JP3163101B2 - レーザー照射によるゼオライト含有セメント系硬化体の表面処理方法 - Google Patents
レーザー照射によるゼオライト含有セメント系硬化体の表面処理方法Info
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Description
面処理方法に関するものである。さらに詳しくいえば、
本発明は、セメント系硬化体の表面をレーザーを用いて
溶融固化させ、表面硬度が大きく、耐久性の高い表面層
を形成するとともに、装飾性、美粧性等の外観を良好と
するセメント系硬化体の表面処理方法に関するものであ
る。
として有用である。
硬化体の表面に釉薬を塗布したのち、ローラーハウスキ
ルン、トンネルキルンで加熱処理してこの釉薬層を溶融
後固化して表面層を強化する方法や、バーナーによる表
面加熱処理方法が知られている。
外に釉薬を必要とし、大型の装置を要するとともに、そ
のためにエネルギー消費量が大となり、また種々の形態
に加工することは不可能で美粧性や装飾性等の外観性に
劣るし、また後者の方法は花崗岩等の石材などに用いら
れているにすぎず、利用分野が制限されるという欠点が
ある。
面処理方法のもつ欠点を克服し、表面硬度が大きく、耐
久性に優れた表面層を形成しうるとともに、装飾性、美
粧性等の外観も良好になしうるセメント系硬化体の表面
処理方法を提供することを目的としてなされたものであ
る。
ト系硬化体の表面処理方法を開発するために種々研究を
重ねた結果、特定のゼオライト含有セメント系硬化体の
表面にレーザーを照射して、上記ゼオライト中の成分を
セメント類その他とともに溶融固化することにより、そ
の目的を達成しうることを見出し、この知見に基づいて
本発明を完成するに至った。
10〜80%の、二酸化ケイ素含有率50%以上のゼオライト
を含有して成るセメント系硬化体に、レーザー照射を行
い、該硬化体の表面を溶融固化することを特徴とするゼ
オライト含有セメント系硬化体の表面処理方法を提供す
るものである。
し、二酸化ケイ素含有率50%以上のゼオライト10〜80重
量%、好ましくは20〜70重量%を含有し水硬性のもので
あればいかなるものでもよく特に限定されないが、通常
はセメント類に対し、ゼオライトとともに骨材や、充て
ん材等の混和材料や、水等を配合混練し、場合により発
泡させ、次いで成形加工するか、あるいは建設用躯体あ
るいは建設用構造物の表面にコテ、ローラー、吹き付け
等により被着させ、次いで養生させて得られるものであ
る。
ルトランドセメント、ポゾランセメント、アルミナセメ
ント、ジェットセメントのような水硬性セメントや、石
灰とケイ石粉との混合物などが用いられる。
重量%未満では溶融及び美粧化が不十分であるし、また
80重量%を超えると強度が低下するのを免れない。
特に制限されず、天然ゼオライト、合成ゼオライトの
他、これらのゼオライトを場合により粉砕分級して粒度
調整を行い、適当な温度でか焼して得た焼成ゼオライト
も包含され、分子ふるい能、イオン交換性、吸着性、吸
湿性、発泡性、触媒作用などをもつ多機能材料であり、
例えばホウフッ石、ゼオライトP、ホージャサイト、リ
ョウフッ石(シャバサイト)、毛フッ石、ゼオライトX,
Y、ソーダフッ石、モルデナイト、ゼオライトT、クリ
ノブチロライト、ジュウジフッ石、キフッ石、カイジュ
ウジ石、フエリエライト、エリオナイト、ブリュースタ
ーフッ石、ダキアルドフッ石、エジントンフッ石、グメ
リナイト、ハクフッ石、ヘルビ石、ジスモンドフッ石、
カンクリナイト、ケホヘアイト、ビゼアイト、オフレタ
イト、ポーリンジャイト、シャプチロルフッ石、タバフ
ッ石、ワイラカイト、ユガワラフッ石などを挙げること
ができ、中でも特にクリノブチロライト、モルデナイト
が好ましい。
軽量骨材、軽石、ケイ石、ケイ砂、スラグ(鉱滓)粒、
ゼオライト粒、陶磁器粒などが用いられ、また混和材料
としては、石灰、消石灰、製陶原料、陶磁器粉末、粘土
類、粘土鉱物、フライアッシュ、スラグ(鉱滓)、焼却
灰、火山灰ガラス、シラス、抗火石、ガラス屑、シリ
カ、クリストバライト、トリジマイト、アルミナ、ジル
コン、酸化チタン、マグネシア、炭酸カルシウム、セッ
コウ、タルク、グラファイト、カーボンブラック、金属
粉末、セレンや、着色性無機酸化物、例えば酸化金、酸
化鉄、酸化銅、酸化マンガン、酸化マグネシウム、酸化
亜鉛、酸化コバルト、酸化ニッケル、酸化クロム、酸化
カドミウムなどが用いられる。これらの骨材あるいは混
和材料は単独で用いてもよいし、また2種以上を組合せ
