由纯碳纤维板制成钢琴共振板制造技术

本实用新型专利技术提供一种钢琴共振板，其特征在于共振板是由纯碳纤维板制成的，其厚度在１到１．５毫米范围，为美观起见，在共振板的双面或朝向钢琴外侧的单面上粘着优良的薄木质材料，如白松木薄板。由碳纤维板制成的钢琴共振板不仅具有轻质、高模量、高强度等优越性，并保证了共振板声辐射性能的各向一致性，可提高共振板频响特性，达到创新听觉的效果，也避免了木质共振板易于变形、开裂和受环境影响的弊端，可增加共振板的使用寿命。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及 乐器的构造技术，具体涉及一种用纯碳纤维板制成钢琴共振板的设计和制造技术。
技术介绍
钢琴音板作为钢琴声音的灵魂，是决定钢琴音色，音量的重要组成部分之一。音板主要包括共振板和肋木。现有的钢琴的共振板通常采用优质木材，为一块薄的板片，一般是由80到100毫米宽的板条拼粘而成。对用作乐器共振板的木材的要求不同于其他木材应用领域，它不但要求木材不能有开裂、节子、虫眼等缺陷，而且对木材的密度、年轮宽度、年轮数及微观特征等都有具体的要求。在共振板的横年轮方向上粘着肋木，即在共振板的背面粘贴着依照一定间距和斜度排列开来的特殊形状的木条。由于声波在木材中顺年轮方向的传播速度为5000m/s左右，快于横年轮方向的传播速度1450m/s，为了使声波以最快的速度沿着整个共振板传播， 并且使整个共振板均勻地振动起来，就要使声波在顺年轮方向和横年轮方向的传播速度的差距尽可能地缩小，肋木的存在，在很大程度上降低了共振板顺纹理与横纹理方向之间振动传播速率的差异。归纳起来，实木材料做共振板的优点是根据不同品质木材，传音效果不同，但整体传音效果、音质保持性能优于复合材料；缺点抗张力、抗温度湿度性能较复合板差，经过严格筛选、成型、干燥处理后，可以保证品质优良，这对选材和技术的要求较高，大大提高了造价。并且由于处理的方法或程度不同，仍不能避免湿度和温度的变化对音准稳定的影响，甚至导致共振板的开裂。为了避免木质材料做钢琴共振板的缺陷，钢琴的共振板也开始采用复合材料，复合材料的优点是抗张力、抗温湿度强，生产成本(材料、技术)较低，价格较低，钢琴复合材料共振板从根本上解决了长期存在的共振板开裂问题，由共振板开裂而造成一系列影响钢琴声学品质的困扰也随之消失；缺点传音效果差，音质保持能力差，使用2到3年就会出现不同程度的“回音”，音质下降，这是由于复合共振板是横向拼接制造，胶层影响声音传播造成的，因此多层板钢琴只考虑机械质量而不考虑声学品质，一般多做为初学用琴或练习琴，到了钢琴程度较高时，很多曲目在这种琴上就很难弹奏出“感觉” 了。总之，现有钢琴采用的共振板材料存在一定的问题，寻找性能优异的新材料，运用新制造技术，是钢琴制造领域的重要课题。
技术实现思路
为了解决现有钢琴共振板的上述问题，本技术在共振板材料和结构上提出了新的技术方案。随着新材料技术的发展，碳纤维材料以其独到的优越性，受到人们的青睐， 以往，碳纤维板的制造工艺不成熟，为了利用碳纤维的优越性，也有人曾尝试用三层松木片中间夹两层碳纤维布，最外面各加一层铝镁合金的办法制成钢琴的共振板，但技术尚不成熟。而今，随着碳纤维材料制造技术的不断成熟，给钢琴共振板的选材带来了新的契机。为了使钢琴的共振板对声辐射具有良好的频响特性，对其理想材料的要求是密度尽量小，材质轻，模量尽量高，力学性能均衡一致。经过设计和处理，碳纤维材料可以很好地满足这些要求。就模量而言，松木远不及铝镁合金，铝镁合金远不及碳纤维，纯碳纤维制成的碳纤维板的模量远高于铝镁合金板、松木板以及铝镁合金板、松木板加上碳纤维布制成的复合板。就比模量而言，第一代材料是钢，第二代材料铝镁合金，碳纤维是比模量远大于前二代材料的第三代材料，享有新材料之王的美誉。随着碳纤维板加工工艺的提高，在建筑上碳纤维板以它优异的高强度、耐疲劳性等优越能，已取代钢材等成为桥梁、建筑加固材料之首选。我们的新技术方案亦是考虑在钢琴上利用这种新材料的优越特性。