CN106239678A - 一种原声吉他音板的热处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种原声吉他音板的热处理工艺，包括如下步骤：S1：音板的选择；S2：音板的干燥；S3：音板的加工；S4：音板的预热与增湿；S5：音板的升温及保温；S6：音板的降温；S7：音板含水率的调整；S8：音板的打磨与拼接。在吉他加工组装前单独对其面、侧、背部音板进行高温热处理，高温热处理过后的吉他音板不但不易吸水变形和开裂，尺寸稳定性也大大提高，并且此类音板碳化处理的吉他声学性能要优于同一批次未处理吉他，本发明是一种绿色环保的新型乐器用材的处理方法。

Description

一种原声吉他音板的热处理工艺
技术领域
本发明涉及乐器用音板的加工技术领域，是一种专门针对于原声吉他音板的高温热处理方法，更具体为一种原声吉他音板的热处理工艺。
背景技术
原声吉他是指以实木为主要材料制备的不需要通过插电辅助就能较为清晰演奏的一种弦类乐器，主要有民谣吉他、古典吉他、弗拉门戈吉他等，由于其音色优美演奏方便等特性，深受广大群众的喜爱。
音板为吉他中最重要的发声部件，吉他音板一般分为面板、背板和侧板。通常好的原声吉他都是用一些名贵的实木单板作为其面、背、侧板，而这些单板往往因为空气湿度的变化，导致木材含水率变化、单板尺寸改变，使得其出现凸起变形、开裂等的问题，这些问题的出现使得许多价值不菲的吉他无法再用于演奏。因此吉他的保养一直是原声吉他使用中的一个问题。
高温热处理木材又称为碳化木，是指在一定条件下用高温对木材进行处理，使其细胞中的纤维素半纤维的吸水性基团重组，从而得到含水率更低，吸湿性低、尺寸稳定性更好、并具有防腐防虫等良好性能的木材。并且高温热处理的过程中只用到了水和热能等一些无毒的原料，保持了音板的天然本质，因此这是一种安全无污染的一种木材处理方法。
目前国内市场上所用的高温热处理木材主要是表面碳化木和深层碳化木，表面碳化木是用焊枪对木材表面进行喷射烧烤，使木材表面的纹理颜色改变纹理凸显，深度碳化则是让木材经过200度左右的高温热处理，使其深层也得到碳化，达到改变木材材性具有防腐防潮效果。但是这两种方法都不适用于原声吉他音板的碳化工艺，因为吉他音板用料往往都是厚度小于5mm的薄板，用相对较低温度就能对其表层与深层达到同样的碳化效果，如果是较高温度的热处理会使得其抗弯抗冲击等力学性能大幅下降，无法满足琴弦张力及其他音板需满足的力学强度。因此需根据乐器音板的特性设计特殊的热处理温度及工艺。
乐器材料的音板通常要求含水率小、密度小、动态弹性模量大等特性，而高温热处理后的木材由于亲水性基团的去除使得其平衡含水率可以一直保持在一个较低的水平，并且高温热处理后木材中部分的半纤维素及木质素降解和一些纤维素结晶区的形成使得音板的密度及弹性模量得到改善，从而使乐器获得更优质的声学品质。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种专门针对原声吉他面板的热处理工艺，以一定温度的热处理使得吉他面板材性改变，使其获得声学品质的提高、尺寸稳定性增强、耐久性好等特质，并且不会对面板的力学强度等性能造成太大影响。
本发明所采用的技术方案：一种原声吉他音板的热处理工艺，包括如下步骤：
S1：音板的选择:选择针叶木材或阔叶木材；
S2：音板的干燥:通过60-80℃的温度将所述针叶木材或阔叶木材干燥到含水率为8％-10％；
S3：音板的加工:通过线锯或台锯将所述针叶木材或阔叶木材切割成厚度为3.5mm-4mm、长度为500mm-600mm和宽度为500mm-600mm的薄板，并将所述薄板以间隔5m-8m平稳的堆垛在热处理设备内；
S4：音板的预热与增湿:通过所述热处理设备以20℃/h的升温速度从常温升温至100℃对所述薄板进行预热，升温到100℃后保持恒温1h-2h，并同时对所述热处理设备通入水蒸汽，使得所述热处理设备内部的湿度保持在100％；
