JPH0679711A - 建築用の板材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 表面が焼成されたセラミック表面仕上層２で
奇麗に装飾して、全体の歪を少なくする。また、熱効率
を高くして、多量生産を可能とし、タイルでは実現でき
ない種々の表面模様を実現する。 【構成】 天然石、または、無機質材の焼結体が板状裁
断された基板１となっており、基板１の表面には加熱溶
融顔料が塗布されており、加熱溶融顔料はレーザーに照
射、焼成されてセラミック表面仕上層２となっている。 【効果】 表面を、耐候性、耐熱性に優れたセラミック
表面仕上層２で被覆して、焼成工程における歪を極減す
る。また、基板１の表面を集束して加熱することによっ
て、熱エネルギーを効率よく使用し、奇麗な文字や絵を
書くこともできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、無機質の板材表面を
奇麗に表面仕上げした建築用及びインテリヤ用の板材に
関する。

【０００２】

【従来の技術】無機質材は、建築用材として理想的な物
性を有する。それは、木材、金属、あるいは合成樹脂で
は到底実現できない耐候性と耐熱性とを実現するからで
ある。この特長が生かされて、無機質材は、建物の外壁
等に使用されている。建築用の無機質材として、レンガ
やタイルが外壁材として使用されている。レンガやタイ
ルは、粘土を成形した後、焼成して製造される。

【０００３】レンガは、全体を厚いブロック状に成形す
るので、重量の制約から大きくできない。また、表面を
奇麗に仕上げることもできない。タイルは、板状に成形
して焼成するので、大きくて軽くできる。しかしなが
ら、実際には、大板のタイルを製造することは極めて困
難である。それは、焼成工程において、全体に歪ができ
ることが理由である。焼成工程における歪は、タイルが
小さいときにはほとんど問題とならない。しかしなが
ら、大板のタイルでは影響が大きく、これを外壁材に使
用すると、表面に大きな凹凸ができて、平面状に仕上げ
ることができない欠点がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、基板全体
を焼成することなく、表面を局部的に加熱して表面にセ
ラミック表面仕上層を設ける技術の開発に着手した。こ
のことを実現するために、天然石を板状に裁断して基板
を製造した。また、モルタルを板状に成形した基板も製
作した。これ等の基板の表面に、焼物用のゆう薬を塗布
した。ゆう薬を溶融するために、表面をバーナーで加熱
した。バーナーはゆう薬を溶融するが、同時に基板も加
熱した。基板を加熱しないでゆう薬のみを加熱すること
はできない。このため、ゆう薬をバーナーで加熱してセ
ラミック化すると、基板の表面が熱膨張して破損した。
この欠点は、バーナーの加熱状態をいかに調整しても解
消できなかった。

【０００５】この欠点を解消するために、本発明者は、
ゆう薬をレーザーで加熱する方法を開発した。この方法
は、ゆう薬を塗布した基板の表面を、レーザーで走査し
て全面を加熱する方法である。レーザーは、バーナーに
比較すると、基板の表面を短時間に局部加熱することが
できる。このため、熱膨張による基板の割れを少なくし
て、ゆう薬をセラミック化することができる。しかしな
がら、この方法によっても、基板の表面に奇麗にセラミ
ック表面仕上層を設けることができない。

【０００６】レーザーで表面を加熱する方法は、加熱溶
融顔料を薄く塗布することによって、基板の割れを少な
くできる。それは、薄い加熱溶融顔料は、レーザーの走
査速度を速くして焼成できるからである。しかしなが
ら、薄い加熱溶融顔料をレーザーで照射すると、基板の
表面を、均一なセラミック表面仕上層とすることができ
ない。溶融した加熱溶融顔料が、表面張力の作用によっ
て、部分的に水玉のように一部に集まって基板の全面を
覆うことができないからである。この状態は、油を塗っ
た板の上に水玉ができる状態に似ている。加熱溶融顔料
を厚く塗布することによって、この現象を解消できる。
しかしながら、厚く塗布した加熱溶融顔料をセラミック
表面仕上層とするためには、レーザーの走査速度を遅く
する必要があり、基板が加熱されて破損する欠点があ
る。このため、従来の方法は、レーザーで加熱溶融顔料
をセラミック表面仕上層とすることは可能であっても、
基板が割れずに表面に奇麗なセラミック表面仕上層を設
けることができない。

