第一节     概述

关于扬声器纸盆的原材料，或许大家在各种资料杂志上都有看到各种介绍，但是我觉得抛开材料的使用方法，单一就材料谈材料，是一种比较片面的介绍，如果使用方法不正确，或许对材料的特性还会有错误的认识和理解。

       所以本次跟大家讲纸盆原材料包括以下几部分：纸盆的原材料，原材料的使用，纸盆材料的发展方向

第二节  纸盆的原材料

言归正传，让我们一起来进入纸盆原材料的世界吧。

一）常规纸浆:

1）UKP（UNBLEACHED KRAFT PULP） 未漂白硫酸盐针叶木浆，这是做纸盆的主要材料，一般采用加拿大最北端和北欧比较寒冷的树种，这些地方的针叶木纤维比较强韧，做出来的纸盆挺度比较好。

2）BKP（BLEACHED KFAFT PULP）漂白硫酸盐针叶木浆，做纸盆的主要材料，由于漂白对纤维的破坏作用，一般纤维的强度比UKP要差，但是相应阻尼要好，和UKP搭配做为纸盆的主要材料。目前比较好的BKP以加拿大北方松为主。加拿大南方松为原材料的BKP纤维强度和音色都较差

3）USP(UNBLEACHED SULPHATE PULP)未漂白亚硫酸盐木浆，配料。USP纤维一般比较柔软，强度较低，但是阻尼很好。对改善中低频段的音质作用比较大

4）东北纸，由于已经经过了造纸的流程，纤维已经被盘磨细化，纤维长度中等偏短，强度也较好，比较适合用于做小口径的纸盆，另外由于细纤维化较好，纸盆表面光滑度比较高。做松压盆可以有比较漂亮的珠点。这种浆目前主要在浙江某些纸盆厂中使用。

5）目前还有少数厂家使用俄罗斯智利的纸浆，但是试验证明，这两个国家的纸浆音色会较差，而且一般表面树皮和杂纤维太多，容易造成纸盆表面不良。

二）增加强度的纸浆ABACA

1）马尼拉麻浆，纤维比较粗长，韧性比较好。用来提高纸盆的刚性，适合做强度比较高的纸盆

2）剑麻浆，纤维细长，挺度比马尼拉麻要好，韧性则稍差，适合做强度要求比较高的纸盆

3）亚麻：制成浆板的亚麻纤维比以上两种麻浆要短，纤维长宽比达到1100，纤维胞腔小，胞壁厚，两端渐尖，纤维强度也较高，用来提高纸盆的刚性

对于以上各种材料的实验室分析数据可以参看下两个表格

一、              FS—200纤维分析：

表1各种浆板FS—200纤维分析的测定情况：

二、          纸页物理性能：

表2各种浆板纸页物理性能测定情况（恒温恒湿国标下检测）：

三）增加阻尼的纸浆LINTER

1）普通棉浆，棉纤维由棉绒而来，棉纤维具有不规则断面，中空带状，且拧成螺旋状，具有很好的阻尼，强度较低，用于改善中低频性能，后沿特性比较好

2）顶级棉浆，由最好的棉花经特殊加工工艺制造而成，长度一般在18毫米左右，长宽比921，细胞壁较厚，纤维性质强韧，所做的纸盆强度大，韧性好，同时具有很好的阻尼，纸盆松厚度比较大，比较适合纸盆材料要求比弹性率高，阻尼大的要求。

3）绒毛浆，绒毛浆的纤维宽而长，细小纤维含量低，纸浆蓬松度高，具有挺度好，阻尼性高的特点。对改善鼓纸中低频的音质有良好的效果。

 四）非木材类植物纤维，可分为以下三种：

A）禾本科植物纤维：

1）西班牙草浆：西班牙草浆是由产于西班牙、南欧和北美等地的西班牙草制成的纸浆。西班牙草浆. 近似蒿，但较为短而优美，可得游离状打解，不透明度，大容积比大. 一般采用烧碱法或硫酸盐法制浆。纸浆纤维细长、质地柔软、松厚度好、成形容易。西班牙草浆对音质改善比较好，是英国纸盆厂采用比较多的一种纸浆

