CN1219923A

CN1219923A - 夜光或荧光人造石

Info

Publication number: CN1219923A
Application number: CN97194722A
Authority: CN
Inventors: 酒井三枝子
Original assignee: Doppel Co Ltd
Current assignee: Doppel Co Ltd
Priority date: 1997-02-17
Filing date: 1997-02-17
Publication date: 1999-06-16
Anticipated expiration: 2017-02-17
Also published as: CN1097569C

Abstract

提供了一种夜光或荧光人造石,其特征在于在含有树脂的人造石组合物中,以人造石总量5－65重量%的比例,混合配入表面上烧结有蓄光性或紫外线发光性夜光或荧光物质,或者常温下覆盖有所说物质的透明性无机骨料。

Description

夜光或荧光人造石

技术领域

本申请的发明涉及夜光或荧光人造石。更详细讲，本申请的发明涉及具有蓄光性等夜光性或紫外线发光性的可以作为夜间装饰或黑暗环境下指示方向和位置的标牌等使用的建筑材料和景观材料等。

背景技术

过去知道，人造石是将天然石粉碎，并与树脂等混合、研磨后使之固化而成的。因此，为了使人造石具有大理石、花岗岩等天然石料的天然纹理，并具有优良的硬度和强度，进行了各种研究。

作为这样的一种措施，有人提出使用具有蓄光性等的夜光物质和紫外线发光性等荧光物质，来提高这种人造石功能和性能。所说的措施是，将荧光物质与作为人造石粘合剂的树脂成分混合后使之固化，或者将铝酸锶等蓄光性荧光物质和紫外线荧光物质与不饱和聚酯、甲基丙烯酸树脂、玻璃等混合后使之固化，使用粉碎固化物的粉末作为骨料，制成人造石。

然而，对于传统的夜光或荧光人造石而言，无论是是用上述哪种方法制成的，都存在一个共同的缺点，即蓄光材料的作用仅仅存在于人造石表面部分露出的粘合剂树脂成分和骨料部位，而人造石成形体内部所含的蓄光材料完全不起作用。由于蓄光材料等荧光物质价格极高，即使加入少量这种物质也会使人造石制品成本提高3～10倍，所以传统人造石因内部所含的荧光物质实际上不起这种作用，所以缺点是发光作用仅仅表现在人造石表面层上，而不能在一定厚度内表现出来。因此，存在的问题是其用途因这种价格高和发光性能上的缺陷而受到极大限制。

另外，如果减少其加入量以降低成本，则会导致几乎不能得到发光和蓄光作用的后果。

因此，为了提高人造石发光性能，降低成本，人们迫切希望提出一种全新的人造石，这种人造石使用蓄光性材料等夜光或荧光物质的数量更少，而且其作用效果优良，不仅在表面上，而且在一定厚度内也能使人造石充分发光。

发明的公开

因此，作为解决上述课题的手段，本申请的发明提出一种夜光或荧光人造石，其中含有无机骨料和树脂，其特征在于至少一部分所说的无机骨料是表面上烧结有蓄光性或紫外线发光性的夜光或荧光物质，或者常温下覆盖有所说物质的透明性无机骨料，这种无机骨料的配入比例为组合物总重量的5～65重量％。

附图的简要说明

附图1是表示本发明人造石结构的断面示意图。

实施发明的最佳方式

以下就本申请的发明作进一步详细说明。

本发明人造石组成的基本成分是无机骨料和树脂，其特征在于至少混入的一部分无机骨料是具有夜光或荧光物质组成的表面覆盖层的透明性无机骨料，其比例占人造石组合物总重的5～65重量％。

此比例低于5重量％时，不能得到发光特性，特别是良好厚度下的发光特性。而且超过65重量％的情况下，在与发光特性之间关系的获得上不经济。

就无机材料本身而言，不仅可以使用透明无机骨料，而且混入无机骨料中的5重量％以上，优选10～90重量％，更优选20～80重量％透明性无机骨料涂覆有夜光或荧光物质。

其中，按照无机材料大小(粒度)划分，可以优选例如以下两种。即一种是作为主成分的5～70目大小的无机细粒成分，它们是硅石、橄榄石、长石、玻辉岩、云母等矿物，和花岗岩、变质岩等天然岩石，以及陶瓷器、玻璃和金属等中适当选择的无机细粒成分。

