专利名称：用激光束对石块着色的方法
技术领域：
本发明涉及通过协调应用恰当激光束和着色法，来对大理石或其它石块(如花岗石块)进行着色。
大理石是一种水晶颗粒状的石灰岩，含有成块为没有固定的纹状的方解石颗粒。纯净的不含杂质的大理石呈白色，但当含有其它矿物质，如石英、石榴石、云母、铁矿物和石墨等杂质时，具有不同的色调。
大理石的类型越稀少，其价格就越昂贵。
本发明的目的就是通过着色法使低价值的大理石本身着色，从而使价值倍增成为可能。
本发明使用的着色或条纹上色处理，也可应用于大理石以外的各种装饰石块。
根据本发明，当一束激光照射到石块中，与石块材料相作用，从而使石块恰当地着色，激光束处理过的区域不仅其表面而且从里到外穿透地处理成要求的颜色。
本发明的特点及优点可用下面通过附图概括地描述而更加清楚，附图中，
图1表示本发明的一种可能的设置；图2表示的是三种形式的激光强度分布；
图3表示的是图1所示设置中待着色石块的移动装置的平面图。
按照本发明，将来自激光器1的射线束2，射向待着色的石块5。该射线束可直接地或通过扫描系统施加到要着色的区域。还可以用任何其它合适的方法。作为实例，可考虑用一种简单的施加射线束的系统，激光器水平放置，使用一入射角成45°的镜子4，使光束成垂直光束。
虽然某些射线束施加系统允许光束本身移动，但这里指的是大理石块或其它装饰石块5相对激光束移动。为此，最常用的移动系统是沿两轴线平动的工作台6，或称为x—y平台。
最常用的控制处理的方法是用数控装置(CNC)7，它受控于计算机指令3，而控制激光器和x—y平台。激光发射参数可通过计算机控制或非计算机控制的相应的控制单元8来选择。
当然，还有多种控制处理的装置，这里不再赘述。
要考虑的一个重要参数是激光束的质量。图2示出了最常见的光强分布单环分布TEM00′(又称高斯分布)和多环分布TEM01。
单环分布常见于低功率的激光器，而多环模式则见于功率范围扩大的激光器。有时高功率激光器有高于TEM01的模式。
虽然激光分布模式对处理不是起决定作用，但是它对处理过程有影响。因此重要的是待处理区域要尽可能均匀以使着色均匀，这使高斯模式比多环模式更可取。但是，当激光束由适合所需目的的光学成分构成，并有近似均匀的强度分布时，得到理想的模式。
在任何情形下，只要能保证转换速度使连续的激光束相互叠加成使得它们的效果类似于集成光束，应用高斯模式可起到完全满意的效果。
图3示出相应图1的装置设置，激光束2沿着x—y平台6上装的石块5的位移以达到所需的效果。
在上述处理过程后，在处理的石块上着上一种或多种颜色以得到要求的效果。施加的着色剂最好是液体，有高的对外加物(如水，清洗剂等)的抵抗力。这样保证了色泽耐久性，如同实际的石块一样，不管其是否抛光。
所用的参数，如激光器功率、脉冲频率(如激光器如脉冲式工作)和石块(或激光束)位移速度不仅取决于石块类型，还取决于要求着色的强度，以及光束应用的方式等。
有时低功率激光器也可以应用，只要激光器两次施加在所述的处理区域。
对于本发明，可用多种激光器以要求的方式对大理石或其它石块进行着色。但是，有些激光器能产生更好的效果。得到最佳效果的一种激光器是CO2激光器。这是一种气态激光器，其辐射出中红外光束，波长10.6微米。
本发明可用下列说明，但不是对本发明的限制。实例应用图1所示的装置，配置受控于CNC的CO2激光器及x—y平台，该CNC能接受来自计算机的指令。使用由约8mm的直径的并具有高斯分布的激光束施加约140W的激光功率(输出功率)，可使白色大理石表面着色，该块大理石是厚约5mm的具灰纹的白色的伊氏(Estremos)大理石。该石块以约2cm/s的速度移动，始终施加上激光束，之后涂上细墨水(一种永久性的墨水，在本例中为Windsor和Newton公司生产的“鲜明的”祖母绿墨水)，它可用粉刷或浸泡石块来涂上。
本发明应考虑由下面的权利要求书限定。
权利要求
1.一种对大理石、花岗岩或其它石头之类的石块着色的方法，其特征在于包括把激光束直接或通过扫描系统协调地施加在要着色的区域，也可以用其它施加激光束的方法；在对石块进行激光处理后，施加上最好是液态的合适的着色剂以便得到要求的颜色。
2.按照权利要求1的方法，其特征在于所述的激光可没有任何处理施加上，如果需要可以是光学转换的，所述的石块可用移动平台移动，如果对于所用的处理系统所述的处理区域太大也可用其它合适的方法。
3.按照权利要求1的方法，其特征在于所述的石块是完全着色的，不管是否磨光。
4.按照权利要求1的方法，其特征在于所述的石块着上一种或多种颜色条纹，以得到装饰石块。
5.按照权利要求2的方法，其特征在于所述的石块是处理过的，无论抛光或不抛光，以使它们着上一种颜色或多种颜色条纹，不仅在石块表面，而且穿透石块。
6.按照上述权利要求中任一项的方法，其特征在于所述的石块以可控制的方式着色，不改变其质量。
全文摘要
本发明涉及通过使用激光束(2)对石块(如大理石)进行着色的方法，以便对石块进行条纹上色或完全着色。根据本发明，激光束与石块(5)起作用，随后进行适当的着色。颜料在石块中的扩散改变了受激光影响区的颜色。石块的颜色强度可以按照要求选取。本发明使低值的大理石价值倍增，也可增加其它石块的价值，使它们着色。本发明主要用于装饰石块的处理。
文档编号A61P31/04GK1139423SQ94194638
公开日1997年1月1日 申请日期1994年10月25日 优先权日1992年6月29日
发明者菲尔南多·安东尼奥·多斯-桑托斯-西蒙斯, 诺昂·米克尔·平托-科埃略, 诺泽·曼努埃尔·马鲁厄斯-菲尔南德斯-拉瓦科 申请人:菲尔南多·安东尼奥·多斯-桑托斯-西蒙斯, 诺昂·米克尔·平托-科埃略, 诺泽·曼努埃尔·马鲁厄斯-菲尔南德斯-拉瓦科