JPH0157797B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、楽器用合板響板の製法に関し、縦
方向の弾性率を炭素繊維により強化して音響特性
を改善せんとするものである。

ピアノ、オルガン、ギター、バイオリン等の楽
器の響板（振動善共鳴板）としては、高級材種に
ついては、エゾ松、スブルースなどの針葉樹の柾
目を幅方向には２〜十数枚矧合せしたものが用い
られている。しかしながら量産品の響板としては
主として資源的制約から表層板と内層板の木目方
向を直交させた通常は三層の合板が用いられてい
る。しかしながら、このような合板響板は、一枚
板の響板に比べて音色が不鮮明で劣ることが知ら
れている。

この発明の目的は上述の事情に鑑み、音響特性
の改善された合板響板の製法を提供することにあ
る。

本発明者の研究によれば、合板響板の音色の劣
化は、内層板の木目方向が縦方向（表層板木目方
向）と直交する方向にあり、それだけ、縦方向の
弾性率Ｅが低下し、内部摩擦による損失が大きい
ためであると考えられる。かと云つて、内層板の
木目方向を表層板のそれと一致させることは合板
響板が割れやすく、かつ反りやゆがみを助長し寸
法安定性を損うので実際的でない。本発明者は更
に研究した結果、内層板の上下両面に沿つて適当
な割合の張力を付与しつつ硬化させた炭素繊維を
内層板の木目方向と直交する（方向すなわち、表
層板の木目方向）に貼設して縦方向の弾性率Ｅな
らびにＱ値を増大させることにより、響板の音色
が改善されることを見出してこの発明に到達した
ものである。

後記実施例から明らかなように、響板の音響特
性は、内層板の上下両面に沿つて炭素繊維を貼設
するに当り、張力を掛けつつ固定することにより
著しく改善されることが見出された。この炭素繊
維に張力を掛けつつ固定する方法としては、二つ
の方法が好適であり、それぞれ利害得失がある。

すなわちこの発明の第一の響板の製法は、熱硬
化性樹脂液を塗布した内層木材板の上下両面に該
内層板の木目方向と直交するように配列して張力
を掛けた炭素繊維を配設し、更に上下両面の少く
とも片方に、熱硬化性樹脂液を塗布させた表層木
材単板をその木目方向が内層板のそれと直交する
ように積層し、得られる積層体について前記炭素
繊維群への張力を維持しつつ加圧下に熱硬化性樹
脂液を硬化させ一体化することを特徴とするもの
である。

また、この発明の第二の響板の製法は炭素繊維
に硬化性樹脂液を含浸させ炭素繊維に張力を掛け
つつ樹脂液を硬化させ、かく処理した炭素繊維
を、熱硬化性樹脂液を塗布した内層木材板の上下
両面に該内層板の木目方向と直交するように配設
し、更に上下両面のうちの少くとも片方に熱硬化
性樹脂液を塗布した表層木材単板をその木目方向
が内層板のそれと直交するように積層し、得られ
る積層体を加圧しつつ熱硬化性樹脂液を硬化させ
一体化することを特徴とするものである。

上記した二つの方法を比較した場合、第一の方
法は、炭素繊維の固定と積層体の一体化のための
樹脂の硬化を同時に行うことができるという利点
がある。一方、第二の方法においては、炭素繊維
の固定と積層体の一体化のための樹脂の硬化を２
回に分けて行う必要があるが、張力の印加が積層
工程と無関係に行えるために容易であること、炭
素繊維の固定に用いる樹脂と積層体の接着のため
の樹脂としてそれぞれ最適のものを独立して選択
し用いることができることにより、一層優れた音
響特性の響板が得られることなどの利点がある。

以下、この発明を実施例について、図面を参照
しつつ更に詳しく説明する。

第１図は、この発明の実施例にかかる響板の積
層構造を拡大して示す斜視図であり、第２図は、
その各部の分解図である。この例の響板は、内層
木材単板１の上下面に、その木目方向（横方向）
と実質的に直交する方向（縦方向）に配列した炭
素繊維ストランド（フイラメントの細束）２を貼
設し、更に縦方向に木目方向を有する一対の表層
木材単板３ａ，３ｂで挾持した構造を有してい
る。

木材単板３ａ，３ｂとしては、エゾ松、スプル
ース、などの針葉樹の単板が用いられる。内層板
１としては、上記針葉樹のみらず、ポプラ、ラワ
ン等の軽い広葉樹も用いられる。内層板１の厚み
はたとえば1.0〜10.0mm、表層板３ａ，３ｂの厚
さは0.5〜2.0mmであり、一般に内層板１の厚さは
表層板３ａ，３ｂのそれと同等ないしはそれ以上
とする。

炭素繊維ストランド２は、好ましくは目的5.0
〜7.0×10^-5g／ｍのフイラメントを50〜2000本、
束ねたものであり、このようなストランドを用い
ると、フイラメントを個々に用いる場合に比べ
て、炭素繊維への固定用樹脂の含浸ならびに縦方
向への配設ならびに張力の印加が容易となる利点
がある。

