木材学以及乐器使用木材的探讨连载(二)

编者按:

我非常认同何明威老师的理念——琴材无罪。何老今天给我发来一段话,对“琴材无罪'的含义进一步阐述——人们往往有意无意地屈解“琴材无罪”的核心意涵!琴材无罪不是不硏究木材,而是只有科学,认真的深入的研究各种类型木材的物理性能方能因材施斫!子曰:有教无类。人既如此何况木材乎!“琴材无罪”不是“琴材无用”!而是批判“唯琴材论”者!

前段时间,我看了一个钢琴论坛里关于木材学以及乐器用材的探讨,觉得很有见地。而且这种对话的形式非常的生动有趣,看第一眼便吸引了我。我们不得不承认,中国古琴制作事实上是有断层的。当代很多西方乐器在材料、声学的研究上有着很多更新、更科学的认知和方法论。

俗话说,他山之石可以攻玉。我自己也是试着斫琴的中途遇到问题,转而又回去恶补木材学知识。我这里会陆续转载分享给各位斫琴师和感兴趣的琴友。

编者按:王宁

谢新提:老师们好!我们昨天晚上讨论了木材的生长,树干的结构,年轮、早材与晚材,心材与边材等概念。其中的重点就是年轮的形成与早材,晚材的关系。
由于早材的材质疏松,晚材的材质致密,这种由生长规律造成的材质差异也决定了木材的特性——各向异性。
实际上我们的钢琴生产,加工,应用,维护等很多工作,都是围绕着木材的这种特性而工作,或适应,或改变。
吴红江:谢老师,各向异性,是什么意思?@谢新提
谢新提:木材的各向异性是指因为木材各个层面,各个方向的材质存在着差异。
从而造成他们在物理、化学等方面的不同反应。
吴红江:是板材还是原木?
谢新提:如果讲得现实一点,木材的变形算是各向异性的一个典型表现。
吴红江:奥利给
谢新提:这种各向异性应该放在木材应用中来探讨可能更有价值。
所以,我认为应该放到板材来讨论可能更有意义。
不知道这样回答是否正确?吴老师@吴红江
黄永更:木材在脱水以后,由于收缩的比例不同,就造成了变形,恐怕就是这个原因吧?
谢新提:是的黄老师。@黄永更
吴红江:支持。@谢新提
谢新提:早材与晚材混合在一起。
黄永更:开裂也应该是变形的一种形式吧
谢新提:在同样的环境中,对热,力的反应不同,于是就有了变形。@黄永更
开裂更多的应该是木材的生理结构与后期处理共同造成的。
罗文:了解了木材特性,音板的排列就清晰了。
谢新提:接下来,也会有涉及到开裂的木材机理问题。
是的,罗老师。欢迎罗老师指导。@罗文
黄永更:能够很好地了解它的特性,就能够比较好的运用它,在使用中扬长避短吧。请谢老师继续。
罗文:大家做的比较多的,郎头棍的更换,就可以应用到其中。
谢新提:刚才我们讲到早晚材因为材质的不同而造成了木材的各向异性特征,但,事实上,还不止是早晚材的问题,我们接着来看看心材与边材。
是的,罗老师。@罗文
罗文:国产琴的郎头排列容易不均,就是最好的例子。
谢新提:我们不妨再回顾一下心材与边材的概念。
我们先看一副图。
顾名思义,在原木横断面上,有些树种的木材内部和外部颜色深浅不同。
黄永更:芯材质地相对坚硬,边材质地相对松软吧?
谢新提:中间色深的为心材,边上色浅的为边材。
嗯,我们进一步分析。@黄永更
黄永更:是的,颜色非常明显不同。
谢新提:换句话说:靠近树皮部分的颜色较浅,称为边材;靠近髓心部分的颜色要深些,称为心材。
罗文:木材是有记忆性的。
谢新提:是的。@罗文
木材在物理力学、声学,热学,电学,环境学等多方面都表现出它的规律性。
刚刚黄老师说,心材质地比边材要硬,我们来看看是为什么。
罗文:谢老师说的这个非常重要,教大家怎么识木材。
谢新提:心材是由边材转变而来,它是由死细胞构成,已经丧失了生活机能,细胞中填充有单宁、色素等物质,所以色深,而且因为有填充物的存在,而质地也硬。
谢谢罗老师鼓励并参与。@罗文
谢新提:心材、边材颜色上有显著区别的树种称心材树种。比较曲型的有红松、柏木、水曲柳等。
上图是红松
柏木
水曲柳
罗文:上图左边的那一部份最好。
谢新提:罗老师指的是这一部分吧?
我们继续。
罗文:适合做低音部份。
谢新提:既然有心材树种,就一定会有边材树种。上面两副图与前面的心材树种看起来不一样吧?
崔银凤:不一样,看不出来心材和边材分界线。
谢新提:上图看不出心材与边材界限,我们称为边材树种,这是桦木。
边材树种的概念也如您所述。@崔银凤
