JP2000159578A - 花崗岩の粉石、砕石を利用した人造石およびその製造方法 - Google Patents
花崗岩の粉石、砕石を利用した人造石およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 花崗岩の加工時に生じる粉石や砕石の建築・
装飾・美術材料等への有効利用。 【構成】 原料として花崗岩の粉石、砕石を溶解する際
に、花崗岩の主成分のＳｉＯ2 濃度が６５ｗｔ％以下に
なるように塩基性酸化物を成分調整して添加するか、Ｌ
ｉ2 Ｏ、Ｎａ2 Ｏ、Ｋ2 Ｏ、またはこれらの炭酸塩、水
酸化物のいずれか一種以上を酸化物換算で２５ｗｔ％以
下添加することにより花崗岩の溶融物を高流動性状態と
して、鋳造、圧延、またはフロート法により成形する。
さらに、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｃｒの群からなる少
なくとも一種の金属の酸化物を４０ｗｔ％以下を加えて
溶解させて、花崗岩の主成分のＳｉＯ2 との化合物を生
成させて、該化合物の生成に伴う発色を利用して凝固後
の花崗岩マトリックスに模様を形成する。
装飾・美術材料等への有効利用。 【構成】 原料として花崗岩の粉石、砕石を溶解する際
に、花崗岩の主成分のＳｉＯ2 濃度が６５ｗｔ％以下に
なるように塩基性酸化物を成分調整して添加するか、Ｌ
ｉ2 Ｏ、Ｎａ2 Ｏ、Ｋ2 Ｏ、またはこれらの炭酸塩、水
酸化物のいずれか一種以上を酸化物換算で２５ｗｔ％以
下添加することにより花崗岩の溶融物を高流動性状態と
して、鋳造、圧延、またはフロート法により成形する。
さらに、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｃｒの群からなる少
なくとも一種の金属の酸化物を４０ｗｔ％以下を加えて
溶解させて、花崗岩の主成分のＳｉＯ2 との化合物を生
成させて、該化合物の生成に伴う発色を利用して凝固後
の花崗岩マトリックスに模様を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、花崗岩、特にその加工
の際に発生する粉石、砕石を用いた人造石およびその製
造方法に関する。
の際に発生する粉石、砕石を用いた人造石およびその製
造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】主として建築用として用いられる花崗岩
は、わが国は、ほとんどを輸入に頼っているが、その加
工現場において、切断・研磨される際の歩留まりは約５
０％であり、残余は、粉石、砕石として廃棄されてい
る。従来、これらの廃棄物は、全く利用されることがな
かった。このように、岩石原料を溶解、鋳造して新たな
付加価値を有する人造石を製造するプロセスとしては、
耐摩耗性鋳造石であるシュメルツ・バサルトが工業化さ
れているのみである。
は、わが国は、ほとんどを輸入に頼っているが、その加
工現場において、切断・研磨される際の歩留まりは約５
０％であり、残余は、粉石、砕石として廃棄されてい
る。従来、これらの廃棄物は、全く利用されることがな
かった。このように、岩石原料を溶解、鋳造して新たな
付加価値を有する人造石を製造するプロセスとしては、
耐摩耗性鋳造石であるシュメルツ・バサルトが工業化さ
れているのみである。
【０００３】シユメルツ・バサルトは、ドイツのSchmel
z basalt werk Kalenbon社によって１９２７年以来製造
販売されている発明品であって、玄武岩を原料とする耐
摩耗性タイル等の鋳造人造石であり、溶解時に添加剤と
して酸化鉄を加えて凝固時の結晶化を促進させているも
のである。シユメルツ・バサルトの代表的成分は、Ｓｉ
Ｏ2 ：４２〜４８％、Ａ１2 Ｏ3 ：１５〜１６％、Ｆｅ
2 Ｏ3 ：３〜７％、ＦｅＯ：６〜８％、ＴｉＯ2 ：１〜
３％、ＣａＯ：８〜１０％、ＭｇＯ：７〜１１％、Ｎａ
2 Ｏ：３〜４％、Ｋ2 Ｏ：１〜２％である。
z basalt werk Kalenbon社によって１９２７年以来製造
販売されている発明品であって、玄武岩を原料とする耐
摩耗性タイル等の鋳造人造石であり、溶解時に添加剤と
して酸化鉄を加えて凝固時の結晶化を促進させているも
のである。シユメルツ・バサルトの代表的成分は、Ｓｉ
Ｏ2 ：４２〜４８％、Ａ１2 Ｏ3 ：１５〜１６％、Ｆｅ
2 Ｏ3 ：３〜７％、ＦｅＯ：６〜８％、ＴｉＯ2 ：１〜
３％、ＣａＯ：８〜１０％、ＭｇＯ：７〜１１％、Ｎａ
2 Ｏ：３〜４％、Ｋ2 Ｏ：１〜２％である。
【０００４】これは、原料岩石である玄武岩の酸化鉄含
有量（Ｆｅ2 Ｏ3 ＋ＦｅＯ＝約７％）から考えて、添加
剤が酸化鉄であることが分かる。玄武岩は、塩基性火山
岩に属し、岩石学的にも硬い部類の岩石であり、シュメ
ルツ・バサルトの性質を潜在的に有しているが、シュメ
ルツ・バサルトの原料としては、特別に硬い玄武岩が選
択使用されている。製造方法は、玄武岩に添加剤を加
え、溶融し、鋳型に鋳造した後、再結晶炉で均一組織
（輝石）とするための熱処理を行っている。