西班牙纸浆的物理特性：Length of LAMORT refinement:20mm    Length of JOCKRO refinement:20mm    Degree SCHOPPER SR:34-38    Determination:20C of temperature    Rrlative humidity HR:65%    (相对湿度)      Length of rupture in m:4200-5000  (裂断长度)        ％Elonggation:1.2-1.5   （伸展度）   Ratio of rip:80-100      (横向裂断系数)   Ratio of bursting:20-25    （破裂系数）   Duplicate folds(tention) :500 gfs   (张力)     Porosity to air:  90-130  (多孔透气性)      Bouffant m/grs: 2-2.5    (膨胀性)      ％Opacity :78-80        (不透明性)

2）龙须草浆，纤维长度较短，纤维长宽比为202，有一定的强度

3）竹桨，纤维较短，改善音质用

B）植物绒毛纤维（包括上叙的棉浆和绒毛浆）

木棉，木棉纤维纵向外观呈圆柱型，表面光滑，不显转曲，截面为圆形或椭圆形，中段较粗，根端钝圆，梢端较细，两端封闭，截面细胞未破裂时呈气囊结构，破裂后纤维呈扁带状。细胞中充空气。纤维的中空度高达80％～90％，而其细胞壁接近透明，因而相对密度小，浮力好。纤维块体在水中可承受相当于自身20～36倍的负载重量而不致下沉。木棉表面有较多的腊质使纤维光滑、不吸水、不易缠结，防虫。
木棉纤维长度8～34mm，纤维中段直径18～45μm，平均30～36μm，壁厚0.5～2μm，纤维细度为0.9～3.2dtex，单纤维密度仅为0.29g/cm³，而棉为1.53 g/cm³。木棉纤维的相对扭转刚度为71.5×10^-4cN.cm²/tex²，比玻璃纤维的还大。

从以上可以看出，木棉纤维密度小，质量轻，弹性好，纤维强度比较高，纤维中空管状使其阻尼非常好。对改善中频谷和中音音质有特效果作用，常用于中高频的改善。

C）从植物皮和茎部提取的韧皮纤维：（包括各种麻类和某些树种的树皮）

1）三桠树皮，树皮纤维两端秃钝，有时开叉，纤维韧性非常好，韧性甚至要好于麻类。树皮晒干后纤维拉力和强度非常高，已经不能用于打浆，所以一般树皮纤维需要保持70％的水分

2）香蕉纤维，纤维强度甚至优越过麻类

3）其他还有：桑皮，构皮，雁皮，檀皮，黄麻等

五）动物纤维

脱脂羊毛，目前主要以澳大利亚进口绵羊毛为主，羊毛断面呈椭圆形，其升缩率非常大，比重很小，可以很好的增加阻尼，对中低频音质的改善效果比较明显。

六）化学纤维

1）防弹纤维（KEVLAR）目前主要的是美国杜邦公司生产的KEVLAR为主，防弹纤维KEVLAR外观呈金黄色,貌似闪亮的金属丝线,实际上是由刚性长分子构成的液晶态聚合物.由于其分子链沿长度方向高度取向,并且具有极强的链间结合力,从而赋予纤维空前的高强度,高模量和耐高温特性.防弹纤维强度大于28克/旦,是优质钢材的5~6倍,模量是钢材或者玻璃纤维的2~3倍.韧性是钢材的2倍,而重量仅为刚才的1/5。

由于防弹纤维的高强度和低密度，是一种很好的做纸盆的材料，在大口径低音纸盆中使用比较多，用来增强纸盆的刚性，增加低音的力度和前沿特性，拓展频宽等

2）碳纤维（CARBON），碳纤维是将基材经1000℃高温碳化形成的一种高碳纤维材料，具有低密度，高强度，高模量，耐高温耐腐蚀等优异性能，比较多的用于高音纸盆提高灵敏度，拓展高频上限，以及改善高音的金属声

PAN基碳纤维丝束综合性能参数:

抄造纸盆主要采用5毫米到10毫米长度的短切碳纤维，其主要特性如下:

