Physical and chemical properties of waste glass, such as bottle glass, plate glass, and LCD glass were investigated to test the feasibility of starting materials for the production of high quality foamed glass for insulating grade construction material without pre-treatments such as cleaning, and waste removals. For this purpose, chemical analysis, thermal analysis, crystalline analysis, and rheological analysis including viscosity were proceeded and the preparation of foamed glass under the qualitative conditions obtained from these various analysis was also attempted. Overall results of various analysis and investigations for these waste glass showed that waste bottle glass and plate glass have high possivility of use as feed materials for the production of foamed glass.
Hydrolysis of soda-lime waste glass was investigated to test the feasibility for use of waste glass as feed material in the production of foamed glass. The soda-lime glass, such as plate glass and various bottle glasses, was effectively hydrolyzed by steam and water under high pressure. The proper condition for the hydrolysis was found to be reaction temperature of $250^{\circ}C$ and reaction time of 2 h. Under this condition, the water content of hydrated glass through hydrolysis was 7.85~10.04%, allowing successful foaming process for production of foamed glass. Using Na as the modifying agent of glass was effective in the hydrolysis by water. The highest water content of hydrated glass was obtained when weight ratio of NaOH to the glass was 0.04.
In this article, the foamed body of glass was manufactured from the waste borosilicate glass produced by wet pulverization process without additional pretreatment which can be used as a recycling method for waste LCD panel glass. Each 100 g of pulverized waste borosilicate glass with the size of less than 270 mesh were mixed with 0.3 weight fraction of carbon and 1.5 weight fraction of $Na_2CO_3$, $Na_2SO_4$ and $CaCO_3$ and let them foamed for 20 minutes at $950^{\circ}C$ to manufacture the foamed body having the density of less than $0.3g/cm^3$. Additionally, adding $SiO_2$ or $H_3BO_3$ to the mixture enabled the foamed body to have efficient formation of open pores which showed the possibility for producing the foamed body with new functionalities such as sound absorption.
Principle of foamed glass manufacturing process first starts with putting vitreous material powder into a mold. After the foaming calcination, foamed body should be annealed after separation from the mold. For this reason, existing manufacturing process could not be a continuous type process. In this study, in order to develop a continuous production process of foamed glass, the possibility of new foam glass manufacturing process was investigated by foaming calcination of the compact body obtained from compression-molding of vitreous raw materials in stead of using a mold. Through the experimental results of the foaming calcination of the compact body with adding various foaming agents such as $Na_2CO_3$, $CaCO_3$ and petroleum coke, into hydrated soda-lime vitreous raw materials, it was shown that developing a continuous process without using any molds for manufacturing foamed glass would be possible.
Physical and chemical properties of waste LCD glass were investigated to test the feasibility of feed materials for the production of foamed glass. For this study, chemical analysis, thermal analysis, rheological consideration with the viscosity change under high temperature and thermal expansion coefficient were carried out and the trial production of foamed glass as; in spherical and block type also attempted. All results showed waste LCD glass would be a good feed material for the production of foamed glass and foaming technology of LCD glass would be an effective recycling alternative.
The application possibility of an alternative new method with low energy consumption was studied for the eco-friendly fabrication of foamed glasses from waste glasses. As a result, fabricating temperature can be reduced under $300^{\circ}C$ without using various expensive inorganic oxidants. The foamed glass can be fabricated at a proper mixing ratio of the waste glass powder, water glass, little surfactant and bubble stabilizer by induction heating method. In the experimental range, the assured optimal condition is 4 min heating on the induction machine with a steel-container ($100mm{\times}100mm{\times}20mm$) and followed by evaporating and drying process for 11 min with 110 g of glass powder, 80 g of water glass, 3 g of surfactant and 0.2 g of bubble stabilizer. When the foamed glass was fabricated at the optimal condition, the density of the glass was $0.85g/cm^3$ and the heat conduction was $0.052W/h{\cdot}K$. In addition, the compressive strength of the glass was above $50kg/cm^2$.
