在鋼琴中，80%的零件都是用木材制作而成。隨著時代的推進，人類的環(huán)保意識日漸增強。在制作木質的傳統(tǒng)樂器時，人們開始選用新的材料代替木材，以保護日漸稀少的珍貴木材。本文針對ABS樹脂以及碳化纖維復合型材料WNG在鋼琴上的應用進行介紹及討論。

一、ABS樹脂的結構、性質、優(yōu)缺點與用途
　　ABS樹脂是丙烯腈、1,3-丁二烯、苯乙烯是三種單體的接枝共聚物，是一種強度高、韌性好、易于加工成型的熱塑型高分子材料。ABS是Acrylonitrile Butadiene Styrene的縮寫，A為丙烯腈，B為丁二烯，S為苯乙烯。
　　（一）結構
　　ABS樹脂的分子式可以寫為（C8H8•C4H6•C3H3N）x，但實際上是含丁二烯的接枝共聚物與丙烯腈-苯乙烯共聚物的混合物，其中，丙烯腈大約占15%～35%，丁二烯大約占5%～30%，苯乙烯大約占40%～60%，最常見的比例是A:B:S=20:30:50，此時ABS樹脂熔點為175℃。
　　隨著三種成分比例的調整，樹脂的物理性能會有一定的變化：
　　丁二烯成分使ABS樹脂具有低溫延展性和抗沖擊性，但是過多的丁二烯會降低樹脂的硬度、光澤及流動性；
　　丙烯腈成分使ABS樹脂具有硬度、耐熱性、耐酸堿鹽等化學腐蝕的性質；
　　苯乙烯成分使ABS樹脂具有硬度、加工的流動性及產(chǎn)品表面的光潔度。
　　ABS的結構分為以彈性體為主鏈的接枝共聚物和以堅硬的AS共聚物為主鍵的接枝共聚物兩大類。根據(jù)不同的用途，調節(jié)ABS中的橡膠含量，通常占總體的20%—40%。
　　（二）性質
　　ABS樹脂是熱塑性樹脂，具有一定的堅韌質硬的剛性材料，呈微黃色固體狀，不透明、無毒、無味。密度約為1.04～1.06 g／cm3。它抗酸、堿、鹽的腐蝕能力比較強，在一定程度上可耐受有機溶劑溶解。
　　ABS樹脂可以在-25℃～60℃的環(huán)境下表現(xiàn)正常，而且有很好的成型性，加工出的產(chǎn)品表面光潔，易于染色和電鍍。因此它常被用于家電外殼、玩具等日常用品，常見的樂高積木就是ABS制品。
　　（三）ABS的優(yōu)缺點
　　ABS的拉伸強度不高，但沖擊強度較高，而且在低溫下也不會迅速下降。ABS的耐磨性良好，阻力系數(shù)低。受溫度、濕度、頻率變化的影響小，耐熱性和耐低溫性適中。
　　由于丁二烯鍵含有不飽和雙鍵，耐候性較差，在紫外線、熱、氧作用下，易發(fā)生氧化降解。加入炭黑、紫外線吸收劑，或者在表面涂飾不透明涂料，可以提高其耐候性。
　　（四）用途
　　ABS樹脂的用途廣泛，最大的用途是做家用電器和家用電子設備的零部件，其中包括電視機、收錄機、電冰箱、洗衣機、空調、電話機、電風扇等的外殼、內襯和配件。在機械工業(yè)中可用于制造齒輪、葉輪、軸承、把手、管道、儀表盤等等。在汽車工業(yè)中用作儀表板、擋泥板、扶手、加熱器以及轎車車身等。ABS還廣泛運用到箱包、辦公設備、復印機、玩具、食品包裝容器以及家具等。ABS電鍍后可取代金屬制作裝飾件。ABS可制成結構泡沫塑料，增強和阻燃塑料等。ABS還可與PVC\PUR\PC\PSU等共混制成性能優(yōu)良的塑料合金。

