弦乐器弓杆、弦乐器弓及弦乐器弓杆的制造方法

摘要

本发明涉及一种弦乐器弓杆，其具有基体材料，该基体材料具备：包含碳纤维树脂的弓形棒状碳纤维树脂层，以及包含玻璃纤维树脂的玻璃纤维树脂层，该玻璃纤维树脂层包覆在碳纤维树脂层的外面，其中，所述玻璃纤维树脂层具有非密合部和密合部，所述非密合部中包含存在于玻璃纤维树脂层中的空气层，而所述密合部不含空气层。

说明书

本申请要求2010年4月7日在日本提出申请的日本特愿2010-88760号的优先权，并在此援引其内容。

技术领域

本发明涉及弦乐器弓杆(stick)、弦乐器弓及弦乐器弓杆的制造方法，特别是，本发明涉及具备使用了纤维强化塑料作为基体材料并具有与天然木材相接近的木纹质外观的杆的弦乐器弓及弦乐器弓杆的制造方法。

背景技术

以往，小提琴、大提琴等弦乐器弓杆使用的是由天然木材制成的弓杆。在天然木材中，主要使用了高密度且较硬，抗湿能力强，并且弯曲强度优异的巴西苏木(Pemambuco)。

但是，近年来，由于巴西苏木树急剧减少，因此该木材的获取变得困难。为此，使用了碳纤维、玻璃纤维等纤维与树脂的复合材料(FRP(纤维强化塑料))代替巴西苏木等天然木材，来制造弦乐器弓杆。

作为使用了碳纤维与树脂的复合材料的弦乐器弓杆的制造方法，例如可以举出下述方法：在芯棒上缠绕FRP预浸料，并将其设置在模具内，对模具进行加热从而得到成形品，然后通过对芯棒进行脱芯，成形了能够在小提琴弓杆部分中使用的中空结构弯曲薄板(曲物)的方法(例如，参照日本专利第3541756号公报)。

然而，使用传统技术得到的由纤维强化塑料制成的弦乐器弓杆存在与由天然木材制成的弦乐器弓杆的外观差异较大的问题。由于对弦乐器弓进行性能评价时，包含了主观的要素，因此杆的外观的先入为主的观念，会对于演奏者和听演奏的人对弦乐器弓的性能评价产生很大的影响。因此，期望使用纤维强化塑料作为基体材料，制成外观与天然木材接近的木纹质的杆，由此来提高具有使用了纤维强化塑料的杆的弦乐器弓的性能评价，从而提高商品的价值。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而进行的，其目的在于提供一种弦乐器弓杆，该弦乐器弓杆使用了纤维强化塑料作为基体材料且具有与天然木材接近的木纹质外观。另外，本发明的目的在于提供具备本发明的弦乐器弓杆的弦乐器弓及本发明弦乐器弓杆的制造方法。

为了实现上述目的，本发明采用了以下的构成。

本发明的弦乐器弓杆具有基体材料，所述基体材料具备：包含碳纤维树脂的弓形棒状碳纤维树脂层、以及包含玻璃纤维树脂的玻璃纤维树脂层，该玻璃纤维树脂层包覆在所述碳纤维树脂层的外面，其中，所述玻璃纤维树脂层具有非密合部和密合部，所述非密合部中包含存在于所述玻璃纤维树脂层中的空气层，而所述密合部不包含所述空气层。

另外，本发明的弦乐器弓具备本发明的弦乐器弓杆。

另外，本发明的弦乐器弓杆的制造方法包括下述步骤：

形成被成形品的步骤，在棒状的芯棒上缠绕碳纤维树脂预浸料，然后在所述碳纤维树脂预浸料的外侧缠绕玻璃纤维树脂预浸料，从而形成被成形品；以及

成形步骤，将所述被成形品设置在弓形棒状的模具内并进行加热，从而成形为弓形棒状成形品。

发明的效果

由于本发明的弦乐器弓杆具有基体材料，该基体材料具备：包含碳纤维树脂的弓形棒状碳纤维树脂层、以及包含玻璃纤维树脂的玻璃纤维树脂层，且所述玻璃纤维树脂层包覆在所述碳纤维树脂层的外面，其中，所述玻璃纤维树脂层具有非密合部和密合部，所述非密合部中包含存在于所述玻璃纤维树脂层中的空气层，而所述密合部不包含所述空气层，因此，本发明的弦乐器弓杆在外面立体地表现出木纹质花纹的具有浓淡的多彩色调。