有量（Ｆｅ2 Ｏ3 ＋ＦｅＯ＝約７％）から考えて、添加
剤が酸化鉄であることが分かる。玄武岩は、塩基性火山
岩に属し、岩石学的にも硬い部類の岩石であり、シュメ
ルツ・バサルトの性質を潜在的に有しているが、シュメ
ルツ・バサルトの原料としては、特別に硬い玄武岩が選
択使用されている。製造方法は、玄武岩に添加剤を加
え、溶融し、鋳型に鋳造した後、再結晶炉で均一組織
（輝石）とするための熱処理を行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】花崗岩は、長石、雲
母、石英の鉱物相で成りたっている岩石であり、独特の
美しさを有するため、土木・建築・美術等に多量に使用
されている石材である。我が国においては、これらの用
途に利用するため、現在、世界各国から花崗岩原石が輸
入されている。花崗岩原石は、利用目的に応じ切断加工
されるが、この時、粉末や切り取りの余剰部分等多量の
粉石や砕石が生じ、その量は原石の５０％以上にも達す
る。さらに切断加工された花崗岩は、外観を美麗に保つ
ため研磨工程を施さねばならず、多大の労力を要するの
みならず多量の研磨粉をも排出する。これら粉石、砕石
は、一部が路盤材等に利用されるものの大部分が廃棄さ
れており、資源有効利用の観点からの問題が大きいのみ
ならず、廃棄場所において環境問題も生じてきている。
母、石英の鉱物相で成りたっている岩石であり、独特の
美しさを有するため、土木・建築・美術等に多量に使用
されている石材である。我が国においては、これらの用
途に利用するため、現在、世界各国から花崗岩原石が輸
入されている。花崗岩原石は、利用目的に応じ切断加工
されるが、この時、粉末や切り取りの余剰部分等多量の
粉石や砕石が生じ、その量は原石の５０％以上にも達す
る。さらに切断加工された花崗岩は、外観を美麗に保つ
ため研磨工程を施さねばならず、多大の労力を要するの
みならず多量の研磨粉をも排出する。これら粉石、砕石
は、一部が路盤材等に利用されるものの大部分が廃棄さ
れており、資源有効利用の観点からの問題が大きいのみ
ならず、廃棄場所において環境問題も生じてきている。
【０００６】ところで、花崗岩は、代表的な酸性岩石で
あり、ＳｉＯ2 が主成分であるため、花崗岩を溶融し、
そのまま凝固させても、シリカガラスが形成されるのみ
である。加えて、ＳｉＯ2 が高濃度である故、溶融状態
での粘度が非常に高い。このため、花崗岩の加工現場に
おいて多量に排出される粉石、砕石の再利用は全く配慮
されていなかった。
あり、ＳｉＯ2 が主成分であるため、花崗岩を溶融し、
そのまま凝固させても、シリカガラスが形成されるのみ
である。加えて、ＳｉＯ2 が高濃度である故、溶融状態
での粘度が非常に高い。このため、花崗岩の加工現場に
おいて多量に排出される粉石、砕石の再利用は全く配慮
されていなかった。
【０００７】以上のように、従来、廃棄あるいは放置さ
れていた粉石、砕石を資源として再利用するための手段
を講じることが業界の急務であり、また、その際、これ
ら粉石、砕石を溶融凝固させただけでは二次加工（切断
・研磨）の工程が必要となるため、切断・研磨工程を省
略または簡略化させる方法が必要となる。この場合、花
崗岩は、代表的酸性岩石であるため溶融状態における流
動性が著しく悪いため、花崗岩の溶解鋳造、圧延処理を
行うことを困難にしている。したがって、溶融状態での
花崗岩の粘度低下を促進させる方法が必要となる。さら
に、溶解凝固後の花崗岩が均一ガラス相になると、花崗
岩独特の美しさが表れなくなるのみならず、その強度も
大きく損なわれるため、凝固後の花崗岩人造石を結晶化
させることが必要となる。
れていた粉石、砕石を資源として再利用するための手段
を講じることが業界の急務であり、また、その際、これ
ら粉石、砕石を溶融凝固させただけでは二次加工（切断
・研磨）の工程が必要となるため、切断・研磨工程を省
略または簡略化させる方法が必要となる。この場合、花
崗岩は、代表的酸性岩石であるため溶融状態における流
動性が著しく悪いため、花崗岩の溶解鋳造、圧延処理を
行うことを困難にしている。したがって、溶融状態での
花崗岩の粘度低下を促進させる方法が必要となる。さら
に、溶解凝固後の花崗岩が均一ガラス相になると、花崗
岩独特の美しさが表れなくなるのみならず、その強度も
大きく損なわれるため、凝固後の花崗岩人造石を結晶化
させることが必要となる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、従来、廃棄あ
るいは放置されていた粉石、砕石を資源として再利用す
るための手段として、高温溶融プロセスを用い、粉石、
砕石を溶融した後、鋳造法、圧延法、フロート成形法等
で成形することで平滑で美麗な表面を有する、二次加工
を特に必要としない人造石を製造するものである。
るいは放置されていた粉石、砕石を資源として再利用す
るための手段として、高温溶融プロセスを用い、粉石、
砕石を溶融した後、鋳造法、圧延法、フロート成形法等
で成形することで平滑で美麗な表面を有する、二次加工
を特に必要としない人造石を製造するものである。