【０００７】本発明者は、さらにレーザー加熱方法に付
いて研究を重ねた結果、極めて簡単な方法で基板の割れ
を解消して、奇麗なセラミック表面仕上層を設けること
に成功した。したがって、この発明の重要な目的は、表
面が焼成されたセラミック表面仕上層で奇麗に装飾され
るにもかかわらず、基板の割れを極減できる建築用の板
材の製造方法を提供するにある。

【０００８】また、この発明の他の重要な目的は、安価
に多量生産でき、しかも、タイル等では実現できない種
々の表面模様とすることも可能である建築用の板材の製
造方法を提供するにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明の建築用の板材
は、前述の目的を達成するために、下記の構成を備えて
いる。この発明の建築用の板材の製造方法は、基板全体
を焼成しない。基板の表面に加熱溶融顔料を塗布して表
面をレーザーで局部的に加熱してセラミック表面仕上層
としている。

【００１０】さらに、この発明は、基板に多孔質で比重
が２以下の天然石、または無機質材を多孔質に成形した
ものを使用し、多孔質な基板の表面に加熱溶融顔料を塗
布してレーザー照射することを特徴としている。

【００１１】基板として使用する多孔質の天然石には、
ゼオライトや軽石等の板状に裁断したものが使用でき
る。また、無機質材を多孔質に成形した基板には、無機
質の粉粒体を多孔質に焼成して板状に裁断したもの、あ
るいは、発泡コンクリートが使用できる。

【００１２】ところで、この発明は、基板に、多孔質で
しかも比重が２以下の板材を使用し、表面の多孔質層に
加熱溶融顔料を塗布している。この状態で基板に塗布さ
れた加熱溶融顔料は、多孔質層に含浸される。このた
め、加熱溶融顔料と基板との接着状態がよく、レーザー
による焼成工程において均一なセラミック表面仕上層と
なる。

【００１３】多孔質でない無機質基板の表面に薄く加熱
溶融顔料を塗布し、これをレーザーで走査すると、セラ
ミック表面仕上層が部分的に剥げた状態となる。この発
明は、基板の表面の多孔質層に加熱溶融顔料を塗布する
ことによってこの欠点を解消している。多孔質層に含浸
された加熱溶融顔料は、基板との接着状態が良く、レー
ザーによる焼成工程においても基板から剥離することが
なく、剥げのないセラミック表面仕上層を設けることが
できる。

【００１４】さらに、基板表面の多孔質層は、レーザー
で加熱する時に、緩衝膜の作用をして熱膨張による割れ
を解消する。多孔質膜は、加熱によって無機質材が膨張
して、無数の空隙があるので、無機質材の膨張が空隙に
吸収され、熱膨張時における局部的な内部応力を減少す
る。空隙が無機質材の熱膨張を吸収するために、この発
明は、基板の比重を２以下に限定している。比重が２以
上の基板は空隙が少なく、レーザー加熱時における無機
質材の熱膨張を充分に吸収できない。

【００１５】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。但し、以下に示す実施例は、この発明の技術思
想を具体化する為の建築用の板材を例示するものであっ
て、この発明の建築用の板材は、材質、形状、加熱溶融
顔料の種類、焼成条件等を下記のものに特定するもので
ない。この発明の板材は、特許請求の範囲に於て、種々
の変更を加えることができる。

【００１６】更に、この明細書は、特許請求の範囲を理
解し易いように、実施例に示される部材に対応する番号
を、「特許請求の範囲」、および「課題を解決する為の
手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許
請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定する
ものでは決してない。

【００１７】図１に示すように、基板の表面に加熱溶融
顔料を塗布する。基板１は、多孔質で比重が２以下の天
然石を板状に裁断したものを使用する。この天然石に
は、ゼオライトや軽石等が使用できる。ゼオライトは比
重が１．１と小さくて空隙が多く、また、空隙が小さく
て表面を平滑に裁断できる特長がある。また、軽石は比
重が１以下でゼオライトよりもさらに比重が小さく、多
くの空隙がある。これ等多孔質の天然石は、表面に塗布
した加熱溶融顔料を表面に浸透させることによって、付
着力を強くできる。

【００１８】また、基板には、比重を２以下とした無機
質材の焼結体を板状に裁断したものも使用できる。無機
質材の焼結体には、炭酸ナトリウムと珪砂とアルミナ等
を原料として人工的に製造したゼオライト、あるいは、
シリカとアルミナと融剤と発泡材とを混合して発泡焼成
し、表面を多孔質としたものも使用できる。