即，在本发明的弦乐器弓杆中，碳纤维树脂层和玻璃纤维树脂层之间的密合状态和/或在玻璃纤维树脂层中含有的玻璃纤维之间的密合状态，在非密合部和密合部中有所不同。在非密合部中，由于存在于玻璃纤维树脂层中的空气层导致光的漫反射，因此与密合部相比，非密合部的光的反射率较高且变得不均匀。其结果导致在本发明的弦乐器弓杆中，玻璃纤维树脂层的光的反射率及透射率变得不均匀，玻璃纤维树脂层的外面形成具有颜色浓淡的多彩的色调。

更具体来说，由于玻璃纤维树脂层不含空气层，因此设置在玻璃纤维树脂层下层的碳纤维树脂层的颜色是可透过并可以看到的，从而使玻璃纤维树脂层的密合部的外面的颜色依赖于碳纤维树脂层的颜色。即，碳纤维树脂层的碳纤维的颜色为黑色时，密合部外面也为黑色。与此相对，由于存在于玻璃纤维树脂层中的空气层导致玻璃纤维树脂层的透明度降低，因此当碳纤维树脂层为黑色时，非密合部形成介于黑色和白色之间的不稳定的颜色。

另外，在本发明的弦乐器弓杆中，由于在非密合部和密合部中的密合状态存在差异，因此玻璃纤维树脂层的厚度不均匀。因此，本发明的弦乐器弓杆具有带有立体感的外观。

此外，由于构成本发明的弦乐器弓杆的玻璃纤维树脂层含有玻璃纤维，因此，构成非密合部的空气层主要是沿着玻璃纤维以线状形成的。并且，在本发明的弦乐器弓杆中，由于碳纤维树脂层为弓形棒状，因此，玻璃纤维树脂层中的玻璃纤维虽然是线状，但并不是笔直的直线，其中的部分或全部形成平缓的曲线状，并且以该状态被玻璃纤维树脂层中含有的树脂固定。其结果，使得由非密合部和密合部形成的花纹成为平缓的曲线复杂地组合而形成的线状花纹，从而成为与由天然木材的纤维形成的花纹类似的木纹质的花纹。

这样一来，本发明的弦乐器弓杆在外面立体地表现出木纹质花纹的具有浓淡的多彩色调，具有与天然木材相接近的优异的外观。

另外，由于本发明的弦乐器弓具备本发明的弦乐器弓杆，因此具备具有与天然木材接近的优异外观的杆。

此外，由于本发明的弦乐器弓杆的制造方法包括下述步骤：形成被成形品的步骤，该步骤为在棒状的芯棒上缠绕碳纤维树脂预浸料，然后在所述碳纤维树脂预浸料的外侧缠绕玻璃纤维树脂预浸料，从而形成被成形品；以及成形步骤，该步骤为将所述被成形品设置在弓形棒状的模具内并进行加热，从而成形为弓形棒状的成形品，因此，可以容易地制造出在外面立体地表现出木纹质花纹的具有浓淡的多彩色调、且具有与天然木材接近的外观的弦乐器弓杆。

更详细地，在本发明的弦乐器弓杆的制造方法中，由于在成形步骤中成形弓形棒状的成形品，因此在作为成形品的弦乐器弓杆中形成了玻璃纤维树脂层，该玻璃纤维树脂层是玻璃纤维树脂预浸料成形而形成的、且具有包含空气层的非密合部和不包含空气层的密合部。

