JPH04355103A

JPH04355103A - 石材表面の加工処理方法とその装置

Info

Publication number: JPH04355103A
Application number: JP3131286A
Authority: JP
Inventors: Fukutoshi Hosoya; 福年細谷; Nobuo Nakano; 宣夫中野
Original assignee: J S II KK; Jse Corp
Current assignee: J S II KK; Jse Corp
Priority date: 1991-06-03
Filing date: 1991-06-03
Publication date: 1992-12-09
Anticipated expiration: 2015-08-07
Also published as: EP0517048A1; EP0517048B1; US5291694A; JP3073261B2; TW206941B; ATE143845T1; DE69214354D1

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、石材、特に好適には御
影石（花崗岩）の表面を加工処理して、粗面化と脈石部
分の除去を行う加工処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、建造物の高級化、あるいは重厚感
の表現にために、各種の石材が多く用いられるようにな
ってきた。特に、御影石または大理石の需要が大きい。

【０００３】しかし、この石材の表面加工は、旧来のも
のに多く依存している。石材の加工については、たとえ
ば「石工事を科学する」（石文社発行）の４２〜５５頁
に記載されている。

【０００４】これについて、図２２を参照しながら概説
すれば、採石した荒石に対して、順次次記の■〜■の工
程を経ている。 ■荒石、コブ取り、ノミ切り、ビシャン叩き、（バーナ
ー仕上げ）、小叩き、荒磨き、水磨き、本磨き■荒石、
ガングソーによる切断、ビシャン叩き、（バーナー仕上
げ）、小叩き、荒磨き、水磨き、本磨き■荒石、丸のこ
裁断機による裁断、水磨き、本磨き、あるいはビシャン
叩き、（バーナー仕上げ）、小叩き、本磨きこの場合、バーナー仕上げは省略することがあり、また
、ビシャン叩きを省略して直接小叩きを行う場合もある
。

【０００５】上記の本磨きまで至るものは、主に外壁材
として、光沢が必要な場合に用いられ、この光沢の必要
のない場合には、磨き工程に至ることなく、たとえばビ
シャン叩きのまま、あるいは小叩きが終了した状態のま
ま、使用に供せられている。

【０００６】特に、敷石の場合には、歩行の際の滑り止
めのために、磨き工程を経ることなく直接使用されてい
る。

【０００７】また、前記の■の工程は、多くの工程を要
し、かつ人件費も嵩むので、現在では■または■の工程
を採ることが圧倒的に多い。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この種の機械
切断面を良く観察してみると、図１に示すように、表面
部分の結晶の粒子群Ｐ，Ｐ…は、スライスされている関
係で、平坦である。さらに詳細に観察してみると、スラ
イス時点における外力により、図２に示すように、小さ
な凹凸表面およびクラックを生じていることが多い。さ
らに、スライスに伴うスジ疵を多く生成している。この
ため、表面側からみると、自然石の状態と全く異なり、
きわめて白っぽいものとなっている。したがって、この
ままでは商品価値がないので、パネルの片面は、前記の
ビシャン叩きまたは小叩き工程を経て磨き工程を必須と
していた。しかし、この工程には、多大な手間を要する
ので、製造コストが嵩む。なお、他面は外観に関係ない
ので、未加工のまま用いていた。

【０００９】一方、機械切断面に対して凹凸をつけるた
めに、前述のバーナー仕上げを行うことがあるが、白っ
ぽさは幾分解消されるとしても、白っぽさが残り、自然
石の状態を再現できない。しかも、問題なのは、バーナ
ー仕上げでは、バーナー炎により、高熱が作用し、その
熱応力がきわめて大きく、したがって熱応力に耐えて破
損を防止するためには、バーナー仕上げに供するパネル
の厚さは８ｍｍ以下、特に５ｍｍ以下とすることができ
ず、その分、使用面積当たりの石材量が大きくならざる
を得ない。

【００１０】したがって、本発明の主たる課題は、自然
石の状態を容易に再現でき、きわめて外観に優れ、しか
も凹凸を有し、歩行に充分適するとともに、凹凸感によ
る重厚感を示し、さらに加工処理コストが著しく低減す
る石材の加工処理方法とこれに適した加工処理装置を提
供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題は、石のガング
ソーによる切断面、丸のこ裁断機による切断面、これら
の切断面をさらにビシャン叩きした面、または直接各切
断面を小叩きした面、ビシャン叩きした後小叩きした面
、あるいはビシャン叩きした後バーナー仕上げした面も
しくはビシャン叩きすることなく直接バーナー仕上げし
た面に対して、２００　ｋｇ／　ｃｍ２　以上の圧力を
もって処理液を投射して、表面の粗面化と結晶粒子の露
出を行うことで解決できる。

