夜光或螢光人造石的製作方法
2023-12-02 07:05:06
專利名稱：夜光或螢光人造石的製作方法
技術領域：
本申請的發明涉及夜光或螢光人造石。更詳細講，本申請的發明涉及具有蓄光性等夜光性或紫外線發光性的可以作為夜間裝飾或黑暗環境下指示方向和位置的標牌等使用的建築材料和景觀材料等。
背景技術：
過去知道，人造石是將天然石粉碎，並與樹脂等混合、研磨後使之固化而成的。因此，為了使人造石具有大理石、花崗巖等天然石料的天然紋理，並具有優良的硬度和強度，進行了各種研究。
作為這樣的一種措施，有人提出使用具有蓄光性等的夜光物質和紫外線發光性等螢光物質，來提高這種人造石功能和性能。所說的措施是，將螢光物質與作為人造石粘合劑的樹脂成分混合後使之固化，或者將鋁酸鍶等蓄光性螢光物質和紫外線螢光物質與不飽和聚酯、甲基丙烯酸樹脂、玻璃等混合後使之固化，使用粉碎固化物的粉末作為骨料，製成人造石。
然而，對於傳統的夜光或螢光人造石而言，無論是是用上述哪種方法製成的，都存在一個共同的缺點，即蓄光材料的作用僅僅存在於人造石表面部分露出的粘合劑樹脂成分和骨料部位，而人造石成形體內部所含的蓄光材料完全不起作用。由於蓄光材料等螢光物質價格極高，即使加入少量這種物質也會使人造石製品成本提高3～10倍，所以傳統人造石因內部所含的螢光物質實際上不起這種作用，所以缺點是發光作用僅僅表現在人造石表面層上，而不能在一定厚度內表現出來。因此，存在的問題是其用途因這種價格高和發光性能上的缺陷而受到極大限制。
另外，如果減少其加入量以降低成本，則會導致幾乎不能得到發光和蓄光作用的後果。
因此，為了提高人造石發光性能，降低成本，人們迫切希望提出一種全新的人造石，這種人造石使用蓄光性材料等夜光或螢光物質的數量更少，而且其作用效果優良，不僅在表面上，而且在一定厚度內也能使人造石充分發光。
發明的公開因此，作為解決上述課題的手段，本申請的發明提出一種夜光或螢光人造石，其中含有無機骨料和樹脂，其特徵在於至少一部分所說的無機骨料是表面上燒結有蓄光性或紫外線發光性的夜光或螢光物質，或者常溫下覆蓋有所說物質的透明性無機骨料，這種無機骨料的配入比例為組合物總重量的5～65重量％。
附圖的簡要說明附
圖1是表示本發明人造石結構的斷面示意圖。
實施發明的最佳方式以下就本申請的發明作進一步詳細說明。
本發明人造石組成的基本成分是無機骨料和樹脂，其特徵在於至少混入的一部分無機骨料是具有夜光或螢光物質組成的表面覆蓋層的透明性無機骨料，其比例佔人造石組合物總重的5～65重量％。
此比例低於5重量％時，不能得到發光特性，特別是良好厚度下的發光特性。而且超過65重量％的情況下，在與發光特性之間關係的獲得上不經濟。
就無機材料本身而言，不僅可以使用透明無機骨料，而且混入無機骨料中的5重量％以上，優選10～90重量％，更優選20～80重量％透明性無機骨料塗覆有夜光或螢光物質。
其中，按照無機材料大小(粒度)劃分，可以優選例如以下兩種。即一種是作為主成分的5～70目大小的無機細粒成分，它們是矽石、橄欖石、長石、玻輝巖、雲母等礦物，和花崗巖、變質巖等天然巖石，以及陶瓷器、玻璃和金屬等中適當選擇的無機細粒成分。
優選與這些細粒成分同時使用100目以下微粒成分。這些微粒成分可以舉出天然或人造的各種微粒成分。例如，碳酸鈣、氫氧化鋁和矽石粉末等容易得到的微粒成分。
