KR20060025097A

KR20060025097A - 폐 액정표시장치(lcd) 유리의 재회수 방법

Info

Publication number: KR20060025097A
Application number: KR1020040076706A
Authority: KR
Inventors: 반봉찬
Original assignee: 와이앤드비소재테크(주); 반봉찬
Priority date: 2004-09-15
Filing date: 2004-09-15
Publication date: 2006-03-20

Abstract

본 발명은 전자공업의 액정표시장치(LCD) 유리 제조ㆍ가공 공정에서 발생하여, 별다른 재활용 방법이 없어 전량 매립ㆍ폐기되는 폐 LCD 트림 유리를, 파쇄, 체질, 자력선별, 세척, 건조공정 등에 의하여 불순물을 제거하고, 적정 입도를 확보하여 재활용하는 제조 방법에 관한 것이다.

특히, 고온가열이나 용융, 약품처리 등의 고가의 재생처리를 하지 않고, 기계적, 물리적 방법에 의해 정련하여, LCD 유리 제조 원료로 직접, 이용할 수 있는 것이다.

LCD, 트림유리, 재활용, 건식파쇄, 스크린닝, 습식파쇄.

Description

폐 액정표시장치(LCD) 유리의 재회수 방법{Recovery of wasted LCD trim glass}

제 1도는 폐 LCD 트림 유리 재활용 처리방법

표 1은 폐 LCD 유리 처리후의 물성치

본 발명은 전자공업의 액정표시장치(LCD) 유리 제조ㆍ가공 공정에서 발생하여, 별다른 재활용 방법이 없어, 전량 매립ㆍ폐기되는 폐 LCD 트림 유리를 파쇄, 체질, 자력선별, 세척, 건조 등의 정제공정에 의하여 불순물을 제거하고, 적정 입도등의 물성을 확보하여 재활용하는 제조방법에 관한 것이다.

액정표시장치 (LCD : Liquid Crystal Display)는 기존의 CRT 모니터를 대체하는 차세대 제품으로 2장의 얇은 유리사이에 액정을 주입한 후, 투명성 전도성 회로에 전류를 가해 문자 또는 그림이 디스플레이된다.

현재, LCD는 전자시계, 전자계산기, 액정 TV, 노트북 PC, 프로젝션 TV 등의 전자제품에서 자동차 및 항공기의 속도표시판 및 운행시스템 등에서 폭넓게 사용되고 있다. 특히, 컴퓨터의 모니터 및 디지털 TV에 많이 사용되고 있어, 전량 매립ㆍ 폐기되는 폐 LCD에 대한 처리과정에서의 2차 오염물질의 발생 및 폐기물 처리 비용면에서 문제가 심각한 실정이다.

최근 들어, 세계 IT 경기회복에 대한 청신호가 잇따르고 있으나, 부품업체들의 라인 증설이 제때 이루어 지지 않아, 전자업계 전체에 부품 대란 가능성이 우려되고 있다. 관련업계 및 시장조사기관에 따르면, 고체촬상소자(CCD)·LCD 및 PDP 패널·프로젝터용 스크린 등에서는 이미 부품 공급 부족이 일어나고 있으며, 시간이 갈수록 품목과 부족량이 확대될 것으로 예상된다. 특히, LCD 등의 부품에서 지속적인 수급 불안이 발생하고 있고, 반도체 및 일반 부품까지 납기 소요가 길어지고 있으며, 일부 부품의 경우 가격인상 및 공급부족 현상이 발생할 가능성이 클 것으로 보인다. 그 중에서도 LCD를 제조하기 위한 유리는 0.4mm∼1.1mm 정도의 두께를 가진 것을 주로 사용하는데, 그 용도에 따라 여러 가지 크기를 가질 수 있지만, 보통 350×450, 450×550, 600×720, 650×830mm의 크기를 갖는다. 이러한 유리 기판 공급이 수요를 30％ 밑돌고 있어서, 대형 유리 기판 비용은 2∼5％, 중소형 유리 기판 비용은 5∼7％ 상승할 것으로 전망되고 있다.