3）NOMEX纤维（ARAMID FIBER），强度也较高，但强度低于以上两种纤维，但是价格较低，用于增加强度和成本的控制

4）玻璃纤维(GLASS FIBER)：玻璃纤维用于增加纸盆的刚性。目前国际上已经商品化的纤维用的玻璃成分如下：
　　a、E-玻璃 亦称无碱玻璃，系一种硼硅酸盐玻璃。目前是应用最广泛的一种玻璃纤维用玻璃成分，具有良好的电气绝缘性及机械性能，广泛用于生产电绝缘用玻璃纤维，也大量用于生产玻璃钢用玻璃纤维，它的缺点是易被无机酸侵蚀，故不适于用在酸性环境。
　　b、C-玻璃 亦称中碱玻璃，其特点是耐化学性特别是耐酸性优于无碱玻璃，但电气性能差，机械强度低于无碱玻璃纤维10%～20%，通常国外的中碱玻璃纤维含一定数量的三氧化二硼，而我国的中碱玻璃纤维则完全不含硼。在国外，中碱玻璃纤维只是用于生产耐腐蚀的玻璃纤维产品，如用于生产玻璃纤维表面毡等，也用于增强沥青屋面材料，但在我国中碱玻璃纤维占据玻璃纤维产量的一大半（60%），广泛用于玻璃钢的增强以及过滤织物，包扎织物等的生产，因为其人格低于无碱玻璃纤维而有较强的竞争力。
　　c、高强玻璃纤维 其特点是高强度、高模量，它的单纤维抗拉强度为2800MPa，比无碱玻纤抗拉强度高25%左右，弹性模量86000MPa，比E-玻璃纤维的强度高。用它们生产的玻璃钢制品多用于军工、空间、防弹盔甲及运动器械。但是由于价格昂贵，目前在民用方面还不能得到推广，全世界产量也就几千吨左右。
　　d、AR玻璃纤维 亦称耐碱玻璃纤维，主要是为了增强水泥而研制的。
　　e、A玻璃 亦称高碱玻璃，是一种典型的钠硅酸盐玻璃，因耐水性很差，很少用于生产玻璃纤维。
　　f、E-CR玻璃 是一种改进的无硼无碱玻璃，用于生产耐酸耐水性好的玻璃纤维，其耐水性比无碱玻纤改善7～8倍，耐酸性比中碱玻纤也优越不少，是专为地下管道、贮罐等开发的新品种。
　　g、D玻璃 亦称低介电玻璃，用于生产介电强度好的低介电玻璃纤维。
　　除了以上的玻璃纤维成分以外，近年来还出现一种新的无碱玻璃纤维，它完全不含硼，从而减轻环境污染，但其电绝缘性能及机械性能都与传统的E玻璃相似。另外还有一种双玻璃成分的玻璃纤维，已用在生产玻璃棉中，据称在作玻璃钢增强材料方面也有潜力。此外还有无氟玻璃纤维，是为环保要求而开发出来的改进型无碱玻璃纤维。

5）防弹纤维浆粕：由防弹纤维打浆后细纤维化而成，由于KEVLAR细纤维化后分丝较多，有利于纤维之间的结合。防弹纤维浆粕的密度为1.41-1.42g/cm3,表面毛羽丰富，纤维沿轴向劈裂原纤化成针尖状，使其具有较大的比表面积，一般在6-12m2/g，它还具有分散聚合性能好，韧性优异的特点。主要用来抄大口径松压盆，可以起到高强度和适当增加阻尼的特点。

  图1　　防弹纤维浆粕  　

 图2 防弹纤维浆粕扫描电镜

6)羊毛化纤，主要用于做成某种特殊的纸盆外观,适当增加纸盆的阻尼

七）特殊纤维

1）生物纤维：目前已经采用的有海藻和海蛸两种。生物纤维跟纸纤维相比，具有刚性非常高，阻尼非常好的特点，国内外的一些试验都证明添加生物纤维的纸盆音质非常出众

2）矿物纤维：矿物纤维以优质的天然纤维状硅灰石矿石为原料，通过针状晶型保护技术及纤维表面包覆技术制备而成，具有高长径比、高活性特点，与树脂有很好的相容性，性能介于传统刚性粒子填料（碳酸钙、滑石粉等）与玻璃纤维增强材料之间，具有短切玻纤的性质。

活性高长径比硅灰石矿物纤维增强材料技术指标

1.

