(57)【要約】【課題】良好な音響特性を維持しつつ、弦との間の摩擦が抑制された、弦楽器用弦支持部材を提供する。【解決手段】本発明の弦楽器用弦支持部材は、アモルファス炭素、及びアモルファス炭素中に分散している結晶性炭素粒子を含有している。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アモルファス炭素、及び前記アモルファス炭素中に分散している結晶性炭素粒子を含有している、弦楽器用弦支持部材。
【請求項２】
前記結晶性炭素粒子が、黒鉛粒子である、請求項１に記載の弦支持部材。
【請求項３】
レーザー回折法により測定した前記結晶性炭素粒子の平均粒子径が、１００ｎｍ〜２０μｍである、請求項１又は２に記載の弦支持部材。
【請求項４】
前記結晶性炭素粒子の含有率が、前記弦楽器用弦支持材全体の質量を基準として、５〜８０質量％である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の弦支持部材。
【請求項５】
前記弦支持部材中を伝播する音の、以下の式により求めた音速ｖが、２５００ｍ／ｓ以上である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の弦支持部材：
ｖ＝√（Ｅ／ｄ）
（式中、Ｅは、弦支持部材のＪＩＳ  Ｋ  ７０７４に準拠する曲げ弾性率であり、ｄは、弦支持部材の嵩密度である）
【請求項６】
前記弦支持部材のＪＩＳ  Ｒ  １６９１に準拠する摩擦係数が、０．２０以下である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の弦支持部材。
【請求項７】
１又は複数の弦、
前記弦を支持している請求項１〜６のいずれか一項に記載の弦支持部材、及び
前記弦支持部材と接触している共鳴部
を具備している、弦楽器。
【請求項８】
炭素前駆体に結晶性炭素粒子を分散させて、弦支持部材用組成物を得ること、及び
前記弦支持部材用組成物を非酸化雰囲気下で熱処理して、前記炭素前駆体を炭素化させること
を含む、弦楽器用弦支持部材の製造方法。
【請求項９】
炭素前駆体を炭素化させて得た弦支持部材用ブロックを切削して、弦支持部材を作製することを更に含む、請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弦楽器用弦支持部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
弦楽器の構成要素として、種々の弦支持部材が開示されている。弦支持部材は、ギター、バイオリン、ピアノ等においてはブリッジとも呼ばれ、特にブリッジのうちの弦が直接載置される部分は、サドルと呼ばれることがある。また、弦支持部材は、筝においては柱（じ）と呼ばれている。かかる弦支持部材には、弦の振動を本体に伝達できること、及び弦切れを抑制できること等の種々の性能が要求されている。かかる要求を満足するため、種々の弦支持材が提案されている。
【０００３】
特許文献１には、弦の振動を楽器本体に伝えるブリッジを備えた弦楽器において、ブリッジにセラミックス材料又はカーボン材料を用いてなる弦楽器が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、弦支持部分を備えた弦楽器用のブリッジにおいて、弦支持部分は第１の構成要素と第２の構成要素を含む複合材料からなり、第１の構成要素は剛性材料であり、また第２の構成要素が潤滑材料である、弦楽器用のブリッジが開示されている。
【０００５】
特許文献３には、大正琴本体の上面の各フレット及び駒の上側に適宜間隔に張設された各種弦を押える各鍵盤キーのアームを、セラミックスにカーボン等の他の素材を張合わせて夫々成形したことを特徴とする大正琴が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１９８０３８号公報