【００１９】さらにまた、基板には、比重が２以下とな
るように発泡させたコンクリートも使用できる。発泡コ
ンクリートは、成形された状態で表面に非発泡層ができ
る。このため、発泡コンクリートを基板に使用するに
は、表面の非発泡層を除去して、表面を多孔質層とす
る。

【００２０】基板１は、通常、厚さが３ｍｍ〜５ｃｍ、
好ましくは５ｍｍ〜３ｃｍの板状に裁断される。基板１
の厚さは、全体の大きさを考慮して決定される。大きな
基板１は、厚くして割れを防止する。小さい基板１は、
割れ難いので薄くできる。基板１は、通常は方形状に裁
断されるが、三角形ないしは多角形とすることも可能で
ある。また、基板１の大きさは、１００平方センチ〜１
平方メートルの範囲に設計される。基板を補強するため
に、裏面にＦＲＰ層３を設けることができる。この基板
は、薄くして割れ難くできる特長がある。ＦＲＰ層３
は、所定の板状に裁断した基板１の裏面にガラス繊維や
カーボン繊維を置き、その上にポリエステル樹脂を塗布
して接着できる。

【００２１】基板の表面に塗布する加熱溶融顔料は、例
えば０．１ｍｍ〜３ｍｍ、好ましくは０．２〜１．５ｍ
ｍの厚さに基板１に塗布する。加熱溶融顔料には、レー
ザーで加熱されると溶融してセラミック膜となる全ても
の、たとえば、焼物に使用するゆう薬が使用できる。ゆ
う薬は、レーザーに加熱、焼成されてセラミックとな
る。ゆう薬は、焼成されて種々の色彩となるものがあ
る。したがって、基板に塗布するゆう薬の種類を選択
し、また、異なる色のゆう薬で模様をプリントして焼成
することによって、基板の表面を奇麗な色彩模様に装飾
することができる。

【００２２】基板１に塗布された加熱溶融顔料は、図２
に示すように、比較的広い範囲、例えば直径が２〜５０
ｍｍφの範囲を照射するレーザーで走査して全体を焼成
する。レーザーは、加熱溶融顔料を溶融温度以上に加熱
して、ガラス質のセラミック表面仕上層２とする。レー
ザーが基板１を走査する速度は、レーザーの出力と、レ
ーザーの照射面積とを考慮して最適値に調整する。例え
ば、レーザーの出力が１０００Ｗ、レーザーの照射面積
が５ｍｍの場合、走査速度を１００〜５００メートル／
時間とすることができる。

【００２３】レーザーで基板１の表面を照射するには、
加熱溶融顔料を塗布した基板１を、Ｘ軸と、Ｙ軸との方
向に移動する水平の台の上に固定する。この台に載せた
基板１は、垂直にレーザーを照射して全体を加熱する。
基板１を載せた台は、レーザーで均一に照射するため
に、コンピュータで制御されるサーボモーターでＸ軸と
Ｙ軸の方向に移動される。

【００２４】レーザーは、極めて小さい面積に集束し
て、局部加熱することも可能である。集束したレーザー
で基板１に塗布された加熱溶融顔料を焼成することによ
って、種々の模様や文字を書くことも可能である。この
ことを実現するには、下記の工程による。

【００２５】 基板１の表面全体に、地肌となる加熱
溶融顔料を塗布する。 基板１の表面全体を均一にレーザーで走査して、セ
ラミック表面仕上層２を設ける。 さらに、セラミック表面仕上層２の表面に特定の
色、例えば、赤の加熱溶融顔料を塗布する。 赤の色に着色する部分に特定して集束したレーザー
を照射する。このとき、サーボモーターで台をＸ軸とＹ
軸の方向に移動し、台の移動に同期してレーザーの照射
状態を制御する。 基板１を洗浄して、レーザーに照射されなかった加
熱溶融顔料を除去し、その後、基板１を乾燥する。 青色の加熱溶融顔料を前面に塗布する。 青色に着色する部分に特定して、集束したレーザー
を照射し、青の加熱溶融顔料を局部的に焼結する。 基板１を洗浄して、レーザーに焼成されない青の加
熱溶融顔料を除去して乾燥する。 その後、さらに緑色の加熱溶融顔料を塗布し、集束
したレーザーを照射して特定部分を焼結し、焼成しない
加熱溶融顔料を洗浄して除去する。

【００２６】この状態で基板１の表面にセラミック表面
仕上層２を設けると、写真に近い模様の絵を書くことが
できる。また、台を文字の方向に移動させて、レーザー
で照射することによって、セラミック表面仕上層２に文
字を書くことも可能である。

