JPH0692754A - 花崗岩の表面凹凸処理方法 - Google Patents
花崗岩の表面凹凸処理方法Info
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- JPH0692754A JPH0692754A JP26688192A JP26688192A JPH0692754A JP H0692754 A JPH0692754 A JP H0692754A JP 26688192 A JP26688192 A JP 26688192A JP 26688192 A JP26688192 A JP 26688192A JP H0692754 A JPH0692754 A JP H0692754A
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- 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
- C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、均一で安定したエンボスを得ら
れ、かつ加工作業の迅速かつ容易化を図ることができる
花崗岩の表面凹凸処理方法を提供することを目的とす
る。 【構成】 花崗岩の表面に、照射出力１ＫＷ当たりの処
理速度を１５０〜３００ｃｍ2 ／分の範囲内で、レ−ザ
−光線を照射して行う、花崗岩の表面凹凸処理方法であ
る。
れ、かつ加工作業の迅速かつ容易化を図ることができる
花崗岩の表面凹凸処理方法を提供することを目的とす
る。 【構成】 花崗岩の表面に、照射出力１ＫＷ当たりの処
理速度を１５０〜３００ｃｍ2 ／分の範囲内で、レ−ザ
−光線を照射して行う、花崗岩の表面凹凸処理方法であ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レ−ザ−光線の照射に
より花崗岩（御影石）の表面に凹凸（エンボス）を形成
する方法に関するものである。
より花崗岩（御影石）の表面に凹凸（エンボス）を形成
する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】花崗岩の表面にエンボス加工したもの
は、建築材料の外壁や床板等として用いられている。こ
のように表面にエンボスを有する花崗岩を作製する方法
は、従来、石材表面に水を散布しながらバ−ナ加熱を行
い、表面を曝裂させることにより行っていた。 花崗岩
がバ−ナ処理によって曝裂するメカニズムは、花崗岩に
含まれる低温型のα石英が、５４５度で高温型のβ石英
へ移行する際に異常膨張し、石英がポップアップし、そ
の周囲に存在する長石や雲母も二次的に表面剥離するこ
とによる。
は、建築材料の外壁や床板等として用いられている。こ
のように表面にエンボスを有する花崗岩を作製する方法
は、従来、石材表面に水を散布しながらバ−ナ加熱を行
い、表面を曝裂させることにより行っていた。 花崗岩
がバ−ナ処理によって曝裂するメカニズムは、花崗岩に
含まれる低温型のα石英が、５４５度で高温型のβ石英
へ移行する際に異常膨張し、石英がポップアップし、そ
の周囲に存在する長石や雲母も二次的に表面剥離するこ
とによる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術には、
次のような問題点が存在する。 ＜イ＞バ−ナと石材の間隔を一定に手で保つことは困難
であるため、必要以上に加熱してしまい、過剰加熱部が
剥離したり、表面が焼けと呼ばれる黄変を生じることが
ある。従って、均一で安定したエンボスが得られない。
次のような問題点が存在する。 ＜イ＞バ−ナと石材の間隔を一定に手で保つことは困難
であるため、必要以上に加熱してしまい、過剰加熱部が
剥離したり、表面が焼けと呼ばれる黄変を生じることが
ある。従って、均一で安定したエンボスが得られない。
【０００４】＜ロ＞花崗岩のエッジ部は過剰に熱が入り
やすく、中央に比較してエッジ部はバ−ナ加熱を減少さ
せる調整が必要である。加熱調整に対する判断は、石種
や石英粒子の寸法（大御影石、小御影石）、材厚によっ
て微妙に変化する。従って、加工作業に熟練を要し、作
