一、引言
隨著當今社會經濟的快速發展,“舊時王謝堂前燕,飛入尋常百姓家”,鋼琴已經逐漸走近普羅大眾,走進千家萬戶。
而世界之大,氣象萬千,所有的鋼琴用戶除了重點關注鋼琴的彈奏性能、音色等方面以外,更多的都會對鋼琴的耐候性問題懷有極高的關注度。一臺鋼琴在世界任何地區的各種氣候環境下都能保持初始設計所賦予的使用性能確實很困難,但是通過現代鋼琴制造技術并非不可能實現的。
世界一流的高檔鋼琴特別是三角鋼琴由于選材精良,工藝精細嚴謹,以及多種現代鋼琴制造技術保障其產品具有優良的耐候性,被廣大鋼琴用戶所認可。
二、耐候性對于鋼琴的重要性
鋼琴的耐候性是為鋼琴提供在不同的國家地區不同的氣候、濕度差別環境下都能處于穩定的狀態,能夠保持傳動零部件運動靈活,保持初始設計和制造狀態性能,是音準、音質和彈奏性能持久穩定的重要保證。因此,若要制造深得客戶信賴的鋼琴,必須得在提高鋼琴耐候性方面下功夫。
三、影響鋼琴的耐候性的因素
影響鋼琴的耐候性主要有三大方面的因素,一是木材的干燥處理,二是外觀涂飾工藝,三是氈呢類材料的化學處理。
因此,嚴格細致的材料處理工藝對鋼琴耐候性具有極其重要的意義,有關于這三方面的工藝細節都是所有鋼琴生產企業不愿意公開的技術秘密。但有一點是相同的,就是各個鋼琴生產企業都將與耐候性有關的木材干燥處理工藝、外觀涂飾工藝和氈呢類材料的化學處理等列為保障鋼琴產品具有優良耐候性的重大技術關注點,不能有絲毫的馬虎。
1.木材的干燥處理
眾所周知,鋼琴是由張弦、擊弦機械、踏瓣機械、外殼四大部分組成。整臺鋼琴約有八千個零部件,除張弦系統的鐵板、琴弦及相關的螺絲等連接件,整臺鋼琴均為木材構成。一架純實木制作的鋼琴需要耗原木近1立方米。
木材是一種天然生長的有機體,木材與金屬及其他材料相比較而言,具有許多金屬和其他材料是無法比擬的優點:①木材可以任意鋸、刨、銑、鉆等,做成各式各樣的零部件,例如鋼琴外殼和擊弦機零部件;②木材質輕而強度高,如,紅松木材順紋理的抗拉強度與相對密度的比值近似等于鋼材;③木材具有天然的美麗花紋、光澤和顏色,能起到特殊的裝飾作用,深受喜愛;④木材還具有優良的共振性能,是制造樂器的最好的材料。
基于鋼琴的工藝結構,一臺好的鋼琴最基礎和最關鍵的技術之一是木材處理技術,木材的選材和處理過程是決定鋼琴品質檔次的前提。
嚴謹的木材干燥處理能夠有效提高木材的耐候性,保障鋼琴的各種木制零部件具有合適的含水率和較高的尺寸穩定性。木材的干燥要經過自然干燥、人工干燥兩個過程。木材含水率必須要保持在6%-8%,這樣的含水率才能確保鋼琴在任何氣候環境下的穩定性。
以音板的干燥處理為例說明,將原先選好的坯料通過一年以上的自然干燥,使其含水率降到15%左右;然后通過人工干燥(如干燥爐),使木材含水率繼續下降到6%-8%為好,避免因木材的干燥引發音板的變形。制作完畢后再涂以音板漆,以此來保證木材與外界溫度、濕度相對平衡,達到木材物理性質的相對穩定,如此一來則充分地保證了音板的質量和穩定性。而高檔三角鋼琴音板等重要木制零部件,至少有10年以上風干期,特殊制造的高級演奏會用鋼琴的音板甚至需要風干期達20年以上。漫長的定性時間需要嚴格細致和持之以恒的管理。
