光澤是物體表面的一種物理現象,物體表面受到光線照射時會產生反射光。十分平滑的物體,表面所反射的光澤有兩部分,一部分產生于表面(皮層),另一部分產生于表面以下的粒狀結構中。我們平時所看到的光澤,主要指第一部分所產生的反射光,這種反射光的強弱與物體表面特征之間存在著密切的關系,這種光澤單位稱為光澤度,它是石材經拋光后反光能力的量度,是評價石材品質的主要參數。拋光是石材研磨加工的最后一道工序,進行這道工序的結果是將石材表面達到最大的反射光線的能力和較高的光澤度,并使石材固有的花紋、色澤最大限度地顯示出來。根據石材加工和科研人員對石材拋光的工作原理的本質,人們曾提出過三種基本假說:1微粒研磨作用原理;2塑性變形原理;3物理化學原理。
筆者認為:研磨拋光過程的實質就是機械運動,即在石材表面通過搖臂磨按一定軌跡往復運動,使石材表面達到平整光滑,磨石與石材表面接觸時接觸區域 的無數互相交錯的微痕結構被除去,新表面由于表面張力作用而改善了微觀面型,達到提高石材拋光面的反射系數。操作者在研磨工具的轉速,壓力,進給量,冷卻水的流量,合理的掌握磨削軌跡以及磨料品種的選擇等可變因素上投入力度,對提高光澤度起著舉足輕重的作用。但石材表面反光能力的表現,除加工方面的因素外,與石材本身的礦物成分,結構構造,礦物排列方向及風化程度,節理發育情況有直接關系。
我們知道,石材拋光光澤度的高低取決于拋光面反射系數的大小,即對入射光反射能力越大,反射能力越強,光澤度則越高。自然界中可利用的石材是多種多樣的,常見的有花崗巖,輝長巖,玄武巖,閃長巖,輝綠巖等。它們既有性質上的差別,又往往具有一定的聯系,在地殼發展的過程中又可以出現相互轉化。因此,各巖石之間既有明顯的區別,又有內在的聯系,如在巖漿作用的過程中,由于溫度,壓務的變化,巖漿本身也發生了一系列的變化,氣體的逸出,礦物從熔融體中結晶,在巖漿作用的不同階段,構成了不同的巖石。這些巖石經過長期的地質作用,往往在礦物成份,結構構造上有許多相近之處,但每種巖石都有著自己的物理性質,可拋性也千差萬別,它們是控制石材拋光光澤度的內在因素。本文僅對石材本身影響拋光光澤度的若干問題進行討論,為石材荒料的選材與加工提供參考。
一、風化程度對光澤度的影響
能夠加工的巖石,至少要經過數萬年的風化作用,就是礦山采集的石材荒料在堆積場擺放幾年,荒料表面顏色暗淡,也會失去原有的光彩。長石呈高嶺土化,云母片掉落,黃鐵礦演變成褐鐵礦,石材表面出現凹凸不平的自然面或麻點,并混雜著粘土和碳質成份,無機鹽造成大小不等的褐,黃,銹點,銹斑,這類石材經過拋光后,構成低反射率的暗區,致使光澤度下降,影響石材的裝飾效果。
二、礦物成份對光澤度的影響
石材是礦物所組成的有規律的集合體,它是地殼發展過程中各種地質作用的產物,各種礦物表面都有強弱不同的反光現象。根據其反光能力的不同可劃出不同的光澤等級,如金屬光澤,半金屬光澤,金剛光澤,玻璃光澤,油脂光澤,蠟狀光澤,絹絲光澤,土狀光澤等。所以石材的最終光澤度與造巖礦物的成份有一定的關系,即受石材中各種礦物的最終光澤度所控制。我們常見的長石,輝石,角閃石等對入射光的反射能力較強,相反石英對外來光線部分吸收,云母常沿著(001)面的邢理劈開形成凹坑,隨著云母含量的增加,拋光光澤度呈下降的趨勢。
三、色斑,色線,帚花對光澤度的影響
色斑,又稱石膽,是指石材中出現的斑塊,一般指俘虜體而言。色線,又稱水線,指后期貫入的巖脈。帚花,指石材表面出現礦物顆粒不均的現象。一般情況下石材出現上述缺陷是不能利用的,考慮到市場方面的實際情況,可變廢這寶,用石材天然缺陷勾畫出獨特風格的作品,如利用石材帚花按照預先構思拼成山水畫面,為石材增添藝術效果。但這類石材一經拋光后可形成高光澤度與低光澤度相間的條帶狀,團塊狀特征,這是難以克服的缺陷。
四、節理對光澤度的影響
節理即石材中的裂隙。無充填裂隙對入射光大部分或全部吸收,隨著裂隙延伸加大,對外來光線的反射能力越差,因而在拋光面上形成低反射率的暗線,多組節理復合型的節理網,構成低反射率的暗區,對石材的平均光澤度的均一性產生不良后果。另外節理提供水和空氣形成良好循環的通道,促進風化作用,風化作用的連續性和長期性致使石材拋光光澤度降低。
五、礦物排列方向對光澤度的影響
我們能夠利用的天然石材,僅從外觀上選擇其花色圖案,因巖石裸露于地表,花紋圖案寓以其中,尤其礦物定向排列的石材。如片麻巖,含藻灰巖,切割拋光面的選擇具隨機的物點,不同方向切割 的石材,會出現不同的花紋圖案。同一批產品由于切割方向不一致,不但產品花紋對接困難,其光澤度變化也較大。
六、石材硬度對光澤度的影響
一般來說,硬度比較低的巖石,由于巖石中礦物顆粒致密程度差,在拋光過程中極易造成磨塊的壓入,造成拋光面凹坑,降低石材的光澤度。
綜上所述,石材的最終光澤度取決于石材拋光面的反射系數,反射系數除與加工者操作水平密切相關外,與石材本身的風化程度,礦物成份,節理發育情況都有直接關系。