【０００９】本発明の人造石は、花崗岩の溶解物を鋳
造、圧延、またはフロート法により成形してなり、析出
した斑状の石英結晶を含むことを特徴とする人造石であ
る。さらに、上記の人造石において、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｆ
ｅ、Ｃｕ、Ｃｒの群からなる少なくとも一種の金属の酸
化物と花崗岩の主成分のＳｉＯ2 との化合物からなる発
色成分により凝固後の花崗岩マトリックスに模様を含む
ものとした人造石である。
造、圧延、またはフロート法により成形してなり、析出
した斑状の石英結晶を含むことを特徴とする人造石であ
る。さらに、上記の人造石において、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｆ
ｅ、Ｃｕ、Ｃｒの群からなる少なくとも一種の金属の酸
化物と花崗岩の主成分のＳｉＯ2 との化合物からなる発
色成分により凝固後の花崗岩マトリックスに模様を含む
ものとした人造石である。
【００１０】また、本発明の製造方法は、１）花崗岩に
塩基性性酸化物を添加し、花崗岩を疑似塩基性岩石とし
て溶解することを特徴とする。すなわち、第１に、本発
明の製造方法は、原料として花崗岩の粉石、砕石を溶解
する際に、花崗岩の主成分のＳｉＯ2 濃度が６５ｗｔ％
以下、好ましくは６０ｗｔ％以下になるように塩基性酸
化物を成分調整して添加することにより花崗岩の溶融物
を高流動性状態として、鋳造、圧延、またはフロート法
により成形することを特徴とする人造石の製造方法であ
る。この製造方法において、塩基性酸化物としては、Ｃ
ａＯ、ＭｇＯ、Ｎａ2 Ｏ、またはこれらの炭酸塩、水酸
化物のいずれか一種以上を用いることができる。
塩基性性酸化物を添加し、花崗岩を疑似塩基性岩石とし
て溶解することを特徴とする。すなわち、第１に、本発
明の製造方法は、原料として花崗岩の粉石、砕石を溶解
する際に、花崗岩の主成分のＳｉＯ2 濃度が６５ｗｔ％
以下、好ましくは６０ｗｔ％以下になるように塩基性酸
化物を成分調整して添加することにより花崗岩の溶融物
を高流動性状態として、鋳造、圧延、またはフロート法
により成形することを特徴とする人造石の製造方法であ
る。この製造方法において、塩基性酸化物としては、Ｃ
ａＯ、ＭｇＯ、Ｎａ2 Ｏ、またはこれらの炭酸塩、水酸
化物のいずれか一種以上を用いることができる。
【００１１】また、本発明の製造方法は、２）花崗岩に
流動性低下効果の大きい塩基性の強い酸化物をＳｉＯ2
の濃度には関係なく添加して溶解することを特徴とす
る。すなわち、第２に、本発明の製造方法は、原料とし
て花崗岩の粉石、砕石を溶解する際に、Ｌｉ2 Ｏ、Ｎａ
2 Ｏ、Ｋ2 Ｏ、またはこれらの炭酸塩、水酸化物のいず
れか一種以上を酸化物換算で２５ｗｔ％以下、好ましく
は２０ｗｔ％以下添加することにより花崗岩の溶融物を
高流動性状態として、鋳造、圧延、またはフロート法に
より成形することを特徴とする人造石の製造方法であ
る。
流動性低下効果の大きい塩基性の強い酸化物をＳｉＯ2
の濃度には関係なく添加して溶解することを特徴とす
る。すなわち、第２に、本発明の製造方法は、原料とし
て花崗岩の粉石、砕石を溶解する際に、Ｌｉ2 Ｏ、Ｎａ
2 Ｏ、Ｋ2 Ｏ、またはこれらの炭酸塩、水酸化物のいず
れか一種以上を酸化物換算で２５ｗｔ％以下、好ましく
は２０ｗｔ％以下添加することにより花崗岩の溶融物を
高流動性状態として、鋳造、圧延、またはフロート法に
より成形することを特徴とする人造石の製造方法であ
る。
【００１２】さらに、本発明の製造方法は、上記の各製
造方法において、溶解した花崗岩に、さらにＴｉ、Ｚ
ｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｃｒの群からなる少なくとも一種の金
属の酸化物を４０ｗｔ％以下加えて溶解させて、花崗岩
の主成分のＳｉＯ2 との化合物を生成させて、該化合物
の生成に伴う発色を利用して凝固後の花崗岩マトリック
スに模様を形成することを特徴とする人造石の製造方法
である。
造方法において、溶解した花崗岩に、さらにＴｉ、Ｚ
ｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｃｒの群からなる少なくとも一種の金
属の酸化物を４０ｗｔ％以下加えて溶解させて、花崗岩
の主成分のＳｉＯ2 との化合物を生成させて、該化合物
の生成に伴う発色を利用して凝固後の花崗岩マトリック
スに模様を形成することを特徴とする人造石の製造方法
である。
【００１３】さらに、本発明の製造方法は、上記の製造
方法において、鋳造、圧延、またはフロート法により成
形する際の冷却条件を制御することを特徴とする人造石
の製造方法である。
方法において、鋳造、圧延、またはフロート法により成
形する際の冷却条件を制御することを特徴とする人造石
の製造方法である。
【００１４】さらに、本発明の製造方法は、上記の製造
方法において、冷却凝固した人造石を５００〜１０００
℃に再加熱して再結晶化させることを特徴とする人造石
の製造方法である。
