KR20160116417A - 폐유리병의 가공 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 (a) 폐유리병이 미온수에 불려진 후 세척되는 단계와, (b) 다이아몬드 블레이드 또는 레진 블레이드 중 어느 하나가 절단 각도에 근거하여 선택되고 상기 선택된 어느 하나에 의해 상기 폐유리병이 절단되는 단계와, (c) 상기 절단된 폐유리병이 연마되는 단계 및 (d) 상기 연마된 폐유리병이 가마 소성되는 단계를 포함하는 폐유리병의 가공 방법을 제공한다.
이러한 본 발명에 의하면, 특정 각도 범위에 따라 입도 수치가 상이한 다이아몬드 블레이드와 레진 블레이드를 사용하여 유리병을 절단하여 유리 파편이 생기는 것을 방지하고 병의 단면을 보다 매끄럽게 가공할 수 있다. 또한, 절단 작업이 완료된 유리병을 특정 온도에서 일정 시간 동안 가마 소성시켜 유리 본연의 성질을 활용해 재활용 소품의 강도를 가공 전 폐유리병의 강도보다 높일 수 있다.

Description

폐유리병의 가공 방법{MACHINING METHOD OF WASTE GLASS}

본 발명은 폐유리병을 가공하여 유리병을 원료로 한 생활 소품을 제조하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 유리제품은 공간을 차폐시키면서도 투시성을 갖는 소재라는 장점으로 인해, 건축자재, 생활용품 등의 다양한 용도로 널리 사용되고 있고, 사용량이 많은 만큼 사용과정에서 파손되거나 폐기되는 폐유리 또한 다량으로 발생된다.

그리고, 폐유리는 간편한 융해처리에 의해 재활용할 수 있는 소재임에도 불구하고, 취급 및 처리 과정이 위험하고 비교적 크기가 크다는 단점이 있어 주류 및 음료 보관용 유리병의 일부만 재활용되고 있으므로, 자원이 낭비되고 환경을 오염시키는 물품으로 취급되었다.

이에 따라, 폐유리의 재활용을 용이하게 하기 위한 방안으로서, 유리제품을 분쇄하는 유리 분쇄기들이 제안되어 있고, 이러한 유리 분쇄기는 폐유리를 작은 입자로 분쇄함으로써, 보다 효율적인 재활용을 가능하게 하였다.

그러나, 유리제품은 사용, 설치, 및 조립을 위해 종이, 실리콘, 고무, 합성수지 등과 같은 보조소재들이 함께 사용되고 있음을 고려할 때, 유리제품의 분쇄과정에서 상기한 보조소재들이 다량의 이물질로 발생된다. 이러한 이물질은 일일이 수작업에 의존, 제거하여야 하므로 재활용을 어렵게 하고, 과다한 처리시간으로 인해 처리효율이 매우 낮은 문제점이 있었다.

주류 및 음료 보관용 음료수병은 내용물인 음료수를 음용하고 난 뒤에는 빈 병은 버리기도 하지만, 빈 병의 내부에 과일이나 술을 넣어 과실주용으로 재활용하거나 기타 장식물을 넣어 장식용으로 재활용할 수 있다. 또한, 사용한 병을 수거하여 분쇄 후 새로운 병을 제조하는 것도 가능하다.

하지만, 이와 같이 병을 녹여 버려서 새로운 병을 제조하는 것은 많은 시간과 비용이 발생하며, 원래 병의 형태 그대로 사용하는 것은 폐유리의 사용 범위를 한정시키는 문제가 있다.

따라서, 최근에는 버려지는 음료수병을 다양하게 재활용할 수 있는 기술의 개발이 요구되고 있다.

대한민국 등록특허 10-1446616

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 폐유리병에 여러 단계의 가공을 하여 상이한 형상의 생활 소품을 제조하는 방법을 제공함에 목적이 있다.

