A Utilização de Materiais Alternativos na Fabricação de Pianos

A Utilização de Materiais Alternativos na Fabricação de Pianos Acústicos
Steve Brady, RPT (EUA)
Tradução e Adaptação de Francisco Motta
Afinador de Pianos
Belo Horizonte - MG
O Piano foi inventado a mais de 300 anos e é considerado um instrumento
musical “tradicional” como o violino ou o violão. Tal como muitos instrumentos,
nós tendemos a pensá-lo como tendo sido construído a partir de materiais
naturais como madeira, couro, feltro, ferro e metal. De fato, os primeiros
pianos eram feitos apenas com estes materiais. Desde os seus primórdios foi
considerado como uma subespécie do cravo. Entretanto, o “Gravicembalo Col
Piano e Forte” evoluiu para o moderno piano de cauda, e no processo mudou
drasticamente de tamanho, peso e som assim como mudaram os materiais de
sua construção. Na verdade, muitos materiais utilizados nos pianos de hoje
foram, em um momento ou outro, considerados “não tradicionais”, logo,
também experimentais.
Os primeiros pianos eram essencialmente Cravos equipados com martelos que
golpeavam as cordas, ao invés de tangidas pelo plectro. As cordas eram feitas
de metal – ferro para as cordas do agudo, latão ou bronze para os baixosassim como também as cravelhas, os diversos pinos para cavaletes, engate de
cordas, nozes, básculas e diversas articulações. Uma pequena quantidade de
tecidos de lã ou feltro eram utilizados para silenciar as peças do móvel. Os
martelos dos primeiros pianos tinham almofadas de couro, apoiadas pela
madeira ou por rolos de pergaminho, e eram anexados às hastes de madeira
ou cabos. O restante do instrumento teria sido construído de madeira –
cipreste, pinho e abeto, formando a Tampa Harmônica e o cinturão – enquanto
o Cepo, Cavaletes e outras régua para fixação de pinos eram feitas de madeira
como nogueira, faia ou maple. Um século se passou antes que esta receita
básica de piano começasse a mudar significativamente.
Barras de Ferro e Aço Temperado
Durante o século XVIII, o arame utilizado como cordas em cravos e pianos era
feito do que hoje é chamado de ferro mole. Em 1810, Pleyel (Paris) patenteou
um processo de produção de arame de aço temperado e a sua introdução nos
pianos, durante os próximos 30 anos, pode ter sido o primeiro passo real de
substituição de materiais tradicionais. O corda de aço temperado podia ser
submetida a uma tensão maior que a corda de ferro, afim de produzir um som
mais poderoso, o que era procurado cada vez mais pelos músicos, e portanto
era visto por muitos como um avanço em relação a utilização do ferro.
Quando as cordas de aço temperado começaram a aparecer nos pianos, foi
necessário reforçar sua estrutura com barras de ferro. Mesmo se utilizando de
cordas de ferro mole, a tensão somada de todas as cordas na estrutura do
piano eram de várias toneladas. Isto já era o bastante para fazer com que,
eventualmente, o instrumento simplesmente começasse a desmoronar. Ainda
em 1800, houveram uma série de tentativas de se utilizar, barras, tubos e
placas de ferro, reforçando a estrutura do pianos contra a tensão das cordas.
Com este surgimento das cordas de aço temperado, e consequentemente
grande aumento da tensão, a procura por um material mais adequado para
sustentação decolou pra valer. Em 1825, Alpheus Babcock, um fabricante de
pianos de Boston (EUA), conseguiu construir uma chapa de ferro fundido,
inteiriça, para um piano “Square”. Até o final do século XIX, praticamente
todos os fabricantes de pianos, já haviam adotado este elemento, esta peça
inteiriça, a “chapa de ferro fundido” que é uma das características marcantes
do piano moderno.
Martelo de Couro x Martelo de Feltro
Nas escolas de fabricação de pianos inglesas e vieneses do século XVIII, as
cabeças de martelo das eram construídas de camadas concêntricas de couro,
coladas num molde de madeira. O couro é firme e flexível, porém tem muita
desuniformidade em relação à dureza ou suavidade, resultando em muitas
variações de timbre. De acordo com Rosamond E.M. Harding, em “The
Pianoforte: Its History Traced to the Great Exhibition of 1851” (Heckscher,
London, 1978), mesmo já bem tarde, em 1856, quando o couro de veado “era
considerado o material mais durável para revestir a cabeça do martelo; seria
uma satisfação geral se as peles sempre fossem da melhor qualidade, sendo
da mesma espessura em toda área e tendo também a mesma elasticidade, o
que infelizmente nunca foi o caso.” Até então as experiências para se dispor de
um martelo com material mais consistente do que a cobertura de couro, já
vinham sendo feitas à muito tempo. Esta busca incluiu tentativas com pano,
cortiça, borracha da Índia, esponja e pavio. A Primeira patente de martelos
cobertos com feltros foi concedida a Jean Henri Pape, de Paris em 1826. Na
segunda metade do século XIX, feltros e couros foram utilizados em várias
configurações, e finalmente percebeu-se que um material “não tradicional” se
tornou um novo paradigma.
