装饰石材染色与印花工艺

作为高档建筑材料，石材在建筑业中应用十分广泛。然而，天然石材存在着颜色的差异，同一矿区、同一矿点的不同部位的材料颜色会有所不同，而大多数装饰工程要求产晶的颜色必须保持一致，因此不得不从选料、排料、排版来考虑和解决，一般的做法是尽量挑选颜色一致的产品放在同一个部位，而颜色有差异的只好暂且放在一边作为库存产品，或者直接废弃，既造成了浪费又增加了企业的施工成本。近年来，彩色石材在建筑装饰中使用越来越广，它能够提高建筑物的档次，给人以富丽堂皇的感觉，深受用户的青睐和喜爱。但是，彩色石材的资源有限，价格昂贵，供不应求。石材染色技术的兴起，有效地改变这些困扰人们的问题。对石材表面进行染色，不仅可以使一些颜色有差异的石材得到重新利用，而且，可以把一些普通的石材变为五颜六色的彩色石材，满足人们对彩色石材需求不断增长的需要。

　　1石材染色的方式

　　目前用于石材染色的染色剂有两种：一种是已调配好的商品染色剂，用户只需根据所染石材的类型和颜色到市场购买；另种是需要调配的，用户需要根据石材所需颜色单独配置。

　　被染石材也需要一定的条件，一是白色石材，可染成各种颜色；再就是产品颜色有少许差异，但产品花纹、颗粒、纹路要基本保持一致的石材；还有些颜色偏浅，与不染色的差别不是很大的石材。一个总的原则：石材只能是由浅色染成深色。

　　石材的染色方式由石材质地、特点及染色目的等条件决定。常见的石材染色方式有以下几种：

　　1.1完全染色

　　完全染色是指该石材的颜色与不染色的石材颜色有差异，也就是说，整块石材的颜色偏浅，需要在该产品的表面全部做染色处理，使染色后的颜色变深，与不染色的石材颜色完全一致。

　　1.2局部染色

　　局部染色指该产品（整块产品）加工面出现两种颜色，即阴阳色，在染色时只能做局部染色，对浅色的进行染色，以达到同等效果。

　　1.3批量染色

　　批量染色指某工程生产加工出来的石材颜色不鲜艳、色调暗淡，需进行全部染色处理，使其颜色明亮、表面美观。

　　1.4色线、色斑、扫花的染色

　　天然石材内部结构分布不均产生的色线、色斑、扫花，从荒料外表看不到，只有锯割后才知道。色线、色斑、扫花的染色指该产品出现的色浅、色斑、扫花与产品占内某颗粒颜色一致，但分布不均匀，出现在某一条线，某一小方块，某一大部位，可进行局部的优化染色，利用产品的几种颜色，调制成几种染色剂，进行几种染色剂的分别描点染色（每隔2～3mm），达到其染色的目的。

　　2石材染色的原理

　　2.1石材的染色机理

　　因石材具有天然缝隙、毛孔，微小孔洞，很容易吸收外界的侵蚀。石材的染色机理正是利用这一原理，将渗透剂和所需添加的着色剂合理配置，调制成与石材产品颜色一致染色剂，进行石材表面染色处理。

　　关于石材的染色机理，专家提出了以下几种原理：

　　2.1.1离子交换法

　　石材中的部分矿物同某些化学剂作用，产生离子交换，使其生成含有过渡金属元素的新氧化物，而当石材的矿物质组成中含有这些元素时，无论是主要成分还是次要成分，它们都是产生颜色的物质基础。

　　2.1.2化学法

　　将生成有色不溶物的化学反应引入石材表面形成的间隙、微孔之中进行，这些间隙、微孔被有色不溶物质所填充而染色。

　　2.1.3化学一物理化学法

　　在石材表面层的间隙、微孔中新生成的不溶物具有很大的比表而积、表面活性和吸附能力，可以进一步吸附着色。间隙、微孔中的不溶有色物经长时间扩散进入石板表面层更加牢同。

　　2.2石材染色的基本力方法

　　虽然石材的原料不同、染色方式不同所采取的染色方法不尽相同，但其基本的操作和步骤是相近的。石材染色的基本方法和操作步骤可概括如下：

　　2.2.1将需染色的石材逐一排列在地板上，将表面脏物、污渍、杂质等清除干净；

　　2.2.2用吹风机将石材的水份吹干，最好的办法是将石材放在太阳下爆晒，这会使染色剂很容易吸收到石材中去；

　　2.2.3带上手套，用棉布沾上染色剂（液体）在石材的表面涂擦，观其效果。如果颜色未到位，可进行2次、3次、多次的涂擦，直到满意为止。一般而言，涂擦1～2遍便可以达到质量要求。（4）颜色达到要求后，用钢丝棉将石材表面的污渍去除掉，再用清水冲洗干净。