て用いてもよい。
常は10〜250重量部、また前記混和材料の配合割合は、
セメント類100重量部当り通常は0.1〜70重量部、また水
の配合割合は、セメント類100重量部当り通常は40〜200
重量部の範囲で選ばれる。
ート、繊維補強コンクリートなどが挙げられる。
もの、発泡させて多孔質構造とした、A.L.C.のような軽
量発泡コンクリートなどが挙げられ、市販品には、例え
ばパルコン、ヘーベル、イトン、シポレックス、デュロ
ックスなどがある。
のように補強用繊維を含有していてもよく、このような
補強用繊維としては、例えば鋼繊維、耐アルカリ性ガラ
ス繊維、炭素繊維、ポリプロピレン繊維のようなポリオ
レフィン繊維、アラミド繊維、ビニロン繊維、ナイロン
繊維、パルプ繊維、麻繊維、石綿などが挙げられ、これ
らは単独で用いてもよいし、また2種以上を組合せて用
いてもよい。
各配合原料をよく混合し、ミキサーなどを用いて混練
し、次いで所定形状に成形するか、あるいは建設用躯体
あるいは建設用構造体の表面にコテ、ローラー、吹き付
け等により被着させ、次いで所定の養生を行い、硬化さ
せるなどの方法が行われる。
融温度が1150〜1250℃で、板ガラスの1300〜1500℃、タ
イルやレンガの1200〜1300℃、セメントの1300〜1500℃
など他の材料のそれよりも低く、低融点のものほど材料
への熱の影響が少なくかつ低エネルギーレベルでレーザ
ー照射条件を設定しうるので、前記セメント系硬化体は
特にレーザー加工に適している。
表面を昇温して溶融させる必要があるので、有利には波
長の長い赤外線域でかつ高出力の炭酸ガスレーザーが用
いられる。
は、あらかじめ該セメント硬化体の水分が該硬化体の比
重に応じ含水率が所定値内になるように制御するのが好
ましい。これは、第1図にセメント系硬化体のレーザー
照射による溶融固化領域を比重と含水率との関係で示す
ように、水分が多すぎるとレーザー加熱で瞬時に高熱と
なるため材料中の水分が水蒸気化して爆裂し溶融固化被
膜の生成が妨げられると推測されるからである。
ント系硬化体の種類、サイズ等の形態、使用目的等によ
り適宜変更されるが、通常は炭酸ガスレーザーを用い、
最大出力10kW級で、レーザー出力0.5〜9kW、照射幅1〜
900mm、ビーム径0.1〜50mmの範囲で選ばれる。
体の表面層において、ゼオライト中の構成成分がセメン
ト類やその他骨材や添加剤などの配合原料由来の種々の
構成成分とともに溶融固化される。この溶融固化は瞬時
に行われるので、セメント系硬化体におけるゼオライト
通の色相は表面処理後もそのまま同系の発色を示す。例
えば、二価の鉄によるゼオライトの緑色は、通常の加熱
溶融では三価の鉄に酸化されるため、赤又は黒系統に変
色するが、レーザー照射では淡青緑ないし深緑色と同系
統の色合を保持しうる。
を添付図面によって説明すると、第2図はレーザー加工
機の略解図であって、1は発振ヘッドや制御装置を備え
たレーザー発振装置及び光学系であり、これより発振さ
れたレーザー光は第3図に模式図で示すオシュレーショ
ンビーム法、セグメントミラー法等により、ビームの整
形が行われる。この整形されたレーザービームはレーザ
ー加工NC装置2の加工ヘッド3からXYテーブル型の加工
台4上のセメント系硬化体5の表面へ照射される。レー
ザー発振装置及び光学系1は、冷却装置6で過熱されな
いように冷却される。レーザー照射は操作盤7でレーザ
ー出力、照射幅、ビーム径を適宜設定するとともに、照
射強度については移動速度の調整によっても制御するよ
うにして行われる。このような装置としては、例えば炭
酸ガスレーザー加工機などが用いられる。
セメント系硬化体を選択することによって、釉薬など余
分な塗布剤等を別途に用意することなく、表面を溶融固
化し、表面硬度を高めることができ、タイルなど既存の
建材に比べ短時間に大型サイズの表面処理ができる上、
ゼオライト原料と同系統の色合いをそのまま保持しうる
とともに高級な質感が醸成され、さらにNC制御等によっ
て自由な模様が描けるので、装飾性、美粧性等の外観を
良好になすことができ、しかも溶融深さ、ひいては表面
処理深さをレーザーの照射強度等を調節するなどして任
意に変化させうるという顕著な効果を奏する。
建設資材などとして有用である。
る。
量%である。
業社製、商品名タマライト)26.6%、ケイ石41.5%及び
生石灰21.3%からなるゼオライト系モルタル100重量部
に対し、パルプ0.5重量部及び水64重量部を加えて調合
し、ミキサーを用いて20℃で1分間混練し、30×60×1.