而且作為這些微粒成分中的一部分，可以加入二氧化錳、二氧化鈦、矽酸鋯、氧化鐵等色調調節用成分，以及三氧化銻、硼化合物、溴化合物等阻燃性賦予成分。
所說的細粒成分的作用是，對得到的人造石外觀和物理性能產生主要影響。尤其是在一部分露出的情況下，與其它成分一起是使外觀顏色和圖案產生差別的主要原因。
因此，就這些細粒成分而言，至少其中一部分必須使用具有透明性而且其表面上燒結有蓄光性等夜光物質或紫外線發光性物質，或者常溫下塗覆了這樣物質的細粒成分。也就是說在細粒成分中，一部分或全部是其表面上覆蓋有夜光物質或螢光物質的透明性無機骨料。適用的透光性無機骨料細粒成分，可以舉出玻璃、矽石等。
在組合物中配入的細粒成分，優選其中有10～100重量％是具有上述夜光物質或螢光物質表面覆蓋層的透明性無機骨料。
微粒成分是比細粒成分更加細小的，粒度在100目以下的物質，微粒成分進入細粒成分顆粒之間，填充細粒成分之間空間，可以賦予得到的人造石以堅固、柔軟等方面的性質。細粒成分與微粒成分之間的重量比，處於0.5∶1～5∶1範圍內，優選處於1∶1～4∶1範圍內。
樹脂成分可以從熱固性樹脂中廣泛選擇。
所說的樹脂成分，例如丙烯酸樹脂、甲基丙烯酸樹脂、不飽和聚酯樹脂等。其中從透明性、硬度和強度等觀點來看，甲基丙烯酸樹脂是適用樹脂。樹脂成分的混合比例，應當低於15重量％，優選低於10重量％。這種樹脂成分對於形成上述骨架成分中的細粒成分和微粒成分的作用是，將其包裹結合在一起形成人造石，賦予製品以所需的彈性和拉伸強度。
因此，由細粒成分和微粒成分組成的無機骨料使用比例是受限制的。也就是說按重量％計，必須高於85重量％，優選90重量％以上。其中超過95重量％時產品變脆，只能得到難於使用的產品。而且低於85重量％時產品太軟，不能獲得石材的性質，其使用範圍變得與樹脂板相同。
這種情況說明，天然石等細粒成分和微粒成分之外的成分，即樹脂成分在產品中的存在量最多不能超過15重量％。
樹脂成分一旦超過15％，就會使產品變成塑料品，所謂人造石就會變成已經徒有其名而無其實的物質。而且若樹脂成分配入量過少，雖然製品外觀與天然石的接近程度增大，但是製品卻變脆，不適於使用。從這樣的觀點來看，更優選使樹脂成分處於3～10重量％範圍內。
這些成分的組成比例在本發明中是重要的。特別重要的是樹脂成分與其他成分的組成比例。在本發明中能夠獲得具有緻密組織的高密度產品是其特徵之一，這裡所謂的高密度是指在人造石製品中所含的細粒成分和微粒成分以高密度存在，其程度例如密度超過2.2克/立方釐米這一傳統人造石中所含的範圍。
因此，本發明實施上的特徵是作為骨料成分用的至少一部分細粒成分，用如上所述的夜光物質或螢光物質燒結覆蓋，或者被這些物質常溫覆蓋。
在透明性無機骨料，尤其是細粒成分燒結覆蓋時，應當在透明細粒成分顆粒表面上覆蓋幾μm～幾十μm，例如5～50μm，優選20～40μm左右的覆蓋層。更具體講，可以在120～1200℃高溫下進行燒結。
可以燒結的螢光物質，可以是鋁酸鍶、硫化鋅等等蓄光性或經紫外線照射發光的各種物質。
所說的燒結操作，與過去已知的各種方法不同，可以將透明性無機骨料，例如上述的細粒成分，在分散鋁酸鍶等蓄光材料粉末得到的分散液中或糊料中混合，乾燥後燒結。
採用常溫塗覆法覆蓋時可以使用事先在上述分散液或糊料中加入透明粘合物質(粘合劑)的物質覆蓋。
