背景技术：
本发明涉及木质音条材料、音条打击乐器、和木质音条材料的制造方法。
音条打击乐器在音条被击打且振动时产生声音。例如，马林巴琴这样的木琴每一个具有多个音条，其对应于多个音符。通常，木琴的音条用天然木材(例如紫檀)制造。然而，近年来，高品质的木材资源正在耗尽，且由此非常难以获得高品质的音条材料。
在这方面，已经提出一种音条材料，其是通过用树脂对相对不贵的木质材料进行浸渍而获得的，且其具有改进的声学特性(见日本未审查专利申请公开no.h8-314448)。上述公开文献描述了，由于用热硬化性树脂仅对用作音条材料的木质材料的细胞壁进行浸渍，所以能防止声音上升(即声学响应)恶化和声损耗的减少，同时增加表面硬度和弹性模量。
在上述公开文献中公开的音条材料中，使用被溶剂稀释的树脂，以便有助于用树脂浸渍木质材料。然而，缺点是浸渍量很可能由于天然木材的个体差异以及天然木材各部分中非均匀的质地而变化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本未审查专利申请公开no.h8-314448
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题。
有鉴于如上所述的缺陷，本发明的目标是提供一种声学特性优越且品质稳定的木质音条材料和音条打击乐器。
解决问题的手段
根据制造为用于解决上述问题的本发明的方面，在木质音条材料中，用树脂组成物至少浸渍木质材料的表面层的一部分区域，且木质材料在所述一部分区域中包括多个细孔，所述多个细孔每一个具有的平均直径小于木质材料中导管的平均直径的1.2倍。
多个细孔的中心轴线方向优选基本上垂直于木质材料的表面。
多个细孔的平均直径优选不小于10μm且不大于500μm，多个细孔的平均深度优选不小于0.1mm且不大于10mm。
多个细孔的平均间距优选不小于0.2mm且不大于10mm。
每单位面积的多个细孔的数量优选不小于14个细孔/cm2且不大于900个细孔/cm2。
根据制造为用于解决上述问题的本发明的另一方面，音条打击乐器包括木质音条材料，其中用树脂组成物至少浸渍木质材料的表面层的一部分区域，且木质材料在所述一部分区域中包括多个细孔，所述多个细孔每一个具有的平均直径小于木质材料中导管的平均直径的1.2倍。
根据用于解决上述问题制造的本发明的另一方面，木质音条材料的制造方法，其中用树脂组成物至少浸渍木质材料的表面层的一部分区域，包括：在木质材料的所述一部分区域中形成多个细孔；用树脂组成物浸渍在其中形成了多个细孔的木质材料；和使得已经对木质材料进行浸渍的树脂组成物硬化，其中多个细孔每一个具有的平均直径小于木质材料中导管的平均直径的1.2倍。
浸渍优选包括：用树脂组成物浸渍木质材料同时在减小的压力下对木质材料进行脱气；和在常压下用树脂组成物对木质材料浸渍。
所述的术语“表面层”是指在外部表面附近的区域，其包围木质材料的背面和侧面附近的区域。所述的术语“基本上垂直”是指相对于正常方向倾斜的角度不大于10°且优选不大于3°。所述术语“平均直径”是指通过光学显微镜测量的等效圆直径的平均值。所述的术语“平均深度”是指相应细孔的最大深度的平均值。所述的术语“平均间距”是指每一个都与作为参考的多个细孔接近的两个细孔的中心和作为参考的细孔的中心之间的距离的平均值。
附图说明
图1是显示了根据本发明实施例的木质音条材料的示意性侧视图；
图2是图1的木质音条材料的示意性部分放大横截面图；和
图3是显示了根据本发明另一实施例的木质音条材料的制造方法的步骤的流程图。
具体实施方式
适当参考附图在下文详细描述本发明的实施例。
木质音条材料
根据图1所示的本发明实施例的木质音条材料中，用树脂组成物2至少浸渍木质材料1的表面层的一部分区域。此外，如图2详细所示的，本实施例的木质音条材料具有形成在要被树脂组成物2浸渍的木质材料1的表面层的所述一部分区域中的多个细孔4，多个细孔4每一个具有的平均直径与木质材料1中导管3的平均直径相当或比之更小。