【００１２】この場合、前記面を有するパネル状の石を
搬送し、この搬送路に対向して処理液投射手段を配設し
、この処理液投射手段から処理液を前記面に投射するこ
とができる。

【００１３】さらに、加工処理装置としては、石のガン
グソーによる切断面、丸のこ裁断機による切断面、これ
らの切断面をさらにビシャン叩きした面、または直接各
切断面を小叩きした面、ビシャン叩きした後小叩きした
面、あるいはビシャン叩きした後バーナー仕上げした面
もしくはビシャン叩きすることなく直接バーナー仕上げ
した面を有するパネル状の石を搬送する搬送手段と、こ
の搬送路に対向して配設された処理液投射手段とを有し
、前記処理液投射手段は、本体と、前方に開口する処理
液が噴出する複数の噴射ノズルを有する投射ヘッドと、
この投射ヘッドの軸心を平行する他の軸心回りに偏心回
転させる偏心回転手段と、前記処理液投射手段を搬送路
に対向させて保持する手段とを具備したもので構成でき
る。

【００１４】

【作用】本発明に従って、先の機械加工により、他の結
晶粒子との付着面積が少なくなった、あるいは他の結晶
粒子との結晶粒界面における接合強度が小さくなった表
面の粒子群は、その表面に対して処理液を高圧で投射す
ると、その処理液が持っているエネルギーにより、たと
えば図３にように剥落する。この結果、表面に凹凸がで
きる。逆に、剥落しなかった表面部分の粒子は、それよ
り下方の結晶粒子との接合強度が高いものであるから、
たとえば敷石に用いた場合、剥落を生じないものとなる
。さらに、当初から表面に残存していた粒子において、
前記クラックを劈開面として一部が剥落することもあり
、結果として全体としては丸みを帯びる。

【００１５】一方、たとえば御影石に対する加工処理面
を詳細に観察すると、キラキラ光った雲母結晶が観察さ
れる。これは機械加工またはバーナー仕上げ加工では全
く見られないことである。この原因は、他の処理方法、
たとえば機械加工では、いわば粉砕しながら表面結晶を
粗粒化するものでり、粉砕できなかった粒子片が雲母結
晶の表面側に残存し、あるいは雲母結晶そのものが一部
粉砕または疵を帯びるのに対して、本発明に従う処理液
の投射により処理すると、主に結晶の粒界で裂開し、も
って結晶粒子単位での除去が行われるためであると考え
られる。また、バーナー仕上げ加工では、粒子群を熱応
力により壊し、粗粒化するものであるために、表面部分
の各粒子群は粒子の中で熱応力により変質しており、自
然の結晶状態と異なる。実際に、本磨きしたものが、天
然石の状態に近くとされているが、この本磨きしたもの
と、バーナー仕上げしたものとを比較してみると、後者
のものが前者のものに対して白っぽいまたは変色してい
ることからも、明らかである。これに対して、本発明の
処理したものは、本磨きしたものより、むしろ天然石に
近い状態を示している。

【００１６】他方、本発明方法では、高速で処理が可能
であるとともに、自動機械化が可能である。したがって
、加工処理コストが著しく低減する。しかも、前述の処
理原理によって、自然な結晶面が現れるので、著しく外
観に優れ、白っぽさは全くなくなる。さらに凹凸が生じ
るとともに、結合強度が脆弱な結晶については、処理に
より除去され、結合強度が高い結晶粒のみが表面に残存
するから、敷石として使用した場合、歩行性に優れ、か
つ耐久性にも優れる。

【００１７】

【実施例】以下本発明を具体的に詳説する。本発明は、
前記の■のルートに従う石のガングソーによる切断面、
■のルートに従う丸のこ裁断機による切断面を対象にす
る。そして、これらの面に対して直接本発明の処理を施
すことができる。さらに、これらの切断面をさらにビシ
ャン叩きした面、または直接各切断面を小叩きした面、
ビシャン叩きした後小叩きした面、あるいはビシャン叩
きした後バーナー仕上げした面もしくはビシャン叩きす
ることなく直接バーナー仕上げした面に対しても処理す
ることができる。どの段階で本発明の処理を開始するか
は、対象の石材または得ようとする目的の表面の粗度、
あるいは用途によって適宜選択できる。