　　二、ABS樹脂在鋼琴擊弦機中的應用
　　（一）ABS樹脂在鋼琴擊弦機中運用的歷史
　　1、在二十世紀七十年代ABS樹脂就被應用于鋼琴零件的制造。最早試驗與運用這種材料的鋼琴廠是日本kawai鋼琴公司。
　　日本KAWAI鋼琴公司早在20多年前就開始研發(fā)和使用新材料，其主要零件都采用添加碳素纖維的ABS樹脂。KAWAI公司為充分發(fā)揮新材料既輕強度又高的特性，進行了一系列的構造解析，重新設計了每個部分的形狀，在確保高強度的前提下，盡可能的實現(xiàn)輕量化，使鋼琴具有前所未有的輕快觸感，增強了鋼琴的連續(xù)性能、弱音的控制性能，使鋼琴的表現(xiàn)力更豐富。ABS樹脂材料制作的擊弦機零部件，在強度、耐力、體積的穩(wěn)定性和不易受天氣變化影響等方面都體現(xiàn)出該材質的特色工藝優(yōu)勢。
　　2、在二十一世紀的中國廣州，珠江鋼琴廠將ABS樹脂技術應用到鋼琴擊弦機的制造中。2000年4月，珠江立式琴UP118M開始試驗應用ABS樹脂，將原來的木頂桿、木調節(jié)器、木頂柱和木制音器音頭鈕，都更換成用ABS樹脂制成的頂桿、調節(jié)器、頂柱與制音器音頭鈕。經(jīng)過筆者至珠江鋼琴廠走訪得知，鋼琴廠通過研究ABS樹脂在鋼琴上的運用，且經(jīng)過多年的試驗，發(fā)現(xiàn)ABS樹脂確實使鋼琴擊弦機的機械運動更為穩(wěn)定。ABS樹脂材料零部件抗沖擊能力強，不受氣候的影響，有一定的硬度不容易斷裂，把ABS樹脂引用在擊弦機中，可以讓擊弦機的運動機能得到保證。經(jīng)過試驗得出，一般木材部件因存放環(huán)境溫濕度的突變易發(fā)生變化，一旦短時間內濕度迅速減低，木材會出現(xiàn)開裂等現(xiàn)象；在過于激烈的演奏過程中，也會出現(xiàn)擊弦機某些零部件斷裂的現(xiàn)象。因此，珠江鋼琴廠嘗試用ABS樹脂代替木材零部件，可以改善木材易受氣候影響、抗沖擊力不足，使鋼琴擊弦機的機械運動更為穩(wěn)定。
　　（二）ABS樹脂現(xiàn)在鋼琴擊弦機中的運用
　　1、KAWAI鋼琴公司為證明ABS樹脂在擊弦機中應用的優(yōu)越性,邀請美國加利福尼亞州立綜合大學的Abdul Sadat博士專門為此進行了一系列實驗，發(fā)現(xiàn)ABS頂桿軸架和碳混合物頂桿與木制頂桿和軸架做比較時，ABS軸架的強度比木制軸架大50%，KAWAI鋼琴的碳混合物頂桿，又稱“黑色的頂桿（Black jacks）”強度比木質頂桿強度大2.5倍。目前KAWAI鋼琴，采用的是其30多年在素材研究方面的成果，應用了添加碳素的ABS樹脂材料所制造而成的第三代超反應擊弦機。SK系列的所有型號都搭載有革新性的超反應擊弦機，其主要零件都采用最新素材的添加碳素纖維的ABS樹脂。使用這種優(yōu)異的材料，讓擊弦機在精度，強度，耐久性，均勻質地，低摩擦性等各種特性上都有了劃時代的提高。更接近理想狀態(tài)的超反應擊弦機，添加碳素纖維的ABS樹脂制頂桿，實現(xiàn)了輕量化，全方位的強度，擁有最適宜的觸感，即使歷經(jīng)數(shù)十年也不會發(fā)生品質劣化。而且，KAWAI鋼琴在頂桿的頂部進行了凹凸加工，讓鍵盤和槌頭的動作達到前所未有的一體化，讓弱音的控制效果也更好。
　　2、從2000年開始至今，珠江鋼琴廠逐步將ABS樹脂材料應用到UP-118M至各種型號鋼琴，ABS樹脂已經(jīng)成為珠江鋼琴擊弦機中不可缺少的一種重要零件材料。它能夠解決氣候對鋼琴的影響，也能夠保證鋼琴機械運動的順暢與靈活。珠江鋼琴廠的技術經(jīng)理表示，經(jīng)過多年的實驗，發(fā)現(xiàn)ABS樹脂不容易生產(chǎn)出相接合的零部件。他們曾嘗試生產(chǎn)出的相接合零件，在零件與零件相接合的地方很容易出現(xiàn)問題，只要接合點有分毫之差或者在ABS樹脂部件制作過程中手工方面不夠精細，零件表面不夠平滑，便會導致接合不正，與在機械運行過程中不暢順的問題。另外，還有一方面就是ABS樹脂在國內的制造技術有限，在運動頻繁的部件中使用，很容易會有損壞現(xiàn)象，在接合的地方也容易出現(xiàn)松動。因此，珠江鋼琴廠近十年致力試驗與研究ABS樹脂的運用，其開發(fā)的ABS樹脂在擊弦機中進一步的使用雖暫時未能成功推出市場，但是仍然在不斷地研究和探索ABS樹脂的使用方向。
　　（三）ABS樹脂在鋼琴擊弦機中使用的發(fā)展趨向
　　KAWAI鋼琴公司仍在不斷地改進技術，讓ABS樹脂通過各種實驗，使其性能更趨近木材，也更優(yōu)于木材。另一方面，KAWAI公司已率先將加入碳素纖維的ABS樹脂零件應用至臥式鋼琴中。作為將ABS樹脂應用到擊弦機零件上的先驅，KAWAI將不斷改進技術，讓ABS樹脂能夠足以代替木材，成為擊弦機的核心材料。
　　國內的珠江鋼琴廠表示，因為ABS樹脂確實在頂桿、頂柱和制音器音頭鈕上的功能比木材穩(wěn)定。若將來進一步增加ABS樹脂在擊弦機中的使用部分，則著重研發(fā)在機械運動中，比較獨立、沒有頻繁參與活動的零件。例如在轉擊器的制動木和聯(lián)動器的托木上，這些部分既是獨立的部件，沒有結合部分，也沒有參與激烈的機械運動。這樣能夠保持新的ABS樹脂零件能夠成功投入生產(chǎn)并推出市場。

