JPH04270685A - 無機材料のレーザ照射着色方法 - Google Patents
無機材料のレーザ照射着色方法Info
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- JPH04270685A JPH04270685A JP3033051A JP3305191A JPH04270685A JP H04270685 A JPH04270685 A JP H04270685A JP 3033051 A JP3033051 A JP 3033051A JP 3305191 A JP3305191 A JP 3305191A JP H04270685 A JPH04270685 A JP H04270685A
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Landscapes
- Thermal Transfer Or Thermal Recording In General (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、石材やセメント製材等
の建設用無機材料のレーザ照射着色方法に係るものであ
る。
の建設用無機材料のレーザ照射着色方法に係るものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】無機材料の表面着色処理方法としては、
セメント系硬化体や石材の表面に低融点の着色用釉薬を
塗布した後、基材全体をトンネル釜やローラハースキル
ンにて加熱し、この釉薬層を溶融させ着色ガラス層を表
面に生成させる方法が一般に行われている。また、表面
に着色用釉薬を塗布した後、プラスマ炎、ガスバーナな
どの熱源を用いてこの釉薬を溶融させ着色ガラス層を表
面に生成させる方法もある。
セメント系硬化体や石材の表面に低融点の着色用釉薬を
塗布した後、基材全体をトンネル釜やローラハースキル
ンにて加熱し、この釉薬層を溶融させ着色ガラス層を表
面に生成させる方法が一般に行われている。また、表面
に着色用釉薬を塗布した後、プラスマ炎、ガスバーナな
どの熱源を用いてこの釉薬を溶融させ着色ガラス層を表
面に生成させる方法もある。
【０００３】
【発明が解決しようとする問題点】しかしながら前記従
来の着色方法はいずれも基材より融点が低く、かつ基材
の熱膨張特性に合った熱膨張特性有する釉薬が必要であ
る。このような釉薬は高価であり、また利用できる釉薬
の種類や色の選定が限定されるという問題点がある。さ
らに、基材に塗布した釉薬は加熱前の運搬中、または加
熱中に剥落しやすく、作成できるものも寸法的に３０ｃ
ｍ角程度が経済寸法としてし最大である。
来の着色方法はいずれも基材より融点が低く、かつ基材
の熱膨張特性に合った熱膨張特性有する釉薬が必要であ
る。このような釉薬は高価であり、また利用できる釉薬
の種類や色の選定が限定されるという問題点がある。さ
らに、基材に塗布した釉薬は加熱前の運搬中、または加
熱中に剥落しやすく、作成できるものも寸法的に３０ｃ
ｍ角程度が経済寸法としてし最大である。
【０００４】本発明は、従来技術の有する問題点に鑑み
て提案されたもので、その目的とする処は、釉薬を塗布
しないで石材やセメント系硬化体等の無機材料に耐久性
、美観性に優れた着色セラミツク層を形成する無機材料
のレーザ照射着色方法を提供する点にある。
て提案されたもので、その目的とする処は、釉薬を塗布
しないで石材やセメント系硬化体等の無機材料に耐久性
、美観性に優れた着色セラミツク層を形成する無機材料
のレーザ照射着色方法を提供する点にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明に係る無機材料のレーザ照射着色方法によれ
ば、吸水性を有する無機材料基材の表面に無機金属塩溶
液を含浸させた後、同無機金属塩を含浸させた前記基材