在本实施例的木质音条材料中，要被树脂组成物2浸渍的所述区域优选是用作音条打击乐器的音条的击打表面的区域，所述音条用木质音条材料形成。因而，通过改进相对不贵的木质材料1的振动特性能产生高级的声音，同时能增加击打表面的耐久性。
木质材料
用天然木材切出木质材料1，且通常是板材。
木质材料1的干木材的相对密度的下限优选为0.5且更优选为0.6。同时，木质材料1的干木材的相对密度的上限优选为1.2且更优选为1.1。在木质材料1的干木材的相对密度小于下限时，通过用树脂组成物2浸渍也无法获得足够的声学特性。相反的，在木质材料1的干木材的相对密度大于上限时，可加工性会不足和/或木质音条材料会过分昂贵。
木质材料1的树木类型例如是黄檀木、紫檀木、青龙木、枫木、硬枫木、日本山毛榉木、橡木、渐尖番龙眼木、桃花心木等。其中，紫檀木和青龙木适于使用，其能相对便宜地为木质音条材料赋予优越的声学特性。
(细孔)
优选的是，多个细孔4均匀地以基本上规则的间距至少形成在木质材料1的表面层的所述一部分区域中。结果，由此形成的木质材料1的具有多个细孔4的区域能被树脂组成物2均匀地浸渍。换句话说，树脂组成物2能快速进入细孔4中且随后逐渐渗透到木质材料1的外表面附近的区域和细孔4的内壁表面附近的区域中，但是不能渗透到木质材料1的远离细孔4的较深区域中。
此外，多个细孔4的中心轴线方向优选基本上垂直于木质材料1的表面(外表面，细孔4在该外表面上开口)。结果，通过细孔4，木质材料1能相对容易地被树脂组成物2浸渍。
多个细孔4的平均直径与木质材料1中导管3的平均直径的比例的下限优选为0.05、更优选为0.10且又更优选为0.15。同时，多个细孔4的平均直径与木质材料1中导管3的平均直径的比例的上限优选为1.2、更优选为1.0、又更优选为0.8、且再更优选为0.6。在多个细孔4的平均直径与木质材料1中导管3的平均直径的比例小于下限时，树脂组成物2不太可能浸入细孔4中。相反，在多个细孔4的平均直径与木质材料1中导管3的平均直径的比例大于上限时，木质音条材料的强度会不足和/或木质音条材料的外观会不自然。
多个细孔4的平均直径的下限优选为5μm，更优选为10μm，又更优选为15μm，尤其优选为50μm。同时，多个细孔4的平均直径的上限优选为500μm，更优选为200μm，且又更优选为100μm。在多个细孔4的平均直径小于下限时，树脂组成物2不太可能进入细孔4中。相反，在多个细孔4的平均直径大于上限时，木质材料1的强度会较低和/或木质材料的外观会不自然。应注意，细孔4的平均直径越小则需要形成越多的细孔4。因而，在细孔4的平均直径小于50μm时，细孔4的平面配置方式和/或间距需要被调整。
多个细孔4的平均深度的下限优选为0.1mm且更优选为1mm。同时，多个细孔4的平均深度的上限优选为10mm且更优选为5mm。根据木质音条材料，树脂组成物2的浸渍深度可通过细孔4的深度调整。在多个细孔4的平均深度小于下限时，树脂组成物2对木质材料1的浸渍不会被充分加速。相反，在多个细孔4的平均深度大于上限时，木质音条材料的表面层抵抗撞击的强度(强韧性)会不足，和/或不能产生自然的声音。
细孔4可以设置在木质材料1的两面。木质材料1的一个面上细孔4的平均深度与另一面上细孔4的平均深度之和(在细孔4仅设置在一个面上时为该一个面上细孔4的平均深度)的下限优选为木质材料1的平均厚度的1/50且更优选为1/40。同时，细孔4的平均深度之和的上限优选为木质材料1的平均厚度的1/2且更优选为其1/3。在细孔4的平均深度之和小于下限时，木质音条材料的声学特性不会得到充分的改善。相反，在细孔4的平均深度之和大于上限时，本实施例的木质音条材料的表面层抵抗冲击的强度(强韧性)会不足，和/或不能产生自然的声音。
