DE69837563T2

DE69837563T2 - Kunststein

Info

Publication number: DE69837563T2
Application number: DE69837563T
Authority: DE
Inventors: Mieko Chiyoda-ku SAKAI; Kenichiro Kisarazu-shi SAITO
Original assignee: Doppel Co Ltd
Current assignee: Doppel Co Ltd
Priority date: 1998-01-16
Filing date: 1998-01-16
Publication date: 2007-07-26
Anticipated expiration: 2018-01-17
Also published as: JP4086469B2; US6309562B1; CA2318123C; EP1057797B1; AU746444B2; WO1999036370A1; AU5496398A; EP1057797A4; CN1284935A; DE69837563D1; CN1102546C; KR100516350B1; EP1057797A1; CA2318123A1; KR20010040344A

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung der vorliegenden Anmeldung betrifft einen Kunststein. Genauer betrifft die Erfindung der vorliegenden Anmeldung einen leuchtenden Kunststein mit Licht-regenerierender Funktion oder nachtleuchtender Funktion, der ausgezeichnete Leuchtkraft und Dauerhaftigkeit der Leuchtkraft zeigt, welcher als Baustoff, Sicht verbessernde Materialien und dergleichen nützlich ist; insbesondere beispielsweise als in der Nacht oder in dunkler Umgebung sichtbare Verzierungen, beispielsweise Richtungsanzeiger, Lageführungen, usw.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Auf dem Fachgebiet gut bekannte Kunststeine werden durch Vermischen von zerstoßenem, natürlich vorkommendem Gestein mit Harz und Verfestigen des erhaltenen Produkts hergestellt. Weiterhin wurden verschiedene Verbesserungen an diesen künstlichen Steinen vorgenommen, um Produkte mit dem Aussehen wie natürlich vorkommendes Gestein, wie Marmor, ein Granitgestein, usw., und dennoch mit ausgezeichneter Härte und Festigkeit zu erhalten.
Als Versuch, die Funktion und Leistung der vorstehenden Kunststeine zu verbessern, wurde vorgeschlagen, eine Licht-emittierende Funktion, durch Anwenden einer lumineszierenden oder fluoreszierenden Substanz oder einer Licht-emittierenden Substanz, wie ein Lichtspeichermaterial, zu verleihen. Als solche Versuche wird ein Verfahren vorgeschlagen, das Verfestigen eines Gemisches umfasst, welches durch Vermischen einer phosphoreszierenden Substanz mit einer Harzkomponente, die als das Bindemittel von einem Kunststein verwendet wird, erhalten wird, oder ein Verfahren, das Herstellen des Kunststeins durch Vermischen der Licht-speichernden, fluoreszierenden Substanz oder einer im ultravioletten Licht fluoreszierenden Substanz, beispielsweise Strontiumaluminat, mit einem ungesättigten Polyester, einem Methacrylharz, einem Glas, usw., und, nach Verfestigen des erhaltenen Gemisches, Zerstoßen desselben, um Zuschlagstoffe für den Kunststein bereitzustellen, umfasst.
JP 60077158 offenbart einen Beton, der einen anorganischen Füllstoff, ein Harz und ein Lichtspeicherpigment umfasst.
Jedoch die bislang bekannten lumineszierenden oder fluoreszierenden Kunststeine, die durch eines der vorstehend bekannten Verfahren erhalten wurden, basieren auf der phosphoreszierenden Funktion der Lichtspeichermaterialien und dergleichen, und sind dennoch in der anfänglichen Helligkeit oder in der Dauerhaftigkeit der Helligkeit zu verbessern. Vom Standpunkt der praktischen Unfallvorbeugung wird ein Kunststein, der in der Leuchtkraft noch verbessert ist und eine länger anhaltende Leuchtkraft aufweist, gefordert.
In den üblichen Kunststeinen war darüber hinaus die wirksame phosphoreszierende Funktion nur von den freiliegenden Oberflächenteilen der Harzkomponenten oder der Zuschlagstoffe verfügbar und nicht von den Lichtspeichermaterialien oder der in die Form des Kunststeins eingearbeiteten fluoreszierenden Substanz. Jedoch ist eine fluoreszierende Substanz, wie ein Lichtspeichermaterial und dergleichen, sehr kostspielig, und auch eine kleine Menge der Zugabe von solcher fluoreszierender Substanz erhöht stark die Produktkosten des Kunststeins um etwa das drei- bis zehnfache. Folglich waren solche üblichen Kunststeine, die durch inneres Einarbeiten der fluoreszierenden Substanz hergestellt wurden, kostenaufwändig und deshalb praktisch unausführbar.
Somit war es üblich geworden, eine Licht-emittierende Schicht nur auf dem Oberflächenteil des geformten Kunststeins, oder nur auf den Leitzahlen bzw. Leitsymbolen oder -mustern bereitzustellen; jedoch macht es die örtliche Aufteilung des Lichtspeichermaterials und dergleichen weiter schwierig, die Helligkeit und Dauerhaftigkeit der Helligkeit zu verbessern. Da jedoch die Licht-emittierende Schicht von einem üblichen Typ in der Anhaftungsfestigkeit mit dem Grundmaterial verschlechtert ist und in der Beständigkeit gegen Abrieb schlecht ist, zeigten sich Probleme, indem die gewünschte Funktion, insbesondere bei Verwendung auf Fußbodenbelag, aufgrund der Trennung, des Abschälens, Verschleiß, usw., von der Licht-emittierenden Schicht nicht erzielt wurde.
