石材著色與絲網印刷

文/劉永慶

石材著色與絲網印刷

文/劉永慶

石材著色技術的發展史，大約已有近40余年，國外起步相對較早，石材著色用的材料大多數以紡織服裝業所用的有機染料為主要研究對象，這些染料大都是結構復雜的合成有機化合物，因此，普遍存在著色牢度不均、耐水性及抗紫外線性能差等缺陷。石材染色技術無論是國內還是國外，已經發展成為石材化學的一個重要組成部分。但必竟石材染色技術還是一門發展之中的新型技術，正在開拓研究發展之中，在發展的道路上，存在某些不盡人意的地方也是難免的。石材的人造色彩很難達到天然石材的風格和色彩。有些專家、學者不贊成石材染色，其原因不外乎以下幾點原因：

①被染了色的石材看上去有些呆板，失去了石材原有的天然色彩的魅力。

②石材染色后會帶來一些麻煩，如色彩不耐久，原因是有些有機染料染色后在陽光和氣候的作用下，容易發生氧化、分解和變質等作用，失去原有色彩的鮮艷度。

③采用無機染料雖然可以避免褪色（但不會永久不褪色，褪色比較緩慢而已），但又需要將石材經過高溫處理，又會損害石材原有的機械強度。

石材之所以能用來做建筑裝飾材料，在很大程度上是利用了它優異的物理性能。飾面石材的優劣貴賤、價格高低，可以說是色彩起著決定性的作用，特別是色彩在裝飾石材評價中的重要地位和珍貴色彩在當前石材中日趨減少。為了提高裝飾石材的檔次，必須關注石材著色技術。

石材是天然礦物，雖然外表堅硬，殊不知天然石材是一種天生的多孔材料，當人們切割石材時，會發現裂紋、孔隙等缺陷，這種多孔性的特征決定它可進行著色的可行性。天然石材著色技術的研發，可使低檔石材變為高檔石材，可使石材的實用價值和經濟效益倍增。

天然石材色彩的由來

石材是由各種礦物質組成的，為此研究石材的顏色，必須先研究礦物的顏色及其發色機理。石材的顏色成因很復雜，有造巖礦物引起的，有滲入染色元素所致的，但主要還是由自身礦物中的金屬離子引起的。同一種金屬離子在不同石材中的含量大小不同，所形成的顏色也不同。同一種金屬離子的價態不同，其顏色也不一樣；不同帶色離子的混合物，同樣會形成不同的顏色。此外，石材的干濕程度不同也會引起顏色的變化。就是因為如此，才形成石材顏色的千差萬別，裝點多色的世界。

大理石中的主要化學成分是碳酸鹽類，礦物是方解石及白云石，較為單純的大理石應為白色或灰白色，但因為容易受到其他顏色的混雜，從而出現不同的顏色系列，主要有白色、黑色、紅色、綠色、黃色、灰色及其他具有花斑紋路的花色。白色的含碳酸鈣、碳酸鎂。黑色的含有機質（碳質、瀝青質等）及通常與其伴生的細分散的重金屬（多數為鐵，其次是銅、鋁等）的硫化物，如江蘇的蘇州黑、河北獲鹿的墨玉、遼寧大連黑等都富含碳質或瀝青質；紅色、紅褐色、棕黃色通常由含有氧化鐵的水化物如水赤鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦等，如安徽靈壁的紅皖螺。

花崗石的顏色多數由造巖礦物的顏色引起的?；◢徥幕窘M成礦物是石英、長石、角閃石、輝石、橄欖石和黑云母，前兩者稱為淺色礦物，后四種稱為暗色礦物。石英和長石為淺色礦物，含量多時則石材的顏色淺，當暗色礦物含量小于1%時，就形成白色花崗石，石英含量高，則呈現無色。此外，巖石的干濕程度不同也會引起顏色的變化，濕者色深，干者色淺。石材打磨也會影響石材顏色，光澤度越高則顏色越深，反之則色淺。

石材著色劑的選擇

根據當前石材著色所選用的著色劑大體分為兩大類：一類是有機染料或顏料；另一類是無機金屬氧化物，這是國內外多數石材著色所用的著色劑。

就顏料而言，總體分為兩大類：即無機顏料是無機物的一類，又叫礦物顏料，屬于無機性質的有色物質，它來源于兩種：一種是天然礦石經過選礦、粉碎、研磨、分級精制而成。無機顏料的另一種來源是由天然礦產品經過一系列化學處理加工而制成的化工合成顏料，主要有以下三種：