构成非密合部的空气层通过下述过程形成：在成形步骤中，玻璃纤维树脂预浸料中所含的空气与玻璃纤维一起被构成玻璃纤维树脂预浸料的树脂固定，从而保留在成形品的玻璃纤维树脂层中，并且，该空气层主要是沿着玻璃纤维以线状形成在玻璃纤维树脂层中随机的位置及深度处。另外，由于在本发明的弦乐器弓杆的制造方法中，在碳纤维树脂预浸料的外侧缠绕玻璃纤维树脂预浸料而形成被成形品，并通过对被成形品加热来成形弓形棒状的成形品，因此，在成形步骤中，玻璃纤维树脂预浸料的玻璃纤维虽然是线状的，但并不是笔直的直线，而是在部分或全部形成了平缓的曲线状，并以该状态配置在构成玻璃纤维树脂预浸料的树脂内，并固定在成形品的玻璃纤维树脂层中。

因此，根据本发明的弦乐器弓杆的制造方法，通过构成作为成形品的弦乐器弓杆的玻璃纤维树脂层中的非密合部和密合部，可获得在外面立体地表现出木纹质花纹的具有浓淡的多彩色调、且具有与天然木材接近的外观的弦乐器弓杆，所述木纹质花纹具有平缓曲线复杂组合而成的线状花纹。

另外，根据本发明的弦乐器弓杆的制造方法，由于在玻璃纤维树脂层中的随机位置及深度处形成有构成非密合部的空气层，因此，与空气层在玻璃纤维树脂层中规则地配置的情况相比，形成具有更接近于天然木材的外观的杆。

附图说明

图1是示出作为本发明实施方式的弦乐器弓杆的一个实例的剖面示意图。

图2A是示出作为本发明实施方式的弦乐器弓杆的制造方法的剖面图。

图2B是示出作为本发明实施方式的弦乐器弓杆的制造方法的立体图。

图3是示出作为本发明实施方式的弦乐器弓的一个实例的立体图。

图4是本发明的实施例1的弓的照片。

图5是示出本发明的实施例1及2的杆的照片。

图6是示出本发明的实施例1及比较例的杆的照片。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

图1是示出作为本发明的实施方式的弦乐器弓杆的一个实例的剖面示意图。如图1所示，本实施方式的弦乐器弓杆5是剖开时为大致圆形的中空物质，其俯视时为弓形棒状。本实施方式的杆5具有外周长度沿长度方向缓慢变化的锥状的侧面。

如图1所示，杆5具有基体材料，该基体材料具备碳纤维树脂层1和玻璃纤维树脂层2，该玻璃纤维树脂层2包覆在碳纤维树脂层1的外面，在该基体材料的外面设置有涂膜层3，该涂膜层3包覆在玻璃纤维树脂层2的外面，且杆5具有接近天然木材的外观。

碳纤维树脂层1是含有碳纤维树脂的弓形棒状树脂层。碳纤维树脂层1的厚度只要可以确保作为弦乐器弓杆5的刚性即可，没有特别限定。

对于碳纤维树脂层1中含有的碳纤维没有特别限定，只要其可以确保作为弦乐器弓杆5的刚性即可，但为了获得作为弦乐器弓杆5的适当的刚性，优选使用杨氏模量为6×10³kgf/mm²以上、强度为200kgf/mm²以上的碳纤维。

此外，对于碳纤维树脂层1中含有的树脂的种类没有特别限定，只要其可以确保作为弦乐器弓杆5的刚性即可，可以使用例如：不饱和聚酯树脂、环氧树脂等。

对于碳纤维树脂层1中含有的碳纤维的含量没有特别限定，但为了获得作为弦乐器弓杆5的适当的刚性，优选为30％以上。

玻璃纤维树脂层2是包含玻璃纤维树脂的层，其具有非密合部和密合部，非密合部包含存在于玻璃纤维树脂层2中的随机位置及深度处的空气层，而密合部不含有空气层。在图1所示的杆5中，通过玻璃纤维树脂层2中的非密合部和密合部，在玻璃纤维树脂层2的外面立体地形成了包含由平缓的曲线复杂地组合而成的线状花纹的木纹质花纹具有浓淡的多彩色调。

