JPS6210182B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、音響特性の優れた繊維強化発泡樹
脂製響板に関し、特に響板を構成する発泡樹脂マ
トリクス中に二種類の強化繊維をそれぞれ配合し
た層を交互に積層配置することにより音響特性を
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（振動共鳴板）としては、従来、スプル
ース、エゾ松などの針葉樹の柾目板を複数枚、継
ぎ合わせたものが用いられてきた。これは、天然
材料としては、スブルース、エゾ松などが響板に
良好な音響特性を与えるために必要な弾性率Ｅと
密度ρの比すなわち比弾性率Ｅ／ρが大であるこ
とという要求を比較的良好に満す材料であつたか
らである。しかしながら、これら材料は天然材で
あるから、品質のバラツキがあり、良好な柾目板
を得るための歩留りは極めて低くならざるを得な
い。

このような天然材製の響板の持つ難点を克服せ
んとして、独立気泡を有する発泡樹脂中に、炭素
繊維の連続繊維を木目状に一方向に配向させて配
設して、柾目板様の響板を与えることが提案され
ている。

しかしながら、このような響板は、発泡樹脂を
連続繊維のみで強化しているため、響板の厚み方
向と直交する面内における独立気泡の分布や大き
さにむらがあり、しかも所所に極めて大きな独立
気泡が存在するので、弾性や強度が一様でなく、
振動のモードの乱れや音の歪を発生するという欠
点があつた。前記した独立気泡の分布や大きさに
むらが発生する原因は、樹脂が発泡する際に個々
に分散している独立気泡が凝集して、膨張もしく
は拡大する際の自由度が、連続繊維の繊維方向と
その他の方向とで大きく相違するため、当初発生
し始めた独立気泡はその自由度の大きい繊維方向
に沿つてのみ膨張もしくは拡大する結果、それら
の独立気泡が繊維方向の近辺に存在する他の独立
気泡と合体してより大きな独立気泡を繊維方向に
形成していくことによるものと考えられる。

この発明は、従来の繊維強化発泡樹脂製響板の
上述した欠点を解決し、板面と直交する面内にお
ける独立気泡の分布や大きさのむらが少なく、そ
れらに起因する弾性や強度が一様で振動のモード
の乱れや音の歪を発生することが少ない繊維強化
発泡樹脂製響板を提供することを主要な目的とす
る。

本発明者らの研究によれば、強化繊維として連
続繊維とマツト状短繊維の二種を用いこれらを交
互に特定の割合で積層して発泡樹脂マトリクス中
に配設することが上述の目的の達成に極めて有効
であることが見出された。

この発明の繊維強化発泡樹脂製響板は、上述の
知見に基づくものであり、より詳しくは、独立気
泡を有する発泡樹脂マトリクス中に、連続繊維か
らなる強化繊維層と短繊維からなるマツト状強化
繊維層とを交互に積層配置してなり、且つ連続繊
維に対する短繊維の体積比率が２〜100％である
ことを特徴とするものである。

以下、この発明の繊維強化発泡樹脂製響板の一
実施例について図面を参照しつつ更に詳しく説明
する。

図面はこの発明の一実施例にかかる響板の一部
を切り取りモデル的に示す要部斜視断面図であ
る。すなわち、この響板は全体として板状に成形
された発泡樹脂マトリクス１中に、連続繊維２か
らなる強化繊維層３と短繊維からなるマツト状強
化繊維層４を交互に積層配置してなるものであ
る。なお発泡樹脂１中に分散して存在する独立気
泡５は多少誇張して示され、また作図上の制限か
ら気泡の分布も実際よりは不均一に示されてい
る。

発泡樹脂はエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル
樹脂、フエノール樹脂、ポリイミド樹脂などの熱
硬化性樹脂や、ポリアミド樹脂、ポリエチレン樹
脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポ
リ塩化ビニル樹脂、アクリルニトリル・ブタジエ
ン、スチレン樹脂などの熱可塑性樹脂を通常の発
泡剤もしくは発泡機構を用いて発泡させたもので
あり、発泡剤としてはたとえば、エポキシ樹脂に
対してはアゾジカルボンアミド、ジニトロソペン
タメチレンテトラミンが適している。一般に1.2
〜６倍程度の容積倍率で発泡させたものが好まし
く用いられる。

発泡樹脂の強化繊維としては連続繊維および短
繊維とも炭素繊維、ガラス繊維、シリコンカーバ
イド繊維、ボロン繊維、高弾性有機繊維などの高
強度、高弾性繊維が各々単独もしくは、複数種混
合して用いられる。なかでも炭素繊維が好ましく
用いられる。