优选与这些细粒成分同时使用100目以下微粒成分。这些微粒成分可以举出天然或人造的各种微粒成分。例如，碳酸钙、氢氧化铝和硅石粉末等容易得到的微粒成分。

而且作为这些微粒成分中的一部分，可以加入二氧化锰、二氧化钛、硅酸锆、氧化铁等色调调节用成分，以及三氧化锑、硼化合物、溴化合物等阻燃性赋予成分。

所说的细粒成分的作用是，对得到的人造石外观和物理性能产生主要影响。尤其是在一部分露出的情况下，与其它成分一起是使外观颜色和图案产生差别的主要原因。

因此，就这些细粒成分而言，至少其中一部分必须使用具有透明性而且其表面上烧结有蓄光性等夜光物质或紫外线发光性物质，或者常温下涂覆了这样物质的细粒成分。也就是说在细粒成分中，一部分或全部是其表面上覆盖有夜光物质或荧光物质的透明性无机骨料。适用的透光性无机骨料细粒成分，可以举出玻璃、硅石等。

在组合物中配入的细粒成分，优选其中有10～100重量％是具有上述夜光物质或荧光物质表面覆盖层的透明性无机骨料。

微粒成分是比细粒成分更加细小的，粒度在100目以下的物质，微粒成分进入细粒成分颗粒之间，填充细粒成分之间空间，可以赋予得到的人造石以坚固、柔软等方面的性质。细粒成分与微粒成分之间的重量比，处于0.5∶1～5∶1范围内，优选处于1∶1～4∶1范围内。

树脂成分可以从热固性树脂中广泛选择。

所说的树脂成分，例如丙烯酸树脂、甲基丙烯酸树脂、不饱和聚酯树脂等。其中从透明性、硬度和强度等观点来看，甲基丙烯酸树脂是适用树脂。树脂成分的混合比例，应当低于15重量％，优选低于10重量％。这种树脂成分对于形成上述骨架成分中的细粒成分和微粒成分的作用是，将其包裹结合在一起形成人造石，赋予制品以所需的弹性和拉伸强度。

因此，由细粒成分和微粒成分组成的无机骨料使用比例是受限制的。也就是说按重量％计，必须高于85重量％，优选90重量％以上。其中超过95重量％时产品变脆，只能得到难于使用的产品。而且低于85重量％时产品太软，不能获得石材的性质，其使用范围变得与树脂板相同。

这种情况说明，天然石等细粒成分和微粒成分之外的成分，即树脂成分在产品中的存在量最多不能超过15重量％。

树脂成分一旦超过15％，就会使产品变成塑料品，所谓人造石就会变成已经徒有其名而无其实的物质。而且若树脂成分配入量过少，虽然制品外观与天然石的接近程度增大，但是制品却变脆，不适于使用。从这样的观点来看，更优选使树脂成分处于3～10重量％范围内。

这些成分的组成比例在本发明中是重要的。特别重要的是树脂成分与其他成分的组成比例。在本发明中能够获得具有致密组织的高密度产品是其特征之一，这里所谓的高密度是指在人造石制品中所含的细粒成分和微粒成分以高密度存在，其程度例如密度超过2.2克/立方厘米这一传统人造石中所含的范围。

因此，本发明实施上的特征是作为骨料成分用的至少一部分细粒成分，用如上所述的夜光物质或荧光物质烧结覆盖，或者被这些物质常温覆盖。

在透明性无机骨料，尤其是细粒成分烧结覆盖时，应当在透明细粒成分颗粒表面上覆盖几μm～几十μm，例如5～50μm，优选20～40μm左右的覆盖层。更具体讲，可以在120～1200℃高温下进行烧结。

