JPH03174376A - Surface melting hardening treatment for stone and material made of concrete and surface-molten-hardened building material - Google Patents
Surface melting hardening treatment for stone and material made of concrete and surface-molten-hardened building materialInfo
- Publication number
- JPH03174376A JPH03174376A JP5055190A JP5055190A JPH03174376A JP H03174376 A JPH03174376 A JP H03174376A JP 5055190 A JP5055190 A JP 5055190A JP 5055190 A JP5055190 A JP 5055190A JP H03174376 A JPH03174376 A JP H03174376A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stone
- laser
- concrete
- hardening treatment
- melt
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004575 stone Substances 0.000 title claims abstract description 57
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 34
- 239000004567 concrete Substances 0.000 title claims abstract description 27
- 239000004566 building material Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 238000002844 melting Methods 0.000 title description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 title description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 26
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 32
- 239000004035 construction material Substances 0.000 claims description 17
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims description 16
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims description 10
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- 239000000049 pigment Substances 0.000 claims description 4
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 claims description 3
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 claims description 3
- JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N melamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1 JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 2
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims description 2
- 238000004898 kneading Methods 0.000 claims 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 8
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- 239000010408 film Substances 0.000 description 5
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 3
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 229910000366 copper(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 2
- JZCCFEFSEZPSOG-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate pentahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.[Cu+2].[O-]S([O-])(=O)=O JZCCFEFSEZPSOG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 239000002990 reinforced plastic Substances 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N Calcium oxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 1
- 235000021028 berry Nutrition 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000010438 granite Substances 0.000 description 1
- CPBQJMYROZQQJC-UHFFFAOYSA-N helium neon Chemical compound [He].[Ne] CPBQJMYROZQQJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 1
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 iodine ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000004579 marble Substances 0.000 description 1
- 239000008204 material by function Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000010979 ruby Substances 0.000 description 1
- 229910001750 ruby Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010454 slate Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/0036—Laser treatment
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Panels For Use In Building Construction (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
この発明は、石材、セメント、コンクリート製材等の建
築用材の表面に、レーザを照射することによって、薄い
ガラス状の硬化被膜層を形威し、この建築用材の附加価
値を高める表面溶融硬化処理法と、その表面溶融硬化処
理した建築用材に関するものである。[Detailed Description of the Invention] (Field of Industrial Application) This invention forms a thin glass-like hardened coating layer by irradiating the surface of construction materials such as stone, cement, and concrete lumber with a laser. This invention relates to a surface melt-hardening treatment method for increasing the added value of this construction material, and to a construction material subjected to the surface melt-hardening treatment.
（従来の技術）
各種材料の表面硬さや耐摩耗性、耐食性さらには耐熱性
などを高める手段として、熱処理（キルン、窯内で）に
よる表面硬化処理法がある。(Prior Art) As a means of increasing the surface hardness, wear resistance, corrosion resistance, and heat resistance of various materials, there is a surface hardening treatment method using heat treatment (in a kiln).
しかし、従来の熱処理は表面層だけを処理するのでなく
、加工物全体に熱を加えることになり、収縮率の違いか
ら、冷却に際して歪が生じ、板として歪曲したりするの
で、後加工が必要であった。However, conventional heat treatment does not only treat the surface layer, but also applies heat to the entire workpiece, and due to the difference in shrinkage rate, distortion occurs during cooling and the plate becomes distorted, so post-processing is required. Met.
また、従来の表面硬化処理技術の対象材料は、金属材料
で多く利用されているが、石材やセメントコンクリート
製品のような非金属材料では用いられていなかった。す
なわち石材やコンクリート製材からなる建築用材を対象
としたものではない。In addition, conventional surface hardening treatment techniques are often used for metal materials, but not for non-metallic materials such as stone or cement concrete products. In other words, it is not intended for construction materials such as stone or concrete lumber.
更にこのような建築用材の耐摩耗性等の強化方法として
は表面に強化プラスチック材を塗布被覆する方法も行わ
れている。Furthermore, as a method for strengthening the abrasion resistance of such construction materials, there is also a method of coating the surface with a reinforced plastic material.
