CN106221145B - 一种改性材料及乐器弦 - Google Patents

Abstract

一种乐器弦，其材料按重量百分比包括聚对苯二甲酸丁二醇酯97~99.9%和碳酸钙0.1~3%。聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT尼龙）通过添加碳酸钙改性后，改变了材料内部分子结构以及生产蠕变的内应力，从而提升材料稳定性，抗蠕变力，克服传统尼龙材料的琴弦定音时间长，变音快的缺点，利用改性PBT尼龙生产出新型乐器弦线专用材料，其优点包括：高强度耐断裂、延伸性小、尺寸稳定，防吸水以使乐器弦线在使用过程中的音色、音高保持持久的均衡一致等特点。

Description

一种改性材料及乐器弦

技术领域

本发明涉及乐器，尤其是一种利用改性PBT尼龙为材料的乐器弦。

背景技术

目前，乐器中广泛使用尼龙制琴弦，在乐器上调校好音高以后，放置一段时间后便出现变音和松弛的现象，须重新调试或更换琴弦，此因传统尼龙弦本身固有的弹性大、拉伸强度低、潜变性大、吸湿性大所致，此属性亦引起在弹奏中出现延音及饱满度不够，低频不够明亮，中高频不够饱满扎实等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种改性材料及乐器弦，克服尼龙弦在乐器使用中潜变性大、拉伸强度小导致变音、松弛的问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种乐器弦，其材料按重量百分比包括聚对苯二甲酸丁二醇酯97~99.9%和碳酸钙0.1~3%。聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT尼龙）通过添加碳酸钙改性后，改变了材料内部分子结构以及生产蠕变的内应力，从而提升材料稳定性，抗蠕变力，克服传统尼龙材料的琴弦定音时间长，变音快的缺点，利用改性PBT尼龙生产出新型乐器弦线专用材料，其优点包括：高强度耐断裂、延伸性小、尺寸稳定，防吸水以使乐器弦线在使用过程中的音色、音高保持持久的均衡一致等特点。本发明的改性PBT尼龙材料，属于聚酯系列，是由1.4-pbt丁二醇(1.4-Butylene glycol)与对苯二甲酸(PTA)或者对苯二甲酸酯(DMT)聚缩合而成，并经由混炼程序制成的乳白色半透明到不透明、结晶型热塑性聚酯树脂。PBT主链是由每个重复单元为刚性苯环和柔性脂肪醇连接起来的饱和线性分子组成，分子的高度几何规整性和刚性部分使聚合物具有高的机械强度，突出的耐化学试剂性，耐热性和优良的电性能；分子中没有侧链，结构对称，满足紧密堆砌的要求，从而使这种聚合物有高度的结晶形和高熔点，分子的结构决定了PBT具有良好的综合性能。

作为改进，制备乐器弦的材料通过聚对苯二甲酸丁二醇酯在热熔过程中添加碳酸钙混合而成，以增加其分子间的结合力。

作为改进，所述乐器弦的制备方法包括以下步骤：

（1）按比例将聚对苯二甲酸丁二醇酯倒入挤出机中塑化；

（2）在聚对苯二甲酸丁二醇酯热熔过程中，按比例添加碳酸钙；

（3）挤出机的螺杆将聚对苯二甲酸丁二醇酯与碳酸钙加热到胶质态并挤出；

（4）挤出的熔体冷却至8~15℃后，进行拉伸至乐器弦的直径大小；

（5）将拉伸后的琴弦放置在85~120℃的恒温箱内静止15~60分钟，以消除材料的内应力。

作为改进，所述挤出机的机筒按物料输送方向依次包括第一温区225~235℃、第二温区235~245℃、第三温区245~255℃、第四温区255~265℃、第五温区265~275℃、第六温区275~285℃和第七温区265~275℃。

作为改进，所述步骤（4）中，拉伸的长度是挤出材料长度的3~6倍。

作为改进，所述乐器弦应用在尤克里里琴、古典吉他或民乐的琴弦中。

作为改进，所述乐器弦用于高音琴弦。

为解决上述技术问题，本发明的另一技术方案是：一种改性材料，按重量百分比包括聚对苯二甲酸丁二醇酯97~99.9%和碳酸钙0.1~3%。

作为改进，改性材料用于制备琴弦，改性材料通过聚对苯二甲酸丁二醇酯在热熔过程中添加碳酸钙混合而成。

本发明与现有技术相比所带来的有益效果是：

聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT尼龙）通过添加碳酸钙改性后，改变了材料内部分子结构以及生产蠕变的内应力，从而提升材料稳定性，抗蠕变力，克服传统尼龙材料的琴弦定音时间长，变音快的缺点，利用改性PBT尼龙生产出新型乐器弦线专用材料具有意想不到的效果，其优点包括：高强度耐断裂、延伸性小、尺寸稳定，防吸水以使乐器弦线在使用过程中的音色、音高保持持久的均衡一致等特点。

具体实施方式

一种乐器弦，其材料按重量百分比包括聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT尼龙）97~99.9%和碳酸钙0.1~3%。如聚对苯二甲酸丁二醇酯99.9%，碳酸钙0.1；或聚对苯二甲酸丁二醇酯97%，碳酸钙3%；或聚对苯二甲酸丁二醇酯98%，碳酸钙2%。该改性材料的乐器弦可应用在尤克里里琴（Ukulele）、古典吉他及民乐等乐器的琴弦上，尤其是作为高音琴弦。

