在钢琴中，80%的零件都是用木材制作而成。随着时代的推进，人类的环保意识日渐增强。在制作木质的传统乐器时，人们开始选用新的材料代替木材，以保护日渐稀少的珍贵木材。本文针对ABS树脂以及碳化纤维复合型材料WNG在钢琴上的应用进行介绍及讨论。
一、ABS树脂的结构、性质、优缺点与用途
ABS树脂是丙烯腈、1,3-丁二烯、苯乙烯是三种单体的接枝共聚物，是一种强度高、韧性好、易于加工成型的热塑型高分子材料。ABS是Acrylonitrile Butadiene Styrene的缩写，A为丙烯腈，B为丁二烯，S为苯乙烯。
（一）结构
ABS树脂的分子式可以写为（C8H8•C4H6•C3H3N）x，但实际上是含丁二烯的接枝共聚物与丙烯腈-苯乙烯共聚物的混合物，其中，丙烯腈大约占15%～35%，丁二烯大约占5%～30%，苯乙烯大约占40%～60%，最常见的比例是A:B:S=20:30:50，此时ABS树脂熔点为175℃。
随着三种成分比例的调整，树脂的物理性能会有一定的变化：
丁二烯成分使ABS树脂具有低温延展性和抗冲击性，但是过多的丁二烯会降低树脂的硬度、光泽及流动性；
丙烯腈成分使ABS树脂具有硬度、耐热性、耐酸碱盐等化学腐蚀的性质；
苯乙烯成分使ABS树脂具有硬度、加工的流动性及产品表面的光洁度。
ABS的结构分为以弹性体为主链的接枝共聚物和以坚硬的AS共聚物为主键的接枝共聚物两大类。根据不同的用途，调节ABS中的橡胶含量，通常占总体的20%—40%。
（二）性质
ABS树脂是热塑性树脂，具有一定的坚韧质硬的刚性材料，呈微黄色固体状，不透明、无毒、无味。密度约为1.04～1.06 g／cm3。它抗酸、碱、盐的腐蚀能力比较强，在一定程度上可耐受有机溶剂溶解。
ABS树脂可以在-25℃～60℃的环境下表现正常，而且有很好的成型性，加工出的产品表面光洁，易于染色和电镀。因此它常被用于家电外壳、玩具等日常用品，常见的乐高积木就是ABS制品。
（三）ABS的优缺点
ABS的拉伸强度不高，但冲击强度较高，而且在低温下也不会迅速下降。ABS的耐磨性良好，阻力系数低。受温度、湿度、频率变化的影响小，耐热性和耐低温性适中。
由于丁二烯键含有不饱和双键，耐候性较差，在紫外线、热、氧作用下，易发生氧化降解。加入炭黑、紫外线吸收剂，或者在表面涂饰不透明涂料，可以提高其耐候性。
（四）用途
ABS树脂的用途广泛，最大的用途是做家用电器和家用电子设备的零部件，其中包括电视机、收录机、电冰箱、洗衣机、空调、电话机、电风扇等的外壳、内衬和配件。在机械工业中可用于制造齿轮、叶轮、轴承、把手、管道、仪表盘等等。在汽车工业中用作仪表板、挡泥板、扶手、加热器以及轿车车身等。ABS还广泛运用到箱包、办公设备、复印机、玩具、食品包装容器以及家具等。ABS电镀后可取代金属制作装饰件。ABS可制成结构泡沫塑料，增强和阻燃塑料等。ABS还可与PVC\PUR\PC\PSU等共混制成性能优良的塑料合金。
二、ABS树脂在钢琴击弦机中的应用
（一）ABS树脂在钢琴击弦机中运用的历史
1、在二十世纪七十年代ABS树脂就被应用于钢琴零件的制造。最早试验与运用这种材料的钢琴厂是日本kawai钢琴公司。