　　3染色染料和染色方法

　　3.1有机染料及染色法

　　石材染色所用的有机染料品种多，色谱齐全，色泽较艳丽，适用于各种石材的染色。有机染料一般为非水溶性染料，染色的染液必须有较高的浓度。常用的有机染料的染色方法有两种：有机溶剂法和熔融染色法。

　　3.1.1有机溶剂法

　　采用适当的有机溶剂，如应用酮、醚、脂等溶剂，尽量提高染料的溶解度。染色一般采用染料的饱和溶液，以提高染色的深度。由于有机溶剂的表面张力很小，渗透能力很强，染液很容易深人石材内部。因此，不需要抽真空或对石材加压，染色工艺简单，时间很短。溶剂挥发后，染料就固着在石材之中。然而，由于在有机溶剂中染料的溶解度往往不是很高，

　　这种染色方法只适合染中、浅色。

　　3.1.2熔融染色法

　　选择在高温下稳定的染料，加热到熔点以上，在熔融状态下将染料涂抹于石材表面使其深入到石材内部，达到染色的目的。由于深人石材的是较纯的染料，所以，可达到最深浓的颜色。为了更有利于石材染色，还应选择一些熔融染色的助剂，如酮类、醚类、酞胺类、羟酸类等物质。这些助剂可以与染料在高温下形成共熔体，或在高温下成为染料的溶剂。染色后与染料一起成同体固着在石材内部。可选择多种一起使用，这几种助剂在高温下可以互溶。

　　使用这些助剂的作用为：

　　（1）调节染色的浓度，以得到不同浓度的染色产品，使之满足不同深浅的要求；

　　（2）降低染料助剂混合物的熔点，从而降低熔融染色的温度，以达到降低能耗和减小对石材的损伤的目的；

　　（3）使用多种助剂，可以增加可用染料的品种，使染色色谱更加广泛。

　　3.2无机着色剂及染色法

　　无机着色剂是指用有色金属离子作为着色剂对石材进行染色。它可以得到耐晒牢度极高的染色晶种然而，金属离子的发色强度很小，难以得到深浓的颜色。如采用FeCl.6H2O着色剂，在高于37℃时熔融，将石材浸泡在熔融的铁盐中，经高温水解去除HCl气体并脱水，可以得到较深浓的棕色石材。无机着色剂耐洗涤牢度、耐摩擦牢度均较好，所以，经过染色的石材可满足户外装修的需要。

　　由于染料与石材之间没有亲和力，所以无论使用无机着色剂还是有机染料，总有一些染料微粒从石材内部跑到表而，造成耐摩擦牢度变差。因此需要一定的固定色剂进行固色。如一种未聚合的高分子单体（或初缩体）配成溶液，把它们涂于石头表面，渗人染色石材内部，并在石材内部聚合，堵塞石头表面的缝隙（浮于表面的应充分去除），并将石材内部的染料凝聚在一起，从而使得耐摩擦牢度、耐洗牢度都得到提高。

　　4常见石材的染色方法

　　4.1大理石染色法

　　4.1.1白大理石着色法。所用大理石板有汉白玉、雪花白等多种品种。方法是将所用物品配制成一定浓度的溶液，依次涂于大理石表面，使其渗入大理石内部，最后用水冲洗并檫拭，着色深度一般可达3～10mm。采用不同的药液和处理程序，可以获得黑色、樱桃红、红棕色、橙红色、蓝色、天蓝色大理石产品。

　　4.1.2蛇纹石大理岩着色法。着色方法是先用一种含多种盐类的液体涂板，待其渗入板的内部后，在涂以色素和盐的溶液，经长期放置观察，日晒和多次水洗檫拭。着色层均无变化。

　　4.1.3色赤血盐一盐酸法。在一定的物理条件下，使用赤血盐溶液和稀盐酸按适当的比例混合配置的药液，洒盖在大理石板材的表面，持续一段时间后，用水冲洗并自然晾干，在抛光得到蓝色或天蓝色大理石。