の表面にレーザ光線を照射して発色せしめるものである
。
め、本発明に係る無機材料のレーザ照射着色方法によれ
ば、吸水性を有する無機材料基材の表面に無機金属塩溶
液を含浸させた後、同無機金属塩を含浸させた前記基材
の表面にレーザ光線を照射して発色せしめるものである
。
【０００６】
【作用】本発明によれば前記したように、吸収性を有す
る無機材料基材の表面に無機金属塩溶液を含浸させたの
ち、同基材の表面にレーザ光線を照射することによって
、同表面の温度が急激に上昇して表面が溶融し、高温下
で生じる基材成分と含浸された無機金属塩溶液の金属元
素との反応によって発色し、硬度が高く、耐久性に優れ
た着色表面セラミツク層が形成される。
る無機材料基材の表面に無機金属塩溶液を含浸させたの
ち、同基材の表面にレーザ光線を照射することによって
、同表面の温度が急激に上昇して表面が溶融し、高温下
で生じる基材成分と含浸された無機金属塩溶液の金属元
素との反応によって発色し、硬度が高く、耐久性に優れ
た着色表面セラミツク層が形成される。
【０００７】
【実施例】本発明の方法に用いる基材は、表面層が化学
薬品溶液を吸収するものであればよく、通常は建設用基
材として一般に知られるものが用いられる。例えば珪酸
（ＳｉＯ２ ）、アルミナ（Ａｌ２ Ｏ３ ）、酸化鉄
（Ｆｅ２ Ｏ３ ）、石灰（ＣａＯ）等から構成される
石材、セメント材、コンクリート硬化体、テラゾーブロ
ツク等である。
薬品溶液を吸収するものであればよく、通常は建設用基
材として一般に知られるものが用いられる。例えば珪酸
（ＳｉＯ２ ）、アルミナ（Ａｌ２ Ｏ３ ）、酸化鉄
（Ｆｅ２ Ｏ３ ）、石灰（ＣａＯ）等から構成される
石材、セメント材、コンクリート硬化体、テラゾーブロ
ツク等である。
【０００８】基材表面に含浸させる無機金属塩溶液とし
ては、発色性のある金属元素を含むものが用いられる。 例えば硫酸銅（ＣｕＳＯ４ ）溶液、二クロム酸ナトリ
ウム（Ｎａ２ Ｃｒ２ Ｏ７ ）溶液、塩化第二鉄（Ｆ
ｅＣｌ３ ）溶液等がある。含浸する化学薬品溶液の種
類は基材の成分と必要とするセラミツク層の色を考慮し
て選定し、基材表面をその溶液に含浸することによって
含浸を行う。含浸時間は基材の種類及び溶液濃度、温度
などによるが、通常は数秒から数分程度である。基材表
面を化学薬品溶液に浸漬する代わりに、溶液をスプレー
ガンやフローコーターによって基材表面に塗布含浸させ
ることもできる。含浸後は必要に応じて基材表面を乾燥
させる。乾燥後は直ちに基材表面にレーザ光を照射して
着色セラミツク層を生成させる。
ては、発色性のある金属元素を含むものが用いられる。 例えば硫酸銅（ＣｕＳＯ４ ）溶液、二クロム酸ナトリ
ウム（Ｎａ２ Ｃｒ２ Ｏ７ ）溶液、塩化第二鉄（Ｆ
ｅＣｌ３ ）溶液等がある。含浸する化学薬品溶液の種
類は基材の成分と必要とするセラミツク層の色を考慮し
て選定し、基材表面をその溶液に含浸することによって
含浸を行う。含浸時間は基材の種類及び溶液濃度、温度
などによるが、通常は数秒から数分程度である。基材表
面を化学薬品溶液に浸漬する代わりに、溶液をスプレー
ガンやフローコーターによって基材表面に塗布含浸させ
ることもできる。含浸後は必要に応じて基材表面を乾燥
させる。乾燥後は直ちに基材表面にレーザ光を照射して
着色セラミツク層を生成させる。
【０００９】本発明に用いるレーザとしては、材料表面
温度を数百℃から２０００℃程度まで加熱できる高出力
の炭酸ガスレーザ、ＹＡＧレーザ、エキシマレーザが等
が最も適している。図１は本発明の方法の実施状況の例
を示し、レーザ発振器からの炭酸ガスレーザ光線ａはジ
ンクセレーン（ＺｎＳｅ）の集光レンズで一旦集光し、
固定ミラー２及びオシレートミラー３によって反射され
、Ｘ−Ｙテーブル４に置かれた無機材料基材５の表面に
照射されるが、その照射幅は１２−３０ｍｍの範囲で設
定できるようになっている。レーザ照射中に基材が置か
れたＸ−Ｙテーブルを一定速度でレーザ光線の振幅方向
