TW200932700A - Method of using binder containing glass powder and cured products formed by using the same - Google Patents

Description

200932700 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種膠結材的使用方法，特別是指一 種包括玻璃粉之膠結材的使用方法。本發明另有關於一種 藉由該使用方法而形成出的固化物。 【先前技術】 膠結材（binder)主要是用來黏固建築材料（例如砂石等等 之填充料）’其使用方式是先與一激發劑（activat〇r，或稱激 發材；通常是溶於水後使用）摻混之後形成一具有反應性及 黏性之膠態物質，而發揮其膠結的功效；例如水泥摻水後 所形成的水泥漿，在固化後就可黏固住建築材料。另一方 面，上述膠態物質亦可與填充料混合而形成一摻合物後， 使其逐步固化，而獲得一固化物；例如水泥漿摻混骨材後 經製模並固化，即可獲得供營建業使用之混凝土磚。 當該固化物（特別是在一嚴苛環境下）具有優異的抗壓強 度時，即意味著其所使用的是一優良的膠結材，因其發揮 了良好的膠結能力’或者是意味著該穋結材藉由所施行之 使用方法而引發出良好的膠結能力；另一方面，該固化物 之抗壓強度發展所需的時間越短越好（此特質稱為「早強」， 有利建築工程之作業加快進行)，因為此特質將有助於加快 實務上工程進度之施行。 波特蘭水泥是目前營建業所廣泛使用的膠結材之一， 然而在其製備過程中卻需耗費大量的能源，且會產生約同 等重ϊ之co2 ’而對環境產生極大的負面影響，故有尋找其 5 200932700 代替品之必要。 一般玻璃之廢棄物（以下稱之為「一般廢玻璃」，其為 納-石灰玻璃’外觀透明）除了可作為建築材料之填充料以外 ，亦有被提出過用以作為膠結材；就此應用而言，一般廢 玻璃所具有的低物料成本顯然是一大優勢，又符合環保及 資源回收再利用之再生、節約概念，然相關技術卻有極大 的改善空間。 ❸

例如2006年長江大學學報a(自然科學版）於第三卷第 二期，95〜99頁（Vol.3 N0.2，PP. 95-99)所刊載之論文「蒸 壓條件下廢玻璃的水熱特性研究」是以鈉_石灰玻璃粉為膠 、’〇材並以風氧化妈為其配合使用的驗激發劑。然其養護 處理卻需要在0.6 MPa以上的蒸氣壓力中進行才能使其漿體 固化成型，如此膠結材也才能發揮膠結之功用；若該蒸氣 壓力不足，或者該漿體縱使成型為一固化物，其抗壓強度 也會過低而無法使用。 常用來與一般廢玻璃配合使用的激發劑還有氫氧化鈉 和碎酸鈉。目前發現當單獨使用氫氧化鈉時，廢玻璃確實 能發揮出膠結功效而使所製出的固化物具有—可被本領域 接受的抗壓強度，但是其表面也常會有白色粉末形成並 使該固化物表面在遇水後會呈現鹼性物質特有的滑潤感. 此情況卻無法藉由降低氫氧化鈉的使用量來改善。 口- 爪7 一"* 併以氫氧化鈉與矽酸鈉為激發劑，不但物料成本也會因為 使用矽酸鈉的緣故而被提高，其固化物的抗驗性亦會乾Κ 顯然此表示使用矽酸鈉會降低廢玻璃在鹼性環境中所展現^ 6 200932700 的膠結能力），雖然該固化物實際上也具有更高的抗壓強度 0 美國專利USP 6,749,679，其用來作為激發劑之液態鹼 金屬矽酸鹽，在用量上具有高達22〜3 〇之鹼金屬與矽的 模數比（意指「莫耳數比」）；美國專利USp 6,296,699 B1則 是以鈉-石灰玻璃粉或飛灰作為膠結材，並舉出許多鹼金屬 化合物以作為鹼激發劑，然該案明言表示基於化學特性故 不建議使用NaOH，而進一步建議以矽與鹼金屬間的模數範 圍在1.6〜2.0之内的鹼金屬矽酸鹽為激發劑，另配合長期 養護或在鬲溫之養護環境，並獲得一抗壓強度超過1〇〇 Mpa 之固化物；因此，高成本、固化物抗鹼性低，是此兩案之 共同缺點。另一方面，此案所製出的固化物之抗壓強度發 展甚為緩慢，於試驗齡期7天時該固化物的抗壓強度只有 2.70 MPa，試驗齡期長達28天時則抗壓強度也僅為44 〇3 MPa。 廢玻璃的數量極為龐大，且除了包含有於日常生活形 成的一般廢玻璃以外，更包含有源自於各式玻璃製造商之 廢棄玻璃產品，以及需要以玻璃基材為物料之各式產業所 衍生的玻璃下腳料料。若能夠克服上述以廢玻璃來作為 膠結材所產生的種種技術缺點，不但能將其轉化為高經濟 價值的可用資源，更能使營建業以更低的成本來獲得具有 優異性質的固化物，再者若透過適當的操作手法，或許可 讓廢玻璃發揮出優異的膠結能力，最好更具有早強之性質 ，而成為一價格極低、功效極佳又符合環保概念的膠結材 7 200932700 ’以進-步地取代水泥’而這也是本領域長久以來所渴求 的。 【發明内容】 田以玻璃粉及/或其廢棄物為膠結材並欲探究其膠結能 力時’目前相關技術文獻皆是著重於其所配合使用的激發 劑、其他添加劑等物料選擇或用量，以及養護處理之條件 等等的變化’#由其所製出的各固化物之抗壓強度的高低 來思索該玻璃粉在此使用方式下是否能發揮出更優異的膠 結效果；但在混合處理中，一般僅僅是在常溫下進行短時 間（約10〜20分鐘）的攪拌，以使該玻璃、激發劑、水三者 於該玻璃看似溶解而均勻混合並有一膠態物質被形成出後 ，即停止該混合處理而使該膠態物質固化，或者進一步地 於該混合處理結束後接續地施以一養護處理。 本案申請人卻發現，若於該膠態物質形成之後仍持續 進行該混合處理’該膠態物質之黏度就會歷經一先遞減後 遞增之外觀變化’於此之後再使其固化，竟可獲得一具有 令人滿意之抗壓強度的固化物！ 顯然地’用以作為膠結材之玻璃粉是基於上述的混合 處理而展現出極為優異的膠結能力，而該黏度變化之技術 關鍵點卻因習知操作上可能過早結束該混合處理而未曾被 發現’並導致其膠結能力沒有充分地被引發下，即逕使該 膠態物質固化，而使得所製得的固化物在各種情況下的抗 壓強度皆未盡人意。另申請人亦發現，除了源自於日常生 活之一般廢玻璃粉以外，其他種類的玻璃廢棄物（例如廢玻 8 200932700 可以呈現出上述勒度變 物之玻璃亦可用來施行 璃基板、廢電子級玻璃纖維等等）亦 化之現象；進一步地’非屬於廢棄 本發明。 / 於是，本發明之一目的， 膠結材的使用方法，包含：“疋&供種包括玻璃粉之 、V 少該包括玻璃粉之膠結材 、一激發劑’以及水藉由— Λ σ處理而形成出歷經一先遞 t後遞增之黏度值變化的-踢態物質，繼而使其固化，1