沿着碳纤维树脂层1的外形形状以规定的厚度设置了玻璃纤维树脂层2。对于玻璃纤维树脂层2的厚度没有特别限定，只要可以包覆碳纤维树脂层1的外面即可，但优选在200μm～1000μm的范围内。如果玻璃纤维树脂层2的厚度超过上述范围，则玻璃纤维树脂层2作为玻璃纤维树脂的质感变得明显，有可能难以获得接近天然木材的外观。另外，如果玻璃纤维树脂层2的厚度低于上述范围，则玻璃纤维树脂层2中含有的空气层不够，导致玻璃纤维树脂层2的外面的花纹较为单一，同时立体感下降，有可能难以获得接近天然木材的外观。

对于玻璃纤维树脂层2中含有的玻璃纤维的延伸方向没有特别限定，但优选在与杆5的长度方向相接近的方向上延伸多于在与宽度方向相接近的方向上延伸的情况。在使用天然木材制造弦乐器弓杆的情况下，通常使天然木材的木纹方向与杆的长度方向大致平行。对于玻璃纤维树脂层2中含有的玻璃纤维而言，在与杆5的长度方向相接近的方向上延伸多于在与宽度方向相接近的方向上延伸时，由非密合部和密合部形成的玻璃纤维树脂层2的花纹，与木纹方向与杆5的长度方向大致平行的天然木材的木纹的花纹更为接近，因此可以形成具有更接近天然木材的外观的杆5。

需要说明的是，由于仅通过碳纤维树脂层1就可以充分地获得杆5的刚性，因此，与未在玻璃纤维树脂层2中形成非密合部的情况相比，通过在玻璃纤维树脂层2上形成非密合部，即使形成刚性较低的结构，也不会对杆5的功能产生障碍。另外，在本实施方式的杆5中，由于可以不根据玻璃纤维树脂层2中含有的玻璃纤维的延伸方向对杆5的刚性进行调节，因此可以根据目标外观来适当改变玻璃纤维的延伸方向，而不会对杆5的功能产生障碍。

另外，由于仅通过碳纤维树脂层1就可以充分地获得作为弦乐器弓杆5的刚性，因此对于构成玻璃纤维树脂层2的玻璃纤维而言，可以根据目标外观来适当地确定杨氏模量、强度、粗度、长度、及玻璃纤维在玻璃纤维树脂层2中的含量等。

另外，对于玻璃纤维树脂层2中含有的树脂的种类没有特别限定，可以使用例如不饱和聚酯树脂、环氧树脂等。

涂膜层3只要是由能够使形成在玻璃纤维树脂层2的外面的花纹透过的透明或半透明的涂膜构成的层即可，没有特别限定。通过设置涂膜层3，可以提高杆5的耐久性，同时可以使杆5具有更接近天然木材的外观。需要说明的是，为了使杆5具有更接近天然木材的外观，优选涂膜层3由茶色系的透明或半透明的涂膜构成。另外，为了形成目标的外观，可以在使玻璃纤维树脂层2的外面形成的花纹能够透过的范围内，适当地确定涂膜层3的厚度。

接下来，列举图1所示的弦乐器弓杆5的制造方法作为本发明弦乐器弓杆的制造方法的一个实例来进行说明。

首先，如图2A所示，在棒状的芯棒(mandrel)10上缠绕特定厚度的碳纤维树脂(CFRP)预浸料11。在本实施方式中，在芯棒10上缠绕碳纤维树脂预浸料11时，可以适当地调节缠绕的碳纤维树脂预浸料11的厚度(叠层数)及角度，从而使杆5的刚性处于适合作为弦乐器弓杆5的范围内。

就芯棒10而言，使用缠绕有碳纤维树脂预浸料11的区域的外形形状与图1所示的杆5的中空部分内的形状相同的形状的芯棒。芯棒10可以使用例如由铁、铜、铝等金属制成的芯棒。

