石材着色与丝网印刷

文/刘永庆

石材着色与丝网印刷

文/刘永庆

石材着色技术的发展史，大约已有近40余年，国外起步相对较早，石材着色用的材料大多数以纺织服装业所用的有机染料为主要研究对象，这些染料大都是结构复杂的合成有机化合物，因此，普遍存在着色牢度不均、耐水性及抗紫外线性能差等缺陷。石材染色技术无论是国内还是国外，已经发展成为石材化学的一个重要组成部分。但必竟石材染色技术还是一门发展之中的新型技术，正在开拓研究发展之中，在发展的道路上，存在某些不尽人意的地方也是难免的。石材的人造色彩很难达到天然石材的风格和色彩。有些专家、学者不赞成石材染色，其原因不外乎以下几点原因：

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石材染色后会带来一些麻烦，如色彩不耐久，原因是有些有机染料染色后在阳光和气候的作用下，容易发生氧化、分解和变质等作用，失去原有色彩的鲜艳度。

③采用无机染料虽然可以避免褪色（但不会永久不褪色，褪色比较缓慢而已），但又需要将石材经过高温处理，又会损害石材原有的机械强度。

石材之所以能用来做建筑装饰材料，在很大程度上是利用了它优异的物理性能。饰面石材的优劣贵贱、价格高低，可以说是色彩起着决定性的作用，特别是色彩在装饰石材评价中的重要地位和珍贵色彩在当前石材中日趋减少。为了提高装饰石材的档次，必须关注石材着色技术。

石材是天然矿物，虽然外表坚硬，殊不知天然石材是一种天生的多孔材料，当人们切割石材时，会发现裂纹、孔隙等缺陷，这种多孔性的特征决定它可进行着色的可行性。天然石材着色技术的研发，可使低档石材变为高档石材，可使石材的实用价值和经济效益倍增。

天然石材色彩的由来

石材是由各种矿物质组成的，为此研究石材的颜色，必须先研究矿物的颜色及其发色机理。石材的颜色成因很复杂，有造岩矿物引起的，有渗入染色元素所致的，但主要还是由自身矿物中的金属离子引起的。同一种金属离子在不同石材中的含量大小不同，所形成的颜色也不同。同一种金属离子的价态不同，其颜色也不一样；不同带色离子的混合物，同样会形成不同的颜色。此外，石材的干湿程度不同也会引起颜色的变化。就是因为如此，才形成石材颜色的千差万别，装点多色的世界。

大理石中的主要化学成分是碳酸盐类，矿物是方解石及白云石，较为单纯的大理石应为白色或灰白色，但因为容易受到其他颜色的混杂，从而出现不同的颜色系列，主要有白色、黑色、红色、绿色、黄色、灰色及其他具有花斑纹路的花色。白色的含碳酸钙、碳酸镁。黑色的含有机质（碳质、沥青质等）及通常与其伴生的细分散的重金属（多数为铁，其次是铜、铝等）的硫化物，如江苏的苏州黑、河北获鹿的墨玉、辽宁大连黑等都富含碳质或沥青质；红色、红褐色、棕黄色通常由含有氧化铁的水化物如水赤铁矿、赤铁矿、褐铁矿等，如安徽灵壁的红皖螺。

花岗石的颜色多数由造岩矿物的颜色引起的。花岗石的基本组成矿物是石英、长石、角闪石、辉石、橄榄石和黑云母，前两者称为浅色矿物，后四种称为暗色矿物。石英和长石为浅色矿物，含量多时则石材的颜色浅，当暗色矿物含量小于1%时，就形成白色花岗石，石英含量高，则呈现无色。此外，岩石的干湿程度不同也会引起颜色的变化，湿者色深，干者色浅。石材打磨也会影响石材颜色，光泽度越高则颜色越深，反之则色浅。

石材着色剂的选择

根据当前石材着色所选用的着色剂大体分为两大类：一类是有机染料或颜料；另一类是无机金属氧化物，这是国内外多数石材着色所用的着色剂。

就颜料而言，总体分为两大类：即无机颜料是无机物的一类，又叫矿物颜料，属于无机性质的有色物质，它来源于两种：一种是天然矿石经过选矿、粉碎、研磨、分级精制而成。无机颜料的另一种来源是由天然矿产品经过一系列化学处理加工而制成的化工合成颜料，主要有以下三种：