S5：音板的升温及保温：通过所述热处理设备以10℃/h-20℃/h的升温速度从100℃升温至120℃-180℃对所述薄板进行升温，并保温2h-8h,并持续通入所述水蒸气使所述热处理设备的湿度保持在100％；
S6：音板的降温：通过所述热处理设备以5℃/h-10℃/h的降温速度从120℃-180℃降至100℃对所述薄板进行降温，所述热处理设备的温度降至100℃后停止通入所述水蒸汽，并关闭所述热处理设备，待所述薄板自然冷却至室温；
S7：音板含水率的调整：将所述薄板放入恒温恒湿箱，调整所述薄板平衡含水率至6％-7％；
S8：音板的打磨与拼接：通过砂纸或打磨机对所述薄板进行打磨，去除所述薄板表面的树脂或其他杂质，并使所述薄板厚度保持在3mm-3.5mm，将打磨好的所述薄板进行拼接胶合。
优选的，步骤S2中，具体为按照选择的所述针叶木材或阔叶木材的干燥基准干燥到含水率为8％-10％。
优选的，步骤S3中，通过线锯或台锯将所述针叶木材或阔叶木材切割时，先将所述针叶木材或阔叶木材切割成8mm-10mm厚度的板材，再沿所述板材厚度方向用线锯或台锯对半切割成3.5mm-4mm的所述薄板，接着对所述薄板进行碳化处理后用白乳胶进行拼接，以应用于吉他的面板或背板的左右两部分，确保吉他面板和背板的左右木纹产生的振动特性一致。
优选的，所述热处理设备为能精确控制温度湿度的碳化窑或能通入水蒸气的烘箱。
优选的，步骤S7中：将所述薄板放入温度为25℃，湿度为40％的恒温恒湿箱保持1-2天，再调整恒温恒湿箱的温度为25℃、湿度为55％保持2-3天，再调整恒温恒湿箱的温度为25℃、湿度为70％保持5-6天，使得薄板的平衡含水率达到6％-7％。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：经过测试，在70％空气湿度的环境下，采用本发明处理过后的吉他音板的含水率可以稳定在6-7％之间，音板尺寸稳定性提高了50-100％。说明本方法处理后的木材在较为潮湿环境下能保持较低的含水率和良好的尺寸稳定。
而采用本方法热处理过后的薄板横纹与顺纹的冲击强度在未处理材的80-90％之间。抗弯强度方面横纹方向为未处理材的88-90％，顺纹方向为未处理材的92-95％。木材的抗弯弹性模量为未处理材的85-97％之间。木材硬度方面热处理后并无明显下降。说明采用本方法热处理后的木材其力学性能降低不大。
而热处理过后的木材密度为未处理材的88％-92％，顺纹方向动态弹性模量提高了10-15％，处理后的木材的声辐射阻尼系数提升了20-25％，说明处理后的木材的振动效率提高，意味着采用本方法处理后的音板有着更好的声学品质。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
实施例一
一种原声吉他音板的热处理工艺，包括如下步骤：
S1：音板的选择:选择吉他面板常用的针叶木材中的英格曼云杉，具体为选择无节子无虫眼无纹理弯曲的英格曼云杉，选择木材纹理均匀，每块音板上的生长轮宽度偏差不超过1-2mm的木材；
S2：音板的干燥:通过60℃的温度将所述针叶木材或阔叶木材干燥到含水率为10％；
S3：音板的加工:通过线锯或台锯将所述针叶木材或阔叶木材切割成厚度为4mm、长度为500mm和宽度为500mm的薄板，再切割成规定试样大小，并将所述薄板以间隔5m平稳的堆垛在热处理设备内；
S4：音板的预热与增湿:通过所述热处理设备以20℃/h的升温速度从常温升温至100℃对所述薄板进行预热，升温到100℃后保持恒温1h-2h，并同时对所述热处理设备通入水蒸汽，使得所述热处理设备内部的湿度保持在100％；
S5：音板的升温及保温：通过所述热处理设备以10℃/h的升温速度从100℃升温至160℃对所述薄板进行升温，并保温3h,并持续通入所述水蒸气使所述热处理设备的湿度保持在100％；