本技术的设计目的即是提供一种用碳纤维板为基体制作的具有优良特性的全新钢琴共振板一种由纯碳纤维板制成的钢琴共振板，其特征在于，所述的钢琴共振板是由碳纤维板制成的，其厚度在1至1. 5毫米范围。如上所述的钢琴共振板，其特征在于，在所述的钢琴共振板上双面或单面粘着木质材料，木质材料为2mm厚的白松木薄木单板。用碳纤维板作为钢琴共振板的优点是1、轻质、高模量、高强度、不变形、不开裂、抗疲劳、抗腐蚀，抗温度湿度等环境条件变化等，达到音质传真，提高钢琴音板频响特性的目的。2、采用纵横交织技术，可以避免声音在木质材料中传播时因木材结构带来的各向异性传播特性，因此可以减少或取消肋木。3、具有易于制造、运输和养护的优点。4、此外，本技术的设计适合产业化生产，可达到节约木材，保护生态环境，提高成品率，增加经济效益等目的。附图说明图1是由碳纤维板制成的共振板的剖面结构示意图。图2是纵向单层碳纤维布编织的纹理结构示意图。图3是横向单层碳纤维布编织的纹理结构示意图。具体实施方案实施例1 本技术提供一种由纯碳纤维板制成的钢琴共振板，如图1共振板的剖面结构示意图所示，共振板是由相邻层编织方向纵横交叉的碳纤维布叠加制作，图1中1 指示纵向编织的碳纤维布的示例；图1中2指示横向编织的碳纤维布的示例；图1中3指示可选的表板。在图2和图3中分别示意了单层碳纤维布纵向和横向编织的纹理结构。本技术提供的钢琴共振板的制法把高模量(大于300GPa)的T700碳纤维编织成碳纤维布，再将多层布浸渍环氧树脂，通过真空吸附高温(130°C)、高压(500吨压机)，制成比模量远高于目前所有板材的高密度碳纤维板，厚度在1. 0-1. 5毫米范围，亦可双面 或单面粘着木质材料，如2mm厚白松木薄木单板。测试方法对设计和制造的钢琴共振板进行了以下测试1、采用振动法研究了板的弹性模量、剪切模量、泊松比。2、测量了共振板的声阻抗、声辐射品质常数。3、专家主观评价。专家主观评价是钢琴声学品质评价的一个重要方法，它是用人的听感对音乐信号作出定量或定性的评价，相对于客观评价来说，这种方法比较容易实现， 而且与评价目标最为吻合。乐器音质的好坏最终是反映到人的心理感受上，所以人耳对乐器产品声学品质的综合感受是最为关键的环节。有的乐器虽然各项客观检测指标都出类拔萃，但综合听觉感受不佳。4、共振板、音板中的声振动传播测量方式为将传感器放置于共振板的多个规定位置，首先利用敲击音测定试件频响特点、再测试共振板对钢琴的高音、中音、低音的响应， 捕捉共振声波，对采集的声波做快速傅里叶变换(FFT)，分析振动频谱，用计算机软件加以处理和分析，将乐器制作中原本凭借经验辨别乐器音色的传统方法，直观地、量化地呈现出来。最后在同等实验条件下得到现有钢琴的频响特性，二方面进行对比分析，得到频响差异数据。5、测试有无肋木的存在对共振板响应特性的差异，从而判断声音传播速率的差已测试结果通过测试主要表征乐器共振板振动效率品质的物理量和力学性能参数，得到制成的共振板具有声辐射品质常数大，声阻抗小，声功率大，弹性模量高的特点，具有较为理想的共振板材料的特性。专家鉴定，用碳纤维板为基体的钢琴共振板音色优美、高音明亮、中音柔和、低音浑厚、音域连贯、声音纯净，具有良好的声学品质。有无肋木的存在，没有对音板的传声效果产生明显有差异的影响。重复实验结果稳定，所技术的钢琴共振板的质量和性能易于得到稳定保障。权利要求1.一种由纯碳纤维板制成的钢琴共振板，其特征在于，所述的钢琴共振板是由碳纤维板制成的，其厚度在1至1. 5毫米范围。2.如权利要求1所述的一种钢琴共振板，其特征在于，在所述的钢琴共振板上双面或单面粘着木质材料，木质材料为2mm厚的白松木薄木单板。专利摘要本技术提供一种钢本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种由纯碳纤维板制成的钢琴共振板，其特征在于，所述的钢琴共振板是由碳纤维板制成的，其厚度在１至１．５毫米范围。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵振伟，周万昊，
申请(专利权)人：赵振伟，周万昊，
类型：实用新型
国别省市：82[]