Cobertura de Teclado: Marfim ou Plástico
Muitas vezes um material tradicional se torna indisponível e tem de ser
substituído. O melhor exemplo disto foi a substituição das coberturas de
teclado de marfim por plástico. Embora alguns fabricantes começassem a
utilizá-lo em instrumentos mais baratos já em 1930 ou até mesmo em bons
pianos de cauda na década de 60, somente após diversos países aprovarem
leis em 1973 e 1989, que proibiram a importação e venda de marfim de
elefante, é que o plástico se tornou material padrão para a cobertura de
teclado. A procura por um material alternativo pode ter começado, entretanto,
ainda no final do século XVIII. Harding lista diversas patentes registradas entre
1788 e 1840 sobre a cobertura do teclado com materiais como o vidro,
esmalte, ossos, chifres, madrepérola e porcelana. O marfim era apenas bonito,
e não foi pensado para ser tão eficiente quanto o era. Hoje, muitos fabricantes
descrevem sua coberturas de teclado como marfim sintético, e buscam
formular um material que tenha as mesmas propriedades desejadas do marfim
natural: textura e capacidade de absorver umidade.
Couros Sintéticos
Recentemente a camurça natural era o material escolhido para algumas peças
do mecanismo. Os roletes e os atrapes do piano de cauda eram assim
cobertos, como também as nozes do mecanismo do piano vertical. Já nos
anos 60 e 70 alguns fabricantes começaram a cobrir essas peças com
materiais alternativos, onde se constatou altos e baixos neste aprendizado, até
se conseguir uma definição. A Baldwin tentou utilizar nas nozes do piano
vertical um material chamado de Corfan, que se mostrou duro e barulhento
após vários anos de uso. Acionada rotineiramente pela Garantia, a empresa
então o substituiu por Ecsaine, um outro material sintético. Nos anos 60, a
Steinway experimentou a substituição inteira do rolete (e não só o seu
revestimento) por uma peça sólida de feltro de martelo. Após alguns anos de
feedbacks negativos sobre este rolete experimental, a Steinway retornou ao
revestimento de camurça convencional.
Recentemente, entretanto, ambas as fábricas de Nova York e Hamburgo tem
substituído a camurça natural pelo Ecsaine no revestimento dos roletes e
atrapes. Tal como acontecia com o revestimento de couro dos martelos a 150
anos atrás, o problema é que as propriedades da camurça natural variam
muito de uma pele para outra. Também é difícil conseguir uma camurça que
seja macia e flexível o suficiente para evitar ruídos em vários pontos diferentes
do mecanismo. Por outro lado, o Ecsaine tem todas as propriedades
procuradas na camurça, ao passo que é completamente uniforme entre uma
peça e outra.
Movelaria
A maioria dos fabricantes de pianos já incorporou materiais alternativos nas
peças do móvel do piano. Produtos de madeira laminada (compensados) ao
invés de madeira maciça, tornaram-se comuns em algumas partes do móvel
(assim como na Tampa Harmônica). Produtos da engenharia moderna da
madeira, como o MDF (medium-density fiberboard) e peças de plástico
injetado são frequentemente utilizados em áreas não estruturais. Pelo menos
um fabricante europeu de pianos de cauda de alta qualidade utiliza um
material a base de papel, muito parecido com o papelão, em áreas não
estruturais. Suspeito que este material seja utilizado por outros fabricantes.
O Acabamento dos pianos também mudou muito ao longo dos anos. O
acabamento tradicional nos séculos XVIII e XIX era a Goma Laca. Era um
verniz feito a partir de detritos de insetos, dissolvido em álcool, com pouca
toxidade e que quando era danificado poderia ser facilmente reparado.
Entretanto era de difícil e demorada aplicação e a sua expressão mais elevada,
chamada de “French Polish” requeria muita habilidade.
Os vernizes são feitos de através do dissolvimento de resinas diversas em óleo.