한편, 국내에서 발생되는 폐유리는 연간 78만톤 규모이며, 폐유리 재활용 율은 55.6％로 폐유리병의 분리수거 확대, 폐유리의 재활용 기술개발로 인하여 폐유리병, 폐판유리 등 폐유리 재사용률은 지속적으로 증가하는 추세이다. 하지만, 폐 LCD 트림 유리의 경우, 재활용 되지 않고, 전량 매립ㆍ폐기되는 폐 LCD 트림 유리는 연간 4만톤 규모였으며, 2006년에는 6만톤 이상으로 증가할 것으로 추정되고 있다.

일반적으로, 폐 LCD 트림 유리를 재활용하기 위해서는, 입도가 일정기준 이하이어야 하며, 현재, 재활용 공정에서 이물질이나 수분의 유입이 제거되어야 한다. 또한, 오염원을 최소로 한 유기물 혼입을 막기위해 트림 유리의 비닐을 제거한 후, 비닐 오염가능성이 적어야 하며, 조성이 다른 유리의 혼입 여부를 판단하기 위하여, 일정밀도를 가져야 한다. 또한, 재활용 공정에서 롯트단위의 품질이 유지되어야 하므로, 스테인레스 스틸, 지르콘 불량 검출시 폐기되어진다.

따라서, 본 발명자는 이러한 문제점을 보완하고자, 전량 매립ㆍ폐기되는 폐 LCD 트림 유리의 불순물을 제거하여, 고온가열이나 용융, 약품처리 등의 고가의 재생처리를 하지 않고, LCD 유리 제조 원료로 직접 이용할 수 있는 것에 착안을 하게 되었다.

본 발명에서는 LCD 유리 제조ㆍ가공 공정에서 발생하여 전량 매립ㆍ폐기되는 폐 LCD 트림 유리를 파쇄, 체질, 자력선별, 세척, 건조 등에 의하여 불순물을 제거하고, 적정 입도를 확보하여 재활용하는 제조방법에 관한 것이다. 일반적으로, 폐 LCD 트림 유리를 재활용하기 위해서는 입도가 7메쉬(2.87m/m) 이하여야 하며, 현재, BOD 큐렛이 3ppm 이하로 관리되고 있어, 이와 동일한 기준이 트림 유리에도 적용되어서 벅크(Buck) 측정값이 3ppm 이하여야 한다. 또한, 오염원을 최소로 한 트림 유리의 비닐을 제거한 후, 유기물 분석시 유기물 함량이 0.01％ 이하여야 하고, 비닐 박리 공정 중, 수분에 의한 오염가능성이 있으므로, 수분함량이 0.003％ 이하여야 하며, 조성이 다른 유리의 혼입 여부를 판단하기 위하여, 밀도 2.37g/㎤로 유 리 비중의 차이가 없어야 한다. 육안검사로 비닐의 박리 여부를 확인하며, 완전히 박리되어 있지 않을 시, 재공정을 거치고, PCI 검사 기준 Pt 불량 (0.2#/1bs 이상일 때, BOD에서 스테인레스 스틸, 지르콘 불량 검출시 폐기되어진다.

따라서, 본 발명의 목적은 전량 매립ㆍ폐기되는 폐 LCD 트림 유리의 불순물을 제거하고, 입도조정 등을 통하여 고온가열이나 용융, 약품처리 등의 고가의 재생처리를 하지 않고, LCD 유리 제조 원료로 직접 이용할 수 있도록 하는데 있다.