细孔4的平均间距的下限优选为0.2mm且更优选为0.5mm。同时，细孔4的平均间距的上限优选为10mm且更优选为5mm。在细孔4的平均间距小于下限时，木质音条材料的强韧性会不足，和/或不能产生自然的声音。相反，在细孔4的平均间距大于上限时，木质材料1不能被树脂组成物2均匀浸渍。
每单位面积上细孔4的数量的下限优选为14个细孔/cm2且更优选为20.5个细孔/cm2。同时，每单位面积上细孔4的数量的上限优选为900个细孔/cm2且更优选为350个细孔/cm2。在每单位面积上细孔4的数量小于下限时，用树脂组成物2对木质材料1浸渍不会被充分加速。相反，在每单位面积上细孔4的数量大于上限时，木质音条材料的表面层的强韧性会不足。
树脂组成物
作为树脂组成物2的主要成分，热硬性树脂是优选的，其在木质材料1的浸渍时粘性低，以因此有助于浸渍，且在浸渍之后可被容易地硬化和固定。应注意，术语“主要成分”是指质量百分比含量最大的成分。
用作树脂组成物2的主要成分的热硬性树脂的例子是环氧树脂、酚醛树脂、尿素树脂、聚酯树脂、丙烯酸树脂、硅酸盐树脂、三聚氰胺树脂、聚氨酯树脂等。其中，环氧树脂，特别是双酚a型环氧树脂，是优选使用的。
在木质材料1的浸渍时用作树脂组成物2的主要成分的热硬性树脂的数量平均分子量(numberaveragemolecularweight)优选不小于200且不大于500。在木质材料1浸渍时用作树脂组成物2的主要成分的热硬性树脂的数量平均分子量落入上述范围时，能实现用树脂组成物2浸渍木质材料1，同时树脂组成物2在硬化之后具有足够的强度。
此外，在木质材料1浸渍时树脂组成物2可以例如包含用于加速硬化的硬化剂、用于调整树脂组成物2的物理性能的其他树脂、用于减少粘性且又能加速木质材料1的浸渍的溶剂。
制造方法
本实施例的木质音条材料可通过一方法制造，该方法例如包括：至少在木质材料1的表面层的所述一部分区域中形成多个细孔4的步骤(细孔形成步骤)；用树脂组成物2浸渍具有由此形成的细孔4的木质材料1的步骤(浸渍步骤)；和对已经浸渍了木质材料1的树脂组成物2进行硬化的步骤(硬化步骤)，如图3所示。
细孔形成步骤
作为用于形成细孔4的过程，可以采用用针进行扎刺的过程，喷溅流体的过程等。然而，从能相对准确地形成小直径细孔的角度看，优选采用使用激光的过程，即激光切割过程(laserincisionprocess)。
作为用于切割过程的激光束，紫外激光束是适合的。由于使用紫外激光束，通过木质材料1的热分解实现细孔4的形成，具有小的残留物(碳化物等)。因而，能实现细孔4的直径和深度的相对自由的调整。具体说，用于切割过程的激光束的波长优选不小于100nm且不大于400nm。例如，可以采用uv-yag激光(三次谐波)。在激光束的波长落入上述范围时，能实现对要被形成的细孔4的直径和深度的相对容易的优化。
用于切割过程的激光束的输出功率优选不小于1w且不大于10w。在激光束的输出功率落入上述范围时，能实现对要被形成的细孔4的直径和深度的相对容易的优化。
浸渍步骤
在浸渍步骤中，用未硬化的树脂组成物2浸渍木质材料1。浸渍步骤优选包括：用树脂组成物2浸渍木质材料的减压浸渍，同时在减小的压力下对木质材料1进行脱气(deaerating)，和在常压下用树脂组成物2对木质材料1进行浸渍的常压浸渍。由于包括减压浸渍过程，所以用树脂组成物2浸渍能被加速，且因此能实现对要获得的木质音条材料的品质的稳定化，且又能实现用木质音条材料形成的音条和设置有该音条的乐器的品质的稳定化。此外，由于包括常压浸渍过程，所以能进一步加速用树脂组成物2进行的浸渍，同时消除在减压浸渍期间产生的木质材料1的应变。
浸渍步骤中树脂组成物2的粘性不小于10mpa·s且不大于1pa·s。在树脂组成物2的粘性落入上述范围时，木质材料1能相对有效地被树脂组成物2浸渍。
