JPH0333083A

JPH0333083A - セメント質材の照射施釉方法

Info

Publication number: JPH0333083A
Application number: JP1166280A
Authority: JP
Inventors: Hideki Ishida; 秀輝石田; Shibakumaran Uigunarajiya; ウィグナラジャ　シバクマラン; Kazumasa Goto; 後藤　和昌
Original assignee: SANGYO SOUZOU KENKYUSHO; Inax Corp
Current assignee: SANGYO SOUZOU KENKYUSHO; Inax Corp
Priority date: 1989-06-28
Filing date: 1989-06-28
Publication date: 1991-02-13

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。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、セメント質材のプラズマ炎またはレーザー光
の照射による施釉方法に関する。詳しくは、特定の組成
の表面層を有するセメント質材の表面に釉層、を塗布し
、プラズマ炎またはレーザー光を照射して釉層を形成す
ることからなる、セメント質材の施釉方法に関する。本
発明によれば、熱ビーム照射されたセメント質材の表面
が高温度に加熱されても熱劣化することなく、高能率に
て施釉が達成できる。

従来の技術およびその問題点コンクリート板等のセメント質材の施釉は、施釉のため
の加熱によってセメント質材の強度が熱劣化するので、
か５っては実質的に不可能であった。

この熱劣化の解決方法として、釉薬を塗布したセメント
質材全体を９５０℃以下の温度で加熱焼成して施釉し、
次いで脱水した熱劣化セメント質材を水蒸気等によって
再水和して強化する面倒な工程が一般に採用されている
。なお、９５０℃以上に加熱すると、再水和が不可能と
なる。

焼成するかわりに釉薬を塗布したセメント質材表面に高
熱のプラズマ炎を照射して施釉する方法が提案されてい
る。しかしこの場合においても、セメント質材表面層が
（イ）約４００℃以上に加熱されないように注意深く照
射して熱劣化を防止する面倒な工程が必要であるか、ま
たは（ロ）約６００〜９００℃前後に加熱された場合に
は上記と同様に再水和処理が必要であった。いずれにせ
よ、セメント質材表面を９５０℃以上に加熱しない条件
ならびに９００℃程度で熔融する特定の釉薬が必要であ
った。なお、このような釉薬は高価でありまた釉層の性
能にも相対的に問題があった。

問題点を解決するための手段本発明者は、施釉するセメント質材の少なくも表面層に
焼結有効量の熔融ガラス化性材料粉（例えばガラス粉）
を存在させることによって、セメント質材表面層が例え
ば９００℃以上に加熱されてセメント硬化物が脱水して
も、該ガラス粉等によって脱水表面層が焼結して熱劣化
を防止できることを見出した。更に、ガラス粉を含有す
るセメント質材を高温度加熱すると白華を形成する傾向
があるが、特定の鉱物粉をセメント質材中に存在させる
ことによって、白華が実質的に防止できることを見出し
た。

従って、本発明によって、セメント質成形硬化物からな
り、該成形物の少なくも施釉する表面層が水硬性セメン
トおよび焼結有効量の熔融ガラス化性材料粉から本質的
になるセメント質材の所要の表面に二釉薬を塗布しそし
て該塗布面にプラズマ炎またはレーザー光を照射して釉
層を形成することを特徴とする；該釉層およびセメント
質材の表面層および該表面層内部の接合強度を改善した
セメント質材の施釉方法が提供される。

該成形物の施釉する表面層が、水硬性セメント、焼結有
効量の熔融ガラス化性材料粉、ならびに珪酸マグネシウ
ム鉱物粉、活性珪酸鉱物粉、珪酸アルミニウム鉱物粉お
よびこれらの二以上の混合物からなる群から選ばれる鉱
物粉から本質的になるセメント質層であることが望まし
く、これによって該表面層の白華を更に改善した施釉方
法が提供される。