본 발명의 특징은 폐 LCD 트림 유리를 파쇄기에서, 건식파쇄한 후, 이를 진동체를 사용하여, 7메쉬(2.87m/m) 이하의 미분을 체질한 후, 이를 자력선별기를 이용하여, 철(Fe) 및 이물질의 존재여부를 확인한 후, 메틸알콜(CH₃OH)등의 휘발성 용제를 사용하여 세척하고, 100℃ 이하에서 건조시킨 후, 불순물을 제거하고, 적정 입도를 확보하는 재활용 제조방법이다. 또한, 조대 입자의 경우, 비닐선별 공정을 거쳐 재 파쇄하는 것으로 이루어진다.

또한, 물을 이용한 습식파쇄 공정을 거치는 경우, 습식 스크린닝을 통해 비닐과 유리를 분리하고, 통과된 입도의 시료는 유동상로에서 건조하는 것을 특징으로 하는 공정을 거친다.

이하, 본 발명을 ＜실시 예＞에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

＜실시 예 1＞

(1) 건식파쇄

폐 LCD 트림 유리를 파쇄기에 넣고 건식파쇄한다. 이때, 파쇄기는 30kW의 동력으로, 보통 (폭)1900mm×(길이)2100mm×(높이)1500mm의 크기를 갖는다. 처리량은 10톤/8시간이며, 재질은 일반강 혹은 SUS 440 (열처리 HIC=40 이상)의 재질로서, 철의 혼입과 내마모도를 향상 시키기 위해 텅스텐 카바이드의 코팅을 하였다. 물을 사용하지 않는 것은 건조과정 및 불순물 제거가 용이하기 위한 것이며, 파쇄한 후, 분리 중량 퍼센트를 측정하였다.

(2) 스크린닝

폐 LCD 트림 유리를 파쇄한 후, 비닐 및 7메쉬 이상의 조대입자의 분리를 목적으로 하는 0.60kW×2의 동력으로 외형크기는 (폭)1104mm×(길이)4200mm×(높이)2100mm, 처리량은 30톤/8시간, 스크린 재질은 SUS 440, 프레임 재질은 일반강으로 되어 있는 다단진동체를 사용하여, 7메쉬(2.87m/m) 이하의 미분을 체질한 다음, 조대입자의 경우, 송풍을 통해 유리와 비닐을 분리시킨 후, 조대입자는 재파쇄를 행하고 비닐을 압축하였다. 일정입도의 유리는 중량 퍼센트로 측정하였다. 이때, 유리의 입도가 7메쉬(2.87m/m) 이상의 조대입자일 경우, 다시 건식파쇄 과정을 거친다.

(3) 자력선별

장입파쇄 및 공정중에 혼입되는 철계 불순물을 제거하기 위하여, 모터 (AC. 220V, 3φ)와 진동피더 (AC. 220V, 1φ)를 연결해서 사용하는 외형크기 (폭)800mm×(길이)1540mm×(높이)1450mm, 드럼크기 φ380×420mm, 자석드럼의 회전속도는 30rpm∼60rpm, 처리량은 10톤/8시간, 영구자석회토류계 Nd-Fe-B의 재질인 자력선별 기를 사용하여 자력선별 후, 철(Fe)의 혼입 측정값이 3ppm 이하가 되도록 조정하였다.

(4) 세 척

미세 이물질 제거 및 세척을 위하여 외형크기 (높이)1085mm×(직경)1710mm, 처리랑 10톤/8시간, 밀폐형 용기(용제 :CH₃OH 사용)로 되어있는 교반기를 사용하며, 이때, 값이 싸고, 건조가 용이한 휘발성 용제인 메틸알콜(CH₃OH)등의 알코올 용제를 사용하여 세척한 다음, 유기물을 측정하였고, 유기물 함량이 0.01％ 이하가 되도록 조정하였다.

