유리를 용융시키는 경우에는 유리 용융물의 질이 떨어져서 용융된 유리내에서 돌 또는 다른 결함이 생성되는 경향이 있다. 따라서, Fe2O3의 함량을 가능한 적은 수준으로 억제시키는 것이 바람직하다.
본 발명의 CRT 벌브 유리를 목부 유리로서 사용시, 20내지 40 중량%의 PbO를 함유하고, 0.6 Å의 파장을 가지는 X선에 대하여 80 cm-1이상의 흡광 계수를 가지는 것이 바람직하다. PbO의 함량이 20 중량%의 미만일때는 목부 유리로서 충분한 X선 흡광도를 수득하는 것이 어렵다. 반면에, 40 중량%를 초과하는 함량은 유리의 점도가 지나치게 낮아져서 목부를 형성시키는데 어려움이 있기 때문에 바람직하지 않다. 덧붙여서, 흡광 계수가 0.6 Å의 파장을 가지는 X선에 대하여 80 cm-1미만일때, CRT 벌브 유리는 이를 통과하는 X선의 양이 지나치게 많아서 인체에 해로운 영향을 끼치기 때문에 목부 유리로 적합하지 않다.
CRT 목부 유리로서 적합한 조성물은 필수적으로 38내지 58 중량%의 SiO2, 0내지 5 중량%의 Al2O3, 20내지 40 중량%의 PbO, 0내지 5 중량%의 MgO, 0내지 6 중량%의 CaO, 0내지 9 중량%의 SrO, 0내지 9 중량%의 BaO, 0내지 5 중량%의 Na2O, 6내지 15 중량%의 K2O, 0내지 1 중량%의 Sb2O3, 0내지 10중량%의 TiO2및 0.06내지 10 중량%의 Fe2O3, 바람직하게는 40내지 55 중량%의 SiO2, 0.5내지 4 중량%의 Al2O3, 25내지 38 중량%의 PbO, 0내지 3 중량%의 MgO, 0내지 4 중량%의 CaO, 0내지 7 중량%의 SrO, 0내지 7 중량%의 BaO, 0내지 4 중량%의 Na2O, 8내지 14 중량%의 K2O, 0내지 0.6 중량%의 Sb2O3, 0.1내지 5중량%의 TiO2및 0.5내지 5 중량%의 Fe2O3으로 이루어진다.
본 발명의 CRT 벌브 유리가 깔대기부 유리로서 사용될때는 10내지 30 중량%의 PbO를 함유하고, 0.6 Å의 파장을 가지는 X선에 대하여 40 cm-1이상의 흡광 계수를 가지는 것이 바람직하다. PbO의 함량이 10 중량%의 미만일때는 깔대기부 유리로서 충분한 X선 흡광도를 수득하는 것이 어렵다. 반면에, 30%를 초과하는 함량은 유리의 점도를 지나치게 낮춰 깔대기부를 형성시키기 어렵기게 하기 때문에 바람직하지 않다.
또한, 흡광 계수가 0.6 Å의 파장을 가지는 X선에 대하여 40 cm-1미만일때, CRT 벌브 유리는 이를 통과하는 X선의 양이 지나치게 많아서 인체에 해로운 영향을 끼치기 때문에 깔대기부 유리로 적합하지 않다.
CRT 깔대기부 유리로서 적합한 조성물은 필수적으로 48내지 58 중량%의 SiO2, 0.5내지 6 중량%의 Al2O3, 10내지 30 중량%의 PbO, 0내지 5 중량%의 MgO, 1내지 6 중량%의 CaO, 0내지 9 중량%의 SrO, 0내지 9 중량%의 BaO, 3내지 9 중량%의 Na2O, 4내지 11 중량%의 K2O, 0내지 1 중량%의 Sb2O3, 0내지 10중량%의 TiO2및 0.06내지 10 중량%의 Fe2O3, 바람직하게는 49내지 57 중량%의 SiO2, 1내지 5 중량%의 Al2O3, 15내지 27 중량%의 PbO, 0내지 4 중량%의 MgO, 2내지 5 중량%의 CaO, 0내지 4 중량%의 SrO, 0내지 4 중량%의 BaO, 4내지 8 중량%의 Na2O, 5내지 10 중량%의 K2O, 0내지 0.6 중량%의 Sb2O3, 0.1내지 5중량%의 TiO2및 0.5내지 5 중량%의 Fe2O3으로 이루어진다.
본 발명에서는 유리의 특징을 저하시키지 않는 한, 상기 언급된 성분 이외에 다른 성분을 함유시키는 것이 가능하다. 예를들어, ZrO2, CeO2, Li2O 및 V2O5를 전체 3 중량%의 이하로 첨가시킬 수 있다. 지면에 투기하였을 때 환경 오염을 일으킬 가능성이 있는 성분들(예, Cr2O3, CdO 및 As2O3)은 첨가시키지 말아야한다.