所述乐器弦的制备方法包括以下步骤：

（1）按比例将聚对苯二甲酸丁二醇酯倒入挤出机中塑化；

（2）在聚对苯二甲酸丁二醇酯热熔过程中，按比例添加碳酸钙，以增加其分子间的结合力；

（3）挤出机的螺杆将聚对苯二甲酸丁二醇酯与碳酸钙加热到胶质态并挤出；

（4）挤出的熔体在模具内冷却至8~15℃，控制机筒温度及挤压模具温度的温差，达到保持尼龙弦不降解并保持结晶体架构完整性和紧密性；

（5）材料冷却后进行拉伸，拉伸的长度是挤出材料长度的3~6倍；具体拉伸长度根据琴弦的直径大小决定。

（6）将拉伸后的琴弦放置在85~120℃的恒温箱内静止15~60分钟，以消除材料的内应力。

其中，所述挤出机的机筒按物料输送方向依次包括第一温区225~235℃、第二温区235~245℃、第三温区245~255℃、第四温区255~265℃、第五温区265~275℃、第六温区275~285℃和第七温区265~275℃。

本发明的改性PBT尼龙材料，属于聚酯系列，是由1.4-pbt丁二醇(1.4-Butyleneglycol)与对苯二甲酸(PTA)或者对苯二甲酸酯(DMT)聚缩合而成，并经由混炼程序制成的乳白色半透明到不透明、结晶型热塑性聚酯树脂。PBT主链是由每个重复单元为刚性苯环和柔性脂肪醇连接起来的饱和线性分子组成，分子的高度几何规整性和刚性部分使聚合物具有高的机械强度，突出的耐化学试剂性，耐热性和优良的电性能；分子中没有侧链，结构对称，满足紧密堆砌的要求，从而使这种聚合物有高度的结晶形和高熔点，分子的结构决定了PBT具有良好的综合性能。

通过改性的PBT尼龙，其拉伸强度更高，蠕变性更小，因为分子间的结构紧密，其吸湿性大幅降低，造出的乐器弦的声学性能更佳，其音高更加稳定，而其音量更加宏亮，比传统尼龙弦音量增加8~10%，如下表、同样声压振动频率下，两者分贝测试对比：

按照不同乐器对琴弦的音高、张力要求，制造不同直径，不同类型的琴弦，同时，亦可以针对某些乐器的特殊要求，运用不同的添加剂、工艺制造出稳定，耐用的琴弦。

对尤克里里琴弦（Ukulele）的试验：演奏者在定弦后10分钟内音高基本可达稳定状态,相比传统尼龙定弦时间提升了3倍，超越了目前国内外市场上演奏用弦的标准，弹奏音色方面，具有音色明亮、坚实饱满，高频响亮，适应性强等特点，解决了传统尼龙高频哑、延音短促的缺点。

以尤克里里琴（Ukulele）弦为例，其上弦定音后的变化如下表：

表1 传统尼龙弦音高变化

表2 改性PBT尼龙弦音高变化

上表可以看出改性PBT尼龙的声音衰减比传统尼龙造的弦线小的多。

为了克服尼龙弦在乐器使用中潜变性大，拉伸强度小导致变音、松弛的问题，本产品采用在尼龙共聚物基料中添加助剂改善其在形成尼龙弦后的拉伸强度，从而达到改善乐器尼龙弦的变音和松弛问题。

改性PBT尼龙材料，通过添加剂增强内部分子结构稳定性，拉拔成型，并进行特殊后处理，消除应力，增加稳定性，通过激光测径仪精密检测，确保规格符合各音区张力，再通过专用设备检测张力性能，确保琴弦手感，震动均匀，超越国际标准水平，无论音色、手感，还是弹奏使用感受，都有新的突破。

另外，通过直径、张力的控制，可以作为各种中西乐器缠弦上的缠线。

本发明的材料具有制作方便快捷，效率高、能广泛应用于各类乐器琴弦，同时便于进行改变各种不同规格需求的优点，可保证良好稳定的使用效果，既可保证生产需求的效率又能够确保产品的质量。

以上所述是本发明的材料实施例而已，并非对本发明的材料作任何形式上的限制。

Claims (5)

1.一种乐器弦，其特征在于：其材料按重量百分比包括聚对苯二甲酸丁二醇酯97~99.9%和碳酸钙0.1~3%；

制备乐器弦的材料通过聚对苯二甲酸丁二醇酯在热熔过程中添加碳酸钙混合而成；

所述乐器弦的制备方法包括以下步骤：

（1）按比例将聚对苯二甲酸丁二醇酯倒入挤出机中塑化；

（2）在聚对苯二甲酸丁二醇酯热熔过程中，按比例添加碳酸钙；

（3）挤出机的螺杆将聚对苯二甲酸丁二醇酯与碳酸钙加热到胶质态并挤出；

（4）挤出的熔体冷却至8~15℃后，进行拉伸至乐器弦的直径大小；

（5）将拉伸后的琴弦放置在85~120℃的恒温箱内静止15~60分钟，以消除材料的内应力。

2.根据权利要求1所述的一种乐器弦，其特征在于：所述挤出机的机筒按物料输送方向依次包括第一温区225~235℃、第二温区235~245℃、第三温区245~255℃、第四温区255~265℃、第五温区265~275℃、第六温区275~285℃和第七温区265~275℃。

3.根据权利要求1所述的一种乐器弦，其特征在于：所述步骤（4）中，拉伸的长度是挤出材料长度的3~6倍。

4.根据权利要求1所述的一种乐器弦，其特征在于：所述乐器弦应用在尤克里里琴、古典吉他或民乐的琴弦中。

5.根据权利要求1所述的一种乐器弦，其特征在于：所述乐器弦用于高音琴弦。