①金屬顏料如金、銀粉、銅金粉、鋁銀粉等。

②金屬氧化物和硫化物顏料是用金屬直接與氧氣或硫磺化合而成或用金屬鹽經過一系列化學處理而得，如各種氧化鐵、紅丹、黃丹和銀朱、鎘紅、氧化鈦白等，盡管這些金屬氧化物的顏色不夠豐富和鮮艷，但它與天然彩色石材的顏色相近，成分相似，具有很好的耐候性，可以在室外長期使用；

③金屬鹽的顏料是用兩種金屬鹽共同反應而成。如鉛鉻黃、鋅鉻黃等。

有機染料來源：有機染料的組成比較復雜，它們共同之處是染料分子結構中都含有四價鍵的碳原子，都是化工產品，根據其組成可分為偶氮染料、色淀染料、酞青染料等。有機染料一般都屬于化學染料，比礦物顏料易于變化，多來源于動物、植物和人工合成的，容易變質、變性，在陽光照射下更易發生褪色現象，而礦物顏料直接采自于自然環境下已經過風化的礦物原石，其分子結構已相當穩定，不會輕易改變。而有機染料一般都屬于非礦物質，具有溶于水的性質，在自然環境下，隨著水的蒸發，顏色也會隨之失去。

而礦物顏料它不會隨著陽光和空氣輕易跑掉，天然礦物顏料是所有顏料中最不容易變色的顏料，尤其是純天然礦物色以天然石青、石綠、朱砂等為代表。

把礦石粉碎，研磨精制而加工成有色礦物粉末，再用磁選機把含有鐵的成份分離去除，以防顏料遇水生銹，去除雜質以保留最純凈的色相，由于天然礦物色的色相與原石的化學成分和生成原理基本相似，用天然礦物色顏料對石材染（著）色應該說是一種源于自然、回歸自然的做法，所以不會產生其他著色劑那種因成分未含有天然礦物中的不純物質而過于純凈，使其發色不如天然色的沉穩、高雅、自然，過強的玻璃光澤、過多使用會產生艷俗輕飄感，缺乏沉著穩定感，像工藝美術品不像自然界中的石材。

石材著色機理

從上所述可知石材具有天然縫隙、孔隙、微小孔洞等，很容易吸收外界的浸濕。故此，利用這一原理，將滲透劑加所需要的礦物色顏料進行配置，調制成與石材顏色一致著色劑，進行石材表面的染色處理（染色方法后述）。即可使無花色條紋的石材，變為有花紋的石材，使普通石材的身價倍增。

石材彩色階調印刷的成色原理

當我們用高倍率放大鏡觀察具有彩色條紋石材時，就會發現石材中彩色條紋是由無數個色點組成的。如下圖所示：

如品紅、青兩種色點疊合在一起，反射出的第三種顏色即為藍紫色，這是減色法混合的結果。還會發現在紫色區域中有部分色點單獨存在和并列。由于這些色點較小、視距較遠，很難區分單獨色點，所以，在人的視覺上就只能顯現出藍紫色，而看不出品紅和青色小點點，這就是加色混合的原理。為此彩色階調絲網印刷的條紋都是由此所謂的網點組合而成的各種色彩。

由于階調圖像由大量不同密度級的網點所構成，因此階調圖像有明顯的明暗層次。為了有助于對階調圖像的理解，可以將石材中有色彩條紋的部分中里邊是無數細小彩色石頭鑲嵌拼花藝術作比喻，由許多單個的色彩石頭鑲嵌拼成的條紋圖案好比是一個階調圖像，而各種顏色的小石頭則好似網點，用各種顏色的石頭相互拼合產生的畫面效果即與彩色階調印刷的道理相類似。

彩色半色調絲網印刷工藝

上面對天然石材的條紋色彩都是以濃淡不同的各種顏色來表現畫面層次的，要想把這些彩色層次利用絲網印刷技術忠實地復制出來，就要先制作出黃、品紅、青、黑四種色調底版，一

般采用電子分色機或彩色桌面出版系統對原稿進行分色。將光分為黃、品紅、青、黑四個通道光和電子加網使底片感光，最后曬制彩色網目調絲網印版。再用黃、品紅、青、黑四種原色顏料調制成印花漿，將各單色圖像套印在一起，彩色石材的原稿就再現于承印的無色彩的石材表面上。