連続繊維の層３においては、響板の弾性に関
し、各楽器固有の要求特性に合わせるため、柾目
板と同様な方向性を与えるため、第１図に示すよ
うに上記のような強化繊維のうち連続繊維がほぼ
一方向にのみ互に平行に引揃えられた状態で配置
されるのが好ましいが、その方向と直交もしくは
斜交状に交差する方向に配置された連続繊維を含
んでいてもよい。なお、連続繊維は通常、数10〜
100本または200本毎を結束した形態で用いられ
る。他方、短繊維マツト４は、上記のような強化
用繊維からなる繊維長１〜50mm程度好ましくは10
〜20mmの短繊維を、二次元平面内においてランダ
ムな方向に配向させ、堆積させたもので、各繊維
が充分に解繊されているのが好ましい。この短繊
維マツトは、後述する樹脂の発泡の際、連続繊維
の層と短繊維マツトの層との積層方向に独立気泡
が自由に膨張もしくは拡大することを可能にする
ものである。そのため、連続繊維に対する短繊維
マツトの体積比率は２％好ましくは10％以上であ
る必要がある。この限界未満では、気泡が積層方
向に膨張もしくは拡大することは長繊維方向に比
べて困難になる。一方、その上限は、音板楽器や
弦楽器の響板として必要な弾性の異方性を著しく
損うことがないように、100％に規制される。

連続繊維層３の厚みは一般に一層あたり0.3〜
1.0mm程度であり、たとえば響板の厚みが１〜３
mm程度の場合、２〜４層用いるのが適当である。

上述したようなこの発明の響板は、たとえば熱
硬化性樹脂を用いる場合、次のようにして製造さ
れる。

すなわち、まず強化用繊維の連続繊維を一方向
に互いに平行かつシート状に引揃えたものと、強
化用繊維の短繊維マツトとを準備し、これらに熱
硬化性繊維を含浸予備硬化させてプリプレグシー
トを作る。上記熱硬化性樹脂には、その熱硬化性
樹脂の硬化温度に近い分解温度を有する発泡剤が
あらかじめ混入されている。

次いで、上記連続繊維のプリプレグシートと短
繊維マツトのプリプレグシートとを交互に、かつ
所望の厚みになるように積層し、この積層体を金
型に入れて加圧加熱し、熱硬化性樹脂の発泡と硬
化とを同時に行い、所望の厚みならびに形状響板
を得る。

上述したように、この発明の繊維強化発泡樹脂
製響板は、独立気泡を有する発泡樹脂マトリクス
中に連続繊維からなる補強繊維層と短繊維からな
るマツト状強化繊維層とを一層づつもしくは複数
重ねて交互に積層配置したことにより、樹脂が発
泡する際の独立気泡の積層方向における膨張もし
くは拡大し、移動又は発達する自由度が短繊維マ
ツト層によつて助長されるため、板面と直交する
面内における独立気泡の分布や大きさのむらが少
ない。またこのような交互積層配置により、連続
繊維のみを一方向に並べて配設する場合に比べて
繊維の板面と直交する面内ならびに平行な面内に
おける繊維自体の分布も均一化され且つ所望によ
り柾目板に類似する方向性も最適化できる。すな
わち、この発明によれば、天然材を用いる響板に
比べて品質が安定しているだけでなく、弾性や強
度が一様で振動のモードの乱れや音の歪が少ない
響板が与えられる。したがつて、この発明の響板
をピアノ、オルガン、ギター、バイオリン等の響
板として用いれば、音高が明瞭で歪の少い音が得
られる。

以下、この発明を実施例により、より具体的に
説明する。

例 炭素繊維を一方向に平行かつシート状に引揃え
たものに、樹脂100部に対し発泡剤を９部混合し
たエポキシ樹脂を含浸し予備硬化させて0.5mm厚
のプリプレグシート２枚を作成した。次に目付
30g／m²の炭素繊維マツトに上記エポキシ樹脂を
含浸予備硬化させて作つたプリプレグシート４枚
を前記２枚のプリプレグシートの間に挿入して積
層したものを金型に入れ、加圧加熱して、1.9mm
厚、密度0.6g／cm³の一様に気泡を含む響板材料を
得た。これをクラシツクギターの響板に用いた
所、音色のなめらかなギターが得られた。

【図面の簡単な説明】

図面は、この発明の一実施例にかかる響板の一
部を厚み方向に切り取りモデル的に示す要部斜視
断面図である。 １……発泡樹脂マトリクス、２……連続繊維、
３……連続繊維層、４……短繊維マツト層、５…
…独立気泡。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 独立気泡を有する発泡樹脂マトリクス中に、
   連続繊維からなる強化繊維層と短繊維からなるマ
   ツト状強化繊維層とを交互に積層配置してなり、
   且つ連続繊維に対する短繊維の体積比率が２〜
   100％であることを特徴とする、繊維強化発泡樹
   脂製響板。