浅论钢琴复合音板制造的工艺及优势与不足

文/石 超

复合音板也被称为现代音板，自出现以后便一直备受国内外厂家欢迎，目前使用复合音板生产出来的立式钢琴比比皆是，也进入了千家万户。随着钢琴生产工艺的不断进步，国内实木复合音板的制造工艺不断提升，并且具有很大的提升空间。

一、钢琴复合音板

复合音板即实木复合音板，又称现代音板，译名compound solid soundboard，与传统实木音板不同，复合音板是一种按照钢琴的声学要求选材制作的一种复合板，而非普通层板。复合音板的芯板拼接方式主要有三种：横拼芯、竖拼芯、斜拼芯；表板的拼接方式必须是斜拼。芯板拼图请参见图1。

图1

按习惯，复合音板的厚度与传统音板是一致的，复合音板一般为三层，中间一层约5～7mm，上下各厚约1～2mm。当然设计时确定各层厚度应该在满足音板的有效作用、节约材料的前提下进行。这种三层夹心式的复合音板是由芯条拼好芯板，上下两面又各用胶粘了一层表板构成的特殊音板，中间由芯条拼成的拼板称为芯板，上下两面由单板条拼成的拼板称为表板。

由于复合音板的芯板盖在里层，所以芯板用料的标准可适量宽泛一些，复合音板有A、B、C三个等级，用材与价位都不同。复合音板还有一种多层胶合板，是由云杉多层薄片木材单元拼胶热压而成，在工艺生产正确的前提下，材料利用率高，这种复合音板的优点是工艺简单、不开胶、不开裂，适应了生产发展的需求，但其复合音板制作工艺要应有明确规定。

二、关于钢琴复合音板制作中重要工艺

制作合格的钢琴复合音板，包括：①原材料回厂②质检组检验③入材料库房制材④干燥⑤车间领用、选料⑥砂光、顶宽、接长⑦芯板拼接、修补⑧表板选料、修边、拼接、修补⑨胶合、热压⑩音板修边、砂光⑪验货、入库⑫包装、出库、发货，共计12道工艺。尽管是批量生产，如果质检不合格，同样会有废品产生，无法返修的废品比率占5%～8%；复合音板在质检合格后，会被运送到各个钢琴生产厂家。钢琴厂收到音板后，还必须将音板送入静置房，进入30天的特殊电脑操控恒温恒湿房静置期，然后再与钢琴其他构件进行组装。

复合音板的12道工艺流程中，每道流程都至关重要，承上启下。由于篇幅所限，本文者对木材的干燥和复合音板拼接技术、胶合等几道工序进行重点论述。

（一）干燥技术

音板木材干燥的方法目前两种：木材自然干燥法（气干）和木材的人工干燥（窑干）。原木在新运达和被锯切的时候，含有高达80%的水分，水分的减少要经过先气干后窑干的过程。对于钢琴音板来说，材料是基础，而干燥就是关键。经过干燥的径切板可以排除木材中的自由水、吸着水，即利用木材厚度上含水率的梯度，保证木制品的质量，延长使用寿命从而节约木材，最终以适应不同的用途、质量要求。

1．气干

气干是木材干燥的主要方法之一，在原木制成锯材时，专业的处理是当天堆成堆材，每层之间加垫条隔开，利用空气传热传湿、太阳辐射，木材内水分逐渐排除，降低了含水率，从而达到一定的干燥效果。

通过图2我们可以看到，音板制作工厂通常会将新音板径切板放在大棚进行六个月以上的风干，也就是气干。当然大棚里保持通风，木材接触阳光、空气、水（材料不允许暴晒），充分释放和吸收，木材的表面也会被氧化，使木材性能发挥最大限度的物理变化，达到最佳状态。所以行业与工厂场地条件都有着自己的严格标准。

图2

气干过程，主要是含水率的检测、过程的记录。由于自然干燥工艺与技术相对简单，实施起来也不难，但干燥水平受自然条件下相对含水率的限制，一般只能使含水率降到10%～20% 。