業が煩雑となる。
やすく、中央に比較してエッジ部はバ−ナ加熱を減少さ
せる調整が必要である。加熱調整に対する判断は、石種
や石英粒子の寸法（大御影石、小御影石）、材厚によっ
て微妙に変化する。従って、加工作業に熟練を要し、作
業が煩雑となる。
【０００５】
【本発明の目的】本発明は、上記のような問題点を解決
するためになされたもので、均一で安定したエンボスを
得られ、かつ加工作業の迅速かつ容易化を図ることがで
きる花崗岩の表面凹凸処理方法を提供することを目的と
する。
するためになされたもので、均一で安定したエンボスを
得られ、かつ加工作業の迅速かつ容易化を図ることがで
きる花崗岩の表面凹凸処理方法を提供することを目的と
する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、花崗岩の表面
に、照射出力１ＫＷ当たりの処理速度を１５０〜３００
ｃｍ2 ／分の範囲内で、レ−ザ−光線を照射して行う、
花崗岩の表面凹凸処理方法である。照射するレ−ザ−光
線は、１０．６μｍ波長のＣＯ2 ガスレ−ザ−を用いた
が、５μｍ波長のＣＯレ−ザ−、１．０６μｍ波長のＹ
ＡＧレ−ザ−でも同様のエンボス処理が可能である。レ
−ザ−光線は、花崗岩の表面を瞬時に曝裂に必要な温度
まで加熱することができ、照射後の花崗岩も瞬時に冷却
されるため石材表面の熱劣化を低減することができる。
また、レ−ザ−照射装置は、ＮＣ制御による自動加工が
可能で、石材周囲と中央の熱管理、花崗岩の種類による
処理条件もプログラムを作成することにより自由に設定
ができる。エンボスを得るためのレ−ザ−処理条件は、
レ−ザ−照射出力１ＫＷ当たりの処理速度が５０〜５０
０ｃｍ2 ／分、好ましくは１５０〜３００ｃｍ2 ／分の
範囲で照射するのが望ましい（図１参照）。処理速度が
５０ｃｍ2 ／分以下では、石の表面が溶融し割れなどが
生じる。また、５００ｃｍ2 ／分以上では、温度が十分
に上昇しないため、石英の膨張が得られず最適なエンボ
スが得られない。
に、照射出力１ＫＷ当たりの処理速度を１５０〜３００
ｃｍ2 ／分の範囲内で、レ−ザ−光線を照射して行う、
花崗岩の表面凹凸処理方法である。照射するレ−ザ−光
線は、１０．６μｍ波長のＣＯ2 ガスレ−ザ−を用いた
が、５μｍ波長のＣＯレ−ザ−、１．０６μｍ波長のＹ
ＡＧレ−ザ−でも同様のエンボス処理が可能である。レ
−ザ−光線は、花崗岩の表面を瞬時に曝裂に必要な温度
まで加熱することができ、照射後の花崗岩も瞬時に冷却
されるため石材表面の熱劣化を低減することができる。
また、レ−ザ−照射装置は、ＮＣ制御による自動加工が
可能で、石材周囲と中央の熱管理、花崗岩の種類による
処理条件もプログラムを作成することにより自由に設定
ができる。エンボスを得るためのレ−ザ−処理条件は、
レ−ザ−照射出力１ＫＷ当たりの処理速度が５０〜５０
０ｃｍ2 ／分、好ましくは１５０〜３００ｃｍ2 ／分の
範囲で照射するのが望ましい（図１参照）。処理速度が
５０ｃｍ2 ／分以下では、石の表面が溶融し割れなどが
生じる。また、５００ｃｍ2 ／分以上では、温度が十分
に上昇しないため、石英の膨張が得られず最適なエンボ
スが得られない。
【０００７】
【実施例】花崗岩は、建築材料に多く使用されている稲
田御影石とした。この基材の片面に、出力１．１ＫＷ、
速度２００ｃｍ2 ／分の条件でＣＯ2 レ−ザ−により照
射を行った。石材表面は、石英の曝裂温度である５４５
度以上に瞬時に上昇し、石材表面に適度なエンボスが得
られた。また、レ−ザ−照射後の表面温度は急速に下降
した。曲げ試験の結果、レ−ザ−加熱による強度の低下
はほとんどなく、基材を損傷しにくいことが確認され
た。
田御影石とした。この基材の片面に、出力１．１ＫＷ、
速度２００ｃｍ2 ／分の条件でＣＯ2 レ−ザ−により照
射を行った。石材表面は、石英の曝裂温度である５４５
度以上に瞬時に上昇し、石材表面に適度なエンボスが得
られた。また、レ−ザ−照射後の表面温度は急速に下降
した。曲げ試験の結果、レ−ザ−加熱による強度の低下
はほとんどなく、基材を損傷しにくいことが確認され
た。
【０００８】
＜イ＞レ−ザ−照射用基材 花崗岩は、石英（二酸化ケイ素鉱物：ＳｉＯ2 ）、斜長