方法において、冷却凝固した人造石を５００〜１０００
℃に再加熱して再結晶化させることを特徴とする人造石
の製造方法である。
【００１５】本発明の上記の各製造方法において、溶解
した溶融物を鋳型に鋳造することで一定形状の板材等を
得ることができるため、これを張り付けることで、路盤
敷石、建築用外壁材とすることができる。また、形状に
よっては、溶融または半溶融状態で圧延することにより
幅および長さを任意に調整した板状等の人造石材が得ら
れる。
した溶融物を鋳型に鋳造することで一定形状の板材等を
得ることができるため、これを張り付けることで、路盤
敷石、建築用外壁材とすることができる。また、形状に
よっては、溶融または半溶融状態で圧延することにより
幅および長さを任意に調整した板状等の人造石材が得ら
れる。
【００１６】また、周知のように、市販板ガラスは、フ
ロート法またはロール法で製作されている。フロート法
とは、鉛浴や錫浴上に流し込んで平坦な層となった溶融
ガラスを引き出しながら連続した板状に成形する方法で
あり、ロール法は、溶融ガラスをロール圧延して板ガラ
スを作製する方法である。本発明の各製造方法における
溶融物の粘度は、市販ガラス製造用の溶融ガラスに比べ
低粘度であるから、本発明の各製造方法における溶融物
は、板ガラスの製造と同様にフロート法やロール法によ
つても成形可能である。
ロート法またはロール法で製作されている。フロート法
とは、鉛浴や錫浴上に流し込んで平坦な層となった溶融
ガラスを引き出しながら連続した板状に成形する方法で
あり、ロール法は、溶融ガラスをロール圧延して板ガラ
スを作製する方法である。本発明の各製造方法における
溶融物の粘度は、市販ガラス製造用の溶融ガラスに比べ
低粘度であるから、本発明の各製造方法における溶融物
は、板ガラスの製造と同様にフロート法やロール法によ
つても成形可能である。
【００１７】本発明によって作製した人造花崗岩は、研
削・研磨過程を経ることなく、板状等になっているた
め、路盤材としての敷石および建築用外壁材としてその
まま利用できる。また、本発明の製造方法において、添
加剤や冷却条件を変化させ、斑状の石英結晶や縞状模様
を析出させた人造石は、建築用外壁材、張付石、外部基
礎材、建築装飾材、碑石、または墓石用石材等として利
用できる。
削・研磨過程を経ることなく、板状等になっているた
め、路盤材としての敷石および建築用外壁材としてその
まま利用できる。また、本発明の製造方法において、添
加剤や冷却条件を変化させ、斑状の石英結晶や縞状模様
を析出させた人造石は、建築用外壁材、張付石、外部基
礎材、建築装飾材、碑石、または墓石用石材等として利
用できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】花崗岩は、例えば、ＳｉＯ2 ：５
５〜８０ｗｔ％、Ａ１2 Ｏ3 ：１３〜１８ｗｔ％、Ｍｇ
Ｏ：２〜４ｗｔ％、ＣａＯ：０．５〜１４ｗｔ％、Ｆｅ
Ｏ：１〜９ｗｔ％、Ｋ2 Ｏ：〜５ｗｔ％、Ｎａ2 Ｏ：２
〜４ｗｔ％を含有する代表的な酸性岩石であり、ＳｉＯ
2 濃度によりその主たる外観が決定される。すなわち、
黒御影石と呼称される花崗岩は、ＳｉＯ2 濃度が５０〜
６０ｗｔ％であり、ＳｉＯ2 濃度が概ね７０ｗｔ％以上
の場合は、赤御影石または白御影石となる。しかしなが
ら、ＳｉＯ2 濃度以外の要因が花崗岩の外観に及ぼす作
用については未だ明確ではない。花崗岩は、上記のよう
なＳｉＯ2 濃度のため、玄武岩等の塩基性岩石に比べ溶
融状態における粘度が非常に高い特徴を有する。このた
め、溶融状態において玄武岩のように十分な流動性が確
保されない。
５〜８０ｗｔ％、Ａ１2 Ｏ3 ：１３〜１８ｗｔ％、Ｍｇ
Ｏ：２〜４ｗｔ％、ＣａＯ：０．５〜１４ｗｔ％、Ｆｅ
Ｏ：１〜９ｗｔ％、Ｋ2 Ｏ：〜５ｗｔ％、Ｎａ2 Ｏ：２
〜４ｗｔ％を含有する代表的な酸性岩石であり、ＳｉＯ
2 濃度によりその主たる外観が決定される。すなわち、
黒御影石と呼称される花崗岩は、ＳｉＯ2 濃度が５０〜
６０ｗｔ％であり、ＳｉＯ2 濃度が概ね７０ｗｔ％以上
の場合は、赤御影石または白御影石となる。しかしなが
ら、ＳｉＯ2 濃度以外の要因が花崗岩の外観に及ぼす作
用については未だ明確ではない。花崗岩は、上記のよう
なＳｉＯ2 濃度のため、玄武岩等の塩基性岩石に比べ溶
融状態における粘度が非常に高い特徴を有する。このた
め、溶融状態において玄武岩のように十分な流動性が確
保されない。
【００１９】本発明は、花崗岩に塩基性酸化物であるＣ
ａＯ、ＭｇＯ、Ｎａ2 Ｏ、またはその炭酸塩であるＣａ
ＣＯ3 、ＭｇＣＯ3 、Ｎａ2 ＣＯ3 、水酸化物であるＣ
ａ（ＯＨ）2 等を単独または複合で添加し、溶解した花
崗岩の流動性を向上させて鋳造、圧延、フロート法によ
る成形等を容易にすることを特徴とする。この時の添加
量は、花崗岩中のＳｉＯ2 濃度にのみ着目し、ＳｉＯ2
濃度が６５ｗｔ％以下、好ましくは６０ｗｔ％以下、よ
り好ましくは５５ｗｔ％以下になるよう添加し、塩基性
岩石近似成分として加熱溶融する。この時の添加量が凝