①金属颜料如金、银粉、铜金粉、铝银粉等。

②金属氧化物和硫化物颜料是用金属直接与氧气或硫磺化合而成或用金属盐经过一系列化学处理而得，如各种氧化铁、红丹、黄丹和银朱、镉红、氧化钛白等，尽管这些金属氧化物的颜色不够丰富和鲜艳，但它与天然彩色石材的颜色相近，成分相似，具有很好的耐候性，可以在室外长期使用；

③金属盐的颜料是用两种金属盐共同反应而成。如铅铬黄、锌铬黄等。

有机染料来源：有机染料的组成比较复杂，它们共同之处是染料分子结构中都含有四价键的碳原子，都是化工产品，根据其组成可分为偶氮染料、色淀染料、酞青染料等。有机染料一般都属于化学染料，比矿物颜料易于变化，多来源于动物、植物和人工合成的，容易变质、变性，在阳光照射下更易发生褪色现象，而矿物颜料直接采自于自然环境下已经过风化的矿物原石，其分子结构已相当稳定，不会轻易改变。而有机染料一般都属于非矿物质，具有溶于水的性质，在自然环境下，随着水的蒸发，颜色也会随之失去。

而矿物颜料它不会随着阳光和空气轻易跑掉，天然矿物颜料是所有颜料中最不容易变色的颜料，尤其是纯天然矿物色以天然石青、石绿、朱砂等为代表。

把矿石粉碎，研磨精制而加工成有色矿物粉末，再用磁选机把含有铁的成份分离去除，以防颜料遇水生锈，去除杂质以保留最纯净的色相，由于天然矿物色的色相与原石的化学成分和生成原理基本相似，用天然矿物色颜料对石材染（着）色应该说是一种源于自然、回归自然的做法，所以不会产生其他着色剂那种因成分未含有天然矿物中的不纯物质而过于纯净，使其发色不如天然色的沉稳、高雅、自然，过强的玻璃光泽、过多使用会产生艳俗轻飘感，缺乏沉着稳定感，像工艺美术品不像自然界中的石材。

石材着色机理

从上所述可知石材具有天然缝隙、孔隙、微小孔洞等，很容易吸收外界的浸湿。故此，利用这一原理，将渗透剂加所需要的矿物色颜料进行配置，调制成与石材颜色一致着色剂，进行石材表面的染色处理（染色方法后述）。即可使无花色条纹的石材，变为有花纹的石材，使普通石材的身价倍增。

石材彩色阶调印刷的成色原理

当我们用高倍率放大镜观察具有彩色条纹石材时，就会发现石材中彩色条纹是由无数个色点组成的。如下图所示：

如品红、青两种色点叠合在一起，反射出的第三种颜色即为蓝紫色，这是减色法混合的结果。还会发现在紫色区域中有部分色点单独存在和并列。由于这些色点较小、视距较远，很难区分单独色点，所以，在人的视觉上就只能显现出蓝紫色，而看不出品红和青色小点点，这就是加色混合的原理。为此彩色阶调丝网印刷的条纹都是由此所谓的网点组合而成的各种色彩。

由于阶调图像由大量不同密度级的网点所构成，因此阶调图像有明显的明暗层次。为了有助于对阶调图像的理解，可以将石材中有色彩条纹的部分中里边是无数细小彩色石头镶嵌拼花艺术作比喻，由许多单个的色彩石头镶嵌拼成的条纹图案好比是一个阶调图像，而各种颜色的小石头则好似网点，用各种颜色的石头相互拼合产生的画面效果即与彩色阶调印刷的道理相类似。

彩色半色调丝网印刷工艺

上面对天然石材的条纹色彩都是以浓淡不同的各种颜色来表现画面层次的，要想把这些彩色层次利用丝网印刷技术忠实地复制出来，就要先制作出黄、品红、青、黑四种色调底版，一

般采用电子分色机或彩色桌面出版系统对原稿进行分色。将光分为黄、品红、青、黑四个通道光和电子加网使底片感光，最后晒制彩色网目调丝网印版。再用黄、品红、青、黑四种原色颜料调制成印花浆，将各单色图像套印在一起，彩色石材的原稿就再现于承印的无色彩的石材表面上。