　　三、ABS樹脂在鋼琴擊弦機中運用的價值
　　在第二次工業(yè)革命以來，全球進入了瘋狂發(fā)展的時代。大量地采集石油資源，采伐森林，讓地球承受著超負荷的壓力。長久發(fā)展至今，地球資源日益減少，環(huán)境受到了嚴重的破壞。我們同時也因為破壞環(huán)境，付出了沉重的代價。面對環(huán)境嚴重破壞的今天，森林覆蓋面積的逐漸減少，生活環(huán)境越來越差，保護環(huán)境日益引起了人們廣泛的關注。作為鋼琴的生產(chǎn)企業(yè)，也意識到原來用大量木材制造的鋼琴是否也應該適應當代的環(huán)保發(fā)展，研發(fā)出新型的材料以代替原始的木材零件，響應保護環(huán)境。日本KAWAI鋼琴公司對擊弦機的改革，帶領著整個鋼琴生產(chǎn)行業(yè)，走進了一個嶄新的時代。以ABS樹脂代替木材制作鋼琴擊弦機零件，一方面可以保護森林，減少對木材的使用率；另一方面是由于新研發(fā)的ABS樹脂在擊弦機中的使用更優(yōu)于木材。因此，以ABS樹脂為主材料的鋼琴擊弦機，在鋼琴材料的革新中，站穩(wěn)了腳步。
　　另外，關于應用ABS樹脂的初衷被多數(shù)人認為是因為其成本較木材更為低廉，但事實證明并非如此。在ABS樹脂的引用方面，KAWAI鋼琴公司在產(chǎn)品簡介中提到：“ABS樹脂加碳素纖維制作而成的擊弦機，要比木材制作的貴很多，但是這樣應用可以改變木材的缺陷，ABS樹脂零部件靈敏度比木材高，而且比木材輕，也不因天氣，環(huán)境的影響而影響鋼琴，所以我們采用了ABS樹脂的擊弦機。”從中我們可以得知，引用ABS樹脂材料，并不是為了節(jié)省成本，相反還增加了成本，但其所制的擊弦機優(yōu)于木材所制。通過對珠江鋼琴廠的走訪，也證實了使用ABS材料不比使用木材更節(jié)省這個觀點。通過大量的研試，生產(chǎn)ABS樹脂零件工藝必須分毫不差，在這方面的投資沒有比木材來得少。
　　KAWAI鋼琴公司引用ABS樹脂生產(chǎn)出的鋼琴，多數(shù)為中級檔次的鋼琴。高級鋼琴也是繼續(xù)沿用原本木材材料制作零件，以保留傳統(tǒng)的機械運動機械的感覺。而珠江鋼琴廠則表示，他們生產(chǎn)的臥式鋼琴并沒有使用ABS樹脂零件。這是因為大部分的使用者并沒有完全接受ABS樹脂生產(chǎn)的零件代替木材零件，而且生產(chǎn)高檔次的鋼琴，必須要求更高水平的制作工藝，目前國內的樹脂技術并沒有達到這樣的水平，因此暫時不運用在臥式鋼琴上。
　　雖然ABS樹脂成功地推出市場，它的使用價值必定是不容忽視的，但是，大部分的鋼琴演奏者對ABS樹脂的擊弦效果仍然產(chǎn)生質疑。他們認為這種材料很可能就像電鋼琴模仿鋼琴觸鍵感覺那樣，沒有了原始經(jīng)過機械運動的微妙感覺。但是結果并不與想象相同，KAWAI鋼琴公司經(jīng)過多年的研究，ABS樹脂代替木材擊弦機，至今的回饋仍然是肯定的。它的觸鍵感覺與普通木材的觸鍵感幾乎一致，若不打開上門觀察，也許不會發(fā)現(xiàn)它用的是ABS樹脂。輕盈的觸鍵感，減少了木材間摩擦的阻力，讓人感覺到前所未有流暢與輕快。

