本发明涉及本发明涉及乐器制造与木材改性,具体涉及一种木管乐器木制管体的稳定化处理工艺。
背景技术:
1、木管乐器(如单簧管、长笛等)的管体多采用乌木、红木等硬木制作,因其纹理致密、声学传导性优异,能赋予乐器丰富饱满的音色。然而,天然木材富含羟基,易随环境温湿度变化发生干缩湿胀,导致管体变形、开裂,严重影响音准稳定性和使用寿命。因此,对木管乐器用木材进行稳定化处理是乐器制造领域的关键技术。
2、现有木材稳定化技术主要包括物理方法和化学方法。物理方法如真空加压浸渍,通过将树脂填充至木材细胞腔中以提高尺寸稳定性,但树脂与细胞壁界面相容性差,固化后易产生应力集中,且填充不均会导致木材振动传导性能下降,使音色发闷、灵敏度降低。化学方法如乙酰化等,通过酸酐与羟基反应降低吸湿性,但反应过程中易产生酸性副产物,可能造成纤维素降解,且无差别修饰会破坏木材的声学骨架,同样难以兼顾声学性能。
3、现有技术多针对建筑用材的力学增强需求,未充分考虑乐器木材对声学性能的特殊要求,缺乏能同时实现尺寸稳定与声学保留的处理工艺。
4、因此,亟需开发一种专门针对木管乐器木材的稳定化方法,在高效抑制吸湿变形的同时,最大限度保留甚至优化其天然声学特性。
技术实现思路
1、为提升木管乐器木制管体的尺寸稳定性与声学性能兼容性,本发明提供一种木管乐器木制管体的稳定化处理工艺,通过半纤维素酶与c6~c18的烯基琥珀酸酐的选择性修饰、梯度式双树脂液真空加压浸渍及梯度升温固化的组合工艺,在根源降低木材吸湿性的同时保留天然声学骨架,构建梯度模量复合结构消除界面应力,实现尺寸稳定性、耐用性与声学性能的协同优化。
2、本发明目的之一在于提供一种木管乐器木制管体的稳定化处理工艺,包括以下步骤:
3、s1、对木制管体坯料依次进行半纤维素酶处理和c6~c18的烯基琥珀酸酐处理,得到第一坯料;
4、s2、将所述第一坯料先浸渍第一树脂液,再进行预固化,得到第二坯料;
5、s3、将所述第二坯料浸渍第二树脂液,得到第三坯料;
6、s4、将所述第三坯料进行固化处理,得到稳定化木管乐器木制管体;
7、所述第一树脂液包括环氧当量为180~220的环氧树脂和端羟基聚氨酯预聚体;
8、所述第二树脂液包括环氧树脂、聚氨酯预聚体、纳米纤维素晶须和端羟基聚二甲基硅氧烷。
9、优选的,步骤s1中所述半纤维素酶包括木聚糖酶和/或甘露聚糖酶。
10、优选的,步骤s4中所述的固化处理包括梯度升温固化处理:先在60~70℃下干燥4~6小时,再于80~90℃下干燥2~4小时,最后于100~110℃下干燥2~3小时,升温速率≤5℃/h。
11、优选的,步骤s4中所述梯度升温固化处理前,还包括将所述第三坯料自然风干24~48小时。
12、优选的,步骤s1中所述对木制管体坯料依次进行半纤维素酶处理和c6~c18的烯基琥珀酸酐处理包括:
13、将木制管体坯料置于反应罐中,加入半纤维素酶溶液浸泡处理1~3小时,所述半纤维素酶溶液的浓度为0.5%~2%,ph值为5.0~6.0,温度为40~50℃;
14、排出半纤维素酶溶液,用去离子水清洗后,注入含有c6~c18的烯基琥珀酸酐的有机溶液反应2~5小时,所述c6~c18的烯基琥珀酸酐的质量分数为5%~15%,反应温度为50~70℃;
15、反应结束后排出残液,用乙醇洗涤,在55~65℃下干燥至含水率10%~15%。
16、优选的,所述含有c6~c18的烯基琥珀酸酐的有机溶液中还包括催化剂;
17、所述催化剂包括4-二甲氨基吡啶、三乙胺、无水碳酸钠或二环己基碳二亚胺(dcc)中的至少一种。
18、优选的,步骤s2中所述浸渍第一树脂液包括:抽真空至-0.08~-0.1mpa保持30~40分钟,注入第一树脂液真空浸泡2~4小时,然后加压至0.3~0.5mpa保持2~3小时;
