JPS6238712B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、シロホン、マリンバ、ビブラホン
などの打楽器に用いられる楽器用音板の製法に関
する。

従来より上記打楽器の音板には、ホンジコラス
ローズ、オノオレ、パドツクなどの木材やガラス
繊維強化樹脂、カーボン繊維強化樹脂などの繊維
強化樹脂が用いられている。ところが、木材より
なる音板では、まろやかで深みのある音色が得ら
れるものの天然物であるため均質な製品を得るこ
とが困難であり、かつ気象条件等によつて音色や
音階が変化する欠点がある。これに対し、繊維強
化樹脂よりなる音板では、気象条件等によつて音
色、音階が変化することがなく、また均一な製品
が得られ、さらに振動エネルギーの内部損失が小
さく音がよく伸びるという利点があるが、音質感
が非常に冷めたく硬いという欠点がある。このた
め、繊維強化樹脂と木材とを音板の厚み方向や幅
方向に積層した音板が提案されているが、木材を
使う以上音質の不安定性を解消すべくもなく、さ
らには繊維強化樹脂製音板の特長である音の伸び
の良さを損うこともあつた。

この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、
繊維強化樹脂製音板に特有の音の伸びの良さと、
木製音板が有する柔らかく、温みのある音色とを
併せ持つ繊維強化樹脂からなる楽器用音板の製法
を提供することを目的とし、低融点合金、熱可塑
性樹脂、熱溶融性有機材料よりなる繊維もしくは
ロツドを強化用繊維と同方向に配向させ、かつこ
の配向方向に直交する断面での繊維もしくはロツ
ドの断面積の総和が音板の断面積の５〜60％とな
るように樹脂中に添加、分散させたうえ、上記低
融点合金、熱可塑性樹脂、熱溶融性有機材料の溶
融温度以下で上記樹脂を固化させ、ついで加熱し
て上記繊維もしくはロツドを溶融して除去するこ
とを特徴とするものである。

以下、この発明を詳しく説明する。

この発明に用いられる強化用繊維としては、ガ
ラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維や炭化ケ
イ素、窒化ホウ素などのホイスカなどが単独また
は２種以上組合せて用いられ、特に高弾性カーボ
ン繊維が好適に用いられる。

繊維もしくはロツドとしては、低融点合金、熱
可塑性樹脂、熱溶融性有機材料が用いられ、低融
点合金よりなる繊維もしくはロツドとしては、
鉛、アンチモン、ビスマスなどからなる溶融点
200℃以下の金属が、また、熱可塑性樹脂よりな
る繊維もしくはロツドとしては、未架橋ブチルゴ
ム、高圧ポリエチレンなどの溶融温度が好ましく
は200℃以下の熱可塑性合成樹脂が、また、熱溶
融性有機材料よりなる繊維もしくはロツドとして
は、パラフインワツクス、みつろうなどの溶融点
200℃以下の有機材料が用いられる。そしてこれ
らの材料を溶融紡糸法や押出法、キヤスト法など
によつて直径10μｍ〜5.0mmの繊維状もしくはロ
ツド状とし、その長さが充分長いものが用いられ
る。

上記強化用繊維およびこの繊維もしくはロツド
は、ともにその繊維方向を一方向に配向させられ
て樹脂中の添加、分散させられる。ここで用いら
れる樹脂としてはエポキシ樹脂、不飽和ポリエス
テル樹脂、フエノール樹脂などの熱硬化性樹脂が
挙げられ、特にカーボン繊維との接着性に優れる
エポキシ樹脂が好ましい。エポキシ樹脂を使用す
る場合には、未硬化状態の樹脂液中に強化用繊維
と上記繊維もしくはロツドとを一方向に引揃えて
含浸せしめればよい。強化用繊維の添加量は、樹
脂に対して通常15〜70vol％とされ、15vol％未満
であれば樹脂に対する機械的補強が充分でなく、
ヤング率の低い強化樹脂しか得られず、70vol％
を越えると強化用繊維の分散が均一とならず樹脂
とのぬれが悪化し、均質な強化樹脂が得られな
い。そして、樹脂と強化用繊維とでなる組成物の
ヤング率が2000Kg／mm²以上になるようにその添加
量およびその種類が適宜選択される。また、上記
繊維もしくはロツドの添加量は、樹脂固化後その
配向方向に直交する断面での繊維もしくはロツド
の断面積の総和が固化樹脂に対して５〜60％とな
るように、その径との関係で決められる。ここで
上記断面積の比を５〜60％としたのは、後述する
ように、５％未満では音板としたとき、その音色
に木質感が付与されず、60％を越えると音の伸び
が悪化するためである。

