TWI392659B - 一種以薄膜電晶體液晶顯示器玻璃基板之碎玻璃為原料之硼矽酸鹽類長纖維玻璃配料 - Google Patents

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Description

一種以薄膜電晶體液晶顯示器玻璃基板之碎玻璃為原料之硼矽酸鹽類長纖維玻璃配料 發明領域
本發明系關於一種配料，將薄膜電晶體液晶顯示器(下稱“TFT-LCD”)用基板玻璃商業生產工藝中所產生之碎玻璃，回收利用為硼矽酸鹽類長纖維玻璃(短纖維及長纖維玻璃)之原料，簡化纖維玻璃製造工藝，但可提高或至少維持其物理化學性質。
 發明背景
碎玻璃可定義為不良玻璃、因破碎而不能使用之玻璃、玻璃渣或玻璃產品之破碎品等，這些碎玻璃在玻璃或玻璃產品製造及加工過程中必然會產生，而在玻璃行業中，一般將碎玻璃視為可回收利用為原料之物質加以嚴格管理。
尤其是，TFT-LCD用基板玻璃因起到保護顯示器核心部件並傳遞影像之作用，因此不能產生哪怕很小之不良率，較之普通窗戶玻璃或食器玻璃，其製造過程或品質管制非常嚴格。因此，在所述基板玻璃製造及加工工藝中，若發生溶解不良、外觀不良及尺寸不良等，需將這些當做不良品廢棄，而在此過程中產生大量碎玻璃。但為持續保持作為顯示器部件之基板玻璃質量，不良基板玻璃一旦廢棄將不再用於FTF-LCD基板玻璃製造過程，而為廢棄這些碎玻璃將進行淹埋處理等，其量很大。
因此，對這些TFT-LCD碎玻璃回收利用之關注度很高，且為減少廢棄物量，節省玻璃及玻璃產品製作費用，有必要持續發展及擴大其回收利用方法及領域。
作為TFT-LCD碎玻璃回收利用相關先前技術，有大韓民國公開專利1998-034394公開之“TFT-LCD(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display)用TFT基板之玻璃基板再生方法”，上述技術通過去除TFT-LCD製造工藝中之錯誤所產生之玻璃基板上之膜而再生基板玻璃，其特徵是通過化學方法去除形成於玻璃基板上之各種膜。因此，上述先前技術只是關於TFT-LCD基板玻璃再生之處理方法，而非摸索TFT-LCD碎玻璃之回收利用功能領域並將其實用化。
另外，大韓民國公開專利10-2006-0025097，公開了“LCD碎玻璃之回收利用方法”，所述技術關於一種機械性粉碎玻璃呈板狀之後切削棱角所產生之被覆塑膠保護膜之修剪玻璃，從而去除塑膠並調整粒度之工藝技術。
另外，雖非與碎玻璃相關，大韓民國註冊專利0154589號、0168482號，公開了提煉鑄鐵廠所產生之爐渣製造用於製造玻璃之配料之技術，上述技術之特徵是將以SiO2 及CaO為主要成分，含有較高鐵成分之玻璃狀提煉爐渣用作有色玻璃之製作原料，通過調節構成有色玻璃配料之提煉爐渣之量，維持熔融玻璃之氧化還原度，從而調節玻璃顏色之同時，提高配料之熔融性及澄清性，提供含有提煉爐渣之有色玻璃原料用配料。
從所述爐渣回收利用技術之專利意義看出，如本發明之技術，將TFT-LCD碎玻璃加入用於製造纖維玻璃之配料中，從而可製造成本低、品質高之纖維玻璃之方法及其配料，對因未找到有效之回收利用方法而大量廢棄之TFT-LCD碎玻璃之回收利用領域，有著積極意義，可對其進行大力發展。
 發明概要
本發明之目的在於克服先前技術之不足而提供一種玻璃配料，其用TFT-LCD碎玻璃部分取代作為硼矽酸類纖維玻璃製造原料之蠟石、硼酸或硬硼鈣石、硼砂等，並簡化長纖維玻璃之製造工藝，不破壞其物理化學性質。
