一种木材与碳纤维复合的弦乐器弓杆及其制作方法

摘要

本发明涉及一种弦乐器弓杆及其制作方法。本发明的目的是为了克服现有的木质弓杆成本高、质量不一致的缺点，提供一种成本低、质量稳定的碳纤维弦乐器弓杆。本发明一种木材与碳纤维复合的弦乐器弓杆，包括空心的碳纤维弓杆和包裹在弓杆外面的木质层，所述的空心的碳纤维弓杆内灌有环氧树脂混合料。其制作方法包括：裁料；制作芯棒；成形，表面缠绕木质层；模压；焙烘，予以固化；冷却；脱模，抽取芯棒；灌芯。本发明的优点是，成本低，从石油中提炼出的碳纤维，可以代替进口木材大量使用；加工工艺及设备简单，效率高；因弓杆的外表面采用木质层，既保持了木制弓杆的传统的原木质感，又使得弓杆性能稳定、质量可靠。

说明书

技术领域：

本发明涉及一种弦乐器弓杆，尤其是涉及由木材及碳纤维复合的弦乐器弓杆及其制方法。

背景技术：

弦乐器的发音方式是依靠机械力量使张紧的弦线振动发音，弦乐器从其发音方式上来说，主要分为弓拉弦鸣乐器和弹拨弦鸣乐器，弓拉弦鸣乐器包括小提琴、中提琴、大提琴、倍低音提琴、电贝司和二胡等。其中弓拉弦鸣乐器中的弓杆对演奏性能好坏具有决定性的影响，除了使用的灵巧与否外，每一枝弓杆都有它本身的音色。弓杆的长度、重量、平衡点、弯曲度、抗弯强度及弹性都有严格的要求，由于性能上的苛刻要求，能用来做弓杆的木料品种很少，尤其是高级提琴的材种就更是稀少了。

目前所使用的弦乐器中的弓杆材料主要以巴西的伯尔南布克木，俗称进口苏木为主。这种木种材质轻巧坚韧、富有弹性、纹理紧密且纤维长，一经制成不易变形。制作时根据木材本身的纹里及弦乐器弓杆的规格大小下料，在自然环境下放置晾晒一年以上，然后进烘房烘干，使木材的湿度控制在8％以内，再通过锯、刨、铲、锉的手工加工而成，烘烤成弯度基本一致的弓杆料，这种加工方式是一种典型的作坊式生产模式。弓杆所使用的进口苏木不仅是做弓杆的理想材料，也用于制作名贵家具及医药方面，需求量很大，而此种木材生产缓慢，使其价值居高不下，导致弦乐器弓杆成本很高；又因木材本身的体积有大小、规格上的不同，因此纹里密度都有不同，导致产品的质量也难以一致、使用的效果也不尽相同。

发明内容：

本发明的目的之一是为了克服了传统上用木材制作弦乐器弓杆的质量不一致、生产制作时耗材耗工、工艺繁复且产品易断的缺点，提供一种成本低、质量稳定、并具有木材弓杆表面纹理的木材与碳纤维复合的弦乐器弓杆。

本发明的目的之二是为了提供一种生产上述木材与碳纤维复合的弦乐器弓杆制作方法。

本发明的目的之一是这样实现的：一种木材与碳纤维复合的弦乐器弓杆，其特征在于：所述弓杆包括空心的碳纤维弓杆和包裹在弓杆外面的木质层，所述的空心的碳纤维弓杆内灌有环氧树脂混合料。

本发明的目的之二是这样实现的：一种木材与碳纤维复合的弦乐器弓杆的制作方法，其特征在于：它包括下列步骤：

(1)裁料，根据制作弦乐器弓杆的所需裁取碳纤维布料；

(2)制作芯棒，根据需要加工塑料芯棒的形状与规格；

(3)卷曲成形，把裁取的碳纤维布料用手工卷制于加工成形的塑料芯棒上；在碳纤维弓杆的表面包裹有木质层，木质层为由木材做成厚度为1.5-3.5mm的片状结构，把片状的木质层以360度卷绕在弓杆上，并粘连固定。

(4)模压，把卷制好的碳纤维棒连同芯棒一起放入所需的模具中，并施以1500公斤以上的压力压紧；

(5)焙烘，把上述已压紧的模具放入焙烘箱中，加温至100℃以上，然后保温50分钟以上，予以固化；

(6)取出烘箱中的模具放入冷却池水中进行强制冷却2分钟以上，使模具温度降至40℃以下；

(7)脱模抽芯，脱开模具，取出工件，抽取芯棒，一根空芯的碳纤维弦乐器弓杆的胚料已完成；

(8)灌芯，用环氧树脂混合料搅拌均匀后灌入空芯弓杆中，室温固化20小时以上，可根据天气情况而定。

所述环氧树脂混合料的比例为：(重量百分比)