吴汉洲:谢老师,树种不同,材质有什么不同呢?
谢新提:当然,除了边材树种,心材树种之外,就还一种叫树熟材树种,它是心材树种的一种特殊形态。
吴老师,等下啊,我们把概念讲完。@吴汉洲
谢新提:我们看看上图这是什么树?
感觉有心,但各原木的心都不一样,有的有,有的没有,有的大,有的小。
我们看看它是什么树种。
谢新提:我在网上借了一幅图,
这就是我们钢琴音板的最佳原材料,
鱼鳞云杉。
崔银凤:是呢。
谢新提:凡心材、边材没有颜色上的区别,而有含水量区别的树种,称隐心材(熟材)树种,如鱼鳞云杉、椴木等。
这种树,心材边材没有明显区别,只有在含水率不均衡时,才会出现色差。我们称之为熟材树种(隐心材)。
谢新提:这个椴木也是。
另外,我们再看两幅图。
可做键盘。
谢新提:这两幅图都是心材树种,请问它们有什么区别?
江国柱:下面这个松木。
吴汉洲:年轮密度不一样。
谢新提:是的。@吴汉洲
江国柱:下面这个年轮个规则。
谢新提:他们一个是阔叶树,一个是针叶树。
江老师看得细@江国柱
我们昨天讲早材与晚材时,讲到一个晚材率问题。
因为晚材比早材质地硬,所以,晚材率高的木材要比晚材率低的木材要好。
江国柱:越到外面年轮越密。
黄永更:上面的那种是不是要好些?
谢新提:那么我们借用这个晚材率的概念,既然心材比边材质地硬,糖、淀粉含量低,稳定性更好,那么是不是选材时,也可以讲究一个“心材比“的问题啊。
黄老师一眼看出来上面的应该是硬木类。@黄永更
实际上,上面两幅图是想说明一个概念:
心材有大有小,通常心材宽度超过半径的2/3谓心材大,不足半径的一半谓心材小。
江国柱:谢老师为什么针叶木年轮要规整些呢?
谢新提:讲到这里,我想请吴老师组织老师讨论一下,关于心材与边材的一些特性,我们钢琴中各个零部件在选材或裁切是,要怎么去利用心才与边材?
黄永更:我就知道松树是针叶树种。
吴汉洲:谢老师来讲就好了
谢新提:主要是树皮和生长速度,生长环境影响。@江国柱
江国柱:而且大部分长得特直。
罗文:风调雨顺。@江国柱
黄永更:我想着,弦轴板、转机器的零部件应该用质地细腻的芯材,音板是不是需要质地轻的,纤维松的边材?我是瞎想的。@谢新提
谢新提:其实这个命题应该抛开切割法来讨论。
黄永更:当然,肯定是没有结疤的最好吧。
谢新提:我们就谈颜色。
黄老师您说一说,光从心材与边材的颜色来讨论钢琴的键盘机械材料,我们应该用么去选用?
我们平时所看到击弦机除了相互音的木纹有延续性,是不是在颜色上也很统一?
黄永更:琴键的导向孔盖木,卡钉底座木都是带有颜色的芯材吧?
江国柱:那是两种木材。@黄永更
谢新提:那是握钉力更好,结构更强的硬木。@黄永更
黄永更:对,颜色很统一。
谢新提:是作为特殊部位的一个力的加强。@黄永更
黄永更:键盘框中梁一定要用好的木材哟。
崔银凤:音板,键盘都是淡色的好看,用边材是可以吧。
谢新提:是的。@崔银凤
崔银凤:我也不懂,乱猜的。@谢新提
谢新提:我听说键盘机械的木材都会用边材,不知道是不是真的,这里吴老师应该更有发言权。主要是考虑到色泽因素。
黄永更:有的弦槌木芯儿用的所谓红木,我想是不是也可以用颜色重的芯材呢?
谢新提:黄老师,那是树种与材质的区别了。@黄永更
江国柱:用鹅耳枥木的多,做槌芯。
谢新提:我们可以认为在给键盘机械做裁切时,部件的材色的统一性是必须考虑的。
黄永更:我的对于木材的知识非常匮乏哟。
谢新提:也就是说,在心材与边材中做选择,当然,前面讲到的鱼鳞云杉,属于隐心材,木材干了以后,心材与边材在色泽上没有明显区别。
黄永更:不知道我们平时见到的笔直笔直杉树,是不是云杉?
樊海宽:剩下心材是不是可以做边框之类的?
谢新提:背架也需要啊。
樊海宽:要不然浪费太严重了。
谢新提:不是,那是水杉,或者就是南方地区的杉树。@黄永更
江国柱:针叶也分好多种.
黄永更:奥。背架的选材是不是可以相对粗糙一些?
谢新提:要看受力情况。@黄永更
罗文:晚材宜。
黄永更:松树我就认识马尾松和雪松。
谢新提:这幅图,请老师们好好研究几分钟
罗文:说说阳面,阴面对零部件的影响吧。@谢新提
谢新提:您是说树木生长的向阳面吗?
韩瑞涛:谢老师放置五年的木材和十年的木材有什么区别呢?@谢新提
谢新提:这个区别大了。@韩瑞涛