日本KAWAI钢琴公司早在20多年前就开始研发和使用新材料，其主要零件都采用添加碳素纤维的ABS树脂。KAWAI公司为充分发挥新材料既轻强度又高的特性，进行了一系列的构造解析，重新设计了每个部分的形状，在确保高强度的前提下，尽可能的实现轻量化，使钢琴具有前所未有的轻快触感，增强了钢琴的连续性能、弱音的控制性能，使钢琴的表现力更丰富。ABS树脂材料制作的击弦机零部件，在强度、耐力、体积的稳定性和不易受天气变化影响等方面都体现出该材质的特色工艺优势。
2、在二十一世纪的中国广州，珠江钢琴厂将ABS树脂技术应用到钢琴击弦机的制造中。2000年4月，珠江立式琴UP118M开始试验应用ABS树脂，将原来的木顶杆、木调节器、木顶柱和木制音器音头钮，都更换成用ABS树脂制成的顶杆、调节器、顶柱与制音器音头钮。经过笔者至珠江钢琴厂走访得知，钢琴厂通过研究ABS树脂在钢琴上的运用，且经过多年的试验，发现ABS树脂确实使钢琴击弦机的机械运动更为稳定。ABS树脂材料零部件抗冲击能力强，不受气候的影响，有一定的硬度不容易断裂，把ABS树脂引用在击弦机中，可以让击弦机的运动机能得到保证。经过试验得出，一般木材部件因存放环境温湿度的突变易发生变化，一旦短时间内湿度迅速减低，木材会出现开裂等现象；在过于激烈的演奏过程中，也会出现击弦机某些零部件断裂的现象。因此，珠江钢琴厂尝试用ABS树脂代替木材零部件，可以改善木材易受气候影响、抗冲击力不足，使钢琴击弦机的机械运动更为稳定。
（二）ABS树脂现在钢琴击弦机中的运用
1、KAWAI钢琴公司为证明ABS树脂在击弦机中应用的优越性,邀请美国加利福尼亚州立综合大学的Abdul Sadat博士专门为此进行了一系列实验，发现ABS顶杆轴架和碳混合物顶杆与木制顶杆和轴架做比较时，ABS轴架的强度比木制轴架大50%，KAWAI钢琴的碳混合物顶杆，又称“黑色的顶杆（Black jacks）”强度比木质顶杆强度大2.5倍。目前KAWAI钢琴，采用的是其30多年在素材研究方面的成果，应用了添加碳素的ABS树脂材料所制造而成的第三代超反应击弦机。SK系列的所有型号都搭载有革新性的超反应击弦机，其主要零件都采用最新素材的添加碳素纤维的ABS树脂。使用这种优异的材料，让击弦机在精度，强度，耐久性，均匀质地，低摩擦性等各种特性上都有了划时代的提高。更接近理想状态的超反应击弦机，添加碳素纤维的ABS树脂制顶杆，实现了轻量化，全方位的强度，拥有最适宜的触感，即使历经数十年也不会发生品质劣化。而且，KAWAI钢琴在顶杆的顶部进行了凹凸加工，让键盘和槌头的动作达到前所未有的一体化，让弱音的控制效果也更好。
2、从2000年开始至今，珠江钢琴厂逐步将ABS树脂材料应用到UP-118M至各种型号钢琴，ABS树脂已经成为珠江钢琴击弦机中不可缺少的一种重要零件材料。它能够解决气候对钢琴的影响，也能够保证钢琴机械运动的顺畅与灵活。珠江钢琴厂的技术经理表示，经过多年的实验，发现ABS树脂不容易生产出相接合的零部件。他们曾尝试生产出的相接合零件，在零件与零件相接合的地方很容易出现问题，只要接合点有分毫之差或者在ABS树脂部件制作过程中手工方面不够精细，零件表面不够平滑，便会导致接合不正，与在机械运行过程中不畅顺的问题。另外，还有一方面就是ABS树脂在国内的制造技术有限，在运动频繁的部件中使用，很容易会有损坏现象，在接合的地方也容易出现松动。因此，珠江钢琴厂近十年致力试验与研究ABS树脂的运用，其开发的ABS树脂在击弦机中进一步的使用虽暂时未能成功推出市场，但是仍然在不断地研究和探索ABS树脂的使用方向。