【特許文献２】特開平４−１４２５９６号公報
【特許文献３】特開平９−１４６５３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載のブリッジによれば、良好な音響特性、すなわち高い音速がもたらされるが、弦との間の摩擦が大きく、その結果、弦切れを生じることがあった。特許文献３に記載の大正琴においても、同様の問題が生じることがあった。
【０００８】
一方、特許文献２のブリッジは、弦との間の摩擦が抑制されているものの、潤滑材料の材質を考慮すると、高い音響特性が得られないと考えられる。
【０００９】
そこで、良好な音響特性を維持しつつ、弦との間の摩擦が抑制された、弦楽器用弦支持部材を提供する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、鋭意検討したところ、以下の手段により上記課題を解決できることを見出して、本発明を完成させた。すなわち、本発明は、下記のとおりである：
〈態様１〉アモルファス炭素、及び前記アモルファス炭素中に分散している結晶性炭素粒子を含有している、弦楽器用弦支持部材。
〈態様２〉前記結晶性炭素粒子が、黒鉛粒子である、態様１に記載の弦支持部材。
〈態様３〉レーザー回折法により測定した前記結晶性炭素粒子の平均粒子径が、１００ｎｍ〜２０μｍである、態様１又は２に記載の弦支持部材。
〈態様４〉前記結晶性炭素粒子の含有率が、前記弦楽器用弦支持材全体の質量を基準として、５〜８０質量％である、態様１〜３のいずれか一項に記載の弦支持部材。
〈態様５〉前記弦支持部材中を伝播する音の、以下の式により求めた音速ｖが、２５００ｍ／ｓ以上である、態様１〜４のいずれか一項に記載の弦支持部材：
ｖ＝√（Ｅ／ｄ）
（式中、Ｅは、弦支持部材のＪＩＳ  Ｋ  ７０７４に準拠する曲げ弾性率であり、ｄは、弦支持部材の嵩密度である）
〈態様６〉前記弦支持部材のＪＩＳ  Ｒ  １６９１に準拠する摩擦係数が、０．２０以下である、態様１〜５のいずれか一項に記載の弦支持部材。
〈態様７〉１又は複数の弦、
前記弦を支持している態様１〜６のいずれか一項に記載の弦支持部材、及び
前記弦支持部材と接触している共鳴部
を具備している、弦楽器。
〈態様８〉炭素前駆体に結晶性炭素粒子を分散させて、弦支持部材用組成物を得ること、及び
前記弦支持部材用組成物を非酸化雰囲気下で熱処理して、前記炭素前駆体を炭素化させること
を含む、弦楽器用弦支持部材の製造方法。
〈態様９〉炭素前駆体を炭素化させて得た弦支持部材用ブロックを切削して、弦支持部材を作製することを更に含む、態様８に記載の方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、良好な音響特性を維持しつつ、弦との間の摩擦が抑制された、弦楽器用弦支持部材を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
《弦楽器用弦支持部材》
本発明の弦楽器用弦支持部材は、アモルファス炭素、及び前記アモルファス炭素中に分散している結晶性炭素粒子を含有している。
【００１３】
本発明者らは、アモルファス炭素中に結晶性炭素粒子を分散させることにより、良好な音響特性を維持しつつ、予想外にも、アモルファス炭素及び結晶性炭素粒子をそれぞれ単独で用いた場合と比較して、低い摩擦係数が得られること、すなわち弦との間の摩擦を抑制することができることを見出した。
【００１４】
上記の構成を有する弦支持部材の嵩密度は、１４６０ｋｇ／ｍ３超、１４７０ｋｇ／ｍ３以上、１４８０ｋｇ／ｍ３以上、１４９０ｋｇ／ｍ３以上、又は１５００ｋｇ／ｍ３以上であることができ、また１７５０ｋｇ／ｍ３以下、１７００ｋｇ／ｍ３以下、１６５０ｋｇ／ｍ３以下、又は１６００ｋｇ／ｍ３以下であることができる。
【００１５】