(减压浸渍)
由于减压浸渍，木质材料1的表面层(在细孔4附近的区域)能被树脂组成物2相对地均匀且快速地浸渍。
用于减压浸渍的压力以表压力计例如可以不小于-0.101mpa且不大于-0.05mpa。在用于减压浸渍的压力落入上述范围时，用树脂组成物2浸渍木质材料1能被加速，而不会不必要地增加制造成本。
在减压浸渍中浸渍的时间例如可以不小于30min且不大于180min。在减压浸渍中的浸渍时间落入上述范围时，木质材料1的表面层能被树脂组成物2选择性地且相对均匀地浸渍。应注意，在减压浸渍中的浸渍时间可以比上述时间更长，但处于不会导致树脂组成物2中的树脂硬化的范围内。
(常压浸渍)
由于常压浸渍，因减压浸渍中的减小压力产生的木质材料1的应变能被消除，且能实现要获得的木质音条材料的残余应力减少。常压浸渍中的温度可以与减压浸渍中的温度相同。
常压浸渍中的浸渍时间可以例如不小于30min且不大于180min。在常压浸渍中的浸渍时间落入上述范围时，木质材料1能相对均匀地被树脂组成物2浸渍。应注意，常压浸渍中的浸渍时间可以类似地比如上所述的时间更长，但处于不会导致树脂组成物2中的树脂硬化的范围内。
(硬化步骤)
在硬化步骤中，已经对木质材料1进行浸渍的树脂组成物2通过树脂的聚合而被硬化，所述树脂是树脂组成物2的主要成分。由此硬化的树脂组成物2改善木质材料1的振动特性，以接近更高级材料的振动特性。用于硬化树脂组成物2的过程是根据树脂组成物2的构成选择的，且通常使用加热。
硬化步骤中的加热温度是根据硬化剂的类型选择的，且可以例如不小于120℃且不大于200℃。在硬化步骤中的加热温度落入上述范围时，树脂组成物2的硬化能被加速。
硬化步骤中的加热时间是根据硬化剂的类型选择的，且可以例如不小于30min且不大于120min。在硬化步骤中的加热时间落入上述范围时，树脂组成物2能相对高效地硬化，且防止由于木质材料1中减小的水分含量而造成裂纹的产生。
优点
在本实施例的木质音条材料中，由于至少在要被树脂组成物2浸渍的所述一部分区域中的在木质材料1的表面层中形成的多个细孔4，且多个细孔4每一个具有的平均直径小于木质材料1中导管3的平均直径的1.2倍，所以树脂相对容易地进入细孔4中，且因此，能用期望量的树脂进行相对均匀的浸渍，而不管木质材料1的个体差异和其内部组织的非同质性。更具体地，在本实施例的木质音条材料中，由于要被树脂组成物2浸渍的木质材料1的表面层的所述区域中通过切割过程形成的多个细孔4，且多个细孔4每一个具有的平均直径小于木质材料1中导管3的平均直径，所以能够有助于用树脂组成物2进行浸渍。换句话说，树脂组成物2首先快速进入多个细孔4中，且进入在木质材料1的表面上和在细孔4的内壁上开放的导管3，且随后经由细孔4和导管3逐渐渗透到周围区域。结果，本实施例的木质音条材料具有改进的声学特性和稳定的品质，这是因为以相对恒定的树脂量浸渍到相对恒定的深度而实现的，而不管木质材料1的个体差异如何
木琴
根据本发明另一实施例的木琴(音条打击乐器)设置有用图1的木质音条材料形成的多个音条。换句话说，在本实施例的木琴中，产生多个音符的多个音条每一个用如上所述实施例的木质音条材料形成。
具体说，通过从并非顶面(其是用树脂组成物2浸渍的击打表面)的面切削木质音条材料，木琴中的音条每一个形成为这样的形状：其能产生对应于每一个音符的预定的自然频率。
由于每一个音条用如上所述实施例的木质音条材料形成，所以本实施例的木琴在声学特性方面是优越的且品质稳定。此外，与价格相比，本实施例的木琴能产生高级的乐音。
其他实施例
如上所述的实施例并不限制本发明的构成特征。因此，可基于本说明书的描述和常用的一般技术知识做出对实施例的每一个构成特征的任何省略、替换和增加，且这样的省略、替换和/或增加的特征被认为是完全落入本发明的范围。
