JP3654900B2

JP3654900B2 - 楽器製造法及びこの方法によって得られた楽器

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Publication number: JP3654900B2
Application number: JP51773694A
Authority: JP
Inventors: ローレンス，ピエール
Original assignee: ローレンス，ピエール
Priority date: 1993-02-10
Filing date: 1994-02-10
Publication date: 2005-06-02
Anticipated expiration: 2020-06-02
Also published as: FR2701420A1; DE69401424D1; JPH08509175A; US5686680A; EP0683713B1; FR2701420B1; TW279968B; WO1994017971A1; EP0683713A1; DE69401424T2

Description

本発明は楽器、特に例えばクラリネットやオーボエなどの管楽器の半完成品

を構成する材料を製造する方法に関するものである。さらに楽器並びに楽器の半完成品を構成するのに適した材料にも関わるものである。
伝統的に、楽器製造では、高品質の管楽器を実現するために、紫檀などの、また特に黒檀などの稀少種の樹木の用材を利用する。これらの用材が選ばれるのは、一つにはそれらの音響的性質が理由であるが、同時にそれらの堅牢さとそれらの硬度も理由であり、そのおかげで用材は楽器操作の様々な制御機構を支えなければならないために必要とされる機械加工に耐えることができる。
現在、管楽器の製造において高品質の用材を入手するのがますます困難になっているが、それは一つには、天然資源が枯渇しているためであり、他方では稀少種の樹木の用材の流通が各種の法律の規定によって規制されているからである。
従って、産業的に利用が可能であり、音響、力学的特性、並びに、触覚及び視覚的な外観の面で伝統的材料と同じ品質を有する代替材料を作り出すことが試みられた。例えば、合成樹脂などの材料で管楽器を製作することが提案された。この選択によって密度、硬度、弾性エネルギーなどの様々な力学的特性を完全に制御できる材料が手に入れられた。このため、使用材料の再現性と原価を同時に改善することが試みられた。残念ながら、このようにして得られた管楽器の音響学的品質は低いので、この楽器の使用はごく一部に限られ、高品質の楽器は今でも伝統的材料で製作されている。
さらに周知のごとく、伝統的楽器製造においては、希少種の用材が高価であり調達が困難であるにもかかわらず、半完成品を構成する基材のおよそ20％しか使用されず、残りの80％は削り屑その他様々なゴミとして廃棄されている。
他方、伝統的な管楽器は長手方向の応力に対する強度が優れているが、残念ながら横断方向の応力に対する強度はそうではなく、この場合は同じ楽器が極めて脆弱になる。
本発明は、基材として、通常伝統的楽器の加工屑を構成するものを用い、最高級の伝統的楽器に完全に匹敵する音響品質を有する楽器、特に管楽器を、完全に伝統的な方法で、製作するための材料を実現することのできる方法を提案してこれらの問題点を是正することを目的とする。この方法はさらに、楽器が受ける横断方向の機械応力に対する強度を、顕著な形で、改善しようとするものである。
従って、本発明は楽器、特に管楽器の製作のための材料を製造する方法において、
・少なくとも１種類の木材から成る粉末を実現する過程と；
・その性質とその量に働きかけて、材料の弾性率を楽器に望ましい値に調節するように選択された、不連続の繊維、特に短繊維をこの木粉に加える過程と；
・このようにして得られた木粉と繊維の混合物を型に入れて、楽器のために得ようとする密度に応じて50×10⁵Paから700×10⁵Paの間に含まれる圧力でそれを維持しながら、木材の中に含まれる天然樹脂を溶かすのに充分な温度で加熱する過程と；
・少なくとも冷却の始めの間は、前記圧力を維持しながら、混合物を冷却する過程：
とから成ることを特徴とする製造法を目的とする。
本発明による方法はかなりの節約が得られる、なぜならそれは基材として、一方では管楽器の伝統的加工から発生する削り屑その他の残りの屑の、他方では、高品質ではあるがその特性、特に寸法特性が、楽器の特定の部分を構成するには不十分な貴重な木材の塊を用いることを可能にするからである。
本発明による方法はさらに、木粉に混入される不連続繊維の性質と量を変えることによって弾性率のこの値が所望の値に調節できるので、横断方向並びに長手方向で得られる弾性率が等しいことで示されるように、完全な等方性を示す、楽器を構成するための基材を実現することもできる。この方法は加熱過程の間に混合物に加えられる圧縮レベルに作用することによって前記材料の密度を調節することもできる。
本発明の特に有利な実施態様においては、最初に繊維のない、前・半完成品