中’該激發劑是包财驗金錢氧化減/缝金屬石夕酸鹽 0 即疋在提供一種固化物，其是藉 本發明之另一目的， 由上述本發明方法而形成。 【實施方式】 广本發月方法在3亥膠結材中所包含的玻璃粉之來源 基本上並不限制，較佳地，該玻璃粉是源自於一般玻璃、 玻璃基材、電子級玻璃纖維、一般廢玻璃、廢玻璃基材、 〇 ^子級玻㈣維’或此等之—組合。上述三種廢玻璃於 實施例申皆有示範。 其中’該一般玻璃是源自於日常生活所使用之玻璃， 特別是容器玻璃（其主要成分為鈉-石灰玻璃）；而該一般廢 . 破填即意指上述一般玻璃之廢棄物。該玻璃基材則是意指 例如供應給電子業廠商使用之玻璃基板、玻璃面板（例如液 晶坡螭面板）’或其他玻璃基材等等，亦或是相關製造商的 坡壤產品；就其成分而言，以TFT-LCD玻璃為例，其是包 括有低鹼硼鋁矽酸鹽玻璃。 200932700 該廢玻璃基材則是意指回收自例如上述廠商之使用過 的玻璃基板、玻璃面板或其他玻璃基材等製造商的廢棄玻 璃產品’或者是回收自例如光學產品或液晶面板之以玻璃 基材為一使用物料的相關產業所產生的玻璃下腳料（如廢液 晶玻璃），並於使用前事先去除驅動積體電路、週邊電路的 捲帶式接合晶片（tape automatic bonding，簡稱TAB)、邊框 與連接器等等可能接附於上的各式零件。該電子級玻璃纖 維的主要成分則為低鹼鈣鋁矽酸鹽玻璃，並需符合ASTM D578之規定；而廢電子級玻璃纖維則可回收自該電子級玻 璃纖維之製造業者及/或其使用業者，其中。 電子級玻璃纖維、液晶玻璃，以及鈉-石灰玻璃（一般玻 璃之主要成分）之内含物的分析結果如以下表一所示；但須 注意以下數據可能僅能代表少數或特定廠商所提供之玻璃 產品，並非意指所有電子級玻璃纖維、液晶玻璃以及鈉_ 石灰玻璃之成分皆如其所示： 表一 成分 液晶玻璃 電子級 玻璃纖維 鈉石灰玻璃 Si02 L 62.48 丨 52〜62 ------- 71 〜74 Al2〇3 16.76 12 〜16 1〜3 Na2〇 0.64 0〜2 12^14 Κ20 1.37 0〜2 0〜1 CaO 2.70 16〜25 9〜12 MgO 0.20 0〜5 0〜2 B2〇3 9.41 〇〜ίο --- 以上數值之單位為» —-----1 10 200932700 "般廢玻璃、廢玻璃基材、廢電子級玻璃纖維等各式 廢破璃基本上在取得後可直接研磨成粉而供本發明使用， 另若有需要的話，亦可在使用之前先藉由高溫處理、清洗 等方式去除掉沾附於上的污染物，以避免其對本發明產生 非所欲的負面影響。 於實施例中，所使用的廢玻璃基材是源自於回收自液 - 晶面板製造商的素玻璃（廢TFT-LCD玻璃），而一般廢玻璃 則是使用無色或茶色玻璃；該等廢玻璃在使用前皆已被清 洗乾淨。 該玻璃粉之粒徑基本上是越小越好，以使其盡量被溶 解；於本案中，該玻璃粉之粒徑較佳地是小於75以m，更 佳地且於實施例中所示範的，是小於5〇 # m。該玻璃粉皆 是以#325號篩加以過篩，且篩餘量小於2 5% 。 本發明方法所使用之膠結材除了包含各式玻璃粉（包括 源自於各式廢玻璃者）以外，可更包含有目前被認為可作為 Φ 縣材的物質，例如水淬高爐石粉、飛灰、高嶺土，或其 等之一組合；其中較佳地為水淬高爐石粉。上述物質之用 量以水淬高爐石粉為例，選擇性地，其與該玻璃粉的重量 :值是在〇*5以下；又選擇性地，是在0.2以下。需注意的 是，水淬高爐石粉具有較佳的活性，並會導致勝態物質之 固化速度加快；為更發揮出該玻璃粉之膝結能力（其所製出 的固化物也會有較高的抗壓強度），建議在即將使該膠態物 質固化時，再投入水淬高爐石粉。 就該激發劑而言，較佳地該驗金屬氮氧化物是氣氧化 11 200932700 鋰 、氫氧化鈉、氫氧化如 > .^ ，或此等之一組合；而該驗金屬 二酸 地是錢鐘酸鉀，或此等之一組 ^更佳地且如實施例中所示範的，該驗金屬氫氧化物是 =化鈉’而㈣金屬㈣鹽切酸納。其中氫氧化納特 別疋本案所建議使用的， 因其具有售價低、為一強鹼而有 利於溶解玻璃粉，以及有助於玻璃在一強驗環境下仍可呈 有-優異之膠結能力等等優點。 八 、、本領域償用以「鹼當量」(ae)來表示激發劑之用量， 並乂百刀比為早位’於本案中「驗當量」意指「每刚g的 ::材所使用之Na2〇的重量」。在本案中該激發劑之鹼 田里較佳地疋介於15%〜16 5% ;而基於各種玻璃之成份 差異性，建議應再分別考慮該激發劑之驗當量。 例如田該玻璃粉是實質上源自於例如液晶玻 ，或其廢棄物之低驗|g爛⑦酸鹽玻璃時，較佳地該驗當量 是η於6.5/ 16·5%之間，更佳地是介於8.5%〜13.0%之 ❿ 1於以下實施例中所示範者，該驗當量是介於瓜⑽〜 12%之間。 若該玻璃粉疋實質上源自於例如電子級玻璃纖維或其 廢棄物之低驗触石夕酸鹽玻璃時，較隹地該驗當量是介於 15·〇/〇之間’更佳地是介於3,0%〜13.〇%之間。於 乂下實施例中所示範者，該驗當量是介於m〜13%之間 而备該玻璃是實質上源自⑤例如一般玻璃或其廢棄物 之鈉-石灰玻璃時’則較佳地該鹼當量是介於0.5%〜9.5% 12 200932700