Folglich gab es, auch im Fall wenn die Lichtspeichersubstanz nur für Figuren bzw. Symbole und Muster verwendet wurde, noch einen Bedarf zur Verwirklichung eines neuen Kunststeintyps, der in seiner phosphoreszierenden Leuchtkraft und Dauerhaftigkeit der Leuchtkraft noch ausgezeichnet ist, und dennoch in der Anhaftung und Integration mit dem Grundmaterial der Licht-emittierenden Schicht verbessert ist und in den mechanischen Eigenschaften, wie der Beständigkeit gegen Abrieb, usw., zur Verwendung als beispielsweise eine Lichtleitvorrichtung in dunkler Umgebung oder Ziermaterial in der Nachtzeit geeignet ist.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Um die vorstehend genannten Probleme zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung einen Kunststein bereit, der, bezogen auf die Gesamtmenge des Produkts, 82–93 Gewichtsprozent anorganischen Zuschlagstoff und 7–18 Gewichtsprozent Harz als Hauptkomponenten umfasst, wobei der anorganische Zuschlagstoff mindestens als einen Teil davon eine lumineszierende, fluoreszierende oder nachtleuchtende Substanz und einen transparenten anorganischen Zuschlagstoff enthält, wobei die lumineszierende, fluoreszierende oder nachtleuchtende Substanz auf dessen Oberfläche gebrannt ist, und das Produkt weiterhin 0,5–3,5 Gewichtsprozent von einer organischen, Stickstoff enthaltenden Verbindung bezüglich einer Gesamtmenge eines in den Formkörper hinein zu mischenden Produkts enthält.
Weiterhin stellt die vorliegende Erfindung einen wie vorstehend beschriebenen Kunststein bereit, worin die organische, Stickstoff enthaltende Verbindung ein Amin, vorzugsweise ein cyclisches Amin und bevorzugter ein cyclisches Amin, das eine Carbonyloxygruppe (-CO-O-) enthält, ist.
Die erfindungsgemäße Kunststeinzusammensetzung wird zuerst beschrieben. Als die Hauptkomponente enthält der Kunststein einen anorganischen Zuschlagstoff und ein Harz. Für den in der vorliegenden Erfindung verwendbaren anorganischen Zuschlagstoff sind jene, ausgewählt aus einem breiten Bereich von Materialien, wie natürlich vorkommendem Gestein, natürlich vorkommenden Mineralien, künstlich synthetisierten anorganischen Materialien, Gläsern, Metallen, usw., verwendbar.
Die Menge des in das Produkt eingearbeiteten anorganischen Zuschlagstoffs macht 82 bis 93 Gewichtsprozent der Gesamtmenge des Produkts aus. Andererseits macht das Harz 7 bis 18 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmenge des Produkts, aus. Die Summe (Gesamtheit) der beiden Komponenten macht weniger als 99,5 Gewichtsprozent der Gesamtmenge des Produkts aus.
Es ist in der vorliegenden Erfindung am wichtigsten, das heißt, in dem Licht-emittierenden Teil, dass mindestens ein Teil des vorstehend erwähnten anorganischen Zuschlagstoffs eine Licht lumineszierende, fluoreszierende oder nachtleuchtende Substanz und einen transparenten anorganischen Zuschlagstoff oder einen transparenten anorganischen Zuschlagstoff mit einer Oberflächenbeschichtung, die eine lumineszierende, fluoreszierende oder nachtleuchtende Substanz umfasst, enthält.
Wenn ein transparenter anorganischer Zuschlagstoff zusammen mit der lumineszierenden, fluoreszierenden oder nachtleuchtenden Substanz eingearbeitet wird, liegt das Gewichtsverhältnis von diesen Komponenten im Bereich von 1 : 2 bis 1 : 200, und die Gesamtheit von beiden macht 82 bis 93 Gewichts prozent der Gesamtzusammensetzung von dem Licht-emittierenden Teil aus.
Weiterhin kann ein transparenter anorganischer Zuschlagstoff, der mit einer in die Oberfläche eingebrannten Beschichtung ausgestattet ist, unter Anwendung der lumineszierenden, fluoreszierenden oder nachtleuchtenden Substanz, in den Licht-emittierenden Teil eingearbeitet werden.
Die vorstehend genannten Erfordernisse werden zuerst bezüglich der mechanischen Eigenschaften, wie Beständigkeit gegen Abschälen, Abfallen und Abrieb sowie der Phosphoreszenz, bezüglich der Licht-emittierenden Eigenschaften definiert.
Als bevorzugte anorganische Zuschlagstoffe kann eine Kombination der nachstehenden zwei Arten erwähnt werden. Insbesondere sind dies kleine anorganische Teilchen im Bereich von 5 bis 70 Mesh (bezogen auf Tyler-Siebe); d.h. eine Komponente, die aus kleinen Teilchen von anorganischen Materialien besteht, welche in geeigneter Weise aus beispielsweise einem Mineral, wie einem Quarzit, einem Olivin, einem Feldspat, einem Glimmer, usw., einem natürlich vorkommenden Stein, wie einem Granit, einem metamorphen Stein, usw.; einem Porzellan, einem Glas, einem Metall, usw., ausgewählt sind.
Weiterhin wird eine Komponente von feinen Teilchen, die durch ein 100 Mesh-Sieb (bezogen auf Tyler-Siebe) passen, günstig zusammen mit der Komponente der vorstehend genannten kleinen Teilchen verwendet. Als die feine Teilchenkomponente kann beispielsweise eine feine Teilchenkomponente, ausgewählt aus verschiedenen Typen von natürlich vorkommenden oder künstlichen Materialien, erwähnt werden. Insbesondere sind leicht zugängliche feine Teilchenkomponenten, wie die Pulver von Calciumcarbonat, Aluminiumhydroxid, siliziumhaltiges Gestein, usw., verwendbar.
Als ein Teil der vorstehend genannten feinen Teilchenkomponente können eine Komponente zum Einstellen des Farbtons, wie Mangandioxid, Titandioxid, Zirkoniumsilikat, Eisenoxid, usw., oder eine Komponente zum Ausstatten des Produkts als nicht entflammbar/nicht brennbar, wie Antimontrioxid (Pentaoxid), eine Borverbindung, eine Bromverbindung, usw., eingearbeitet werden.