전술한 본 발명의 목적은, (a) 폐유리병이 미온수에 불려진 후 세척되는 단계와, (b) 다이아몬드 블레이드 또는 레진 블레이드 중 어느 하나가 절단 각도에 근거하여 선택되고 상기 선택된 어느 하나에 의해 상기 폐유리병이 절단되는 단계와, (c) 상기 절단된 폐유리병이 연마되는 단계 및 (d) 상기 연마된 폐유리병이 가마 소성되는 단계를 포함하는 폐유리병의 가공 방법을 제공함에 의해 달성될 수 있다.

본 발명의 바람직한 특징에 의하면, 상기 레진 블레이드는 22.5°내지 45°의 절단 각도에서 선택된다.

본 발명의 다른 바람직한 특징에 의하면, 상기 다이아몬드 블레이드는 #220의 입도 수치를 가지며, 상기 레진 블레이드는 #400 이상의 입도 수치를 가진다.

본 발명의 또 다른 바람직한 특징에 의하면, 상기 가마 소성은 최고 온도 720℃ 내지 780℃ 에서 1 내지 5분 동안 노출된 후 425℃ 내지 560℃의 온도에서 30 내지 60분 동안 노출되는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 바람직한 특징에 의하면, 상기 가마 소성은 최고 온도 750℃ 내지 800℃ 에서 5 내지 10분 동안 노출된 후 425℃ 내지 560℃의 온도에서 30 내지 60분 동안 노출되는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 바람직한 특징에 의하면, 상기 가마 소성은 690℃ 내지 720℃ 에서 5 내지 10분 동안 노출된 후 425℃ 내지 560℃의 온도에서 30 내지 60분 동안 노출되는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 바람직한 특징에 의하면, 상기 연마는 실리콘 카바이드 슬러리에 의한 연마 후 양모 폴리싱 연마가 이루어진다.

본 발명의 또 다른 바람직한 특징에 의하면, 상기 실리콘 카바이드 슬러리에 의한 연마는 입도 수치 #1000 내지 #2000의 실리콘 카바이드 슬러리에 의한 연마인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 바람직한 특징에 의하면, 상기 실리콘 카바이드 슬러리에 의한 연마는 입도 수치 #80 실리콘 카바이드 슬러리에 의한 1차 연마와, 입도 수치 #200 실리콘 카바이드 슬러리에 의한 2차 연마를 더 포함한다.

본 발명의 또 다른 바람직한 특징에 의하면, 가마 소성 전 금강사를 이용해 폐유리병의 표면을 에칭하는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 또 다른 바람직한 특징에 의하면, 상기 에칭은 입도 수치 #80 내지 #100의 제1 금강사 및 입도 수치 #220의 제2 금강사에 의하여 이루어진다.

본 발명에 따른 폐유리병의 가공 방법에 의하면, 특정 각도 범위에 따라 입도 수치가 상이한 다이아몬드 블레이드와 레진 블레이드를 사용하여 유리병을 절단한다. 이를 통해 유리 파편이 생기는 것을 방지하고 병의 단면을 보다 매끄럽게 가공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 폐유리병의 가공 방법에 의하면, 절단 작업이 완료된 유리병을 특정 온도에서 일정 시간동안 가마 소성시킨다. 이를 통해, 유리 본연의 성질을 활용해 재활용 소품의 강도를 가공 전 폐유리병의 강도보다 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐유리병 가공 방법의 순서도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐유리병 절단 공정을 설명하기 위한 개념도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에칭 공정을 설명하기 위한 개념도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 소성 공정을 설명하기 위한 개념도.

이하에서는 본 발명의 실시예에 관하여 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 쉽게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로 인해 본 발명의 보호범위가 한정되는 것을 의미하지는 않는다. 그리고 본 발명의 여러 실시예를 설명함에 있어서, 동일한 기술적 특징을 갖는 구성요소에 대하여는 동일한 도면부호를 사용하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐유리병 가공 방법의 순서도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명은 병을 세척하고 분류하는 단계(S100)와, 절단하는 단계(S200)와, 절단면을 연마하는 단계(S300)와, 에칭하는 단계(S400) 및 가마 소성하는 단계(S500) 등을 포함한다.