之間，又更佳地是介於1.5%〜5 〇»/n + M .〇/°之間；於以下實施例中 所示範者，該鹼當量是介於1%〜5% 然而需說明的是，實務操作上是以非Na2〇之驗性化合 物來作為激發劑，因此必須透過適t的數學計算（評估該化 合物之用量等同於多少量的Na2〇)，而ρ Λ1 2 }而侍知需使用多少的該 驗性化合物方能等同於以「Na2〇與滕l社从4 β 、勝、洁材之重量比值」所 表示的「驗當量」；此計算、評估方々* 卞估万式在本領域中已極為熟

知，相關細節科贅述。以驗當量為15%之氫氧化納為例 ，其意指對㈣HK) g的膠結材而言，氫氧化納的用量是 1.94 g，而非 1.5 g 〇 該激發劑除了包括有驗金屬氫氧化物及/或驗金屬石夕酸 鹽以外’可更包括-為氧化缺/或氫氧化約之飼化合物， 以使Ca能整併人目化物之網狀結構，藉此提昇該固化物之 抗水能力；需注意的是該鈣化合物應在一被溶解之狀態下 ，來與上述驗金屬氫氧化物及/或鹼金屬矽酸鹽一併形成一 激發溶液而使用。 類似於前述激發劑中各種鹼金屬化合物之用量皆是以 Na20與膠結材之重量比值來表示，本案中每化合物（亦即氣 氡化鈣、氧化鈣）的用量，是依據本領域慣用的表述方式― CaO與NasO的重量比值（Ca〇/Na2〇)—來表示，其計算評估 方式之相關細節不予贅述；在本案中，該重量比值較佳地 是在0.8以下，更佳地是在〇·3以下，本案實施例中所示範 的 Ca0/Na20 則為 0 77。 此外，申請人經由多次實驗發現，當是以該玻璃粉為 13 200932700 膠結材，且已知該破璃粉之各 #化學成分時，該鹼當番 (ΑΕ)可藉由以下的公式來概 某 量 的需求來加以調整： 考 2ΑΕ-γ62= [Si02xD-rl.5 + 〇 2U3xD^i.5x2 + A1203xDx2 - (2x