我们放后面慢慢展开好不?
树木向阳与不向阳普扁存在
吴汉洲:稳定性是吧?
江国柱:向阳面应该长得快些,年轮应该疏点吧?
罗文:最重要的一点就是含油量不同。
谢新提:向阳长面,叶面蒸腾快,导管粗,营养物质更丰富。
江国柱:这是向阳面吗?
谢新提:就象罗老师说的,含油量,含糖,淀粉有机物等成分更多。
罗文:比如,向阳面的郎头棍应该朝什么方向?
谢新提:年轮也会要宽一些。
江国柱:学习了。
韩瑞涛:榔头棍应该是什么木材呢?@罗文
谢新提:从材性角度来考量,应该放在进行方向。但,树木的应力情况,还不止是木质疏密的影响。@罗文
比如有些阳面或阴面特别严重的,形成了偏心木了,那这里面还得考虑应力因素了,就复杂了。
罗文:阳面朝前后,不能朝左右。
谢新提:不过,我们相信优质的钢琴在选材时一般都会过虑掉这些因素。
很有道理,这是主动规避木材身陷。@罗文
以后我们还是讨论到这方面的问题。
韩瑞涛:嗯 是的 这是细节。
黄永更:弦槌柄木从受力的角度,木纹应该朝前,木面朝左右。
罗文:利用木材的记忆性。
谢新提:不过,今晚余下的讨论时间也不多了,交给罗老师展开来讲,拓展一下我们的视野。罗老师您继续。是不是跟应加力和应拉力有关?@罗文
吴老师好,罗老师说的这个木材记忆是不是和其生长过环境造成的阳面,阴面应力有关?@吴红江
罗文:音板材包括小提琴的木材,最好都堆方在地窖里。
韩瑞涛:这个意思是让其阴干,不能干的太快是吗?
罗文:利用微生物来分解木材的含油量。
韩瑞涛:会不会发霉啊?
罗文:会。
就是要这个。
樊海宽:罗老师,放在露天淋湿的和这种放地窖阴干最大的区别在哪里?
吴汉洲:木材干燥时要定期洒水,防止开裂过度。
吴红江:记忆性?是不是就是复原趋势?谢老师。@谢新提
韩瑞涛:啊 霉变会不会损坏木质呢?
吴红江:会。@韩瑞涛
谢新提:我也是朝这个方向理解的,还是因为生长速度造成的材性复杂性问题。@吴红江
罗文:肯定不能霉烂。
黄永更:我见过钢琴厂的大蒸房房,木桶在里面蒸,把纤维间的胶、油之类都给蒸馏了出来。
谢新提:有些原木根据树干向阳面和背阴面,其材质有所不同,为减少板材的翘曲变形,原木正确下料的方法是木材阴面或阳面应分别集中于同一页板材上。
罗文:这个是后期加工了。
谢新提:这只是一方面。@黄永更
韩瑞涛:木材干燥时需要洒水,很矛盾啊。不过确实是洒水,我去过洛社,街上总会见到。@吴汉洲
谢新提:关键还是加湿,防止木材表面脱水过快而开裂。
吴汉洲:是的,就是这个意思。
谢新提:这个在后续中会讨论到哦。
樊海宽:我见过有原木材放水里的。
谢新提:那是特殊用途的工艺。@樊海宽
黄永更:过去曾经见到过,有人用纸或者其他东西,将锯倒的木头端头贴上,避免开裂。
谢新提:含胶量大的水,都要泡水里。
樊海宽:是不是去除里面树脂?猜想。
谢新提:因为端面是导管,水分直通而出,阻止端面失水过快而为之。@黄永更
黄永更:是的,有的木工,在开板前,曾经先将木头泡在水里。
谢新提:可以这么理解,胶质会部分稀释。但,主要还是均衡脱水。有胶质的树种脱水更不畅通。@樊海宽
感谢老师们如此热烈的讨论,让知识碰撞,开花,拓展了我们的知识面。
罗文:相同体积,五年,十年的重量就差很多。
谢新提:原则上,我们在工作实践中碰到的所有问题,所有经验之谈,都有其科学性,都可以在木材学中找到相应的解读,我们会从原理出发,牵出更多的工作实践案例来,与老师们共同探讨。
罗文:很多工作室就只要音板,其它都换新的。我只懂些皮毛。琴厂员工最好都要学习这些内容,出来的琴就更加好。
谢新提:我补充一个昨晚关于年轮与生长轮的问题。
太阳的直射总是在南半球与北半球之间来回移动,也就是说,太阳每年都要两次穿梭赤道,因此,赤道上的地区,每年都会经历两个雨季,两个干旱季。
雨李一般是3-5月,9-11月,《动物世界》里面,赵忠祥老师总是会说,动物们炎热难耐,但干旱很快就要过去了,雨季即将来临,就是指的这个现象。
罗文:所以那里的植物长得快。
谢新提:树木每年会经历两个生长季,会形成两层早材与晚材,因而,不叫年轮,叫生长轮。
吴红江:像谢老师这样讲课,专业知识通俗化,不脱离生活,很难得。
未完待续
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