Die vorstehend genannte kleine Teilchenkomponente wirkt hauptsächlich, um das äußere Aussehen und die mechanischen Eigenschaften der erhaltenen Kunststeinform zu beeinflussen. Die feine Teilchenkomponente besteht aus Teilchen, die in den Abmessungen viel kleiner sind, verglichen mit jenen, die durch ein 100 Mesh-Sieb gelangen, welche die kleine Teilchenkomponente ausmachen, und die feinen Teilchen dringen in die Räume unter den einzelnen Teilchen der kleinen Teilchenkomponente ein, um die Zwischenräume zu füllen, wodurch sie dazu beitragen, dass die Eigenschaften, wie Härte und Flexibilität, erhalten werden. Die kleine Teilchenkomponente und die feine Teilchenkomponente werden vorzugsweise bei einem Verhältnis, auf das Gewicht, von 0,5 : 1 bis 5 : 1, bevorzugter 1 : 1 bis 4 : 1, vermischt.
Wenn die kleine Teilchenkomponente und die feine Teilchenkomponente in Kombination eingearbeitet werden, um den erfindungsgemäßen Kunststeinformling aufzubauen, kann der Aufbau des Licht-emittierenden Teils wie nachstehend angenommen werden.
<A> Beim Anwenden einer lumineszierenden, fluoreszierenden oder nachtleuchtenden Substanz und eines transparenten anorganischen Zuschlagstoffs als Teil des anorganischen Zuschlagstoffs, ist es bevorzugt, dass der transparente anorganische Zuschlagstoff mindestens als ein Teil der kleinen Teilchenkomponente verwendet wird, während die lumineszierende, fluoreszierende oder nachtleuchtende Substanz mindestens als ein Teil der feinen Teilchenkomponente eingesetzt wird.
Bezüglich der kleinen Teilchenkomponente, die als der transparente anorganische Zuschlagstoff verwendet wird, bedeutet es, dass die kleine Teilchenkomponente eine anorganische Komponente darstellt, die im Wesentlichen eine hohe Lichtdurchlässigkeit aufweist. Obwohl es verschiedene Grade der Durchlässigkeit gibt, werden die natürlich vorkommenden oder künstlich synthetisierten anorganischen Substanzen mit einer relativ hohen Lichtdurchlässigkeit in der vorliegenden Erfindung verwendet. Folglich kann die transparente anorganische feine Teilchenkomponente gefärbt sein oder kann in einem Zustand mit der innewohnenden Farbe vorliegen.
Repräsentative Beispiele, die zur Verwendung als die transparente, anorganische kleine Teilchenkomponente erwähnt werden können, schließen Quarzsteine, Quartzite, Gläser, usw. ein, sind jedoch nicht nur darauf begrenzt.
In der vorliegenden Erfindung wird eine leuchtende Komponente mit einer Lichtspeicherfunktion, bestehend aus Teilchen, die durch 100 Mesh-Siebe gelangen, als ein Teil der feinen Teilchenkomponente eingearbeitet. Repräsentative Beispiele für solche Komponenten schließen ein Lichtspeichermaterial, basierend auf Strontiumaluminat und Zinksulfat, usw., ein. Diese verschiedenen Typen von Materialien können in der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Als die anorganische kleine Teilchenkomponente, die, wie vorstehend beschrieben, als Zuschlagstoff des Kunststeins dient, werden die Teilchen im Bereich von 5 bis 70 Mesh in der Größe verwendet. Dies ist ein bevorzugtes Erfordernis, wenn die kleine Teilchenkomponente in Kombination mit der anorganischen feinen Teilchenkomponente verwendet wird.
Bezüglich der vorstehend beschriebenen anorganischen Komponenten sind nicht nur die Größe, sondern auch das Mischverhältnis davon ein wichtiger Faktor in der vorliegenden Erfindung.
Insbesondere genügen, Bezug nehmend auf die Komponente des erfindungsgemäßen Kunststeins, das Gewicht der anorganischen kleinen Teilchenkomponente (W₁), das Gewicht der anorganischen feinen Teilchenkomponente (W₂) und das Gewicht der lumineszierenden, fluoreszierenden oder nachtleuchtenden Komponente mit der Lichtspeicherfunktion und Licht emittierenden Funktion (W₃) vorstehend vorzugsweise einer Beziehung, die wie nachstehend ausgedrückt wird: W1 : (W2 + W3) = 0,5 : 1 – 5:1 W3/W2 ≥ 1/50.
Hinsichtlich des Verhältnisses W₁ : (W₂ + W₃) ist ein Bereich von etwa 1 : 1 bis 4 : 1 bevorzugter.
Weiterhin genügt für die anorganische kleine Teilchenkomponente, wie vorstehend beschrieben, das Gewicht der transparenten anorganischen kleinen Teilchenkomponente vorzugsweise der nachstehenden Beziehung: (0,5 – 1,0) W1.
Die vorstehend genannten Erfordernisse sind erwünscht, um die physikalischen Eigenschaften, wie Festigkeit, Härte, Dichte, usw., die für einen Kunststein notwendig sind, sowie die optische Funktion; d.h. eine regenerative Leuchtkraft, für den erfindungsgemäßen Kunststein zu realisieren.
Die Größe der Teilchen, die jede von den Komponenten aufbaut, ist in geeigneter Weise in Abhängigkeit von der Größe und dem Mischverhältnis, der in Kombination zu verwendenden Komponente ausgewählt, jedoch ist es im Allgemeinen bevorzugt, dass die feine Teilchenkomponente und die lumineszierende, fluoreszierende oder nachtleuchtende Komponente mit Lichtspeicherfunktion und Licht-emittierender Funktion aus Teilchen von etwa 150 bis 325 Mesh in der Größe besteht.
Die Lichtspeicherungsfunktion und die Licht-emittierende Funktion des Kunststeins werden nachstehend weiter genauer beschrieben. In dem erfindungsgemäßen Kunststein wird die Lichtspeicherfunktion und Licht-emittierende Funktion wirksam realisiert, um einen Kunststein mit einer lumineszierenden, fluoreszierenden oder nachtleuchtenden Eigenschaft bereitzustellen, durch:

1) Eine transparente, anorganische kleine Teilchenkomponente wird für 50 bis 100 Gewichtsprozent der anorganischen kleinen Teilchenkomponente eingearbeitet; und
2) die lumineszierende, fluoreszierende oder nachtleuchtende Komponente, die aus Teilchen besteht, die durch ein 100 Mesh-Sieb gelangen, wird in einem vorstehend ausgewiesenen Verhältnis eingearbeitet.