如上所述，本發明要求使用具有特定粒度的無機細粒成分。也就是說，規定無機細粒成分的粒度處於上述5～70目範圍內。希望使用有色或無色細粒成分將顏色加深或衝淡的情況下，雖然可以根據顏色的有無改變細粒成分的粒度，但是當所用細粒成分的粒度差別極大時會使製品強度降低，不應當使用。
此外，微粒成分的粒度，如上所述規定為100目以下。微粒成分必須能夠充分進入到細粒成分顆粒之間。更具體講，優選使用150～250目的微粒成分。
但是，本發明並不限於配入如上所述的分為細粒成分和微粒成分的無機骨料的組合物。
對於本發明高密度人造石來說重要的問題是，除了特殊情況之外，希望這些無機骨料在制品任何部分都均勻分散。
而且希望對製品的外表面進行研磨或粗化處理。處理後優選使破壞的細粒成分露出。
研磨處理是使表面露出本發明具有深邃感高密度大理石所特有緻密組織狀態的簡便實用方法。當然，也可以對製品表面進行部分研磨，使細粒成分露出，顯示出與該表面其他部分不同的模樣。
此外，製取人造石的情況下，重要的問題是使目的色調和外觀呈現何種模樣。花崗巖和大理石很難得到用天然石料製成的產品，所以色澤豔麗是指標之一。本發明中使用透明性細粒成分能夠得到具有花崗巖和大理石紋理等色澤的製品。作為細粒成分，可以使用石英類天然石粉碎得到的粉末。
石英類天然石粉碎得到的細粒粉末，大多情況下是無色透明的。即使不透明也往往殘留幾分透明性。
利用加入無機顏料和偶氮顏料、酞青顏料等有機顏料，或者各種染料的方法，也可以使顏色均勻，獲得具有深邃感和色澤等獨特的色調。
本發明的人造石組合物中，可以混入與細粒成分幾乎同樣大小的粒狀有色粉末作為顏色成分，使製品著色。
無論採用哪種方法，與傳統的人造石相比，都能夠得到極易保證顏色的再現性，不變色，具有深邃感且色澤優良的人造石。
既有蓄光性和紫外線發光性，通常又有優良色調特性的本發明高密度人造石形狀，可以製成板狀、棒狀和筒狀等任意形狀。
成形為這些形狀的成形方法有多種選擇，但是應當考慮注塑成形法和壓縮成形法。
在壓縮成形方法中，在水平下模具中加入事先按照使細粒成分、微粒成分和樹脂成分在成形終止後組成所需的必要數量混合和捏合過的材料(混合材料)，蓋上上模具，在上模具上施加面壓強5～100千克力/平方釐米，進行壓縮成形。在成形過程中，壓縮時應當在大約90～140℃溫度下加熱5～20分鐘。
這種邊加熱邊壓縮成形過程中，加壓的同時使模具振動，也可以改善模具內上述混合材料的流動性。
利用這樣的壓縮成形方法，作為比較單純形狀的成形方法，成形平板狀成形品時可以發揮大量生產的效果，而且幾乎沒有材料損失，所以經濟性也優良。
本發明中，成形後對成形體表面進行粗化加工，可以使微粒成分從表面部分露出。
完成此目的的方法，首先可以採用選擇性除去樹脂成分的方法。也就是說，一種有效方法是例如從成形用模具中脫模後，向成形品表面噴射高壓水，對原表面進行加工。
這種加工處理因厚度、與噴嘴的距離、加工形態等各種條件的不同而異，因而不加限定。通常，在厚度為2～20釐米的情況下，從2～50釐米噴嘴高度噴射時，水壓可以為50～1400千克/平方釐米。與處理天然石相比，水的壓力條件較低。
也就是說，因樹脂成分存在而能更容易進行高品位加工。
對於噴射高壓水用噴嘴及其系統並沒有特別限制，可以採用各種型號產品。
按照這種原表面加工的方法，經水噴射作用而使表面平坦化或實現表面粗化，可以造出具有某種深邃質感的人造石。