이제, 실시예 및 비교예를 참조하여 본 발명에 따르는 CRT 벌브 유리에 대한 세부사항을 설명할 것이다.
표 1은 본 발명의 실시예(시료 번호 1-5) 및 비교예(시료 번호 6)를 보여준다. 각각의 이들 시료는 목부 유리에 적합한 물질이다.
표 2는 본 발명의 실시예(시료 번호 7-11) 및 비교예(시료 번호 12)를 보여준다. 각각의 이들 시료는 깔대기부 유리에 적합한 물질이다.
표 1
(중량%)
1 2 3 4 5 6
SiO2 45.7 42.6 49.1 45.5 52.5 47.35
Al2O3 2.8 2.0 0.5 3.4 1.4 2.9
PbO 33.0 35.0 28.0 31.0 28.0 33.5
MgO - 0.5 - 1.0 - -
CaO 1.6 2.5 - 1.3 0.1 1.3
SrO 1.9 - 5.5 2.0 2.4 2.1
BaO - - 0.5 2.0 1.8 -
Na2O 2.6 1.2 0.5 3.0 1.8 2.6
K2O 10.0 11.0 12.5 9.0 12.0 9.8
Sb2O3 0.4 0.2 0.4 0.3 0.5 0.4
Fe2O3 2.0 5.0 3.0 1.5 0.5 0.05
X선 흡광 계수(cm-1) 101.1 105.0 95.1 97.0 89.8 101.8
침출된 납(mg/l) 0.7 0.3 0.5 0.9 1.1 1.4
열팽창 계수(×10-7/℃) 98 92 96 95 93 97
표 2
(중량%)
7 8 9 10 11 12
SiO2 50.7 49.3 49.5 53.1 57.0 52.65
Al2O3 3.3 2.0 4.9 1.0 1.5 3.3
PbO 22.8 23.3 19.0 25.0 17.5 22.8
MgO 1.9 2.5 2.0 0.5 - 1.9
CaO 3.8 3.5 3.9 4.2 2.5 3.8
SrO 0.6 - 2.0 1.0 3.5 0.6
BaO 0.7 0.1 1.5 - 3.0 0.7
Na2O 6.3 6.2 6.2 5.0 4.5 6.3
K2O 7.6 7.9 7.8 8.5 9.0 7.6
Sb2O3 0.3 0.2 0.2 0.2 0.4 0.3
Fe2O3 2.0 5.0 3.0 1.5 1.1 0.05
X선 흡광 계수(cm-1) 67.1 68.3 61.0 72.7 60.0 66.3
침출된 납(mg/l) 0.6 0.3 0.5 0.8 1.0 1.3
열팽창 계수(×10-7/℃) 98 100 95 97 95 98
하기 방법으로 표 1 및 2의 각 시료를 제조하였다.
우선, 표에 명기된 조성을 갖도록 유리 배치(batch)를 제조하였다. 배치를 백금 도가니에 넣은 다음 약 1480내지 1500℃의 온도에서 4시간 동안 용융시켜서 용융된 유리를 수득하였다. 균일한 유리를 수득하기 위하여, 이렇게 용융시키는 공정의 중간에 백금 교반봉을 사용하여 3분 동안 용융된 유리를 교반시켜 가스를 제거하였다. 이후, 용융된 유리를 금형에 붓고 서서히 냉각시켰다. 이와 같이, 각 시료를 제조하였다.
이렇게 수득된 각 시료의 X선 흡광 계수, 침출된 납의 양 및 열팽창 계수를 측정하였다. 측정 결과를 표에 나타내었다.
표 1에서 보는 바와 같이, 본 발명의 실시예로서의 각각의 시료 번호 1내지 5는 89.8 cm-1이상의 높은 X선 흡광 계수 및 0.3내지 1.1 mg/l의 적은 양의 침출된 납을 나타내었다. 반면에, 비교예로서의 시료 번호 6은 101.8cm-1에 이르는 높은 X선 흡광 계수를 나타내었지만, 침출된 납의 양이 1.4 mg/l만큼 많았다.
표 2에서 보는 바와 같이, 본 발명의 실시예로서의 각각의 시료 번호 7내지 11은 60.0 cm-1이상의 높은 X선 흡광 계수 및 0.3내지 1.0 mg/l의 적은 양의 침출된 납을 나타내었다. 반면에, 비교예로서의 시료 번호 12는 66.3cm-1에 이르는 높은 X선 흡광 계수를 나타내었지만, 침출된 납의 양은 1.3 mg/l만큼 많았다.