上記の構成を有する弦支持部材のＪＩＳ  Ｋ  ７０７４に準拠する曲げ弾性率は、１０ＧＰａ以上、１１ＧＰａ以上、１２ＧＰａ以上、１３ＧＰａ以上、１４ＧＰａ以上、１５ＧＰａ以上、１６ＧＰａ以上、又は１７ＧＰａ以上であることができる。また、この曲げ弾性率は、２９ＧＰａ以下、又は２８ＧＰａ以下であることができる。
【００１６】
ここで、曲げ弾性率は、ＪＩＳ  Ｋ  ７０７４に準拠して測定するものである。具体的には、両端を単純支持された試験片の１点に荷重（３点曲げ）を加え、所定の試験速度で試験片をたわませて荷重−たわみ曲線を記録し、荷重−たわみ曲線の直線部の初期の勾配を用いて、以下の式で求められる曲げ弾性率Ｅｂ（ＭＰａ）を言うものである。
Ｅｂ＝（１／４）×（Ｌ３／ｂｈ３）×（Ｐ／δ）
式中、Ｌは支点間距離（ｍｍ）、ｂは試験片の幅（ｍｍ）、ｈは試験片の厚さ（ｍｍ）、Ｐ／δは、荷重−たわみ曲線の直線部の勾配（Ｎ／ｍｍ）を意味する。ここで、試験片を任意の大きさに切り分けて測定を行うことができることに留意されたい。
【００１７】
上記の構成を有する弦支持部材中を伝播する音の、以下の式により求めた音速ｖは、２５００ｍ／ｓ以上、２６００ｍ／ｓ以上、２７００ｍ／ｓ以上、２８００ｍ／ｓ以上、２９００ｍ／ｓ以上、３０００ｍ／ｓ以上、３１００ｍ／ｓ以上、又は３２００ｍ／ｓ以上であることができる。また、この音速は、４５００ｍ／ｓ以下、又は４４００ｍ／ｓ以下であることができる：
ｖ＝√（Ｅ／ｄ）
（式中、Ｅは、弦支持部材のＪＩＳ  Ｋ  ７０７４に準拠する曲げ弾性率であり、ｄは、弦支持部材の嵩密度である）
【００１８】
上記の構成を有する弦支持部材のＪＩＳ  Ｒ  １６９１に準拠する摩擦係数は、０．２０以下、０．１９以下、０．１８以下、又は０．１７以下であることができる。また、この摩擦係数は、０超、０．０１以上、０．０３以上、又は０．０５以上であることができる。
【００１９】
この摩擦係数は、ＳＵＪ−２ボールを用いてボールオンディスク摩擦摩耗試験機により、荷重３００ｇｆ、回転半径１２ｍｍ、回転速度５ｍ／分、摺動距離５０００ｍの条件で摺動試験を行った場合の、摺動の間全体の平均摩擦係数であってよい。
【００２０】
弦支持部材は、表面にコーティングを有していてもよく、又は有していなくてもよいが、コーティングを有していないことが、上記の性質を変更しない観点から好ましい。
【００２１】
本発明の弦支持部材は、弦楽器において弦を支持する部材であれば、特に限定されず、例えばギター等におけるサドル、バイオリンにおける駒、筝における柱（じ）等の形態であってよい。
【００２２】
以下では、本発明の各構成要素について説明する。
【００２３】
〈アモルファス炭素〉
アモルファス炭素は、炭素前駆体を非酸化雰囲気下で炭素化することにより得られる。詳細には、弦支持部材の製造方法に関して説明する。
【００２４】
〈結晶性炭素粒子〉
結晶性炭素粒子は、アモルファス炭素中に分散している炭素粒子である。
【００２５】
炭素粒子としては、例えばグラフェン、カーボンナノチューブ、黒鉛粒子、フラーレン、カーボンブラック、及びカーボンブラック等が挙げられる。これらは単独で使用してもよく、また組み合わせて使用してもよい。炭素粒子としては、特に黒鉛粒子を用いることが、良好なコストと良好な物理的性質とを調和させる観点から好ましい。
【００２６】
炭素粒子の形状は、特に限定されず、例えば扁平状、アレイ状、球状等の形状であってよい。
【００２７】
炭素粒子の平均粒子径は、１００ｎｍ以上、２００ｎｍ以上、３００ｎｍ以上、５００ｎｍ以上、７００ｎｍ以上、１μｍ以上、２μｍ以上、又は３μｍ以上であることができ、また２０μｍ以下、１５μｍ以下、１０μｍ以下、又は７μｍ以下であることができる。ここで、本明細書において、平均粒子径は、レーザー回折法において体積基準により算出されたメジアン径（Ｄ５０）を意味するものである。