可以使用单向织物、双向织物等作为构成碳纤维树脂预浸料11的碳纤维。

可以使用片状、绳状、带状等预浸料作为碳纤维树脂预浸料11。对于碳纤维树脂预浸料11的厚度没有特别限定，可以使用使预浸料容易缠绕在芯棒10上的厚度。

接下来，如图2A所示，在碳纤维树脂预浸料11的外侧缠绕特定厚度的玻璃纤维树脂预浸料12，从而形成被成形品14。

对于构成玻璃纤维树脂预浸料12的玻璃纤维而言，可以使用单向织物、双向织物等，可以根据目标外观来适当地确定，没有特别限定。

可以使用片状、绳状、带状等预浸料作为玻璃纤维树脂预浸料12。对于玻璃纤维树脂预浸料12的厚度没有特别限定，可以使用下述这样较薄的厚度，该厚度使预浸料容易缠绕在碳纤维树脂预浸料11缠绕后的芯棒10上，且对玻璃纤维树脂层2的厚度的调节较为容易，在仅缠绕1层的情况下，在成形后使得到的玻璃纤维树脂层2作为玻璃纤维树脂的质感达到不明显的程度。

接下来，如图2A及图2B所示，将被成形品14设置在模具13内。模具13如图2A所示，其是由上模具13A和下模具13B构成的。模具13具有内周的长度沿长度方向缓慢变化的锥状的内壁面，模具13的内部形状为与如图1所示的弦乐器弓杆5的形状相对应的弓形棒状的形状。

通过将被成形品14设置在模具13内并进行加热，来获得弓形棒状的成形品。成形时的加热温度、加热时间等条件，可以根据在被成形品14中使用的碳纤维树脂预浸料11及玻璃纤维树脂预浸料12的材料和厚度等适当地来确定，没有特别限定。

按照下述要求来设定缠绕在芯棒10上的碳纤维树脂预浸料11及玻璃纤维树脂预浸料12的量。即，相对于芯棒10和模具13之间空间的体积(cavity)，在芯棒10上缠绕的碳纤维树脂预浸料11及玻璃纤维树脂预浸料12的体积之和优选为95～110体积％，更优选为100～104体积％。

在得到的成形品的外面形成玻璃纤维树脂层2，该玻璃纤维树脂层2由玻璃纤维树脂预浸料12成形而形成，其具有非密合部和密合部，所述非密合部包含存在于玻璃纤维树脂层2中的随机位置及深度处的空气层，而所述密合部不含空气层。

如果预浸料11及12的体积之和低于95体积％，则在将被成形品14设置在模具13内并进行加热的步骤中，模具13和芯棒10无法对被成形品14施加充分的压力。因此，形成在外形上受损，难以获得期望形状的成形品的倾向提高。另外，缠绕的预浸料之间的密合不充分，有时也会导致成形品的强度不足。

如果预浸料11及12的体积之和高于110体积％，则在将被成形品14设置在模具13内并进行加热的步骤中，模具13和芯棒10向被成形品14施加了过剩的压力，因此会导致预浸料间的密合变强。结果，使成形品的非密合部减少，从而导致难以获得由非密合部形成的木纹状外观的倾向提高。

当预浸料11及12的体积之和处于95～110体积％的范围，特别是处于100～104体积％的范围时，成形品能够得到所期望的正常的形状，强度也足够。另外，形成适当量的非密合部，可以特别良好地得到木纹状外观。

由此，在本实施方式中得到的成形品为弓形棒状，在外面立体地表现出木纹质花纹的具有浓淡的多彩色调，具有与天然木材相接近的外观。

需要说明的是，在本实施方式中，由于作为杆5的成形品在俯视时为弓形棒状，因此，在成形时，由模具13向被成形品14施加的力是不均匀的。因此，在形成在成形品上的玻璃纤维树脂层2中容易形成包含空气层的非密合部。而且，在本实施方式中，由于成形了具有外周的长度沿长度方向缓慢变化的锥状侧面的作为杆5的成形品，因此，在成形时，由模具13向被成形品14施加的力更容易不均匀，因此，在形成在成形品上的玻璃纤维树脂层2中更容易形成包含空气层的非密合部。