Kim, EunSeok;Kim, Kwangbae;Lee, Hyeryeong;Kim, Ikgyu;Song, Ohsung
Journal of the Korean Ceramic Society
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v.56
no.2
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pp.178-183
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2019
A process of fabricating the foamed glass that has closed pores with 8 ~ 580 ㎛ sizes without a blowing agent by sintering 10 ㎛ boron-free glass powder composed of CaO, MgO, SO3, Al2O3-83 wt% SiO2 at a molding pressure of 0 ~ 120 MPa and a sintering temperature of 750 ~ 1000℃ was investigated. To analyze the glass transition temperature of glass powder, thermogravimetric analysis-differential thermal analysis (TGA-DTA) method were used. The microstructure and pore size of foamed glass were examined using the optical microscopy and field emission scanning electron microscopy (FE-SEM). For the thermal diffusivity and color of the fabricated samples, a heat flow meter and ultraviolet-visible-near-infrared (UV-VIS-NIR)-colormetry were used, respectively. In the TGA-DTA result, the glass transition temperature of glass powder was confirmed to be 626℃. In the microstructure result, closed pores of 7 ~ 20 ㎛ were formed at 750 ~ 900℃, and they were not affected by the molding pressure and sintering temperature. However, at 1,000℃, when there was 0 MPa molding pressure, closed pores of 580 ㎛ were confirmed, and the pore size decreased as the molding pressure increased. Moreover, at a molding pressure of 30 MPa or higher, closed pores of approximately 400 ㎛ were formed. The porosity showed an increasing trend of smaller molding pressure and larger sintering temperature, and it was controllable in the range of 5.69 ~ 68.45%. In the thermal diffusivity result, there was no change according to the molding pressure, and, by increasing the sintering temperature, up to 0.115 W/m·K could be obtained. The Lab color index (CIE-Lab) results all showed a similar translucent white color regardless of molding pressure and sintering temperature. Therefore, based on the foamed glass without boron and blowing agent, it was confirmed that white foamed glass, which has closed pores of 8 ~ 580 ㎛ and a thermal diffusivity characteristic of 0.115 W/m·K, can be fabricated by changing the molding pressure and sintering temperature.
The effect of firing temperature, soaking time and batch composition upon the glass phase and pore formation as well as their distribution in slag foamed glass was investigated.
Sulfur dioxide gas produced by the oxidation and reduction of metal sulfide in waterslag was attributed to foam forming agent.
Slag foamed glass matrix was mainly composed of 35~60% glas phase and melilite crystalline phase. The increment of bentonite addition in batch lowered the foam forming temperature in studied system. The result showed also that the foam size distribution was broadened as th firing temperature wa inbereased.
Heat treatment condition for the stabilization of foamed glass block through the foaming process of the hydrolized waste glass was investigated and scale-up test for the manufacturing of foamed glass was also attempted for the actual foaming process. Proper heat treatment condition was quenching from the foaming temperature to $550{\sim}600^{\circ}C$ for stabilization, and then annealing from stabilization temperature to $200^{\circ}C$ and holding up at $200^{\circ}C$ for removal thermal stress, and then annealing to the room temperature with cooling speed of $0.3^{\circ}C/min$. Through this heat treatment conditions, foamed glass block with size of $250mm{\times}250mm{\times}90mm$ was produced successfully. The properties of this foamed glass block showed density of $0.28{\pm}0.06g/cm^3$, thermal conductivity of $0.048{\pm}0.005kcal/hm^{\circ}C$, moisture absorption of $0.5{\pm}0.09vol%$, linear expansion coefficient of $(8.6{\pm}0.2){\times}10^{-6}m/m^{\circ}C$($400^{\circ}C$), flexural strength of $15.0{\pm}0.6kg/cm^2$, and compression strength of $39.5{\pm}0.6kg/cm^2$.
The goal of this study was to find an application method of the waste soda-lime glass as the feed material for foamed glass by foaming of hydrated waste glass. The proper conditions for the foaming of hydrated waste glass were found to be: temperature of $92.5^{\circ}C$; reaction time of 10~20 min; particle size of -325 mesh as the unhydrated glass starting materials; and graphite weight to the hydrated glass ratio of 0.003 as the foaming agent. The resulting formed glass made from hydrated mixed waste glass under above mentioned conditions had the characteristics of density less than $0.2g/cm^3$ and thermal conductivity of $0.05kcal/mh^{\circ}C$.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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