樹脂成分的存在不會使表面白濁，而且與使用藥品的腐蝕法相比，廢液處理也更容易。
當然，必要時，用有機溶劑處理表面部分，使樹脂成分軟化或溶化，也可以將其部分除去。
作為這種情況下使用的有機溶劑，可以按照使用的樹脂成分適當選擇，例如可以舉出二氯甲烷、三氯甲烷等滷代烴、醋酸酐、醋酸乙酯、醋酸丁酯等羧酸及其酯化物，或者丙酮、四氫呋喃、DMF、DMSO等。
將成形體浸漬在這些有機溶劑中，或者用有機溶劑噴霧或使之流下，可以從表面上除去軟化或溶化的樹脂成分，使表面形成凹凸形狀。
或者利用鋼絲刷、切削手段等，將硬度低的樹脂成分從表面部分刮除，也可以形成凹凸形狀。
利用以上手段使表面粗化並進行原表面加工後，如上所述，利用表面研磨的方法使表面上的細粒成分覆蓋層部分破壞，使這種覆蓋層和細粒成分顆粒，自製品斷面上的表面部分露出。利用這種方法可以獲得具有某種獨特深邃感和光澤的質感。這是因為前面已經提到過那種光線獨特反射現象造成的。
對於表面研磨用手段而言並沒有特別限定，可以採用磨石、砂布、砂帶等工具，或者拋光研磨劑、摩擦複合物(ラビングコンバウド)等研磨劑進行研磨。
作為研磨材料，可以使用以研磨作用為主的金剛石、碳化硼、剛玉、氧化鋁、氧化鋯，以及以研磨作用為主的矽砂研磨劑、白雲石、氧化鋁、氧化鉻、氧化鈰等。
當然，經過這種研磨後，可以使表面部分進一步粗化成凹凸形狀。但是在這種情況下，如上所述，應當使至少一部分細粒成分顆粒及其覆蓋層的斷面露出。
利用這種方法可以製造既有優良發光特性，又有優良性質和質感的人造石。
所附的附圖1是例示本發明人造石(1)的斷面圖。如附圖1所示，人造石(1)主要是由作為透明性無機骨料的細粒成分(2)和粒徑更小的微粒成分(3)以及作為粘合劑的樹脂成分(4)構成的。
細粒成分(2)的表面燒結覆蓋有蓄光性或紫外線發光性物質(5)，人造石(1)的表面已被研磨。
對於這種構成而言，從外部照射的光線可以抵達內部燒結的覆蓋物質(5)處，而且樹脂成分(4)使用甲基丙烯酸樹脂(MMA樹脂)的情況下，光線能夠入射到人造石(1)厚度方向的全部區域中。
因此，入射光進入其內部，而且還能從內部發光。也就是說，光吸收層和發光層變厚。正是由於這個原因，才能在短時間內蓄光，而且還能提高發光效率。
因為僅在細粒成分表面上覆蓋，所以才能使夜光材料或螢光材料的用量減少。
以下說明實施例。當然本發明並不限制在這些實施例上。
實施例實施例1首先使用鋁酸鍶類蓄光材料，在大約1000℃下使粒徑10～25目的天然矽石粉表面形成厚度約30μm厚表面燒結層，使用的這種細粒成分佔全部細粒成分的50重量％；按照重量比2∶1的比例，使用細粒成分與平均粒徑230目碳酸鈣微粒成分，使這兩種成分在組合物總量中佔89重量％，而且使用11重量％的甲基丙烯酸甲酯(MMA)和佔MMA1.5重量％的固化劑，將其均勻混合後製成漿。
將這種組合物置於模具框內，將其成形為厚度約15mm的板狀體。
接著，使用金剛石類磨石和碳化矽·氧化鎂類磨石研磨表面。利用這種方法使具有燒結覆蓋層的細粒成分，該燒結層和細粒成分的部分斷面露出。
得到的人造石，在整個厚度方向顯示出夜光性和蓄光/發光特性，一般具有深邃感的乳白色大理石紋理，內部不存在氣泡，而且組成均一。
按照日本工業標準JIS K-7112進行試驗，比重2.29。而且吸水率為0.13％。其他特性示於下表1中。表1
