具有高模量纤维绕线的乐器弦的制作方法
【专利说明】
[0001] 相关申请
[0002] 本申请在U.S.C§ 119(e)下要求2014年3月3日提交的临时申请No. 61/946,917 的"具有高模量纤维绕线的乐器弦"的优先权。
技术领域
[0003] 本发明涉及乐器弦。
【背景技术】
[0004] 已知用于特定类型乐器、比如小提琴的乐器弦，对于合适的操作、音色、持续时间 和音调维持来说需要特定的物理特性。通常而言，乐器弦包括一中央芯体，其被一层或更多 层的绕线所包裹。常见的芯体材料包括诸如钢铁的金属，类似尼龙的合成纤维，Kelvar?拜口 肠线（gut)。肠线芯体弦呈现出某种独特特征，该特征不易被合成芯体弦和金属芯体弦所仿 效，从而经常被音乐家认为是"高级"小提琴弦。
[0005] 合成芯体常常包括多个独立的细纤维（即，多纤维丝（multifilament))，而不是 单个较大的中心纤维。要使得多纤维丝合成芯体达到所需的特征和性能，一般要求在芯体 上紧紧缠绕诸如钢铁、铜或镍的金属。在许多已知的、具有多纤维丝合成芯体的小提琴弦 中，需要至少两个连续的金属绕线层以达到弦内所必需的扭转刚度。相反地，具有肠线芯体 的弦一般只需要单层金属绕线就可以获得所需的特性，包括可接受的扭转刚度。很多已知 的绕线可以实现提高扭转刚度的目标，但是同时带来了弦的弯曲刚度显著增加的缺点。
[0006] 因而，需要一种乐器弦，其扭动刚度显著提高，而弯曲刚度不会相应的提高。还需 要一种带有非肠线芯体的乐器弦，其效仿肠线芯体弦的特性。
【发明内容】
[0007] 在本发明的一个实施方式中，提供了一种包括液晶芳香族聚酯纤维的乐器弦。
[0008] 在另一实施方式中，一种乐器弦包括包裹多纤维丝芯体的第一液晶聚合物纤维绕 线。提供了包裹第一绕线的第二金属绕线。
[0009] 而在另一实施方式中，提供了一种具有包裹多纤维丝合成芯体的高模量合成纤维 绕线的乐器弦。
【附图说明】
[0010] 附图示出了依据本公开的所发明的乐器弦的代表性实施方式。
[0011] 图1表示包括液晶芳香族聚酯纤维的乐器弦；
[0012] 图2是具有多纤维丝合成芯体、第一液晶聚合物绕线和第二金属绕线的弦的横切 面；和
[0013] 图3是具有包裹多纤维丝合成芯体的高模量合成纤维绕线的乐器弦的横切面。
【具体实施方式】
[0014] 发明人发现将具有高弹性模量的合成材料合并进乐器弦内可以显著提高弦的扭 转刚度，而不引起不期望的特性改变，比如提高弯曲刚度。当其与多纤维丝合成芯体结合使 用时尤其有用。
[0015] 本文中所使用的"高模量纤维"表示合成纤维，优选地是聚合物纤维，其拥有高 强度和低延展特性，具有超过大约25GPa(吉帕斯卡）的弹性模量。实例包括但不限于 Kevlar?、Vectran?、Technora?、Spectra?、Dyneema?、和Zylon?纤维。
[0016] 本文中所使用的"LCP"表示液晶聚合物，这是一类芳香族聚酯聚合物，其可以包括 对位芳族聚酰胺和间位芳族聚酰胺两者，还有热致变（通过加热方式形成的结晶性）和溶 致变（通过溶解在溶剂中形成的结晶性）两者。代表性的实例包括但不限于Kevlar? (溶 致变）和Vectran? (热致变）纤维。
[0017] 本文中所使用的"超高分子量聚乙烯"表示长链热塑性聚乙烯，典型地具有大约 2-6百万的分子量。实例包括但不限于Dyneema?3和Spectra?纤维。
[0018] 本文中所使用的"液晶聚嗯I唑（polyoxazole) "表示由含嗯唑基团的链所组成的 LCP分子。实例包括但不限于Zylon?:纤维。
[0019]目前，已知某些乐器弦包括高模量纤维芯体，但并不用于绕线上。并没有已知的乐 器弦以任何方式（作为绕线或芯体材料）包含液晶芳香族聚酯纤维，比如LCP纤维。
[0020] 图1示出了简单的、清楚的弦10或弦组件，其基本上由单个或多纤维丝的液晶芳 香族聚合物纤维12组成。
[0021] 合并多种高模量纤维已经被证实能够对乐器弦的物理特性有显著的改进，特别是 显著提高扭转刚度，而不相应的提高弯曲刚度。乐器弦的优选实施方式包括至少一种包裹 芯体的高模量纤维绕线，并且可以包括连续的绕线。
[0022] 参考图2,另一种被公开的乐器弦14的代表性实施方式具有多纤维丝合成芯体 16,其带有第一LCP绕线18。第二金属绕线20被提供在第一LCP绕线之上。在弦的优选实 施方式中，第一绕线是热致变LCP纤维。更优选地，第一LCP绕线包括具有大约75Gpa模量 的Vectnm?纤维。在该代表性实施方式中所采用的特殊的Vectmn?纤维呈现出所需的特 性，诸如相对高的柔性与低塑性变形（即，在机械压力下变形的趋势）。具有相对低塑性变 形率的纤维提供了有助于芯体随时间保持扭转刚度并因此有助于弦随时间保持扭转刚度 的优点。