1．丝网目数的选择

彩色阶调丝网制版，除在原稿和感光底片制作上与普通丝印制版方法有所不同外，在网丝的选用和线/网匹配、感光材料的选择以及制版操作工艺也有独特之处。丝网印花中，丝网目数根据花型来选择一般用75~100目/英寸为多。

彩色阶调丝网印花是通过网点的疏密来表现图纹层次变化的，其中有网点的重叠、混合和并列。为此，能够印出来的网屏线数受最小的高光点和暗调点的限制。假如最小的网点直径等于或小于最小的丝网孔，那么，网点就会从丝网孔中漏掉。采用丝网印刷的方法来复制无论是黑白照片原稿，还是彩色照相原稿，依靠照相底片来直接感光制版是行不通的，因为丝网版是利用丝网网孔的通墨与不通墨来区别图案部分和空白部分的。所以用照相底片进行感光制版是不能反映出图案的层次变化的。

为了使石材的条纹图案的层次变化能完整的反映在丝网印版上，就必须利用制成网点底片的方法，即为单色加网制片和四色加网分色制片的方法。该法是选用合适形状网线的网屏，将原稿上的层次变化，用大小不同、有疏有密有规律的网点来表示，并且按一定角度挂网拍摄成片。

对彩色连续调原稿的照相制版有间接加网分色和直接加网分色两种工艺。

（1）间接加网分色：该工艺是指分色和加网分别进行制版，间接加网分色阳图的照相制版工艺首先在照相机镜头前加滤色片，用全色感光片照相分色，制成分色阴片，制成的分色阴片，经过修正后，安装在照相机的原稿架上，再在照相机的网屏架上装上玻璃网屏，用硬性感光片照相制成加网正片。此法操作复杂，生产效率低，当前很少使用。

（2）直接加网分色：是一种在分色的同时完成加网照相制版的方法。此法工序简单、制版时间短、复制图像清晰。但制得的只是网目调的负片，还需拷贝制作网点阳片才能用在丝网制版上。

（3）电子分色制版：电子分色制版是采用扫描光点拼合成像的方法进行的。通过电子分色机，以一个细小的扫描光点，对原稿进行逐点逐行扫描，把原稿的图像分割成许多微小的像素，经过一系列光—电和电—光转换，制成整幅分色底片。

（4）计算机桌面系统制片工艺：丝网印刷彩色桌面系统是利用计算机技术对图文信息进行加工处理。具体的制片工艺过程请参考有关资料，这里不再赘述。

彩色阶调丝网印版的制作

彩色阶调丝网印版，除在原稿制作和感光底片制作上与普通制版方法有所不同外，在网丝的选用和线/网匹配上、感光材料的选用上以及制版操作上也有独特之处。

1．网丝的选用和线/网的匹配

前边已经讨论过网点直径等于或小于最小的丝网孔宽，网点图案将无法复制出来。这里出现的是线/网的匹配关系问题，网线（感光片上的加网线数）与网目匹配不当时，不但影响复制网点的形状和大小，甚至造成阶调层次的丢失，或者改变了色调层次的关系，还影响花纹色浆层厚度和套印的精细程度。网点密度范围与色浆的细度也应进行综合考虑。

2．感光材料的选择

网版感光胶是直接法制版必不可少的材料。在制版过程中选择使用的感光材料和感光胶涂层厚薄不当也会影响阶调网版的制作。在阶调印版制作时，尽力选用架桥性好、灵敏度高、曝光宽容度大的重氮感光胶，有利于制作出上乘的网点阶调印花版。选择进口的如：日本的、或可与日本相媲美的国产SF、JS型重氮感光胶。

3．制版操作要领

（1）网框的选择与预烘

阶调网版与常规的色块印版制作是不同的，阶调丝印版必须显示出由疏密网点组成的“孔漏”套色图案，在制版操作中应注意如下一些要领：①网点印版不可使用木质网框，因为易造成变形，应以铝合金网框为佳。因为四色套印，绷网时每块网版的张力必须均匀一致，丝网的经纬丝线尽可能与网框边呈垂直水平，不要急用现绷，绷后应放置3~5天使张力逐于稳定，方可制版。

