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CN114953504A - 一种仿生复合材料笛子及其制备方法 - Google Patents

一种仿生复合材料笛子及其制备方法 Download PDF

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CN114953504A CN202210540365.8A CN202210540365A CN114953504A CN 114953504 A CN114953504 A CN 114953504A CN 202210540365 A CN202210540365 A CN 202210540365A CN 114953504 A CN114953504 A CN 114953504A
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许亚丰
周一鸣
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

本发明提供一种仿生复合材料笛子及其制备方法。仿生复合材料笛子是利用复合材料的结构和性能的可设计性去模仿制作笛子用的最优竹料的结构(竹纤维结构、竹肉结构、细胞壁结构和微观孔隙结构等)和性能(密度、硬度和模量等)。采用以上方法制备的仿生复合材料笛子有望弥补传统竹制笛子的系列缺点，第一，音色与采用最优竹料制作的笛子相近甚至更好，可被演奏家接受。第二，音色灵敏，音高可达到倍高音4。第三，无需设计调音。复合材料不受气温变化影响，所以可以设计成单节，方便与乐团合作演奏。第四，经久耐用，可避免开裂、发霉、氧化、不耐高低温等缺点。第五，材料硬度适中，可采用传统竹笛制作方法进行打孔、人工调音等。

Description

一种仿生复合材料笛子及其制备方法
技术领域
本发明属于一种笛子的制作方法，具体涉及一种仿生复合材料笛子及其制备方法。
背景技术
中国传统笛子主要为竹子制作，但存在不足，第一，适宜制作高档竹笛的竹料非常稀缺；第二，竹子为天然材料，规格不统一，无法做到标准化；第三，竹笛受气温影响，音高需要采用双节的方式进行音高的调整，从而不方便与乐团合作；第四，竹笛易开裂、发霉、氧化、不耐高低温等。虽然，也有一些研究者开发了木制笛子、塑料笛子、玻璃钢缠绕笛子等，但均不能完全解决以上问题。
发明内容
为了克服现有竹制笛子的不足，本发明提供了一种仿生复合材料笛子及其制备方法。
本发明所采用的技术方案是利用复合材料的结构和性能的可设计性去模仿制作笛子用的最优竹料的结构(竹纤维结构、竹肉结构、细胞壁结构和微观孔隙结构等)和性能(密度、硬度和模量等)。具体采用织物预浸料、单向预浸料和低密度胶膜，通过模具设计与制作、预浸料裁剪、预浸料铺层、固化、脱模、机加、打孔、调音、装饰等工序制备而成。
优选地，织物预浸料的增强体为碳纤维布、玻璃纤维布、芳纶纤维布、竹纤维布、麻纤维布和多种纤维混织布的一种或多种组合。组织形式为平纹、斜纹、缎纹、闪电纹和六边形足球纹的一种或多种组合。基体为环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯的一种或多种组合。树脂含量为(30～70)％。预浸料的制备方式为湿法预浸工艺或干法预浸工艺。
优选地，单向预浸料的增强体为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、竹纤维、麻纤维和混杂纤维的一种或多种组合。基体为环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯的一种或多种组合。树脂含量为(25～50)％。预浸料的制备方式为湿法预浸工艺或干法预浸工艺。
优选地，低密度胶膜为添加低密度填料的树脂膜。胶膜的制备方式为湿法涂膜工艺或干法涂膜工艺。树脂为环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯的一种或多种组合。填料为气凝胶、玻璃微珠、酚醛微珠的一种或多种组合，密度为(0.001～0.5)％。树脂含量为(10～80)％。
优选地，模具设计与制作，对应每个调性的笛子分为3个尺寸(较细、中等、较粗)，方便演奏者根据音乐作品特点和个人演奏习惯进行选择。
优选地，铺层工序为，①铺层前准备。在模具表面均匀涂敷(3～5)层脱模剂。②铺覆1层较高树脂含量的织物预浸料或单向预浸料。③按照低密度胶膜-单向预浸料-……低密度胶膜-单向预浸料的顺序铺层直至达到厚度要求。④外表面铺覆一层高树脂含量的织物预浸料。⑤铺覆脱模布。
优选地，固化工序为，常压固化，最高成型温度为(60～200)℃。
优选地，打孔工序是按照各孔(吹孔、膜孔、指孔、出音孔等)的大概位置采用机械打孔方式加工出毛坯孔。
优选地，调音工序是在毛坯孔打好的基础上再进行精细地调音，可采用与传统竹笛制作方式相同的调音刀进行调音。
优选地，装饰工序是在成品表面刻上调性符号、制作人名字(材料师和调音师)、品牌(CarbonFlute)、专利种类和专利号。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
1.本发明的复合材料笛子音色与采用最优竹料制作的笛子相近甚至更好，可被演奏家接受。
2.本发明的复合材料笛子音色灵敏，音高可达到倍高音4。
3.本发明的复合材料笛子无需分节设计接铜调音。复合材料不受气温变化影响，所以可以设计成单节，方便与乐团合作演奏。
4.本发明的复合材料笛子经久耐用，可避免开裂、发霉、氧化、不耐高低温等。
5.本发明的复合材料笛子材料硬度适中，可采用传统竹笛制作方法进行打孔、人工调音等。
6.本发明的复合材料笛子每个调性的笛子分为3个尺寸(较细、中等、较粗)，方便演奏者根据音乐作品特点和个人演奏习惯进行选择。
附图说明
图1是本发明实施例1得到的碳纤维复合材料降b调笛子的实物图。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例所述的碳纤维复合材料笛子，制备原料包括碳纤维/环氧织物预浸料、碳纤维/环氧单向预浸料、低密度环氧胶膜。
其中，碳纤维/环氧织物预浸料的碳纤维布为T300-1K斜纹布，树脂含量为60％。碳纤维/环氧单向预浸料的碳纤维为T700-12K，树脂含量为33％。环氧胶膜的设计密度为0.65。
本实施例所述的碳纤维复合材料笛子的制备方法具体如下：
1.铺层前准备。在模具表面均匀涂敷(3～5)层脱模剂。
2.①铺覆1层较高树脂含量的织物预浸料或单向预浸料。②按照低密度胶膜-单向预浸料-……低密度胶膜-单向预浸料的顺序铺层直至达到厚度要求。③外表面铺覆一层高树脂含量的织物预浸料。④铺覆脱模布。
2.在(150±5)℃的烘箱中成型8h，自然降温，小于60℃脱模，；
3.后加工，将两端平齐，画线打孔；
4.调音；
5.装饰，得到碳纤维复合材料笛子。