固後の外観を決定する。ＳｉＯ2 濃度が６５ｗｔ％を超
えると流動性が低下するために好ましくない。
ａＯ、ＭｇＯ、Ｎａ2 Ｏ、またはその炭酸塩であるＣａ
ＣＯ3 、ＭｇＣＯ3 、Ｎａ2 ＣＯ3 、水酸化物であるＣ
ａ（ＯＨ）2 等を単独または複合で添加し、溶解した花
崗岩の流動性を向上させて鋳造、圧延、フロート法によ
る成形等を容易にすることを特徴とする。この時の添加
量は、花崗岩中のＳｉＯ2 濃度にのみ着目し、ＳｉＯ2
濃度が６５ｗｔ％以下、好ましくは６０ｗｔ％以下、よ
り好ましくは５５ｗｔ％以下になるよう添加し、塩基性
岩石近似成分として加熱溶融する。この時の添加量が凝
固後の外観を決定する。ＳｉＯ2 濃度が６５ｗｔ％を超
えると流動性が低下するために好ましくない。
【００２０】これらの添加剤は、添加量により結晶化状
態等が変わり、人造石の表面状態、模様が変わってく
る。すなわち、塩基性酸化物の添加量が多いと溶解凝固
後の花崗岩が均質なガラス相になり、花崗岩独特の美し
さが表れなくなる。逆に少ないと斑状の結晶石英を多く
析出させることができる。このため、ガラス相と結晶相
を混合共存させて花崗岩と外観が異なる人造石を製造す
ることができる。花崗岩のガラス相は熱処理で再結晶さ
せることにより結晶人造石とすることもできる。
態等が変わり、人造石の表面状態、模様が変わってく
る。すなわち、塩基性酸化物の添加量が多いと溶解凝固
後の花崗岩が均質なガラス相になり、花崗岩独特の美し
さが表れなくなる。逆に少ないと斑状の結晶石英を多く
析出させることができる。このため、ガラス相と結晶相
を混合共存させて花崗岩と外観が異なる人造石を製造す
ることができる。花崗岩のガラス相は熱処理で再結晶さ
せることにより結晶人造石とすることもできる。
【００２１】さらに本発明は、溶解した花崗岩の流動性
を向上させる手段として、花崗岩を塩基性岩石近似成分
とする代わりに、花崗岩の酸性岩石の性質を損なうこと
なく鋳造、圧延工程を容易にして人造花崗岩石を製造す
る手段として、Ｌｉ2 Ｏ、Ｎａ2 Ｏ、Ｋ2 Ｏ、またはこ
れらの炭酸塩、水酸化物のいずれか一種以上が粘度低下
の効果が大きいことを見出した。Ｌｉ2 Ｏ、Ｎａ2 Ｏ、
Ｋ2 Ｏを添加する場合は、花崗岩中のＳｉＯ2 濃度を６
５ｗｔ％以下にする必要はなく、高いＳｉＯ2濃度の花
崗岩（白御影石、赤御影石）においても、２５ｗｔ％以
下、好ましくは２０ｗｔ％以下、より好ましくは１５ｗ
ｔ％以下のこれらの添加剤で十分な流動性が得られ、鋳
造、圧延、フロート法による成形等が可能となる。凝固
後の花崗岩の結晶化の程度は、液体の粘度と密接に関係
しており、粘度の低下が結晶化の促進に有効である。
を向上させる手段として、花崗岩を塩基性岩石近似成分
とする代わりに、花崗岩の酸性岩石の性質を損なうこと
なく鋳造、圧延工程を容易にして人造花崗岩石を製造す
る手段として、Ｌｉ2 Ｏ、Ｎａ2 Ｏ、Ｋ2 Ｏ、またはこ
れらの炭酸塩、水酸化物のいずれか一種以上が粘度低下
の効果が大きいことを見出した。Ｌｉ2 Ｏ、Ｎａ2 Ｏ、
Ｋ2 Ｏを添加する場合は、花崗岩中のＳｉＯ2 濃度を６
５ｗｔ％以下にする必要はなく、高いＳｉＯ2濃度の花
崗岩（白御影石、赤御影石）においても、２５ｗｔ％以
下、好ましくは２０ｗｔ％以下、より好ましくは１５ｗ
ｔ％以下のこれらの添加剤で十分な流動性が得られ、鋳
造、圧延、フロート法による成形等が可能となる。凝固
後の花崗岩の結晶化の程度は、液体の粘度と密接に関係
しており、粘度の低下が結晶化の促進に有効である。
【００２２】花崗岩に添加剤を加え、加熱溶解すると、
上述のように凝固後の花崗岩は長石成分のガラス相中に
結晶石英相が分散した外観を示す。これに他の酸化物
（ＴｉＯ2 、ΖｎＯ、Ｆｅ2 Ｏ3 、Ｃｕ2 Ｏ，Ｃｒ2 Ｏ
3 ）を添加することで、これらの酸化物と長石の構成成
分との間で複合酸化物（例えば、ＳｉＯ2 −ＴｉＯ2 、
Ａｌ2 Ｏ3 −ＴｉＯ2 、ＣａＯ−ＴｉＯ2 、Ｋ2 Ｏ−Ｔ
ｉＯ2 、Ｎａ2 Ｏ−ＴｉＯ2 等）を形成し、それに伴う
発色または縞状模様の析出が認められる。これらの酸化
物は４０ｗｔ％を超えて添加すると流動性が悪くなる。
上述のように凝固後の花崗岩は長石成分のガラス相中に
結晶石英相が分散した外観を示す。これに他の酸化物
（ＴｉＯ2 、ΖｎＯ、Ｆｅ2 Ｏ3 、Ｃｕ2 Ｏ，Ｃｒ2 Ｏ
3 ）を添加することで、これらの酸化物と長石の構成成
分との間で複合酸化物（例えば、ＳｉＯ2 −ＴｉＯ2 、
Ａｌ2 Ｏ3 −ＴｉＯ2 、ＣａＯ−ＴｉＯ2 、Ｋ2 Ｏ−Ｔ
ｉＯ2 、Ｎａ2 Ｏ−ＴｉＯ2 等）を形成し、それに伴う
発色または縞状模様の析出が認められる。これらの酸化
物は４０ｗｔ％を超えて添加すると流動性が悪くなる。
【００２３】図１に、振動片粘度計を用いて測定した本
発明の各製造方法における溶融物の粘度測定結果を鋳造
人造石製造用の溶融シュメルツ・バサルトの粘度測定結
果と市販ガラス用溶融ガラスの粘度についての報告値を
合わせて示す。図中▲印は、溶融花崗岩中のＳｉＯ2 濃
度が５３ｗｔ％になるようＭｇＯとＣａＯを添加した本
発明の実施例１の溶融物の粘度である。また、図中○印