【００１８】かかる面に対して、２００　ｋｇ／　ｃｍ
２　以上の圧力をもって処理液を投射して、表面の粗面
化と結晶粒子の露出を行う。２００ｋｇ／　ｃｍ２　未
満の圧力では、粗面化が充分でない。好ましい圧力は、
５００　ｋｇ／　ｃｍ２　以上、さらに望ましくは８０
０　ｋｇ／　ｃｍ２　以上である。処理液としては、通
常水を用いるのが経済性の点で好ましいが、研削砥粒を
混入したスラリー液でもよい。しかし、逆に粒子表面に
細かい傷を発生させて、白っぽさを残す原因ともなるの
で、あまり好ましいものではない。また、酸またはアル
カリ液は、しばしば石材を荒らすので、結果として水が
最も好ましい。水に高分子増粘剤を添加すると、処理性
が高まる。以下の説明では処理液として水を挙げて説明
する。

【００１９】一方、石材の種類として格別に限定されず
、花崗岩類、安山岩類、砂岩類、粘板岩類、凝灰岩類、
大理石類または蛇紋岩類などを挙げることができるが、
望ましくは大理石類、特に花崗岩類（御影石類）に適用
するのが効果的である。御影石の中には、いわゆる白御
影、赤御影があるが、後者の赤御影に対して本発明を適
用した場合、白っぽさの残り具合または結晶粒子の表面
状態に関して、従来の加工法に比較して、一目瞭然にそ
の効果が現れる。

【００２０】高圧水を対象面に投射する場合、噴射ノズ
ルを用いるのが便利である。さらに、高圧水の投射手段
として、単一の噴射ノズルを用いる場合より、複数の噴
射ノズルを用いる方が、処理速度の点において優れると
ともに、単一または複数の噴射ノズルで加工線を平行に
した場合、その加工線がスジとなって処理面に残り、逆
に外観を損なうので、望ましくは本出願人が先に提案し
た、特開昭６１−２２９００号公報に示された装置を用
いることができる。

【００２１】これを概説すれば、中空ホルダー１０Ａ内
に従動ギア１１が回転可能に配設され、その従動ギア１
１を、その中心から偏位した位置において貫通して偏心
シャフト１２が回転可能に設けられている。偏心シャフ
ト１２の先端には、複数のたとえば７つの噴射ノズル７
０Ａ〜７０Ｇを有するヘッド１３が一体化されている。さらに、偏心シャフト１２は、その後部に連結された送
液管１４と高圧水Ｗを供給できるように連通している。一方、握持部１５内には図示されていないが、回転駆動
手段１６たとえばモーターまたはエアタービンなどが内
装され、その出力軸１７の先端には原動ギア１８が一体
化され、この原動ギア１８は前記従動ギア１１と噛合し
ている。

【００２２】一方、ヘッド１３内には、各噴射ノズル７
０Ａ〜７０Ｇに連なる送液路７１が形成され、その分岐
した送液路７１内に各噴射ノズル７０Ａ〜７０Ｇが図７
に示す態様で、内装されている。

【００２３】このように構成された投射ガン１を用いて
、送液管１４および偏心シャフト１２内を通して高圧水
を供給する過程において、回転駆動手段１６により原動
ギア１８を回転させると、従動ギア１１も回転する。このとき、中空ホルダー１０Ａの中心Ｃ１　に対して、
偏心シャフト１２またはヘッド１３の中心Ｃ２　は偏心
しているので、ヘッド１３は中心Ｃ１　周りに偏心公転
する。その結果、各噴射ノズル７０Ａ〜７０Ｇの軌跡は図８に
示すあたかも剣山をＣ１　周りに偏心公転したような運
動軌跡を描く。したがって、投射ガン１をたとえば図９
に示すように、横方向に移動させると、各噴射ノズル７
０Ａ〜７０Ｇの軌跡は、線的なものでなく、ラップ個所
が多い面的なものとなる。その結果、対象面全体に投射
エネルギーが作用する。

【００２４】したがって、かかる投射ガンを握持しなが
ら適宜の方向に移動させて、静置されたパネル化された
対象石材の対象面に対して、高圧水を投射すると、表面
全体が均一に粗面化される。

