三、研究框架

1. 影响水印透光性的三个关键因素

水印工艺的核心在于通过控制纸张的厚度差异来实现透光效果的可视化呈现。当光线透过纸张时，厚度较薄的区域透光性更强，厚度较厚的区域透光性相对较弱，这种透光度的差异在背光照射下形成了图案的明暗对比，从而产生水印的视觉效果。这一物理机制决定了水印制作的本质是对纸张微观结构的精确控制。从这一基本机制出发，影响水印透光性的因素可以归纳为三个核心维度：纸张材料的本体特性、模具工艺的制造精度，以及图案设计的造型组织。这三个因素分别对应着传统造纸工艺、现代数字制造技术和视觉设计理论三个不同的知识领域，构成了本研究跨学科整合的基础框架。

（1）造纸原料与打浆特性：传统工艺知识的核心要素

植物纤维作为水印纸制作的材料基础，通过多重机制影响着透光效果的呈现。不同纤维类型会直接影响纸浆的配比和流动特性，进而影响抄纸过程中纤维的成纸速度。当纸浆流经模具上的图案区域时，纤维的长度、粗细等物理特征决定了其对图案边界的响应方式——是越过图案继续流动，还是在图案处形成填充沉积，这会直接影响水印图案的边缘清晰度和透光均匀性。传统造纸工艺中的不同纤维材料呈现出显著的特性差异。例如，棉浆/ 竹浆纤维相对较短且均匀，形成的纸张质地细腻、透光性较为均匀，在制作精细图案时边缘清晰度较高；而构树皮纤维较长且韧性好，成纸后具有更高的强度，但纤维交织相对疏松，透光时容易产生自然纹理效果。同时，纸浆的流动性与速度也会影响水印纸的透光效果。其中，纸药的浓度是影响沥水速度的重要因素：浓度低，纸浆的流动性高，纤维很快就会沥水形成湿纸膜；浓度高，纤维沥水慢。这个过程中尚可通过摇动抄纸帘中的纸浆，使之形成更加均匀的湿纸膜，从而获得边缘清晰的图案和良好的透光性。这些纤维特性的差异、纸药浓度的控制和抄纸手法的熟练度直接影响着不同图案类型的制作效果和适用性。

（2）模具形态与沥水速度：数字制造技术的精度优势

3D打印模具工艺对水印制作的影响体现在多个方面。首先，模具的结构设计会影响单次抄纸时的纸浆沉积量，不同的孔径大小会改变渗水速度，进而影响纤维成网效率和密度分布。其次，打印材料的选择需要在可塑性和刚度之间找到平衡点——过软的材料难以形成平整的抄纸面，过硬的材料则会增加揭纸时的操作难度。再次，打印工艺参数的设定同样重要，填充比例、打印精度、表面光滑度等参数都会影响模具的实际使用效果。模具图案表面的毛刺或明显的层纹会增加纸张破损和粘连的风险。因此对于不同类型的图案设计，需要采用针对性的打印策略，例如具有浮雕感的立体图案需要采用垂直打印方向以保证细节的准确呈现。3D 打印技术可以有效衔接图案设计到模具制作，从而高效实现水印纸的制作。

（3）图案设计：视觉构成形式的系统分析

水印图案的表达可以分为两种，一种是平面图案，一种是具有连续影调的图像。前者可通过轮廓边界清晰的模版抄制而成，后者则通过具有高低变化的浮雕模版制作而成。二者在水印模版的设计上有着不同的处理方式。运用平面构成的理论将图案进行系统的解析，并通过试制水印纸对透光效果加以可视化测量，从而探求获得最佳水印图案表达的设计规律，是指导水印图案设计的重要指标。平面图案设计一般由点、线、面三种视觉元素构成，点、线、面的大小、密度、组织结构以及复杂程度等都直接影响着水印纸的透光效果。反之，造纸纤维和工艺的限定性要求水印图案在设计上要避免容易导致图案边界模糊、纤维空白的造型。例如，过于密集的线条设计会导致图案模糊，形成空白；而模具上的图案如果凸起过高则会增加揭纸的操作难度，影响制作成功率。对于追求立体透光效果的水印设计，需要精确控制浮雕建模的厚度和渐变层次，通过细微的高度差异呈现透光的层次感。此外，不同的基础造型单元——点、线、面——在与特定纤维类型和模具工艺结合时，也会产生不同的制作难度和视觉表现。

4. 研究框架：影响水印透光性的三个关键因素（自绘）

上述三个影响因素在水印制作中形成相互制约的动态关系。（图4）当选择某种纤维类型时，其流动特性会限制模具孔径的设计范围，同时也决定了适合制作的图案类型。图案设计的复杂程度也反过来对模具设计提出要求，并约束模具的制作参数。模具工艺的技术边界则同时限制了可选择的纤维类型和可实现的图案效果。

这种相互制约的关系要求在实际制作中进行系统性的参数匹配：某个因素的改变都需要其他两个因素相应做出调整。例如，如果因纸张拉力强度的需要而选用较长的纤维造纸，就必须相应调整模具的孔径大小，同时还可能需要简化图案的某些细节设计以适应长纤维的成型特点。这种相互依存关系体现了多因素系统的复杂性，需要整合不同领域的专业知识来理解和应对：传统工艺认识提供纤维特性的经验基础，数字制造技术提供模具制作的精确控制，视觉传达设计理论提供图案分析的系统方法。通过跨学科的研究视角，能够更好地理解这些制约关系，并在实际制作中寻找相对合理的参数组合。