广州韵奇率先将矿物纤维加入到扬声器纸盆中，通过性能测试，结果显示加入矿物纤维后可以大大的改善扬声器的失真。同时能够很好的改善喇叭音质。经扬声器行业专家做音质评价，在添加量为20%的时候，扬声器的音质最好。

使用方法：使用时首先要将矿物纤维制成浓度为20%的溶液，添加点最好在开浆池内加入，即和防水剂等敷料同时加入。以避免纤维流失。

3）羧甲基纤维素：其对纸盆的作用有1）在浆内添加可以促进纤维细化及分丝帚化，提高纤维的保水值，增加纸盆强度，也可以缩短打浆时间，提高叩解度。2)能促进纤维间氢键结合而被固着在纤维上，在纤维表面形成一层薄膜，使纤维表面由亲水性变成疏水性，可以显著提高纸盆的施胶效果。3）溶解后形成空间网状结构，有助于细小纤维，填料，其他添加剂的机械截留，提高各种组分的留着率。4）含有大量的羟基和羧基等亲水基团，其中的极性羟基，能增强纤维得氢键结合，使纤维之间得结合更牢固，从而获得理想得纸张强度。5）可以使纤维及其他助剂在浆料体系中均匀地分散，提高纸盆各个部分纸浆聚集的均匀性，从而减少失真。

4）云母粉：云母呈鳞片状，由弹性率高，二维随机取向性好等优点。通过一定的工艺将云母与纸浆混合抄成纸盆，可明显提高纸盆的比弹性率，能够使低频，高频振动迅速再生，达到频响平坦，失真小，和频带宽的效果。同时可以使中音人声更加清晰。

八）施胶剂，做为纸盆保持性能稳定的保证，施胶防水也是非常重要的一个程序。目前使用的比较多的有三种防水剂，松香和石蜡是传统意义上的两种防水剂。

1）松香：防水效果比较弱，品质不稳定，需要配合其他硬化剂来使用。优点是价格便宜，比较适合低价格厂家的选择。是国内纸盆厂家长期选用的防水施胶剂。

2）石蜡：防水效果非常强，但是会使纸盆变软，需要配合硬化剂和硫酸铝来使用，缺点成本较高，添加工艺比较复杂。是台湾纸盆厂长期采用的防水施胶剂。

3）丙烯酸聚脂类防水剂：目前由广州韵奇开发出来的丙烯酸聚脂类防水剂，成为一种新兴的主流防水施胶剂目前国内已经有60%的主流纸盆厂（包括大陆和台湾纸盆厂）使用这种防水剂。其优点是防水效果比较好，同时有很强的增强作用，其硬化效果甚至好于常规的硬化剂。添加工艺也比较简单。

九）纸盆的其他化学助剂

1）造纸湿强剂：添加造纸湿强剂可以使纸盆在受潮的情况下还能保持一定的强度，从而保证扬声器性能的稳定性。对音质也有一定的改善作用。另外适当的添加造纸湿强剂还可以增加纸盆表面的光滑度。减少纸盆表面的起毛掉粉等问题。

2）造纸干强剂：增加纸盆的干强度。提高纸盆的刚性

3）无铁硫酸铝：高品质的纸盆应该采用粉状的无铁硫酸铝。跟常规硫酸铝相比，粉状无铁硫酸铝纯度比较高，杂质含量少。同时不含铁离子等增加水硬度的离子。比较利于控制颜色的稳定性和白色纸盆的生产。

4）染料：纸盆主要采用黑色染料。一般使用直接耐晒黑G，适当的搭配少量大红可以增加纸盆的黑度。

5）固色剂：用于对纸盆颜色的稳固

6）其他常用的造纸助剂有：淀粉及其改性物、纤维素及其改性物、瓜尔胶及其改性物、蛋白质及改性物，甲壳素，壳聚糖类造纸助剂等

十）纸盆生产采用的其他辅材：包括进口铜板网，目前采用比较多的是孔径1.0，0.7，0.5毫米三种规格。主要用于松压盆和表面有珠点要求的纸盆的生产

铜丝网：主要有36目，40目，50目，60目，80目，100目几种

第三节  纸盆原材料的使用――打浆和抄纸

一）打浆

介绍纸盆的材料，一定同时介绍正确的使用方法。材料的使用主要在于打浆和配浆。我们平时讲纸盆采用了什么什么配方，如果离开了打浆的方法，说这个配方是没有意义的。为了让大家有个感性的认识，我这里跟大家举一个例子