（発明が解決しようとする課題）
いずれにしても大理石や花崗岩のような硬度の高い、い
わゆる高級石材はともかくとし、きわめて−船釣に使用
されている吸水性の高い、しかも表面硬さや耐摩耗性、
耐食性に難点のある石材やコンクリート製材からなる建
築用材は、その利用面が限られているのが現状である。(Problem to be solved by the invention) In any case, apart from the so-called high-quality stones with high hardness such as marble and granite, they are extremely water-absorbent and have a hard surface and wear resistance, such as those used for boat fishing. sex,
Currently, construction materials such as stone and concrete lumber, which have poor corrosion resistance, have limited uses.
また、強化プラスチック処理は高価なものとなっている
。Additionally, reinforced plastic processing is expensive.
この発明は、このような利用面に限度のある石材やコン
クリート製材からなる建築用材の利用範囲を拡大するこ
とを目的として開発した表面熔融硬化処理法と、この表
面溶融硬化処理によって附加価値を高めた建築用材を提
供することを目的とするものである。This invention is based on a surface melt-hardening treatment method developed with the aim of expanding the range of use of construction materials such as stone and concrete materials, which have limited use, and a surface melt-hardening method that increases added value through this surface melt-hardening treatment. The purpose of this product is to provide construction materials that are suitable for use in construction.
（課題を解決するための手段）
ところで、上記目的を達成する手段として、この発明が
とった表面溶融硬化処理法の特徴とするところは、
（１） 単独または複数の鉱物からなる石材、セメン
ト材、コンクリート製材等の建築用材の表面に、レーザ
を直接照射するか、または釉薬を施したのちレーザを照
射して、前記表面をガラス状を呈する硬化被膜層に形成
させるようにしたことにある。(Means for Solving the Problem) By the way, the features of the surface melt hardening treatment method adopted by this invention as a means to achieve the above object are as follows: (1) Stone and cement materials made of one or more minerals. The surface of construction materials such as concrete lumber is directly irradiated with a laser, or glazed and then irradiated with a laser to form a hardened coating layer having a glass-like appearance on the surface.
（２）その際、前記表面に顔料を用いて彩色もしくは絵
付けを行い釉薬を施してからレーザを照射することによ
って、彩色もしくは絵付けしたガラス状の硬化被膜層を
形成させるようにしたことにある。(2) At that time, the surface is colored or decorated with pigments, glazed, and then laser irradiated to form a colored or painted glass-like hardened coating layer. be.
（３） さらには、前記顔料に代え、表面にセラ果ツ
クの粉末を薄く散布してレーザを照射し、石材やコンク
リート製材の表面にガラス状の硬化被膜層を形成させる
ようにしたことにある。(3) Furthermore, instead of the pigment, a thin layer of powdered cera berries is sprinkled on the surface and irradiated with a laser to form a glass-like hardened film layer on the surface of the stone or concrete lumber. .
（４）そして、前記レーザ照射による表面溶融硬化処理
した単独、または複数の鉱物からなる石材。(4) A stone made of a single mineral or a plurality of minerals whose surface is melted and hardened by the laser irradiation.
セメント、コンクリート製材を附加価値の高い、例えば
内外装の仕上げ材とし、また各種建築用材として利用す
ることができるようにしたことにある。Cement and concrete lumber can be used as high value-added finishing materials, such as interior and exterior finishing materials, and can also be used as various building materials.
（作用）
この発明による表面溶融硬化処理法は、以上説明したよ
うに石材等の建築用材の表面にレーザを照射するもので
あるため、その表面はレーザのもつ密度の高いエネルギ
ーによって溶融されることになる。(Function) As explained above, the surface melting and hardening treatment method according to the present invention involves irradiating the surface of building materials such as stone with a laser, so that the surface is melted by the high density energy of the laser. become.
すなわちレーザによって溶融された表面溶融層は、ガラ
ス状を呈し、冷却凝固することにより、石材やコンクリ
ート製材の表面に薄いガラス状の硬化被膜を形成するこ
とになる。その結果、その石材やコンクリート製材は、
耐摩耗性、耐食性を備えた疲労特性に優れた建築用材と
なる。That is, the surface molten layer melted by the laser has a glass-like appearance, and when cooled and solidified, a thin glass-like hardened film is formed on the surface of the stone or concrete material. As a result, the stone and concrete lumber
It is a building material with excellent wear resistance, corrosion resistance, and fatigue properties.
また彩色ないし絵付けした場合は、内外装材として広く
利用することができる。When painted or painted, it can be widely used as interior and exterior materials.
なお、本発明の表面溶融処理される建築用材としては従
来から一般に知られるものが用いられる。In addition, as the construction material to be subjected to the surface melting treatment of the present invention, conventionally known materials can be used.
