JPH0453833B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

『産業上の利用分野』 本発明は天然産の花崗岩に着色物質を浸透させ
て、熱処理によつて天然の有色花崗岩と同質の美
麗な色相を現出させる花崗岩の着色方法に関す
る。 『従来の技術』 元来花崗岩は長石、石英、雲母等を主成分とす
る硬質の深成岩であつて、その色相においては白
雲母が多量に含まれた白色花崗岩、黒雲母が多く
量に含まれた黒色花崗岩、長石に１％程度の酸化
鉄が含まれている赤色花崗岩、風化によつて褐色
を呈した褐色花崗岩等があるが、生産絶対量が少
ないため、その需要を満すことができないのが現
状である。 その外、大量生産が比較的可能で、建材又は建
築装飾材等の利用の大半を占める灰白色花崗岩が
ある。 従来の石材着色方法としては無機顔料又は有機
顔料を溶媒に溶解させた後浸漬又は加圧等物理的
方法によつて石材の間隙に着色溶液を浸透させ、
これを乾燥させることによつて顔料の色相をその
まま現出させる方法が取られていた。 『発明が解決しようとする問題点』 しかしながら、上記の在来の石材着色方法では
熱、日光等によつて顔料が分解されるとか、水分
によつてその色相の溶出が容易なため、変色又は
褐色しやすく当初の色相の維持が困難であつた。 更に、石材又は水晶等を高温処理して表面間隙
を大にすることによつて色相の浸透を容易にして
染色度を高める方法もあつたが、やはり変色や褪
色減少の除去は困難であり、石材の耐水性、耐候
性及び衝撃硬度等物理的特性が著しく低下する。 そのほか、熱硬化性樹脂溶液に顔料を添加して
浸透させる方法があるが浸透層が薄く表面塗着に
過ぎず天然味に欠けるものであつた。 本発明の着色方法は一般の石材にも適用出来る
ものであるが、上記の灰白色又は白色の花崗岩に
天然の有色花崗岩の様に着色することをその目的
とするものである。 『発明が解決しようとする問題点』 以上の従来方法とは異なつて本発明においては
自然界にあつての岩石の有色化する原因等を究明
した結果、その中の一つが岩石内に含まれた金属
成分の外部的又は内部的要因による酸化によつて
着色される事実をつきとめ、岩石内に金属酸化物
を存在させる方法が見出すことによつて本発明を
完成するに至つた。 『問題点を解決するための手段』 即ち、上記の如く、白色花崗岩はアルミニウム
系酸化物が多量に含まれた白雲母が多量に含有さ
れ、赤色花崗岩は長石に１％程度の酸化鉄が包含
させることによつて各々色相を呈するのである
が、金属酸化物を直接花崗岩に浸透させる方法は
金属酸化物が水又は溶剤等に不溶性であるのでほ
とんど不可能であつたが、本発明は強酸と金属を
反応させた強酸の金属塩を溶媒に溶解させ、この
溶液を花崗岩が収納された真空容器に導入し、花
崗岩に浸透させた後、250℃−300℃に維持させた
加熱炉において２−３時間高温処理することによ
つて、発色させ、次いで、室温にて冷却しシリコ
ン油で表面処理することによつてこれを克服した
革新的な技術である。 『実施例』 本発明につき、これを具体例の開示によつて以
下説示する。 先ず金属を硝酸、硫酸及び塩酸の強酸と反応さ
せて強酸の金属塩を得て、この金属塩を界面活性
剤が添加された水又は溶剤に溶解させた金属塩の
溶液を花崗岩が内蔵された真空容器内に導入して
花崗岩に浸透させ、その花崗岩を250℃−300℃の
酸素雰囲気加熱炉にて２−３時間熱処理すること
によつて、金属酸化物が順次増加して発色効果を
現わす着色方法である。 上記の方法において、酸化後発色する金属元素
としては、鉄、マンガン、コバルト、クロム、
銅、ニツケル、鉛、銀、アルミニウム等であり、
金属塩は上記の金属と硝酸、硫酸及び塩酸等の強
酸と反応させた反応物即ち硝酸、硫酸及び塩酸の
金属塩である。上記の強酸の金属塩は大部分が水
溶性であるが、場合によつては低級アルカン、低
級アルカンノール、エステルの高揮発性の有機溶
媒も利用できず、水又は低級アルコール類が利用
に最も適している。 例えば、硝酸鉄は水、アルコール、アセトン等
によく溶解するが、硫酸鉄は水に少しばかり溶解
するので、他の溶媒に溶解させて岩石に浸透させ
なければならない。 同一な方法で得たマンガン、コバルト、クロー
ム、鉛、銀、ニツケル等の硝酸塩はすべてアルコ
ール、水等に容易に溶解し、ゾル状になるので浸
透溶媒として水或は低級アルコールが使用出来る
が、これらの硫酸又は塩酸塩の中で、硫酸クロー
ム、硫酸塩等は水溶性であるので、酸性水溶液に
て十分に溶解して浸透させ、塩化塩又は塩化クロ
ーム等は塩化アンモニウム又は酸性溶液で溶解
し、ゾル化させて浸透させる。 さらに、本方法において金属塩溶液の浸透作用
は花崗岩に不規則な板状、柱状、球状等の石理
（joint）、造岩鉱物の集合状態によつて結晶質状
と非結晶質状の岩石組織状の亀裂状態の石理
（texture）、層理及び片理等によつて多用に亘つ
て形成されている間隙又は毛細管が散在してお
り、又花崗岩の産地又は性状に於て多くの相違は
あるが、給水性を有しているので、金属塩溶液の
浸透が可能で、これに浸透効果を高める手段とし
て溶液を60℃に維持することによつて溶解度を大
きくし、粘性を減少させ、少量の界面活性剤を添
加することによつて、洗浄、拡散及び浸透能力を
向上し、更に石材が収納された容器を真空状態に
維持した後溶液を導入することによつて優れた浸