병을 세척하고 분류하는 단계(S100)는 폐유리병을 가공하기 위한 준비 단계에 해당한다. 이 단계에서는 병의 크기, 색상, 모양 등에 따라 분류가 이루어지며 분류된 유리병들은 미온수에 담겨진다.

세척하고 분류하는 단계(S100)에서는 먼저 세제로 병을 세척하여 공정상 추가 오염이 발생하는 것을 방지한다. 또한, 원재료에 가까운 상태로 복원하기 위해 제품의 라벨과, 태그, 접착제 등 이물질들이 제거된다.

유리병의 분류는 병의 종류에 따라 와인, 수입맥구, 전통주 등의 병으로 구분되거나, 병의 색상에 따라 투명, 올리브색, 짙은 초록, 밝은 파장, 짙은 파랑, 옅은 갈색, 짙은 갈색 등으로 구분될 수 있다.

미온수는 대략 40℃ 내지 50℃의 온도를 갖는다. 병을 미온수에 불리는 이유는 병에 부착된 라벨을 제거하기 위함이다. 또한, 상기와 같은 온도 범위에서는 라벨 부착을 위해 병에 발라진 접착제가 연화되어 용이하게 제거된다. 이러한 온도 범위의 미온수에 병을 1시간30분에서 2시간 30분 동안 담가 병에 부착된 불순물들을 제거할 수 있다.

이러한 온도 범위의 미온수가 아닌 경우 본드가 연화되는데 어려움이 생길 수 있다. 따라서, 미온수가 아닌 경우 병을 5시간 이상 담가 놓을 필요가 있다.

병의 표면에 잔류 접착제가 존재하는 경우 가마 소성 작업 시 제품의 불량이 야기될 수 있으므로 상기와 같은 과정을 거쳐 라벨 및 접착제를 제거할 필요가 있다.

병을 절단하는 단계(S200)에서는 두 가지 종류의 블레이드가 선택적으로 사용된다. 다이아몬드 블레이드와 레진 블레이드가 사용될 수 있으며, 사용되는 블레이드의 종류는 절단면의 각도에 근거하여 선택된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 다이아몬드 블레이드는 입도 수치가 #220이고, 레진 블레이드는 #400일 수 있다. 두 블레이드가 선택적으로 사용되어 절단면의 불량을 최소화 한다. 즉, 병을 절단할 때 절단면이 거칠거나 절단면에서 유리 파편이 발생하는 것이 가능한데 본 발명에서는 블레이드의 절단면의 경사 각도에 따라 입도 수치를 다르게 하여 이러한 문제점을 해결한다.

도 2를 참조하면, 제1 평면(Ⅰ)은 바닥과 평행하게 형성된다. 병의 절단은 제1 평면(Ⅰ)과 일정한 각도를 이루도록 이루어진다. 예를 들어, a 각도를 갖는 제2 평면(Ⅱ) 및 b 각도를 갖는 제3 평면(Ⅲ)으로 절단하는 것이 가능하다.

본 발명의 실시예에 따르면, 제2 평면(Ⅱ)은 제1 평면(Ⅰ)과 22.5°의 각도를 이루고, 제3 평면(Ⅲ)은 제1 평면(Ⅰ)과 45°의 각도를 이루도록 형성될 수 있다. 제2 평면(Ⅱ)과 제3 평면(Ⅲ)으로 절단할 때는 레진 블레이드가 사용된다. 22.5°와 45°의 경사각에서는 절단면의 불량률이 높아질 수 있다. 따라서, 이러한 경사각 사이에서는 입도 수치가 높은 레진 블레이드가 선택되어 불량률을 최소화 시킨다. 22.5°와 45°사이의 경사각에서는 필요에 따라 #400 이상의 레진 블레이드를 사용하여 불량률을 감소시킬 수 있다.

도시된 바에 따르면, 병은 여러 개의 파트(110,120,130)로 분리될 수 있다. 각 파트는 가마 소성 작업을 통해 새로운 용품으로 재활용 되는 것이 가능하다. 예를 들어, 각 파트는 슬럼핑과 폴리싱 과정을 거쳐 서로 접합되거나 분리되어 새로운 생활 용품으로 제작될 수 있다.

