JPH04193785A - レーザ照射による無機材料の表面改質方法 - Google Patents
レーザ照射による無機材料の表面改質方法Info
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- JPH04193785A JPH04193785A JP31801990A JP31801990A JPH04193785A JP H04193785 A JPH04193785 A JP H04193785A JP 31801990 A JP31801990 A JP 31801990A JP 31801990 A JP31801990 A JP 31801990A JP H04193785 A JPH04193785 A JP H04193785A
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- ceramic
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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
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は天然石材等のシリカ成分の多い無機材料の表面
改質方法に係るものである。
改質方法に係るものである。
（従来の技術）
無機材料の表面にレーザ照射を行うと、レーザの発生熱
によって同表面が瞬間にして１．ＯＯＯ’Ｃ−２、００
０°Ｃに達し、表面溶融が起こり、深さ０．５ｎ＋＋ｎ
−２ｎｗｎ程度のセラミック層が形成される。
によって同表面が瞬間にして１．ＯＯＯ’Ｃ−２、００
０°Ｃに達し、表面溶融が起こり、深さ０．５ｎ＋＋ｎ
−２ｎｗｎ程度のセラミック層が形成される。
（発明が解決しようとする課題）
しかしながらこの場合、レーザ照射時の急激な温度上昇
によって無機材料の表面付近の水分の蒸発、及びガスの
発生によって、レーザ照射によっけ形成された無機材料
表面のセラミック層内部に無数のミクロ的な気泡が発生
する場合があり、この気泡発生に、局部的な熱膨張、収
縮による力が加わると、部分的に無機材料が破壊してポ
ツプアップする等の問題点がある。
によって無機材料の表面付近の水分の蒸発、及びガスの
発生によって、レーザ照射によっけ形成された無機材料
表面のセラミック層内部に無数のミクロ的な気泡が発生
する場合があり、この気泡発生に、局部的な熱膨張、収
縮による力が加わると、部分的に無機材料が破壊してポ
ツプアップする等の問題点がある。
本発明は前記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無機材料表面に前処理を
施して、無機材料の破壊、ホップアップを防止できるレ
ーザ照射による無機材料の表面改質方法を提供する点に
ある。
たもので、その目的とする処は無機材料表面に前処理を
施して、無機材料の破壊、ホップアップを防止できるレ
ーザ照射による無機材料の表面改質方法を提供する点に
ある。
（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表
面改質方法によれば、無機材料の表面に溶剤を含浸した
のち、同面にレーザ照射を行ない、前記無機材料の表面
を白色化したセラミック状態にならしめるものである。
面改質方法によれば、無機材料の表面に溶剤を含浸した
のち、同面にレーザ照射を行ない、前記無機材料の表面
を白色化したセラミック状態にならしめるものである。
（作用）
本発明によれば無機材料の表面にレーザ照射を行なう前
に、前処理として被照射面に溶剤を含浸せしめることに
よって、レーザ照射時において照射面周囲の溶剤を燃焼
せしめ、同溶剤の燃焼熱によってレーザ照射により無機
材料表面に生じた溶融池の周辺の水分やガスを溶融直前
に除去し、かくして気泡の発生を抑制し、且つ前記溶剤
の燃焼熱によって前記無機材料に生じる局部的な熱応力
を軽減させ、無機材料の破壊やホンプアップ等の欠陥を
防止し、無機材料表面に均一な白色セラミック層を生成
せしめるものである。
に、前処理として被照射面に溶剤を含浸せしめることに
よって、レーザ照射時において照射面周囲の溶剤を燃焼
せしめ、同溶剤の燃焼熱によってレーザ照射により無機
材料表面に生じた溶融池の周辺の水分やガスを溶融直前
に除去し、かくして気泡の発生を抑制し、且つ前記溶剤
の燃焼熱によって前記無機材料に生じる局部的な熱応力
を軽減させ、無機材料の破壊やホンプアップ等の欠陥を
防止し、無機材料表面に均一な白色セラミック層を生成
せしめるものである。
（実施例）
次に本発明を実施例について説明する。
本発明の方法に使用される無機材料は特に限定されるも
のではないが、通常は大谷石、抗火石、会津石、伊豆の
青石等の如き、シリカ分の多い無機材料が使用される。
のではないが、通常は大谷石、抗火石、会津石、伊豆の