石（ソウ長石成分、ＮａＡｌＳｉ3 Ｏ8 と灰長石成分：
ＣａＡｌ2 Ｓｉ3 Ｏ8 の溶体鉱物）、雲母（黒雲母：Ｋ
Ｍｇ3 ＡｌＳｉ3 Ｏ10( ＯＨ) 2 、白雲母：ＫＡｌ3 Ａ
ｌＳｉ3 Ｏ10(ＯＨ) 2 ）からなる火成岩である。本実
験では、建築に多く用いられる代表的な御影石として、
稲田御影石（茨城県）を基材とした。試験体寸法は２０
０×１５０×２５mmとした。
石（ソウ長石成分、ＮａＡｌＳｉ3 Ｏ8 と灰長石成分：
ＣａＡｌ2 Ｓｉ3 Ｏ8 の溶体鉱物）、雲母（黒雲母：Ｋ
Ｍｇ3 ＡｌＳｉ3 Ｏ10( ＯＨ) 2 、白雲母：ＫＡｌ3 Ａ
ｌＳｉ3 Ｏ10(ＯＨ) 2 ）からなる火成岩である。本実
験では、建築に多く用いられる代表的な御影石として、
稲田御影石（茨城県）を基材とした。試験体寸法は２０
０×１５０×２５mmとした。
【０００９】＜ロ＞レ−ザ−照射条件の選定 予備実験として速度を２００ｃｍ2 ／分と一定にし、レ
−ザ−照射出力を５００〜１４００ＫＷまで変化させ、
レ−ザ−照射した御影石の曝裂を観察した。その結果、
１．１ＫＷ以上の出力で石材表面が曝裂することが分か
った。次に、レ−ザ−照射時の石材の表面温度を赤外線
放射温度計で測定した。測定器の制約によりレ−ザ−照
射中心位置での測定が不可能であったため、測定点をレ
−ザ−照射中心位置より１２mm及び２４mm後方にずら
し、移動する基材の照射点を常に測定した。出力１．１
ＫＷ、速度２００ｃｍ2 ／分の条件で照射を行った場合
の表面温度変化を図２に示す。この図より１２mm後方の
位置で８００度、２４mmの位置でも４００度を超えてお
り、レ−ザ−の中心では石英の曝裂温度である５４５度
以上に上昇することが明らかとなった。次に、レ−ザー
照射出力を１．１ＫＷ、１．２６ＫＷ、１．３６ＫＷと
変化させたときの石材表面温度変化（照射中心位置より
２４mm後方で測定）を図３に示す。高出力になるととも
に表面温度が上昇し、かつ安定した温度履歴を示した。
石材上に固定した測定点の照射前後の温度変化を図４に
示す。この図よりレ−ザ−照射中心位置では１０００度
以上に上昇し、その前後では表面温度が瞬間加熱（約５
５０度／秒）、瞬間冷却（約４５０度／秒）されてい
た。これによりレ−ザ−処理では、バ−ナのように水に
よる冷却は必要ないということが明かとなった。
−ザ−照射出力を５００〜１４００ＫＷまで変化させ、
レ−ザ−照射した御影石の曝裂を観察した。その結果、
１．１ＫＷ以上の出力で石材表面が曝裂することが分か
った。次に、レ−ザ−照射時の石材の表面温度を赤外線
放射温度計で測定した。測定器の制約によりレ−ザ−照
射中心位置での測定が不可能であったため、測定点をレ
−ザ−照射中心位置より１２mm及び２４mm後方にずら
し、移動する基材の照射点を常に測定した。出力１．１
ＫＷ、速度２００ｃｍ2 ／分の条件で照射を行った場合
の表面温度変化を図２に示す。この図より１２mm後方の
位置で８００度、２４mmの位置でも４００度を超えてお
り、レ−ザ−の中心では石英の曝裂温度である５４５度
以上に上昇することが明らかとなった。次に、レ−ザー
照射出力を１．１ＫＷ、１．２６ＫＷ、１．３６ＫＷと
変化させたときの石材表面温度変化（照射中心位置より
２４mm後方で測定）を図３に示す。高出力になるととも
に表面温度が上昇し、かつ安定した温度履歴を示した。
石材上に固定した測定点の照射前後の温度変化を図４に
示す。この図よりレ−ザ−照射中心位置では１０００度
以上に上昇し、その前後では表面温度が瞬間加熱（約５
５０度／秒）、瞬間冷却（約４５０度／秒）されてい
た。これによりレ−ザ−処理では、バ−ナのように水に
よる冷却は必要ないということが明かとなった。
【００１０】＜ハ＞実験方法 未処理、バ−ナ処理及びレ−ザ−照射の石材表面変化を
測定するため、以下の測定項目を実施した。 石材表面硬度測定 表面粗さ測定 曲げ試験
測定するため、以下の測定項目を実施した。 石材表面硬度測定 表面粗さ測定 曲げ試験
【００１１】＜ニ＞実験及び考察 （１）表面硬度 表面硬度は、ＳＨＯＲＥ硬度計を用いて任意の１００点
を測定した。測定値の頻度を曲線化したグラフを図５に
示す。この図より未処理の試験体は、測定値４０前後を