Uma vez expostos a luz, eles tendem a escurecer e enrugar, na medida em que
envelhecem.
Em 1928 foi desenvolvido o verniz nitrocelulose. Essencialmente é uma goma
laca sintética feita a partir de celulose dissolvida em diluentes voláteis, como a
acetona, que pode se aplicado com revolver de pintura e tem uma secagem
mais rápida do que o verniz à óleo, o que o tornou mais atraente para
utilização num processo industrial. Este verniz é altamente tóxico.
Em meados do século XX, a indústria química desenvolveu vernizes
poliuretânicos e adaptou o poliéster para a madeira. O primeiro é atualmente
utilizado para acabamento acetinados. O poliéster, que é um plástico
basicamente, se tornou muito popular e é, muito provavelmente o acabamento
alto-brilho que você vê nos pianos novos (black piano). O acabamento com
poliéster é extremamente tóxico em sua forma líquida, entretanto é
extremamente resistente a quase tudo o que um piano pode se exposto,
químico ou mecanicamente.
Plásticos, ABS e outras resinas no Mecanismo
De todas as substituições de materiais ocorridas desde o desenvolvimento do
piano moderno ,na segunda metade do século XIX, esta será a mais dramática.
Alguns poucos fabricantes de pianos, sobretudo a Kawai (Japão) e Mason &
Hamlin (EUA), têm investido muito em pesquisa e desenvolvimento no projeto
e produção de peças de resina para o mecanismo de seus pianos. Ao contrário
do que se pensa, o objetivo não é a economia, já que o custo da pesquisa e
produção são bastante substanciais. De acordo com Bruce Clark, engenheiro
sênior da Mason & Hamlin e de uma subsidiária de mecanismos para pianos
chamada “Wessell, Nickel & Gross” (WNG), “ A única razão é a fabricação de
peças melhores. Em 1850, a madeira era o material High-tech para
mecanismos de pianos, isto não é mais verdade.”
Os primeiros mecanismos com peças de plástico apareceram no final da
década de 40. Como o material foi utilizado apenas em pianos pequenos,
sobretudo os do tipo “espineta”, pode-se pensar que o objetivo naquele
momento era diminuir o custo. Entretanto, essas primeiras peças de plástico
também apareceram em alguns pianos do tipo “console” fabricados pela
empresa “high-end” Mason & Hamlin, portanto há possibilidade de terem sidos
almejados outros benefícios como a uniformidade e estabilidade.
Os primeiros mecanismos de plástico incluíam os “joelhos” das espinetas,
diversas flanges (boquetas), atrapes, e até mesmo as básculas dos
abafadores. Infelizmente, todas estas peças desta fase inicial, fabricadas de
Policloreto de Vinila (PVC), foram condenadas ao fracasso, porque os
plastificantes que garantiam que este material fosse flexível, aos pouco
deixavam a peça, e elas então se tornavam frágeis e quebradiças, num prazo
inferior a 15 anos. Quem era técnico de pianos na década de 70 (sobretudo
nos Estados Unidos) deve muito aos “Joelhos” das Espinetas que garantiram
seu emprego e muitos serviços.
Esta tecnologia do uso de plásticos e outras resinas já caminhou muito desde o
seus primeiros dias. A Kawai começou a utilizar o Acrilonitrila butadieno
estireno (ABS) para a fabricação de algumas peças do mecanismo, ao final da
década de 60. Ele tem se mostrado extremamente durável. De acordo com
Don Mannino, diretor de Formação Técnica da Kawai norte-americana “ a
Kawai se comprometeu nesta vanguarda de aperfeiçoar os mecanismos, seja
no aspecto da consistência da sensibilidade e confiabilidade, bem como com a
aplicação precoce do ABS nas flanges do mecanismo vertical, a qual se
espalhou para o cabo do martelo, básculas e alavancas. Nos pianos de cauda,
as flanges dos martelos, básculas, alavancas de repetição, e todo o mecanismo
dos abafadores são fabricados em ABS. Na atual versão do mecanismo,
chamada de “Millennium III” e encontrada nos modelos Kawai de nível
superior, o ABS é reforçado com fibra de carbono, tornando as peças mais forte
ainda e com menor massa. Conforme a Kawai, o resultado é um mecanismo
mais sensível às intensões do pianista, incluindo uma repetição mais rápida. O
uso de resinas no mecanismo permite a Kawai explorar a microengenharia das
superfícies de contato, afim de conseguir formas texturas ideais, o que seria
impossível com as peças de madeira.