Durch Verwirklichen des regenerativen Kunststeins, wird, indem man den vorstehend genannten Eigenschaften genügt, die Lichtemission einbezogen, wobei ein Anteil eine gewisse Dicke aufweist. Das heißt, im Gegensatz zu üblichen Produkten, wird die Licht-emittierende Funktion nicht nur auf die Oberflächenschicht begrenzt, sondern das Licht wird über die gesamte Dicke des Kunststeins hinaus emittiert. Somit wird ein Kunststein mit ausgezeichneter Leucht- und Fluoreszenzleistung und wirtschaftlich überlegen bezüglich der Verwendung der kostspieligen regenerativen Leuchtkomponente bereitgestellt.
Der Grund für das vorstehend Genannte kann wie nachstehend erläutert werden. Durch Anwenden der transparenten kleinen Teilchenkomponente als transparente Zuschlagstoffe kann das von dem Äußeren abgestrahlte Licht in das Innere des Kunststeins überführt werden und eindringen, und das Licht kann dann wirksam von der lumineszierenden oder der fluoreszierenden Komponente absorbiert werden; weiterhin kann durch Bereitstellen einer Licht-emittierenden Schicht, die die lumineszierende, aus dem Lichtspeichermaterial mit einer ausreichenden Dicke hergestellte Komponente darin dispergiert umfasst, eine hohe Leuchtkraft für eine lange Zeitdauer beibehalten werden. Da somit die transparente anorganische kleine Teilchenkomponente ausgezeichnete Lichtdurchlässigkeit aufweist, kann eine hohe Helligkeit während der Zeit der Lichtemission realisiert werden.
Wie vorstehend beschrieben, macht die transparente Komponente vorzugsweise 30 bis 100 Gewichtsprozent, bezogen auf die gesamte kleine Teilchenkomponente, aus. Vom Standpunkt der Phosphoreszenzfunktion ist es natürlich bevorzugt, dass die transparente Komponente 100 % ausmacht, bezüglich der mechanischen Eigenschaften des Kunststeins, wie Festigkeit und äuße rer Aufbau. Der Aufbau der vorliegenden Erfindung ist natürlich nicht nur darauf begrenzt, allerdings ist es schwierig, die gewünschte optische Funktion zu erreichen, wenn die transparente Komponente weniger als 30 % ausmacht.
<B> Beim Anwenden von transparenten anorganischen Zuschlagstoffen mit der lumineszierenden, fluoreszierenden oder nachtleuchtenden Substanz, die auf deren Oberfläche als ein Teil der anorganischen Zuschlagstoffe gebrannt ist, kann die kleine Teilchenkomponente jene umfassen, die über mindestens einen Teil davon transparent ist, und die auf die Oberfläche gebrannte lumineszierende, fluoreszierende oder nachtleuchtende Substanz aufweist. In anderen Worten umfasst ein Teil oder alles von der kleinen Teilchenkomponente einen transparenten anorganischen Zuschlagstoff, dessen Oberfläche mit der lumineszierenden, fluoreszierenden oder nachtleuchtenden Substanz beschichtet ist. Als die bevorzugten Beispiele der kleinen Teilchenkomponente, die die transparenten anorganischen Zuschlagstoffe umfasst, können Gläser und siliziumhaltiges Gestein, usw. erwähnt werden.
Bezüglich der kleinen Teilchenkomponente, die in die Zusammensetzung zu mischen ist, ist es bevorzugt, dass der vorstehend erwähnte transparente anorganische Zuschlagstoff mit Leuchtstoff, fluoreszierendem Stoff oder nachtleuchtendem Stoff, als eine regenerative lumineszierende Substanz, als die Oberflächenbeschichtungsschicht 10 bis 100 % (auf das Gewicht) der Komponente ausmacht.
Im Fall des transparenten anorganischen Zuschlagstoffs und insbesondere der kleinen Teilchenkomponente mit einer darauf gebrannten Beschichtung umfasst die Oberfläche der die transparente kleine Teilchenkomponente ausmachenden Teilchen eine Beschichtung mit einigen bis zu einigen zehn Mikrometern in der Dicke, beispielsweise eine Beschichtung von 5 bis 50 μm in der Dicke, bevorzugter eine Beschichtung von etwa 20 bis 40 μm in der Dicke. Insbesondere kann die Beschichtung durch Ein brennen bei einer hohen Temperatur und im Bereich von 120 bis 1200°C gebildet werden.
Als die einzubrennende Substanz können beliebige von der Lichtspeichersubstanz, wie Strontiumaluminat, verwendet werden.
Das Einbrennen kann nicht nur durch die verschiedenen, auf dem Fachgebiet bekannten Verfahren ausgeführt werden, sondern beispielsweise durch Vermischen des transparenten anorganischen Zuschlagstoffs, beispielsweise der vorstehenden kleinen Teilchenkomponente, zu einer Dispersion oder einer Paste, die darin dispergiertes Pulver oder Teilchen eines Lichtspeichermaterials, wie Strontiumaluminat, umfasst, gefolgt von Trocknen und Einbrennen.
In der wie vorstehend beschriebenen, vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass die Größe der Teilchen, die die anorganische kleine Teilchenkomponente ausmachen, ausgewiesen ist. Insbesondere besteht die anorganische kleine Teilchenkomponente aus Teilchen von 5 bis 70 Mesh in der Siebgröße, wie vorstehend beschrieben. Falls es beispielsweise erwünscht ist, den oberen oder den unteren Teil durch Anwenden von gefärbten Teilchen oder farblosen Teilchen dicht einzufärben, können kleine Teilchen verwendet werden, die sich in Abhängigkeit davon, ob sie gefärbt sind oder nicht, in der Größe unterscheiden. Jedoch die Anwendung von Teilchen, die sich in der Größe unterscheiden, in einer großen Menge verschlechtert die Festigkeit des Produkts und ist dadurch nicht bevorzugt.
Andererseits sind, wie vorstehend beschrieben, die die feinen Teilchenkomponenten ausmachenden Teilchen jene, die durch ein 100 Mesh-Sieb passen, weil sie ausreichend unter den Teilchen der kleinen Teilchenkomponente eingearbeitet werden sollten. Genauer sind die Teilchen vorzugsweise etwa 150 bis 250 Mesh in der Siebgröße.