または「芯」を実現し、次いでそれを繊維を備えた材料、または「皮」で包む。本発明のこの実施態様によれば、
・少なくとも１種類の木材から成る粉末を実現する過程と；
・木粉を型に入れて、芯を得るために望ましい密度に応じて50×10⁵Paから700×10⁵Paの間に含まれる圧力でそれを維持しながら、木材の中に含まれる天然樹脂を溶かすのに充分な温度で加熱する過程と；
・少なくとも冷却の始めの間は、前記圧力を維持しながら、芯を冷却する過程と；
・芯を型から出して、型の中に置き、「皮」を構成するように、前記混合物をその周囲に配置する過程と；
・得ようとする密度に応じて50×10⁵Paから700×10⁵Paの間に含まれる圧力で維持しながら、粉末状木材の中に含まれる天然樹脂を溶かすのに充分な温度で芯と皮とから成る全体を加熱する過程と；
・少なくとも冷却の始めの間は、前記圧力を維持しながら、全体を冷却する過程：
とから成る過程を実施することによって「芯」が構成される。
本発明の実施態様によれば、楽器に中空の中心部分が含まれるとき、芯の成型過程で、楽器の中空中心部にほぼ相当する、保護部を芯の中心に構成する。このような措置によって、通常実施が困難であり高価である楽器の軸方向穿孔作業をなくすことができる。中心のくり抜きは収縮可能な可動中心中子を備えた型を用いることで実現できる。好適にはこのくり抜きは、伝統的技術で実施されるように、リーマーを用いて楽器を所望の音色に調律できるように、完成した楽器上の最終的値よりも小さな寸法で形成されるが、直接その最終寸法に形成することもできる。
従って、本発明は一方では、芯の相対的硬度が低いので、リーマーによる加工が容易であり、他方では、応力特に、管楽器が通常受けるねじれ及び曲げ応力に対して特に強い半完成品を構成することができる。
さらに、成型法によって芯を実現することによって完全に心出しされた中心くり抜きが得られるので、リーマーの効率的な誘導が保証される。他方、周知のごとく、リーマーは通常軟質鋼で実現されているので、硬度の高い材料の加工には使用できない。本発明は軟質鋼製の従来のリーマーによって調節するのに適し、なおかつ、少なくとも伝統的楽器に等しい機械的強度品質を有する管楽器の製作を可能にする。
本発明はさらにそこから少なくとも楽器、特に管楽器の一部が加工される半完成品を構成するための基材という材料であって、少なくとも１種類の木材の、圧縮状態での、粉末と不連続繊維、特に短繊維との混合物から成ることを特徴とする材料も目的とする。
本発明の実施態様において、加工後に、楽器特に管楽器の少なくとも一部を構成するための基材は、
・少なくとも１種類の木材の、圧縮粉末から成る中心部分または「芯」と；
・皮の弾性率が芯のそれよりも高い、芯を包み、少なくとも１種類の木材の粉末と不連続繊維、特に短繊維の、圧縮状態の混合物から成る外側部分または「皮」：
とから成ることを特徴とする。