本發明之另一目的在於，提供一種長纖維玻璃配料，用TFT-LCD碎玻璃部分取代作為SiO2 之供應原料之蠟石、作為B2 O3 供應原料之硼酸或硼砂或硬硼鈣石、作為Al2 O3 之供應原料之蠟石、作為CaO供應原料之硬硼鈣石或石灰石，從而大大降低原料比例，降低製造成本。
本發明之又一目的在於，提供一種長纖維玻璃配料，其雖然使用TFT-LCD碎玻璃，但可最大限度地保留先前纖維玻璃製造工藝及工藝變數，因此無需為新成分增加新工藝或增設新生產線，從而其經濟性非常好。
本發明之上述目的是這樣實現的：提供一種以薄膜電晶體液晶顯示器玻璃基板之碎玻璃為原料之硼矽酸鹽類長纖維玻璃配料，其若將配料中之蠟石視為100重量份時，包含3~65重量份之TFT-LCD碎玻璃。
較佳地，在上述配料中，作為除上述TFT-LCD碎玻璃之外的重量份，若將配料中之蠟石視為100重量份時，包括9~17重量份之硬硼鈣石、52~75重量份之石灰石、3~8重量份之硼砂及0.5~1.5重量份之芒硝。
另外，較佳地，在上述配料中，作為除上述TFT-LCD碎玻璃之外的重量份，若將配料中之蠟石視為100重量份時，包括6~13重量份之硼酸、59~79重量份之石灰石、4~7重量份之硼砂及0.5~1.5重量份之芒硝。
較佳地，以碎玻璃全部重量為準時，上述TFT-LCD碎玻璃由58~64重量份之SiO2 、15~18重量份之Al2 O3 、7~11重量份之B2 O3 、0~4重量份之MgO、3~8重量份之CaO、0.5~8重量份之SrO、0~3重量份之BaO、0~0.5重量份之SnO2 、0~0.5重量份之ZnO、0~0.5重量份之Sb2 O3 、0~0.8重量份之As2 O3 構成。
如上所述，本發明提供一種配料，用TFT-LCD碎玻璃替代硼矽酸鹽類長纖維玻璃之製造原料之同時，降低熔融溫度，不改變玻璃製造工藝，不破壞物理化學性質，從而降低該玻璃纖維之製造成本，大大緩解廢氣或淹埋TFT-LCD碎玻璃所造成之環境負擔。
即，在限定範圍內，在增加TFT-LCD碎玻璃重量份之配料中，用TFT-LCD碎玻璃替代蠟石、石灰石、硬硼鈣石或硼酸、硼砂等之一部分，在大幅降低纖維玻璃製造成本之同時，獲得在低溫下消除配料溶解、澄清及失透並具有優秀玻璃成性能力等肯定之效果。
尤其是，先前構成長纖維玻璃配料之所有原料因為是結晶性固體，因此在變成液體之熔融過程中需要相當多之能量，但在本發明中，因TFT-LCD碎玻璃為已具有液體結構之玻璃，從而可節省相當於替代結晶性原料之能量。
另外，可通過回收利用碎玻璃，替代硬硼鈣石等原料之進口。
 較佳實施例之詳細說明
下面，結合較佳實施例對本發明進行詳細說明。
在本發明硼矽酸鹽類長纖維玻璃用配料中，相對於100重量份之蠟石，包括9~17重量份之硬硼鈣石、52~75重量份之石灰石、3~8重量份之硼砂、0.5~1.5重量份之芒硝及3~65重量份之TFT-LCD碎玻璃，或相對於100重量份之蠟石，包括6~13重量份之硼酸、59~79重量份之石灰石、4~7重量份之硼砂、0.5~1.5重量份之芒硝及3~65重量份之TFT-LCD碎玻璃，而若分析熔融上述配料製作而成之玻璃之化學成分，則由52~56重量份之SiO2 、12~16重量份之Al2 O3 、5~8重量份之B2 O3 、0~2重量份之Na2 O、0~3重量份之MgO、18~25重量份之CaO、0.1~1.5重量份之SrO、0~0.2重量份之BaO、0~0.1重量份之ZnO、0~0.2重量份之SnO2 、0~0.1重量份之Sb2 O3 及0~0.1重量份之As2 O3 構成。