Na2OxD + 2xK2〇xD + 2xCaOxD)] 具中

予式表不該化合物之莫耳數；「62」則為 Na2〇之分子量；「D」表示該玻璃粉屆時的溶解率（其隨本發 :方法之各項操作變因而異，例如該破璃粉之成分、驗金 化合物的用篁、混合處理進行時的溫度與歷經時間等等） 。以玻璃種類㈣，若該玻替是源自於—般玻璃或其廢 棄物’或其成分實質上為納石灰破璃時，則建議D可採】 ;若其實質上是源自於玻璃基材或其廢棄物，或其成分實 質上是㈣㈣鹽玻璃時，則建議D可採0.3〜0.4之間的 數值；若該玻璃粉是源自於電子級破璃纖維或其廢棄物， 或其成分實質上是触料鹽玻璃時，則建議D可採〇 5〜 1.〇之間的數值。需強調的是’所估計出來的ae值是一參 考值，實際操作上之添加量應再隨機地調整。 該混合處理是用以使本發明方法中的膝結材在與激發 劑及水反應後形成-膠態物f，並使該玻璃粉巾之各成分 月盡里溶出且该混合處理必須進行至使該膠態物質產生一 先遞減後遞增之黏度值變化。而為使此變化能夠產生，當 不欲改變所使用之物料種類與用量時，可透過延長該混合 14 200932700 處理之進行時間，或者是提昇其操作溫度的方式來達成。 曰該混合處理是意指當該膠結材、激發劑，以及水相互 播此後，藉由授拌、靜置（意指使該膠態物質處於-未受擾 =且未被固化的狀態，並歷經-駭時間），或兩者相=配 σ的方式來進行。但需注意不能使該膠態物質於該混合處 理時固化，特別是以靜置的方式來進行該混合處理時；因 此3有較多水量的膠態物質是較適合以靜置的方式來進行 〇 基於操作習慣，較佳地是使該激發劑先和水形成一激 發溶液來進行該混合處理而獲得所欲之膠態物質。以等量 的激發劑而言，申請人建議水的用量越少越好，因此建議 較佳地該激發溶液之當量濃度是在0 67 Ν以上’更佳地且 如本案實施例中所示範的，是在122 Ν以上，特別是當該 膠結材實質上是源自於一般玻璃及/或其廢棄物之玻璃粉時 ，而若是源自於電子級玻璃纖維及/或其廢棄物，或者實質 〇 上包含有低鹼鈣鋁矽酸鹽玻璃時，較佳地該激發溶液之當 量濃度是在2.4 Ν以上，而當該膠結材是源自於玻璃基材及 /或其廢棄物，或者實質上包含有低鹼硼鋁矽酸鹽玻璃時， 較佳地該激發溶液之當量濃度則是在1〇1 Ν以上。 建議該混合處理是依照該含有玻璃粉之膠結材、鹼金 屬化合物、填充料之種類與用量來加以變化其所施行的溫 度及時間。此外，申請人發現到當該激發劑對於該膠結材 的用量越多’或混合處理所進行的溫度越高時，就可越快 地觀察到該膠態物質的黏度值變化；反之就越慢。 15 200932700 另外，於該混合處理時更使一填充料與該膠態物質摻 合，而可製得例如混凝土磚之固化物。基本上營建業中被 廣泛地認為可用以作為建築材料之填充料的物質，都可使 用於本發明。選擇性地，該填充料是鈉-石灰玻璃、砂石、 木質材料，或此等之一組合。 另就該填充料而言，較佳地是呈粒狀，並具有一介於 015 19 mm之間的粒徑；另較佳地，該填充料與該膠態物 質的重量比值是在卜4之間。該耗物質之重量是指該勝 結材、激發劑，與水之總重量。 較佳地，該混合處理之溫度是介於2〇〜95〇c之間；更 佳地疋介於40〜7〇C之間。另基於上述建議之處理溫度 ，該混合處理選擇性地是歷時0.5〜48小時；又選擇性地是 歷時1 6小時。於實施例中所示範的，該混合處理之溫度 是室溫或45 °C，歷時〇.5〜25小時。 當該混合處理結束後，該膠態物質將會處在一未受擾 動的狀態下逐漸固化；而若欲使本發明方法所製出的該固 化物具有更佳的性質，則本發明方法可更包含有—於該混 〇處理之後進行的養護處理，其意指使該膠態物質或者是 其進一步形成的固化物處於一異於常溫（或所處環境之當時 溫度）常壓之環境並歷經一預定時間，以使該膠結材之潛在 的膠結能力更得以顯現，於外在表徵上更能讓該固化物之 抗壓強度發展到更佳的程度。 該養護處理之溫度與進行時間亦與本發明方法所使用 的物料與量有關，操作者可自行拿捏。選擇性地，該養護 16 200932700 處理之溫度是介於20〜95°C之間’又選擇性地是介於6〇〜 9〇°C之間。於實施例中所示範的，該養護處理的方式是將 該製模後的膠態物質靜置在一 7(TC之環境中，歷時12〜48 小時。 以下將以實施例及比較例來說明本發明各目的之實施 方式與功效。該等實施例將使用下列化學品來進行。須注 意的是’該實施例僅為例示說明之用’而不應被解釋為本 發明實施之限制。