本発明はさらに上述の基材で実現した楽器、特に管楽器を目的とする。
以下に、非限定的な例として、付属の図面を参照して本発明の実施態様を説明する。
図１は本発明によって製作された管楽器の本体の半完成品の芯の成型過程を示す、垂直断面の、概略図である。
図２は図１に示された成型過程で形成された芯の周囲の皮の成型を示す過程の垂直断面の概略図である。
図３は本発明による管楽器の本体の半完成品の断面を示す概略図である。
最初に、黒檀製のクラリネットの本体の半完成品の製造に適された、本発明による方法の第１の実施態様を説明する。
このクラリネット本体の基材は、管楽器の従来の製造の後に残った削り屑などに由来する、黒檀屑２キログラムで構成される。この屑は湿度を５％未満に制御した条件の下で乾燥させ、次いで不純物を除くために篩にかけられる（5/10のメッシュ）。次いで屑は粉砕して「小麦粉」状になった粉末木材を得る。
得たいと望む楽器に応じて、特にその色に応じて、ただ１つの木材または、反対に、性質の異なる木材の混合物を用いることができる。
次いで粉末木材に、場合によっては、500℃程度の高温で熱して焼却などで清掃して、それに含まれていることのある不純物を予め除いた炭素繊維50グラムを混合する。次いで炭素繊維は粉砕され、木粉と均一に混合できる不連続な短繊維を構成するようにおよそ2mmから10mmの間の長さに、本実施例ではより正確には3mmの長さに選別される。
粉・繊維混合物の均質性を高めるために、混合に先立って、「緩和」剤と称する、粘りのある物質を添加してこれらの繊維を分離する。出願人は２種類の緩和剤の使用に成功した。
第１の種類の緩和剤は、緩和の役割を果たした後に、少なくとも部分的に、蒸発などによって除去できる物質から成る。このようにして出願人は、繊維と木粉の混合が実施された後に、蒸発によって含有水分が除去される、カルボメチルセルロース系の壁紙用接着剤を緩和剤として使用して良い結果を得た。
第２の種類の緩和剤は、反対に、緩和の役割を果たした後も混合物の中に、ただし、最終半完成品の機械的性質に影響しない形で、残留する物質から成る。従って、出願人は、それらの存在が最終製品の特性に影響しないように、繊維の緩和作用を果たした後、硬化するような樹脂を用いた。
発明のこの実施態様においては、壁紙接着剤から成る、緩和剤の使用を選択し、例えば混練型の混合機内で黒檀粉と混合した後、混合物に含まれる水分を除去するために混合物を乾燥した。
次に、得られた混合物を型の中に配置して、黒檀粉内に含まれる天然樹脂の溶融を起こし、混合物の中でこの樹脂がよく拡散するのに充分な150℃の温度で15分間200×10⁵Paの圧力にかける。冷却の間加圧して維持しながら、全体をおよそ90℃の温度まで冷却させた後、型から外して、クラリネット本体の半完成品が得られる。下の表に、得られたクラリネット本体の半完成品と、従来の楽器製作に用いられる種類の黒檀のサンプルのいくつかの力学的パラメータを示した。