　　4.1.4色赤血盐法。使用适当浓度的赤血盐溶液，洒盖在大理石表面，用水冲洗然后晾干并抛光，即得到黄色或黄绿色大理石。

　　4.1.5硝酸铜法。首先将按适当比例配置的硝酸铜溶液加热到一定的温度后，再洒盖在大理石板材的表面，让其充分作用，用水冲洗并干燥后，再抛光，即得到孔雀绿色大理石。

　　4.1.6复合试剂法。将盐酸、茜素红、赤血盐三种试剂以适当的比例配置成稀溶液药液，将药液洒盖在大理石表面，持续一段时间，用水冲洗干燥后，再抛光，即得到深或浅玫瑰红色大理石。

4.2板材染色法

　　4.2.1亚硝钴酸钠法。在适量的水中溶解一定量的亚硝钴酸钠法，配成药液，另备浓氢氟酸。在封闭条件下，先将石材板材用氢氟酸蒸汽处理，干燥后即置于药液中，持续一段时间，取出水缓慢冲洗，晾干并抛光，即得柠檬黄色石材。

　　4.2.2烷基苯磺酸复合试剂法。

　　（1） 将氧化色基、醋酸和烷基苯磺酸按适当的比例混合后，溶解在一种挥发的有机熔剂介质中，配置成药液，然后通过适当的方法如喷雾、刷、搽等，将药液均匀渗透到需要染色的石材中去，蒸发过程需要10～15min。接着用一定量的氧化剂进行处理，达到完全氧化即完全发色，需要5～6min，待完全发色后快速洗涤，然后进行研磨抛光加工。

　　（2）将一定量的氧化色基如尼格罗辛黑等，溶于配比适当的溶纤维剂、二甲苯、十二烷基苯磺酸等熔剂中，涂刷于石材，磨光表面，然后在涂刷发色剂如双氧水，使色基发色形成美丽的颜色，从而达到石材改色的目的。

　　5石材染色工艺的改进

　　目前，石材染色普遍采用浸渍染色法技术，然而由于采用的是浸渍染色法，只能在其表面染单色，而且不需染色的部位也会被染色。为此，国外一些公司新近推出了一种石材染色新工艺。这种石材染色新工艺完全不同于浸渍染色法，采用的是表面涂覆浸透法。所用染色剂是由水溶性有机溶剂、增稠剂、树脂和染料组成的糊状色剂。表面涂覆浸透法工艺的特点如下：

　　5.1水溶性有机溶剂

　　所用水溶性有机溶剂与水具有混溶性，对石材具有良好的浸透性，如甲酮类、醇类、乙二醚类、氨基类、醚类、胺类、非质子性极性溶剂等，可单掺，也可混掺。由于水溶性有机溶剂与水充分混合，染色后附着在石材表面的色剂用水便可洗净。但由于色剂中有机溶剂挥发性高，色剂接触石材表面时，为防止挥发，染色最好在密封状态下进行。

　　5.2增稠剂和树脂

　　使用增稠剂和树脂的作用是防止染色时色剂流出，抑制有机溶剂挥发，使浸透在石材结晶粒间隙内的色剂固色。所用增稠剂和树脂有纤维素衍生物、多糖类、聚酞胺类、部分皂化的聚乙烯醇、丙稀酸树脂、环氧树脂、醋酸乙烯树脂、聚丙烯树脂、苯间二酚树脂等，同样可单掺，也可混掺，最好使用在有机溶剂中产生高增稠效果的。其用量在0.1%～30%范围内（最佳在0.5%～l0%范围内，粘度在3000厘泊以上）。若小于0.1%，则粘度低，易流动，染色性差；而超过30%，粘度过高，不便于染色作业。

　　5.3染料

　　使用易溶于有机溶剂的染料。

　　5.4染色方法

　　先除去需染色石材表面的污迹，再涂覆适量的染色剂，必要时装人密闭容器内，放置，直到染色至所需深度，用水充分清洗，制成染色石材。按需要可用与水共沸的溶剂清洗。这种染色方法不仅适用于天然石材，对人造石材也有效。