化學品 1. 一般廢玻璃：收集自坊間的廢棄玻璃容器。 2. 廢液晶玻璃：由奇美電子股份有限公司所提供。 3. 廢電子級玻璃纖維：由台灣必成股份有限公司所提供。 4. 爐石粉：由中聯資源股份有限公司所提供，型號為s 4000，1〇〇 級。 ’ ’、 5.飛灰：由興達港火力發電廠所提供，f級飛灰。 高嶺土 ：為美國工業用高嶺土’由進口商想盛股份有限 公司所提供；在使用前先經過75〇。 L 歷時6小時之烺 燒，以增加其活性。 7. 氫氧化鈉··“本SHOWA公司所製造，為試藥級

8. 石夕酸鈉溶液：由日本SH〇WA公司所製造，型號為 9·氫氧㈣：由日本島田化學研究所製造，為試華級。 <實施例與比較例> ^ 若無特別說明，以下實施例與比較例的操作方式皆是 17 200932700 先使其等之激發劑各自以適量的水配成一激發溶液後，將 其傾倒入一置於一加熱器上並容裝有膠結材之容器中’使 該等物質摻混後，藉由靜置，或是攪拌（以一直流式攪拌機 來進行），而在室溫或451：下施以該混合處理，藉此使該膠 結材與激發溶液形成一膠態物質《而用以作為膠結材之該 等廢破璃在使用前皆已被清洗乾淨。 其中，比較例之混合處理則是進行到該膠態物質形成 出後即停止並將其傾入一模具（其長、寬、高皆為3 cm)中， 開始其養護處理，而實施例之混合處理則是使其膠態物質 更歷經一先遞減後遞增之黏度值變化才停止並開始製模、 接續其養護處理。 另，該等實施例之膠結材是擇自於一般廢玻璃、廢 TFT-LCD玻璃，或廢電子級玻璃纖維之廢玻璃粉；其皆是 以#325號篩加以過篩，且篩餘量小於2 5% 。 該養護處理是在70。(：的烘箱中開始進行並歷經一預定 時間，同時該模具之開口處覆蓋一塑膠膜以防止水份喪失 ，待该養護處理結束後再轉至室溫環境下，並於冷卻後脫 下模具來取出該固化物繼續擺置至接受各項測試；該養護 處理開始至接受測試之前的這段期間稱為「試驗齡期」。 而各實施例、比較例並未使用到填充料，因此其等之 固化物為純漿試體（或簡稱為「試體」）。當該試體之抗壓強 度越同即表示所使用之膠結材透過該實施例/比較例之方 式而表現出越好的膠結功能。 <性能測試> 18 200932700 各實施例與比較例所製出的試體選擇性地接受以下之 測試。 抗壓強廑測& L各式體（長、寬、兩各為3 em)製出並經一試驗齡期 後，參照CNS 1232抗壓強度檢驗法之程序來進行 抗壓強度測試，抗壓加載速率為3 5 kgf/cm2/see。 k之後將該試體分別進行下述之各項測試，並再次以 上述方法量測其抗壓強度— 卜 抗驗性測試 將該試體浸泡在5%的NaOH水溶液（依據國家 標準CNS 13872中所述之方法配製）中14天後取出 ，拭乾該試體表面的水分並觀察其外觀、測量其抗 壓強度。 抗風化性測試 將該試體置於室外環境（台南市）40天後，觀察 該試體之外觀並測量其抗壓強度。 iii>抗酸性測訧 將該試體浸泡在20 ν〇ι%的硫酸水溶液（依據國 家標準CNS 13872中所述之方法配製）中，歷時14 天後取出’乾燥該試體並測量其抗壓強度與測試前 後之重量損失率。 實施例1輿比較例1 實施例1與比較例1中所使用的各項物料、製備方法 之操作條件，以及測試結果，係如以下表二中所示；其中 19 200932700 比較例1是目前本領域之一般作法 表二 膠結材 種類 實施例 一般廢玻t 氫氧化鈉 比較例 發劑 操作條件 鹼當量 當量濃度 混合處理 3.23%_ _2.8 N_ 45°C下攬拌2.5 hr 膠態物質的 黏度變化 養護處理 先遞減後遞增 48 hr

50 hr 測試結果 試驗齡期__2_^._ 試體外觀 暗灰色，無白色粉狀物 附件 附件 天 附件2 抗壓強度 97.3 MPa 實施例1與比較例1之膠結材組成物中各物料的用量 是依USP 6,296,699所建議。該兩例除了混合處理之進行時 間有所不同，並使得實施例1的膠態物質在該混合處理中 曾歷經了「先遞減後遞增」之黏度變化（比較例1者則無）之 外’其他的操作條件皆是相同的。 比較例1如預期地’其試體表面有白色粉狀物，且在 遇水後有滑潤感’抗壓強度並不高，為30.4 MPa ;然實施 例1之固化物的外觀則完全無白色粉狀物，其抗壓強度高 達97.3 MPa。顯然地，實施例i中以較長的時間來進行該 渴·合處理，並使得該膠態物質有一先遞減後遞增之黏度變 化’疋致使所獲得的試體能具有良好性質的技術關鍵點。 另需說明的是，實施例1與比較例1之混合處理與養 20 200932700 護處理時間之總合相等（皆$ 5〇 n ^ wl ^ j呀），然而基於兩例測 从果的顯著差異，顯然 以 * Λ, ^ 1相較於比較例1之多出 來的兩小時混合處理時 之夕出 小時的太4 亚…、去改由將養護處理延長兩 J吁的方式，來作等效替換。 因此本發明在實務操作中， 以使所形成的膠態物質有一先遞減理時間之延長 實有其必要。 先遞減後遞增之黏度變化，確 輿比鲂例：>.〜a 備方：施例2〜7與比較例2〜4中所使用的各項物料 '製 之操作條件，以及測試結果，係分別如以下表三、 四中所示。其中比較例2〜4 胗、，Ό材疋目刖本領域常使用 ^而各實施例之膠態物質在藏合處理的進行過程中，都 曰歷經了「先遞減後再遞增」之黏度值變化。 ❹ 1施例6 |實施例7_ 膠結材 實施例2 一般廢玻璃 實施例3 一般廢玻璃 (茶色） 表三 實施例4 一般廢玻璃 實施例5 TFT-LCD 廢玻璃 廢電子級玻 璃織維 廢電子級玻 璃纖維