Was bei dem erfindungsgemäßen hochdichten Kunststein wichtig ist, ist abgesehen von einigen Ausnahmen, dass die an organische Zuschlagstoffkomponente vorzugsweise gleichförmig in dem Produkt dispergiert ist.
Die Harzkomponente kann aus einem breiten Bereich von Wärme härtenden Harzen ausgewählt sein.
Insbesondere kann ein Acrylharz, ein Methacrylharz, ein ungesättigtes Polyesterharz, ein Epoxidharz oder ein Copolymer davon beispielhaft angegeben werden. Vom Standpunkt der Transparenz, Härte, Festigkeit, usw. ist unter ihnen ein Methacrylharz besonders bevorzugt. Wie vorstehend beschrieben, wird die Harzkomponente vorzugsweise derart vermischt, dass sie 7 bis 18 Gewichtsprozent, bezogen auf die gesamte Zusammensetzung des Produkts, ausmachen kann. Die Harzkomponente leistet durch Einschließen der kleinen Teilchenkomponente oder der feinen Teilchenkomponente, die das Netzwerk bildet und alle miteinander verbindet, einen Beitrag und verleiht dem fertigen Produkt Elastizität und Zugfestigkeit. Die Menge des anorganischen Zuschlagstoffs, die die kleine Teilchenkomponente und die feine Teilchenkomponente umfasst, ist begrenzt. Insbesondere muss die Menge der Harzkomponente 82 Gewichtsprozent oder mehr und vorzugsweise 88 Gewichtsprozent oder mehr ausmachen. Wenn die Menge jedoch 93 % übersteigt, wird das Produkt so brüchig bzw. spröde, dass das Produkt praktisch nicht ausführbar wird. Wenn die Menge weniger als 82 Gewichtsprozent ist, wird das Produkt so weich, dass es unmöglich wird, die Gesteinseigenschaften zu erzeugen, und der anwendbare Bereich des Produkts wird ähnlich zu jenem einer Harzplatte.
Die vorstehende Tatsache bedeutet, dass Komponenten, die von der kleinen Teilchenkomponente und der feinen Teilchenkomponente der natürlich vorkommenden Steine und dergleichen verschieden sind, d.h. die Harzkomponente, nicht oberhalb 18 Gewichtsprozent vorliegen sollten.
Wenn die Harzkomponente etwa 18 % übersteigt, wird das Produkt ähnlich wie Kunststoff, und es ist kein Kunststein mehr, sondern nur noch dem Namen nach. Wenn die Menge der Harzkomponente zu stark vermindert wird, kann das äußere Aus sehen des Produkts einer natürlichen Farbe nahe gebracht werden, jedoch wird das Produkt so brüchig bzw. spröde, dass es praktisch nicht ausführbar wird. Aus den vorstehend erwähnten Standpunkten wird die Harzkomponente bevorzugter bei einer Menge von 9 bis 12 Gewichtsprozent eingearbeitet.
Beim Ausführen der vorliegenden Erfindung ist das Verhältnis der Bestandteilskomponenten wichtig. Besonders wichtig ist das Verhältnis der Harzkomponente und der anderen Komponenten. Die vorliegende Erfindung ist in einem Aspekt dadurch gekennzeichnet, dass sie ein hochdichtes Produkt mit einer dichten Textur ermöglicht. Der wie hierin angeführte Begriff „hohe Dichte" bedeutet, dass die kleine Teilchenkomponente und die feine Teilchenkomponente, die in das Kunststeinprodukt eingearbeitet werden, in hoher Dichte vorliegen, und der Grad dieser hohen Dichte kann insbesondere von der Dichte von 2,2 g/cm³ oder höher, welche den Wert eines üblichen Kunststeins übersteigt, verstanden werden.
In der vorliegenden Erfindung ist es außerdem wichtig, dass eine Stickstoff enthaltende, organische Verbindung in einer Menge von 0,5 bis 3,5 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmenge des Produkts, eingearbeitet wird.
Durch Vermischen der Stickstoff enthaltenden, organischen Verbindung bei einem wie vorstehend ausgewiesenen Mischverhältnis kann die anfängliche phosphoreszierende Helligkeit des Kunststeinformlings gemäß der vorliegenden Erfindung stark verbessert sein und die Dauerhaftigkeit davon wird hervorragend.
Als ein Beispiel der vorstehenden Stickstoff enthaltenden, organischen Verbindung kann beispielsweise ein Amin, ausgedrückt durch die nachstehende Formel,
(worin R¹, R² und R³ jeweils ein Wasserstoffatom oder eine Kohlenwasserstoffgruppe wiedergeben, die eine substituierbare Gruppe aufweisen können, wobei alle von den R¹, R² und R³ nicht gleichzeitig Wasserstoffatome sein dürfen; zwei von R¹, R² und R³ vereinigt werden können, unter Bildung eines Rings, und der Ring eine substituierbare Gruppe aufweisen kann), erwähnt werden.
Insbesondere als die vorstehenden Amine kann ein ringartiges Amin erwähnt werden, beispielsweise ein Piperidinring.
Als ein vorstehendes Amin kann man jene, die als Abbauvorbeugungsmittel für ein Harz bekannt sind, um den Abbau von Licht oder Wärme zu verhindern, verwenden. Tatsächlich wurde es niemals in der Technologie des Standes der Technik vorher angegeben, dass die Helligkeit und die Dauerhaftigkeit der Lichtemission durch Zugabe und Vermischen jener Substanzen, die als die, dem Abbau vorbeugenden Mittel in der Kunststeinzusammensetzung bekannt sind, stark verbessert werden können.