각각의 시료 번호 1내지 6은 열팽창 계수가 92내지 98×10-7/℃이며, 이것은 컬러 CRT에 있는 목부 유리의 열팽창 계수와 같았다. 각각의 시료 번호 7내지 12는 열팽창 계수가 95내지 100×10-7/℃이며, 이것은 컬러 CRT에 있는 깔대기부 유리의 열팽창 계수와 같았다.
유리 조성 및 밀도와 관련하여 0.6 Å의 파장을 가지는 X선에 대하여 상기 언급된 각각의 X선 흡광 계수를 계산하였다.
하기 방법으로 침출된 납의 양을 측정하였다.
우선, 유리 시료를 분쇄하고 분리하여 420 μ의 그물 크기를 가지는 체를 통과할 수 있고 250 μ의 그물 크기를 가지는 체를 통과할 수 없는 입자를 선택하였다. 다음, 부서져서 선택된 입자를 물로 세척하고, 비이커에 옮기고 건조기내에서 건조시켰다. 그리고 나서, 10g의 분쇄된 입자를 100 ml의 순수한 물과 함께 삼각 플라스크에 붓고, 121℃의 온도에서 60분 동안 고압솥으로 처리하였다. 이후, 생성된 용액내에 함유된 Pb의 양을 ICP-AES 방법으로 측정하여 침출된 납의 양을 결정하였다.
팽창계를 사용하여 30내지 380℃의 온도 범위에 걸쳐 평균적인 열팽창 계수로 열팽창 계수를 측정하였다.
발명의 효과
지금까지 기재된 바와 같이, 본 발명에 따르는 CRT 벌브 유리는 10내지 40 중량%의 PbO뿐만 아니라 0.06 중량%의 이상의 Fe2O3를 함유하여, 그안에 함유된 납이 침출되는 것을 상당히 억제시킬 수 있다. 결과적으로, 본 발명의 X선 흡수 CRT 벌브 유리는 환경 친화적인 관점에서 유리하고 컬러 CRT의 목부 유리 또는 깔대기부 유리에 특히 적합하다.

Claims (5)

10내지 40 중량%의 PbO를 함유하고, 0.6 Å의 파장을 가지는 X선에 대하여 40 cm-1이상의 흡광 계수를 가지는 X선 흡수 CRT 벌브 유리에 있어서, 유리가 0.06내지 10 중량%의 Fe2O3를 포함해서서 납 침출을 억제시킴을 특징으로 하는 X선 흡수 CRT 벌브 유리.
제 1항에 있어서, 20내지 40 중량%의 PbO를 함유하고, 0.6 Å의 파장을 가지는 X선에 대하여 80 cm-1이상의 흡광 계수를 가지며, 유리가 0.06내지 10 중량%의 Fe2O3를 함유하고 목부(neck) 유리에 유용함을 특징으로 하는 X선 흡수 CRT 벌브 유리.
제 2항에 있어서, 필수적으로 38내지 58 중량%의 SiO2, 0내지 5 중량%의 Al2O3, 20내지 40 중량%의 PbO, 0내지 5 중량%의 MgO, 0내지 6 중량%의 CaO, 0내지 9 중량%의 SrO, 0내지 9 중량%의 BaO, 0내지 5 중량%의 Na2O, 6내지 15 중량%의 K2O, 0내지 1 중량%의 Sb2O3, 0내지 10중량%의 TiO2및 0.06내지 10 중량%의 Fe2O3으로 이루어짐을 특징으로 하는 X선 흡수 CRT 벌브 유리.
제 1항에 있어서, 10내지 30 중량%의 PbO를 함유하고, 0.6 Å의 파장을 가지는 X선에 대하여 40 cm-1이상의 흡광 계수를 가지며, 유리가 0.06내지 10 중량%의 Fe2O3를 함유하고 깔대기부(funnel) 유리에 유용함을 특징으로 하는 X선 흡수 CRT 벌브 유리.
제 4항에 있어서, 필수적으로 48내지 58 중량%의 SiO2, 0.5내지 6 중량%의 Al2O3, 10내지 30 중량%의 PbO, 0내지 5 중량%의 MgO, 1내지 6 중량%의 CaO, 0내지 9 중량%의 SrO, 0내지 9 중량%의 BaO, 3내지 9 중량%의 Na2O, 4내지 11 중량%의 K2O, 0내지 1 중량%의 Sb2O3, 0내지 10중량%의 TiO2및 0.06내지 10 중량%의 Fe2O3으로 이루어짐을 특징으로 하는 X선 흡수 CRT 벌브 유리.
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