（三）ABS树脂在钢琴击弦机中使用的发展趋向
KAWAI钢琴公司仍在不断地改进技术，让ABS树脂通过各种实验，使其性能更趋近木材，也更优于木材。另一方面，KAWAI公司已率先将加入碳素纤维的ABS树脂零件应用至卧式钢琴中。作为将ABS树脂应用到击弦机零件上的先驱，KAWAI将不断改进技术，让ABS树脂能够足以代替木材，成为击弦机的核心材料。
国内的珠江钢琴厂表示，因为ABS树脂确实在顶杆、顶柱和制音器音头钮上的功能比木材稳定。若将来进一步增加ABS树脂在击弦机中的使用部分，则着重研发在机械运动中，比较独立、没有频繁参与活动的零件。例如在转击器的制动木和联动器的托木上，这些部分既是独立的部件，没有结合部分，也没有参与激烈的机械运动。这样能够保持新的ABS树脂零件能够成功投入生产并推出市场。
三、ABS树脂在钢琴击弦机中运用的价值
在第二次工业革命以来，全球进入了疯狂发展的时代。大量地采集石油资源，采伐森林，让地球承受着超负荷的压力。长久发展至今，地球资源日益减少，环境受到了严重的破坏。我们同时也因为破坏环境，付出了沉重的代价。面对环境严重破坏的今天，森林覆盖面积的逐渐减少，生活环境越来越差，保护环境日益引起了人们广泛的关注。作为钢琴的生产企业，也意识到原来用大量木材制造的钢琴是否也应该适应当代的环保发展，研发出新型的材料以代替原始的木材零件，响应保护环境。日本KAWAI钢琴公司对击弦机的改革，带领着整个钢琴生产行业，走进了一个崭新的时代。以ABS树脂代替木材制作钢琴击弦机零件，一方面可以保护森林，减少对木材的使用率；另一方面是由于新研发的ABS树脂在击弦机中的使用更优于木材。因此，以ABS树脂为主材料的钢琴击弦机，在钢琴材料的革新中，站稳了脚步。
另外，关于应用ABS树脂的初衷被多数人认为是因为其成本较木材更为低廉，但事实证明并非如此。在ABS树脂的引用方面，KAWAI钢琴公司在产品简介中提到：“ABS树脂加碳素纤维制作而成的击弦机，要比木材制作的贵很多，但是这样应用可以改变木材的缺陷，ABS树脂零部件灵敏度比木材高，而且比木材轻，也不因天气，环境的影响而影响钢琴，所以我们采用了ABS树脂的击弦机。”从中我们可以得知，引用ABS树脂材料，并不是为了节省成本，相反还增加了成本，但其所制的击弦机优于木材所制。通过对珠江钢琴厂的走访，也证实了使用ABS材料不比使用木材更节省这个观点。通过大量的研试，生产ABS树脂零件工艺必须分毫不差，在这方面的投资没有比木材来得少。
KAWAI钢琴公司引用ABS树脂生产出的钢琴，多数为中级档次的钢琴。高级钢琴也是继续沿用原本木材材料制作零件，以保留传统的机械运动机械的感觉。而珠江钢琴厂则表示，他们生产的卧式钢琴并没有使用ABS树脂零件。这是因为大部分的使用者并没有完全接受ABS树脂生产的零件代替木材零件，而且生产高档次的钢琴，必须要求更高水平的制作工艺，目前国内的树脂技术并没有达到这样的水平，因此暂时不运用在卧式钢琴上。
虽然ABS树脂成功地推出市场，它的使用价值必定是不容忽视的，但是，大部分的钢琴演奏者对ABS树脂的击弦效果仍然产生质疑。他们认为这种材料很可能就像电钢琴模仿钢琴触键感觉那样，没有了原始经过机械运动的微妙感觉。但是结果并不与想象相同，KAWAI钢琴公司经过多年的研究，ABS树脂代替木材击弦机，至今的回馈仍然是肯定的。它的触键感觉与普通木材的触键感几乎一致，若不打开上门观察，也许不会发现它用的是ABS树脂。轻盈的触键感，减少了木材间摩擦的阻力，让人感觉到前所未有流畅与轻快。
