木製武器材質選擇與特性分析

作者:James Goedkoop
譯者:周彥博

以下文章整理自[木劍 、杖 、與相關木製武器(Bokken, Jo, and Related Wooden Weapons)]一書的第一章,此書的其他章節則涵蓋了合氣道訓練中,各種不同武器的起源,設計資料與製作方法。本文首次發表於1999 年五月/ 六月版的今天合氣道雜誌(英文,Aikido Today Magazine,Issue #63; Vol 13, No. 3),作者James Goedkoop,筆名Kingfisher Woodworks,曾為合氣道練習和其他刀劍相關的武術生產過數以千計練習武器的專家。

序論

若要判定木劍、杖和其他的傳統日本木製武器品質的好壞,完全地取決於木材本身的紋路正直與否。雖然說有數以千計的木材可供選擇,但是卻只有少數幾種的木材適合被當作訓練用的武器。

日本人長久以來總是習慣用他們本地所產的常綠白橡樹 (白?) 作為練習用的武器,而他們的木製武器常常需要承受對手木製武器或盔甲的相互撞擊;通常來說,?木在傳統工藝上上不是一種很好的木頭, 但是卻很堅韌,不易折斷,相對密度也很適合作為承受衝擊的工具,通常是被做成手握的柄或武術裝備;雖然其他類似?木或珍貴的熱帶性植物木材在日本也是可以被找到,但由於產量稀少、價格過高或外觀不適合等因素, 一直沒有如同?木一般被傳統日本武術家所廣泛採用於木製武器上。

在推廣日本傳統武術到世界各角落的過程中,尤其是那些找不到可以生產相關練習器具的地區,推廣者往往會在當地沒有日本傳統智慧與製程經驗的情況下,嘗試著以本身所了解的知識,在當地研發與傳統 武器相同或相似的木製武器;也因為這個趨勢,越來越多的外國人(這裡指的是非日本人的外國人)了解日本平常武術練習上的木製武具與祭祀觀賞用的木製武具有什麼材料上與製作上的區別;進而許多外國的開業者察覺到, 許多海外的練習者會被純粹高品質與做工精細的木製武器所吸引,而研發採用較高貴木材作為製作與販賣,外國練習者也樂於以較精美高貴的木質作為武器訓練上的工具。但這個觀法卻不被傳統日本或非日本武術所鼓勵與接受, 作者Goedkoop認為這是因為過度精美的練習武具會阻礙武器練習(因為在練習的過程中,可能因為為了保護高貴的木製武器,而減低武器間的相互衝擊,進而使原本的招式動作變形或過於畏縮,喪失武術招式中原有的含意)。 下列各部分將引導讀者了解各種不同的木材和它們的適當使用得情形。

不管是粗糙的或是精細的木製武器,木質本身就是武器的一部份;它的強度、密度、穩定性、顏色和材質是是決定品質的因素。雖然一個二流的武器可能來自一個尚好的木材,但沒有一個好的武術家會將一個二流的木材當作一個好的練習武器。

通常只有少許的類型的木材是適合作成武器的;尤其要找到比二呎長的一些且密度適當與可承受衝擊力的樹木是比較困難的。大多數的硬木, 像是美國本地產的橡樹、楓樹、櫻桃木、胡桃木等幾十個商業的品種, 和一些現代的組合性木材,不是外表不太美觀,就是本身存在著機械性的缺點,並不太適合於傳統的武術上面。對於有這麼多種材料卻沒幾種可以選擇,在現代的木工藝界來說真是令人感到有點意外。

以下的敘述和資料,包含了以數百種木材為樣本,製成數千種不同的日本武術木製武器,整合了在實際練習時測試的真實數據做成的結論;此外,資料分類(categorize information)的觀念對於本次的研究是必要的, 單一個體的表現將視為這整個品種的平均表現;但是讀者必須知道每個自然產的木材之間多多少少存在著差異性;譬如說,美國黑胡桃木(American Black Walnut)大體上無法承受高衝擊力,且抗凹痕能力低, 因此我們大致上可以推斷,大部分的黑胡桃木(Black Walnut,不一定是美國種的)也存在著類似的情形。但是在一些特殊的情況下,有些有缺陷的木材經由木工的巧手或特殊製程,也會變成良好的木製武器。還有一種情況也是被必須考慮到的, 有些出產自特定的地域山胡桃樹(hickory)品質非常好,但是相同的山胡桃樹(hickory)品種換個出產地卻變成次極品,這個情況將在稍後被討論。