透効果が期待出来るものである。 そのほか、本発明の熱処理段階に於ては花崗岩
に浸透した金属塩が熱によつて分解させるので金
属酸化物が経時的に花崗岩内に増加し、色相が漸
次的に濃くなり、分解されたガス類は花崗岩外に
排出される。 例えば、Fe₂（SO₄）₃は分解されてFe₂O₅形態の
酸化鉄状態にて花崗岩内部に残り、SO₃形態の硫
酸ガスは花崗岩の外部に排出され、Fe（NO₃）₃は
分解してFe₂O₃の酸化物として花崗岩内に残つて
赤色を呈するようになり、分解された酸化窒素は
花崗岩から自然排出される。 又、以上の熱処理工程に於て注意しなければな
らない点は低温から始まつて徐々に温度を高め、
250℃−300℃に一定時間維持させた後徐々に冷却
して室温に至るようにすることである。 このような操作の必要性は岩石自体の熱処理段
階にて亀裂を防止し硬度低下を防止することを目
的とするものである。 更に、熱処理された花崗岩を最終的にシリコン
油に浸漬させるか又はシリコン油で表面処理する
ことによつて花崗岩の表面に現れる微細な間隙と
か花崗岩内部から表面に連結する毛細管を閉鎖さ
せて浸透物質の変質を防止し着色花崗岩の対候性
を増加させ、花崗岩自体が保有している酸化カル
シウムと表出による白化現像も防止出来る。 以下本発明を具体例につき説示するが、これら
の具体例以外の若干の変形による実施も可能であ
り、これらはすべて本発明の範疇に属するもので
ある。 具体例 １ 鉄56Kgに60％硝酸水溶液315Kgを添加して室温
で十分反応させ、水気気体の放出が終つた後、数
時間放置すると灰白色の結晶物の沈澱が発生し
た。 この発生した沈澱はデカンテーシヨンによつて
溶液を分離除去し、蒸発乾燥させて十分な量の蒸
留水に少量の界面活性剤と共に混合溶解させてゾ
ル状の溶液とし、これを有色化反応槽に入れた。 この反応槽に20×400×400mm（厚さ×幅×長
さ）の灰白色花崗岩石材を真空下４時間浸漬させ
て、溶液を石材の深層部まで浸透させた後、溶液
を除去して間接加熱と十分な空気の流通を与えな
がら200℃−250℃にて90−120分間持続させると
美麗なる赤色が石材の全体に亘つて一様に発色浸
透した。 このような工程を必要な色相の表現水準を得る
ため数次繰り返すと、赤色化が更に促進する。 実験中花崗岩を切断して見ると石材の表面から
10mmの深さまで一様な赤色化がなされていた。 得られた石材にシリコン油を十分に塗布し石材
の表面層の間隙を遮断して最終的な製品を得た。 具体例 ２ 鉄の代りにマンガン555Kg及び60％硫酸水溶液
163.5Kgを利用して上記具体例１と同様の方法で
灰白色花崗岩石材20×400×400mmを処理した結
果、黒色の石材を得ることが出来た。 黒色の発色浸透厚さは石材中心の長さが10mmま
で一様に黒色化が終つたことが観察された。 具体例 ３ 鉄の代りに、コバルト59Kg及び60％硝酸水溶液
121.6Kgの利用して上記具体例１と同一の方法で
灰白色花崗岩石材（20×400×400mm）を処理した
結果コバルト色の有色石材を得ることが出来た。 コバルト色の発色浸透厚さは石英中心部の長さ
が10mmまで一様に着色されたことが観察された。 具体例 ４ 鉄の代りに、鉛207Kg及び60％硝酸水溶液210Kg
を利用して上記具体例１と同一の方法で灰白色花
崗岩石材（20×400×400mm）を処理した結果黄色
の美麗なる有色石材を得ることが出来た。 黄色の発色浸透厚さは石材中心部の長さが10mm
まで一様に着色されたことが観察された。 具体例 ５ 鉄の代りに、銅64Kg及び60％硝酸水溶液210Kg
を利用して上記具体例１と同一の方法で灰白色花
崗岩石材（20×400×400mm）を処理した結果緑色
の有色石材を得た。 緑色の石材の発色浸透厚さは20mmの石材中心部
の10mmまで一様に着色されたことが観察された。 具体例 ６ 鉄の代りに、銀108Kg及び60％塩酸水溶液60.8
Kgを使用して上記具体例１と同一の方法で灰白色
花崗岩石材（20×400×400mm）を処理した結果黒
色の有色石材を得た。 黒色の石材内の発色浸透厚さは石材中心部の長
さ10mmまで一様に着色されたことが観察された。 具体例 ７ 上記の各具体例によつて製造した有色花崗岩石
材試験片（20×400×400mm）を表面抽出し105℃
−110℃の空気乾燥器で恒量になるまで乾燥させ
た後、冷却させ、石材の柾目を水面と平行に上の
部分を１cm常時水面上に現れるように沈水させた
後、20±３℃で湿気の多い恒温室内に放置し48時
間経過後中央に球接面を有する加圧装置を使用し
て柾目に対して垂直に毎cm²当り10Kgｆ（98N）の
速度で加圧した。 圧縮強度は次の式で計算して三つの平均値で表
わした。 圧縮強度（Kgｆ／cm²）＝最大荷重（Kgｆ／cm²）／断
面積（cm²） 測定の結果圧縮強度は748Kg／cm²で非常に優れ
た値であることが判定された（1985年５月22日
釜山地方工業試験所）。 上記の具合例によつて製造した有色花崗岩石材
の試験体を耐候性測定用は100×200×18mmの試験
片４個、曲げ強さの測定用は300×300×18mmの試
験片２個を無作為抽出によつて各々耐候性及び曲
げ強さに対する試験を具体した。 試験片を温度20℃、湿度60％の試験槽に24時間
以上静置した後、次の表−１の方法で試験を具体
した。