19、所述预固化的条件为60~80℃下预固化1~2小时。
20、优选的,步骤s3中所述浸渍第二树脂液包括:抽真空至-0.08~-0.1mpa保持30分钟,注入第二树脂液真空浸泡3~5小时,然后加压至0.6~0.9mpa保持8~12小时。
21、优选的,步骤s2中所述第一树脂液还包括甲基三甲氧基硅烷和无水乙醇;
22、所述第一树脂液按重量份计包括:环氧当量为180~220的环氧树脂40~60份、端羟基聚氨酯预聚体20~30份、甲基三甲氧基硅烷5~10份、无水乙醇10~20份。
23、优选的,步骤s3中所述第二树脂液还包括甲基三甲氧基硅烷、无水乙醇、蒸馏水、竹醋液、聚乙二醇和潜伏性胺类固化剂;
24、所述第二树脂液按重量份计包括:环氧树脂40~50份、聚氨酯预聚体20~30份、纳米纤维素晶须1~3份、端羟基聚二甲基硅氧烷2~4份、甲基三甲氧基硅烷5~8份、无水乙醇10~15份、蒸馏水5~8份、竹醋液3~5份、聚乙二醇4~6份、潜伏性胺类固化剂3~8份。
25、本发明的有益效果:
26、本发明通过半纤维素酶的选择性酶解处理精准暴露木材半纤维素反应位点,配合c6~c18的烯基琥珀酸酐的定向接枝修饰,在根源上降低木材吸湿性的同时完整保留结晶纤维素构成的天然声学骨架,再通过梯度式的双树脂液分步浸渍与梯度升温固化工艺,让柔性界面层树脂与木材疏水接枝链紧密结合、高模量多功能本体层树脂充分填充细胞腔,构建起细胞壁至细胞腔的梯度模量复合结构,既消除了树脂与木材间的刚性应力集中,避免微观开裂与振动传导损耗,又借助纳米纤维素晶须的原位增强、端羟基聚二甲基硅氧烷的疏水疏油改性,实现木材尺寸稳定性、耐磨抗菌性的多重提升,最终在显著抑制木管乐器管体干缩湿胀变形的基础上,最大限度保留并优化木材的声学振动特性,让处理后的管体兼具优异的环境适应性、耐用性与声学表现,解决了传统木材稳定化处理难以兼顾尺寸稳定与声学性能的行业难题。
1.一种木管乐器木制管体的稳定化处理工艺,其特征在于,包括以下步骤:
2.如权利要求1所述的处理工艺,其特征在于,步骤s1中所述半纤维素酶包括木聚糖酶和/或甘露聚糖酶。
3.如权利要求1所述的处理工艺,其特征在于,步骤s4中所述的固化处理包括梯度升温固化处理:先在60~70℃下干燥4~6小时,再于80~90℃下干燥2~4小时,最后于100~110℃下干燥2~3小时,升温速率≤5℃/h。
4.如权利要求3所述的处理工艺,其特征在于,步骤s4中所述梯度升温固化处理前,还包括将所述第三坯料自然风干24~48小时。
5.如权利要求1所述的处理工艺,其特征在于,步骤s1中所述对木制管体坯料依次进行半纤维素酶处理和c6~c18的烯基琥珀酸酐处理包括:
6.如权利要求5所述的处理工艺,其特征在于,所述含有c6~c18的烯基琥珀酸酐的有机溶液中还包括催化剂;
7.如权利要求1所述的处理工艺,其特征在于,步骤s2中所述浸渍第一树脂液包括:抽真空至-0.08~-0.1mpa保持30~40分钟,注入第一树脂液真空浸泡2~4小时,然后加压至0.3~0.5mpa保持2~3小时;
8.如权利要求1所述的处理工艺,其特征在于,步骤s3中所述浸渍第二树脂液包括:抽真空至-0.08~-0.1mpa保持30分钟,注入第二树脂液真空浸泡3~5小时,然后加压至0.6~0.9mpa保持8~12小时。
9.如权利要求1所述的处理工艺,其特征在于,步骤s2中所述第一树脂液还包括甲基三甲氧基硅烷和无水乙醇;
10.如权利要求1所述的处理工艺,其特征在于,步骤s3中所述第二树脂液还包括甲基三甲氧基硅烷、无水乙醇、蒸馏水、竹醋液、聚乙二醇和潜伏性胺类固化剂;