ついで、強化用繊維と上記繊維もしくはロツド
とが一方向に引揃えられて含浸、分散された樹脂
液等は、金型に移され、常温ないし繊維もしくは
ロツドを形成する低融点合金、熱可塑性樹脂、熱
溶融性有機材料の溶融温度以下の温度で硬化させ
られ、板状もしくは塊状の音板素材を得る。そし
て、この音板素材を上記繊維もしくはロツドの溶
融温度以上に加熱し、上記繊維もしくはロツドを
溶融して音板素材から除去する。この際、音板素
材に振動、回転などの機械的応力を加え、溶融し
た上記繊維もしくはロツドを音板素材から容易に
溶出できるようにすることが好ましい。この操作
によつて、音板素材から上記繊維もしくはロツド
が取り除かれ、音板素材には上記繊維もしくはロ
ツドと同径、同長の空洞が形成される。

そして、この音板素材の強化用繊維の配向方向
が音板の長手方向となるように、音板素材から音
板が切り出され、えぐり加工等の後加工が施さ
れ、目的とする音板が得られる。このようにして
製造された音板の一例を第１図に示す。図中符号
１は音板、２は強化用繊維を含んだ樹脂、３は上
記繊維もしくはロツドが溶出して形成された空洞
である。

なお、以上の説明では一旦大型の音板素材を形
成し、これより音板を切り出す方法を示したがこ
れに限らず、強化用繊維および上記繊維もしくは
ロツドを分散させた樹脂液等を音板状の金型に充
填して硬化させて、音板を個々に形成する方法を
採つてもよい。

このようにして製造された音板１は、これを打
撃したとき、繊維強化樹脂製音板にて特有の音の
伸びの良さと木製音板に固有の柔らかく木質感に
溢れた音色とを併せ持つものになる。以下にその
理由を説明する。

音板の如き梁を振動させた時の共振周波数ｎ
は剪断変形を考慮したGohensの解によれば、次
式で表わされる。

_o：ｎ次共振周波数、Ｅ：ヤング率 ρ：密度、ａ_o：モード定数、ｌ：長さ ｈ：厚み、Ｇ：剪断弾性率 さて、１次、２次などの低次モートでは、ａ_o
が小であり、Ｔはほぼ１になる。このため、共振
周波数_oはＥ／ρに比例することになる。ところ が、４次、５次などの高次モードでは、ａ_oが大
となり、さらにＥ／Ｇが大のときはＴは１よりか
なり大きくなり、このため_oは低くなつてしま
う。逆にＥ／Ｇが小のときはＴが１に近くなり、
_oは低くならない。すなわち、高次モードで
は、_oはＥ／Ｇに大きく影響を受け、Ｅ／Ｇが
大では_oは低くなり、Ｅ／Ｇが小では_oは低く
ならない。

ところで、上述のようにして製造された音板１
は、音板１の長手方向に上記繊維もしくはロツド
が溶出して形成された細長い空洞３…が配向させ
られたものであるので、音板１の長手方向のヤン
グ率(E)は空洞３…のない繊維強化樹脂のヤング率
と同一であるが、音板１の厚み方向の剪断弾性率
（Ｇ）は低下する。したがつて、空洞３…のない
繊維強化樹脂の音板この音板とを比較すると、Ｅ
は同一であるが、Ｅ／Ｇはこの音板１の方が大き
くなる。