は、溶融花崗岩にＬｉ 2 Ｏを１５wt％添加した場合の粘
度である。図１より、本発明の各製造方法における溶融
物の粘度は、溶融シュメルツ・バサルトと同程度の粘度
であり、工業的な鋳造が可能であることが分かる。ま
た、本発明の製造方法における溶融物は、市販の板ガラ
ス類用溶融ガラスの粘度に比べてはるかに低粘度である
ことが図１より理解できる。
発明の各製造方法における溶融物の粘度測定結果を鋳造
人造石製造用の溶融シュメルツ・バサルトの粘度測定結
果と市販ガラス用溶融ガラスの粘度についての報告値を
合わせて示す。図中▲印は、溶融花崗岩中のＳｉＯ2 濃
度が５３ｗｔ％になるようＭｇＯとＣａＯを添加した本
発明の実施例１の溶融物の粘度である。また、図中○印
は、溶融花崗岩にＬｉ 2 Ｏを１５wt％添加した場合の粘
度である。図１より、本発明の各製造方法における溶融
物の粘度は、溶融シュメルツ・バサルトと同程度の粘度
であり、工業的な鋳造が可能であることが分かる。ま
た、本発明の製造方法における溶融物は、市販の板ガラ
ス類用溶融ガラスの粘度に比べてはるかに低粘度である
ことが図１より理解できる。
【００２４】原料として花崗岩の粉石、砕石を溶解する
には、通常、ガラスの溶解製造に用いられるものと同様
の電気炉等の溶解炉、黒鉛鋳型等の鋳造装置、ロール圧
延装置、フロート成形装置等を利用できる。溶解温度
は、１０００〜１４００℃程度とし、溶融物を均質化す
るために適宜撹拌することが望ましい。溶解雰囲気は、
特別に雰囲気制御を行う必要はなく、大気中で実施でき
る。
には、通常、ガラスの溶解製造に用いられるものと同様
の電気炉等の溶解炉、黒鉛鋳型等の鋳造装置、ロール圧
延装置、フロート成形装置等を利用できる。溶解温度
は、１０００〜１４００℃程度とし、溶融物を均質化す
るために適宜撹拌することが望ましい。溶解雰囲気は、
特別に雰囲気制御を行う必要はなく、大気中で実施でき
る。
【００２５】以上のように、本発明は、花崗岩に塩基性
酸化物を添加して溶解することで、花崗岩中のＳｉＯ2
濃度を低下させ、溶解および、鋳造、圧延、フロート法
による成形等を容易にさせるのみならず、添加する酸化
物の種類を変えることにより凝固後の人造石の外観を変
化させることが可能となる。
酸化物を添加して溶解することで、花崗岩中のＳｉＯ2
濃度を低下させ、溶解および、鋳造、圧延、フロート法
による成形等を容易にさせるのみならず、添加する酸化
物の種類を変えることにより凝固後の人造石の外観を変
化させることが可能となる。
【００２６】また、凝固中の冷却条件の制御、例えば、
冷却中に鋳型等を加熱して冷却速度を遅くしたり、段階
的に冷却させる等、人造石の融点以下、好ましくは融点
温度の９０％以下の温度で高温熱処理することにより、
靭性等の機械的性能を向上させることができる。さら
に、凝固後の人造石を熱処理することにより、ガラス相
を再結晶させた結晶人造石の製造も可能となる。
冷却中に鋳型等を加熱して冷却速度を遅くしたり、段階
的に冷却させる等、人造石の融点以下、好ましくは融点
温度の９０％以下の温度で高温熱処理することにより、
靭性等の機械的性能を向上させることができる。さら
に、凝固後の人造石を熱処理することにより、ガラス相
を再結晶させた結晶人造石の製造も可能となる。
【００２７】以上述べてきたように、本発明は、花崗岩
の従来再利用されていなかった廃棄物を利用して人造石
を製造するため、資源・環境問題に利するのみならず、
経済上の利点も大きい。さらに、溶解時に加える添加剤
の種類、濃度を適宜選択することにより、斑状石英結晶
や縞状模様を効果的に析出させた人造石を得ることがで
き、これらの人造石は、建築用貼付石・外部基礎・壁石
をはじめ装飾用、碑石、墓石等広範な用途に加工工程を
ほとんど必要とせずに利用可能となる。
の従来再利用されていなかった廃棄物を利用して人造石
を製造するため、資源・環境問題に利するのみならず、
経済上の利点も大きい。さらに、溶解時に加える添加剤
の種類、濃度を適宜選択することにより、斑状石英結晶
や縞状模様を効果的に析出させた人造石を得ることがで
き、これらの人造石は、建築用貼付石・外部基礎・壁石
をはじめ装飾用、碑石、墓石等広範な用途に加工工程を
ほとんど必要とせずに利用可能となる。
【００２８】
【実施例】従来品の鋳造人造石であるシュメルツ・バサ
ルトと本発明の各製造方法により得られた人造石の外観
のマクロ組織を図２から図５に示す。これらは、いずれ
も鋳造後に人造石の一部を切断した断面である。図２
は、シュメルツ・バサルトの断面写真であり、ｌｍｍ以
下の小さな気泡が見られるものの、ほぼぼ均一組成の人
造石であることが分かる。
ルトと本発明の各製造方法により得られた人造石の外観
のマクロ組織を図２から図５に示す。これらは、いずれ
も鋳造後に人造石の一部を切断した断面である。図２
は、シュメルツ・バサルトの断面写真であり、ｌｍｍ以
下の小さな気泡が見られるものの、ほぼぼ均一組成の人
造石であることが分かる。
【００２９】実施例１ 花崗岩の粉石、砕石２ＫｇをＰＩＤ制御された電気炉に