此外,部分鋼琴生產企業還會在生產過程中增加耐候處理工藝,尤其是對關鍵木制零部件進行二次干燥靜置處理,使得鋼琴在不同的國家地區不同的氣候環境下處于更為穩定的狀態,音準、音質和彈奏性能更加持久穩定。
2.外觀涂飾工藝
鋼琴表面的涂層約0.6mm厚,起隔絕空氣、水分、日光、酸堿物腐蝕,保護鋼琴部件及裝飾作用。假設鋼琴外觀涂飾缺乏耐候性考慮,在環境氣候發生變化時會出現炸漆、爆漆、白化、變黃等等的現象,使鋼琴的美觀度下降,降低其本身原有的裝飾價值。
目前來講,應用于鋼琴外觀油漆涂飾的材料主要有大漆、硝基漆(NC)、不飽和聚酯樹脂(PE)、雙組分聚氨酯(PU)。
大漆是最早用于鋼琴外觀的涂飾材料,是漆樹的樹液,但用其制作的漆膜會隨時間老化并出現龜裂,現在已經很少使用。
后來的鋼琴涂飾普遍使用硝基漆(NC),它是屬于單液自干型,優點在于操作簡單,干燥迅速,無使用時間限制;但具有某些嚴重缺陷,如不耐溶劑,物化性較差,需要多次涂飾以及漆膜硬度不夠、白化、黃變。而白化、黃變是鋼琴耐候性有所欠缺的表現。鋼琴外觀涂飾的白化、黃變可以通過油漆復合配方進行改善,進而提高鋼琴外觀的耐候性。
①防白化:雨天或濕度高時,涂料噴涂時會白化,通常用較慢干的混合溶劑稀釋,或添加防白水(如BCS);
②防黃變:硝基漆經一段時間或經紫外線照射均會變黃,對要求耐黃變的產品,要選擇適當的底漆和金油。
隨著科技的進步與發展,不飽和聚酯樹脂越來越普遍地應用在涂裝領域。不飽和聚酯樹脂的固化是通過化學反應,可分為蠟封型和氣干型。其特點在于漆膜較厚,豐滿度及光澤特優,透明度高,流平性好,原漆顏色淺、易噴涂,涂膜具有超高硬度。由于其出色的穩定性以及上述特點,逐漸應用在鋼琴的外觀涂飾。不飽和聚酯樹脂出色的穩定性是保證鋼琴外觀具有良好耐候性的基礎。
近年由于雙組分聚氨酯的綜合性能好,在全球油漆涂飾領域逐步推廣應用,它以物理干燥為主、化學干燥為輔,因此在干燥穩定后漆膜是一個完整的整體,不會存在遇到磕碰就掉漆的現象。雙組分聚氨酯與其他漆種相比,在相同硬度下,由于氫鍵的作用,雙組分聚氨酯漆膜的斷裂伸長率最高,韌性佳;漆膜對木材有優良的附著力;優良的耐化學藥品性。可是,操作點有使用時間限制,易黃變,加入耐黃劑后有刺激性氣味、單價高。刺激性氣味、單價高是制約雙組分聚氨酯的大范圍推廣應用的因素之一。
3.氈呢類材料的化學處理
鋼琴制造中所使用的氈呢類產品能起到襯、墊、消音、減震、敲擊等作用。這些氈呢大部分都是采用羊毛進行制作,羊毛制品突出的優點是彈性好,織物厚實、挺括。但,氈呢等羊毛織物具有一個弊端——隨著濕度的增加,吸濕率也在不斷的增加。因此,對于鋼琴來說,在濕度增大的時候,不僅木材容易產生變化,關鍵部件所用的氈呢類羊毛織物會反暄增厚,進而出現造成擊弦機制動受阻,琴鍵不起,影響音色等各種情況。因此,多數鋼琴生產企業會根據實際情況,利用有關的化學處理液對所使用的氈呢類產品進行拒水、拒油、防污等化學處理。
四、結論
嚴格細致的材料處理工藝(木材干燥處理工藝、外觀涂飾工藝和氈呢類材料的化學處理)對于鋼琴耐候性具有極其重要的意義。可以預見,當木材的選材和干燥處理過程得當,雙組分聚氨酯得到大范圍推廣應用,良好的氈呢處理,都會為鋼琴的耐候性的大幅提升提供最有力的支持,無論是外觀方面或彈奏性能方面。