(5) 건 조

용제 및 수분제거를 위해 벨트식 콘베이어에서 100℃ 이하로 건조시킨다. 이때, 원적외선 건조(경화) 가열방식으로 타이머에 의한 운전정지가 가능하고, 외형크기는 (폭)4800×(직경)800×(높이)1660mm, 내형크기는 (폭)4000×(직경)500×(높이)400mm 이며, 인버터 방식(1HP, 0∼5m/min)으로 속도를 조절하며, 온도조절범위는 상온+250℃ 인 콘베이어 건조기를 사용한다. 또한, 조성이 다른 유리의 혼입여부를 판단하기 위하여, 밀도 2.37g/㎤가 되도록 조정한다.

＜실시 예 2＞

물에 의한 트림 유리와 비닐의 용이한 분리와 유기물 제거를 위해, 오존수를 제조하여 습식파쇄를 행하였다.

(1) 습식파쇄

폐 LCD 트림 유리를 파쇄기에 넣고 오존수 제조기에서 생산된 O₃수를 이용하여 습식파쇄한다. 이때, 파쇄기는 30kW의 동력으로, 보통 (폭)1900mm×(길이)2100mm×(높이)1500mm의 크기를 갖는다. 처리량은 10톤/8시간이며, 재질은 일반강 혹은 SUS 440 (열처리 HIC=40 이상)의 재질로서, 물을 사용하는 것은 파쇄 과정중 발생하는 열발생을 감소시켜, 파쇄기의 성능을 원활하게 하기 위한 것과, 유리와 비닐의 1차적인 분리를 용이하기 위한 것으로, 파쇄한 후, 중량 퍼센트를 측정하였다. 특히, 물을 사용하는 경우, 오존수를 사용하며, 유기물을 산화시켜 유기물 함량을 줄일 수 있었다.

(2) 건 조 (1차 건조)

수분제거를 위해 100℃ 이하로 건조시킨다. 이때, 원적외선 건조(경화) 가열 방식으로 타이머에 의한 운전정지가 가능하고, 외형크기는 (폭)4800×(직경)800×(높이)1660mm, 내형크기는 (폭)4000×(직경)500×(높이)400mm 이며. 인버터 방식(1HP, 0∼5m/min)으로 속도를 조절하며, 온도조절범위는 상온∼+250℃ 인 콘베이어 건조기를 사용한다. 수분에 의한 오염 가능성이 있기에, 수분함량은 0.003％ 이하가 되도록 조정한다.

(3) 스크린닝

유리 및 비닐 건조 후, 비닐 및 7메쉬 이상의 조대입자의 분리를 목적으로 하는 0.60Kw×2 동력으로 외형크기는 (폭)1104mm×(길이)4200mm×(높이)2100mm, 처리랑은 30톤/8시간, 스크린 재질은 SUS 440, 프레임 재질은 일반강으로 되어 있는 다단진동체를 사용하여, 7메쉬(2.87m/m) 이하의 미분을 체질한 다음, 송풍을 통해 유리와 비닐을 분리시킨 후, 유리의 중량 퍼센트를 측정하였다. 이때, 유리의 입도가 7메쉬(2.87m/m) 이상의 조대입자일 경우, 다시 습식파쇄 과정을 거친다.

(4) 자력선별

장입파쇄 및 공정중에 혼입되는 철계 불순물을 제거하기 위하여, 모터 (AC. 220V, 3φ)와 진동피더 (AC. 220V, 1φ)를 연결해서 사용하는 외형크기 (폭)800mm×(길이)1540mm×(높이)1450mm, 드럼크기 φ380x420mm, 자석드럼의 회전속도는 30rpm∼60rpm, 처리량은 10톤/8시간, 영구자석희토류계 Nd-Fe-B의 재질인 자력선별기를 사용하여 자력선별 후, 철(Fe)의 혼입 측정값이 3ppm 이하가 되도록 조정한다.

(5) 세 척

미세 이물질 제거 및 세척을 위하여 외형크기 (높이)1085mm×(직경)1710mm, 처리량 10톤/8시간, 밀폐형 용기(용제:CH₃OH 사용)로 되어있는 교반기를 사용하며, 이때, 값이 싸고, 건조가 용이한 용제 메틸알콜(CH₃OH)등의 알코올을 사용하여 세척한 다음, 유기물을 측정하며, 유기물 함량이 0.01％ 이하가 되도록 조정한다.