在木质音条材料中，木质材料的多个面可以形成有细孔且可以被树脂浸渍。替换地，在木质音条材料中，木质材料的一个面的仅一部分区域可以形成有细孔并可以被树脂浸渍。而替换地，在木质音条材料中，仅要被树脂浸渍的区域的一部分可以形成有细孔。
虽然，在附图所示的实施例中，木质材料的横纹表面具有细孔且被树脂浸渍，但是木质材料的直纹表面和端纹表面也可以具有细孔且可以被树脂浸渍。
用在如上所述实施例的木质音条材料中的树脂组成物可以包含热塑性树脂作为主要成分。在这种情况下，浸渍之后的树脂组成物优选通过聚合而硬化。
根据本发明的音条打击乐器并不限于木琴，而也可以例如是响板、木块、木箱鼓、木鱼等。
例子
在后文中，通过例子详细描述了本发明，但是本发明不应被限制性地认为受到对例子描述的限制。
木质音条材料的制造例
木质音条材料的制造例1到4如下制造，且未加工的实心木板被作为比较例1和2。其后，执行槌击测试。
(制造例1)
提供一般目的等级的紫檀木板作为木质材料，其具有60mm的宽度、350mm的长度和25mm的厚度。通过让木质材料的一个面完全经历切割过程并随后被树脂组成物浸渍而获得制造例1。
通过用光学显微镜处理的图像所测量的直径计算出的木质材料中导管的平均直径为206μm。
通过使用uv激光设备，其具有4w的输出功率(100％)、355nm的波长和50khz的频率，通过用激光束垂直照射一个面并经过8msec来执行切割过程(细孔形成)。细孔沿长度和宽度方向以规则间隔布置为正方形，间距(中心与中心的距离)为2.5mm。
通过切割过程形成的细孔具有113μm的平均直径(为导管的平均直径的55％)和3mm的平均深度。
具有细孔的木质材料被含有双酚a型环氧树脂(作为主要成分)的树脂组成物浸渍。
要对木质材料进行浸渍的树脂组成物是通过将以下物质进行混合而制备的：作为双酚a型环氧树脂的jer828(可从mitsubishichemicalcorporation获得)；作为活性稀释剂的1,6-己二醇二缩水甘油醚(1,6-hexanedioldiglycidylether)；和作为咪唑硬化剂的2-乙基-4-甲基咪唑，三者比例为95:5:30。
通过上述树脂组成物，执行减压浸渍和随后的常压浸渍。减压浸渍在-0.1mpa的表压力下执行1小时。常压浸渍在大气压力下执行1小时。
通过将由此被树脂组成物浸渍的木质材料在180℃下加热一个小时以使得树脂组成物硬化，从而获得制造例1。
(制造例2)
在与制造例1相同的条件下获得制造例2，但是激光束的输出功率是3w(75％)。制造例2中的细孔具有91μm的平均直径(导管的平均直径的44％)和3mm的平均深度。
(制造例3)
在与制造例1相同的条件下获得制造例3，但是激光束的输出功率是2w(50％)。制造例3中的细孔具有73μm的平均直径(导管的平均直径的35％)和3mm的平均深度。
(制造例4)
在与制造例1相同的条件下获得制造例4，但是激光束的输出功率是1w(25％)。制造例2中的细孔具有53μm的平均直径(导管的平均直径的26％)和3mm的平均深度。
(比较例1)
作为比较例1，提供用实心洪都拉斯紫檀(其是用于音条的高品质材料)切出的具有与制造例1到4相同尺寸的板材。
(比较例2)
作为比较例2，提供用于制备制造例1到4的木质材料。
评价测试
制造例1到4和比较例1和2被木槌击打，由此产生的声音被10位参与者进行感知评价。
通过比较例2(其是未经处理的并不昂贵的天然木材)产生的乐音明显不如比较例1(其是相对高品质的天然木材)产生的乐音。另一方面，可确认的是，制造例1到4(已经经历了切割过程和用树脂组成物浸渍的过程)产生类似于比较例1的声音。
工业应用性
根据本发明的木质音条材料尤其适于形成适用于中级和高级演奏者的音条打击乐器的音条。
附图标记说明
1木质材料
2树脂组成物
3导管
4细孔