O ápice no uso dos Composites
A Mason & Hamlin, através da subsidiária WNG reintroduz materiais
alternativos em função da alta velocidade. O engenheiro Clark traz um
argumento forte na busca de melhores peças e utilizado-se de materiais sem
tradição: “Quando você recorre a um novo material, se não houver proveito de
todas as suas propriedades, não haverá vantagem em utilizá-lo. No nosso
caso, o material (um composto de náilon e vidro) é 10 vezes mais forte do que
o maple em quanto pesa apenas o dobro.” Ao redesenhar radicalmente a
estrutura da báscula para remover e redistribuir a massa, Clark dispõe de uma
peça que se parece como as treliças de um ponte em miniatura, que embora
seja ligeiramente mais pesada do que uma peça de maple ela é muitas vezes
mais resistente. “Isto reduz a inércia, já que o centro de gravidade foi
descolado para próximo do eixo”, diz ele. “Não é razoável tentar isto com a
madeira”. Outras vantagens de se utilizar composites modernos invés de
madeira são que o composto é mais consistente ao peso e a força, enquanto é
imune as variações de umidade e temperatura.
De acordo com o sócio proprietário da Mason & Hamlin Mark Burgett, os cabos
dos martelos do mecanismo WNG são fundamentalmente tubos de fibra de
carbono, além de serem mais fortes do que os cabos tradicionais de maple,
são menos flexíveis. “ Muitos dos problemas relacionados com a entonação dos
martelos e sua homogeneidade se refere a inconsistência flexível dos cabos de
madeira”, diz Burgett. “Se um cabo é mais maleável do que o outro, o timbre
desta nota será mais escuro e poderá incluir ruídos indesejados. Com os cabos
de carbono, nós descobrimos que a entonação é muito menos necessária”.
Desde janeiro de 2010, todos os pianos de cauda Mason & Hamlin foram
equipados com mecanismos 100% Composites, assim como os mecanismos de
abafadores. A empresa relata que um mecanismo para pianos verticais está
sendo desenvolvido. Todas as peças WNG também estão disponíveis para
restauradores de pianos.
Defendendo a Tradição.
Atualmente, a maioria do fabricantes de pianos high-end ainda utilizam
mecanismos com peças de madeira em seus melhores pianos. A Steinway &
Sons age como quem não quer discutir com o sucesso:
“A Steinway & Sons tem uma longa e bem sucedida história com a utilização
do maple “hard rock” nas peças do seu mecanismo. Por mais de 150 anos,
artistas de todo o mundo escolheram o timbre da Steinway como padrão de
excelência.
Estes artistas esperam aquele som e toque exclusivo toda vez que vão tocar
num piano Steinway. Nós temos um forte compromisso para com o mundo da
música, garantido que as expectativas continuarão a serem cumpridas. Com
relação a este compromisso, nós da Steinway sentimos que a nossa escolha
de materiais em peças para o mecanismo influencia não apenas o toque de
instrumento, mas também contribui excepcionalmente para o timbre. A
utilização de peças em “hard rock maple” em todo o mecanismo é um
ingrediente experimentado pelo tempo e nós continuamos muito satisfeitos
com maple, enquanto material escolhido para os nossos pianos Steinway, nós
continuaremos a construir os nossos pianos para um “padrão” e não para um
preço.”
Desta mesma forma, a Bösendorfer afirma que a empresa “...sempre utilizou
componentes e métodos tradicionais na elaboração de seus instrumentos.
Ainda não houve nenhuma razão para mudar a tradição de 180 anos no uso de
componentes orgânicos e naturais.”
Eixos do Mecanismo
Mesmo quando os fabricantes de pianos tem tido experiências com peças do
mecanismo de plástico ou outros compostos, em geral o material dos eixos do
mecanismo (os pontos de articulação em que as peças individualmente balança
ou giram) continuavam os mesmos tradicionais. Tradicionalmente o eixo
consiste de um pino central que se mantem firme na madeira através de uma
bucha de casimira (tecido de lã) inserida na flange. O funcionamento adequado
depende da possibilidade da peça se mover livremente ao redor do pino de
maneira controlada (atrito, torque etc). Mas, como o feltro é altamente
susceptível as variações de umidade, ele incha e aperta (num nível superior), e
folga (num nível inferior). Por isto a existe a sensação de mudança drástica no
desempenho de um mecanismo conforme a época do ano. Nos casos
extremos, um mecanismo exposto a altos níveis de umidade podem se tornar
pesados e lentos, enquanto as teclas podem até travar. Por outro lado, num
nível de umidade muito baixo, as flanges podem ficar tão folgadas que poderão
aparacer no pianos muitos ruídos indesejáveis.