[0023] 在多纤维丝合成芯体上采用Vectran?:纤维的第一绕线来替代传统的第一金属绕 线，显示出可以显著地降低弦的弯曲刚度，同时还能够增加足够的扭转刚度。相比于具有单 个金属绕线的传统肠线芯体弦（许多音乐家认为这种类型的弦是市场上最优选的弦），所 公开的乐器弦的代表性实施方式已经证实了用户的喜爱度和质量。所公开的乐器弦的其他 观察结果包括提高了持久性和减少了阻尼率。
[0024] 据显示，芳香族聚酯例如Vectran?針维和其他具有类似特性的纤维，当被用于所 公开的乐器弦中时，是特别有效的。所产生的乐器弦呈现出典型特性，比如显著地提高了扭 转刚度，而不大幅增加弯曲刚度。然而，其他LCP(热致变的或其他类型）也适合被用于所 发明的弦中以达到该目的并具有类似的结果。
[0025] 如上所讨论的，被包括在图2所示的弦内的LCP绕线可以被具有类似特性的多种 高模量纤维中的一种或多种替代。这些纤维的非限制性实例已在上面给出。
[0026] 此外，在绕线的总数或者高模量纤维绕线的数目方面，弦的构造并不受限。比如， 另一实施方式的存在形式为在芯体周围具有第一LCP绕线，之后具有两个连续的金属绕 线。该实施方式显示出与上文所描述的并在图2中大体绘出的实施方式类似的所期望的结 果。
[0027] 图3示出了另一实施方式22，其基本上由多纤维丝合成芯体24和迅速成型的高模 量合成纤维绕线26组成。
[0028] 尽管为了阐述的目的而给出了一些实施方式，然而，前面的描述不应该视为对本 发明的限制。因此，对于本领域技术人员而言，在不背离本发明的精神和所要求保护的覆盖 范围的情况下，各种修改、适应和改变都可能发生。
【主权项】
1. 一种乐器弦，其包括液晶芳香族聚酯纤维。2. 如权利要求1所述的弦，其中所述纤维是液晶聚合物的热致变形式。3. 如权利要求1所述的弦，其中所述弦具有芯体和包裹所述芯体的绕线，并且所述聚 酯纤维在所述绕线中。4. 如权利要求3所述的弦，其中所述聚酯纤维具有超过大约50Gpa的弹性模量。5. 如权利要求4所述的弦，其中所述聚酯纤维具有大约75Gpa的弹性模量。6. 如权利要求1所述的弦，其中所述聚酯纤维是Vectran?品牌的液晶聚合物。7. 一种乐器弦，其包括： 多纤维丝合成芯体； 包裹所述芯体的第一绕线；和 包裹所述第一绕线的第二金属绕线； 其中所述第一绕线是液晶聚合物纤维。8. 如权利要求7所述的弦，其中所述聚合物是芳香族聚酯。9. 如权利要求8所述的弦，其中聚酯纤维是液晶聚合物的热致变形式。10. 如权利要求9所述的弦，其中所述聚酯纤维是Vectran?品牌的液晶聚合物。11. 如权利要求7所述的弦，其中多个所述弦被安装在小提琴上。12. 如权利要求7所述的弦，其包括包裹所述第二绕线的第三金属绕线。13. 如权利要求7所述的弦，其中所述液晶聚合物纤维具有超过大约50GPa的弹性模 量。14. 如权利要求13所述的弦，其中所述液晶聚合物纤维具有大约75Gpa的弹性模量。15. -种乐器弦，其包括： 多纤维丝合成芯体；和 包裹所述芯体的绕线，其中 所述绕线是高模量合成纤维。16. 如权利要求15所述的弦，其中所述高模量合成纤维是对位酰胺。17. 如权利要求16所述的弦，其中所述对位酰胺选自Kelvar?纤维和Technora?纤维。18. 如权利要求15所述的弦，其中所述高模量合成纤维是超高分子量聚乙烯。19. 如权利要求18所述的弦，其中所述超高分子量聚乙烯选自Spectra?纤维和 Dyneema? 纤维。20. 如权利要求15所述的弦，其中所述高模量合成纤维是液晶聚卩恶唑。21. 如权利要求20所述的弦，其中所述液晶聚噁唑是Zylon?纤维。
【专利摘要】本发明提供了一种乐器弦，其包括液晶芳香族聚酯纤维。将具有高弹性模量的合成材料引入乐器弦中，显著地提高了弦的扭转刚度，而不引起不期望的特性改变，诸如增加弯曲刚度。当其与多纤维丝合成芯体一起使用时尤其有效。
【IPC分类】G10D3/10
【公开号】CN104900215
【申请号】CN201510120875
【发明人】陶凡嘉
【申请人】达达里奥有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月3日
【公告号】US20150248876