四、新型碳化纤维复合型材料WNG在钢琴击弦机中的应用
（一）碳化纤维复合型材料WNG的应用
在2010年春季的法兰克福国际乐器展上，德国的Wessell, Nickel & Gross HIGH PERFORMANCE PIANO PARTS，推出作为卧式钢琴击弦机的新式WNG合成材料。此种WNG合成材料，实质是在ABS的基础上，添加碳化纤维，增加零部件的强度。“碳素纤维又称碳纤维，碳纤维击弦机在国际上被誉为“黑色黄金”，它继石器，钢铁等金属后，被国际上称之为“第三代材料”，因为用碳纤维制成的复合材料具有极高的强度，且超轻、耐高温高压。碳纤维是一种力学性能优异的新材料，它的比重不到钢的1/4，碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上，是钢的7-9倍，抗拉弹性模量为230-430Gpa，亦高于钢。”由此可见，新型碳化纤维复合型材料WNG卓越的材料特性，为钢琴触感提供更加优越的体现。
全球顶尖钢琴前十大排名之一的MASON&HAMLIN钢琴公司，在2010年3月12日宣布，以Wessell, Nickel & Gross HIGH PERFORMANCE PIANO PARTS发明的复合材料制造的击弦机（如图1），作为其卧式钢琴的新指标。在新闻中提到：“基于来自技术员和钢琴家广泛的测试和具有肯定的积极的意见反馈，我们发现了WNG合成材料优于木材，他们同时给予了一定程度、有水准的认同，我们正在打算将这种WNG合成材料击弦机应用到我们下一批生产的所有的新三角钢琴中。”MASON＆HAMLIN的副执行总裁Tom Lagomarsino评论：“WNG复合材料是不受湿度、气候的影响而磨损和断裂的。它们比木材更强大、更可靠，而且只产生极小的误差。WNG击弦机零件也有利于新的创新的设计。这种高级材料和创新设计的结合，会给钢琴家们前所未有的触感，同时得到认同。”这是MASON&HAMLIN钢琴公司应用WNG复合材料的重要原因。因此，我们也能够得知，复合型的材料在钢琴击弦机中的运用，已经是世界性的发展趋向。
图1 WNG新型复合材料击弦机。
在国内，宜昌卡瓦依代理新型碳化纤维复合型材料WNG击弦机，旗下著名品牌长江钢琴，在2012年也进行全面革新，以新型碳化纤维复合型材料WNG击弦机代替传统木质击弦机，如图2、图3。
（二）碳化纤维复合型材料的使用评价
MASON&HAMLIN钢琴公司，在2010年的美国NAMM乐器展览会上，把装有WNG复合材料击弦机的三角钢琴带到会场上，让钢琴家与爱好者们也亲身感受到这种使用新型材料制造击弦机的钢琴。以下是钢琴家们对装上WNG复合材料击弦机的评价：