21 200932700 表四 比較例2 比較例3 比較例4 膠結材 高爐石拾 飛灰 煅燒高嶺土 激 種類 氫氧化鈉 發 鹼當量 7% 9.4% 20% 劑 當量濃麾 4.6 N 7.2 N 10.0 N ~~ 操作 混合處理 45°C下欖#〗hr 45°C下攪拌5 hr 45°C下攪拌 條件 養護處理 24 hr 測試 試驗齡翻 14天 14天 14天 結果 抗壓強廑 25.6 MPa 12.7 MPa 17.4 MPa 比較例2〜4中，比較例2在混合處理1小時的時候其 〇 膠態物質就顯得相當濃稠，因而立即進行養護處理。比較 例3、4則是為使其等之膠態物質中的成分能均勻混合，因 此其等之混合處理進行長達5小時；然經24小時之7〇它環 境下的養護後’該膠態物質仍已固化但強度極低而不利於 拆模’需再於室溫下靜置三天始能完全固化。 由表三、四可知，以實施例2〜7所使用之各式廢玻璃 並分別以攪拌或靜置的方式來進行混合處理，就其等所各 自固化而成的純漿試體，不但表面並無白色粉末形成，且 © 其等之抗壓強度最低者也有69.3 MPa，最高者更高達162·9 MPa，顯然本發明方法不但適詩各種廢玻璃，且都使它們 發揮出優異的膠結功能，另再結合其低成本之優勢，證實 • I玻璃是具有取代水泥，來作為新-代之膝結材的潛力。 . 反觀各比較例2〜4之純浆試體’其抗壓強度都遠低於 實施例2〜7 ’且其等之試驗齡期更是實施例2〜7之兩倍甚 至三倍以上，顯然在功效上與實施例2〜7相差甚鉅。 另一方面’藉由比較例2、3之長時間的混合處理，以 及比較例2〜4與實施例2〜 /間抗壓強度之大幅差異，顯 22 200932700 然比較例2、3之長時間攪拌並無助於其等膠結材之能力的 提昇，另一方面亦可說明本發明方法所強調的「使該膠態 物質歷經一先遞減後遞增之黏度值變化後始接受一養護處 理」之技術關鍵點，並無法從高爐石粉、飛灰、烺燒高嶺 土等其他膠結材來推知。 USP 6,296,699在其實施例4中的NaOH用量一鹼當量 - 為3.23% ，各固化物樣品的抗壓強度最高卻僅有55.04 ❺ MPa(且其激發劑還是Na〇H與矽酸鈉合併使用，成本較高） ，反觀同樣以一般廢玻璃為膠結材，並以低價的Na〇H為 激發劑且用量更少之實施例2，所製出的純漿試體之抗壓強 度卻尚達162.9 MPa，因而證明了本發明方法更優於usp 6,296,699。 再者，值得注意的是實施例3是使用其成份中比無色 透明之一般廢玻璃更多了顯色劑之茶色廢玻璃，然其純漿 試體所展現出來的抗壓強度卻高達116 7 Mpa。申請人認為 φ 此可證實本發明之操作手法當不致讓該顯色劑對於之後形 成出的試體（或者說是該廢玻璃之膠結能力）產生負面影響。 實施例8、9輿比鲂制$、6 實施例8、9與比較例5、6中所使用的各項物料、製 備方法之操作條件，以及測試結果，係如以下表五中所示 ;其中’比較例5之激發劑的種類與用量是依照usp 6,749,679之建議，比較例6者則是依照USP 6,296,699之建 議0 23 200932700