5cmの板状に成形されるように型枠に入れ発泡成形した
のち、立ち上り時60℃/hrで加熱し、最大180℃で8時間
オートクレーブ養生し、比重0.55g/cm3、曲げ強度18.0k
gf/cm2、圧縮強度35.0kgf/cm2、熱伝導率0.10kcal/m.h.
℃の成形体Aを作成した。
燥したのち、最大出力1.2kWの炭酸ガスレーザー加工機
にかけ、該成形体表面にレーザー出力550W、ビーム径3.
2mmφ、ビームオシュレーション周波数95Hzのレーザー
ビームを照射幅25mm、移動速度250mm/分で照射した。
色性等の諸物性を測定した。その測定方法及び効果を表
に示す。
同じゼオライト67%からなるゼオライト系モルタル100
重量部に対し、パルプ1.0重量部及び水42.9重量部を加
えて調合し、ミキサーを用いて20℃で5分間混練し、30
×60×2cmの板状に成形されるように型枠に入れ発泡成
形したのち、20℃、湿度90%に7日間保って室内養生
し、比重1.25g/cm3、曲げ強度25.7kgf/cm2、圧縮強度9
8.5kgf/cm2、熱伝導率0.70kcal/m.h.℃の成形体Bを作
成した。
燥したのち、最大出力1.2kWの炭酸ガスレーザー加工機
にかけ、該成形体表面にレーザー出力550W、ビーム径3.
2mmφ、ビームオシュレーション周波数95Hzのレーザー
ビームを照射幅25mm、移動速度250mm/分で照射した。
色性等の諸物性を測定した。その測定方法及び結果を表
に示す。
繰り返しによる破壊性が著しく改善されることが分る。
この凍結融解性の向上はレーザー照射により吸水性が改
善されることに起因するものと推測される。
固化領域を比重と含水率との関係で示す説明図、第2図
は、本発明方法を行うために用いられる装置の1例の略
解図、第3図は、オシュレーションビーム法の模式図で
ある。 図中1はレーザー発振装置及び光学系、2はレーザー加
工NC装置、3は加工ヘッド、4は加工台、5はセメント
系硬化体、6は冷却装置、7は操作盤である。
Claims (5)
- 【請求項1】セメント類に対し、重量基準で10〜80%
の、二酸化ケイ素含有率50%以上のゼオライトを含有し
て成るセメント系硬化体に、レーザー照射を行い、該硬
化体の表面を溶融固化することを特徴とするゼオライト
含有セメント系硬化体の表面処理方法。 - 【請求項2】セメント系硬化体が軽量コンクリートであ
る請求項1記載の表面処理方法。 - 【請求項3】軽量コンクリートが軽量発泡コンクリート
である請求項2記載の表面処理方法。 - 【請求項4】セメント系硬化体が補強用繊維を含有する
ものである請求項1、2又は3記載の表面処理方法。 - 【請求項5】補強用繊維が鋼繊維、耐アルカリ性ガラス
繊維、炭素繊維、ポリオレフィン繊維、アラミド繊維、
ビニロン繊維、ナイロン繊維、パルプ繊維、麻繊維及び
石綿の中から選ばれた少なくとも1種である請求項4記
載の表面処理方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28592890A JP3163101B2 (ja) | 1990-10-25 | 1990-10-25 | レーザー照射によるゼオライト含有セメント系硬化体の表面処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28592890A JP3163101B2 (ja) | 1990-10-25 | 1990-10-25 | レーザー照射によるゼオライト含有セメント系硬化体の表面処理方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04160080A JPH04160080A (ja) | 1992-06-03 |
JP3163101B2 true JP3163101B2 (ja) | 2001-05-08 |
Family
ID=17697818
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP28592890A Expired - Lifetime JP3163101B2 (ja) | 1990-10-25 | 1990-10-25 | レーザー照射によるゼオライト含有セメント系硬化体の表面処理方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3163101B2 (ja) |
-
1990
- 1990-10-25 JP JP28592890A patent/JP3163101B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH04160080A (ja) | 1992-06-03 |
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