JP3165965B2 - 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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- laser
- irradiation
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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。
面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1,000℃−2,000℃に達
し、表面溶融が起こり、深さ0.5mm−2mm程度のセラミッ
ク層が形成される。
熱によって同表面が瞬間にして1,000℃−2,000℃に達
し、表面溶融が起こり、深さ0.5mm−2mm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、レーザ照射によって形成された無機材
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、局部的な熱膨脹、
収縮による力が加わると、部分的に無機材料が破壊して
ホッブアップする等の問題点がある。
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、レーザ照射によって形成された無機材
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、局部的な熱膨脹、
収縮による力が加わると、部分的に無機材料が破壊して
ホッブ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。
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。
（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。
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。
（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ップアップ等の欠陥
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。
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ップアップ等の欠陥
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、坑火石、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。
ものではないが、通常は大谷石、坑火石、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。
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。
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/cm2−0.1g/cm2程度のスプレー塗布、または表面
含浸で十分である。
0.02g/cm2−0.1g/cm2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、しかるのに直ちにレーザ照射を行なう。
ち、しかるのに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℃−2,000℃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1.06μｍ）が最も適している。
面温度を1,000℃−2,000℃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1.06μｍ）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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
この溶剤な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。
置周辺の溶剤が静かに燃焼するのが観察された。而して
この溶剤な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、0.5mm
−2mmの範囲で選定できる。
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、0.5mm
−2mmの範囲で選定できる。
次に本発明の実施例を挙げる。
長さ250mm、幅125mm、厚さ13mm大谷石の表面に、メチ
ルアルコールをスプレーガンにより0.05g/cm2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1K
W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0.7mmであった。
ルアルコールをスプレーガンにより0.05g/cm2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1K
W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0.7mmであった。
レーザ出力： 1KW 照射幅： 12mm 照射ピッチ： 10mm テーブル移動速度： 250cm/min レーザビーム径： 0.6mm ビームオシレーション周波数: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起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。
た後にレーザ照射を起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。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、0.5mm−2mm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。
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。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、0.5mm−2mm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。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−178480（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−246885（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−279573（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−33080（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−174376（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−160080（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C04B 41/00
Claims (1)
- 【請求項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 JPH04193785A (ja) | 1992-07-13 |
| JP3165965B2 true 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) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1994000011A1 (en) * | 1992-06-29 | 1994-01-06 | Edward Shanbrom | Starch-iodine-peroxide preservation of blood, tissues and biological fluids |
| JPH09507468A (ja) * | 1994-10-25 | 1997-07-29 | サントス シモエス，フェルナンド，アントニオ ドス | レーザー光線による岩石着色方法 |
| JP5015832B2 (ja) * | 2008-03-19 | 2012-08-29 | 大成建設株式会社 | 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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| JPH04193785A (ja) | 1992-07-13 |
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