可以烧结的荧光物质，可以是铝酸锶、硫化锌等等蓄光性或经紫外线照射发光的各种物质。

所说的烧结操作，与过去已知的各种方法不同，可以将透明性无机骨料，例如上述的细粒成分，在分散铝酸锶等蓄光材料粉末得到的分散液中或糊料中混合，干燥后烧结。

采用常温涂覆法覆盖时可以使用事先在上述分散液或糊料中加入透明粘合物质(粘合剂)的物质覆盖。

如上所述，本发明要求使用具有特定粒度的无机细粒成分。也就是说，规定无机细粒成分的粒度处于上述5～70目范围内。希望使用有色或无色细粒成分将颜色加深或冲淡的情况下，虽然可以根据颜色的有无改变细粒成分的粒度，但是当所用细粒成分的粒度差别极大时会使制品强度降低，不应当使用。

此外，微粒成分的粒度，如上所述规定为100目以下。微粒成分必须能够充分进入到细粒成分颗粒之间。更具体讲，优选使用150～250目的微粒成分。

但是，本发明并不限于配入如上所述的分为细粒成分和微粒成分的无机骨料的组合物。

对于本发明高密度人造石来说重要的问题是，除了特殊情况之外，希望这些无机骨料在制品任何部分都均匀分散。

而且希望对制品的外表面进行研磨或粗化处理。处理后优选使破坏的细粒成分露出。

研磨处理是使表面露出本发明具有深邃感高密度大理石所特有致密组织状态的简便实用方法。当然，也可以对制品表面进行部分研磨，使细粒成分露出，显示出与该表面其他部分不同的模样。

此外，制取人造石的情况下，重要的问题是使目的色调和外观呈现何种模样。花岗岩和大理石很难得到用天然石料制成的产品，所以色泽艳丽是指标之一。本发明中使用透明性细粒成分能够得到具有花岗岩和大理石纹理等色泽的制品。作为细粒成分，可以使用石英类天然石粉碎得到的粉末。

石英类天然石粉碎得到的细粒粉末，大多情况下是无色透明的。即使不透明也往往残留几分透明性。

利用加入无机颜料和偶氮颜料、酞青颜料等有机颜料，或者各种染料的方法，也可以使颜色均匀，获得具有深邃感和色泽等独特的色调。

本发明的人造石组合物中，可以混入与细粒成分几乎同样大小的粒状有色粉末作为颜色成分，使制品着色。

无论采用哪种方法，与传统的人造石相比，都能够得到极易保证颜色的再现性，不变色，具有深邃感且色泽优良的人造石。

既有蓄光性和紫外线发光性，通常又有优良色调特性的本发明高密度人造石形状，可以制成板状、棒状和筒状等任意形状。

成形为这些形状的成形方法有多种选择，但是应当考虑注塑成形法和压缩成形法。

在压缩成形方法中，在水平下模具中加入事先按照使细粒成分、微粒成分和树脂成分在成形终止后组成所需的必要数量混合和捏合过的材料(混合材料)，盖上上模具，在上模具上施加面压强5～100千克力/平方厘米，进行压缩成形。在成形过程中，压缩时应当在大约90～140℃温度下加热5～20分钟。

这种边加热边压缩成形过程中，加压的同时使模具振动，也可以改善模具内上述混合材料的流动性。

利用这样的压缩成形方法，作为比较单纯形状的成形方法，成形平板状成形品时可以发挥大量生产的效果，而且几乎没有材料损失，所以经济性也优良。

本发明中，成形后对成形体表面进行粗化加工，可以使微粒成分从表面部分露出。

完成此目的的方法，首先可以采用选择性除去树脂成分的方法。也就是说，一种有效方法是例如从成形用模具中脱模后，向成形品表面喷射高压水，对原表面进行加工。

这种加工处理因厚度、与喷嘴的距离、加工形态等各种条件的不同而异，因而不加限定。通常，在厚度为2～20厘米的情况下，从2～50厘米喷嘴高度喷射时，水压可以为50～1400千克/平方厘米。与处理天然石相比，水的压力条件较低。