본 발명에서는 콜드 워킹에 의한 기계적 가공이 이루어질 수 있다. 다양한 각도로 직선 절단이 이루어지며 다이아몬드 습식 날을 이용하여 안전하게 습식 절단하는 공정을 포함할 수 있다. 또한, 절단면의 습식 연마를 통해 분진을 최소화시키는 것이 가능하다. 절단면을 연마하는 단계에 대해서는 이하에서 설명한다.

절단면을 연마하는 단계(S300)는 실리콘 카바이드 슬러리에 의한 연마와, 양모 폴리싱 연마를 포함한다.

실리콘 카바이드 슬러리에 의한 연마는 입도 수치 #1000 내지 #2000의 실리콘 카바이드 슬러리에 의해 이루어진다.

양모 폴리싱 연마는 실리콘 카바이드 슬러리에 의한 연마가 이루어진 절단면에 광택을 형성시킨다.

절단면을 연마하는 단계(S300)은 4단계로 이루어질 수 있다. 먼저 세분화된 실리콘 카바이드 슬러리에 의해 절단면의 연마 작업 시간을 줄인 후 양모 폴리싱 연마를 통해 절단면 광택 작업이 이루어질 수 있다.

세분화된 실리콘 카바이드 슬러리 연마는 1 단계로 #80 실리콘 카바이드 슬러리에 의하여 거친 연마가 완료된 후 2 단계로 #200 실리콘 카바이드 슬러리에 의한 연마가 이루어진다. 그 후 3 단계로 #1000 내지 #2000 실리콘 카바이드 슬러리 연마가 이루어진 후 4 단계로 양모 폴리싱 연마가 이루어진다.

본 발명에서는 샌드 블라스트 공법을 이용해 화학물질을 사용하지 않고 실리콘 카바이드 분사를 통해 고급스럽고 불투명한 표면 디자인을 구현할 수 있다.

에칭하는 단계(S400)는 절단 작업이 완료된 유리병에 디자인을 적용하는 단계이다. 도 3에는 에칭 작업이 이루어진 유리병의 제2 파트(120)의 모습이 도시되어 있다. 에칭 단계에서는 필요에 따라 두가지 금강사를 적용하여 표면 에칭이 이루어진다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 에칭에는 입도 수치 #80 내지 #100의 제1 금강사 및 #220의 제2 금강사가 사용된다. 제1 금강사는 굵고 깊은 에칭에 사용되고 제2 금강사는 얕고 고운 에칭에 사용된다.

에칭 단계에서는 제1 금강사 또는 제2 금강사 중 어느 하나가 선택적으로 사용될 수도 있고, 하나의 금강사가 사용된 후 다른 금강사로 마무리 될 수도 있다.

가마 소성하는 단계(S500)는 유리 본연의 성질을 활용해 가공된 유리의 강도를 높이는 단계이다.

가마 소성하는 단계(S500)는 기본 소성 공정과, 슬럼핑 공정과, 파이어 폴리싱 공정 등을 포함한다. 또한, 가공된 유리병은 각 공정을 마친 후 425℃ 내지 560℃의 온도에서 30분 내지 60분간 노출되는 공정을 거쳐 급격한 열변화에도 깨지지 않게 된다.

보다 구체적으로, 기본 소성 공정은 유리의 강도를 높이기 위한 것으로 가공된 유리병이 최고 온도 720℃ 내지 780℃ 에서 1분 내지 5분간 노출된다. 그 후 425℃ 내지 560℃의 온도에서 30분 내지 60분간 노출되는 공정을 거쳐 제품의 내열성이 강화된다.

슬럼핑 공정은 유리병의 형상을 변화시키기 위한 공정으로, 도 4에 도시된 것과 같이 새로운 형상으로 만들거나 다른 파트와 접합시키는 등의 작업이 가능하다. 퓨징과 슬럼핑을 활용해 유리병의 재사용 비율을 최대화 하는 것이 가능하다.