衝擊力試驗

木材的好壞可以從許多方面來評斷,其中最主要的特性是木材遇到突然撞擊時所本身的承受強度與安全性。下圖是各種不同木材受到與本身相同木材相互撞擊時所產生的力量強度圖,橫軸為各種木材,縱軸為撞擊能量。 撞擊產生的機器為彈簧所構成之夯實機(註),測試的木材每一個大小厚度均相同,撞擊的力道也相同。本次實驗的目的是測驗木材本身是否足以擔任作為武器的材質,並找出其他具有相對數值的木材,甚至包含那些因為別的原因而被認如不適合當作武器的木材。

(註:對物理有興趣的人可以參考一下;:木材的自然強度(natural strength ),也就是木頭本身在緩慢的情況下受重物壓迫與釋放的形變過程與數據,可以在許多的參考書中查到;然而本實驗的目的,在於測試當木質本身受到忽然撞擊時, 木質本身的強度變化,就如同武術練習時武器相互撞擊時的情形一般。夯實機的彈簧,是由纖維玻璃所構成,可以每次產生近乎相同的夯實力道;彈簧的變形量與夯實力道大小成正比,撞擊能量E可以由下列公式計算:E=1/2ky**2, 其中y是彈簧變形量,k是彈簧係數,撞擊能量與彈簧變形量的平方成正比;樣品受到持續增加的撞擊能量直到木材本身完全變形毀壞為止。圖中每個材料表現的數值是當木材已完全變形毀壞時的撞擊能量值,每種木材至少做過五次以上的相同實驗, 並取其平均值最為圖上最後的結果;數值越高,能接受瞬間撞擊的力道也越大;相反的,數值越小,表示這種木材越易因撞擊而碎裂。)

若以圖上做左邊的白松木為參考質(White Pine),美國白橡木和紅橡木(American White and Red Oak,圖中標示2的木種)具有足夠承受撞擊力道的強度,但是這兩種木頭本身內部具有環狀的孔洞, 若木頭裁切時將這些具有缺陷的紋理暴露在外時,將對木頭本身的強度產生極大的傷害。

在很多的實驗中,我們發現許多非常硬且非常重的的硬木 , 像是非洲黑檀(African Ebony),是很容易因撞擊而碎裂的。其他異國的品種,像是綠心硬木樹(Greenheart)、 黑櫻桃樹(Blackheart) 、黑檀(Blackwood)等硬木雖然受到衝擊時, 木體本身不易變形,但卻具極低的抗撞擊性,也就是說,這些木材極易因為受到撞擊而碎裂。有一種熱帶產癒瘡樹(Lignum Vitae)的情形更嚴重,它極易因為大氣溼度改變而產生表面的裂痕,若拿這種木頭來當武器練習,那可是大大的不智啊!

圖一,常用武器木材之衝擊能力承受圖(按一下可以觀賞上述實驗的各式木材所能承受之衝擊能量圖的放大)


材料

不同的情形須選擇不同的材料和不同的武器來應對。下列推薦且詳述各類的木材與其特性:

· 日本白?(Shiro Kashi (Japanese White Oak)

日本的武術家所稱的白?其實是指日本出產的白色的橡木,它內部結構緊實,具有放射狀的紋理,性質大致上與北美白橡樹相似。年輕的樹木呈現骨白色或淡黃褐色,隨著年紀的增長,木材顏色會漸漸變深。 日本產的白?與北美白橡樹有些不太一樣,日本白?是多年生四季生長的長綠植物,不像北美紅橡樹或白橡樹一般,內部沒有明顯的環孔材*;若木材內部存在著這種開放式的孔洞的話,木材遭受撞擊時將會對的本身硬度產生危害, 日產的白?比北美白橡樹還要好,沒有環狀孔穴的缺陷,而且抗凹陷,承受撞擊的能力也比北美白橡樹還要好。

然而,日產白?作為木製武器有兩個缺點,一是木材本身的不穩定度較高,它極易因為大氣中溼度的改變而變形;第二,隨著時間的增長,武器本身的強度也會減弱,這也是所有橡木共同的缺點。在測試的過程中, 較老的白?木很難保持原來的直線性,且外表較乾,內部易產生了空洞,在相互撞擊的實驗中也較年輕木材容易碎裂。

顯然地,白?算是一種好品質的木材,做為練習用可以保持著好幾年的優良特色,但是木材也有一個壽命的限制。

(註:環孔材,Ring porous wood,在橫切面上春材管孔較秋材者大,差異明顯,在春材部分形成明顯之孔圈)

· 白蠟樹(梣木White Ash)

梣木家族最為人熟知的木材就屬白蠟樹了,木材重且強度大,常被用於球棒、工具用的木製柄、船槳等器具。白蠟樹以高穩定性而聞名。它比北美出產的其他類硬木更不會扭曲、變形。