S6：音板的降温：通过所述热处理设备以10℃/h的降温速度从160℃降至100℃对所述薄板进行降温，所述热处理设备的温度降至100℃后停止通入所述水蒸汽，并关闭所述热处理设备，待所述薄板自然冷却至室温；
S7：音板含水率的调整：将所述薄板放入恒温恒湿箱，调整所述薄板平衡含水率至6％；
S8：音板的打磨与拼接：通过砂纸或打磨机对所述薄板进行打磨，去除所述薄板表面的树脂或其他杂质，并使所述薄板厚度保持在3mm，将打磨好的所述薄板进行拼接胶合。
步骤S2中，具体为按照选择的所述针叶木材的干燥基准干燥到含水率为10％。
步骤S3中，通过线锯或台锯将所述针叶木材或阔叶木材切割时，先将所述针叶木材切中的英格曼云杉割成8mm厚度的板材，再沿所述板材厚度方向用线锯或台锯对半切割成4mm的所述薄板，接着对所述薄板进行碳化处理后用白乳胶进行拼接，以应用于吉他的面板或背板的左右两部分，确保吉他面板和背板的左右木纹产生的振动特性一致。
所述热处理设备为能精确控制温度湿度的碳化窑。
步骤S7中：将所述薄板放入温度为25℃，湿度为40％的恒温恒湿箱保持1天，再调整恒温恒湿箱的温度为25℃、湿度为55％保持3天，再调整恒温恒湿箱的温度为25℃、湿度为70％保持5天，使得薄板的平衡含水率达到6％。
在相对湿度70％的环境下，经过测试采用本方法热处理过后的英格曼云杉面板的含水率保持在6％，未处理过的面板含水率一般保持在11-12％，处理后的木材抗干缩湿胀率提高了48％。而在冲击韧性表现方面，热处理过后的英格曼云杉横纹与顺纹的冲击韧性均为未处理材的87％和81％。在抗弯强度的表现方面，热处理后的英格曼云杉横纹方向的抗弯强度约为未碳化的85％，而顺纹方向为未处理后的95％。关于弹性模量的测试，热处理后的弹性模量对比未处理材，横纹方向为未处理材的86％，顺纹方向为未处理材的94％。热处理后的英格曼云杉密度为未处理材的90％，而动态弹性模量提高了15％，声辐射阻尼系数提高了23％。
实施例二
一种原声吉他音板的热处理工艺，包括如下步骤：
S1：音板的选择:选择吉他面板常用的阔叶木材中的相思木，具体为选择无节子无虫眼无纹理弯曲的相思木，选择木材纹理均匀，每块音板上的生长轮宽度偏差不超过1-2mm的木材；
S2：音板的干燥:通过80℃的温度将所述针叶木材或阔叶木材干燥到含水率为9％；
S3：音板的加工:通过线锯或台锯将所述针叶木材或阔叶木材切割成厚度为4mm、长度为500mm和宽度为500mm的薄板，再切割成规定试样大小，并将所述薄板以间隔6m平稳的堆垛在热处理设备内；
S4：音板的预热与增湿:通过所述热处理设备以20℃/h的升温速度从常温升温至100℃对所述薄板进行预热，升温到100℃后保持恒温1h，并同时对所述热处理设备通入水蒸汽，使得所述热处理设备内部的湿度保持在100％；
S5：音板的升温及保温：通过所述热处理设备以20℃/h的升温速度从100℃升温至170℃对所述薄板进行升温，并保温3h,并持续通入所述水蒸气使所述热处理设备的湿度保持在100％；
S6：音板的降温：通过所述热处理设备以5℃/h的降温速度从170℃降至100℃对所述薄板进行降温，所述热处理设备的温度降至100℃后停止通入所述水蒸汽，并关闭所述热处理设备，待所述薄板自然冷却至室温；
S7：音板含水率的调整：将所述薄板放入恒温恒湿箱，调整所述薄板平衡含水率至7％；
S8：音板的打磨与拼接：通过砂纸或打磨机对所述薄板进行打磨，去除所述薄板表面的树脂或其他杂质，并使所述薄板厚度保持在3.5mm，将打磨好的所述薄板进行拼接胶合。
步骤S2中，具体为按照选择的所述阔叶木材的干燥基准干燥到含水率为9％。
步骤S3中，通过线锯或台锯将所述针叶木材或阔叶木材切割时，先将所述阔叶木材切中的相思木割成8mm厚度的板材，再沿所述板材厚度方向用线锯或台锯对半切割成4mm的所述薄板，接着对所述薄板进行碳化处理后用白乳胶进行拼接，以应用于吉他的面板或背板的左右两部分，确保吉他面板和背板的左右木纹产生的振动特性一致。