頂点とした曲線を描くが、バ−ナ処理は曲線の頂点が測
定値６０前後で、レ−ザ−処理は頂点が７０前後の曲線
を描いた。
を測定した。測定値の頻度を曲線化したグラフを図５に
示す。この図より未処理の試験体は、測定値４０前後を
頂点とした曲線を描くが、バ−ナ処理は曲線の頂点が測
定値６０前後で、レ−ザ−処理は頂点が７０前後の曲線
を描いた。
【００１２】（２）表面粗さ測定 レ−ザ−処理した御影石をレ−ザ−顕微鏡で解析する
と、図６、７に示すように、レ−ザ−加熱により石英が
異常膨張して跳ね飛び谷部Ａとなり、主に雲母が残り、
山部Ｂとなる。次に、表面の凹凸の状態を表面粗さ計で
測定した。測定点は、１０×１０cmの範囲内で１cmごと
に１回、合計１００回とした。バ−ナ処理の表面状態を
図８、出力１．３６ＫＷのレ−ザ−処理の表面状態を図
９、出力１．１０ＫＷのレ−ザ−処理の表面状態を図１
０に示す。図８のＢ点が石材表面の最高地点、Ａ点が最
低地点を示し、高低差はその差とした。バ−ナ処理表面
は高低差が１．８mmと大きく、図全体の濃淡差が大き
く、表面が粗いことが分かる。また、レ−ザ−の出力に
よる粗面の状態の高低差は、出力１．３６ＫＷの高低差
が約１．３mmであるのに対して、出力１．１ＫＷは高低
差が約１．１mmと小さく、出力が高いほど表面は削ら
れ、深い値を示した。
と、図６、７に示すように、レ−ザ−加熱により石英が
異常膨張して跳ね飛び谷部Ａとなり、主に雲母が残り、
山部Ｂとなる。次に、表面の凹凸の状態を表面粗さ計で
測定した。測定点は、１０×１０cmの範囲内で１cmごと
に１回、合計１００回とした。バ−ナ処理の表面状態を
図８、出力１．３６ＫＷのレ−ザ−処理の表面状態を図
９、出力１．１０ＫＷのレ−ザ−処理の表面状態を図１
０に示す。図８のＢ点が石材表面の最高地点、Ａ点が最
低地点を示し、高低差はその差とした。バ−ナ処理表面
は高低差が１．８mmと大きく、図全体の濃淡差が大き
く、表面が粗いことが分かる。また、レ−ザ−の出力に
よる粗面の状態の高低差は、出力１．３６ＫＷの高低差
が約１．３mmであるのに対して、出力１．１ＫＷは高低
差が約１．１mmと小さく、出力が高いほど表面は削ら
れ、深い値を示した。
【００１３】（３）曲げ試験 曲げ試験体寸法は２０×４０×１６０mmとし、各条件に
つき３体作成した。また、表面のクラックの影響が顕著
に表れるように試験体の引張面に処理した面をセットし
た。測定結果を図１１に示す。この図より石材表面の熱
処理によって生じる熱劣化は、バ−ナ処理２３．６％、
レ−ザ−処理２．１％とレ−ザ−が基材を損傷しにくい
ことが確認された。これはレ−ザ−の瞬間加熱性、瞬間
冷却性が石材の熱による劣化を最小限に防いだものと考
えられる。
つき３体作成した。また、表面のクラックの影響が顕著
に表れるように試験体の引張面に処理した面をセットし
た。測定結果を図１１に示す。この図より石材表面の熱
処理によって生じる熱劣化は、バ−ナ処理２３．６％、
レ−ザ−処理２．１％とレ−ザ−が基材を損傷しにくい
ことが確認された。これはレ−ザ−の瞬間加熱性、瞬間
冷却性が石材の熱による劣化を最小限に防いだものと考
えられる。
【００１４】
【本発明の効果】本発明は以上説明したようになるた
め、次のような効果を得ることができる。 ＜イ＞レ−ザ−の照射出力を１．１ＫＷ以上に設定する
ことにより、２００ｃｍ2 ／分の処理速度でエンボスが
得られた。特に、１５０〜３００ｃｍ2 ／分の範囲で照
射することによって、損傷が少なく、均一で安定したエ
ンボスを得ることができる。
め、次のような効果を得ることができる。 ＜イ＞レ−ザ−の照射出力を１．１ＫＷ以上に設定する
ことにより、２００ｃｍ2 ／分の処理速度でエンボスが
得られた。特に、１５０〜３００ｃｍ2 ／分の範囲で照
射することによって、損傷が少なく、均一で安定したエ
ンボスを得ることができる。
【００１５】＜ロ＞レ−ザ−処理は瞬間加熱性、瞬間冷
却性を備えており、バ−ナ−処理のように加熱時に石材
を冷却するために散水を施す必要がない。従って、加工
作業を迅速かつ容易に行うことができる。
却性を備えており、バ−ナ−処理のように加熱時に石材
を冷却するために散水を施す必要がない。従って、加工