Insbesondere war die Menge der Zugabe eines Harzabbauverhinderungsmittels in der Technologie des Standes der Technik etwa 0,01 Gewichtsprozent, bezogen auf die Harzmenge, jedoch hat die Zugabe in einer solchen Menge keine Wirkung beim Verbessern der Helligkeit oder der Zeitdauer des Haltens der Helligkeit. Andererseits kann eine besonders hervorragende Wirkung erhalten werden, wenn ein Harzabbauverhinderungsmittel in einem Verhältnis von 0,5 bis 3,5 Gewichtsprozent, d.h. eine Menge, entsprechend etwa 5 bis 35 Gewichtsprozent, die zu dem Harz umgewandelt wird, zugegeben wird.
Bezüglich der vorstehenden Amine können jene mit einer Carbonyloxygruppe (-CO-O-) in dem Molekül als ein Amin mit ei nem besonderen Effekt erwähnt werden. Die Zugabemenge liegt im Bereich von 0,5 bis 3,5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des Produkts, jedoch besonders wirksam ist eine Zugabe von etwa 1 %.
In der vorliegenden Erfindung wird die äußere Oberfläche des Kunststeins vorzugsweise poliert oder die Oberfläche aufgeraut. Dies erfolgt, weil es vom Standpunkt der Ausführung bevorzugt ist, dass die zerstoßene kleine Teilchenkomponente an der Oberfläche freiliegt.
In der vorliegenden Erfindung ist Polieren ein praktisch zweckmäßiges Verfahren zum Freilegen des Zustands der dichten Textur des hochdichten Kunststeins mit einem kunstvollen Aussehen. Ein Teil der Ebene von dem Produkt kann natürlich poliert sein, um die kleine Teilchenkomponente freizulegen, und die Ebene mit einem anderen Aussehen von den anderen Teilen der Ebene kann als ein Muster verwendet werden.
Im Fall des Herstellens des Kunststeins ist es ein wichtiges Problem, wie der gewünschte Farbton und das Design eingestellt sind. Da es schwierig ist, Produkte von natürlich vorkommenden Steinen zu erhalten, kann das Aussehen eines Granitsteins oder eines Marmors als eines von solchen zu erreichenden Zielen eingestellt werden, weil die Farbe und der Glanz davon schön sind. In der vorliegenden Erfindung ist es möglich, Produkte mit dem Ton von einem Granitstein oder einem Marmor durch Anwenden transparenter Materialien, für die kleine Teilchenkomponente zu erhalten, weil kleine Teilchen, die durch Zerstoßen natürlich vorkommenden Gesteins, das auf Quarz basiert, erhalten werden, als die kleine Teilchenkomponente verwendet werden können.
Durch Zerstoßen von auf Quarz basierenden, natürlich vorkommenden Steinen erhaltene kleine Teilchen sind meist farblos und transparent. Auch jene, die nicht vollständig transparent sind, zeigen gewisse Licht durchlassende Eigenschaften.
Durch Zugabe eines anorganischen Pigments oder eines organischen Pigments, wie eines Azopigments, eines auf Phthalocyanin basierenden Pigments, usw., oder verschiedene Arten von Farbstoffen, kann das Produkt mit gleichförmiger Farbe, die Tiefe und Glanz aufweist, ausgestattet werden.
Um eine erfindungsgemäße gefärbte Kunststeinzusammensetzung zu erhalten, können gefärbte, granuläre Teilchen mit der gleichen Größe wie jene, die die kleine Teilchenkomponente ausmachen, als die Farbkomponente vermischt werden.
Der erfindungsgemäße hochdichte Kunststein mit den lumineszierenden, fluoreszierenden oder nachtleuchtenden sowie ausgezeichneten Farbtoneigenschaften bei üblicher Anwendung kann in einer beliebigen Form, wie Platten, Stäbe, Zylinder, usw., hergestellt werden.
Somit kann der erfindungsgemäße Kunststein durch beispielsweise ein Verfahren, das nachstehend beschrieben wird, hergestellt werden.
Insbesondere werden eine lumineszierende, fluoreszierende oder nachtleuchtende Substanz und ein transparenter anorganischer Zuschlagstoff oder ein transparenter anorganischer Zuschlagstoff mit der lumineszierenden, fluoreszierenden oder nachtleuchtenden Substanz, die auf die vorstehende Oberfläche gebrannt ist, als mindestens ein Teil des anorganischen Zuschlagstoffs verwendet, und werden in die Formvorrichtung, zusammen mit dem vorstehend erwähnten Gemisch des Harzbindemittels, das die Stickstoff enthaltende organische Verbindung umfasst, eingespritzt. Dann wird das erhaltene Gemisch druckgepresst und aus der Form genommen. Falls notwendig, kann das Formprodukt poliert oder Oberflächenaufrauungsbehandlung durch Anwendung eines Wasserstrahls und dergleichen unterzogen werden, um den Kunststeinformling zu erhalten.
Das Härten kann durch Verdichtung ausgeführt werden; d.h. durch Anwenden eines flächigen Drucks von beispielsweise etwa 5 bis 100 kgf/cm². Während des Formens wird Erhitzen durch Halten der Form bei einer Temperatur von etwa 90 bis 140°C für eine Dauer von etwa 5 bis 20 Minuten angewendet.
Wenn die vorstehende Verdichtung durch Anwenden des Gemisches von dem Harzbindemittel zum Bilden des Licht-emittierenden Teils als herausragende Teile zusammen mit dem Gemisch von dem Harzbindemittel zum Bilden des Substrats ausgeführt wird, können sie integral bzw. als ein Stück gefertigt werden, um somit einen monolithischen Formling in dem Härtungsverfahren zu erhalten. Somit können Abschälen oder Abfallen der Licht-emittierenden Herausragungen beim Auftreten verhindert werden. Weiterhin können, obwohl in Abhängigkeit von der Zusammensetzung davon, die herausragenden Teile mit ausgezeichneter Abriebbeständigkeit gebildet werden.
Das Verfahren ist unter Verwendung des vorstehenden Druckformlings wirtschaftlich vorteilhaft, weil es als ein Formverfahren angewendet werden kann, das für Massenproduktion wirksam ist, ähnlich zu dem Verfahren für das Herstellen von Formlingen mit einer relativ einfachen Form, wie Plattenformlingen, und weil der Materialverlust minimiert werden kann.