所述热处理设备为能通入水蒸气的烘箱。
步骤S7中：将所述薄板放入温度为25℃，湿度为40％的恒温恒湿箱保持2天，再调整恒温恒湿箱的温度为25℃、湿度为55％保持4天，再调整恒温恒湿箱的温度为25℃、湿度为70％保持7天，使得薄板的平衡含水率达到7％。
在相对湿度70％的环境下，经测试采用本方法热处理过后的相思木面板的含水率保持在7％，未处理过的相思木面板含水率一般保持在12-13％，处理后的相思木抗干缩湿胀率提高了44％。而在冲击韧性表现方面，碳化过后的阔叶木材中的相思木横纹与顺纹的冲击韧性均为素材的87％和81％。在抗弯强度的表现方面，碳化后的阔叶木材中的相思木横纹方向的抗弯强度约为未碳化的88％，而顺纹方向的抗弯强度为未处理材的92％。关于弹性模量的测试，碳化过后的弹性模量对比素材，横纹方向为素材的90％，顺纹方向为素材的95％。热处理后的相思木密度为未处理材的91％，而动态弹性模量提高了12％，声辐射阻尼系数提高了20％。
对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种原声吉他音板的热处理工艺，其特征在于：包括如下步骤：
S1：音板的选择:选择针叶木材或阔叶木材；
S2：音板的干燥:通过60-80℃的温度将所述针叶木材或阔叶木材干燥到含水率为8％-10％；
S3：音板的加工:通过线锯或台锯将所述针叶木材或阔叶木材切割成厚度为3.5mm-4mm、长度为500mm-600mm和宽度为500mm-600mm的薄板，并将所述薄板以间隔5m-8m平稳的堆垛在热处理设备内；
S4：音板的预热与增湿:通过所述热处理设备以20℃/h的升温速度从常温升温至100℃对所述薄板进行预热，升温到100℃后保持恒温1h-2h，并同时对所述热处理设备通入水蒸汽，使得所述热处理设备内部的湿度保持在100％；
S5：音板的升温及保温：通过所述热处理设备以10℃/h-20℃/h的升温速度从100℃升温至120℃-180℃对所述薄板进行升温，并保温2h-8h,并持续通入所述水蒸气使所述热处理设备的湿度保持在100％；
S6：音板的降温：通过所述热处理设备以5℃/h-10℃/h的降温速度从120℃-180℃降至100℃对所述薄板进行降温，所述热处理设备的温度降至100℃后停止通入所述水蒸汽，并关闭所述热处理设备，待所述薄板自然冷却至室温；
S7：音板含水率的调整：将所述薄板放入恒温恒湿箱，调整所述薄板平衡含水率至6％-7％；
S8：音板的打磨与拼接：通过砂纸或打磨机对所述薄板进行打磨，去除所述薄板表面的树脂或其他杂质，并使所述薄板厚度保持在3mm-3.5mm，将打磨好的所述薄板进行拼接胶合。
2.根据权利要求1所述的一种原声吉他音板的热处理工艺，其特征在于：步骤S2中，具体为按照选择的所述针叶木材或阔叶木材的干燥基准干燥到含水率为8％-10％。
3.根据权利要求1所述的一种原声吉他音板的热处理工艺，其特征在于：步骤S3中，通过线锯或台锯将所述针叶木材或阔叶木材切割时，先将所述针叶木材或阔叶木材切割成8mm-10mm厚度的板材，再沿所述板材厚度方向用线锯或台锯对半切割成3.5mm-4mm的所述薄板，接着对所述薄板进行碳化处理后用白乳胶进行拼接，以应用于吉他的面板或背板的左右两部分，确保吉他面板和背板的左右木纹产生的振动特性一致。
4.根据权利要求1所述的一种原声吉他音板的热处理工艺，其特征在于：所述热处理设备为能精确控制温度湿度的碳化窑或能通入水蒸气的烘箱。
5.根据权利要求1所述的一种原声吉他音板的热处理工艺，其特征在于：步骤S7中：将所述薄板放入温度为25℃，湿度为40％的恒温恒湿箱保持1-2天，再调整恒温恒湿箱的温度为25℃、湿度为55％保持2-3天，再调整恒温恒湿箱的温度为25℃、湿度为70％保持5-6天，使得薄板的平衡含水率达到6％-7％。
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