白蠟樹屬於環孔硬木,白蠟木亦可分為硬(Northern Hard)及軟(Southern Soft或稱為Swamp Ash)這兩款。硬的白蠟木相當的堅硬及沉重,顏色是奶油色,它的木心的部分是較軟的部分, 呈現粉紅或棕色的顏色,這裡的的氣孔較大,受到直接撞擊時將不會產生凹痕,這將導致這部分的木材直接碎裂,因此並不適合被當作直接撞擊用的武器,譬如木劍等,但相反的,由於環孔材所產生的材料特性, 讓木材本身具有連續性,是最為長矛和薙刀上的長軸部分的非常最好的材料之一。

· 樺樹(Birch )

樺樹相當重和硬度高。它與楓樹相似,外表平坦, 質地緊實且具有等軸結晶結構。白樺木指的是樺樹樹皮和心材之間的白色邊材,而紅樺木指的是相同的樹木中的心材部分。 樺樹生長在中緯度的森林地區,並且是一個重要的商業硬木。樺樹具有能承受高撞擊力的特性,因此極適合做為杖、棒、薙刀等武器。而它的缺點是,在受到強力的撞擊時,會在木材表面留下凹痕。

在 1950 年代,美國林木產品實驗室發展了在高壓的環境之下, 粹取樹脂與膠壓木(Compreg,一種被壓縮浸漬的木材)的製程,當時就是以樺樹做為主要原料。一直到現在,樺樹仍然是膠壓木的主要原料之一。

· 高衝擊等級的山胡桃樹(Impact Grade Hickory)

山胡桃樹主要分布在亞洲,中美洲和美國北部,全世界至少有16個不同的品種;混合的山胡桃樹,主要做為家具和櫥櫃,在美國各處在木材堆置場中是隨處可見的。由於缺乏比較適當的描述, 這裡[高衝擊等級的山胡桃樹](Impact Grade Hickory)指的是指美國阿帕拉契山脈中央的某個小區域所出產的適合當作木製武器的山胡桃樹品種;除了木製武器之外,這裡的山胡桃樹也極適合做成櫥櫃等家具。 這裡生產的 "高衝擊等級的山胡桃樹" 大部分是骨白色的或淡紅色的,具有密度高,質地緊實且具有等軸結晶結構,表面平滑等優點。它承受衝擊的能力遠遠超過所有本地所產的木材, 也超過已普遍使用於木製武器的日本白?的異國品種。幾使白?似乎會由於年齡的增長而變的易碎﹐但是山胡桃樹仍可保有它的有硬度與特性。雖然木材遭受重擊時表面仍然會殘留部分的凹痕, 但這是長久練習以來會留下的不可避免的自然痕跡。既使長時間連續地承受高能量的衝擊,木頭本身仍然不會輕易斷裂。這應是每個道場所應選擇的最好練習木材,它安全、強度夠、外表美觀且日常生活隨地可得, 正如同日本武術家選擇白?做為武器,在美洲的武術家可以考慮採用較好的山胡桃樹木做為木製武器的材料。

· 紫檀合板 (LRC, Laminated Rosewood Composite )

紫檀合板(以下簡稱LRC)指的是,藉由數層非常薄的樺樹薄片木,在極大的壓力之下製成的合成木材,外表呈現如紫檀顏色般的亮麗黑色,木材本身也十分穩定,強度也足夠。 LRC 所製成的武器有一些優勢,它的比重1.3,由於它的高密度與高硬度,使它十分適合做成較小型的武器,此外,由於是美國本地出產的樺樹即可合成,因此可以取代那些從熱帶進口的高貴硬木, 不會有資源匱乏的問題;此外,由於木材內部的任何微小空間都充滿著高壓所填充的樹脂,因此木材內部不受任何的溼氣影響,因此沒有受潮翹曲的問題。當整個木材經過細心的製作後, 其表面將會呈現如鏡子一般光亮平滑;由於LRC的密度相當的高,所製成的木劍可以在本身重量比例與劍身平衡中有良好的呈現,甚至與做成揮動起來與真劍有相同的觸感。整體而且, 它優良的物理性質,應該可以說是最接近真實刀劍的絕佳詮釋。然而,由於LRC本身不易因為受到撞擊而產生凹痕,會使人有LRC本身的受撞擊能力高過自然產的任何木頭的錯誤印象, 根據實驗的結果,雖然LRC承受撞擊的能力遠高過一般自然生產的木材,但也沒高過多少;此外,由於木材本身硬度非常大而不易變形,因此,若木材本身形狀具有銳利的邊緣時(像是木劍的刀鋒), 極容易因為受到撞擊,或是掉落至混泥土上,木材本身會因為無法形成凹痕而產生整體性的龜裂。由於木材本身是合成的原因,所製成的木製武器,其邊緣會變的很敏感, 武器本身很有可能因為撞擊而從末端邊緣角落附近開始毀壞,基於這些理由,並不建議使用LRC做為對練的武器,但是極適合買來做為自己單獨的素振練習、單獨劍招的練習、是防身之用或是其他特別的用途。