也就是说，因树脂成分存在而能更容易进行高品位加工。

对于喷射高压水用喷嘴及其系统并没有特别限制，可以采用各种型号产品。

按照这种原表面加工的方法，经水喷射作用而使表面平坦化或实现表面粗化，可以造出具有某种深邃质感的人造石。

树脂成分的存在不会使表面白浊，而且与使用药品的腐蚀法相比，废液处理也更容易。

当然，必要时，用有机溶剂处理表面部分，使树脂成分软化或溶化，也可以将其部分除去。

作为这种情况下使用的有机溶剂，可以按照使用的树脂成分适当选择，例如可以举出二氯甲烷、三氯甲烷等卤代烃、醋酸酐、醋酸乙酯、醋酸丁酯等羧酸及其酯化物，或者丙酮、四氢呋喃、DMF、DMSO等。

将成形体浸渍在这些有机溶剂中，或者用有机溶剂喷雾或使之流下，可以从表面上除去软化或溶化的树脂成分，使表面形成凹凸形状。

或者利用钢丝刷、切削手段等，将硬度低的树脂成分从表面部分刮除，也可以形成凹凸形状。

利用以上手段使表面粗化并进行原表面加工后，如上所述，利用表面研磨的方法使表面上的细粒成分覆盖层部分破坏，使这种覆盖层和细粒成分颗粒，自制品断面上的表面部分露出。利用这种方法可以获得具有某种独特深邃感和光泽的质感。这是因为前面已经提到过那种光线独特反射现象造成的。

对于表面研磨用手段而言并没有特别限定，可以采用磨石、砂布、砂带等工具，或者抛光研磨剂、摩擦复合物(ラビングコンバウド)等研磨剂进行研磨。

作为研磨材料，可以使用以研磨作用为主的金刚石、碳化硼、刚玉、氧化铝、氧化锆，以及以研磨作用为主的硅砂研磨剂、白云石、氧化铝、氧化铬、氧化铈等。

当然，经过这种研磨后，可以使表面部分进一步粗化成凹凸形状。但是在这种情况下，如上所述，应当使至少一部分细粒成分颗粒及其覆盖层的断面露出。

利用这种方法可以制造既有优良发光特性，又有优良性质和质感的人造石。

所附的附图1是例示本发明人造石(1)的断面图。如附图1所示，人造石(1)主要是由作为透明性无机骨料的细粒成分(2)和粒径更小的微粒成分(3)以及作为粘合剂的树脂成分(4)构成的。

细粒成分(2)的表面烧结覆盖有蓄光性或紫外线发光性物质(5)，人造石(1)的表面已被研磨。

对于这种构成而言，从外部照射的光线可以抵达内部烧结的覆盖物质(5)处，而且树脂成分(4)使用甲基丙烯酸树脂(MMA树脂)的情况下，光线能够入射到人造石(1)厚度方向的全部区域中。

因此，入射光进入其内部，而且还能从内部发光。也就是说，光吸收层和发光层变厚。正是由于这个原因，才能在短时间内蓄光，而且还能提高发光效率。

因为仅在细粒成分表面上覆盖，所以才能使夜光材料或荧光材料的用量减少。

以下说明实施例。当然本发明并不限制在这些实施例上。

实施例

实施例1

首先使用铝酸锶类蓄光材料，在大约1000℃下使粒径10～25目的天然硅石粉表面形成厚度约30μm厚表面烧结层，使用的这种细粒成分占全部细粒成分的50重量％；按照重量比2∶1的比例，使用细粒成分与平均粒径230目碳酸钙微粒成分，使这两种成分在组合物总量中占89重量％，而且使用11重量％的甲基丙烯酸甲酯(MMA)和占MMA1.5重量％的固化剂，将其均匀混合后制成浆。