Es gibt keine besonderen Begrenzungen bezüglich der Mittel zum Polieren der Oberfläche; folglich kann zermahlenes Gestein, ein Poliertuch, ein Polierband, usw. als Werkzeug verwendet werden, oder es kann ein Poliermittel, wie ein Lederpoliermittel, eine Abriebverbindung, usw., angewendet werden.
Wie die für das Vorstehende verwendbaren, abreibenden Stoffe, können jene mit der Polierfunktion, wie Diamant, Borcarbid, Corundum, Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid, usw., und jene mit einer polierenden Funktion, wie Tripolyphosphat, Dolomit, Aluminiumoxid, Chromoxid, Ceroxid, usw., verwendet werden.
Weiterhin kann in der vorliegenden Erfindung die Oberfläche des durch Formen erhaltenen Formprodukts einer Oberflächenaufrauungsbehandlung unterzogen werden, sodass die feine Teilchenkomponente dem Oberflächenteil davon ausgesetzt sein kann.
Als Verfahren zum Realisieren des Vorstehenden kann ein Verfahren zur selektiven Entfernung der Harzkomponente angewendet werden. Insbesondere kann beispielsweise stark mit Druck beaufschlagtes Wasser auf die Oberfläche des ausgeformten Formlings eingestrahlt werden, wodurch die erhaltene Oberfläche des Formlings bearbeitet wird.
Das vorstehende Verarbeiten ist nicht begrenzt, weil es sich in Abhängigkeit von verschiedenen Verfahrensbedingungen, wie der Dicke, dem Abstand zu der Düse oder dem Verarbeitungsverfahren, usw., unterscheidet. Für ein Produkt mit der Dicke von 1 bis 20 cm im Allgemeinen kann jedoch ein Wasserdruck von etwa 50 bis 1500 kg/cm² aus einer Düse angewendet werden, die in einer Höhe von etwa 2 bis 50 mm vorgesehen ist.
Es gibt keine besonderen Begrenzungen bezüglich der Düse und des Systems zum Strahlen von Wasser unter hohem Druck. Eine Vielzahl von Arten davon kann angewendet werden.
Durch Ausführen der Oberflächenverarbeitung unter Anwendung eines wie vorstehend genannten Wasserstrahls kann die Planarisierung oder das Aufrauen der Oberflächen realisiert werden, um einen Kunststein mit einem bearbeiteten Aussehen bereitzustellen.
Durch Einarbeiten einer Harzkomponente kann das Auftreten von Oberflächentrübung des Produkts gehindert werden; darüber hinaus kann die Behandlung von flüssigen Abfällen erleichtert werden, verglichen mit dem Fall des Anwendens von Ätzbehandlung, unter Verwendung von Reagenzien.
Erforderlichenfalls kann der Oberflächenteil natürlich auch durch Anwenden eines organischen Lösungsmittels behandelt werden, wodurch die Harzkomponente durch Erweichen oder Auflösen derselben entfernt wird.
Das organische Lösungsmittel zur Anwendung in dem vorstehenden Fall kann in geeigneter Weise bezüglich der Harzkomponente ausgewählt werden und als Beispiele werden ein halogenierter Kohlenwasserstoff, wie Methylenchlorid und Chloroform, eine Carbonsäure oder eine Esterverbindung davon, wie Acetan hydrid, Essigsäureethylester, Essigsäurebutylester, usw., oder Aceton, Tetrahydrofuran, DMF, DMSO, usw., verwendet werden.
Die Oberflächenunregelmäßigkeiten können auf dem Produkt durch Eintauchen der Form in beliebige der vorstehenden organischen Lösungsmittel oder durch Sprühen des organischen Lösungsmittels auf die Form und dann Entfernen der erweichten oder gelösten Harzkomponente von dem Oberflächenteil gebildet werden.
Andererseits kann der Harzteil, der in der Härte gering ist, durch Anwenden einer Drahtbürste, einer Schneidevorrichtung, usw. abgekratzt werden, um die Oberflächenunregelmäßigkeiten zu bilden.
Nach Anwenden der Oberflächenebenenbehandlung durch Aufrauen der Oberfläche unter Anwendung einer Vielzahl der vorstehenden Mittel wird die Oberfläche wie vorstehend beschrieben poliert. Somit kann eine Oberfläche mit dem besonders bearbeiteten Aussehen mit Glanz und Helligkeit realisiert werden.
Durch Einspritzen eines Gemisches von einem anorganischen Zuschlagstoff, umfassend mindestens teilweise eine lumineszierende, fluoreszierende oder nachtleuchtende Substanz, und einen transparenten anorganischen Zuschlagstoff, oder einen transparenten anorganischen Zuschlagstoff mit der lumineszierenden, fluoreszierenden oder nachtleuchtenden Substanz, die auf die Oberfläche davon gebrannt ist, auf den geriffelten Teil, der auf der Oberfläche des Formlings gebildet wurde, ist es weiterhin möglich, einen Kunststeinformling mit dem Licht-emittierenden Teil auf den so gefüllten, geriffelten Teilen herzustellen.
Im vorstehenden Fall wiederum kann das Härten durch Druckformen als eine Ausführungsform, ähnlich zu dem vorstehend beschriebenen Verfahren, eingeführt werden, und schließlich kann der Formling in ähnlicher Weise poliert oder einer Oberflächenaufrauungsbehandlung unterzogen werden.
Beispielsweise ist es im Fall des Anwendens eines transparenten anorganischen Zuschlagstoffs mit einer Oberfläche, beschichtet mit der lumineszierenden, fluoreszierenden oder nachtleuchtenden Substanz, als dem Gemisch für das Harzformen in jedem der vorstehenden Verfahren möglich, einen Querschnitt bereitzustellen, der Teilchen und die Beschichtungsschicht, die dabei freigelegt ist, umfasst.
In einem solchen Fall wiederum kann ein Kunststein mit ausgezeichneten phosphoreszierenden Eigenschaften sowie dem besonders bearbeiteten Aussehen hergestellt werden.
