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阮之拨片新型材料的发现与研究

核心提示: 阮有指弹和拨弹两种方法,当今,习阮的群体中采用拨弹居多。拨片材料的选择对阮演奏中的音质、音色以及拨弹技巧的运用和发挥起着重要的影响。尼龙材料具有耐磨损、消音性、柔韧度好、自润滑等性能,正符合了我们在演奏中需要的音质浑厚、坚实、饱满,音色明亮、噪音小等要求。是制作拨片的良好材料。

 

阮咸,简称为阮,是我国本土古老的民族弹拨乐器之一。发源于秦、汉以长安为中心的西北地区,距今已有2000多年的历史。

阮的演奏最早以指弹为主,在指弹法不断得以发展的同时,出现了第二种演奏方法——拨弹法。二者在演奏方法上各有所长,指弹音色柔和、技巧丰富,擅长演奏细腻深沉的抒情性旋律,在音乐表现手段方面占有一定优势;拨弹则刚劲有力,技巧相对简单,其发音音量较大,富有弹性,在表现气势磅礴、跌宕起伏的音乐情绪方面占有一定优势。指弹需带指甲,一般选用0.9毫米左右厚的赛璐珞板制成;拨弹需持拨片,一般选用1毫米左右厚的尼龙板制成。

当今,习阮的群体中采用拨弹居多。对拨弹者而言,首先面临的问题是选用什么材料制成的拨片。古人云:“工欲行其事,必先利其器。”拨片材料的选择对阮演奏中的音质、音色以及拨弹技巧的运用和发挥起着重要的影响。本文仅从阮拨片在材料选择方面所存在的问题进行研究论述。

一、目前拨片材料的种类和不同材料的优缺点。

牛角、玳瑁拨片:质地较硬、柔韧度差。演奏时音色尖利、缺乏弹性、滚奏时线条感不强。

赛璐珞拨片:弹性较好,耐磨度小。长时间演奏,亦会出现大面积磨损,产生噪音。

POM拨片:即聚甲醛,俗称“赛钢”。耐摩擦,富有弹性,但硬度较大,柔韧度差,不易于加工。

尼龙拨片:与POM聚甲醛相比,在耐摩擦的同时,还具有良好的柔韧性和弹性,最接近演奏需要。

二、尼龙材料的种类、性能分析,并筛选出适合于演奏的尼龙拨片材料。

聚酰胺俗称尼龙(Nylon),英文名称Polyamide(简称PA)。它是美国杰出的科学家卡罗瑟斯(Carothers)及其领导下的一个科研小组研制出来的,是世界上出现的第一种合成纤维。尼龙作为重要的工程塑料,有很多种类,以满足不同应用领域的要求。要想从中找出可以做拨片的材料,就需要对尼龙的种类、结构、性能做进一步了解。

主要品种: 尼龙中的主要品种是尼龙6和尼龙66,占绝对主导地位。其次是尼龙11,尼龙12,尼龙610,尼龙612,另外还有尼龙 1010,尼龙46,尼龙7,尼龙  9,尼龙13,新品种有尼龙6I,尼龙9T和特殊尼龙MXD6(阻隔性树脂)等。尼龙的改性品种数量繁多,如增强尼龙,单体浇铸尼龙(MC尼龙),反应注射成型(RIM)尼龙,芳香族尼龙,透明尼龙,高抗冲(超韧)尼龙,电镀尼龙,导电尼龙,阻燃尼龙,尼龙与其他聚合物共混物和合金等,满足不同特殊要求。

结构性能: 尼龙为韧性角状半透明或乳白色结晶性树脂,作为工程塑料的尼龙分子量一般为1.5-3万。尼龙具有很高的机械强度、软化点高、耐热、磨擦系数低、耐磨损、自润滑性、吸震性和消音性,耐油、耐弱酸、耐碱和一般溶剂、电绝缘性好、有自熄性、无毒、无臭、耐候性好、染色性差。缺点是吸水性大、影响尺寸稳定性和电性能、纤维增强可降低树脂吸水率,使其能在高温、高湿下工作。尼龙的燃烧性为UL94v-2级,氧指数为24-28,尼龙的分解温度>299℃,在449~499℃时会发生自燃。尼龙中尼龙66的硬度、刚性最高,但韧性最差。各种尼龙按韧性大小排序为: PA66<PA6<PA610<PA11<PA12。