例えば硅酸（ＳｉＯｚ）、アルミナ（ＡｆｚＣｈ）。For example, silicic acid (SiOz), alumina (AfzCh).
酸化鉄（ＦｅｚＯ：＋）１石灰（ＣａＯ）等から構成さ
れる石材、コンクリート材、セメント材等である。These are stone materials, concrete materials, cement materials, etc. made of iron oxide (FezO:+), lime (CaO), etc.
また、これらの石材等の建築用材に、光熱処理を施すこ
とによって、必要に応じて１０００〜３０００℃の光熱
処理を施すことによって溶融してガラス状の被・膜を形
成するような大谷石、伊豆青石、抗火石等の鉱物を種石
として混入せしめたものが用いられる。例えば水硬性無
機材料、特殊メラミン、混和材および水からなるセメン
ト、前記種石を混入したもの、あるいは耐熱セメントよ
りなるコンクリート材の表面にセラミック釉薬を施した
もの等が用いられる。In addition, Oya stone, which can be melted to form a glass-like coating/film by subjecting building materials such as these stones to photothermal treatment at 1000 to 3000°C as necessary; A seed stone mixed with minerals such as Izu blue stone and anti-firestone is used. For example, a cement made of a hydraulic inorganic material, special melamine, an admixture and water, a cement mixed with the above-mentioned seed stone, or a concrete made of heat-resistant cement with a ceramic glaze applied to the surface are used.
さらに本発明の表面溶融硬化処理法は、後記の具体的装
置によって、前記石材等の建築用材の表面にレーザを照
射することによって行われる。Furthermore, the surface melt hardening treatment method of the present invention is carried out by irradiating the surface of the construction material such as the stone with a laser using a specific apparatus described later.
レーザとしては、ガスレーザ（Ｃｏｔ、 エキシマ、ヘ
リウムネオン、よう素イオン）、液体レーザ、固体レー
ザ（ＹＡＧ、ルビー）および半導体レーザ等一般に知ら
れるものが用いられる。As the laser, commonly known lasers such as gas lasers (Cot, excimer, helium neon, iodine ions), liquid lasers, solid lasers (YAG, ruby), and semiconductor lasers are used.
（実施例）
次に大谷石（栃木県）を素材として、これに表面溶融硬
化処理を行った場合の実施例に基づいて、本発明の構成
をさらに具体的に説明する。(Example) Next, the structure of the present invention will be described in more detail based on an example in which Oya stone (Tochigi prefecture) is used as a material and a surface melt hardening treatment is performed on it.
ちなみに大谷石は、凝灰岩類に属し、軟質軽量。By the way, Oya stone belongs to the tuff group and is soft and lightweight.
吸水性大２強度小、とくに飽水状態の圧縮強度は絶乾状
態の約４０％で耐久性に劣しく、崖埃が付着しやすく汚
れが目立つ難点がある。しかし加工性に冨み、やわらか
い感触を有しているため、板石として壁の内装や角石と
して利用されているものである。Water absorption is high and strength is low.In particular, the compressive strength in a saturated state is about 40% of that in an absolutely dry state, which means it has poor durability, and has the disadvantage that dust easily adheres to it and stains are noticeable. However, because it is easy to work with and has a soft feel, it is used as slabs for wall interiors and corner stones.
そこでこの大谷石の附加価値を高めるため、すなわち本
発明を適用するため、次のような手段方法をもって表面
溶融硬化処理を行った。Therefore, in order to increase the added value of this Oya stone, that is, to apply the present invention, a surface melt hardening treatment was performed using the following method.
まず第１図は、表面溶融硬化処理を施すためのＣＯ２レ
ーザ加工装置の要部を示すものである。First, FIG. 1 shows the main parts of a CO2 laser processing apparatus for performing surface melt hardening treatment.
すなわちレーザ発振器より発振されたレーザＩを４５°
に傾斜して設けた反射ミラー３で直角方向に曲げ、シリ
ンドリカルレンズ４を備えた照射ヘッド５から断面円形
のレーザｌ′を垂直下方に照射する加工装置である。照
射ヘッド５の下方に設置した加工テーブル１１上に材料
、すなわち大谷石からなる板石２１をセットし、前記レ
ーザｌ′を照射するように構成されている。In other words, the laser I oscillated by the laser oscillator is rotated at 45°.