【表】 対候性試験の結果は表−２に表わし、曲げ強さ
試験の結果は表−３に表わす。

【表】

【表】

【表】 上記の対候性試験に於て、４−５級とはグレー
スクールを利用した場合JIS Ｌ 0803（染色堅牢
度試験用添付白布）に規定されるビニロン白布又
はこれに準ずる清浄な白布上に試験片と、これと
同種類の保存試験片を引き合せて並べ、その隣に
グレースケールを置き付属マスクを試験片とグレ
ースケールの上に被せ、試験片の間に見える色の
開示とグレースケールの色票対の色の開きとを比
較して表−４によつて定められた等級を示す。比
較法はJIS Ｚ 8723によるものである。

【表】 『発明の効果』 本発明の上記の方法によつて着色された花崗岩
は色相の美麗なことは勿論、耐水性、耐候性及び
耐衝撃性等の物理的特性が天然産の花崗岩より優
れ、色相の褪色は又は変色することがなく永久的
といえる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 強酸と金属を反応させた強酸の金属塩を溶媒
   に溶解させ、この溶液を花崗岩が収納された真空
   容器に導入し、花崗岩に浸透させた後、250−300
   ℃に維持させた加熱炉において２−３時間高温処
   理することによつて、発色させ、次いで、室温に
   て冷却しシリコン油で表面処理することを特徴と
   する花崗岩石材の着色方法。 ２ 強酸と反応する金属が鉄、マンガン、コバル
   ト、クロム、銅、ニツケル、鉛、銀であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の花崗岩
   石材の着色方法。