最後要考慮的是, 並不是所有人都使用又硬又重的木材做武器;大部分的人都使用適合自己習慣與經驗的木材做為自己慣用的武器材料,當雙方做武器練習時, 使用重硬武器木材的一方的確會對使用以預算導向所選擇麼木製武器的另一方做出嚴重的器具毀損。在安全與興趣考量下﹐在日常練習的雙方應避免使用過重過硬的武器,以免對對手的武器造成不必要的傷害。 這是彼此對練時應要有的心態,而不應該有:我的武器材質比較好,等一下就把你的木劍打斷等等的心態。

· 非洲黑檀(African Ebony)

幾乎所有的黑檀木,包括熱帶非洲出產的黑檀木,都是屬於一種非常硬且非常重的硬木,但要注意的是,黑檀木本身抗衝擊力量的能力卻不如本身硬度來的受人激賞。 包括紐西蘭產的科羅曼德黑檀(Coromondel Ebony )和西非產的加彭黑檀(Gabon Ebony),黑檀木本身的色澤呈現烏黑色,並偶爾帶有灰色條紋,與鋼琴上面黑鍵所使用的黑木(Blackwood)的性質相近, 由於黑檀本身的密度,絕佳的硬度和支撐能力﹐黑檀木一直以來是手握小型武器的絕佳選擇。但由於產地大多處於熱帶,考慮環保與產量的關係,現在應減少黑檀木的砍伐與使用, 目前有許多相似或更好的替代木材,聰明的使用者應該可以分辨何者是合適的選擇。

· 宏都拉斯紫檀(Honduras Rosewood )

世上有許多自然紫檀的品種,大都具有優良的整體物理性質,高密度,高抗撞擊強度與抗凹痕。宏都拉斯紫檀通常呈現暗棕紅色,帶有黑色或紫色的條紋, 它的美麗、令人目眩的條紋結構、炫麗的色彩變化常令人驚艷。大塊的紫檀木常常是珍貴到可遇不可求的,因此常被製成木製短刀、短棒等短器具,若要製成較長的木劍、 杖等常武器的話,就會顯的十分珍貴。由於紫檀十分珍貴,算是保育類的植物,因此作者也不建議使用作為對練武器的選擇。

· 玻利維亞紫檀木(Pau Ferro,又稱鐵木樹)

美國南方產的鐵木樹(Pau Ferro),又稱玻利維亞紫檀木(Bolivian Rosewood),它是一種相當重的木頭,外觀上與印尼紫檀木相似, 具有一身美麗的暗黃褐色,並帶有優美的黑色條紋。與其他熱帶產的木材相同,有極舒適且細緻的觸感,常被做成木劍、杖、薙刀的刀鋒等器具。

· 紫心木(Purpleheart Wood )

紫心木算是目前可以找到做為武器最大且最長的木材。由於樹木長的十分高大,因此十分適合拿來當作杖、棒、槍桿等武器的原料。 木質本身非常硬,木材紋理也十分的直,特別適合製成長武器。也由於木材本身非常的硬,因此那些需要彈性或需要彎曲的長武器可能就不太適合拿紫心木做為材質。 但是,紫心木在某些特殊的用途上還是一種便宜且普遍的好木材。

· 科羅曼德黑檀(Coromondel Ebony)

如同孟加錫黑檀(Macassar Ebony),科羅曼德 黑檀也是一種自然界出產的良好木材,常被製成木劍,杖等武器。由於極佳的特性﹐木材本身表現出獨特和明顯的感覺。 科羅曼德黑檀本身質地堅硬,木植細緻,難以加工,因此價格不斐;通常長於紐西蘭的科羅曼德,因此而命名。外表呈現顯著的黑色,帶有棕褐色的條紋花樣,有時也會出現綠色或其他顏色的斑點,可以說是所有森林中最美麗的木材之一。

對於比較要求質感的練習者而言,科羅曼德黑檀所製成的武器可以算是木製武器中的最佳工藝品了,但由於產量的極度缺乏,人們不應該無限制地使用此類獨特的自然資源做為練習的工具,這類的木材的使用, 最好是為了特別情形而保留--也許將來有一天可以把它當作禮物送給道場上資深的師範在使用會比較好。

· 奧色治柑橘木(Osage Orange)

美國西南部土產的奧色治柑橘木 ,常被美國傳統的製弓匠高度地使用在長弓的製作上。木頭剛切開時是呈現亮黃色,接觸空氣後才慢慢轉為黃褐色。 木頭本身密度不高,也不具良好的機械特質,但是彈性極佳,又不易斷裂,可承受高衝擊力,當奧色治柑橘木使用在長武器的時候,人們常會為木頭本身吸收衝擊的力道而感到震驚。

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