1．絲網目數的選擇

彩色階調絲網制版，除在原稿和感光底片制作上與普通絲印制版方法有所不同外，在網絲的選用和線/網匹配、感光材料的選擇以及制版操作工藝也有獨特之處。絲網印花中，絲網目數根據花型來選擇一般用75~100目/英寸為多。

彩色階調絲網印花是通過網點的疏密來表現圖紋層次變化的，其中有網點的重疊、混合和并列。為此，能夠印出來的網屏線數受最小的高光點和暗調點的限制。假如最小的網點直徑等于或小于最小的絲網孔，那么，網點就會從絲網孔中漏掉。采用絲網印刷的方法來復制無論是黑白照片原稿，還是彩色照相原稿，依靠照相底片來直接感光制版是行不通的，因為絲網版是利用絲網網孔的通墨與不通墨來區別圖案部分和空白部分的。所以用照相底片進行感光制版是不能反映出圖案的層次變化的。

為了使石材的條紋圖案的層次變化能完整的反映在絲網印版上，就必須利用制成網點底片的方法，即為單色加網制片和四色加網分色制片的方法。該法是選用合適形狀網線的網屏，將原稿上的層次變化，用大小不同、有疏有密有規律的網點來表示，并且按一定角度掛網拍攝成片。

對彩色連續調原稿的照相制版有間接加網分色和直接加網分色兩種工藝。

（1）間接加網分色：該工藝是指分色和加網分別進行制版，間接加網分色陽圖的照相制版工藝首先在照相機鏡頭前加濾色片，用全色感光片照相分色，制成分色陰片，制成的分色陰片，經過修正后，安裝在照相機的原稿架上，再在照相機的網屏架上裝上玻璃網屏，用硬性感光片照相制成加網正片。此法操作復雜，生產效率低，當前很少使用。

（2）直接加網分色：是一種在分色的同時完成加網照相制版的方法。此法工序簡單、制版時間短、復制圖像清晰。但制得的只是網目調的負片，還需拷貝制作網點陽片才能用在絲網制版上。

（3）電子分色制版：電子分色制版是采用掃描光點拼合成像的方法進行的。通過電子分色機，以一個細小的掃描光點，對原稿進行逐點逐行掃描，把原稿的圖像分割成許多微小的像素，經過一系列光—電和電—光轉換，制成整幅分色底片。

（4）計算機桌面系統制片工藝：絲網印刷彩色桌面系統是利用計算機技術對圖文信息進行加工處理。具體的制片工藝過程請參考有關資料，這里不再贅述。

彩色階調絲網印版的制作

彩色階調絲網印版，除在原稿制作和感光底片制作上與普通制版方法有所不同外，在網絲的選用和線/網匹配上、感光材料的選用上以及制版操作上也有獨特之處。

1．網絲的選用和線/網的匹配

前邊已經討論過網點直徑等于或小于最小的絲網孔寬，網點圖案將無法復制出來。這里出現的是線/網的匹配關系問題，網線（感光片上的加網線數）與網目匹配不當時，不但影響復制網點的形狀和大小，甚至造成階調層次的丟失，或者改變了色調層次的關系，還影響花紋色漿層厚度和套印的精細程度。網點密度范圍與色漿的細度也應進行綜合考慮。

2．感光材料的選擇

網版感光膠是直接法制版必不可少的材料。在制版過程中選擇使用的感光材料和感光膠涂層厚薄不當也會影響階調網版的制作。在階調印版制作時，盡力選用架橋性好、靈敏度高、曝光寬容度大的重氮感光膠，有利于制作出上乘的網點階調印花版。選擇進口的如：日本的、或可與日本相媲美的國產SF、JS型重氮感光膠。

3．制版操作要領

（1）網框的選擇與預烘

階調網版與常規的色塊印版制作是不同的，階調絲印版必須顯示出由疏密網點組成的“孔漏”套色圖案，在制版操作中應注意如下一些要領：①網點印版不可使用木質網框，因為易造成變形，應以鋁合金網框為佳。因為四色套印，繃網時每塊網版的張力必須均勻一致，絲網的經緯絲線盡可能與網框邊呈垂直水平，不要急用現繃，繃后應放置3~5天使張力逐于穩定，方可制版。