炭素繊維２を内層板１に配設する密度は極めて
重要である。すわち、前述したように、響板の音
響特性には、響板の縦方向弾性率ＥとＱ値が関係
する。これをより詳細に説明すると、響板に入射
した音のエネルギーは、空気中へ音として放出さ
れる（音響放射）ほか、内部摩擦により熱に変換
して消耗される。したがつて、一般に優れた響板
であるためには、音響放射による減衰率が大き
く、内部摩擦による減衰率が小さいことが要求さ
れる。しかして、音響放射による減衰率は、響板
の弾性率をＥ、密度をρとして√（³）に比
例し、また内部摩擦による減衰率は、複素弾性率
Ｅ、実数部E′と虚数部E″の比であるＱ値（E″／E′＝ tanδ≒１／Ｑ）に依存し、Ｑ値が大なる程、内部摩 擦による減衰は少ない。ところで測定結果による
と、内層板に配設する炭素繊維量を増加して行く
と、Ｅはそれに比例して単純に増大するが、響板
全体の密度も増大するため、ある程度の量以上で
は音響放射を支配する√（³）の値が低下し
てしまう。一方、Ｑ値は、上述したように一般に
大なる程、内部摩擦による減衰は少ないが、柾目
板からなる響板を超える程度度に過大なＱ値とな
ると演奏特性上不都合となる。しかし、実測の範
囲では、炭素繊維量の増加によるＱ値の増大は一
様に好ましい影響を与える。これらの測定結果は
第３図および第４図に示す通りであり、後述の具
体的製造例と関連して説明する。

以上述べた理由により、炭素繊維３の内層板１
に対する配設割合は重要であり、厚さ1.0〜2.0mm
程度の内層板１を用いる場合、その巾20mm当り炭
素繊維のフイラメント数が500〜8000本、特に
1000〜5500本の範囲となるようにするのがよい。
これらは、第３図にそれぞれ有効範囲および好適
範囲として示す通りである。すなわち、下限未満
では、炭素繊維の配設効果が乏しく、上限を超え
ると、√（³）が低下して音響放射能が低下
する。

この例では、表層板は３ａ，３ｂの２枚を用い
ている。しかし、外観上、人目に触れない下面の
表層板３ｂは省略することもできる。これは、内
層板１の縦方向弾性率が下面の炭素繊維によつて
強化されているからであり、この場合、下面の炭
素繊維配設量を増加することが好ましい。しかし
ながら、響板か放出される共鳴音には、材料力学
的な特性のみによつては評価できない材質感があ
り、この観点からは第１図および第２図に図示の
ように内層板の上下面ともに表層板を設ける方が
好ましい。

この発明の響板１および表層板３ａ，３ｂに熱
硬化性樹脂液を塗布させておいて必要な方向に配
設した炭素繊維２とともに積層し、加熱・圧縮し
て熱硬化性樹脂を硬化させ積層体を一体化するこ
とにより得られる。この際、前述したように炭素
繊維にたとえば10〜100g／（1000フイラメント
当り）程度の張力をかけた状態で炭素繊維に含浸
された樹脂を硬化させることにより、弾性率の向
上効果を改善し、特に安定的な特性改善を得るこ
とができる（第３図、第４図）。炭素繊維への張
力の掛け方としては、この発明の二つの方法によ
り行うことが効果的である。

この発明の第一の響板の製法について説明する
と、まず少くとも内層板１および表層板３ａ，３
ｂに熱硬化性樹脂液を塗布する。熱硬化性樹脂と
しては、一般に木材合板の製造のために接着剤と
して用いられるものが任意に用いられ、たとえ
ば、レゾルシノール樹脂、フエノール樹脂、メラ
ミン樹脂、ユリア樹脂エポキシ樹脂など約120℃
以下の温度で硬化するものが好適に用いられる。

熱硬化性樹脂の塗布量含浸量は、内層板または
表層板に対して塗布量含浸量50〜200g／m²程度
が適当であり、必要に応じて炭素繊維に対しても
予め熱硬化性樹脂を含浸させておく。

次いで内層板１の上下面に、内層板よりも長い
炭素繊維２を木目と直交する方向に配設し、更に
炭素繊維２の配設方向と同一の木目方向となるよ
うに表層板３ａ，３ｂで挾持し、積層体を含浸し
た熱硬化樹脂の硬化温度に加熱し、たとえば５〜
10Kg／cm²の圧力で加圧して一体化する。

その後、必要に応じて適当な寸法に截断ならび
に表面仕上げすることにより、この発明の響板が
得られる。

次に、この発明の第二の響板の製法によれば、
まず、炭素繊維にたとえば10〜100重量％の硬化
性樹脂液を含浸させ、張力を掛けつつ樹脂を硬化
させて、炭素繊維を張力が掛かつた状態で固定す
る。含浸樹脂としては、前述した木材接着用の熱
硬化性樹脂を用いてもよいが、温度の制約も少な
く、使用量も少ないので、エポキシ樹脂、など、
炭素繊維の含浸・固定に適した樹脂を用いること
ができる。