This is a processing device in which a laser beam L' having a circular cross section is irradiated vertically downward from an irradiation head 5 equipped with a cylindrical lens 4, which is bent in a right angle direction by a reflecting mirror 3 provided at an angle. A stone plate 21 made of a material, ie, Oya stone, is set on a processing table 11 placed below the irradiation head 5, and the laser l' is irradiated thereon.
第２図は、第１図ＣＯ２レーザ加工装置を組み込んだＣ
Ｏ８レーザ装置の概要図である。Figure 2 shows a C that incorporates the CO2 laser processing equipment shown in Figure 1.
FIG. 1 is a schematic diagram of an O8 laser device.
図において、ＤＣ（直流）電源３１は、発振器３２に直
流高圧を供給するためのものである０発振器３２の放電
管３３を一度真空にし、レーザガスボンベ３４によりＨ
ｅ−Ｎｔ−Ｃｏｔの混合ガスを封入する。そして前記混
合ガスを送風器（インペラー付き電動機）３５で高速ガ
ス流として放電管３３に送り込む。放電管３３では、放
電電極３６間に直流グロー放電を起こさせ、励起させて
レーザｌを発振させる。その際、放電管３３内を通過し
て温度上昇した混合ガスは、熱交換器３７で冷却し再び
送風器３５で放電管３３へ送り込み、循環して使用する
ように構成している。なお熱交換器３７はチラー装置３
８で冷却した水で冷却し、チラー装置３８はクーリング
タワー３９で冷却されるようになっている。また励起さ
れたし、−ザ１は、放電管３３の前後に設置した反射鏡
（ミラー）４０および出力鏡４１によって発振される構
造となっている。In the figure, a DC (direct current) power supply 31 once evacuates a discharge tube 33 of an oscillator 32, which is used to supply high voltage DC to an oscillator 32, and then uses a laser gas cylinder 34 to
A mixed gas of e-Nt-Cot is sealed. Then, the mixed gas is sent into the discharge tube 33 as a high-speed gas flow by a blower (motor with an impeller) 35. In the discharge tube 33, a direct current glow discharge is generated between the discharge electrodes 36 and excited to oscillate the laser l. At this time, the mixed gas whose temperature has increased after passing through the discharge tube 33 is cooled by a heat exchanger 37, and is again sent to the discharge tube 33 by an air blower 35 for circulation and use. Note that the heat exchanger 37 is the chiller device 3.
The chiller device 38 is cooled by a cooling tower 39. Furthermore, the excited laser 1 has a structure in which it is oscillated by a reflecting mirror 40 and an output mirror 41 installed before and after the discharge tube 33.
加工室２に導かれたレーザ１は、すでに第１図で説明し
たように反射ミラー３で直角に曲げられ、照射ヘッド５
を通過して加工テーブルｌｌ上の材料（板石）２１に照
射されるようになっている。The laser 1 guided into the processing chamber 2 is bent at a right angle by the reflection mirror 3 as already explained in FIG.
The light passes through and is irradiated onto the material (stone slab) 21 on the processing table 11.
なお、前記加工テーブル１１はＮ Ｇ （Ｎｕｍｅｒｉ
ｃａｌＣｏｎｔｒｏｌ＋ ）装置と組み合わせ、能率よ
く加工できる構成となっている。In addition, the processing table 11 is NG (Numeri
It has a configuration that enables efficient processing in combination with calControl+) equipment.
次にレーザ加工装置による加工要領を説明する。Next, the processing procedure using the laser processing device will be explained.
まず断面円型のレーザ１を断面直線状に、適当な光学系
を用いて、例えばシリンドリカルレンズ４に依り変えて
、被加工材である板石２１に照射して加工する。その加
工手順を第３図に基づいて説明する。板石２１は、Ａ、
８寸法の矩形状を呈する大谷石の切片である。なお
照射中ａで加工する。First, a laser beam 1 having a circular cross section and a linear cross section is irradiated onto a stone slab 21, which is a workpiece, using an appropriate optical system, for example, a cylindrical lens 4, to process the laser beam. The processing procedure will be explained based on FIG. 3. The slab 21 is A,
This is a section of Oya stone exhibiting a rectangular shape with 8 dimensions. Note that processing is performed in step a during irradiation.
但し３・ａ≧Ｂの時、照射中ａはレーザの出力と材料で
ある大谷石切片の加工温度に依り変わる。However, when 3.a≧B, a during irradiation changes depending on the laser output and the processing temperature of the Oya stone section, which is the material.