【００２８】
弦支持部材中の結晶性炭素粒子の含有量は、弦支持部材全体の質量を基準として、８０質量％以下、７５質量％以下、７０質量％以下、６５質量％以下、６０質量％以下、５５質量％以下、又は５０質量％以下であることができ、また、５質量％以上、１０質量％以上、１２質量％以上、１５質量％以上、２０質量％以上、２５質量％以上、又は３０質量％以上であることができる。特に、弦支持部材の結晶性炭素粒子の含有率が、１２質量％以上５５質量％以下である場合には、弦支持部材の摩擦係数を低くすることができるため、弦切れをより抑制することができる。
【００２９】
《弦支持部材の製造方法》
弦支持部材を製造する本発明の方法は、
炭素前駆体に結晶性炭素粒子を分散させて、弦支持部材用組成物を得ること、及び
弦支持部材用組成物を非酸化雰囲気下で熱処理して、炭素前駆体を炭素化させること、
を含む。
【００３０】
また、本発明の方法は、弦支持部材用組成物を乾燥させることを更に含んでもよい。
【００３１】
また、本発明の方法は、炭素前駆体を炭素化させて得た弦支持部材用ブロックを切削して、弦支持部材を作製することを更に含んでもよい。
【００３２】
〈弦支持部材用組成物の作製〉
弦支持部材用組成物の作製は、炭素前駆体に結晶性炭素粒子を分散させることにより行う。分散は、例えば公知の撹拌機を用いて炭素前駆体及び結晶性炭素粒子を攪拌することにより行うことができる。
【００３３】
弦支持部材用組成物中の結晶性炭素粒子の含有率は、弦支持部材用組成物全体の質量を基準として、８０質量％以下、７５質量％以下、７０質量％以下、６５質量％以下、６０質量％以下、５５質量％以下、又は５０質量％以下であることができ、また、３質量％以上、５質量％以上、１０質量％以上、１２質量％以上、１５質量％以上、２０質量％以上、２５質量％以上、又は３０質量％以上であることができる。この含有率は、炭素前駆体の残炭率、すなわち炭素化後の炭素前駆体の、炭素化前の炭素前駆体に対する質量比に応じ、上記で言及した弦支持部材中の所望の結晶性炭素粒子の含有率を満足するようにして調節することができる。
【００３４】
（炭素前駆体）
炭素前駆体としては、例えばフェノール樹脂、フラン樹脂、イミド樹脂、エポキシ樹脂、及び不飽和ポリエステル樹脂等を用いることができる。これらは単独で用いてもよく、また２種以上を混合して用いてもよい。
【００３５】
〈炭素前駆体の炭素化〉
炭素前駆体の炭素化は、弦支持部材用組成物を非酸化雰囲気下で熱処理して、炭素前駆体を炭素化させることにより行う。
【００３６】
熱処理は、例えば５００℃以上、６００℃以上、７００℃以上、８００℃以上、９０００℃以上、又は１０００℃以上であり、かつ２０００℃以下、１９００℃以下、１８００℃以下、１７００℃以下、又は１６００℃以下の温度で行うことができる。
【００３７】
上記の熱処理は、弦支持部材用組成物をシート状にして行って、弦支持部材ブロックを形成するようにして行ってもよく、又は熱処理直後に所望の形状の弦支持部材が形成されるようにしてもよい。
【００３８】
炭素前駆体を炭素化させて弦支持部材ブロックを得る場合、この弦支持部材ブロックの厚さは、１ｍｍ以上、２ｍｍ以上、又は３ｍｍ以上であることができ、また１０ｍｍ以下、８ｍｍ以下、又は５ｍｍ以下であることができる。
【００３９】
〈弦支持部材の成形〉
弦支持部材の成形は、例えばフライス加工等の切削加工等により行うことができる。
【００４０】
《弦楽器》
本発明の弦楽器は、
１又は複数の弦、
弦を支持している上記の弦支持部材、及び
弦支持部材と接触している共鳴部
を具備している。
【００４１】
本発明の弦楽器は、ギター、筝、大正琴等の撥弦楽器、バイオリン等の擦弦楽器、又はピアノ等の打弦楽器等であってよい。
【００４２】
〈弦〉
弦としては、弦楽器の種類に応じ、合成繊維製、羊腸製、鋼製の弦等の公知の弦を用いることができる。
