綠色建材技術與應用–LCD面板玻璃資源化發泡技術

刊登日期:2015/11/5
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本文以面板玻璃與陶瓷資源等再生材料技術開發綠色建材產品(綠建材)。使用無機質的黏結劑,分別添加3~5%至面板玻璃與陶瓷汙泥的粉體中,發泡劑添加量控制在2%,直接攪拌混合造粒,以篩網過篩及乾燥後,製成粒徑<1 mm的生胚,經 950 ~1,050˚C 加熱發泡可獲得比重<0.8的輕質粒料,經由發泡成份調配及發泡製程的調整,可提高輕質板材的機械抗壓強度達到>150 kgf/cm2

綠色建材產業背景
2. 綠建材與 CO2 減量之關係
綠建材是由生命週期循環定義而來,例如生態綠建材訴求為取用「無匱乏危機」與「低人工處理」的建材,減少加工過程中的機械設備之耗用與 CO2 製造,而再生綠建材則符合於 CO2 及廢棄物減量指標的訴求,減少廢棄物造成的環境負荷與新資源開採製造的耗費,而高性能節能玻璃綠建材則為減少建築外殼耗能,提高省能效益。

4. 玻璃產業現況分析
① 台灣玻璃產業產值超過新台幣 2,000億元,其中面板玻璃產值佔最大宗約 70%,達新台幣 1,500 億元。但是,面板玻璃產業相關的廢玻璃回收與處理,未能像容器玻璃與平板玻璃可當熟料、作為生產原料,故產生極大產業環境處理問題。

⑤ 廢玻璃為百分之百可回收再生的物質,相較於其他材質更具生態特質。歐洲先進國家容器包裝材有相當高比例採用玻璃,且莫不積極推動玻璃的資源化,瑞士洛桑學院也以廢玻璃回收再生做為國家競爭力的指標之一。

綠色建材技術與應用
3. LCD面板玻璃資源化發泡技術發展方向
多孔質粉體隨孔洞尺寸具有不同的應用,例如吸油、吸水與吸臭等,利用孔洞間相連結效果,多孔質粉體為過濾材的重要組成。常用的多孔材料包括天然礦石,如矽藻土與沸石等,經研磨加工成多孔質粉體,或以化學法合成如自組裝的氧化矽分子篩,天然礦石研磨粉體形狀不規則,產品運用常使用添加入有機黏結劑形成板材方式,因其不規則外貌導致均勻混合的困難。人工合成的多孔材料雖有較一致的外貌,製作的成本高,限制其運用的領域。低成本化且具一定外貌的多孔質粉體,為多孔質材料開發的重要發展方向。

工研院開發之低溫發泡高強度輕質板技術
1. 發泡燒結技術與添加劑效應
面板玻璃回收後經粗碎與球磨至 200目的粉體,摻配助熔劑 A 為富含低熔點的鈉鹽類化合物,可以降低玻璃或陶瓷污泥細粉所需的發泡溫度,以添加適當比例的含量,可降低發泡溫度至 1,050˚C。



圖三、面板玻璃細粉造粒(a)發泡前;(b)發泡後之外觀

4. 高抗壓強度輕質板材開發
選用面板玻璃細粉與陶瓷細粉做為主要原料,乃是考量陶瓷較一般其他材料具較高的硬度與抗壓強度,有助提高的輕質材料強度之功用,面板玻璃中氧化矽含量最高,相對容易產生發泡與輕質的效果,搭配污泥與助熔劑 A 具較小的粒徑,則助於提高發泡率,因此適度的調整無機質廢棄物的面板玻璃、陶瓷污泥與助熔劑 A 的比例,可製作具低比重與高機械強度的輕質材料,達到降低成本與節能的效果 ……以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。



圖五、高抗壓強度輕質板材 (a)重疊的 2塊;(b)橫切面放大圖

作者:李政道、陳鈾征、鄭世裕/工研院材化所
★本文節錄自「工業材料雜誌」347期,更多資料請見下方附檔。


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