手順としては、まず板石２１の端よりａの巾で、レーザ
１を照射し、加工テーブル１１＠ＮＣ装置１２で操作し
、Ｙ方向にＡだけ移動する。その後で照射中ａだけＸ方
向に移動し、次は逆のＹ方向にＡだけ移動し、順次板石
２１の表面を加工して行く。（（イ）→（Ｄ）→（ハ）
）更にＸ方向に照射巾ａだけ移動し、後Ｙ方向にレーザ
１を照射しながら、Ａだけ移動すると一枚の加工が終る
。（（＝）→（ネ） →（へ） ）
すなわち加工テーブル１１を、まず第３図（イ）で示す
ようにＹ軸方向のに移動させるとともに、以下（ロ）（
ハ）（ニ）（ホ）（へ）において■■■■■の符号順に
、それぞれ加工テーブル１１を移動させ、板石２１全面
にレーザを照射する。The procedure is to first irradiate the laser 1 over a width of a from the end of the stone slab 21, operate the processing table 11@NC device 12, and move it by A in the Y direction. Thereafter, during irradiation, it moves in the X direction by a distance, and then moves in the opposite Y direction by A, processing the surface of the stone slab 21 one after another. ((B) → (D) → (C)
) Further move in the X direction by the irradiation width a, and then move by A while irradiating the laser 1 in the Y direction to finish processing one sheet. ((=) → (ne) → (go)) In other words, the processing table 11 is first moved in the Y-axis direction as shown in FIG. 3 (a), and then (b) (
c) In (d), (e), and (f), the processing table 11 is moved in the order of the symbols ■■■■■, and the entire surface of the stone slab 21 is irradiated with the laser.
実施例では、前記加工テーブル１１を数値制御（ＮＣ装
置）によりＸ−Ｙ軸方向に自動操作し、自動加工ができ
るように構成したので、きわめて効率的な加工を行うこ
とができた。In the embodiment, the processing table 11 was configured to be automatically operated in the X-Y axis directions by numerical control (NC device) to perform automatic processing, so that extremely efficient processing could be performed.
なおレーザの出力、照射時間（照射速度）は、板石２１
に直接レーザを照射する場合、釉薬を施したのち照射す
る場合、さらにはセラミック粉末を散布したのち照射す
る場合と、その照射対象の材料およびスポット形状によ
り異なる。但し対象が石材やコンクリート製材のいわゆ
る非金属材料であるためｌ０Ｋ−以下の出力もので充分
で、実施例によると５〜ｌ０Ｋ−の発振装置で充分加工
することが可能であると判明した。The laser output and irradiation time (irradiation speed) are as per Table Stone 21.
The method differs depending on the material to be irradiated and the shape of the spot. However, since the object is a so-called non-metallic material such as stone or concrete lumber, an output of 10K or less is sufficient, and according to the examples, it has been found that it is possible to process sufficiently with an oscillation device of 5 to 10K.
前記板石２１に直接照射した結果は、その表層にガラス
状の薄い溶融硬化被膜が形成され、表面硬さはもちろん
、耐摩耗性、耐食性が飛躍的に向上し、外観も光沢を備
えていた。The result of direct irradiation on the slab 21 was that a glass-like thin molten hardened film was formed on its surface, and the surface hardness, abrasion resistance, and corrosion resistance were dramatically improved, and the appearance was also glossy. .
他の実施例としては、一般に建築材に用いられる水硬化
性無機材料に、レーザによって溶融する鉱物である大谷
石、伊豆青石、抗火石等を種石として混入し、テラゾー
ブロック化し、この表面にＣＯ２レーザを照射した。そ
の結果、プロ・ツク材表面にガラス状薄膜を有するもの
が得られた。これをＰＣ版として利用した。As another example, minerals that can be melted by laser such as Oya stone, Izu blue stone, and anti-fire stone are mixed into a hydraulic inorganic material commonly used for construction materials as a seed stone to form a terrazzo block. CO2 laser was irradiated. As a result, a professional material with a glassy thin film on its surface was obtained. I used this as the PC version.