2．窑干

这是木材干燥的第二道工序，因为通常经过以上程序气干的木材，并不能直接用来制作音板，还必须进行窑干，使其含水率符合要求。这种方法生产周期较短，加工过程连续性易保证，目前也具有较成熟的理论与技术，虽然成本高于气干，但干燥质量得到了很好的保证。图3为人工干燥窑。

图3

这种方法事实上是强制性改造木材，其中应力消除是关键。因为应力直接关系到木材质量。那么木材在窑干过程中的应力变化是有四个阶段的：

（1）开始阶段，还未产生应力阶段。木材内外各部分的含水率都在纤维饱和点以上。

（2）初期阶段，应力外张内压阶段。需向干燥室内喷蒸汽，以降低木材表面的含水率，使已固定变形部分再次软化为可塑，同时外部张应力与内部压应力抵消。

（3）中期阶段，内外应力暂时平衡阶段。需要提高空气中的温度和湿度，使木材已经塑化、固定的外层木材重新成为可塑，以利于补充收缩。

（4）末期阶段，应力外压内张阶段。沿木材的横断面的含水率逐渐平衡，同时含水率由内到外梯度减缓。

通过这整个过程，木材内部应力趋于平衡，只有这样，材料在制作音板时才不会出现吃胶、起泡和翻皮的现象。工厂的实际情况通常是，木材干燥完成以后，不是所有的木材都能完好的实现转性，而是在锯割木材时（干燥前）就已经留有余量，当水分蒸发后，木材会趋向收缩，也就是锯材的实际大小有所改变；同时木材也会出现某些不可避免的开裂、弯曲现象，这也是同类木材优胜劣汰的过程。

对于改造过的材质，一般有两种检验方式：一种是主观方法，即有经验的技术人员对材质的手感和重量的主观检测；还有一种是客观方法，即水份仪器检测。这两种方法都各有特点。完成了以上的木材加工后，后期的静置露天存放也需要一段时间，一般不应少于30天的周期（冬季6天）后，才能开始用于制作。

（二）芯板拼接、修补

复合音板的质量与芯板制作工艺、加工精度有密切关系，芯板的拼接是选用干燥好（含水率在6%～8%）、刨得平直光滑、径切的芯条，芯板的形状按照钢琴厂家的要求拼接而成。

1．配芯板大板：在恒温恒湿车间内，在平整的工作台上，把芯条按图纸规定的纹向斜度配成长方形的大板，中间配置较长芯条，两端位置配较短芯条，板板之间取相近的颜色和纹理，好面向上，加工余量规范，质量要符合工艺要求，拼缝边之间不允许有缝隙。在排列好的大板上画两道贯通的横线，线端不应超出外面两块芯板板边，参见图4。

图4

2．胶粘芯板大板：也就是芯板冷压，即将涂胶的芯条按照预先画好的标线安放在连续拼胶机的夹紧器上，用先调配合适的添加了固化剂的光阳胶，选取一根边条，径切面向上，然后在弦切面上涂胶，经切面向上贴住边条，从左向右依次拼粘，排列长度以边条为准。芯条拼接必须紧密，绝对不允许有缝隙，然后让机床卡子将胶拼板按对角方式卡牢，固定好，等待胶干，注意要使芯条表面处在一个平面上，即不能出现拼接有凹凸现象，参见下图5、图6、图7。

图5

图6

图7

3．当芯板的胶固化后卸卡，如果此时芯板端头长短不齐，需用截锯锯齐，然后把芯板取下来，堆垛放置一段时间。进行静置的芯板要放在垫板上，成批地储藏在通风良好和恒温恒湿室内，这是为了平衡拼板木材与胶合发生的内应力。当胶合时木材吸入胶中一定量的水，以致板条外延大于内层的湿度，内外层会发生不平衡的干缩，并产生易引起翘曲的内应力。

芯板静置完之后，还需要根据情况进行修补，因为芯板正面会出现一些油线，因此芯板在拼胶完成之后，还需要用砂光机把油线进行锯切，锯切的小孔用机器打出被称为“小饼干”的小木块填补，用锤子敲进去，涂上胶水后能快速干涸。参见图8。