（図ではＹ方向）に対して直角方向（図ではＸ方向）に
移動することによって、表面に幅１２−３０ｍｍの着色
セラミツクの帯状層が形成される。このように形成され
る帯状セラミツク層をＹ方向に順番に重ねることによっ
て基材表面全体あるいは必要に応じては表面の一部をセ
ラミツク化する。レーザを照射することにより基材表面
の温度が急激に上昇して基材の表面層が溶融し、その高
温下で起こる基材成分と含浸された化学薬品中の金属元
素との反応により発色したセラミツク層が形成される。 なお、このセラミツク層の厚さはレーザ光線のエネルギ
ー、テーブルの移動速度、集光レンズの焦点距離などレ
ーザ照射条件を調整することにより０．１ｍｍ乃至２ｍ
ｍの範囲で選定できる。
温度を数百℃から２０００℃程度まで加熱できる高出力
の炭酸ガスレーザ、ＹＡＧレーザ、エキシマレーザが等
が最も適している。図１は本発明の方法の実施状況の例
を示し、レーザ発振器からの炭酸ガスレーザ光線ａはジ
ンクセレーン（ＺｎＳｅ）の集光レンズで一旦集光し、
固定ミラー２及びオシレートミラー３によって反射され
、Ｘ−Ｙテーブル４に置かれた無機材料基材５の表面に
照射されるが、その照射幅は１２−３０ｍｍの範囲で設
定できるようになっている。レーザ照射中に基材が置か
れたＸ−Ｙテーブルを一定速度でレーザ光線の振幅方向
（図ではＹ方向）に対して直角方向（図ではＸ方向）に
移動することによって、表面に幅１２−３０ｍｍの着色
セラミツクの帯状層が形成される。このように形成され
る帯状セラミツク層をＹ方向に順番に重ねることによっ
て基材表面全体あるいは必要に応じては表面の一部をセ
ラミツク化する。レーザを照射することにより基材表面
の温度が急激に上昇して基材の表面層が溶融し、その高
温下で起こる基材成分と含浸された化学薬品中の金属元
素との反応により発色したセラミツク層が形成される。 なお、このセラミツク層の厚さはレーザ光線のエネルギ
ー、テーブルの移動速度、集光レンズの焦点距離などレ
ーザ照射条件を調整することにより０．１ｍｍ乃至２ｍ
ｍの範囲で選定できる。
【００１０】更に基材表面に化学薬品溶液を含浸させる
工程で異なる色を発生する金属元素を含む２種類以上の
化学薬品溶液を基材表面の異なる部分に含浸させた後レ
ーザ照射を行うことにより多色セラミツク層が生成され
る。更にまた無機金属塩をインキ化して無機材料硬化体
の表面に印刷して同表面にレーザ光線を照射することに
よっても、着色セラミツク層が得られる。
工程で異なる色を発生する金属元素を含む２種類以上の
化学薬品溶液を基材表面の異なる部分に含浸させた後レ
ーザ照射を行うことにより多色セラミツク層が生成され
る。更にまた無機金属塩をインキ化して無機材料硬化体
の表面に印刷して同表面にレーザ光線を照射することに
よっても、着色セラミツク層が得られる。
【００１１】実施例 １
長さ５０ｃｍ、幅５０ｃｍ、厚さ２ｃｍの大谷石表面を
２０℃の硫酸銅飽和水溶液に１０分間浸漬した後、乾燥
器に入れて１１０℃で３０分乾燥した。乾燥終了後、直
ちに５ｋＷ級の炭酸ガスレーザ照射機のＸ−Ｙテーブル
に固定し、下記の照射条件でレーザ照射を行い表面全体
に均一な茶褐色のセラミツク層を形成された。そのセラ
ミツク層の厚さは１．０ｍｍであった。
２０℃の硫酸銅飽和水溶液に１０分間浸漬した後、乾燥
器に入れて１１０℃で３０分乾燥した。乾燥終了後、直
ちに５ｋＷ級の炭酸ガスレーザ照射機のＸ−Ｙテーブル
に固定し、下記の照射条件でレーザ照射を行い表面全体
に均一な茶褐色のセラミツク層を形成された。そのセラ
ミツク層の厚さは１．０ｍｍであった。
【００１２】レーザ出力：
３ｋＷ照射幅：
５０ｍｍ照射ピツチ：
４５ｍｍテーブル移動速度：
６０ｃｍ／ｍｉｎビームオシレーシヨン周波数
：１００Ｈｚ実施例 ２ アルミナセメント４０重量部に対し標準砂４０重量部と
ガラス粉末２０重量部からなるモルタル１００重量部に
対し、水３０重量部を加えてミキサーを用いて混練し、