装填し、１３８０℃、大気圧下で加熱して溶解し、これ
に花崗岩中のＳｉＯ2 濃度が５０ｗｔ％になるようＣａ
Ｏを０．５Ｋｇ、ＭｇＯを０．５Ｋｇ添加し、混合、溶
解させた後、溶融物を黒鉛からなる鋳型に注入して凝固
させた。図３は、本発明の実施例１により得られた人造
石であり、均一な岩石構造の人造石になっている。
装填し、１３８０℃、大気圧下で加熱して溶解し、これ
に花崗岩中のＳｉＯ2 濃度が５０ｗｔ％になるようＣａ
Ｏを０．５Ｋｇ、ＭｇＯを０．５Ｋｇ添加し、混合、溶
解させた後、溶融物を黒鉛からなる鋳型に注入して凝固
させた。図３は、本発明の実施例１により得られた人造
石であり、均一な岩石構造の人造石になっている。
【００３０】実施例２ 花崗岩に添加する塩基性酸化物量の量を実施例１より減
少させて、ＣａＯを０．３Ｋｇ、ＭｇＯを０．３Ｋｇ添
加した以外は、実施例１と同様に製造した。図４に示す
ように斑状の石英結晶が析出した人造石が製造できた。
少させて、ＣａＯを０．３Ｋｇ、ＭｇＯを０．３Ｋｇ添
加した以外は、実施例１と同様に製造した。図４に示す
ように斑状の石英結晶が析出した人造石が製造できた。
【００３１】実施例３ 実施例１において、ＣａＯ、ＭｇＯの添加に代えて、Ｌ
ｉ2 Ｏを７ｗｔ％添加し、１３８０℃で１０分間保持
し、鋳造した。この場合の、溶融物の粘度は、シュメル
ツ・バサルトや高炉系スラグの粘度と同程度であった。
得られた人造石は石英と長石の結晶相が同定された。
ｉ2 Ｏを７ｗｔ％添加し、１３８０℃で１０分間保持
し、鋳造した。この場合の、溶融物の粘度は、シュメル
ツ・バサルトや高炉系スラグの粘度と同程度であった。
得られた人造石は石英と長石の結晶相が同定された。
【００３２】実施例４ 実施例２において、さらに、ＴｉＯ2 を０．２Ｋｇ添加
し、溶解させるた。図５に示すように、石英結晶以外の
部分に縞状の模様が表れた。この縞模様の色合いは、添
加する酸化物の種類および量によって決定され、模様
は、溶融岩石の冷却条件によって決定される。
し、溶解させるた。図５に示すように、石英結晶以外の
部分に縞状の模様が表れた。この縞模様の色合いは、添
加する酸化物の種類および量によって決定され、模様
は、溶融岩石の冷却条件によって決定される。
【００３３】
【発明の効果】本発明の各製造方法により、溶融状態の
花崗岩を塩基性にして粘性を下げるか酸性のままで粘性
を下げる添加剤を用いることによって、花崗岩の鋳造、
圧延、フロート法による成形等を容易にし、研削・研磨
処理を必要としない人造石を製造することができた。さ
らに、添加剤の種類を変えることで、従来の人造石にな
い模様を有した人造石も製造できる。これにより、花崗
岩の加工時に、粉石、砕石として従来利用されていなか
った廃棄物を土木・建築・装飾・美術等多方面の用途に
適した材料として活用できる。
花崗岩を塩基性にして粘性を下げるか酸性のままで粘性
を下げる添加剤を用いることによって、花崗岩の鋳造、
圧延、フロート法による成形等を容易にし、研削・研磨
処理を必要としない人造石を製造することができた。さ
らに、添加剤の種類を変えることで、従来の人造石にな
い模様を有した人造石も製造できる。これにより、花崗
岩の加工時に、粉石、砕石として従来利用されていなか
った廃棄物を土木・建築・装飾・美術等多方面の用途に
適した材料として活用できる。
【図１】本発明の製造方法における溶融物と市販板ガラ
ス、従来の人造石（シュメルツ・バサルト）製造用の溶
融物の溶融温度と粘度の関係を示すグラフ。
ス、従来の人造石（シュメルツ・バサルト）製造用の溶
融物の溶融温度と粘度の関係を示すグラフ。
【図２】シュメルツ・バサルトの切断面の外観のマクロ
組織を示す図面代用写真。
組織を示す図面代用写真。
【図３】実施例１の人造石の切断面外観のマクロ組織を
示す図面代用写真。
示す図面代用写真。
【図４】実施例２の斑状石英結晶を析出させた人造石の
切断面外観のマクロ組織を示す図面代用写真。
切断面外観のマクロ組織を示す図面代用写真。
【図５】実施例４の斑状石英結晶と縞状模様を析出させ
た人造石の切断面外観のマクロ組織を示す図面代用写
真。
た人造石の切断面外観のマクロ組織を示す図面代用写
真。
Claims (8)
- 【請求項１】 花崗岩の溶解物を鋳造、圧延、またはフ
ロート法により成形してなり、析出した斑状の石英結晶
を含むことを特徴とする人造石。 - 【請求項２】 Ｔｉ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｃｒの群から
なる少なくとも一種の金属の酸化物と花崗岩の主成分の
ＳｉＯ2 との化合物からなる発色成分により凝固後の花
崗岩マトリックスに模様を含むことを特徴とする請求項
１記載の人造石。 - 【請求項３】 原料として花崗岩の粉石、砕石を溶解す
る際に、花崗岩の主成分のＳｉＯ2 濃度が６５ｗｔ％以
下になるように塩基性酸化物を成分調整して添加するこ
とにより花崗岩の溶融物を高流動性状態として、鋳造、
圧延、またはフロート法により成形することを特徴とす