通过对尼龙自身性能的进一步了解,我们得知其所具有的诸如耐磨损、消音性、柔韧度好、自润滑等性能,正符合了我们在演奏中需要的音质浑厚、坚实、饱满,音色明亮、噪音小等要求。尼龙的熔体流动性好,其制品壁厚可小到1mm。因此可将尼龙棒① 切割成三角形、正方形等不同规格的尼龙片,然后经过定型、打磨、抛光等工序,制作成不同厚度的尼龙拨片。

尼龙拨片的制作看似简单,但其中却存在许多需要我们了解的知识。对于演奏者来说,对尼龙缺乏很多认识。就我本人而言,最初的尼龙材料,都是在一些小型的建材市场购得,并不知道材料本身属于哪种型号,所制出来的拨片也不尽相同,有的柔韧度好一些,有的耐磨一些,有的噪音小一些、、、、、、通过查阅相关资料,得知这些问题的出现与尼龙分子量的变化、加工过程中受温度大小的影响等方面有关。同时,也产生了很多疑问:众多品种的尼龙材料中,哪种型号的尼龙性能最符合演奏需要?同一根尼龙棒制成的拨片为什么会出现噪音、柔韧度大小不一的情况?尼龙棒的切割、打磨等工序会不会导致拨片韧度、耐磨度等变化?能不能针对演奏所需要的性能指标生产出与之相符的尼龙材料?为此,我找到华南师范大学化学与环境学院材料研究方面的老师,进行了详细询问。

此次研究旨在找出影响尼龙拨片的柔韧性和音色等因素,以及通过对现有尼龙拨片中,相对接近理想音色的拨片进行比较和实验,在诸多尼龙产品中,找出与之相同或相似的产品。经过老师的分析得知,尼龙分子量的多少对拨片的音质音色没有直接影响,无需对其化学组成元素进行分析,只要在现有的拨片中,挑出一些在音质音色上可以取得理想效果的拨片进行热分析。通过热分析,测出来它们的熔点,根据熔点就可判定具体是哪一种型号的尼龙了。

按照热分析实验的要求,分别从三个拨片中取出一定质量的尼龙颗粒进行热分析。得出实验结果如图(1):

01

图一

图二

图二

通过热分析实验图可以看出,三个拨片的熔点分别为:laoshi2 为222.4℃,laoshi3为217.2℃,laoshi4为219.7℃。

通过比照,测得这三个拨片的熔点与尼龙6和尼龙610的熔点相符合。尼龙610多为改性尼龙,在一般的工业用料中并不常用,普通的建材市场少有销售。通过进一步分析,最终将尼龙拨片的类型确定为尼龙6(PA6)。

当我们把尼龙拨片确定为尼龙6时,也就意味着在以后的拨片材料选择中,可以直接选购尼龙6这种尼龙棒来加工制作了。而同一根尼龙棒制成的拨片会出现噪音、柔韧度大小不一的情况,并不是制作工艺导致的,而是拨片在加工过程中受到内外两种因素所导致的。由此一来,必须提到“结晶度”一词。

结晶度,故名思议就是结晶的程度,是结晶区部分在高分子材料中所占的质量分数或体积分数。尼龙等高分子材料在加工过程中,加工条件如温度、外力(拉应力、剪应力和压应力)溶剂、杂质等均会影响其结晶过程。温度是影响尼龙等高分子材料结晶方式和结晶速率的最重要的因素,温度过高或过低,都会导致结晶不理想。要获得理想结晶度必须兼顾成核速度和晶粒生长速度。杂质对尼龙等高分子材料结晶过程也有很大影响,但影响的效果不同。有些杂质对结晶过程起促进作用,例如异相成核剂,它能促进晶核形成,是结晶速度大幅提高,使材料的性能改善;有些则起阻碍作用,主要是一些惰性稀释剂,加入后使结晶分子浓度降低,结晶速度减缓。