このように処理した炭素繊維を、熱硬化性樹脂
液を塗布した内層板１と表層板３ａ，３ｂとの間
に挾持させて加熱圧縮して響板を得るが、その方
法はこの発明の第一の響板の製法と異なるもので
はない。

上述したように、この発明によれば合板響板を
特定の方向に配列した炭素繊維により強化するこ
とにより、その音響特性が改善され、特に炭素繊
維に張力を印加して固定し、またその張力の固定
方法を工夫することにより、より一層改善された
音響特性を有する響板が得られる。

以下、響板の製造例によりこの発明をより具体
的に説明する。

例 弾性率Ｅが1100Kg／mm²、密度0.37g／cm²、厚さ
1.5mmのラワン単板を内層板とし、同様に厚さ
0.75mm、密度0.39g／cm³、弾性率1350Kg／mm²の一
対のエゾ松単板を表層板として三種類の炭素繊維
強化三層板響板を得た。

比較例 (a) 炭素繊維を張力を与えずに単に内層板の木目
方向と直交するように配設した響板の製造上記
内層板と表層板にそれぞれ75g／m²のエポキシ
樹脂を塗布した。次いで1000フイラメント／ス
トランドの炭素繊維ストランド（Ｅ＝24000
Kg／mm²、ρ＝1.74g／cm²）に50重量％のエポキ
シ樹脂を含浸させたものを内層板の木目方向と
直交する方向にその20mm巾当りの本数を０〜９
本と変化させて配設し、更に上記表層板により
内層板の木目方向と直交する方向（すなわち炭
素繊維ストランドの配設方向）に木目がなるよ
うにストランドを配設した内層板を挾持させ、
積層体を５Kg／cm²の圧力下、100℃で10分間保
持して合板響板を得た。

この響板について、弾性率Ｅ、および密度ρ
を測定し、Ｅならびに、√および√
ρ³の計算値を第３図に、また、Ｑ値を第４図に
それぞれ内層板の20mm巾当りの炭素繊維ストラ
ンド本数に対してプロツトし、曲線ａとして示
す。

実施例 (b) この発明の第一の方法による響板の製造積層
体の加熱・圧縮時に50g／（1000フイラメント
当り）の張力をかけた以外は(a)と全く同様にし
て響板を得た。

この響板についての測定結果を第３図および
第４図にｂとして示す。

実施例 (c) この発明の第二の方法による響板の製造炭素
繊維ストランドに予め50重量％のエポキシ樹脂
を含浸させ50g／（1000フイラメント当り）の
張力をかけた状態で100℃で10分間保持して樹
脂を硬化させて張力を固定した炭素繊維ストラ
ンドを得、これを用いた以外は(b)と全く同様に
して響板を得た。

この響板についての測定結果を第３図および第
４図にｃとして示す。

第３図および第４図を参照すると、炭素繊維に
より強化した響板は、音響放射を支配する√
（Ｅ／ρ³）および内部摩擦の尺度であるＱ値につ
いて本質的な改善が得られること、炭素繊維に張
力をかけて固定するとより良い効果が得られるこ
と、特にこの発明の第二の響板の製法に従うと最
も優れた結果が得られることがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例にかかる響板の積
層構造の拡大斜視図、第２図は第１図の各部の分
解構成図、第３図および第４図は三種の方法によ
り得られた炭素繊維強化三層合板響板のＥ、√
Ｅ／ρ、√³ならびにＱ値の評価結果を炭素
繊維配設量に対してプロツトしたグラフである。 １……内層木材単板、２……炭素繊維ストラン
ド、３ａ，３ｂ……表層木材単板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内装木材の両面に熱硬化性樹脂液を塗布し、
   その内装木材板の両面に、その内装木材板の木目
   方向と直交する方向に、炭素繊維を張力を掛けて
   配設し、さらに、少なくとも片面に熱硬化性樹脂
   液を塗布した表層木材単板を、その木目方向が上
   記内装木材板の木目方向と直交する方向に積層し
   て積層体を形成し、前記炭素繊維に掛けた張力を
   維持しながら加圧下で熱硬化性樹脂液を硬化させ
   て前記積層体を一体化することを特徴とする合成
   響板の製法。 ２ 熱硬化性樹脂液を含浸させ、かつ、張力を掛
   けながら上記熱硬化性樹脂液を硬化させて炭素繊
   維樹脂含浸硬化物を製成し、その炭素繊維樹脂含
   浸硬化物を、熱硬化性樹脂液を塗布した内層木材
   の両面に、該内層木材板の木目方向と直交する方
   向に配設し、さらに、上記内装木材板の少なくと
   も一方の面に、熱硬化性樹脂液を塗布した表層木
   材単板を、その木目方向が上記内層木材板の木目
   方向と直交する方向に積層して積層体を形成し、
   加圧しながら熱硬化性樹脂液を硬化させて前記積
   層体を一体化することを特徴とする合成響板の製
   法。