Esta tendência dos mecanismo de pianos a reagirem a níveis de umidade
radicais levou a Steinway, cujos pianos são enviados para destinos de
realidades diferentes, a procurar formas de proteger os eixos do mecanismo
contra estas alterações.
Uma solução inicial remete-se ao final do século XIX e início do Século XX, que
consistia em tratar as peças de madeira do mecanismo com parafina líquida,
selando-as ou, pelo menos, retardando a absorvição de umidade pela flange. O
problema foi que, após um longo período – décadas na maioria dos casos, a
parafina migrava para o embuchamento de casimira dos eixos, onde os pinos
de metal reagiam e provocavam o zinabre, tornando o mecanismo lento,
muitas vezes impossível de se tocar.
Numa outra fase importante, em 1962, a Steinway foi pioneira no uso de
plásticos modernos em pianos, quando introduziu as buchas para flange
“Permafree”, fabricadas com Teflon. Substituir as buchas de casimira por um
material inerte, que não reage com as mudanças de umidade, parecia um
passo revolucionário no sentido de assegurar um mecanismo consistente e
estável. Mas, na prática, as novas buchas estavam longe de serem imunes a
problemas – o que a Steinway não percebeu é que as alterações dimensionais
no orifício da madeira da flange afetaria a bucha de Teflon. Quando a flange
inchava com a umidade, ela exercia maior pressão sobre o teflon, que por sua
vez fazia uma pressão maior ao eixo, tornando o mecanismo pesado e lento.
Inversamente, quando a baixa umidade fazia a flange encolher, a bucha de
teflon folgava na madeira, causando um clique perceptível quando a tecla era
pressionada. A Steinway redesenhou duas vezes as buchas de teflon para
superar estes problemas e na terceira vez obteve um bom funcionamento.
Entretanto, em 1981, cansada da má fama dessas buchas, e com dificuldades
para treinar técnicos para os novos métodos relacionados com a bucha de
Teflon, a empresa substituiu o Teflon sólido pela casimira embebida com teflon
líquido, no processo denominado “Steinway Permafree II”. Este processo ainda
é feito hoje e com bons resultados.
Atualmente a Mason & Hamlin admitiu uma ideia sobre eixos de mecanismos
sintéticos, num outro nível. Primeiramente ela substituiu os eixos tradicionais
de metal niquelados (“prata alemão”) por rolamentos de agulha inoxidáveis.
“Os rolamentos de agulha são muito mais duros do que os eixos de metal”, diz
Burgett, “ e eles estão disponíveis em incrementos de 0.0000, milésimos de
polegadas, contra os 0.000 centésimos dos eixos tradicionais de latão. Isso nos
dá um controle excepcional no ajuste.” Outra mudança foi a substituição da
bucha tradicional de casimira por um outro material composto. A composição
deste material é ainda segredo industrial, diz Burgett que pondera, porém, que
o material de que são feitos as novas buchas é muito mais duro do que o feltro
ou teflon e muito resistente a danos. “Os eixos do novo mecanismo são
absolutamente inalteráveis pelas variações de umidade, e são muito
consistentes de uma nota pra a outra. Isto significa que temos um controle
extraordinário sobre o atrito e portanto sobre o peso de toque”.
O que virá a seguir?
Outros fabricantes de pianos tem feito experiências com materiais compostos.
Por exemplo o fabricante de pianos high-end, Steingraeber & Söhne já utiliza a
fibra de carbono em sua Tampas Harmônicas do sistema Phoenix. Eu mesmo
conheço algumas pessoas que já tentaram construir toda a estrutura de um
piano - no caso a chapa, o cepo e o tampo harmônico – de composites (o
sonho de criar um piano tão leve que uma ou duas pessoas poderiam
facilmente pegar e colocar em um van. Tais instrumentos poderiam também
conservar os recursos naturais no que se refere a madeiras preciosas, além de
que poderiam permanecer mais bem afinados do que os pianos construídos
apenas de madeira. Mas, enquanto os pianos fabricados de composites
permanecem ainda nos sonhos, a história é bem clara: enquanto os pianos
ainda forem construídos sempre haverá espaço para materiais alternativos.
Steve Brady, é autor de “Under the Lid: The Art and Craft of the Concert Piano
Technician” (Byzantium Books, 2008)”, atualmente trabalha como técnico em
cada verão no Festival de Música de Aspen. O resto do ano, ele presta
serviços, restaura pianos e ensina tecnologia pianística em Seattle.