５０ｃｍｘ５０ｃｍｘ１．５ｃｍ厚さの板状に成形され
るように型枠にいれて硬化させた、次に同硬化体を２０
℃の水中に１日養生し、その後乾燥させた。このように
して得られたセメント製板の表面の右半部に４．２％硫
酸銅水溶液（４．２ｇ／１００ｃｃ）をスプレーガンを
用いて塗布し含浸させた後に、同表面の左半分に２％二
クロム酸ナタリウム（Ｎａ２ Ｃｒ２ Ｏ７ ）水溶液
２ｇ／１００ｃｃを同様に含浸させた。次にこの基材を
乾燥器に入れ１１０℃で１５分乾燥した。乾燥終了後直
ちに５ｋＷ級の炭酸ガスレーザ照射機のＸ−Ｙテーブル
に固定し、下記の条件でレーザ照射を行った。
３ｋＷ照射幅：
５０ｍｍ照射ピツチ：
４５ｍｍテーブル移動速度：
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ガラス粉末２０重量部からなるモルタル１００重量部に
対し、水３０重量部を加えてミキサーを用いて混練し、
５０ｃｍｘ５０ｃｍｘ１．５ｃｍ厚さの板状に成形され
るように型枠にいれて硬化させた、次に同硬化体を２０
℃の水中に１日養生し、その後乾燥させた。このように
して得られたセメント製板の表面の右半部に４．２％硫
酸銅水溶液（４．２ｇ／１００ｃｃ）をスプレーガンを
用いて塗布し含浸させた後に、同表面の左半分に２％二
クロム酸ナタリウム（Ｎａ２ Ｃｒ２ Ｏ７ ）水溶液
２ｇ／１００ｃｃを同様に含浸させた。次にこの基材を
乾燥器に入れ１１０℃で１５分乾燥した。乾燥終了後直
ちに５ｋＷ級の炭酸ガスレーザ照射機のＸ−Ｙテーブル
に固定し、下記の条件でレーザ照射を行った。
【００１３】レーザ出力：
３ｋＷ照射幅：
５０ｍｍ照射ピツチ：
４５ｍｍテーブル移動速度：
９０ｃｍ／ｍｉｎビームオシレーシヨン周波数
：１００Ｈｚレーザ照射に行った表面の右半分には薄い
茶色のセラミツク層が、左半分には淡い緑のものが形成
され、そのセラミツク層の厚さが約０．７ｍｍであった
。
３ｋＷ照射幅：
５０ｍｍ照射ピツチ：
４５ｍｍテーブル移動速度：
９０ｃｍ／ｍｉｎビームオシレーシヨン周波数
：１００Ｈｚレーザ照射に行った表面の右半分には薄い
茶色のセラミツク層が、左半分には淡い緑のものが形成
され、そのセラミツク層の厚さが約０．７ｍｍであった
。
【００１４】
【発明の効果】本発明によれば前記したように、吸水性
を有する無機材料基材の表面に無機金属塩溶液を含浸さ
せ、しかるのち前記基材の表面をレーザ光線を照射する
ことによって、美観性に優れ、しかも耐久性の高い単色
または多色のセラミツク層を形成することができる。
を有する無機材料基材の表面に無機金属塩溶液を含浸さ
せ、しかるのち前記基材の表面をレーザ光線を照射する
ことによって、美観性に優れ、しかも耐久性の高い単色
または多色のセラミツク層を形成することができる。
【００１５】この際、レーザ照射エネルギー等、照射条
件を調節することによって０．３乃至２ｍｍの範囲で任
意に変化させることが可能であり、本発明の方法によっ
て得られた表面着色セラミツク化製品は無機系建設材料
として有用である。
件を調節することによって０．３乃至２ｍｍの範囲で任
意に変化させることが可能であり、本発明の方法によっ
て得られた表面着色セラミツク化製品は無機系建設材料
として有用である。
【図１】本発明に係る無機材料のレーザ照射着色方法の
一実施例の実施状況を示す説明図である。
一実施例の実施状況を示す説明図である。
１ 集光レンズ
２ 固定ミラー
３ オシレートミラー
４ Ｘ−Ｙテーブル
５ 無機材料基材
ａ 炭酸ガスレーザ光線
Claims (3)
- 【請求項１】 吸水性を有する無機材料基材の表面に
無機金属塩溶液を含浸させた後、同無機金属塩を含浸さ
せた前記基材の表面にレーザ光線を照射して発色せしめ
ることを特徴とする無機材料のレーザ照射着色方法。 - 【請求項２】 吸水性を有する無機材料基材の表面に
２種類以上の無機金属塩溶液を部分的に含浸させた後、
同無機金属塩を含浸させた前記基材の表面にレーザ光線