なお、上記の鉱物粉およびガラス粉等は相対的に安価で
あるので、該セメント質成形硬化物全体が、水硬性セメ
ント、焼結有効量の熔融ガラス化性材料粉、ならびに珪
酸マグネシウム鉱物粉、活性珪酸鉱物粉、珪酸アルミニ
ウム鉱物粉およびこれらの二以上の混合物からなる群か
ら選ばれる鉱物粉から本質的になる混和物を成形しそし
て水和硬化してなる、セメント質材であることができる
。

該セメント質成形硬化物全体が、水硬性セメント、熔融
ガラス化性材料粉、ならびに珪酸マグネシウム鉱物粉、
活性珪酸鉱物粉、珪酸アルミニウム鉱物粉およびこれら
の二以上の混合物からなる群から遺ばれる鉱物粉から本
質的になる、成形および焼成（例えば１０００℃以上）
してなるセメント質系セラミック材であることが材料強
度の観点から有利である。

作用および効果上記のように施釉するセメント質材の少なくも表面層に
焼結有効量のガラス粉等を存在させることによって、該
表面層内部が例えば１４００℃程度まで加熱されてもガ
ラス粉等の焼結によって熱劣化が防止できる。従って、
プラズマ炎またはレーザー光を強力に照射することが可
能であり、また再水和工程も不要であるので、高能率に
施釉が達成できる。高熔融温度の釉薬が使用できるので
、釉薬のコストおよび性能の観点からも極めて有利であ
る。また、セメント質材全体の加熱達成を必要としない
ので、セメント質材の部分的な施釉が容易であり、そし
て施釉した釉層に修復個所がある場合には部分的な再施
釉が容易に達成できる。

更に、セメント質材中に特定の鉱物粉を存在させること
によって、白華現象も有利に防止できる。

発明の詳しい記述（１）セメント質材の原材料水硬性セメントとしては、ポルトランドセメント、アル
ミナセメント、高炉セメント、混合ポルトランドセメン
ト等、の水硬結合性材料粉がいずれも使用可能である。

また任意材料である骨材は、焼成工程において急激な膨
張、収縮を生じない安定なもの（例えば陶磁器質シャモ
ット）が望ましく、また川砂、海砂、珪砂、安山岩、玄
武岩、硬ラス性熔融物等のフラックスを形成し他の材料
粒子間に侵入して、焼結効果を達成するものである。

具体的には各種のガラス粉、市販のフリット、長石、シ
ラス、火山灰、その他のガラス化性火成岩粉等が例示さ
れる。通常はガラス粉、長石粉またはこれらの混合物が
用いられる。

上記の群から選ばれる鉱物粉（好ましい成分）は、その
焼結性または高温度反応性の観点から、微粒状であるこ
とが必要であり、そして一般的には平均粒径が約５０ミ
クロン以下そして通常は約５〜３０ミクロン程度である
。該鉱物粉は、セメント用の骨材とは区別されるもので
あり、（イ）塩襲中に活性化して焼結するものおよび／
または（ロ）セメント中のカルシウム成分と高温度反応
して焼結高強度物質を形成するものである。

珪酸成分および酸化マグネシウム成分を含む珪酸マグネ
シウム鉱物粉としてはタルク、蛇紋岩、緑泥石等の粉体
が例示される。通常は蛇紋岩粉、タルク粉、またはこれ
らの混合物が有利に採用される。

活性珪酸鉱物粉または珪酸成分および酸化アルミニウム
成分を含む珪酸アルミニウム鉱物粉としては、非晶質シ
リカ、微粉末珪砂（骨材用粗珪砂は効果がない）、ろう
石粉（パイロフィライト）、カオリンまたはセリサイト
等の粘土鉱物粉が例示される。通常は、ろう石、微粉末
珪砂、非晶質シリカ、またはこれらの混合物が有利に使
用される。

（２）原材料の配合量ガラス化性材料粉を含有する耐熱劣化性のセメント質材
料の好ましい配合重量の範囲を下表に示す。これに、成
形およびセメントの水和に必要な量の水（例えばセメン
ト！部に対してｏ、ｉ−ｏ。