2. 研究设计

基于水印透光性三个核心影响因素互动关系的理论框架，本研究构建了三阶段的递进实验策略，通过“探索—验证—应用”的路径，将传统水印工艺中的感性认知转化为可量化的设计参数。实验设计融合了手工纸水印工艺流程、现代数字制造的精确控制与视觉设计的造型分析，旨在建立一种既承续传统工艺原理又具备科学性的研究方法，为手工纸水印工艺的创新提供可操作的技术路径。

（1）实验材料选择与工艺标准化

实验选取楮皮黄麻、三桠、构树皮及棉浆等传统造纸纤维作为研究载体。这些材料承载着不同的工艺传统与地域特色，在纤维形态、韧性品质、色泽表现等方面呈现出丰富的多样性，为全面解析纤维特性与水印透光效果的内在关联提供了理想的实验样本。所有纤维均遵循传统造纸工艺进行标准化预处理，确保实验条件的一致性与可比性。数字化模具制作采用FDM熔融沉积工艺，选用PLA材料构建水印成型模具。PLA材料兼具理想的成型精度与适宜的表面硬度，既能在纸浆抄制过程中形成清晰的厚度层次，又能温和地与纤维接触，避免对传统工艺流程的过度干预。通过统一的工艺参数设定——层高0.2毫米、成型速度每秒30毫米，确保每个模具的制作精度与实验数据的可重复性。抄纸环节遵循传统手工纸制作的基本流程，包括抄纸、揭纸、焙纸等环节。制纸流程由同一操作者完成，最大限度地消除人工变量对透光效果测试结果的干扰。

（2）三阶段实验设计

实验设计包含探索、验证和应用三个阶段，其根本目的在于寻求传统工艺精神与现代技术理性的和谐共融。通过选择具有代表性的纤维载体、规范工艺操作标准，以及构建由浅入深的验证路径，研究致力于在传承手工纸水印文化内核的基础上，探索出一条可感知、可传习的技艺路径。

第一阶段以开放式探索为导向，基于四种纤维载体展开图案成型效果的全面测试。研究设计了三种抄纸帘工艺的对比实验：以现代手工纸制作中广泛应用的聚丙烯网格帘为参照基准，3D打印网格帘为技术替代方案，3D打印仿传统竹帘为工艺融合路径。在广泛实验传统纹样与现代几何图形的制作过程中，通过对大量样本的深入观察与比较分析，并使用视觉造型解构方法，最终将纷繁复杂的图案语汇提炼为点、线、面三种基本造型单元。

在此基础上，第二阶段聚焦于对这三种造型单元的深度解析。基于第一阶段确立的三种基本造型单元，研究深入展开了系统化的参数解析实验。选择棉浆（50% 构树皮+50% 木浆）与构树皮两种典型纤维作为实验载体，棉浆未经漂白呈现自然色泽，而构树皮经漂白处理呈现为纯白色，通过颜色比对可以更好的展示出水印透光性的差异。同时，实验运用控制变量法精确测定各造型单元的表现临界值。针对点状造型单元，研究选择圆点（图5）与三角形作为对比样本，通过对直径尺度、凸起高度、分布密度的精细调控，观察点状元素的透光表现规律。圆点与三角形的选择基于对纸浆流动特性的考虑：圆润形态对纸浆流动形成温和引导，利于纤维的自然聚合；而三角等多边形态则构成相对的阻滞效应，形成不同的成型特征。

5. 圆点图案抄纸模具建模设计

线型造型单元的测试设计选择直线与曲线作为基本样式，通过宽度变化、高度调节、密度控制及自体高度渐变等参数维度，探索线性元素的水印表现机制。线条作为传统水印工艺的核心造型，承载着深厚的工艺传统——从中国手工纸水印的麻线编织，到欧美地区铜线模具的精密构造，都以疏朗有致的线性节奏营造图案韵律。实验设计（图6）既传承了传统水印中舒展细线的经典手法，又将线条的起伏变化、疏密节奏等细微因素纳入考量，力求全面解析线性造型的表现潜力。

6. 曲线图案抄纸模具建模设计

7. 面状图案抄纸模具建模设计

面状造型单元在传统手工纸水印制作中鲜有应用，这是因为其连续面积特性与传统工艺要求之间的天然矛盾。本研究所定义的面状单元，是指具有相对完整面积的几何形态。传统工艺中，由于大面积阻水结构会影响纸张的均匀成型，面状图案往往被工艺实践所规避。然而，数字化建模与3D打印的分层构建逻辑为这一难题提供了创新解法——通过“盘线”式的精密设计，将连续面积巧妙分解为可渗透的立体结构。实验以正方形为典型代表（图7），系统测试面状单元在面积尺度与凸起高度两个维度上的表现边界。

第三阶段实验沿着综合验证与造型创新两条路径展开。综合图案效果验证实验将纤维范围扩展至棉浆与构树皮两种典型载体，基于前期获得的参数阈值数据，精心编织融合点、线、面元素的复合图案，深入观察不同纤维特性对造型表现的影响，以及各造型单元间的协调与制约关系。立体水印造型创新实验则致力于突破传统平面水印的空间局限，探索“浮雕造型+ 抄网功能”一体化的技术路径。通过精密的数字化建模，将立体浮雕的空间层次与抄纸帘的功能需求有机融合，营造出富有空间纵深感的水印效果。其中，技术攻关的重点在于浮雕高度的渐变控制、脱模角度的合理设计，以及整体结构的稳定性保障等环节。

责任编辑：张书鹏

文章来源：《装饰》杂志

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