　　四、新型碳化纖維復合型材料WNG在鋼琴擊弦機中的應用
　　（一）碳化纖維復合型材料WNG的應用
　　在2010年春季的法蘭克福國際樂器展上，德國的Wessell, Nickel & Gross HIGH PERFORMANCE PIANO PARTS，推出作為臥式鋼琴擊弦機的新式WNG合成材料。此種WNG合成材料，實質是在ABS的基礎上，添加碳化纖維，增加零部件的強度。“碳素纖維又稱碳纖維，碳纖維擊弦機在國際上被譽為“黑色黃金”，它繼石器，鋼鐵等金屬后，被國際上稱之為“第三代材料”，因為用碳纖維制成的復合材料具有極高的強度，且超輕、耐高溫高壓。碳纖維是一種力學性能優(yōu)異的新材料，它的比重不到鋼的1/4，碳纖維樹脂復合材料抗拉強度一般都在3500Mpa以上，是鋼的7-9倍，抗拉彈性模量為230-430Gpa，亦高于鋼。”由此可見，新型碳化纖維復合型材料WNG卓越的材料特性，為鋼琴觸感提供更加優(yōu)越的體現(xiàn)。
　　全球頂尖鋼琴前十大排名之一的MASON&HAMLIN鋼琴公司，在2010年3月12日宣布，以Wessell, Nickel & Gross HIGH PERFORMANCE PIANO PARTS發(fā)明的復合材料制造的擊弦機（如圖1），作為其臥式鋼琴的新指標。在新聞中提到：“基于來自技術員和鋼琴家廣泛的測試和具有肯定的積極的意見反饋，我們發(fā)現(xiàn)了WNG合成材料優(yōu)于木材，他們同時給予了一定程度、有水準的認同，我們正在打算將這種WNG合成材料擊弦機應用到我們下一批生產(chǎn)的所有的新三角鋼琴中。”MASON＆HAMLIN的副執(zhí)行總裁Tom Lagomarsino評論：“WNG復合材料是不受濕度、氣候的影響而磨損和斷裂的。它們比木材更強大、更可靠，而且只產(chǎn)生極小的誤差。WNG擊弦機零件也有利于新的創(chuàng)新的設計。這種高級材料和創(chuàng)新設計的結合，會給鋼琴家們前所未有的觸感，同時得到認同。”這是MASON&HAMLIN鋼琴公司應用WNG復合材料的重要原因。因此，我們也能夠得知，復合型的材料在鋼琴擊弦機中的運用，已經(jīng)是世界性的發(fā)展趨向。

　　圖1 WNG新型復合材料擊弦機。

　　在國內，宜昌卡瓦依代理新型碳化纖維復合型材料WNG擊弦機，旗下著名品牌長江鋼琴，在2012年也進行全面革新，以新型碳化纖維復合型材料WNG擊弦機代替?zhèn)鹘y(tǒng)木質擊弦機，如圖2、圖3。
　　（二）碳化纖維復合型材料的使用評價
　　MASON&HAMLIN鋼琴公司，在2010年的美國NAMM樂器展覽會上，把裝有WNG復合材料擊弦機的三角鋼琴帶到會場上，讓鋼琴家與愛好者們也親身感受到這種使用新型材料制造擊弦機的鋼琴。以下是鋼琴家們對裝上WNG復合材料擊弦機的評價：
　　Daniel Ho, 5次格萊美獎得主，制作人，鋼琴家，作曲家和編曲：“使用WNG復合材料所制擊弦機的鋼琴，讓人彈奏起來流暢和可以精細地表達樂音。我愛它，它能在你一接觸就能夠馬上得到你想要的回應，即使是力度為ppp。”Sam Sorensen,鋼琴家和作曲家：“這個WNG復合材料擊弦機十分均勻和敏感。我愛彈奏它。”Bill Cunliffe,格萊美獲獎編曲，爵士鋼琴手和作曲家：“非常敏感的擊弦機，音色出色且清晰。希望能夠成為這個展會上最好的鋼琴！”Mike Lang, 鋼琴家和高級自由職業(yè)者，為電影和電視錄制演出者：“有十分好的反應,音色異常干凈，有很強的能力,十分豐滿的聲音。十分好！”Richard Bosworth,DMA,鋼琴家與鋼琴教師：“完美！我可以相信這個擊弦機，它似乎可以預料到我想要的。”Viktor Valkov,MM(茱莉亞),鋼琴演奏家：“這個擊弦機，與其它的很不一樣，它給你的感覺就像你直接在琴弦上彈奏一樣。一種微妙的感覺。音色十分干凈與美麗。這個擊弦機的回應是非凡的，它好似可以做到任何感覺，只要你想象得到。”從新聞中可以看出，鋼琴家們對碳化纖維復合型材料WNG所制作的擊弦機，有著高度的評價，觸鍵感覺前所未有，讓我們對這種新型的復合型材料充滿的信心。
　　同樣，長江鋼琴對碳化纖維復合型材料WNG擊弦機的引進使用，打破了傳統(tǒng)觀念對優(yōu)質材料的定義。為鋼琴帶來效率更優(yōu)的品質及可控制性更佳的全新效果。國內多名鋼琴大師也對此有高度評價。