表五 實施例8 膏施例9 比較例5 比較例6 膠結材 一般肩 卜玻璃 激 種類 氫氧化鈉 矽酸鈉 氫氧化鈉+ 妙酸納 發 鹼當量 1% 2% 6.7% 3.22% 劑 當量濃度 1.22 N 2.42 N - 2.52 模數 - 2.58 1.69 操作 混合處理 45°C 下 45°C 下 室溫下 室溫下 (攪拌/靜置） 靜置1.5 hr 攪拌1·5 hr 攪拌0.5 hr 攪拌0.5 hr Ι™ίΤ 養護處理 48 hr 24 hr 24 hr __ _24 hr 試驗齡期 2天 7天 7天 7天 ~ 抗壓強度 64.0 MPa 141.4 MPa 77.6 MPa 98.7 MPa 試體外觀 完整 完整 完整 完整 — 相 關附件 附件8 - - - 測 試驗齡期 2天 7天 7天 7天 — 試 vL 鹼 性 試體外觀 完整 碎裂 碎裂 碎裂 結 相關附件 附件9 附件10 果 抗壓強度 68.5 MPa _ - 抗 試驗齡期 2天 7天 7天 7天 _ 試體外觀 _ 完整 試體崩解 試體崩解 試體崩解 性 抗壓強度 56.1 MPa - 重量損失 2% - - _ 就實施例8僅使用鹼當量為1%之NaOH為激發劑，且 試驗齡期僅有兩天，所獲得之純漿試體的抗壓強度即能展 現64.0 MPa之水準。值得一提的是，經過14天的抗鹼性、 抗酸性測試後，實施例8之純漿試體表面依然完整，且在 抗酸性測試後其抗Μ強度财…MPa;另經^性測試 後，其抗屢強度更自64.0MPa提升到68 5咖，顯然廢破 璃在強酸、強鹼之環境中依然保有， ^ σ^ 吾至有更好的膠結能 力。另s略增加激發劑用量（如實 只挪货j y所不）時，顧銬廢 璃之膠結能力亦跟著提昇。 所顯崎坡 24 200932700 反觀比較例5、6,其都有使用較為高價的矽酸鈉為激 發劑，故以物料成本而言比較例5、6勢必高於實施例8、9 ;但是比較例6之純漿試體的抗酸性與抗鹼性明顯地低於 實施例8。 另以试驗齡期相同之實施例9與比較例5、6看來，實 施例9純漿試體之抗壓強度卻仍然較比較例5、6者高出許 ' 多’顯然實施例9是此三者間最能使該廢玻璃在一般環境 _ 下發揮出膠結能力，且成本又最低的操作方法。 再者，實施例8純漿試邀之抗壓強度雖低於比較例5、 6 ’然其試驗齡期卻也僅有兩天，遠短於比較例5、6之7 天’故比較例5、6之操作方式不見得優於實施例8。 A施例10、11 實施例10、11中所使用的各項物料、製備方法之操作 條件，以及測試結果，係如以下表六中所示。 © __表六 實施例10 實施例11 谬結材 一般廢玻璃 激 種類 _ 氫氧化納 發 鹼當董 2.33% 2.33% 劑 當量濃度1 2.33 N 2.33 N 將60%的玻璃粉與激發溶液摻混後 操作 混合處理 於室溫下靜置24小時 ’再加入其餘玻璃粉， 條件 並於45°C下再攪拌1小時 膠態物質出現黏度值先遞減德瀘增之變化 養護處理 A 測試 試驗齡期 7天 28天 ‘結果 抗壓強度 63.3 MPa 118.8 MPa 25 200932700 在未施以養護處理之情況下，實施例丨丨於28天試驗齡 期之純漿試體的抗壓強度可高達U8.8 MPa，然各操作條件 相同的實施例10，在試驗齡期僅有7天（為實施例的1/4), 但抗壓強度卻即已達實施例11的53 %以上。反觀USP 6,296,699 B1中各操作條件相同之實施例2(Example 2)中的 樣品l(Sample 1)、樣品2(Sample 2) ’試驗齡期7天的樣品 1之抗壓強度僅有2.70 MPa，為試驗齡期達28天之樣品2( 抗壓強度僅有44.03 MPa)的6.13% ;顯見本發明方法不但 使廢玻璃表現出極佳的膠結能力，且亦使其試體顯示出早 強之性質。 實施例12、13 實施例12、13中所使用的各項物料、製備方法之操作 條件，以及測試結果，係如以下表七中所示。 表七 實施例12 實施例13 膠結材 TFT_LCD廢玻璃 廢電子級破璃滋維 激 種類 氫氧化鈉 發 鹼當量 11.6¾ 6.2% 劑 當量濃度 10.3 N 5.6 N 操作 混合處理 45°C下攪拌2.5小時 45°C下攪拌1.5小時 條件 養護處理 23 hr _ιι·— IIU 試驗齡期 2天 7天 抗壓強度 62.9 MPa 46.1 MPa 測試 結果 試體外觀 完整，無粉狀物 抗鹼 試體外觀 完整 議 完整 性 抗壓強度 66.3 MPa 68.0 MPs 抗風 試體外觀 完整 完整 化性 抗壓強度 56.4 MPa 50.3 MPa 依表七所示之結果可知，廢液晶玻璃與廢電子級玻璃 26 200932700 纖維確實如同先前實施例5〜7所證實的可使用且效能佳的 膠結材，再者實施例12、13之純漿試體也呈現了良好的抗 鹼性（如同實施例8之測試結果）與抗風化性，且該兩純漿試 體甚至在浸泡強鹼溶液14天後，其等之抗壓強度反而更高 ，其增幅甚至超過47.50% (見實施例13之抗鹼性測試結果） 〇 就以上各實施例與比較例之結果可知，廢玻璃粉與激 發劑及水所形成的膠態物質當再繼續以該混合處理而呈現 出一先遞減後遞增之黏度值變化後，確實即可於固化後發 揮出極為優異，且在強酸/強鹼/室外等各種嚴苛環境下也可 保有甚至更提昇的膠結能力；因此廢玻璃粉透過本發明使 用方法即成為一成本極低、功效極佳、具有早強性質，又 符合環保與資源再生之概念的膠結材，擁有十足潛力可取 代水泥。而在此等玻璃廢棄物已可被使用之情況下，非為 廢棄物之各式玻璃粉亦可被使用於本案。 〇 本發明方法之操作方式極為簡便，物料成本極低，又 可成功地使得各式廢玻璃蛻變成為足可取代水泥之膠結材 J另-方面’由各實施例所製出之具有高抗壓強度的純槳 試體可推知’藉由本發明方法亦可使得玻璃及/或其等之廢 . '物I夠強力地黏111著填充料，並進"'步地以廢玻璃粉為 膠結材而製出具有高抗廢強度、高抗酸/驗/風化性之可用以 建構建築物之固化物。 t '所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不 尨以此限疋本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利 27 200932700 單的等效變化與修飾 皆仍 範圍及發明說明内容所作之簡 屬本發明專利涵蓋之範圍内。 【圖式簡單說明】 無 【附件簡單說明】 附件1是一照片，說明本路日日— 本發明包含廢玻璃粉之膠結姑 的使用方法實施例1所獲得之純漿試體的外觀； 、材