【００２７】

【発明の効果】この発明の建築用の板材の製造方法は、
基板の表面に、剥げた部分ができない奇麗なセラミック
表面仕上層を設けることができる。それは、表面に塗布
した加熱溶融顔料が、基板表面の多孔質層に含浸される
ことによって、基板に強固に接着されるからである。こ
の状態で表面にレーザーが照射されて溶融する加熱溶融
顔料は、たとえ薄く塗布しても、表面張力によって部分
的に剥げることがない。このため、基板の表面に剥げの
ない状態でセラミック表面仕上層を美しく設けることが
できる。

【００２８】さらに、この発明の建築用の板材の製造方
法は、基板の割れを防止して、表面にセラミック表面仕
上層を設けることができる。レーザーで表面を高温に加
熱しても基板が割れないのは、基板表面の多孔質層に加
熱溶融顔料を塗布して加熱しているからである。表面の
多孔質層は、加熱時に緩衝層となって割れを防止するこ
とができる。すなわち、多孔質層にある無数の空隙が、
無機質材の熱膨張を吸収して割れを防止する。空隙のな
い基板を加熱すると、表面の熱膨張によって過大な内部
応力が作用し、これが基板を破損する原因となる。しか
しながら、多孔質で多数の空隙がある基板は、空隙に熱
膨張が吸収されて無理な内部応力が作用しない。このた
め、レーザー加熱工程における割れを極減できる特長が
ある。

【００２９】さらに、好ましいことに、多孔質で無数の
空隙がある基板は、優れた断熱特性を有する。このた
め、多孔質の基板は、レーザー熱の拡散を防止して、加
熱溶融顔料を溶融できる。この状態で加熱される基板
は、多孔質膜が熱膨張を吸収することに加えて、レーザ
ーに照射されない部分の加熱温度を低くでき、このこと
によっても基板の割れを少なくできる。

【００３０】さらに、基板の断熱特性が優れていること
は、レーザーの熱エネルギーを有効に加熱溶融顔料に吸
収させることに効果がある。このため、加熱溶融顔料
は、レーザーによって瞬時に溶融してセラミックとな
る。レーザーは、加熱溶融顔料を効率よく加熱して、基
板の加熱を少なくできる。したがって、基板の加熱温度
が低く、レーザーの効率を高くして、基板の熱による割
れと歪とを防止できる特長がある。このため、加熱に要
する熱エネルギーを、従来のレンガやタイルとは比較に
ならないほど極減できる。また、炉等に基板を搬入し、
焼成後に冷却して取り出す必要もない。このため、極め
て高効率に、しかも、簡単に多量生産できる特長もあ
る。

【００３１】さらにまた、この発明の建築用の板材の製
造方法は、レーザーでもって基板の表面を局部加熱して
セラミック表面仕上層とするので、加熱部分を調整する
ことによって、奇麗な絵や文字を書くことも可能であ
る。特に、全体を一度に焼成しないので、それぞれの板
材に異なった独得の模様や文字を書くとも可能である。

【００３２】さらに、この発明の建築用の板材の製造方
法は、無機質の板材に独得の優れた耐候性と耐熱性とを
実現し、焼成工程における歪を極減した大きな板材を、
高い精度で奇麗に製造できる特長も実現する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す建築用板材の断面図

【図２】この発明の製造方法の一例を示す正面図

【符号の説明】

１…基板 ２…セラミック表面仕上層 ３…ＦＲＰ層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 天然石を板状に加工して基板(1)とし、
   基板(1)の表面に加熱溶融顔料を塗布し、基板の表面に
   レーザーを照射することによって加熱溶融顔料を溶融し
   てセラミック表面仕上層(2)とする板材の製造方法にお
   いて、 基板(1)に多孔質で比重が２以下の天然石を使用し、多
   孔質な表面に加熱溶融顔料を塗布してレーザー照射する
   ことを特徴とする建築用の板材の製造方法。
2. 【請求項２】 無機質材を成形して基板(1)とし、基板
   の表面に加熱溶融顔料を塗布し、基板の表面にレーザー
   に照射することによって加熱溶融顔料を溶融してセラミ
   ック表面仕上層(2)とする板材の製造方法において、 基板(1)に、比重が２以下で、無機質材を多孔質に成形
   したものを使用し、さらにこの基板は、表面に多孔質層
   が表出しており、多孔質層に加熱溶融顔料を塗布してレ
   ーザー照射することを特徴とする建築用の板材の製造方
   法。