青石等の如き、シリカ分の多い無機材料が使用される。
而して同無機材料の表面にレーザ照射する前に、前処理
として同材料表面にメチルアルコール、エチルアルコー
ル、アセトーン、またはこれらと同効の有機系溶剤を含
浸させる。
として同材料表面にメチルアルコール、エチルアルコー
ル、アセトーン、またはこれらと同効の有機系溶剤を含
浸させる。
なお同有機系溶剤の含浸量は材料にもよるが、通常は０
．０２ｇ／ｃ＋ｆｌ−０，１ｇ／ｃ＋ｆｌ程度のスプレ
ー塗布、または表面含浸で十分である。
．０２ｇ／ｃ＋ｆｌ−０，１ｇ／ｃ＋ｆｌ程度のスプレ
ー塗布、または表面含浸で十分である。
次いで濡れた無機材料の表面が乾燥するまで数分間待ち
、しかるのち直ちにレーザ照射を行なう。
、しかるのち直ちにレーザ照射を行なう。
本方法に用いるレーザは特に限定されないが、材料表面
温度を１ 、０００ ’Ｃ−２，０００°Ｃまで加熱で
きるキロワット級の炭酸レーザ（波長１０．６μｍ）あ
るいはＮｄ ： ＹＡＧレーザ（波長１．０６ｐｍ）が
最も適している。
温度を１ 、０００ ’Ｃ−２，０００°Ｃまで加熱で
きるキロワット級の炭酸レーザ（波長１０．６μｍ）あ
るいはＮｄ ： ＹＡＧレーザ（波長１．０６ｐｍ）が
最も適している。
第１図は無機材料に対するレーザ照射方法の概要を示し
、レーザ発振機（図示せず）からのレーザ光線ａはジン
クセレーン（ＺｎＳｅ）の凸レンズより構成された集光
レンズ１によって一旦集光されたのち、固定ミラー２及
びオシレートミラー３によって順次反射されて、Ｘ−Ｙ
テーブル４上に置かれた無機材料５の表面に照射される
。
、レーザ発振機（図示せず）からのレーザ光線ａはジン
クセレーン（ＺｎＳｅ）の凸レンズより構成された集光
レンズ１によって一旦集光されたのち、固定ミラー２及
びオシレートミラー３によって順次反射されて、Ｘ−Ｙ
テーブル４上に置かれた無機材料５の表面に照射される
。
なおレーザ照射幅は１２ｍｍ−３０ｍｍの範囲で設定さ
れるようになっている。
れるようになっている。
レーザ照射中に、無機材料５が置かれたＸ−Ｙテーブル
４を一定速度でレーザ光線の振幅方向（図示の実施例で
はＹ方向）に対して直角方向（図示の実施例ではＸ方向
）に移動することによって、無機材料５の表面に幅１２
〜３０ｍｍの白色セラミック帯が形成される。
４を一定速度でレーザ光線の振幅方向（図示の実施例で
はＹ方向）に対して直角方向（図示の実施例ではＸ方向
）に移動することによって、無機材料５の表面に幅１２
〜３０ｍｍの白色セラミック帯が形成される。
このように形成される帯状セラミック層をＹ方向に順続
して重合させることによって無機材表面全体をセラミッ
ク化する。
して重合させることによって無機材表面全体をセラミッ
ク化する。
なお前記したレーザ照射中に無機材料における照射位置
周辺の溶剤が静かに燃焼するのが観察された。而してこ
の溶剤の燃焼反応によって気泡の発生が抑制され、均一
なセラミック層が形成される。
周辺の溶剤が静かに燃焼するのが観察された。而してこ
の溶剤の燃焼反応によって気泡の発生が抑制され、均一
なセラミック層が形成される。
なお同セラミック層の厚さは、レーザ光線のエネルギー
、前記テーブル５の移動速度、集光レンズ１の焦点距離
等、レーザ照射条件を調整することによって、０．５ｍ
ｍ −２ｍｍの範囲で選定できる。
、前記テーブル５の移動速度、集光レンズ１の焦点距離
等、レーザ照射条件を調整することによって、０．５ｍ
ｍ −２ｍｍの範囲で選定できる。
次に本発明の実験例を挙げる。
長さ２５０ｍｍ、幅１２５＋ｎｍ、厚さ１３ｍｍ大谷石
０表面に、メチルアルコールをスプレーガンにより０．
０５ｇ／ｃＪ程度均一に塗布し、常温で２分放置乾燥せ
しめ、その後直ちにＩＫＷ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、表面全体に均一な表面白色セラミック層を形成
させた、そのセラミック層の厚さは０．７胴であった。
０表面に、メチルアルコールをスプレーガンにより０．
０５ｇ／ｃＪ程度均一に塗布し、常温で２分放置乾燥せ
しめ、その後直ちにＩＫＷ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、表面全体に均一な表面白色セラミック層を形成
させた、そのセラミック層の厚さは０．７胴であった。
レーザ出カニ ＩＫＷ照射幅：
１２ｍｍ照射ピッチ：
１０ｎｎ＋テ一ブル移動速度： ２５
０ｃｍ／ｍｉｎレーザビーム径：０．６肛 ビームオシレーションｍ波数： １００Ｈｚ以上のよう
に大谷石表面にメチルアルコールを塗布した後にレーザ
照射を行った場合のセラミック層表面の顕微鏡写真と、
メチルアルコール塗布を行わないでそのままレーザ照射
した場合の顕微鏡写真とを観察したところ、大谷石の表
面層は前者で気泡が少ない白色セラミック層であるのに
対し、後者ではミクロ気泡の多い透明な層になっており