슬럼핑 공정은 최고온도 750℃ 내지 800℃에서 5분 내지 10분간 유리병을 노출시켜 유리병의 형상을 변형시킨다. 그 후 425℃ 내지 560℃의 온도에서 30분 내지 60분간 노출되는 공정을 거쳐 형상이 변화된 유리병의 내열성이 강화된다.

파이어 폴리싱 공정은 열을 이용하여 연마하는 단계로, 유리병은 690℃ 내지 720℃에서 5분 내지 10분간 노출된다. 그 후 다시 425℃ 내지 560℃의 온도에서 30분 내지 60분간 노출되는 공정을 거쳐 내열성이 강화된다.

본 발명의 적어도 일 실시예에 따른 폐유리병의 가공 방법에 의하면, 특정 각도 범위에 따라 입도 수치가 상이한 다이아몬드 블레이드와 레진 블레이드를 사용하여 유리병을 절단한다. 이를 통해 유리 파편이 생기는 것을 방지하고 병의 단면을 보다 매끄럽게 가공할 수 있다.

또한, 절단 작업이 완료된 유리병을 특정 온도에서 일정 시간동안 가마 소성시킨다. 이를 통해, 유리 본연의 성질을 활용해 재활용 소품의 강도를 가공 전 폐유리병의 강도보다 높일 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양하게 변형 실시할 수 있을 것으로 이해된다.

100 : 폐유리병 110 : 제1 파트
120 : 제2 파트 130 : 제3 파트
121 : 에칭 Ⅰ: 제1 평면
Ⅱ : 제2 평면 Ⅲ : 제3 평면

Claims (11)

1. (a) 폐유리병이 미온수에 불려진 후 세척되는 단계;
   (b) 다이아몬드 블레이드 또는 레진 블레이드 중 어느 하나가 절단 각도에 근거하여 선택되고 상기 선택된 어느 하나에 의해 상기 폐유리병이 절단되는 단계;
   (c) 상기 절단된 폐유리병이 연마되는 단계; 및
   (d) 상기 연마된 폐유리병이 가마 소성되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐유리병의 가공 방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 레진 블레이드는 22.5°내지 45°의 절단 각도에서 선택되는 것을 특징으로 하는 폐유리병의 가공 방법.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 다이아몬드 블레이드는 #220의 입도 수치를 가지며, 상기 레진 블레이드는 #400 이상의 입도 수치를 가지는 것을 특징으로 하는 폐유리병의 가공 방법.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 가마 소성은 최고 온도 720℃ 내지 780℃ 에서 1 내지 5분 동안 노출된 후 425℃ 내지 560℃의 온도에서 30 내지 60분 동안 노출되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐유리병의 가공 방법.
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 가마 소성은 최고 온도 750℃ 내지 800℃ 에서 5 내지 10분 동안 노출된 후 425℃ 내지 560℃의 온도에서 30 내지 60분 동안 노출되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐유리병의 가공 방법.
6. 청구항 3에 있어서,
   상기 가마 소성은 690℃ 내지 720℃ 에서 5 내지 10분 동안 노출된 후 425℃ 내지 560℃의 온도에서 30 내지 60분 동안 노출되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐유리병의 가공 방법.
7. 청구항 4에 있어서,
   상기 연마는 실리콘 카바이드 슬러리에 의한 연마 후 양모 폴리싱 연마가 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐유리병의 가공 방법.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 실리콘 카바이드 슬러리에 의한 연마는 입도 수치 #1000 내지 #2000의 실리콘 카바이드 슬러리에 의한 연마인 것을 특징으로 하는 폐유리병의 가공 방법.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 실리콘 카바이드 슬러리에 의한 연마는 입도 수치 #80 실리콘 카바이드 슬러리에 의한 1차 연마와, 입도 수치 #200 실리콘 카바이드 슬러리에 의한 2차 연마를 더 포함하는 것을 폐유리병의 가공 방법.
10. 청구항 1에 있어서,
    가마 소성 전 금강사를 이용해 폐유리병의 표면을 에칭하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐유리병의 가공 방법.
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 에칭은
    입도 수치 #80 내지 #100의 제1 금강사 및 입도 수치 #220의 제2 금강사에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 폐유리병의 가공 방법.

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