この結果は本発明によって楽器を構成する材料の等方性の特徴を改善できることを示している。事実この表でわかるように、本発明による材料の長手方向弾性率は天然黒檀のそれより明らかに劣るが、一つには、後者の値まで増加させることが可能であり（繊維の性質とその量に作用することによって）、他方では、楽器が受ける主たる応力は長手方向応力ではなく横断方向応力であるので、得られた値で全く充分である限りにおいて、障害にならない。さらに、本発明は顕著な形で、材料の横断方向の弾性率を向上させ、それによって楽器に先行技術の楽器にはなかった強度を与えるということも認められる。
得られた製品はこのように、力学的観点のみならず、美観および触感の面からも、クラリネット本体を加工する元になる材料、または半完成品を構成するのに完全に適している。勿論、クラリネットのその他の部品も同様な操作法で得られる。
さらに、製作しようとする楽器の性質に応じて、半完成品の弾性率を所望の値に調整できるように、半完成品を構成する材料の硬度及び／または弾性率を変えることのできる他の繊維を用いることができる。得られた材料の弾性率を向上させるために良い結果が得られた繊維としては、上述の炭素繊維の他に、アラミド繊維（特に「KEVLAR」という登録商標で市販されている）、ガラス繊維と、セルロース繊維である。
本発明の一つの実施態様では、成型後に収縮可能な可動中子を備えた型を用いるので、成型から、楽器本体の中心孔を直接形成することができる。
本発明はさらに使用される木粉の粒度と、加えられる圧縮率に作用して、基材の密度、従ってその中に削り出される楽器の密度を困難なしに制御できるという利点もある。基材の密度を制御することによって等方性パラメータも制御できるので、クラリネットを初めとする一部の楽器の製造のために、イロコやエンピツビャクシン（「レッド・シーダー」とも呼ばれる）などの、一方では古典的楽器の密度とはあまりにも密度が異なるために、他方では、あまりにも非等方性の性格の故にこれまで用いることができなかった木材も使用できる。
出願人は、管楽器の分野で、圧縮率は50×10⁵Paから500×10⁵Paの間に含まれるのが有利であることを確定した。しかしながら、例えば打楽器などの他の楽器の分野では、圧縮率はもっと高く、例えば、700×10⁵Pa程度である。
機械強度、特に楽器の曲げ強度を向上させるために、基材または半完成品の製造法は、２段階で、即ち、加工に容易な材料で構成される楽器の中心部分、または芯を製造する第１の過程と、力学的性質特に硬度と弾性率が芯よりも高い外側被覆、または皮によって芯を包む第２の過程で実施される。
図１に示したごとく、部品の芯、または前・半完成品を構成するために、前・半完成品の型と呼ばれる型１の空洞２の中に粉末状の木材を配置し、上述のものと同じ圧力温度条件にかける。型１の空洞２の形状と寸法は、後で楽器の中心くり抜きと調節をするのに充分な外径の芯３が得られるものとする。
次に芯３は半完成品の型と呼ばれる別の型５の中に置かれ、その中で、芯の周縁が自由になるように、末端に配置された突起７の上に例えば支えられる。次に型５の空いた部分に、先に述べたように調製された粉末状の木材と炭素繊維の混合物を充填し、木材の中に含まれる天然樹脂が溶解するようにおよそ10から15分の間、およそ200×10⁵Paの圧力の下で全体をおよそ150℃の温度に加熱する。
この「加圧焼成」の間、その後にこの２つの要素が一体部品としてふるまうような、芯と皮の相互浸透が引き起こされる。次いで芯３と皮９とから成る全体を、温度がある限界値、例えば90℃未満に下がるまで、かけた圧力を維持しながら冷却し、次いで半完成品を型から外す。従って、半完成品は図３に示すごとく、優れた機械特性と外観を有する外側皮９と、穿孔後に、伝統的なリーマーによって困難なしに「調節」されるのに適し、完成した楽器に伝統的な楽器に勝るとも劣らない音響特性を与えるような品質の芯３とを含む。
さらに、先に述べたごとく、緩和剤として、シェル社から商品名エピコート828で市販されているような、エポキシ系の樹脂を用いることができる。一旦混合した後は、混合物に固着を可能にする物質を添加できる。
また、完成した楽器がくり抜いた中心部を備えなければならないとき、成型過程において、成型によって楽器の上に前記くり抜き中心部を形成するように、半完成品または芯の中心に保護部を構成することができる。
本発明は、伝統的な製作に用いられるような種類の技術によって、次に楽器の様々な部品が削り出される半完成品を構成するのに特に適しているが、これら様々な部品を成型によって直接得ることもできるので、楽器の原価の面で大きな利得になる。
楽器が複数個の場合、特に管状の部品から成り、それが嵌合によって互いに組み立てられている場合、及び嵌合の実現に必要な材料の減少によって生じた脆弱さを補償するために、この嵌合が実現される区域内に、配向されているか否か、また短長を問わずより高い密度で繊維が配置される。
本発明の実施態様のこの形式は伝統的方法によって製作された木製の楽器に固有の欠点、即ち、嵌合された２つの部品の接合部の強度不足、を補うことができる。