作業を迅速かつ容易に行うことができる。
【００１６】＜ハ＞プログラム制御による自動化、無人
化が可能であり、経済的に優れている。
化が可能であり、経済的に優れている。
【００１７】＜ニ＞レ−ザ−の照射条件を変化させるこ
とにより、石材の表面の粗さを調整することが可能であ
る。
とにより、石材の表面の粗さを調整することが可能であ
る。
【００１８】＜ホ＞従来のバ−ナ−処理と比較すると、
表面の熱劣化が少なく、曲げ試験は未処理の石材とほと
んど同じ値を示した。
表面の熱劣化が少なく、曲げ試験は未処理の石材とほと
んど同じ値を示した。
【図１】 レ−ザ−処理速度別凹凸加工状況の説明図
【図２】 レ−ザ−照射中心までの距離による石材表面
温度変化の説明図
温度変化の説明図
【図３】 照射出力別石材表面温度変化の説明図
【図４】 レ−ザ−照射時の熱サイクルの説明図
【図５】 石材表面高度の説明図
【図６】 レ−ザ−顕微鏡による石材表面状態の説明図
【図７】 石材表面状態の説明図
【図８】 バ−ナ処理による石材表面の説明図
【図９】 レ−ザ−処理（出力1.36KW）による石材表面
の説明図
の説明図
【図１０】 レ−ザ−処理（出力1.10KW）による石材表
面の説明図
面の説明図
【図１１】 曲げ試験結果の説明図
Claims (1)
- 【請求項１】 花崗岩の表面に、 照射出力１ＫＷ当たりの処理速度を１５０〜３００ｃｍ
2 ／分の範囲内で、 レ−ザ−光線を照射して行う、 花崗岩の表面凹凸処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26688192A JPH0692754A (ja) | 1992-09-10 | 1992-09-10 | 花崗岩の表面凹凸処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26688192A JPH0692754A (ja) | 1992-09-10 | 1992-09-10 | 花崗岩の表面凹凸処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0692754A true JPH0692754A (ja) | 1994-04-05 |
Family
ID=17436960
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26688192A Pending JPH0692754A (ja) | 1992-09-10 | 1992-09-10 | 花崗岩の表面凹凸処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0692754A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1273410A1 (en) * | 2001-07-06 | 2003-01-08 | Universidade de Vigo | Laser treatment method of the surface of granite slabs or similar |
| JP2009227472A (ja) * | 2008-03-19 | 2009-10-08 | Taisei Corp | 大理石の表面処理方法および床用大理石 |
-
1992
- 1992-09-10 JP JP26688192A patent/JPH0692754A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1273410A1 (en) * | 2001-07-06 | 2003-01-08 | Universidade de Vigo | Laser treatment method of the surface of granite slabs or similar |
| JP2009227472A (ja) * | 2008-03-19 | 2009-10-08 | Taisei Corp | 大理石の表面処理方法および床用大理石 |
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