またセメント素材に特殊メラミン、混和材、水および前
記種石としての鉱物を加えて、高剪断能率の二軸ミキサ
ー内で混練処理を施し、充分な粘性をこのセメント混和
物に附与し、ついで混和物を振動装置に入れて、振動さ
せて流動状混和物とし、固型化した。そしてこの固型化
物表面に前記加工装置を使用してレーザを照射し、表面
をガラス化したら墓石等として利用できる新規な建材が
得られた。In addition, special melamine, admixtures, water, and minerals as the seed stones are added to the cement material and kneaded in a twin-shaft mixer with high shear efficiency to impart sufficient viscosity to the cement mixture. The mixture was placed in a vibrator and vibrated to form a fluid mixture and solidified. The surface of this solidified product was then irradiated with a laser using the processing equipment described above, and when the surface was vitrified, a new building material that could be used as tombstones, etc. was obtained.
さらに、耐熱セメント（アルミナセメント系）を主成分
とする固化物の表面にセラミック釉薬を塗布し、レーザ
を照射したら、従来にないガラス状薄膜を有する建築パ
ネルとしての利用が可能な建築用材が得られた。Furthermore, by applying a ceramic glaze to the surface of a solidified material whose main component is heat-resistant cement (alumina cement type) and irradiating it with a laser, a construction material that can be used as a construction panel with an unprecedented glass-like thin film can be obtained. It was done.
（発明の効果）
以上説明したように、本発明による表面溶融硬化処理法
は、石材等の建築用材の表面に、薄いガラス状の硬化被
膜層を形成させることができるものであるため、従来、
建築用材として、その使用領域が比較的限られていた石
材やコンクリート製材を、さらに拡大利用することがで
き、しかも附加価値の高い建築用材として提供すること
ができた。以下本発明の効果を列記する。(Effects of the Invention) As explained above, the surface melt hardening treatment method according to the present invention is capable of forming a thin glass-like hardened film layer on the surface of building materials such as stone.
Stone and concrete lumber, which had relatively limited use as building materials, can now be used in a wider range of applications, and can also be provided as building materials with high added value. The effects of the present invention are listed below.
（１）方法として、
■ レーザのもつエネルギーを利用したものであるため
、表面のみが溶融され溶融硬化される。母材内部の物性
に対する熱影響が少なく、熱ひずみによる変形も少ない
、すなわち石材やコンクリート製材としての基本的な物
性に影響を与えることなく、表面硬度、耐摩耗性、耐食
性、耐熱性を向上させ、同時に吸水性を低下させること
ができる。(1) As a method: (1) Since it utilizes the energy of a laser, only the surface is melted and hardened. There is little thermal influence on the physical properties inside the base material, and there is little deformation due to thermal strain.In other words, it improves surface hardness, abrasion resistance, corrosion resistance, and heat resistance without affecting the basic physical properties of stone and concrete materials. , water absorption can be reduced at the same time.
レーザの照射であるため設備構成が簡単であり、しかも
ＮＣ制御方式による加工方法を用いれば多量生産が可能
である。Since laser irradiation is used, the equipment configuration is simple, and if a processing method based on NC control is used, mass production is possible.
■ 加工時間が短時間でよい。■ Processing time is short.
■ 加工を大気中で行え加工設備が容易にできる。■ Processing can be performed in the atmosphere and processing equipment can be easily installed.
■ レーザの出力も５〜ｌ０Ｋｗ程度のものでよい、し
たがってレーザ発振装置の入手も容易であり、生産ライ
ンを工夫することにより加工コストを下げることが可能
である。(2) The output of the laser may be about 5 to 10 Kw, so the laser oscillation device is easily available, and processing costs can be reduced by devising the production line.
（２）建築用材として、
■ 表面がガラス状の溶融硬化被膜で覆われた石材また
はコンクリート製材であるため、前項（１）で説明した
ように石材またはコンクリート製材としての基本的な材
料特性を損◎
うことなく、光沢のある耐摩耗性、耐食性。(2) As a construction material: ■ Because the surface is covered with a glass-like molten hardened coating, the basic material properties of stone or concrete materials are lost, as explained in the previous section (1). ◎ Shiny, wear-resistant, and corrosion-resistant.
耐熱性を備えたものとなる。したがって内外装の建築用
材としてはもちろん、さらにその利用範囲を拡大させる
ことができる。It has heat resistance. Therefore, not only can it be used as an interior and exterior building material, but its range of use can be further expanded.
◎ とくに加工処理の段階において、釉薬を施したり、
顔料を用いて彩色ないし絵付は処理を施した場合は、そ
の建築用材としての附加価値が高められる。◎ Especially in the processing stage, applying glaze,
When colored or painted using pigments, the added value of the material as a building material is increased.