▲附件2是-照片’說明本發明比較例1所獲得之純裝 減體的外觀； 附件3是-照片’說明本發明包含廢玻璃粉之勝結材 的使用方法實施例3所獲得之純漿試體的外觀； 。 附件4是一照片 試體的外觀； 附件5是一照片 試體的外觀； 附件6是一照片 試體的外觀； 附件7是一照片 試體的外觀； 附件8是一照片 ，說明本發明實施例4所獲得之純漿 ，說明本發明實施例5所獲得之純漿 ’ §兒明本發明實施例6所獲得之純襞 ’說明本發明實施例7所獲得之純漿 ，說明本發明實施例8所獲得之純漿 試體的外觀； 附件9是一照片，說明本發明實施例8所獲得之純漿 試體經抗鹼性測試後的外觀；及 附件10是一照片，說明本發明比較例6所獲得之純漿 28 200932700 試體經抗鹼性測試後的外觀。 【主要元件符號說明】 無

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Claims (1)

1. 200932700 十、申請專利範圍： 1. 一種包括玻璃粉之膠結材的使用方法，包含：其是使至 少該包括玻璃粉之膠結材、一激發劑，以及水藉由一混 合處理而形成出歷經一先遞減後遞增之黏度值變化的一 膠態物質’繼而使其固化；其中，該激發劑是包括有驗 金屬風乳化物及/或驗金屬石夕酸鹽。 2·依據申請專利範圍第丨項所述之方法，其中，該玻璃粉 是源自於一般玻璃、玻璃基材、電子級玻璃纖維、—般 廢玻璃、廢玻璃基材、廢電子級玻璃纖維，或此等之一 組合。 .依據巾請專利範圍第丨項所述之方法，其巾，該驗金屬 氫氧化物疋氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀，或此等之 —組合；該鹼金屬矽酸鹽是矽酸鋰、矽酸鈉矽酸鉀， 或此等之一組合。 其中，該驗金屬 其中，該玻璃粉 其中，該膠結材 或其等之一組合

   4·依據申請專利範圍第3項所述之方法， 氫氧化物是氫氧化鈉。 S•依據申請專利範圍第1項所述之方法， 之平均粒徑是小於7 5 "m。 依據申請專利範圍第1項所述之方法， 更包括水淬高爐石粉、飛灰、高嶺土，

   依據申請專利範圍第1項所述之方法，其中，該激發劑 之驗當量是介於〇,5%〜16 5% 。 依據申請專利範圍第7項所述之方法，其巾，該激發劑 30 200932700 之驗當量是介於0.5%〜9.5% 。 9. 依據巾4專利範圍第8項所述之方法，其中，該激發劑 之驗當量是介於1.5%〜5.0% 。 10. 依據申凊專利範圍第j項所述之方法，其中，該激發劑 更包括有一為氧化鈣及/或氫氧化鈣之鈣化合物。 11. 依據申叫專利範圍第丨項所述之方法，其中，該混合處 理之溫度是介於20〜95°C之間。 12_依據申請專利範圍第u項所述之方法，其中，該混合處 理之溫度是介於4〇〜7〇。〇之間。 13‘依據申請專利範圍第丨項所述之方法，其中，該混合處 理疋歷時0.5〜48小時。 14. 依據申請專利範圍第13項所述之方法，其中，該混合處 理是歷時1〜6小時。 15. 依據中請專利範圍帛1項所述之方法，其中，該養護處 理之溫度是介於20〜95 °C之間。 ❿16·依據申凊專利範圍帛丨項所述之方法，其中，於該混合 處理時更使一填充料與該膠態物質摻合。 17·依據申請專利範圍第16項所述之方法，其中，該填充料 與該膠態物質的重量比值是在1〜4之間。 • 18.依據中請專利範圍第i項所述之方法，更包含有一於該 混合處理之後進行的養護處理。 19. 一種固化物，其是藉由如專利申請範圍第i〜i7項中任 一項所述之方法而形成。 31 200932700 七、指定代表圖： (一） 本案指定代表圖為：無。 (二） 本代表圖之元件符號簡單說明： 無 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：