图8

三、复合音板的优点及工艺不足

尽管我国在复合音板的技术方面起步较晚，但目前国内已有大型音板专业化工厂制作生产的钢琴复合音板，年产量达数万张，已销售到欧美、日本等国的钢琴厂，复合音板的优势包括：

1．出材率高

目前，从全行业来看音板出材率紧上加紧，复合音板的出现就是在满足音板的有效作用、节约材料等行业需求，所以复合音板的出现意义重大。从长远的角度看，有利于钢琴行业的可持续发展。

2．气候适应性强

复合音板的特殊结构解决了南北气候的差异，三层胶合的强度高，所以性能稳定，复合音板对环境突变（如温度、湿度）的适应能力强，在不同的使用环境中能够抗变形、抗开裂，减少了钢琴厂质保期内的故障率，从而进一步降低了成本。所以一般复合音板钢琴的保修期都比较长，这是实木音板的钢琴所不具备的。

3．适合大批量生产

由于复合音板的芯板拼配方式灵活，放宽了用材标准，同时加强与改进了对气候的适应性，相对简易的加工工艺，不十分严苛的选材，适合于大批量生产。

在复合音板制造工艺上有几点需要注意和提升：

（1）材料的选择。复合音板的芯板在选料要求上相对低很多，比如纹理不够顺直、均匀，年轮偏宽，配板时材料色差较明显（有双色问题）、长度不够，通过指接后的材料都按一定比例使用在了复合音板芯板的制作中，导致复合音板的传声速度受阻，影响钢琴的音质。

（2）成材加工处理时间不够。复合音板的用材气干标准时间只有半年至一年之间，但对木材来讲，干燥是核心，真正的实木应完全在自然条件下达到含水率要求，而不破坏木材内部纤维组织，因此自然干燥的时间越长越有利，只有自然风干相当长的时间（真正实木音板需要风干数十年），才能使木材性能与稳定度达到最佳，有利于自然传声和共鸣。

（3）用胶方面下功夫。在复合音板的制作过程中，由于先芯板冷压要使用胶合剂，二次加工时的三层板热压，芯板正反两面又需再全部粘上胶，这样导致木材不可避免的吃胶很多，从而使自身硬度加大，性能降低，误差累积。在振动时能量传输、损耗要比单层实木音板大，所以复合音板发出的声音衰减快，不如实木音板发声持久，音色悦耳。

（4）工厂设备及技术水平有待提升。复合音板是从日本传到中国的，目前日本的雅马哈、卡哇伊钢琴的生产流水线已十分标准化，机械设备精细、更高端，拥有使音板保持含水率与恒温恒湿平稳度更高的配制车间，因此同样是采用复合音板生产的钢琴，发音却有一定差距，这说明我国制作复合音板的工厂的设备条件与技术含量目前都还未达到领先水平。

（5）重视工艺质量管理。目前行业中出现选料标准，任意放宽复合音板表板的选料、配料质量标准，使少数纹理、颜色等不合规流程，这不仅对钢琴的外观品质产生不良影响，也对音板的工作性能造成不同程度的损害，同样也易使人联想到某些品质意识、工作态度问题。

四、小结

尽管复合音板在普及钢琴中的使用率很高，但对于复合音板却一直是存在着两种截然不同的态度。一种观点对复合音板的音响效果存疑，认为某些传统钢琴的音板开裂是正常现象，如果不严重则不至于影响钢琴的音质，复合音板的出现使钢琴质量的倒退。但另一部分人的态度却与之相反，他们也看到复合音板解决了钢琴音板的开裂与变形等一系列困扰钢琴音质的问题，从而在客观上增加了钢琴音板的使用寿命，因此复合音板替代传统音板得到了他们的支持与认可。目前有数据可考，国外从国内订购的一批三角钢琴，其要求是使用三层或多层结构音板，从现实复合音板的技术高度来说，复合音板与实木音板已能做到不相上下。在不变的艺术追求道路上，技术没有好坏对错之分，只有为艺术服务才是我们最终的追求。