Бумага - лучший материал для производства диффузоров
С момента появления диффузорных электродинамических
громкоговорителей в серийном производстве и до настоящего времени
основным материалом для изготовления диффузоров в мировой промышленности
остается целлюлоза.
С момента появления диффузорных
электродинамических громкоговорителей в серийном производстве и до
настоящего времени основным материалом для изготовления диффузоров в мировой
промышленности остается целлюлоза. Это объясняется уникальными природными
свойствами целлюлозы. Особенности химической структуры и физико-механического
строения целлюлозы позволяют с помощью различных технологических режимов ее
переработки получать материал - бумагу, свойства которой могут в зависимости от
области применения варьироваться в очень широких пределах.
Для производства громкоговорителей используется несколько видов целлюлоз
(хвойных, лиственных, растительных) и их композиций, что позволяет с помощью
специальных технологических процессов (размола, отлива, прессования, пропитки)
получать материалы для диффузоров с хорошим сочетанием физико-механических
свойств: достаточно большой начальной упругостью и линейностью упругих
характеристик в широком диапазоне изменения нагрузки и частоты; относительно
малой плотностью; довольно большим демпфированием. Кроме того, поскольку
субъективно воспринимаемое качество звучания ГГ (как уже отмечалось) не может в
настоящее время быть полностью формализовано с помощью известного набора
объективных параметров, можно предположить, что естественность тембра,
"мягкость", "натуральность" звучания лучших динамических громкоговорителей также
в значительной степени обусловливается свойствами природного материала -
целлюлозы.
Целлюлоза - это полимерное волокнистое вещество из группы
углеводородов. Макромолекула химически чистой целлюлозы (клетчатки) представляет
собой высокомолекулярный полисахарид, образующийся путем упорядоченного
расположения глюкозных остатков, соединенных в цепевидные молекулы. Длина
целлюлозных молекул изменяется от 0,15 до 1,1 мкм.
Целлюлоза при обычной температуре представляет собой полимер, находящийся в
стеклообразном состоянии (температура стеклования примерно 220° С). В этом
состоянии для полимеров характерны в основном упругие обратимые деформации. За
счет взаимодействия с водой (или другим пластификатором) температура стеклования
целлюлозы снижается ниже комнатной, поэтому мокрая целлюлоза находится в
вязкоупругом состоянии и обладает совершенно другими механическими свойствами,
чем сухая целлюлоза.
Техническая целлюлоза, применяемая в том числе и для производства
диффузоров, не представляет собой химически чистого продукта - клетчатки, а
содержит ряд компонент, оказывающих существенное влияние на свойства бумажных
оливок. Основные из них:
альфа-целлюлоза-химически чистая клетчатка. Она определяет
механическую прочность, химическую и термическую стойкость и долговечность
бумаги. Однако альфа-целлюлоза плохо фибриллируется в процессе размола;
гемицеллюлоза - группа углеводов, состоящая в основном из
гексозанов и пентозанов, по составу близких к альфа-целлюлозе, но со степенью
полимеризации п порядка 100. Она пластифицирует волокна, облегчает их
фибриллирование, способствует повышению связей между волокнами, улучшает процесс
проклейки бумаги;
лигнин - органическое вещество, обусловливающее жёсткость
и твердость древесины. В процессе приготовления целлюлозы (варки) содержание его
удается снизить до 4..5%. Лигнин оказывает неблагоприятное действие на процесс
размола, ухудшает условия сцепления волокон. Кроме того, в технической целлюлозе
содержится оксицеллюлоза (продукты распада альфа-целлюлозы под влиянием
окислительных процессов), зола (соли кальция, магния) и др.
Техническая целлюлоза получается при обработке древесной щепы (или
растительной массы) щелочными и кислыми химикатами при повышенной температуре. В
зависимости от способа обработки (варки) можно получить целлюлозу с различными
свойствами. В производстве диффузоров используются целлюлозы, полученные
сульфатным (щелочным)- "СФА целлюлоза" или сульфитным (кислым) способом - CФИ
целлюлоза. При сульфитном способе варка древесной щепы происходит в кислом
растворе бисульфита кальция, а при сульфатном-в щелочном растворе едкого натра и
сульфата натрия. Сваренную массу промывают горячей водой, а затем на специальной
машине превращают в листовой материал (волокнистый полуфабрикат целлюлозы). На
бумагообразующие свойства целлюлозы, а следовательно, и на качество получаемых и
нее диффузоров решающее влияние оказывают свойства исходных волокнистых
материалов и способ их переработки (варки).