Daniel Ho, 5次格莱美奖得主，制作人，钢琴家，作曲家和编曲：“使用WNG复合材料所制击弦机的钢琴，让人弹奏起来流畅和可以精细地表达乐音。我爱它，它能在你一接触就能够马上得到你想要的回应，即使是力度为ppp。”Sam Sorensen,钢琴家和作曲家：“这个WNG复合材料击弦机十分均匀和敏感。我爱弹奏它。”Bill Cunliffe,格莱美获奖编曲，爵士钢琴手和作曲家：“非常敏感的击弦机，音色出色且清晰。希望能够成为这个展会上最好的钢琴！”Mike Lang, 钢琴家和高级自由职业者，为电影和电视录制演出者：“有十分好的反应,音色异常干净，有很强的能力,十分丰满的声音。十分好！”Richard Bosworth,DMA,钢琴家与钢琴教师：“完美！我可以相信这个击弦机，它似乎可以预料到我想要的。”Viktor Valkov,MM(茱莉亚),钢琴演奏家：“这个击弦机，与其它的很不一样，它给你的感觉就像你直接在琴弦上弹奏一样。一种微妙的感觉。音色十分干净与美丽。这个击弦机的回应是非凡的，它好似可以做到任何感觉，只要你想象得到。”从新闻中可以看出，钢琴家们对碳化纤维复合型材料WNG所制作的击弦机，有着高度的评价，触键感觉前所未有，让我们对这种新型的复合型材料充满的信心。
同样，长江钢琴对碳化纤维复合型材料WNG击弦机的引进使用，打破了传统观念对优质材料的定义。为钢琴带来效率更优的品质及可控制性更佳的全新效果。国内多名钢琴大师也对此有高度评价。
图2 WNG新型复合材料击弦机。
图3 WNG新型复合材料击弦机。
著名钢琴大师刘诗昆：“毫无疑问长江系列钢琴在众多国产钢琴中的质量是很好的，我作为一个中国的钢琴家，非常高兴看到国产钢琴能够进入国际高端，高水准钢琴行列。”著名钢琴教育家但昭义：“我觉得长江钢琴的品牌一定会为世人所熟悉。我很为长江钢琴感到骄傲，长江钢琴是目前国内唯一可以做到达到世界一流品质的钢琴，这是个奇迹！”著名指挥家、教育家石叔诚：“所接触到的每架长江钢琴都非常得心应手，能够充分表现我们内心和音乐要求的各种声音，而且音色都非常优美，与国外高水准的钢琴不相上下，完全能够满足一个演奏家在音乐会上演奏的需要。艺术的特点就是永无止境，生产钢琴也是生产艺术品，它永远是永无止境的。当我第一次弹奏时，长江钢琴强有力的表现力，让我非常吃惊！琴做得精致，非常好，作为专业的演奏者，对钢琴的选择讲究实际，听声音，用长江钢琴试了古典、现代、轻柔、激烈等不同风格的曲子，表现都很好，完全可以满足弹奏要求，得心应手，音乐会上弹奏使用的长江九呎钢琴让人惊叹，3年时间就能够生产出世界一流的钢琴，这简直是个奇迹。如此高水平的民族品牌钢琴，其选材、工艺都达到了国际一流水平。长江钢琴一定会走向世界！”
在当今钢琴业的发展，ABS树脂技术无疑是击弦机新型材料技术的发展趋向。但是否能全面替代木材，还有待市场的考验。现在的新型材料发展情况，仍未能得到广大消费者的认同。因使用传统木材零件所体现的独特钢琴机械运动触感，是不能被替代的。另外，至今多数的钢琴厂没有引用ABS树脂，以及大部分高档钢琴并没有采用该材料，可知应用ABS树脂以及碳化纤维复合型材料WNG的钢琴在触感方面与使用木材零件的击弦触感相比，还有一定的距离。但ABS树脂以及碳化纤维复合型材料WNG的价值在于它能够拥有优于木材的机械运动的稳定性与准确性，同时以适应当今节能减排的环保意识的倡导。因此，笔者认为ABS树脂制作的击弦机与传统全木材制作的击弦机零部件是可并存的。全木材击弦机的地位不能够被替代，而ABS树脂的击弦机技术也将会逐步走向成熟完善。相信在不久的将来，高品质的顶尖钢琴，会继续沿用传统的原木材料击弦机；而ABS树脂制作的击弦机，将被普及应用于家庭用琴、教学用琴，以代替传统的中低档次木材生产工艺的击弦机钢琴。