５重量部の水）を加えて混和し、成形する。これらの配
合量は、本発明の作用効果を達成する各原材料の好まし
い有効量を示すものである。

一般的な原材料の配合量（重量部）水硬性セメント　　　　　　　　　　１００部ガラス化
性材料粉　　　　　約５０〜３００部上記の鉱物粉また
は混合物（望ましい成分）　　　　　約２０〜４００部（ｂ：Ｌ
書１　　／　ｌ−＋妬ｅ、　ｎ　　Ｑ　ｎ　／１ｉＷＦ
）骨材約５００〜０部典型的な原材料の配合量（重量部）水硬性セメント（例　ポルトランドセメント）１００部ガラス化性材料粉（例　ガラス粉）約５０〜２００部（例えばｉｏｏ部前後）珪酸マグネシウム鉱物（例　蛇紋岩）約５０〜２００部（例えば１００部前後）珪酸鉱物および／または珪酸アルミニウム鉱物（例　ろ
う石）　　　　　　　　約５〜１５０部（ａ　ｔ　！；
Ｅ約１約１０〜１００部例えば５０部前後）骨材　　　　　　　　　　　　　約３００〜θ部（例え
ば１５０部前後）なお、セメント１００部に対して、他の成分の合計量は
一般的に６００部以下である。

ｌす）−ｆ３Ｉ４＋ｌＩセトｒｔ１．　　ａｉｍ　−爪
中箇プラズマ炎本発明で使用するプラズマ炎とは、主として、窒素ガス
、アルゴンガス、ネオンガス等の不活性ガスを電離させ
て形成する高温高速のプラズマ炎エツトを意味する。更
に必要に応じて該不活性ガスに加えて水素又は空気等も
使用される。

レーザー光本発明で使用するレーザー光とは、原子および分子内の
束縛電子のエネルギー準位系による誘導放出によって、
光波を発振増幅したコヒーレントな光ビームを意味する
。代表的には、ＣＯ，レーザー等の気体レーザーおよび
ヤグ（ＹＡＧ）レーザー等の固体レーザーが効果的に使
用できる。

（４）プラズマ炎の照射本発明にて使用するセメント質材は充分に耐熱性である
ので、使用するプラズマガンの出力は特に制限されない
が、通常約１０ｋｗ〜約６０ｋｗの範囲が適当である。

また、ガンとセメント質材表面との距離は通常約３０ｍ
ｍ〜３００ｍｍ程度である。該距離が約３０ｍｍ未満で
あると基材および装置の破損が生じ易い。なお、プラズ
マ炎の基材上の照射面積は、−膜内に直径が約５〜２０
ｍｍ程度の円形状となる。

プラズマ照射は通常、プラズマガンまたはセメント質基
材を左右方向に一定の走査速度（通常、数ｃｍないし数
十ｃｍ／秒）にて一定の走査間隔（プラズマ炎の照射面
積によるが通常数ｍｍ〜十数ｍ　ｍ　）で移動させて行
われる。

本発明の方法は、通常は、実質的に平面状の施釉すべき
表面を有するセメント質基材に有利に適用されるが、急
激な形状変化のない曲面状の該表面を有する該基材にも
適用できる。即ち、後者の場合、施釉すべき表面とプラ
ズマ照射装置（例えばプラズマガン）との距離の変化が
約２％以内であれば、平面の場合と同様に実施可能であ
る。

両者の距離が約３％以上に渡って変化する場合には施釉
すべき該曲面との距離がほぼ一定となるように、該曲面
の変化にそってプラズマガンの位置を該間隔方向に移動
してプラズマ炎を適用するのが望ましい。なお、円筒状
または円柱状等の棒状のセメント質基材表面に施釉する
場合は、例えば施釉すべき棒状の基材を回転させながら
相対的に移動させて、プラズマ炎を適用することができ
る。