Свойства волокнистых материалов зависят от химического состава волокна и их
физио - механической структуры. Химический состав волокна определяется строением
клеток, из которых это волокно состоит и зависит от вида выбранного сырья. Для
изготовления древесной целлюлозы используются следующие основные породы
древесины: ель, сосна, тополь, бук, береза, осина, липа и др. Для диффузоров
применяются в основное волокна хвойной целлюлозы из ели и сосны. Волокна хвойной
целлюлозы обладают лучшими физико-механическими параметрами, в частности длиной
волокна, являющейся важнейшим показателем качества целлюлозы. Применение
длинноволокнистой целлюлозы обеспечивает возможность получения механически
прочной бумаги с высокими значениями динамической упругости Е и коэффициента
затухания. Наибольшую длина волокна имеют целлюлоза из сосны. Кроме того,
волокна хвойных пород обладают наилучшим коэффициентом жесткости (отношением
толщины стенок к ширине волокна), что оказывает существенное влияние на
повышение изгибной жесткости диффузоров. Наконец, волокна хвойной древесину
имеют трубчатое строение, что обеспечивает пухлость, хорошую впитывающую
способность бумаги. С целью увеличения однородности бумажных отливок, уменьшения
внутренних напряжении при усадке бумаги во время сушки добавляют в композиции
бумажных масс коротковолокнистые волокна лиственных пород с длиной волокна lср=
1,15...1,20, шириной h =0,02. ..0,03 (осины, березы, бука и др.). Кроме того,
для увеличение механической прочности и долговечности бумажных отливов в
производстве диффузоров используют длинноволокнистые растительные волокна
недревесного происхождения (лен, конопля, хлопок и др.).
Важнейшее влияние на бумагообразующие свойства целлюлозы оказывает
способ ее получения (в результате варки) из древесной щепы. Как уже было
отмечено, сульфатная целлюлоза получается при варке щепы в щелочной среде, а
сульфитная - в кислой. Кислая среда обусловливает более интенсивное воздействие
на структуру растительного волокна, что приводит к снижению его долговечности и
механической прочности. В результате сульфитная (СФИ) и сульфатная (СФА)
целлюлозы отличаются процентным содержанием альфа-целилюлозы, гемицеллюлозы,
лигнина и др. (например, у отечественной СФА целлюлозы: альфа-целлюлозы
84...88%, гемицеллюлозы 9. ..11%, лигнина 3...4%, смолы, золы и др. 1%), а также
распределением остаточного лигнина в волокнах; длиной молекул, целлюлозы и
распределением их в волокне. У сульфатной целлюлозы лигнин и гемицеллюлозы
распределены равномерно в толще клеточной стенки волокна, чем объясняется
трудность отбелки, низкая набухаемость и трудность размола этого вида целлюлозы.
У сульфитной целлюлозы они находятся в наружных слоях оболочки, и поэтому она
более доступна для обработки. Волокна СФА целлюлозы более гибкие, они меньше
укорачиваются при размоле и придают бумаге более высокие показатели механической
прочности. Для уменьшения скручиваемости бумаги, обеспечения последующего
процесса отбелки и увеличения растяжимости нередко используют композиции из
сульфатной и сульфитной целлюлозы.
В практике производства диффузоров употребляется беленая, так и небеленая
целлюлоза. Режим отбелки включает трехступенчатый процесс хлорирования
целлюлозы, в некоторых случаях, когда не требуется высокая степень белизны,
применяется двухступенчатый или одноступенчатый процесс. В процессе отбелки
жесткость целлюлозы несколько уменьшаются.
Подбор композиции для ГГ разного назначения является одним из
труднейших моментов в процессе их разработки. Отличия в качестве звучания ГГ
различных фирм (иногда близких по конструкции) в первую очередь зависят от
подбора композиции бумажных масс, включающих в себя в ряде случаев более десяти
компонентов, поэтому большинство фирм, производящих ГТ, сообщают в статьях,
рекламных данных, каталогах подробные сведения об их конструкции и крайне редко
приводят данные о композициях бумажных масс и видах пропитки. Именно эти
сведения и составляют, как правило, "секрет" фирмы.
В производстве бумажных диффузоров можно выделить два типа композиций: на
основе различных марок целлюлозы (хвойной, льняной, растительной) и смеси
целлюлозы с синтетическими, минеральными, углеродными и металлическими
волокнами.
Необходимо отметить, что во все композиции добавляются в процессе
размола различные химические добавки и пропитки. Для низкочастотных ГТ в
добавляют длинноволокнистые шерстяные волокна, что позволяет увеличить
коэффициент демпфирования в материале диффузора и уменьшить неравномерность АЧХ.
Каждый раз при разработке нового типа громкоговорителя происходит длительный
поиск оптимального для него состава композиции.
Композиции второго типа, т. е. смесь целлюлозы с высокомолекулярными
волокнами: углеродными, асбестовыми, угольными, из окиси алюминия, стекла и др.,
начали использоваться в производстве диффузоров сравнительно недавно. Введение
таких волокон в целлюлозу позволяет увеличить ее жесткость (модуль упругости
возрастает в 1,5...2 раза) за счет высокой жесткости самих волокон. Наиболее
известной композицией такого типа, получившей название carbocon является смесь
хвойной целлюлозы с углеродными волокнами.
Таким образом, целлюлоза как в чистом виде, так и в составе различных
композиций продолжает оставаться основным и самым интересным материалом для
производства диффузоров.
Комментариев нет:
Отправить комментарий