Claims (10)

1.一种仿生复合材料笛子及其制备方法，其特征在于：
仿生复合材料笛子是采用织物预浸料、单向预浸料和低密度胶膜，通过模具设计与制作、预浸料裁剪、预浸料铺层、固化、脱模、机加、打孔、调音、装饰等工序制备而成。
2.根据权利要求1所述的仿生复合材料笛子，其特征在于：
所述织物预浸料的增强体为碳纤维布、玻璃纤维布、芳纶纤维布、竹纤维布、麻纤维布和多种纤维混织布的一种或多种组合。组织形式为平纹、斜纹、缎纹、闪电纹和六边形足球纹的一种或多种组合。基体为环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯的一种或多种组合。树脂含量为(30～70)％。预浸料的制备方式为湿法预浸工艺或干法预浸工艺。
3.根据权利要求1所述的仿生复合材料笛子，其特征在于：
所述单向预浸料的增强体为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、竹纤维、麻纤维和混杂纤维的一种或多种组合。基体为环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯的一种或多种组合。树脂含量为(25～50)％。预浸料的制备方式为湿法预浸工艺或干法预浸工艺。
4.根据权利要求1所述的仿生复合材料笛子，其特征在于：
所述低密度胶膜为添加低密度填料的树脂膜。胶膜的制备方式为湿法涂膜工艺或干法涂膜工艺。树脂为环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯的一种或多种组合。填料为气凝胶、玻璃微珠、酚醛微珠的一种或多种组合，密度为(0.001～0.5)％。树脂含量为(10～80)％。
5.一种制备如权利要求1-4任一所述的仿生复合材料笛子制备方法，其特征在于：
所述模具设计与制作，对应每个调性的笛子分为3个尺寸(较细、中等、较粗)，方便演奏者根据音乐作品特点和个人演奏习惯进行选择。
6.一种制备如权利要求1-4任一所述的仿生复合材料笛子制备方法，其特征在于：
所述铺层工序为，①铺层前准备。在模具表面均匀涂敷(3～5)层脱模剂。②铺覆1层较高树脂含量的织物预浸料或单向预浸料。③按照低密度胶膜-单向预浸料-……低密度胶膜-单向预浸料的顺序铺层直至达到厚度要求。④外表面铺覆一层高树脂含量的织物预浸料。⑤铺覆脱模布。
7.一种制备如权利要求1-4任一所述的仿生复合材料笛子制备方法，其特征在于：
所述固化工序为，常压固化，最高成型温度为(60～200)℃。
8.一种制备如权利要求1-4任一所述的仿生复合材料笛子制备方法，其特征在于：
所述打孔工序是按照各孔(吹孔、膜孔、指孔、出音孔等)的大概位置采用机械打孔方式加工出毛坯孔。
9.一种制备如权利要求1-4任一所述的仿生复合材料笛子制备方法，其特征在于：
所述调音工序是在毛坯孔打好的基础上再进行精细地调音，可采用与传统竹笛制作方式相同的调音刀进行调音。
10.一种制备如权利要求1-4任一所述的仿生复合材料笛子制备方法，其特征在于：
所述装饰工序是在成品表面刻上调性符号、制作人名字(材料师和调音师)、品牌(CarbonFlute)、专利种类和专利号。
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