例子一：1997年的时候，我所在的公司曾经聘请了一个美国搞鼓纸材料的工程师，带了很多新材料过来，做了很多试验，结果效果不理想。他只好又从美国叫了个搞打浆的工程师过来，从打浆机的改造开始做起，到打浆的基础工艺的改进都先做了大量工作，最后这些新材料的特点材显示出来。

例子二：曾经有一家厂向我请教过为什么防弹纤维添加了10％都没有效果，后来我通过帮助他们对打浆工艺做了改进，防弹纤维只添加了2％就达到了非常好非常明显的效果。

我也曾经在某国内权威杂志上看到过一篇介绍防弹纤维使用的文章。作者提出防弹纤维添加量在5％的时候是没有什么效果的，防弹纤维添加量要达到20％效果才能显现出来。这其实对材料使用不当造成的误解。

以上两个例子说明了材料的应用是需要正确打浆方法。我跟大家简单介绍一下纤维在打浆时候的变化情况。一般来说衡量纤维变化有叩解度和湿重两个指标，随着叩解度的提高，纤维会出现分丝帚化，压溃，切断等变化。而湿重显示的是随着叩解度提高纤维切断的程度。打浆有粘状打浆，游离状打浆等方式，不同的打浆下刀方式和不同的打浆机都会造成纤维有不同的变化。所以即使在相同的材料配比下，如果打浆方式不同，材料会有不同的效果。下面是随着打浆叩解度提高纤维变化的相片。

图一                                 图二

                  图三                                  图四

                图五

叩解度 ：图一13.5度  图二15.9度   图三18.0度   图四 20.0度   图五22.5度

关于打浆的工艺比较复杂，我在这里向大家提出几个打浆的理论：

钢筋水泥理论：在纸盆的结构中，纸浆纤维主要起到水泥的作用，而我们添加防弹纤维等特殊增强纤维主要起到钢筋的作用。水泥的好坏直接影响了构造的强度。如果浆没有打好，纤维分丝，帚化得不够，这时的纤维还比较粗糙，抄纸时只是搭在防弹纤维表面，并没有起到水泥的作用，这样做出来的纸盆，防弹纤维加再多增强效果也是不明显的。所以若添加各种增强纤维，必须对纤维进行良好的叩解和细化。

玻璃棒理论：一根玻璃棒，一碰就碎，把它加热拉成玻璃丝，如果直径还是不够细的话，也还是一动就碎，一碰就断，只有拉到直径小于0.75微米，才能如棉花一样柔软，再也不容易碎断了。

这个道理告诉我们，打浆的一定要将纤维充分细化。这就关系到下刀和磨浆的程度。有的纸盆在大功率时出现断裂的情况就是纤维细化不够，容易象玻璃棒一样出现断裂。细化得好得纤维，纸盆用手折也不容易出现裂痕。

常见现象是有些纸盆在振动的时候出现锥顶或者纸盆与悬边贴合处出现断裂或者或者分层，就是因为纤维太粗，同时纤维之间结合不好造成的。

粉丝理论：要想把一束干粉丝的单根粉丝分开，是很不容易的，弄不好就把粉丝掰断了，只有把干粉丝束放到水里泡一段时间，等到干粉丝已经吸水润涨之后，梢加搅动，各根粉丝就会自动地分离开来。这个道理告诉我们打浆之前一定要先浸泡纸浆，只有纤维充分吸水润涨，细胞腔充分膨胀，就能更好的将纤维压溃，分丝。从而提高纤维的结合力，提高纸盆的强度。