(6) 건 조 (2차 건조)

수분제거를 위해, 유동상 건조로에서 100℃ 이하로 송풍으로 건조시킨다.

특히, 파쇄유리가 편상을 지니고 있어, 건조시 완전한 수분의 제거를 이루게 위해 유동상로를 사용하여, 1차건조시와 수분량을 비교하였다.

이상과 같은 실시예 1 과 실시예 2의 입도분포, 유기물 함량, 불순물 함량, 밀도 및 회수율의 결과를 ＜표 1＞에 나타내었다.

＜표 1＞ 폐 LCD 유리 처리후의 물성치

입도분포 측면에서 보면, 실시예 1의 건식 분쇄 하기가 양호하게 나타났으나, 습식의 경우와 조대입자의 경우, 불순물 혼입이 거의 안된 상태이다.

유기물의 경우는, 실시예 모두가 유기물 함량기준을 만족시키며, 밀도는 적정밀도로 2.37 g/cm³에 알맞은 밀도를 유지한다. 회수율의 경우, 건식의 경우가 비교적 양호하며, 특히, 수분함량에 있어서 건식의 경우, 훨씬 양호한 상태를 유지 할 수 있었고, 불순물의 함량도 최저로 유지할 수 있었다.

파쇄기 재질을 SUS 440을 쓰고, 텅스텐 카바이드(WC)를 0.4mm 코팅하여 내마모도를 높이고, 불순물 혼입을 막기 위해, 자력선별을 통해 품질을 제어할 수 있음을 확인하였다. 특히, 일반유리와는 달리, 편상의 유리이므로, 습식 세척후, 건조 단계에서 콘베이어 형의 가열기를 쓰는 경우, 수분을 제어할 수 없는 어려움이 있어, 2차 건조시 유동상형의 건조기를 사용하는 것이 필수적이다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명은 전자공업 LCD 유리 제조ㆍ가공 공정에서 발생하여 전량 매립ㆍ폐기되는 폐 LCD 트림 유리를 재활용함으로서, 폐기시 발생하는 2차 오염물질 방지 및 고온가열이나 용융, 약품처리 등의 고가의 재생처리를 하지 않고, 직접 LCD 유리 제조 원료로 이용할 수 있는 원료절감, 원료의 고부가화, 기타 재료로의 폐기물의 자원화하는 에너지 절약 및 자원 재이용 효과가 있다.

Claims

폐 LCD 트림 유리를 파쇄를 제 1공정, 체질을 제 2공정, 자력 선별을 제 3공정, 세척을 제 4공정, 건조를 제 5공정으로 하여 불순물을 제거하고, 적정 입도를 확보하는 LCD 폐유리 재활용 제조방법.
제 1항에 있어서, 파쇄시, 건식처리 및 습식 처리함을 특징으로 함.
제 1항에 있어서, 체질하는데 진동체를 이용하여, 7메쉬(2.87m/m) 이하의 미분을 체질하고, 비닐을 분리하여, 적정 입도를 확보하는 제조방법.
제 1항에 있어서, 선별공정시 자력선별기를 이용하여, 철 등의 유색금속의 혼입량이 3ppm 이하인 것을 특징으로 하는 제조방법.
제 1항에 있어서, 세척시 메틸알콜(CH₃OH)과 에틸알코올(C₂H₅OH)등의 휘발성 유기용제를 사용함을 특징으로 하는 재활용 제조방법.
제 1항에 있어서, 습식 세척시, 오존(O₃)수를 사용함을 특징으로 하는 재활용 제조방법.
제 1항에 있어서, 세척 후, 100℃ 이하로 건조함을 특징으로 하는 재활용 제조방법.