■ セラミック粉末を添加することにより、レーザ照射
後は、母材である石材やコンクリート製材のもつ材料特
性を損うことなく、機能性をもった用材、例えば遠赤外
線放射のマントルピースなどとして提供することができ
る。■ By adding ceramic powder, after laser irradiation, the materials can be used as functional materials, such as far-infrared radiation mantels, without impairing the material properties of the base material, stone or concrete. be able to.
■ また、石版材やコンクリート版上にタイルを配列し
、その上から施釉して、本発明の表面溶融硬化処理を行
えば、目地張りの丈夫な内外装材を得ることができる。(2) Furthermore, by arranging tiles on a stone slab or concrete slab, applying glaze over the tiles, and performing the surface melt hardening treatment of the present invention, a durable interior/exterior material with joints can be obtained.
以上のように本発明による表面溶融硬化処理法は、従来
限られた領域にのみ利用された石材やコンクリート製材
を、附加価値の高い建築用材として提供することができ
、広く利用することができる。As described above, the surface melt hardening treatment method according to the present invention can provide stone and concrete lumber, which have conventionally been used only in limited areas, as construction materials with high added value, and can be widely used.
図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は本発明に
よる表面溶融硬化処理法を実施するためのＣＯｔガスレ
ーザ加工装置における要部構成を示す構造図、第２図は
、ＣＯｔ レーザ装置全体を示す概要図、第３図（イ）
（ロ）（ハ）（ニ）（ホ）（へ）は被加工材である板石
に対するレーザ光の照射手順を示す平面図である。
１．１’・・・レーザ、 ２・・・加工室、３・・
・反射旦う−
４・・・シリンドリカルレンズ、
５・・・照射ヘッド、 １１・・・加工テーブル
、２１・・・板石（大谷石）。The drawings show an embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a structural diagram showing the main part configuration of a COt gas laser processing device for implementing the surface melt hardening treatment method according to the present invention, and FIG. 2 is a COt laser device. Schematic diagram showing the whole, Figure 3 (a)
(B), (C), (D), (E), and (F) are plan views showing a procedure for irradiating a stone slab, which is a workpiece, with a laser beam. 1.1'...Laser, 2...Processing room, 3...
・Reflection plate - 4...Cylindrical lens, 5...Irradiation head, 11...Processing table, 21...Slate (Oya stone).
Claims (7)
ト製材の表面に、レーザを直接照射するか、またはあら
かじめ表面に釉薬を施したのちレーザを照射して、前記
表面をガラス状の硬化被膜層に形成することを特徴とす
る石材やコンクリート製材の表面溶融硬化処理法。(1) Directly irradiate the surface of a stone or concrete material made of one or more minerals with a laser, or apply a glaze to the surface in advance and irradiate it with a laser to form a glass-like hardened coating layer on the surface. A surface melt hardening treatment method for stone and concrete lumber characterized by forming.
い釉薬を施したのちレーザを照射する請求項１記載の石
材やコンクリート製材の表面溶融硬化処理法。(2) The surface melt hardening treatment method for stone or concrete materials according to claim 1, wherein the surface is colored or decorated with a pigment and glazed, and then irradiated with a laser.
レーザを照射することを特徴とする石材やコンクリート
製材の表面溶融硬化処理法。(3) A surface melt hardening treatment method for stone or concrete lumber, characterized in that ceramic powder is thinly sprinkled on the surface and then laser is irradiated.
、コンクリート製材等の建築用材の表面がレーザ加工に
基づく薄いガラス状の硬化被膜層で覆われていることを
特徴とする建築用材。(4) A construction material, such as stone, cement, or concrete lumber made of one or more minerals, whose surface is covered with a thin glass-like hardened film layer based on laser processing.
する鉱物からなる種石を混入して得られた石材の表面に
レーザを照射して表面を溶融させてガラス化してなる請
求項４記載の建築用材。(5) A stone obtained by mixing a seed stone made of a mineral that melts at 1000 to 3000°C into a hydraulic inorganic material and irradiating the surface of the stone with a laser to melt the surface and vitrify it. construction materials.
００℃で溶融する鉱物を配合したセメントをミキサーに
より充分混練した後、この混和物に振動を加えて、固型
化し、この表面にレーザ光を照射してなる請求項４記載
の建築用材。(6) Special melamine, admixture, water and 1000-30
5. The building material according to claim 4, which is obtained by sufficiently kneading cement containing minerals that melt at 00° C. using a mixer, applying vibration to the mixture to solidify it, and irradiating the surface of the cement with a laser beam.