Claims

楽器の製作のための材料を製造する方法において、
・少なくとも１種類の木材から成る粉末を実現する過程と；
・繊維の性質と量を見込んで、材料の弾性率を楽器に望ましい値に調節するように選択された、不連続の繊維をこの木粉に加える過程と；
・このようにして得られた木粉と繊維の混合物を型に入れて、楽器のために得ようとする密度に応じて50×10⁵Paから700×10⁵Paの間に含まれる圧力でそれを維持しながら、木材の中に含まれる天然樹脂を溶かすのに充分な温度で加熱する過程と；
・少なくとも冷却の始めの間は、前記圧力を維持しながら、混合物を冷却する過程：
とから成ることを特徴とする製造法。
請求項１に記載の方法において、
・少なくとも１種類の木材から成る粉末を実現する過程と；
・木粉を型に入れて、芯を得るために望ましい密度に応じて50×10⁵Paから700×10⁵Paの間に含まれる圧力でそれを維持しながら、木材の中に含まれる天然樹脂を溶かすのに充分な温度で加熱する過程と；
・少なくとも冷却の始めの間は、前記圧力を維持しながら、芯を冷却する過程と；
・芯を型から出して、型の中に置き、「皮」を構成するように、前記木粉と繊維との混合物をその周囲に配置する過程と；
・得ようとする密度に応じて50×10⁵Paから700×10⁵Paの間に含まれる圧力で維持しながら、木材の中に含まれる天然樹脂を溶かすのに充分な温度で芯と皮とから成る全体を加熱する過程と；
・少なくとも冷却の始めの間は、前記圧力を維持しながら、全体を冷却する過程：
とから成る過程を実施することによって前・半完成品、または「芯」が構成されることを特徴とする方法。
前記請求項１又は２に記載の方法において、繊維と粉末木材の混合に先立って、繊維を「緩和剤」と混合することによって繊維を「緩和」することを特徴とする方法。
請求項３に記載の方法において、緩和剤が粘性のある物質であることを特徴とする方法。
請求項４に記載の方法において、繊維と粉末木材の混合が実現されたら、少なくとも一部の、緩和剤を除去することを特徴とする方法。
楽器がくり抜かれた中心部分を含む請求項１から５のいずれか一つに記載の方法において、成型過程で、楽器の上に成型によって前記くり抜かれた中心部を形成するように半完成品または芯の中心に保護部を構成することを特徴とする方法。
楽器を構成するための半完成品において、楽器のために得ようとする密度に応じて50×10 ⁵ Paから7 00×10 ⁵ Paの間に含まれる圧力で維持しながら、木材の中に含まれる天然樹脂を溶かすのに充分な温度で加熱した、少なくとも１つの木材の粉末と不連続繊維との混合物から成ることを特徴とする半完成品。
請求項７に記載の半完成品において、
・圧縮状態の少なくとも１つの木材の粉末から成る中心部分、または「芯」（３）と；
・皮（９）の弾性率が芯（３）のそれよりも高い、芯（３）を囲繞し、圧縮状態の、少なくとも１種類の木材の粉末と不連続繊維との、混合物から成る外側部分、または「皮」（９）：
とを含むことを特徴とする半完成品。
部品の少なくとも１つが、楽器のために得ようとする密度に応じて50×10 ⁵ Paから700×10 ⁵ Paの間に含まれる圧力で維持しながら、木材の中に含まれる天然樹脂を溶かすのに充分な温度で加熱した、少なくとも１種類の木材の粉末と不連続繊維との混合物から成ることを特徴とする楽器。
請求項９に記載の楽器において、
・圧縮状態の少なくとも１種類の木材の粉末から成る中心部分、または「芯」（３）と；
・皮（９）の弾性率が芯（３）のそれよりも高い、芯（３）を囲繞し、圧縮状態の、少なくとも１種類の木材の粉末と不連続繊維との、混合物から成る外側部分、または「皮」（９）：
とを含むことを特徴とする楽器。
請求項10に記載の楽器において、皮（９）を構成する木材が芯（３）を構成するものと同じであることを特徴とする楽器。
請求項９から11のいずれか一つに記載の楽器において、繊維が炭素繊維であることを特徴とする楽器。
請求項９から12のいずれか一つに記載の楽器において、繊維が短繊維、すなわち長さが5cm未満の繊維であることを特徴とする楽器。
楽器が複数個の部品から成り、それが嵌合によって互いに組み立てられている請求項９から13のいずれか一つに記載の楽器において、前記嵌合に近い区域が楽器の他の区域よりも繊維の密度を高く含んでいることを特徴とする楽器。