　　与浸渍染色法相比，用上述染色剂及其染色工艺的优点有以下优点：

　　5.4.1可在石材表面进行多色新染色，而不会出现混色；

　　5.4.2用黄、红、蓝三种基色料调合即可进行所需色彩的染色；

　　5.4.3在石材表面既可染单色图案，又可染色彩各异的花纹图案；

　　5.4.4石材染色后，其基体保持原状，不会损害石材的质感：

　　5.4.5由于染色剂由石材表面染色到内部，即使再抛光研磨，也呈现染色面；

　　5.4.6不需染色的石材部位可不被染色。

　　6石材表面的印花技术

　　仅对石材进行染色有时还是不够的，它不能满足现代建筑装饰的更高追求，石材印花技术能弥补这一缺憾。石材表面的印花是在石材上印染各种图案和花纹，使石材具有艺术性、美感、时代感，装饰效果更好。

　　石材的印花工艺相对染色复杂，操作也需要一定的技术水平。由于无机物色谱不全，颜色很单调，不够鲜艳，因此无机染料不能适应石材印花的需要。而有机染料色谱齐全，色泽鲜艳，这对印花工艺是十分必要。因此，石材印花一般采用有机染料。然而有机染料的日晒牢度要比无机颜料差许多，所以只能满足室内装修的需要。有机染料的熔融染色法得到的色泽更浓艳，并且深浅可以调节，满足石材的印花的要求。因此，石材的印花一般在熔融染色法的基础上，采用泼染、手绘和防染的印花工艺。

　　6.1泼染

　　把染料与染色助剂配成不同比例的着色剂，研磨成粉末状。然后把石材加热到染色温度。将二述不同颜色的着色剂粉末以及不加染料的染色助剂粉末，按要求泼洒在石材表面，着色剂及染色助剂受热熔解，并渗人石材内部，形成各种花纹。着色剂与着色剂以及着色剂与助剂之间可以相互渗透也可以相互不接触；花纹可以是单色也可以是几种颜色，各种颜色之间富有深浅浓淡的层次，花纹朦胧独特，具有天然大理石的风格。

　　6.2手绘

　　配制好着色剂，把石材加热到染色温度（着色剂也可一起加热），然后用毛笔就着色剂在热的石材上作画。由于染料在石材上有一定渗化，作品有水墨画的风格。如果让有一定艺术水平的人士来创作，定能得到有较高艺术欣赏价值的石材产品。

　　6.3泼染与手绘

　　结合上述泼染与手绘两种印花方法，可以得到更加丰富彩的花纹图案。可采取先泼染再手绘的形式，就在朦胧而具有天风格的花纹上，绘出较清晰的图案；也可采取先手绘再泼染的形式，则通过泼染时染料与助剂之间的相互渗化，扭曲绘的图案，图案抽象具有独特的风格。

　　6.4防染

　　由于几种着色剂的熔融体存石材表而的相互渗化比石材内部明显得多，如果在石材表面的某些位，按花纹需要涂上防止或减少染料渗人石材内部防染剂，就可以在这些部位得到白色或淡色花纹。防染是一种传统的物理染色工艺，是以蜡为主要防染原料，将不同比例的混合蜡熔化，在适当温度下涂布于需要着色的板材上，涂蜡的部分会出现纤细的裂纹，在其上面涂布一定量的着色液，着色液顺着裂纹渗透到石材里去。可以使两种颜色的着色剂熔融体之问的渗透减少花纹的轮廓清晰度得到提高。这些防染剂在高温不挥发。用该工艺得到的石材产品有蓝印花布的风格。

　　7结束语

　　虽然我国石材分布广，藏量丰富，但浅色较多，彩色较少，日花色不全，也不够艳丽，颜色差异大。随着现代建筑装饰水平的提高，对彩色石材的需求也比较旺盛，南于我国彩色石材的来源有限，大部分依赖进口。因此，对低档白色和灰白色石材的染色加工，已成为业内探讨和研究的热点，也取得了一定的成果和应用。

　　石材染色是一项新技术，染色后产品的颜色能保持一致，具有色调鲜明、色泽艳丽的优点，没有任何负而影响，能持颜色保长久不变。不仅可以解决石材颜色差异大，库存积压多的问题，也很好地解决了彩色石材自然稀缺问题，应用前景十分广阔。

　　石材染色的关键在于选择合适的染料和溶剂，染料应有较好的耐水性和耐候性能，溶剂应具有一定的挥发性，对染料有较大的溶解度，且不与染料发生化学变化。染色的溶液必须是真溶液，这样才能染出耐水性、耐候性好的石材。