網框經過幾天放置，雖然各點張力基本處于平衡，但經過感光時移動、溫度、濕度的作用，很有可能制版張力再次發生變化，雖然不明顯，但對于精細印刷，為了減少感光制作過程對印版的影響，應當增設感光預烘工序，即將繃網穩定后的印版，在上感光膠之前在60～70℃烘箱里預烘30min，以此減輕花版的內應力。保證花版穩定性，提高印刷精度。

（2）曝光燈距與光照度的選擇

四版分色印刷不同于獨版印刷，它是連續印刷，各顏色色層次保持一致，要求制版感光的光照度必須均勻一致。在使用單光源感光機時，若是曝光距離太近，光源與印版四周的角度增大，會發生光的衍射，使感光后花版上四周的網點大小不一。一般光源與印版的距離不應低于2m。經測定，當印版四周的光照度下小于中間光照度的1/2時，基本能保持感光的均勻性。

印刷工藝

四張完好的印版制作完成后，產品的質量就會取決于印刷工藝，對以下各點要引起足夠重視。

1．印前的準備

印前要嚴格檢查生產工藝、標準樣本及其套印排序，核對印漿、印版、承印物及其裝版情況。

2．印花漿選擇與調配

彩色階調絲網印刷是將原稿進行分色制成黃、品紅、青、黑四色版。并通過黃、品紅、青、黑四色印花漿再現原稿的色彩和層次。所以，印花漿是彩色階調印刷成功與否的關鍵。

為此，印花色漿應滿足以下要求：

①色漿色相要準確，否則難以再現原稿色彩。

②因為印花色漿的粘稠度對印刷網點的清晰度有很大影響。如粘稠度低了，印漿延展性變大，網點會出現變大或網點界線不清；粘度高了，會出現漏印困難而使網點丟失，嚴重影響再現效果。

③干燥速度對網點清晰度影響很大，因為每一色版必須要等上一印版完全干燥后再進行。如果未干就印下一版，勢必影響網點清晰度和呈色效果。

④印刷色漿必須是透明的。普通涂料色漿是不適用的，因為彩色階調是通過網點的排列與疊合實現的，所以，色漿的透明度對網點疊合再現有直接的影響。透明度弱呈色效果就差，為此，印漿一定要透明，現在開發出的三原色熒光印花漿就是一種透明的。有了標準的三原色透明色漿，還需要好的粘合劑和相應的助劑。按照不同網目、承印物進行定色標進行調配色。

3．印刷色序

一般是先印黃色版，因為黃色版透明最差，品紅、青透明度都較高，上述三色版疊印后，即可出現多種彩色復合的階調，再加印黑版，是為了補充暗調的不足，以提高色彩的明暗度層次，又能起到顯露輪廓線的作用。

4．印刷壓力與供墨量

由于色調的再現是由網點墨層厚度和網點面積來決定的。但在印刷過程中，印刷壓力和給墨量，往往會改變網點的大小。印壓過大，使受壓后的網點增大，印在承印物上網點比印版上的網點要大，其增大的程度，又因給墨量的不同而不同，為此必須嚴格控制墨量和刮印壓力。壓力過大，網點出現搭角嚴重，網點會糊死變成實地；若壓力過小，高調部分的細小網點會丟失，或者印不出來。所以，印壓適中非常重要。網印過墨量大小，還決定于印墨粘度、流動性和漏印性能，還有回刮復墨層厚度宜薄不宜厚。最好開印前，通過試印，確定刮印壓力和墨量的特定條件。

5．印后處理

三原色印刷后的產品需要進行一次焙烘（溫度在130～150℃，時間一般3～5分鐘），以增強耐水沖洗牢度。如果有些石材不易進行高溫處理，也可在印漿中加入1～3%的固色劑，可不必再作熱處理。

參考資料：

①《絲網印刷工藝》 鄭德海 鄭軍明 沈青 編著印刷工業出版社 1996年2月

②《現代絲網印刷技術問答》 曹振英 主編印刷工業出版社 1999年11月