环氧树脂    50-60％

碳纤维粉    20-35％

固化剂      15-30％

所述木质为进口苏木或蛇木。

所述木质层的厚度为2-3mm的片状结构，

本发明的有益效果是，成本低，从石油中提炼出的碳纤维，能够代替进口木材大量使用；加工工艺及设备简单，易于操作，可以采用流水线作业，效率高；因弦乐器弓杆的外表面采用木质层，保持了木制弓杆的传统效果，具有原木的质感，又因其内部采用了质量稳定的碳纤维，使得弓杆的性能稳定、质量可靠；由于整个弓杆仅在表面使用一层木材，因此可大量节约高级木材，保护了自然资源。

附图说明：

图1为本发明的碳纤维布料下料结构示意图；

图2为本发明的卷制结构示意图；

图3为本发明的模具结构示意图；

图4为本发明压制后的空心碳纤维弓杆结构示意图。

具体实施方式：

下面结合附图，对本发明的最佳实施例描述如下：

实施例1.本发明小提琴弓杆包括空心的碳纤维弓杆和包裹在弓杆外面的木质层，所述的空心的碳纤维弓杆内灌有环氧树脂混合料。该小提琴弓杆制作方法包括下列步聚：裁料，根据制作的小提琴弓杆所需裁取一定规格的碳纤维布料，参见图1所示；制作芯棒，根据弓杆的木形状加工塑料芯棒的形状与规格；成形，把裁取的碳纤维布料用卷制在加工成形的塑料芯棒上，在碳纤维弓杆的表面包裹有木质层，木质层由木材做成厚度为2mm的片状，把片状的木质层以360度卷绕在弓杆一周，并粘连固定。参见图2；模压，把卷制好的碳纤维棒连同芯棒一起放入模具中，参见图3，然后盖好上模具，并施以1600公斤的压力压紧。焙烘，把上述已压紧的模具放入焙烘箱中，加温至100℃以上，然后保温55-60分钟，予以固化。取出烘箱中的模具放入冷却池水中进行强制冷却2分钟以上，使模具温度降至40℃以下；脱开模具，取出工件，抽取芯棒，一根空芯的碳纤维小提琴弓杆的胚料已完成，参见图4；用环氧树脂混合料搅拌均匀后灌入空芯的弓杆中，所述环氧树脂混合料的比例为：(重量百分比)  环氧树脂50-60％、碳纤维粉20-35％、固化剂15-30％；室温固化20小时以上，可根据天气情况而定。

实施例2本发明的大提琴弓杆，包括空心的碳纤维弓杆和包裹在弓杆外面的木质层，所述的空心的碳纤维弓杆内灌有环氧树脂混合料。该大提琴弓杆制作方法包括下列步聚：裁料，根据制作大提琴弓杆的所需裁取碳纤维布料。制作塑料芯棒，根据制作弓杆的形状和规格加工成相应的塑料芯棒的形状与规格；成形，把裁取的碳纤维布料用手工卷制于成工成形的塑料芯棒上，在碳纤维弓杆的表面包裹有木质层，木质层由木材做成厚度为2.5mm的片状，把片状的木质层以360度卷绕在弓杆一周，并粘连固定，这样大提琴弓杆就已完成。模压，把卷制好的碳纤维棒连同芯棒一起放入模具中，并施以2000公斤的压力压紧。焙烘，把上述已压紧的模具放入焙烘箱中，加温至130℃，然后保温60-65分钟，予以固化。取出烘箱中的模具放入冷却池水中进行强制冷却3分钟，使模具温度降至35℃。脱开模具，取出工件，抽取芯棒，一根空芯的碳纤维大提琴弓杆的胚料已完成。把树脂160g、碳纤维粉100g、固化剂40g的比例搅拌均匀后灌入空芯弓杆中，室温固化30小时。

上述的弦乐器弓杆，也可以加工成倍低音提琴、电贝司和二胡等用的弓杆。在制作相应的弦乐器弓杆时，可以根据各种弦乐器弓杆的所需裁取碳纤维布料。把裁取的碳纤维布料卷制于成工成形的塑料芯棒上，该塑料芯棒与所制作的弦乐器弓杆的形状相配合；在碳纤维弓杆的表面包裹有木质层，并粘连固定；把卷制好的碳纤维棒连同芯棒一起放入模具中，并施以1500公斤以上的压力压紧。再把上述已压紧的模具放入焙烘箱中，加温至100℃，然后保温50分钟以上，予以固化。取出烘箱中的模具放入冷却池水中进行强制冷却，使模具温度降至40℃以下。脱开模具，取出工件，抽取芯棒，一根空芯的碳纤维弦乐器弓杆的胚料已完成。把环氧树脂、碳纤维、固化剂按(6-10)∶(4-6)∶(1-3)比例搅拌均匀后灌入空芯的弓杆中，室温固化20小时以上，这样相应的弦乐器弓杆就已完成。

在碳纤维弓杆的表面包裹的木质层由木材做成厚度可以做成1.5-3.5mm之间的片状，厚度最好做成2-3mm，把片状的木质层在弦乐器弓杆上以360度卷绕一周，弦乐器弓杆只有一处接合处，外表美观。