有人试过用超声波处理的方式让纤维细胞润涨之后再抄纸，结果发现纸张强度指标提升了很多，这也证明了打浆之前将纸浆泡一段时间是很重要的。

以上几个理论只是对打浆起一个抛砖引玉的作用。希望大家对材料的应用有一个更好的认识。

二）抄纸

传统上的抄纸方法，都是单层曾抄纸，而在纸盆振膜出现了许多年之后，当人们将纸浆的材料发挥到淋漓尽致之后，很多人都认为在纸质振膜上面的发展已经到了尽头，甚至认为纸盆虽然不会淘汰但是已经是落后的产品，开发工程师们也纷纷将目光投入到非纸盆材料的开发当中。于是出现了金属振膜，塑料振膜，各种复合材料编织振膜等。

然而，本人最近在对成功开发的多层抄纸法做纸盆和喷浆法做纸盆分析后发现，多层抄纸法和喷浆法颠覆了传统的抄纸工艺，纸盆的世界还有非常大的空间去发展，还有很多奥妙我们要去探索。多层抄纸法让原材料的应用丰富多彩起来，根据排列组合可以产生很多种音质和声音。比如三层抄纸，我们可以在第一层和第三层采用非常硬的材质，而在中间层采用羊毛，绒毛浆等阻尼性材料，形成全纸浆材料的三明治纸盆。也可以在第一层采用高强度材料将面层做得很轻很硬，从而使振动的传递速度快，改善喇叭的前沿特性。中间层采用填充云母，木棉等对中音改善有明显效果的材料。同时在第三层采用普通棉浆，绒毛浆或者羊毛等高阻尼的材料，一方面可以吸收背辐射声波减少失真，另一方面也可以改善喇叭的后沿特性。这样就会形成高中低频音色的平衡和完美。当然，如果每一层换一种不同的材料，声音都将出现不同的变化的话，那么根据排列组合，现有的纸浆材料按照不同的顺序排列将会出现无数个新的变化。而这将让纸盆这个古老的产品产生新的魅力，我们又将开始无穷无尽的探索。

第四节  未来纸盆材料的发展方向

在传统上，各种理论书籍对纸盆材料的要求，是必须符合E/ρ比越大越好的特点，就是说杨氏模量要足够的大，密度要尽量的小，以求达到又轻又硬的效果。从我进入纸盆行业的第一天开始，做又轻又硬的纸盆成为工作的方向和目标。然而现在到今天，做非常轻非常硬的纸盆技术已经成熟了。但是我们发现还是跟国外的纸盆音质有很大的差距。我认为材料E/ρ这个追求目标已经是过时了。在未来我们研究新材料的方向上，新的追求公式应该是E/ρXT（松厚度），即新型的材料应该具备又轻又硬同时又松（高阻尼）的特点。而大家都知道追求又轻又硬和大阻尼是互相矛盾的。这就对新型纸盆材料有了更高的要求和科技含量。目前广州韵奇开发的顶级棉浆不但具有棉纤维阻尼比较高的特点，同时具有很高的挺度和强度。初步证明具备了E/ρ×T（松厚度）比较大的特点，应该是未来纸盆材料使用的方向。

防水剂的发展目标，汽车喇叭纸盆需要达到的超级防水的效果，目前只能通过含浸特殊的超级防水剂来达到。这种外施胶的方式操作强度比较大，效率低，成本非常高，所以不利于推广到常规产品。而在浆内添加的能够达到超级防水的效果是今后防水剂研发的主要方向。在国外，这种防水剂已经开发出来了并投入了生产。在国内广州韵奇已经试验室成功开发了这种材料，如果顺利投产的话将给国内纸盆行业带来新的突破。

在1997年的时候，我曾经提出过大量的使用进口BKP，UKP取代东北纸，广州纸做为纸盆的主要材料。在这十年里这两种纸浆在国内已经做出了很好的推广，国内纸盆行业也基本脱离了比较原始的状态，开始走上成长的道路。今天，我再次提出，未来高档次纸盆的主要材料不是BKP也不是UKP，而是顶级棉浆。另外生物纤维，矿物纤维等特殊材料也应该大量做为常规材料来使用。多层抄纸，喷浆法抄纸也应该成为一种普通的生产方式。我可以负责任的说：五年之内，中国的纸盆水平一定能达到英国UKM今天的水平。