In anderen Worten, wenn die lumineszierende, fluoreszierende oder nachtleuchtende Substanz durch Einbrennen der kleinen Teilchenkomponente auf die Oberfläche aufgetragen wird, können die Teilchen, die die kleine Teilchenkomponente ausmachen, sowie die Beschichtung davon als ein Querschnitt durch Anwenden von Polieren freigelegt werden. Auf diese Weise wird das Licht, das von dem Äußeren abgestrahlt wird, als ein einfallendes Licht auf die Ebene von der so exponierten, granulären Ebene, die die transparenten kleinen Teilchen umfasst, ausgestattet werden und erreichen die Beschichtungssubstanz, die in dem Formling gebrannt ist.
Im Fall eines hochtransparenten Harzes, wie eines Methacrylharzes, kann die bevorzugte Lichtdurchlässigkeit als ein Ganzes erreicht werden.
In einem solchen Fall dringt das einfallende Licht in das Innere von dem das Licht emittierenden Stoff und das Innere emittiert auch Licht.
Folglich kann Licht in einer kurzen Zeitdauer gespeichert werden und die Licht-emittierende Wirksamkeit kann erhöht werden. Wie vorstehend in der vorliegenden Erfindung beschrieben, kann weiterhin die Helligkeit und die Dauerhaftigkeit davon stark durch Zugabe einer Stickstoff-enthaltenden organischen Verbindung verbessert werden.
Bei der praktischen Verwendung des erfindungsgemäßen Kunststeins kann die Farbe mit dem Farbton und der Ansicht des ihn Umgebenden durch Aufbauen der Färbemittel abgestimmt werden.
Wenn Farbabstimmen ausgeführt wird, behält der erfindungsgemäße Kunststein wiederum die deutliche Unterscheidbarkeit und Erkennbarkeit aufgrund des Glanzes, der Fluoreszenz und Nachtleuchtkraft, bereitgestellt als die vorbestimmte Leuchtkrafteigenschaft, bei.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend genauer mit Hilfe von Beispielen beschrieben. Es sollte jedoch selbstverständlich sein, dass die vorliegende Erfindung in keiner Weise dadurch begrenzt ist.
BEISPIEL

Die nachstehende Zusammensetzung wurde bei 120°C durch Anwenden von Druck von 12 kgf/cm² für eine Dauer von 20 Minuten gehärtet.

Strontiumaluminat-Lichtspeichermaterial als eine lumineszierende oder nachtleuchtende Substanz (gelangte durch 250 Mesh-Sieb)	2,25 Gewichtsprozent
Siliziumhaltiges Gestein (10 bis 50 Mesh in der Körnigkeit)	62,75 Gewichtsprozent
pulverisiertes siliziumhaltiges Gestein (250 Mesh in mittlerer Körnigkeit)	21–24 Gewichtsprozent
Methacrylsäuremethylester (MMA)	10,9 Gewichtsprozent
auf Peroxid basierendes Härtungsmittel	0,1 Gewichtsprozent
Stickstoff enthaltende, organische Verbindung (Tetrakis(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)1,2,3,4-butantetra-carbonsäure)	0–3 Gewichtsprozent

Dann wurde das verpresste Produkt aus der Formvorrichtung entfernt, um einen Kunststeinformling mit 20 mm in der Dicke zu erhalten.
Die Oberfläche des erhaltenen Formlings wurde durch Anwenden eines auf Diamant basierenden Schleifsteins poliert.
Alle von den so erhaltenen Formlingen zeigten eine lumineszierende Phosphoreszenz und zeigten ausgezeichnete Funktion als ein Lageleitzeichen zur Verwendung in dunkler Umgebung.
Ein Phosphoreszenz-Helligkeitstest gemäß JIS-Z-9100 wurde ausgeführt, und die nachstehenden Ergebnisse wurden in Abhängigkeit von dem Unterschied in der Menge von zugegebener, Stickstoff enthaltender, organischer Verbindung erhalten.
Tabelle 1
Aus den in Tabelle 1 gezeigten Ergebnissen wird ersichtlich, dass durch Zugabe der Stickstoff enthaltenden, organischen Verbindung in einer Menge von 0,5 bis 3,5 Gewichtsprozent, vorzugsweise 1 bis 3 %, die anfängliche Helligkeit sowie die Dauerhaftigkeit der lumineszierenden Helligkeit stark verbessert werden.
Von dem Kunststein mit darin zugegebenen 1 % der Stickstoff enthaltenden, organischen Verbindung wurde gefunden, dass er ein spezifisches Gewicht von 2,33 (gemäß JIS K 7112) und eine Wasseraufnahmefähigkeit von 0,14 % aufweist. Weiter hin wurden eine Biegefestigkeit von 63,58 kgf/cm (JIS A 5209) und eine Härte von 1023 kgf/mm² (JIS Z 2244, Vicker's-Härte) für das Produkt erhalten.
Industrielle Anwendbarkeit der Erfindung
Wie vorstehend beschrieben, stellt die vorliegende Erfindung einen hochdichten Kunststein mit ausgezeichneten Leuchteigenschaften, einem überlegenen Farbton mit Tiefe und Glanz und günstigen physikalischen Eigenschaften bereit.

Claims

Kunststein, der, bezogen auf eine Gesamtmenge des Produkts, 82–93 Gewichtsprozent anorganischen Zuschlagstoff und 7–18 Gewichtsprozent Harz umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststein zusätzlich, darin hineingemischt, eine organischen Stickstoff enthaltende Verbindung mit 0,5 bis 3,5 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmenge Produkt, und, als mindestens einen Teil von dem anorganischen Zuschlagstoff, eine lumineszierende, fluoreszierende oder nachtleuchtende Substanz und einen transparenten anorganischen Zuschlagstoff; oder einen transparenten anorganischen Zuschlagstoff, wobei die lumineszierende, fluoreszierende oder nachtleuchtende Substanz auf dessen Oberfläche gebrannt ist, umfasst.
Kunststein nach Anspruch 1, worin die organische Stickstoff-enthaltende Verbindung ein Amin darstellt.
Kunststein nach Anspruch 2, worin die organische Stickstoff enthaltende Verbindung ein cyclisches Amin darstellt.
Kunststein nach Anspruch 2 oder 3, worin die organische Stickstoff-enthaltende Verbindung eine Carbonyloxygruppe enthält.