長纖維玻璃配料之熔融溫度為1500℃以上，熔融體經去除氣泡之澄清工藝，在相當於約1000泊粘度之溫度下成型為纖維狀。尤其是，發生失透之液態溫度，需低於相當於1000泊之成型溫度。
因此，為最大限度地提高作為替代原料使用之TFT-LCD碎玻璃之效果，需在儘量保留纖維玻璃製造工藝之範圍內，選定配料中TFT-LCD碎玻璃所占適當之量以維持或改善物理性質尤為重要，而基於這些量之特性之碎玻璃含量範圍具有其臨界方面之意義。
具體而言，若TFT-LCD碎玻璃不足3重量份，則其作為替代原料之效果微乎其微，表現不出節省玻璃製造成本之優勢；而若超過65重量份，則不僅導致製造工藝之變化且會改變玻璃之物理化學性質，喪失作為纖維玻璃之價值。
因此，本發明人考慮到商業硼矽酸鹽類長纖維玻璃之構成，通過製造混合TFT-LCD碎玻璃和其他原料之各種配料，並調查熔融後製造之玻璃特性，開發出保留長纖維玻璃製造工藝及物理性質之配料。
本發明所使用之TFT-LCD碎玻璃為TFT-LCD用基板玻璃製造及加工工藝中所產生之碎玻璃，具有[表1]所示構成。
下面，對被TFT-LCD碎玻璃替代之各主要成分之作用及優點說明如下：SiO2 為參與玻璃成型之必需氧化物，是穩定玻璃網狀結構之成分。若用TFT-LCD替代作為SiO2 供應原料之晶體結構蠟石之一部分，則因提高配料之熔融性，因此產生節能效果。
Al2 O3 是為抑制玻璃失透並提高化學耐久性而添加至成分。若用TFT-LCD替代作為Al2 O3 供應原料之晶體結構蠟石之一部分，則因提高配料之熔融性，因此不僅產生節能效果，而且還具有節約成本之效果。
B2 O3 為與SiO2 一道參與玻璃成型之氧化物，促進配料之熔融，提高玻璃之化學耐久性。若用TFT-LCD替代作為B2 O3 供應原料之晶體結構硬硼鈣石或硼酸或硼砂之一部分，則因提高配料之熔融性，因此不僅產生節能效果，而且還具有節約成本之效果。
MgO、CaO、SrO及BaO不僅促進配料之熔融，而且還具有高溫下降低玻璃粘度，低溫下提高玻璃粘度之效果。若用TFT-LCD替代作為CaO供應原料之結晶石灰石之一部分，則可提高配料之熔融性，而一同添加之MgO、SrO及BaO，因其量非常少，因此幾乎不對玻璃特性產生影響。
本發明硼矽酸鹽類配料，因含有可提供上述成分之TFT-LCD碎玻璃，從而維持長纖維玻璃之各種特性。此時，所述各種特性是指，相當於100泊之熔融及澄清溫度為1450℃以下；相當於1000泊之成型溫度為1250℃以下；液態溫度為1100℃以下；成型溫度和液態溫度之差為100℃以上等。
下面，結合實施例及比較例對本發明進行詳細說明，但本發明不受其實施例之限制。
[實施例]
根據[表2]所示之配料比例稱重混合各原料得配料500g；利用700cc白金坩堝，在1550℃熔融3個小時；利用白金攪拌器均化熔融玻璃之後成型為板狀；在電爐中以710℃之溫度維持2小時之後，在常溫中緩緩冷卻制得玻璃。
檢測各原料熔融性及所得各玻璃之高溫粘度、液態溫度示於[表2]及[表3]之下端。
在[表2]中，配料熔融性是指，在900~1300℃之溫度範圍內，使各原料維持4小時之後晶相消失之溫度；而在[表3]中，Tm 指相當於100泊之溫度，Tw 為開始成型之溫度，指相當於1000泊之溫度，Tliq 指發生失透之液態溫度，而△T指成型溫度和液態溫度之差(Tw -Tliq )。