与此相对，当杆为直径一定的圆柱体时，由于由模具向被成形品施加的力是均匀的，因此在形成在成形品上的玻璃纤维树脂层中无法充分地形成包含空气层的非密合部。

接下来，向通过这样获得的成形品上涂布涂料，形成涂膜层3。对于涂膜层3的形成方法没有特别限定，但为了提高玻璃纤维树脂层2和涂膜层3之间的密合性，优选进行对成形品的表面研磨使其平滑的前处理，然后，在成形品上涂布涂料。

通过上述步骤，可以得到如图1所示的、具有与天然木材接近的优异外观的弦乐器弓杆5。

接下来，对本发明的弦乐器弓进行说明。图3是示出作为本发明实施方式的弦乐器弓的一个实例的立体图。图3所示的弦乐器弓15具备图1所示的杆5。因此，图3所示的弦乐器弓15具有与天然木材相接近的优异外观的杆5。

需要说明的是，在本实施方式中，以剖开时为大致圆形的杆5为例进行了说明，但对杆5的截面形状没有特别限定，可以使成形步骤中使用的模具13的内面形状为例如大致八角形或大致椭圆形，从而形成大致为八角形或大致为椭圆形的杆5。

[实施例1]

根据下述方法，制造图1所示的弦乐器弓杆5。

首先，在棒状的芯棒10上缠绕碳纤维树脂预浸料11(商品名：3252S-10，东丽株式会社制造)。然后，在碳纤维树脂预浸料11的外侧缠绕玻璃纤维树脂预浸料12(商品名：E13-35、Sakai Composites公司制造)，形成被成形品14。相对于模具13和芯棒10之间的空间(cavity)，预浸料11及12的缠绕量为100体积％。

接下来，将被成形品14设置在弓形棒状的模具13内，在140℃加热1小时，形成弓形棒状的成形品。

接下来，对得到的成形品的表面进行研磨使其平滑。然后，涂布透明茶色系的氨基甲酸乙酯类涂料，形成厚度50μm的涂膜层3，得到弦乐器弓杆5。

[实施例2]

在芯棒10上缠绕与实施例1相同的碳纤维树脂预浸料11，在其外侧缠绕与实施例1相同的玻璃纤维树脂预浸料12，形成了被成形品14。相对于模具13和芯棒10之间的空间(cavity)，预浸料11及12的缠绕量为104体积％。然后，按照与实施例1相同的方式进行被成形品14的加热、成形品的研磨、及涂料的涂布，得到弦乐器弓杆5b。

[比较例]

不在碳纤维树脂预浸料11的外侧缠绕玻璃纤维树脂预浸料12，形成被成形品14，除此之外，按照与实施例1相同的方式，制造弦乐器弓杆50。

对这样得到的实施例1、实施例2及比较例的杆5、5b及50的外观进行观察。

图4为实施例1的杆5的照片。如图4所示，实施例1的杆5，在外面立体地表现出木纹质花纹的具有浓淡的多彩色调，并具有与天然木材相接近的优异外观。

参照图5的照片，对实施例1和2的杆5和5b进行比较。与实施例1的杆5相比，预浸料的缠绕量(cavity的填充量)较多的实施例2的杆5b，其外观发黑，木纹状花纹减少。木纹状花纹减少是因为，与实施例1相比，实施例2的非密合部减少。

因此，可以通过在优选的范围内增减预浸料的缠绕量(cavity的填充量)来改变杆的外观。

接下来，参照图6的照片对实施例1和比较例的杆5和50进行比较。实施例1的杆5具有以茶色为基调的与天然木材接近的优异外观。与此相对，比较例的杆50的外观为：透过在碳纤维树脂层上形成的均匀的透明茶色系的涂膜层，可以看到具有均匀的黑色外观的碳纤维树脂层的均匀外观。

以上，参照附图对本发明的实施方式进行了详细说明，但本发明的具体结构不受这些实施方式的限制，在不超出本发明主旨的范围的设计变化等也包含在本发明内。

此外，本发明不限于弦乐器弓杆，也可以应用于棒状的结构体。