【００２５】一方、大量に処理する場合、図１０〜図１
２に示すように、前記投射ガン１、１…をたとえば搬送
ローラー２０群により構成される搬送路を横切るように
、その上方に搬送路に対向して千鳥状に、たとえば架台
２１に固定して配設することができる。パネル化された
パネル石材２２群は、ストッカー２３から順次切り出し
て搬送ローラー２０上を、図１０の左方向に移動させる
過程で、各投射ガン１から高圧水を投射させて処理する
ことができる。この場合、処理残しを防止するために、
図１２に示すように、処理領域（ハッチングで示す個所
）がラップするまたは少なくとも離間しないで隣接する
ように、前述のように、ヘッド１３群をたとえば千鳥配
置することが望まれる。

【００２６】他方、図１３に示すように、一つの投射ガ
ン１を用いてそのヘッド１３を、蛇管状に移動させるこ
とで、一枚のパネル石材２２を処理し、その処理が終了
したならば、たとえばそのパネル石材２２を左方に移動
させて、右方に待機していたパネル石材２２をその長手
方向長さだけ移動させて、当初の位置に復帰した投射ガ
ン１により処理できる。この場合、投射ガン１に対して
、幅方向（Ｙ方向）の移動手段と、搬送方向（Ｘ方向）
の移動手段の両者を必要とするので、たとえば幅方向（
Ｙ方向）の移動手段のみを設け、その代わりに、搬送路
をピッチＬ分ごと移動させると、結果としては、一枚の
パネル石材２２に対してヘッド１３を蛇管状に移動させ
ることになる。

【００２７】もし、噴射ノズルの数が一つまたは少ない
場合には、図１４および図１５に示すいわゆる扇状ノズ
ル３０を用いるのが好ましい。この場合には、図１６に
示すように、矢印３１のように、扇形が交差する方向に
移動させるのが適している。

【００２８】しかし、一般には、この扇形ノズル３０を
用いた場合、表面と接近させた場合には、線で処理され
ることになるので、表面の均一処理性に欠けるので、あ
る程度離間させる必要があるが、離間させると、その分
を水の圧力を高める必要が生じ、高圧ポンプが必要とな
る。しかも、ある程度離間させたとしても、扇形の中心
と周辺とでは到達距離が異なるとともに、そもそもノズ
ルの構造からして、中心部分より周辺部分の流量および
流速が低いので、扇形幅Ｑ方向に関して、処理能力が異
なり、結果として表面が斑に加工される場合が多いので
、前述の偏心回転ヘッド１３を用いるのが適している。この問題は、扇形ノズル３０を複数用意して、扇形幅Ｑ
方向にその扇形がラップするように、あるいは図１１に
示すように千鳥状にラップさせることである程度解決で
きる。

【００２９】本発明の投射ガンとしては、たとえば作業
員が操作する場合には、握持する際の反動を考慮すると
、噴射ノズルの開口形としては、０．０５〜０．５　ｍ
ｍ、送液流量（各噴射ノズルからの吐出流量の総和）は
１．５　〜１２リットル／分以下、ヘッドの回転数が８
００　〜４０００ｒｐｍ　が望ましい。しかし、図１０
の生産ラインに乗せる場合には、送液流量は１２リット
ルを超える流量とすることができる。また、ノズル形を
さらに大きくして、高圧水の圧力をさらに高めることも
できる。

【００３０】大量処理に適した装置例を図１９〜図２１
に示す。すなわち、図４の機構に代えて、油圧モーター
８０を使用するとともに、ヘッド１３Ａとして長方形の
ものを用い、かつそこに２４個の噴射ノズル７０を形成
し、全吐出量を３０〜６０リットル／分としたものであ
る。この場合、ノズルヘッド１３Ａの長手方向をラインの幅
方向に一致させて、基本的に図４に示す動力伝達機構に
より、偏心回転させ、図２１に示すように、噴射ノズル
７０の運動軌跡を取らせることにより、対象石材を処理
するようになっている。

【００３１】他方、図示していが、単一または複数の噴
射ノズルを有するヘッドを、直線でなく、サイクロイド
曲線などの曲線を描かせる、あるいは一方方向に揺動さ
せながら処理することができる。