[表2]之比較例為長纖維玻璃之商業配料；而實施例1~4為相對於100重量份蠟石，含有4.4~49.4重量份TFT-LCD碎玻璃的配料。根據實施例，隨TFT-LCD碎玻璃重量份之增加，硼砂逐漸增加，但硬硼鈣石之重量份減少；在實施例3中，B2 O3 含量之15%及Al2 O3 含量之12%由TFT-LCD碎玻璃供應；在實施例4中，B2 O3 含量之39%及Al2 O3 含量之30%由TFT-LCD碎玻璃供應，從而成為較經濟之配料。
與此同時，示於[表2]下端之原料熔融性，實施例較之比較例最多低70℃，這意味著隨TFT-LCD碎玻璃重量份之增加，原料熔融性得到改善。
根據[表2]之實施例及比較例所提供之配料所製造之玻璃之成分，若用重量份，即配料表示，則如[表3]所示。
通過比較實施例和比較例，比較[表3]所示之配料和比例特性，則：
1.構成實施例配料之主要成分，如SiO2 、Al2 O3 、B2 O3 及CaO的含量與比較例幾乎相差無幾。
2.在實施例中，相當於100泊之澄清溫度(Tm )及相當於1000泊之作業溫度(Tw )，與比較例相比最多相差2~4℃，幾乎沒有差異。
3.實施例之液態溫度(Tliq )及△T，也顯示出與比較例相似的值。
因此這表示在限定之範圍內，用TFT-LCD碎玻璃進行之替代，不會給長纖維玻璃之製造工藝及物理性質產生影響。
上述實施例僅用以說明本發明而非限制，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明進行修改、變形或者等同替換，而不脫離本發明的精神和範圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。

Claims (3)

  1. 一種以薄膜電晶體液晶顯示器玻璃基板之碎玻璃為原料之硼矽酸鹽類長纖維玻璃配料，在硼矽酸鹽類纖維玻璃配料中，其特徵是：若將上述配料中之蠟石視為100重量份時，包含3~65重量份之TFT-LCD碎玻璃。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之以薄膜電晶體液晶顯示器玻璃基板之碎玻璃為原料之硼矽酸鹽類長纖維玻璃配料，其特徵是：在上述配料中，作為除上述TFT-LCD碎玻璃之外的重量份，若將配料中之蠟石視為100重量份時，包括9~17重量份之硬硼鈣石、52~75重量份之石灰石、3~8重量份之硼砂及0.5~1.5重量份之芒硝。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之以薄膜電晶體液晶顯示器玻璃基板之碎玻璃為原料之硼矽酸鹽類長纖維玻璃配料，其特徵是：在上述配料中，作為除上述TFT-LCD碎玻璃之外的重量份，若將配料中之蠟石視為100重量份時，包括6~13重量份之硼酸、59~79重量份之石灰石、4~7重量份之硼砂及0.5~1.5重量份之芒硝。
TW098137736A 2009-01-07 2009-11-06 一種以薄膜電晶體液晶顯示器玻璃基板之碎玻璃為原料之硼矽酸鹽類長纖維玻璃配料 TWI392659B (zh)

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