ラミック用の釉薬をかけ、この表面にレーザ光を照射し
て表面層をガラス化してなる請求項４記載の建築用材。(7) The building material according to claim 4, which is obtained by applying a ceramic glaze to the surface of a concrete material made of heat-resistant cement, and irradiating this surface with laser light to vitrify the surface layer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5055190A JPH03174376A (en) | 1989-09-04 | 1990-03-01 | Surface melting hardening treatment for stone and material made of concrete and surface-molten-hardened building material |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22909389 | 1989-09-04 | ||
| JP1-229093 | 1989-09-04 | ||
| JP5055190A JPH03174376A (en) | 1989-09-04 | 1990-03-01 | Surface melting hardening treatment for stone and material made of concrete and surface-molten-hardened building material |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03174376A true JPH03174376A (en) | 1991-07-29 |
Family
ID=26391031
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5055190A Pending JPH03174376A (en) | 1989-09-04 | 1990-03-01 | Surface melting hardening treatment for stone and material made of concrete and surface-molten-hardened building material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03174376A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2481379A (en) * | 2010-06-21 | 2011-12-28 | Hardie James Technology Ltd | Method for marking a cementitious substrate |
| US9017774B2 (en) | 2010-06-21 | 2015-04-28 | James Hardie Technology Limtied | Method for marking a coated substrate |
| WO2020026766A1 (en) * | 2018-07-31 | 2020-02-06 | 国立研究開発法人海洋研究開発機構 | Method for producing glass bulk body |
-
1990
- 1990-03-01 JP JP5055190A patent/JPH03174376A/en active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2481379A (en) * | 2010-06-21 | 2011-12-28 | Hardie James Technology Ltd | Method for marking a cementitious substrate |
| US8900803B2 (en) | 2010-06-21 | 2014-12-02 | James Hardie Technology Limited | Method for marking a substrate |
| US9017774B2 (en) | 2010-06-21 | 2015-04-28 | James Hardie Technology Limtied | Method for marking a coated substrate |
| WO2020026766A1 (en) * | 2018-07-31 | 2020-02-06 | 国立研究開発法人海洋研究開発機構 | Method for producing glass bulk body |
| JPWO2020026766A1 (en) * | 2018-07-31 | 2021-08-26 | 国立研究開発法人海洋研究開発機構 | Manufacturing method of glass bulk body |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6064034A (en) | Laser marking process for vitrification of bricks and other vitrescent objects | |
| EP0610556B1 (en) | Localized surface glazing of ceramic articles | |
| US5554335A (en) | Process for engraving ceramic surfaces using local laser vitrification | |
| Lawrence et al. | A two-stage ceramic tile grout sealing process using a high power diode laser—Grout development and materials characteristics | |
| JP3141030B2 (en) | How to treat the surface | |
| JPH03174376A (en) | Surface melting hardening treatment for stone and material made of concrete and surface-molten-hardened building material | |
| US6635846B1 (en) | Selective laser compounding for vitrescent markings | |
| JPH0567594B2 (en) | ||
| JP2809504B2 (en) | Method and apparatus for treating the surface of a hard material object consisting of natural rock and / or artificial rock-like material | |
| US20070141348A1 (en) | Refractory material and its use, and method for treating refractory material | |
| JPS62246885A (en) | Ceramic coating method | |
| Li et al. | Laser removal of surface and embedded contaminations on/in building structures | |
| JP2007069367A (en) | Manufacturing method of segment | |
| Lawrence et al. | Prediction of melt depth in selected architectural materials during high-power diode laser treatment | |
| WO1995035269A1 (en) | Glazing of bricks | |
| JPH0259482A (en) | Production of inorganic decorative sheet | |
| Hao et al. | Melt depth prediction for laser irradiated magnesia partially stabilised zirconia | |
| JPH04270685A (en) | Method for coloring inorganic material by laser irradiation | |
| Akhter et al. | Rapid laser surface enamelling by powder feeding technique | |
| JPH04160080A (en) | Surface treatment of cement-based hardened body containing zeolite by irradiation with laser | |
| JPS63100085A (en) | Elongated glazed prestressed concrete material and manufacture | |
| JPS60203383A (en) | Laser cutting method of oxide ceramics | |
| JPS646150B2 (en) | ||
| Bohan | Adding manufacturing using concrete: a bridge too far? | |
| JPH0333083A (en) | Method for irradiating and glazing cement material |