を照射する請求項１記載の無機材料のレーザ照射着色方
法。 - 【請求項３】 無機金属塩をインキ化して無機材料硬
化体の表面に印刷せしめ、次いで同硬化体の表面にレー
ザ光線を照射する請求項１または２記載の無機材料のレ
ーザ照射着色方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3033051A JPH04270685A (ja) | 1991-02-27 | 1991-02-27 | 無機材料のレーザ照射着色方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3033051A JPH04270685A (ja) | 1991-02-27 | 1991-02-27 | 無機材料のレーザ照射着色方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04270685A true JPH04270685A (ja) | 1992-09-28 |
Family
ID=12375972
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3033051A Pending JPH04270685A (ja) | 1991-02-27 | 1991-02-27 | 無機材料のレーザ照射着色方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04270685A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996012684A1 (en) * | 1994-10-25 | 1996-05-02 | Dos Santos Simoes Fernando Ant | Method for colouring pieces of rock by laser rays |
| CN1046691C (zh) * | 1992-06-29 | 1999-11-24 | 菲尔南多·安东尼奥·多斯-桑托斯-西蒙斯 | 用激光束对石块着色的方法 |
| US6037015A (en) * | 1994-10-25 | 2000-03-14 | Dos Santo Simoes; Fernando Antonio | Method for coloring pieces of rocks by laser rays |
-
1991
- 1991-02-27 JP JP3033051A patent/JPH04270685A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1046691C (zh) * | 1992-06-29 | 1999-11-24 | 菲尔南多·安东尼奥·多斯-桑托斯-西蒙斯 | 用激光束对石块着色的方法 |
| WO1996012684A1 (en) * | 1994-10-25 | 1996-05-02 | Dos Santos Simoes Fernando Ant | Method for colouring pieces of rock by laser rays |
| AU693485B2 (en) * | 1994-10-25 | 1998-07-02 | Fernando Antonio Dos Santos Simoes | Method for colouring pieces of rock by laser rays |
| US6037015A (en) * | 1994-10-25 | 2000-03-14 | Dos Santo Simoes; Fernando Antonio | Method for coloring pieces of rocks by laser rays |
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