将这种组合物置于模具框内，将其成形为厚度约15mm的板状体。

接着，使用金刚石类磨石和碳化硅·氧化镁类磨石研磨表面。利用这种方法使具有烧结覆盖层的细粒成分，该烧结层和细粒成分的部分断面露出。

得到的人造石，在整个厚度方向显示出夜光性和蓄光/发光特性，一般具有深邃感的乳白色大理石纹理，内部不存在气泡，而且组成均一。

按照日本工业标准JIS K-7112进行试验，比重2.29。而且吸水率为0.13％。其他特性示于下表1中。表1

项目	结果	试验条件
项目	结果	试验条件	弯曲强度	31.30kgf/cm	JIS A 5209
压缩强度	1400kgf/cm²	十字头速度0.5毫米/分，负载传感器2吨	弯曲强度	31.30kgf/cm	JIS A 5209
压缩强度	1400kgf/cm²	十字头速度0.5毫米/分，负载传感器2吨	冲击强度	4.58kgf·cm/cm²	振动型冲击试验
硬度	1021kgf/cm²	按JIS Z-2244得到的维氏硬度	冲击强度	4.58kgf·cm/cm²	振动型冲击试验
硬度	1021kgf/cm²	按JIS Z-2244得到的维氏硬度	线膨胀系数	0.65(×10^-5K)	TMA(30～100℃)
耐磨损性	0.03克	JIS A5209落砂式磨损试验	线膨胀系数	0.65(×10^-5K)	TMA(30～100℃)

经过3％盐酸水溶液8小时浸渍和3％氢氧化钠水溶液8小时浸渍的耐酸性和耐碱性试验，未发现异常。

得到的制品作为建筑物的墙板使用后，可以得到一种具有深邃感的漂亮花岗岩纹理的墙壁。

实施例2

首先使用铝酸锶类蓄光材料，在大约700℃下使粒径5～50目的透明玻璃粉表面形成厚度约40μm厚的表面烧结层，使用的这种细粒成分占全部细粒成分的40重量％；按照重量比2∶1的比例，使用细粒成分与平均粒径为250目的天然硅石粉末微粒成分，使这两种成分在组合物总量中占87重量％，而且使用13重量％的甲基丙烯酸甲酯(其中含有2.0重量％的过氧化物类固化剂)，将其均匀混合后，加压加热成形，制成厚度12mm的板状体。

接着，使用金刚石类磨石和碳化硅氧化镁类磨石研磨表面，进而在1100千克/平方厘米的水喷射压力下(喷嘴直径0.75mm，喷射距离40mm)，仅仅除去表面部分的树脂。

得到的人造石，通常是具有深邃感和防滑功能的材料，在夜间因其蓄光性而能够在整个厚度方向上长时间内可视。

作为异常情况下停电时的夜光引导标识性建材，是可以有效使用的人造石。

产业上利用的可能性

如上所述，本发明提供一种夜光性等光特性优良，而且具有某种深邃感和光泽的优美色调以及良好特性的高密度人造石。而且，这种优良制品的制造，与传统品相比，能够在极低成本下实现。

Claims

1、一种夜光或荧光人造石，其中含有无机骨料和树脂，其特征在于至少一部分所说的无机骨料是表面上烧结有蓄光性或紫外线发光性的夜光或荧光物质，或者常温下覆盖有所说物质的透明性无机骨料，这种无机骨料的配入比例为组合物总重量的5～65重量％。

2、按照权利要求1所述的夜光或荧光人造石，其特征在于所说的透明性无机骨料是玻璃或硅石。

3、按照权利要求1所述的夜光或荧光人造石，其中所说的表面上烧结有蓄光性或紫外线发光性的夜光或荧光物质，或者常温下覆盖有所说物质的透明性无机骨料，占配入无机骨料的20～80重量％。

4、按照权利要求1所述的夜光或荧光人造石，其中所说的树脂是甲基丙烯酸树脂。

5、按照权利要求1所述的夜光或荧光人造石，其中所说的配入的无机骨料由5～70目细粒成分和100目以下微粒成分组成，所说的细粒成分中至少一部分是表面上烧结有蓄光性或紫外线发光性的夜光或荧光物质，或者常温下覆盖有所说物质的透明性无机骨料。

6、按照权利要求5所述的夜光或荧光人造石，其中在组成成分中有10～100重量％是表面上烧结有蓄光性或紫外线发光性的夜光或荧光物质，或者常温下覆盖有所说物质的透明性无机骨料。

7、按照权利要求5所述的夜光或荧光人造石，其中细粒成分与微粒成分的重量比为1∶1～4∶1。

8、按照权利要求1所述的夜光或荧光人造石，其中所说的夜光或荧光物质覆盖层的厚度为5～50μm。

9、按照权利要求1所述的夜光或荧光人造石，其中所说的树脂比例低于15重量％。

10、按照权利要求9所述的夜光或荧光人造石，其中所说的树脂比例低于10重量％。