木材作为一种有机物,疏松多孔且极易因湿度产生变形(扭转、弯曲)和尺寸变化。
木材被砍伐后,水分以两种方式存在:自由水和结合水。当木材暴露在空气中,迅速开始流失自由水。到达纤维饱和点亦即 FSP(含水率 30% 左右)后,木材开始损失结合水并正式进入干燥过程。
很多工厂如 Martin 把湿材购入后会干燥致内部含水率趋近 0 而后放置在 45% 相对湿度的环境中自然回复,有一些工厂比如 Taylor 还会进行 Torrefied 的处理,这是一种木材老化的工艺,可以使处理完的木材有大龄木材的特性(强度增加,密度减小,耐湿度变化能力增强),Bourgeois 的老化工艺也有类似的地方。顺带一提,烘干也有很多种方式比如低温真空干燥,高温蒸汽干燥等,但是这个过程速度都不能太快否则会造成木材开裂。根据目前的研究结果和实际情况可以证明,对木材恰当地热处理可以显著降低湿度敏感性增强木材自身的稳定性,外在表现是当季节更替时吉他不会由于面板对湿度过于敏感产生大形变而造成弦距的剧烈变化。
木材其实自始至终一直在与外界环境进行着水分交换,做成成品吉他后也是如此。木材的平衡含水率的意思就是这个水分交换速度达到平衡时的木材内部含水率,而相对湿度是描述空气中水分的相对含量,两者存在量化关系,当然其中也有温度的影响。
百度百科对相对湿度的解释如下:
相对湿度(Relative Humidity),用 RH 表示。表示空气中的绝对湿度与同温度和气压下的饱和绝对湿度的比值,得数是一个百分比。(也就是指某湿空气中所含水蒸气的质量与同温度和气压下饱和空气中所含水蒸气的质量之比,这个比值用百分数表示。例如,某机房平常所说的湿度为 60%,即指相对湿度。)
但是木材的处理和油漆等工艺可以抑制这种水分交换以达到增加稳定性的目的(还有一些厂商喜欢在面板背侧刷虫胶漆来达到相似的目的)。
下图是在 70 华氏度下,木材平衡含水率随相对湿度 RH 的变化曲线(可以看出,木材的平衡含水率和相对湿度不是成正比关系的)。
M = 1800/W [ KH/(1-KH) + (K1KH + 2K1K2K2H2) / (1 + K1KH + K1K2K2H2)]
M = 含水率 (%)
T = 温度 (华氏温度)
H = 相对湿度 (%) / 100
W = 330 + 0.452T + 0.00415T2
K = 0.791 + 0.000463T – 0.000000844T2
K1 = 6.34 + 0.000775T – 0.0000935T2
K2 = 1.09 + 0.0284T – 0.0000904T2
EMC(平衡含水率) | |||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
相对湿度(%) | 华氏温度 | ||||||||||
0 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 | 110 | 120 | 130 |
5 | 1.4 | 1.4 | 1.4 | 1.3 | 1.3 | 1.3 | 1.2 | 1.2 | 1.1 | 1.1 | 1 |
10 | 2.6 | 2.6 | 2.6 | 2.5 | 2.5 | 2.4 | 2.3 | 2.3 | 2.2 | 2.1 | 2 |
15 | 3.7 | 3.7 | 3.6 | 3.6 | 3.5 | 3.5 | 3.4 | 3.3 | 3.2 | 3 | 2.9 |
20 | 4.6 | 4.6 | 4.6 | 4.6 | 4.5 | 4.4 | 4.3 | 4.2 | 3 | 3.9 | 3.7 |
25 | 5.5 | 5.5 | 5.5 | 5.4 | 5.4 | 5.3 | 5.1 | 5 | 4.9 | 4.7 | 4.5 |
30 | 6.3 | 6.3 | 6.3 | 6.2 | 6.2 | 6.1 | 5.9 | 5.8 | 5.6 | 5.4 | 5.2 |
35 | 7.1 | 7.1 | 7.1 | 7 | 6.9 | 6.8 | 6.7 | 6.5 | 6.3 | 6.1 | 5.9 |
40 | 7.9 | 7.9 | 7.9 | 7.8 | 7.7 | 7.6 | 7.4 | 7.2 | 7 | 6.8 | 6.6 |
45 | 8.7 | 8.7 | 8.7 | 8.6 | 8.5 | 8.3 | 8.1 | 7.9 | 7.7 | 7.5 | 7.2 |
50 | 9.5 | 9.5 | 9.5 | 9.4 | 9.2 | 9.1 | 8.9 | 8.7 | 8.4 | 8.2 | 7.9 |
55 | 10.4 | 10.4 | 10.3 | 10.2 | 10.1 | 9.9 | 9.7 | 9.5 | 9.2 | 8.9 | 8.7 |
60 | 11.3 | 11.3 | 11.2 | 11.1 | 11 | 10.8 | 10.5 | 10.3 | 10 | 9.7 | 9.4 |
65 | 12.4 | 12.3 | 12.3 | 12.1 | 12 | 11.7 | 11.5 | 11.2 | 11 | 10.6 | 10.3 |
70 | 13.5 | 13.5 | 13.4 | 13.3 | 13.1 | 12.9 | 12.6 | 12.3 | 12 | 11.7 | 11.3 |
75 | 14.9 | 14.9 | 14.8 | 14.6 | 14.4 | 14.2 | 13.9 | 13.6 | 13.2 | 12.9 | 12.5 |
80 | 16.5 | 16.5 | 16.4 | 16.2 | 16 | 15.7 | 15.4 | 15.1 | 14.7 | 14.4 | 14 |
85 | 18.5 | 18.5 | 18.4 | 18.2 | 17.9 | 17.7 | 17.3 | 17 | 16.6 | 16.2 | 15.8 |
90 | 21 | 21 | 20.9 | 20.7 | 20.5 | 20.2 | 19.8 | 19.5 | 19.1 | 18.6 | 18.2 |
95 | 24.3 | 24.3 | 24.3 | 24.1 | 23.9 | 23.6 | 23.3 | 22.9 | 22.4 | 22 | 21.5 |
98 | 26.9 | 26.9 | 26.9 | 26.8 | 26.6 | 26.3 | 26 | 25.6 | 25.2 | 24.7 | 24.2 |
以我们的标准来讲,木材的含水率平衡在 8% 稳定几个月后就可以上线使用了。那么这个 8% 又是怎么来的呢?
因为气候条件的不同,平衡含水率在各地各个月份差别都很大,8% 其实是接近美国的标准。因为美国很多地区的空气相对湿度保持在 45% 左右,温度在 15~30 摄氏度左右,这样就可以通过上文的公式算出平均平衡含水率。
其实最好的方法是针对每个城市制定不同的含水率环境,然后全程在这样的环境下制作吉他,这样吉他到了乐手手中就不会产生很大的形变。可是世界上没有这样的吉他厂商,所有的厂商都有自己的湿度环境标准。
但是不控制温湿度也不是个好主意,因为这会造成这一批吉他可以用,下一批吉他全部打品或者全部弦距非常高的情况。。。
大陆境内保持整条线恒温恒湿的吉他制造商屈指可数,因为这块成本是一笔很大的开销并且可能看起来 “性价比不高”,不过我们认为这是做出好吉他必不可少的条件之一,毕竟木材在这种条件下储存可以增加稳定性。
即便如此,还是建议大家在琴盒内部放置湿度仪来保护爱琴,因为过大的湿度跨度会造成木材开裂等不可逆的损伤。