、照射前のメチルアルコール塗布の気泡発生抑止効果が
顕著であることが判った。
１２ｍｍ照射ピッチ：
１０ｎｎ＋テ一ブル移動速度： ２５
０ｃｍ／ｍｉｎレーザビーム径：０．６肛 ビームオシレーションｍ波数： １００Ｈｚ以上のよう
に大谷石表面にメチルアルコールを塗布した後にレーザ
照射を行った場合のセラミック層表面の顕微鏡写真と、
メチルアルコール塗布を行わないでそのままレーザ照射
した場合の顕微鏡写真とを観察したところ、大谷石の表
面層は前者で気泡が少ない白色セラミック層であるのに
対し、後者ではミクロ気泡の多い透明な層になっており
、照射前のメチルアルコール塗布の気泡発生抑止効果が
顕著であることが判った。
（発明の効果）
本発明の方法によれば前記したように、予め溶剤を含浸
した無機材料表面にレーザ光線を照射することによって
、無機材料の破壊、ホップアップを起こすことなく、美
観を呈し、しかも耐久性の高い表面白色セラミック層を
得ることができる。
した無機材料表面にレーザ光線を照射することによって
、無機材料の破壊、ホップアップを起こすことなく、美
観を呈し、しかも耐久性の高い表面白色セラミック層を
得ることができる。
また同セラミック層の深さを必要に応じてレーザ照射エ
ネルギー等の照射条件を調節することによって、０．５
ＩｎＩｎ−２ｒｎｍの範囲で任意に変化させることがで
きるものであり、本発明の方法によって得られる表面白
色セラミック化製品は無機系建設資材として好適である
。
ネルギー等の照射条件を調節することによって、０．５
ＩｎＩｎ−２ｒｎｍの範囲で任意に変化させることがで
きるものであり、本発明の方法によって得られる表面白
色セラミック化製品は無機系建設資材として好適である
。
第１図は本発明に係るレーザ照射による無機材料の表面
改質方法の一実施例の実施状況を示す正面図である。 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、 ａ・・・レーザ光線。
改質方法の一実施例の実施状況を示す正面図である。 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、 ａ・・・レーザ光線。
Claims (1)
- 無機材料の表面に溶剤を含浸したのち、同面にレーザ照
射を行ない、前記無機材料の表面を白色化したセラミッ
ク状態にならしめることを特徴とするレーザ照射による
無機材料の表面改質方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31801990A JP3165965B2 (ja) | 1990-11-26 | 1990-11-26 | レーザ照射による無機材料の表面改質方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31801990A JP3165965B2 (ja) | 1990-11-26 | 1990-11-26 | レーザ照射による無機材料の表面改質方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04193785A true JPH04193785A (ja) | 1992-07-13 |
| JP3165965B2 JP3165965B2 (ja) | 2001-05-14 |
Family
ID=18094588
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31801990A Expired - Fee Related JP3165965B2 (ja) | 1990-11-26 | 1990-11-26 | レーザ照射による無機材料の表面改質方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3165965B2 (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 |
| 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 |
-
1990
- 1990-11-26 JP JP31801990A patent/JP3165965B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| 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 |
| 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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3165965B2 (ja) | 2001-05-14 |
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