我们所用的尼龙拨片是把尼龙棒切割成厚薄均匀的片,然后打磨加工制成的。而尼龙棒则是经过加热、挤出成型的,通常尼龙经过挤出加工后都要经过一个后续的热处理过程,来提高结晶度以及结构的均匀性,从而提高材料的强度和刚度以及性能的稳定性。结晶度的大小受冷却温度的影响较明显,温度低其结晶度就会变小,温度高其结晶度就会变大。结晶度的大小正是导致同一根原料做出来的拨片在韧性和演奏时的音质、音色不同的直接原因。对于结晶度大小和拨片韧性等方面的关系,我们可以简单的理解为结晶度越高,其韧性越小,硬度越大,耐磨性也越好。

    三、结论

通过热分析等一系列研究,可以得知 :1、拨片的最佳选择材料为尼龙6。2、由于尼龙的结晶度会影响到尼龙拨片的柔韧度、耐磨性、硬度等性能,因此,尼龙在挤出加工后必须要经过一个后续的热处理过程,来提高结晶度以及结构的均匀性,从而提高材料的强度和刚度以及性能的稳定性。3、尼龙具有良好的化学稳定性,可以把各种添加剂添加到原料中,使之形成能满足实用要求的材料,例如:耐磨性可以通过加入二硫化钼、石墨等来进一步改善。

虽然现在已经找出拨片的最佳原材料为尼龙6,但是有一些问题依然存在:1、尼龙生产过程中结晶度对其性能的影响。2、至今很少见到有专门生产符合演奏标准的专用尼龙材料的厂家。3、由于上述原因少数个人生产作坊在生产和价格上进行垄断,使得拨片价格不断上涨,同时,拨片的质量也因缺乏竞争和比较难以得到提高。需要说明的是,在科学技术迅速发展的今天,这些问题完全可以解决,制造出符合演奏标准的专用尼龙材料也未尝不可。这也就需要从事阮演奏的相关人士联系这方面的生产商和材料研究方面的技术人员,在一定的环境下进行生产。这个过程中需要投入大量的时间、技术、财力、精力等,对于个人而言是难以承受的。在此也希望有关群体或部门对此进行深入研究,与相关厂家和技术人员联合,解决尼龙拨片中存在的问题,从而找出理想的尼龙拨片。

对拨片的研究,我本人在初学阮的时候已经发现拨片所存在的一些问题,并一直在这方面努力。在研究学习的过程中,因为自身知识有限,遇到了很多困难。期间,多次受到我的老师——宁勇教授的启发和指导,通过长期的实践与研究,最终写下此篇论文。希望能为广大学阮的朋友在拨片的选择和使用时提供一定的帮助。同时,还要向帮助我进行化学研究分析的华南师范大学化学与环境学院的曹玉娟老师和石光老师表示感谢!

参考文献:

[1] 《高分子材料》黄丽主编 化学工业出版社 2005

[2] 《高分子材料概论》青岛科技大学 吴其晔 冯莺 著 机械工业出版社,2004.

[3] 《材料成形技术基础》迟剑锋 吴山力 著 吉林大学出版社出版社 2001. 

[4] 《聚合物材料——结构、性能、应用》(德)G•W•埃伦斯坦 著 张萍 赵树高 译

化学工业出版社 2007

[5] 《结晶化学》邱关明编 华中工学院出版社 1986.11

①尼龙棒是以聚酰胺树脂为主要原料、经挤出成型制得的塑料棒材,即PA棒。具有韧性好、耐磨力强、耐油、抗震、拉伸、弯曲强度好,并具有吸水性小、尺寸稳定性好等特点。被用来加工各种耐磨的高强度零件,其用途广泛,是以塑代钢、铁、铜等金属的好材料,是重要的工程塑料。

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责任编辑:贺绍伦