本発明に使用する装置は、少なくも一個のプラズマガン
並びに該プラズマガンおよび必要に応じて施釉すべき基
材をそれぞれ保持する支持具から本質的に成る。更に、
施釉すべき表面全体にプラズマ炎を均一に適用するため
、該ガンの支持具および／または該基材の支持具を移動
させる手段を備える。例えば、複数個のプラズマガンを
所定の間隔に配置して固定し、該ガンの配列と実質的に
垂直方向に該ガンから一定の距離を維持して、施釉すべ
き基材を移動させる搬送機を備えた構成の装置が例示さ
れる。この複数個のガンの代わりに一個のプラズマガン
を該搬送方向と垂直方向に往復して移動させる態様も例
示される。更に上記の曲面を有する基材の場合は、該曲
面の変化に応じ、プラズマガンの位置を両者の間隔方向
に変化させることができる。なお、上記の各態様におけ
る各移動手段は、エレクトロニクスによって自動的に制
御することが可能である。これらの制御手段は、例えば
、自動工作機械等の技術常識に基づき容易に成し得る。

（５）レーザー光の照射レーザー光照射の態様は、プラズマ炎の場合と本質的に
同様である。プラズマ炎の場合の「ガンとセメント質材
表面との距離」は、「集光レンズとセメント質材表面と
の距離」に読みかえるのが正しい。なおレーザー光の照
射は、プラズマ炎の場合と比較して、（イ）レーザー光
は実質的に減衰しないので、ミラーおよび導管等を用い
て任意の場所にレーザー光を誘導できる、（ロ）光であ
るので、プラズマ炎構成物質による影響がない、（ハ）
光学系の利用によって、照射ビームの形状およびエネル
ギー分布を自由に変化できる、（ニ）風　　　　　　　
　等の影響が少ない、（ホ）照２射すべき表面の直前ま
たは上流に光透過遮断性模様マスクを設置して、該マス
ク模様状の照射ができる、（へ）反射ミラー等を用いて
、複雑な表面および裏面等の照射が可能である、等の利
点かある。

具体例例１：重量部にてガラス粉３０部、セメント（普通ポルトラン
ドセメント）３０部、骨材としての磁器シャモット（粒
径ｌ−■以下）４０部、水１６部およびメチルセルロー
ス１．２部を調合して混練した後、押出成形法で幅５０
■窮、長さ１００ｍｍ、厚さｌｈａの寸法に成形し、水
和養生しそして１０５℃にて空気乾燥して試験体とした
。

青色フリット粉末１００重量部、水１５０重量部および
エタノール５０重量部から実質的になる釉薬スラリーを
、該試験体の上表面に約０．１５ｍｍの厚さにスプレー
塗布した。プラズマテクニック社製のプラズマガンを用
いて、該釉薬上に下記の条件にてプラズマ炎を照射して
施釉した。

プラズマ用入力エネルギー：約５０に？ガン／釉薬面の
距離　　　：約９０問ガンの走査速度（左右方向）：　８ｃａ／秒ガンの走査
間隔（幅方向）：１５ａ＋ｓ＋このようにして、該試験
体の上表面に約０．１＋ａｍの厚さの欠陥のない釉層が
得られた。該釉層およびセメント質材表面およびセメン
ト質材の表面内部の接合強度は充分であった。なお、照
射によって施釉した該表面層の側部に僅かの白華が認め
られたが、実用上は全く問題がない程度であった。

例２：重量部にて珪酸アルミニウム鉱物としてろう石２０部、
ガラス粉２０部、セメントとして普通ポルトランドセメ
ント２０部、骨材として磁器シャモット（粒径１■以下
）　４０部、水１７部およびメチルセルロース１部を調
合し、混練した後、押出成形法で幅５０ｍ５．長さ１０
０ｍｍ、厚さ１０ｍｍの寸法に成形し、水和養生しそし
て乾燥して試験体とした。