よつて、この音板１のＥ／Ｇが大きいため、
Ｅ／ρが関係する低次モードの周波数は変化しな
いが、Ｅ／Ｇが関係する高次モードの周波数は低
下することになる。これをグラフで示すと第２図
および第３図のようになる。第２図はこのＥ／Ｇ
が大きい音板１の共振周波数の分布スペクトルで
あり、第３図は一般の空洞３…のないＥ／Ｇが小
さい音板の共振周波数の分布スペクトルである。
図からも明らかなように、この音板１では高次共
振周波数が低周波数側にかたよつて存在すること
になり、柔らかな音色が得られることがわかる。

また、第２図および第３図を比較すると、第２
図の音板１の高次倍音の音圧レベルが高次側にゆ
くにしたがつて急激に低下していることがわか
る。この現象も音板１の音色に柔らかな木質感を
付与する効果がある。この理由をつぎに説明す
る。上述のように、Ｅ／Ｇが大きくなると、高次
モードでの音板１の微少部分の変形が曲げ変形か
ら剪断変形に移行し、これに伴つて剪断損失によ
る振動エネルギーの損失が大きくなる。この結
果、高次モードでの減衰が大きくなり、高次倍音
の音圧レベルが低下することになる。

さらに、この音板１のＥは、空洞３…のない繊
維強化樹脂製音板のＥと同一であり、またＥ／ρ
もほぼ同一となるので、空洞３…のない繊維強化
樹脂製音板と同様に曲げ損失にもとづく低次倍音
の減衰が少なく、さらに低次モードでの剪断変形
が微かであるので剪断損失による低次倍音の減衰
も微かであり、このため音板１は空洞３…のない
繊維強化樹脂製音板と同様に音の伸びが良いこと
になる。そして、上記繊維もしはロツドが溶出し
て形成された空洞３…の断面積が音板１の断面積
の５％未満となるとＧが好ましい程度にまで十分
に低下せず、したがつて目的とする木質感が得ら
れず、また60％を越えるとＧが低下しすぎて低次
モードでの減衰が大きくなり音の伸びが悪化す
る。

以上説明したように、この発明の楽器用音板の
製法は、低融点合金、熱可塑性樹脂、熱溶融性有
機材料よりなる繊維もしくはロツドを強化用繊維
と同方向に配向させ、かつ上記配向方向に直交す
る断面での上記繊維もしくはロツドの断面積の総
和が音板の断面積の５〜60％となるように樹脂中
に分散させて固化せしめたのち、加熱して上記繊
維もしくはロツドを溶融して除去するものである
ので、得られる音板に強化用繊維と同配向方向の
空洞が好ましい程度に形成され、これら空洞の形
成によつて、音板のング率が大きく保持されると
同時にＧも大きくなり、これによつて繊維強化樹
脂製音板に特有の音の伸びの良さと木製音板独特
の柔らかく温みのある木質感に富む音色とを併せ
持つ音響特性の優れた音板が得られる。また、木
材の如き天然材を一切用いることがないので、均
質な音板を大量に製造することがきるとともに気
象条件等によつて音色や音階が変化することがな
く常に安定した音を発する音板を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の製法によつて得られた音板
の例を示す一部断面視した斜視図、第２図はこの
発明の製法によつて得られた音板を発音させた時
の周波数スペクトルを示すグラフ、第３図は一般
の繊維強化樹脂製音板を発音させた時の周波数ス
ペクトルを示すグラフである。 １…音板、２…強化用繊維が含まれた樹脂、３
…繊維もしくはロツドが溶出して形成された空
洞。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 強化用繊維を一方向に配向させて樹脂中に分
   散させたうえ、樹脂を固化させて繊維強化樹脂製
   楽器用音板を製造するに際し、低融点合金、熱可
   塑性樹脂、熱溶融性有機材料よりなる繊維もしく
   はロツドを、上記強化用繊維と同方向に配向さ
   せ、かつ上記配向方向に直交する断面での上記繊
   維もしくはロツドの断面積の総和が音板の断面積
   の５〜60％となるように上記樹脂中に添加、分散
   させたのち、上記樹脂を固化させ、さらに加熱し
   上記繊維もしくはロツドを溶融して除去すること
   を特徴とする楽器用音板の製法。