【００３２】（実験例）赤御影石のガングソーによる切
断面、丸のこ裁断機による切断面、これらの切断面をさ
らにビシャン叩きした面、または直接各切断面を小叩き
した面、ビシャン叩きした後小叩きした面、あるいはビ
シャン叩きした後バーナー仕上げした面もしくはビシャ
ン叩きすることなく直接バーナー仕上げした各面に対し
て、図４〜図１２に示す態様で、処理したところ、優れ
て凹凸のあり、かつ自然石の風合いに優れた表面に加工
できた。また、白っぽさは全くなかった。赤御影石のほ
か、白御影石および大理石に対して、処理を施したが、
同様に良好な表面に加工できた。

【００３３】他方、白っぽい丸のこ裁断機による赤御影
石の切断面に、図１７のように、所定の形状の、たとえ
ば星形の透孔４１ａを有する鋼板製マスク板４１を当て
がい、その上方から高圧水を投射した。その結果、透孔
４１ａの部分が、図１８のように、本来の赤御影石の面
が現れ、周囲との対比の下で、明確な模様が現出した。この結果、模様タイル石としての利用が可能となった。

【００３４】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、自然石の
状態を容易に再現でき、きわめて外観に優れ、しかも凹
凸を有し、歩行に充分適するとともに、凹凸感による重
厚感を示し、さらに加工処理コストが著しく低減するな
どの利点がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】機械加工面の状態の模式的断面図である。

【図２】機械加工面の図１のＡ部の拡大模式的断面図で
ある。

【図３】本発明法によって処理した後の面の模式的断面
図である。

【図４】本発明法の処理に適した投射ガンの概要断面図
である。

【図５】投射ガンの縦断面図である。

【図６】投射ガンの正面図である。

【図７】投射ガンの噴射ノズルの取付状態拡大縦断面図
である。

【図８】投射ガンの噴射ノズルの運動軌跡の説明図であ
る。

【図９】投射ガンのヘッドを横移動させ場合における噴
射ノズルの運動軌跡の説明図である。

【図１０】連続処理設備例の概要図である。

【図１１】その連続処理設備例の概要平面図である。

【図１２】その連続処理設備例の各ノズルヘッドの処理
領域の説明図である。

【図１３】一つのノズルヘッドを移動させる場合の例の
運動軌跡の説明図である。

【図１４】扇形ノズルの正面図である。

【図１５】扇形ノズルの底面図である。

【図１６】扇形ノズルからの噴射状態斜視図である。

【図１７】マスク配設状態断面図である。

【図１８】マスク配設により加工した場合に生じる模様
例の平面図である。

【図１９】他の加工処理装置例の正面図である。

【図２０】同装置の左側面図である。

【図２１】ノズルヘッドの移動方向および噴射ノズルの
運動軌跡の説明図である。

【図２２】石材の加工工程を示す説明図である。

【符号の説明】

１…投射ガン、１０Ａ…ホルダー、１１…従動ギア、１
２…偏心シャフト、１３…ヘッド、１６…回転駆動手段
、２０…搬送ローラー、２１…架台、２２…パネル石材
、３０…扇形ノズル、４０…マスク。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】石のガングソーによる切断面、丸のこ裁断
機による切断面、これらの切断面をさらにビシャン叩き
した面、または直接各切断面を小叩きした面、ビシャン
叩きした後小叩きした面、あるいはビシャン叩きした後
バーナー仕上げした面もしくはビシャン叩きすることな
く直接バーナー仕上げした面に対して、２００　ｋｇ／
　ｃｍ２　以上の圧力をもって処理液を投射して、表面
の粗面化と結晶粒子の露出を行うことを特徴とする石材
表面の加工処理方法。
【請求項２】前記面を有するパネル状の石を搬送し、こ
の搬送路に対向して処理液投射手段を配設し、この処理
液投射手段から処理液を前記面に投射する請求項１記載
の石材表面の加工処理方法。
【請求項３】石のガングソーによる切断面、丸のこ裁断
機による切断面、これらの切断面をさらにビシャン叩き
した面、または直接各切断面を小叩きした面、ビシャン
叩きした後小叩きした面、あるいはビシャン叩きした後
バーナー仕上げした面もしくはビシャン叩きすることな
く直接バーナー仕上げした面を有するパネル状の石を搬
送する搬送手段と、この搬送路に対向して配設された処
理液投射手段とを有し、前記処理液投射手段は、本体と
、前方に開口する処理液が噴出する複数の噴射ノズルを
有する投射ヘッドと、この投射ヘッドの軸心を平行する
他の軸心回りに偏心回転させる偏心回転手段と、前記処
理液投射手段を搬送路に対向させて保持する手段とを備
えたことを特徴とする石材表面の加工処理装置。