經過3％鹽酸水溶液8小時浸漬和3％氫氧化鈉水溶液8小時浸漬的耐酸性和耐鹼性試驗，未發現異常。
得到的製品作為建築物的牆板使用後，可以得到一種具有深邃感的漂亮花崗巖紋理的牆壁。
實施例2首先使用鋁酸鍶類蓄光材料，在大約700℃下使粒徑5～50目的透明玻璃粉表面形成厚度約40μm厚的表面燒結層，使用的這種細粒成分佔全部細粒成分的40重量％；按照重量比2∶1的比例，使用細粒成分與平均粒徑為250目的天然矽石粉末微粒成分，使這兩種成分在組合物總量中佔87重量％，而且使用13重量％的甲基丙烯酸甲酯(其中含有2.0重量％的過氧化物類固化劑)，將其均勻混合後，加壓加熱成形，製成厚度12mm的板狀體。
接著，使用金剛石類磨石和碳化矽氧化鎂類磨石研磨表面，進而在1100千克/平方釐米的水噴射壓力下(噴嘴直徑0.75mm，噴射距離40mm)，僅僅除去表面部分的樹脂。
得到的人造石，通常是具有深邃感和防滑功能的材料，在夜間因其蓄光性而能夠在整個厚度方向上長時間內可視。
作為異常情況下停電時的夜光引導標識性建材，是可以有效使用的人造石。
產業上利用的可能性如上所述，本發明提供一種夜光性等光特性優良，而且具有某種深邃感和光澤的優美色調以及良好特性的高密度人造石。而且，這種優良製品的製造，與傳統品相比，能夠在極低成本下實現。
權利要求
1.一種夜光或螢光人造石，其中含有無機骨料和樹脂，其特徵在於至少一部分所說的無機骨料是表面上燒結有蓄光性或紫外線發光性的夜光或螢光物質，或者常溫下覆蓋有所說物質的透明性無機骨料，這種無機骨料的配入比例為組合物總重量的5～65重量％。
2.按照權利要求1所述的夜光或螢光人造石，其特徵在於所說的透明性無機骨料是玻璃或矽石。
3.按照權利要求1所述的夜光或螢光人造石，其中所說的表面上燒結有蓄光性或紫外線發光性的夜光或螢光物質，或者常溫下覆蓋有所說物質的透明性無機骨料，佔配入無機骨料的20～80重量％。
4.按照權利要求1所述的夜光或螢光人造石，其中所說的樹脂是甲基丙烯酸樹脂。
5.按照權利要求1所述的夜光或螢光人造石，其中所說的配入的無機骨料由5～70目細粒成分和100目以下微粒成分組成，所說的細粒成分中至少一部分是表面上燒結有蓄光性或紫外線發光性的夜光或螢光物質，或者常溫下覆蓋有所說物質的透明性無機骨料。
6.按照權利要求5所述的夜光或螢光人造石，其中在組成成分中有10～100重量％是表面上燒結有蓄光性或紫外線發光性的夜光或螢光物質，或者常溫下覆蓋有所說物質的透明性無機骨料。
7.按照權利要求5所述的夜光或螢光人造石，其中細粒成分與微粒成分的重量比為1∶1～4∶1。
8.按照權利要求1所述的夜光或螢光人造石，其中所說的夜光或螢光物質覆蓋層的厚度為5～50μm。
9.按照權利要求1所述的夜光或螢光人造石，其中所說的樹脂比例低於15重量％。
10.按照權利要求9所述的夜光或螢光人造石，其中所說的樹脂比例低於10重量％。
全文摘要
提供了一種夜光或螢光人造石,其特徵在於在含有樹脂的人造石組合物中,以人造石總量5－65重量%的比例,混合配入表面上燒結有蓄光性或紫外線發光性夜光或螢光物質,或者常溫下覆蓋有所說物質的透明性無機骨料。
文檔編號C04B20/10GK1219923SQ97194722
公開日1999年6月16日 申請日期1997年2月17日 優先權日1997年2月17日
發明者酒井三枝子 申請人:株式會社多佩爾