圖2 WNG新型復合材料擊弦機。

圖3 WNG新型復合材料擊弦機。

　　著名鋼琴大師劉詩昆：“毫無疑問長江系列鋼琴在眾多國產(chǎn)鋼琴中的質量是很好的，我作為一個中國的鋼琴家，非常高興看到國產(chǎn)鋼琴能夠進入國際高端，高水準鋼琴行列。”著名鋼琴教育家但昭義：“我覺得長江鋼琴的品牌一定會為世人所熟悉。我很為長江鋼琴感到驕傲，長江鋼琴是目前國內唯一可以做到達到世界一流品質的鋼琴，這是個奇跡！”著名指揮家、教育家石叔誠：“所接觸到的每架長江鋼琴都非常得心應手，能夠充分表現(xiàn)我們內心和音樂要求的各種聲音，而且音色都非常優(yōu)美，與國外高水準的鋼琴不相上下，完全能夠滿足一個演奏家在音樂會上演奏的需要。藝術的特點就是永無止境，生產(chǎn)鋼琴也是生產(chǎn)藝術品，它永遠是永無止境的。當我第一次彈奏時，長江鋼琴強有力的表現(xiàn)力，讓我非常吃驚！琴做得精致，非常好，作為專業(yè)的演奏者，對鋼琴的選擇講究實際，聽聲音，用長江鋼琴試了古典、現(xiàn)代、輕柔、激烈等不同風格的曲子，表現(xiàn)都很好，完全可以滿足彈奏要求，得心應手，音樂會上彈奏使用的長江九呎鋼琴讓人驚嘆，3年時間就能夠生產(chǎn)出世界一流的鋼琴，這簡直是個奇跡。如此高水平的民族品牌鋼琴，其選材、工藝都達到了國際一流水平。長江鋼琴一定會走向世界！”
　　在當今鋼琴業(yè)的發(fā)展，ABS樹脂技術無疑是擊弦機新型材料技術的發(fā)展趨向。但是否能全面替代木材，還有待市場的考驗。現(xiàn)在的新型材料發(fā)展情況，仍未能得到廣大消費者的認同。因使用傳統(tǒng)木材零件所體現(xiàn)的獨特鋼琴機械運動觸感，是不能被替代的。另外，至今多數(shù)的鋼琴廠沒有引用ABS樹脂，以及大部分高檔鋼琴并沒有采用該材料，可知應用ABS樹脂以及碳化纖維復合型材料WNG的鋼琴在觸感方面與使用木材零件的擊弦觸感相比，還有一定的距離。但ABS樹脂以及碳化纖維復合型材料WNG的價值在于它能夠擁有優(yōu)于木材的機械運動的穩(wěn)定性與準確性，同時以適應當今節(jié)能減排的環(huán)保意識的倡導。因此，筆者認為ABS樹脂制作的擊弦機與傳統(tǒng)全木材制作的擊弦機零部件是可并存的。全木材擊弦機的地位不能夠被替代，而ABS樹脂的擊弦機技術也將會逐步走向成熟完善。相信在不久的將來，高品質的頂尖鋼琴，會繼續(xù)沿用傳統(tǒng)的原木材料擊弦機；而ABS樹脂制作的擊弦機，將被普及應用于家庭用琴、教學用琴，以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的中低檔次木材生產(chǎn)工藝的擊弦機鋼琴。