この試験体を用いて、例１と同条件にて実施した。例１
と同様な美麗な釉層が得られた。なお、例１におけるよ
うな表面層側部の白華は、目視にて検出されなかった。

例３：重量部にて珪酸マグネシウム鉱物として蛇紋岩２０部、
ガラス粉２０部、セメントとして普通ポルトランドセメ
ント２０部、骨材として磁器シャモット（粒径１ｓｓ以
下）４０部、水１７部およびメチルセルロース１部を調
合し、これを混練した後、押出成形法で幅５０■、長さ
１００問、厚さ１０間の寸法に成形し、水和養生しそし
て乾燥して試験体とした。

この試験体を用いて、例１と同条件にて実施した。例２
と同様に優れた釉層が得られ、表面層側部の白華は検出
されなかった。

例４（比較例′）：例１においてガラス粉を含有せずシャモット骨材を７０
部含有する試験体を用いて、例１と同条件にて施釉した
。照射による釉層下のセメント質材の表面から約１００
ミクロン前後内部のセメント質層までの材質が熱劣化し
、強烈圧によって剥離する怖れがある程度の強度低下が
認められた。

例５：原材料として、下記の混合物（重量部）を使用した。

普通ポルトランドセメント　　　　１００部蛇紋岩（１
５０メツシユ以下）５０部ガラス粉（１００メツシユ以下）１２５部ろう石（２０
０メツシユ以下）２５部色シャモット骨材（粒径１ｍｍ以下）２００部上記の混
合物に水およびメチルセルロースを加えて混練し、幅５
−一そして厚さ１０ｍ１１に押出成形し、長さ１００−
に切断して試料とした。該試料を水和養生しそして１０
５℃にて空気乾燥した。

該試験体の上表面に、例１と同条件にて釉薬をスプレー
塗布した。島田理化工業（株）製のレーザー（Ｃｏｔ）
ガンを用い、該釉薬塗布面に下記の条件にてレーザー光
を照射して施釉した。（なお、本例では低出力レーザー
を使用したが、工業的には出力５ＫＷ以上のものが望ま
しい。）レーザー光エネルギー密度　：約２００１７平方門集光
レンズ／釉薬面の距＃ｉ　　：約３０ｃｍ＋ガンの走査
速度（左右方向）　　：８ｃｔ＊／分ガンの走査間隔（
幅方向）　　　：８ｍｍ例２および例３と同様な美麗な
釉層が得られた。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）セメント質成形硬化物からなり、該成形物の少な
くも施釉する表面層が水硬性セメントおよび焼結有効量
の熔融ガラス化性材料粉から本質的になるセメント質材
の所要の表面に；釉薬を塗布しそして該塗布面にプラズ
マ炎またはレーザー光を照射して釉層を形成することを
特徴とする；該釉層およびセメント質材の表面層および
該表面層内部の接合強度を改善したセメント質材の施釉
方法。
（２）該成形物の施釉する表面層が、水硬性セメント、
焼結有効量の熔融ガラス化性材料粉、ならびに珪酸マグ
ネシウム鉱物粉、活性珪酸鉱物粉、珪酸アルミニウム鉱
物粉およびこれらの二以上の混合物からなる群から選ば
れる鉱物粉から本質的になるセメント質層である、該表
面層の白華を更に改善した請求項１の施釉方法。
（３）該セメント質成形硬化物全体が、水硬性セメント
、焼結有効量の熔融ガラス化性材料粉、ならびに珪酸マ
グネシウム鉱物粉、活性珪酸鉱物粉、珪酸アルミニウム
鉱物粉およびこれらの二以上の混合物からなる群から選
ばれる鉱物粉から本質的になる混和物を成形しそして水
和硬化してなるセメント質材である、請求項１の施釉方
法。
（４）該セメント質成形硬化物全体が、水硬性セメント
、熔融ガラス化性材料粉、ならびに珪酸マグネシウム鉱
物粉、活性珪酸鉱物粉、珪酸アルミニウム鉱物粉および
これらの二以上の混合物からなる群から選ばれる鉱物粉
から本質的になる、成形および焼成してなるセメント質
系セラミック材である、請求項１の施釉方法。