【００４３】
〈共鳴部〉
共鳴部は、弦支持部材と接触している共鳴部である。共鳴部は、弦の振動を弦支持部材から受け取り、この振動を空気に伝達させる部材であってよい。
【００４４】
共鳴部は、例えばギターのボディ等のように中空構造の共鳴部であってもよく、又はピアノの響板等のように中実構造の共鳴部であってもよい。
【実施例】
【００４５】
実施例及び比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明は、これらに限定されるものではない。
【００４６】
《弦支持部材の作製》
〈実施例１〉
炭素前駆体としてのフラン樹脂（ヒタフランＶＦ−３０３、日立化成工業株式会社、残炭率４５質量％）９０質量部、及び天然鱗状黒鉛（日本黒鉛工業株式会社、平均粒子径５μｍ）１０質量部を充分に分散、混合して、弦支持部材用組成物を得た。次いで、これをドクターブレードタイプ塗工機に投入し、弦支持部材用組成物をシート状にした。この弦支持部材用組成物を切断機で切断後、乾燥機で加熱硬化処理をして、平板状の弦支持部材用組成物を得た。得られた平板は、厚さ５ｍｍ、２４．５ｃｍ角の寸法を有していた。
【００４７】
この平板状の弦支持部材用組成物を、窒素ガス雰囲気中、５００℃までは毎時５０℃ 、それ以降は毎時１００℃で昇温させ、１５００℃で５時間焼成処理を行うことで、平板部の厚み３ｍｍ、２００ｍｍ角の寸法を有する平板状の弦支持部材用ブロックを得た。
【００４８】
得られた弦支持部材用ブロックの質量を測定することにより、嵩密度ｄを算出し、またＪＩＳ  Ｋ  ７０７４に準拠して、曲げ弾性率Ｅを測定した。
【００４９】
得られた弦支持部材用ブロックをフライス加工機にてサドル形状に加工して、実施例１の弦支持部材を得た。
【００５０】
〈実施例２〜６及び比較例１〉
黒鉛含有率が表１に示す量になるように、フラン樹脂の量を変更したことを除き、実施例１と同様にして、実施例２〜６及び比較例１の弦支持部材を得た。
【００５１】
〈比較例２〉
黒鉛板をフライス加工機にてサドル形状に加工して、比較例２の弦支持部材を得た。
【００５２】
〈比較例３〉
骨材をフライス加工機にてサドル形状に加工して、比較例３の弦支持部材を得た。
【００５３】
《評価》
〈摩擦係数〉
得られた弦支持部材の平均摩擦係数を、ＳＵＪ−２ボールを用いてボールオンディスク摩擦摩耗試験機により、荷重３００ｇｆ、回転半径１２ｍｍ、回転速度５ｍ／分、摺動距離５０００ｍの条件で摺動試験を行い、摺動の間全体の平均摩擦係数を求めた。
【００５４】
〈音響特性〉
上記で測定した嵩密度ｄ及び曲げ弾性率Ｅを用いて、弦支持部材中の音速ｖを算出した：
ｖ＝√（Ｅ／ｄ）
【００５５】
〈加工性〉
上記のフライス加工機により生じた断面の状態を目視により観察して、加工性を評価した。評価基準は以下のとおりであった：
Ａ：断面にダレが存在しなかった。
Ｂ：断面にダレが見られた。
【００５６】
実施例及び比較例の構成及び評価結果を表１に示す。
【００５７】
【表１】
2020034755.tif 000002
【００５８】
表１から、アモルファス炭素、及びアモルファス炭素中に分散している結晶性炭素粒子を含有している、実施例１〜６の弦支持部材は、良好な音響特性を維持されていること、及び低い摩擦係数が得られていることが理解できよう。
【００５９】
これに対し、アモルファス炭素のみで構成した比較例１の弦支持部材は、摩擦係数が高いこと、黒鉛のみで構成した比較例２の弦支持部材は、音響特性が良好ではなく、かつ摩擦係数が高いこと、及び骨材のみで構成した比較例３の弦支持部材は、音響特性が良好ではないことが理解できよう。
【００６０】
また、実施例の中でも、結晶性炭素粒子の含有率が１２〜５５質量％の範囲内にある実施例１〜３及び５の弦支持部材は、特に低い摩擦係数が得られていること、及び高い加工性が得られていることが理解できよう。