网框经过几天放置，虽然各点张力基本处于平衡，但经过感光时移动、温度、湿度的作用，很有可能制版张力再次发生变化，虽然不明显，但对于精细印刷，为了减少感光制作过程对印版的影响，应当增设感光预烘工序，即将绷网稳定后的印版，在上感光胶之前在60～70℃烘箱里预烘30min，以此减轻花版的内应力。保证花版稳定性，提高印刷精度。

（2）曝光灯距与光照度的选择

四版分色印刷不同于独版印刷，它是连续印刷，各颜色色层次保持一致，要求制版感光的光照度必须均匀一致。在使用单光源感光机时，若是曝光距离太近，光源与印版四周的角度增大，会发生光的衍射，使感光后花版上四周的网点大小不一。一般光源与印版的距离不应低于2m。经测定，当印版四周的光照度下小于中间光照度的1/2时，基本能保持感光的均匀性。

印刷工艺

四张完好的印版制作完成后，产品的质量就会取决于印刷工艺，对以下各点要引起足够重视。

1．印前的准备

印前要严格检查生产工艺、标准样本及其套印排序，核对印浆、印版、承印物及其装版情况。

2．印花浆选择与调配

彩色阶调丝网印刷是将原稿进行分色制成黄、品红、青、黑四色版。并通过黄、品红、青、黑四色印花浆再现原稿的色彩和层次。所以，印花浆是彩色阶调印刷成功与否的关键。

为此，印花色浆应满足以下要求：

①色浆色相要准确，否则难以再现原稿色彩。

②因为印花色浆的粘稠度对印刷网点的清晰度有很大影响。如粘稠度低了，印浆延展性变大，网点会出现变大或网点界线不清；粘度高了，会出现漏印困难而使网点丢失，严重影响再现效果。

③干燥速度对网点清晰度影响很大，因为每一色版必须要等上一印版完全干燥后再进行。如果未干就印下一版，势必影响网点清晰度和呈色效果。

④印刷色浆必须是透明的。普通涂料色浆是不适用的，因为彩色阶调是通过网点的排列与叠合实现的，所以，色浆的透明度对网点叠合再现有直接的影响。透明度弱呈色效果就差，为此，印浆一定要透明，现在开发出的三原色荧光印花浆就是一种透明的。有了标准的三原色透明色浆，还需要好的粘合剂和相应的助剂。按照不同网目、承印物进行定色标进行调配色。

3．印刷色序

一般是先印黄色版，因为黄色版透明最差，品红、青透明度都较高，上述三色版叠印后，即可出现多种彩色复合的阶调，再加印黑版，是为了补充暗调的不足，以提高色彩的明暗度层次，又能起到显露轮廓线的作用。

4．印刷压力与供墨量

由于色调的再现是由网点墨层厚度和网点面积来决定的。但在印刷过程中，印刷压力和给墨量，往往会改变网点的大小。印压过大，使受压后的网点增大，印在承印物上网点比印版上的网点要大，其增大的程度，又因给墨量的不同而不同，为此必须严格控制墨量和刮印压力。压力过大，网点出现搭角严重，网点会糊死变成实地；若压力过小，高调部分的细小网点会丢失，或者印不出来。所以，印压适中非常重要。网印过墨量大小，还决定于印墨粘度、流动性和漏印性能，还有回刮复墨层厚度宜薄不宜厚。最好开印前，通过试印，确定刮印压力和墨量的特定条件。

5．印后处理

三原色印刷后的产品需要进行一次焙烘（温度在130～150℃，时间一般3～5分钟），以增强耐水冲洗牢度。如果有些石材不易进行高温处理，也可在印浆中加入1～3%的固色剂，可不必再作热处理。

参考资料：

①《丝网印刷工艺》 郑德海 郑军明 沈青 编著印刷工业出版社 1996年2月

②《现代丝网印刷技术问答》 曹振英 主编印刷工业出版社 1999年11月