る人造石の製造方法。 - 【請求項４】 塩基性酸化物が、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｎａ
2 Ｏ、またはこれらの炭酸塩、水酸化物のいずれか一種
以上からなることを特徴とする請求項３記載の人造石の
製造方法。 - 【請求項５】 原料として花崗岩の粉石、砕石を溶解す
る際に、Ｌｉ2 Ｏ、Ｎａ2 Ｏ、Ｋ2 Ｏ、またはこれらの
炭酸塩、水酸化物のいずれか一種以上を酸化物換算で２
５ｗｔ％以下添加することにより花崗岩の溶融物を高流
動性状態として、鋳造、圧延、またはフロート法により
成形することを特徴とする人造石の製造方法。 - 【請求項６】 さらに、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｃｒ
の群からなる少なくとも一種の金属の酸化物を４０ｗｔ
％以下を加えて溶解させて、花崗岩の主成分のＳｉＯ2
との化合物を生成させて、該化合物の生成に伴う発色を
利用して凝固後の花崗岩マトリックスに模様を形成する
ことを特徴とする請求項３乃至５のいずれか一に記載の
人造石の製造方法。 - 【請求項７】 鋳造、圧延、またはフロート法により成
形する際の冷却条件を制御することを特徴とする請求項
３乃至６のいずれか一に記載の人造石の製造方法。 - 【請求項８】 冷却凝固した人造石を５００〜１０００
℃に再加熱して再結晶化させることを特徴とする請求項
３乃至７のいずれか一に記載の人造石の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33748198A JP3976426B2 (ja) | 1998-11-27 | 1998-11-27 | 花崗岩の粉石、砕石を利用した人造石の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33748198A JP3976426B2 (ja) | 1998-11-27 | 1998-11-27 | 花崗岩の粉石、砕石を利用した人造石の製造方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006281974A Division JP2007031280A (ja) | 2006-10-16 | 2006-10-16 | 花崗岩の粉石、砕石を利用した人造石およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000159578A true JP2000159578A (ja) | 2000-06-13 |
| JP3976426B2 JP3976426B2 (ja) | 2007-09-19 |
Family
ID=18309063
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33748198A Expired - Fee Related JP3976426B2 (ja) | 1998-11-27 | 1998-11-27 | 花崗岩の粉石、砕石を利用した人造石の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3976426B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008093407A1 (ja) * | 2007-01-30 | 2008-08-07 | Hatsuichi Matsumoto | 人工鉱石及びその製造方法 |
| RU2556550C1 (ru) * | 2014-01-09 | 2015-07-10 | Геннадий Геннадьевич Лосев | Способ изготовления щебенок |
| CN115108849A (zh) * | 2022-06-16 | 2022-09-27 | 麻城市众拓石业有限公司 | 天然花岗岩制备仿古石材的方法 |
-
1998
- 1998-11-27 JP JP33748198A patent/JP3976426B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| RU2556550C1 (ru) * | 2014-01-09 | 2015-07-10 | Геннадий Геннадьевич Лосев | Способ изготовления щебенок |
| CN115108849A (zh) * | 2022-06-16 | 2022-09-27 | 麻城市众拓石业有限公司 | 天然花岗岩制备仿古石材的方法 |
| CN115108849B (zh) * | 2022-06-16 | 2023-06-16 | 麻城市众拓石业有限公司 | 天然花岗岩制备仿古石材的方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3976426B2 (ja) | 2007-09-19 |
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