陶瓷制品的制造方法及陶瓷制品

申请号 CN00811240.1 申请日 2000-08-04 公开(公告)号 CN1197832C 公开(公告)日 2005-04-20
申请人 株式会社伊奈; 发明人 久野裕明; 山本圭介; 矶贝建志; 三浦正嗣; 岛津季朗; 长松正明;
摘要 本 发明 是关于一种陶瓷制品的制造方法及陶瓷制品;也就是说,本发明能够确实地制造出一种具有所谓可以满足在某种的用途上特性的陶瓷制品。本发明陶瓷制品的制造方法及陶瓷制品,为了掌握住该所企图制造出的吹口本体2所要求的特性,因此,通过准备该具有第1特性的多孔质陶瓷材料以及该具有第2特性的 丙烯酸 树脂 ,并且,还在陶瓷材料,含浸及 固化 该丙烯酸树脂,而调整第1特性、第2特性和含浸比例中至少一种,以便于制造出吹口本体2。
权利要求

1.一种陶瓷制品的制造方法,包括以下步骤:
准备气孔率22-36%,杨式模量在5.3×105kgf/cm2-3.2×105kgf/cm2 之间的多孔质陶瓷材料,以及弹性系数为0.05-3Gpa的丙烯酸树脂流 体;
在该陶瓷材料上含浸该流体之后,硬化该流体;
从而制造出具有弹性系数杨式模量E10-100Gpa,且内部摩擦自然 对数1×10-3以上的共鸣管。

说明书全文

技术领域

发明涉及一种陶瓷制品的制造方法及陶瓷制品。本发明适合 使用在乐器、建材等以及这些乐器、建材等的制造方法。

背景技术

向来,在现有技术中,已经知道有以下所述的制造方法(日本专利 特开平2-181787号公报):例如在具有所谓切削加工性的陶瓷材料中, 含浸有合成树脂,而得到素材,并且,还将该素材,精加工成为该所 要求形状的乐器。
比起通过像现有技术的材料而制造出的乐器,在通过前述的制造 方法而制造出的乐器,能够发挥出所谓起因于陶瓷材料和合成树脂的 良好耐久性、以及非吸性和非通气性的乐器上所需要的音响特性。 此外,在像前述这样的制造方法,由于并无使用天然的木材,因此, 即使是在环境问题上,也能够发挥出良好的效果。

发明内容

但是,本来,所企图制造的陶瓷制品,配合其用途,而必须要具 备有各种的特性。不论是否像前述这样,在前述已知现有技术陶瓷制 品的制造方法中,除了所谓耐久性、非吸水性和非通气性之外,则在 并无考虑到任何必要的特性状态下,而仅单纯地制造出前述的乐器。
也就是说,在现有技术的制造方法中,完全并无考虑到以下所叙 述的事项:如何配合所企图制造的陶瓷制品的用途,而使得该陶瓷制 品,得到像前述这样的必要特性,并且,前述的陶瓷制品,应该如何 具备有像前述这样的特性。因此,在现有技术的制造方法中,相当清 楚地并无考虑到以下所叙述的事项:得到外观上及某种程度的功能上 的陶瓷制品,并且,该陶瓷制品,是否真正地具备有所谓可以满足在 陶瓷制品用途上的特性。
本发明有鉴于前述现有技术的实际状态而完成;本发明的课题, 是用以解决以下所叙述问题:能够确实地制造出一种具有所谓可以满 足在某种用途上特性的陶瓷制品。
本发明提供一种陶瓷制品的制造方法,包括以下步骤:
准备气孔率22-36%,杨式模量在5.3×105kgf/cm2-3.2×105kgf/cm2 之间的多孔质陶瓷材料,以及弹性系数为0.05-3Gpa的丙烯酸树脂流 体;
在该陶瓷材料上含浸该流体之后,硬化该流体;
从而制造出具有弹性系数杨式模量E10-100Gpa,且内部摩擦自然 对数1×10-3以上的共鸣管。
本发明的陶瓷制品的制造方法,其特征为:
为了掌握住该所企图制造出的陶瓷制品所要求的特性,因此,通 过准备该具有第1特性的多孔质陶瓷材料以及该具有第2特性的流体, 并且,还在该陶瓷材料,含浸有前述流体,而至少调整该第1特性、 该第2特性和含浸比例,以便于制造出前述的陶瓷制品。
在本发明陶瓷制品的制造方法中,首先,配合该所企图制造出的 陶瓷制品用途,而掌握住该所要求的特性。
例如如果该所企图制造出的陶瓷制品为木琴、梆子、响板、和木 鱼等打击乐器发音体的话,则必须要考虑到高密度、高硬度、以及内 部摩擦(Q-1)小的特性等。
此外,如果该所企图制造出的陶瓷制品为琴、小提琴、吉他、 琵琶、和琴等弦乐器响板的话,则前述这些弦乐器,必须要考虑到特 定范围的密度、高比弹性以及低衰减率等特性。
此外,如果该所企图制造出的陶瓷制品为单簧管、箫笛、和箫等 木管乐器共鸣管的话,则前述这些木管乐器,必须要考虑到特定范围 的衰减率、特定范围的弹性系数(杨氏模数)、以及弹性系数的异方性等 特性。
此外,在前述这些乐器,也必须要考虑到振动特性、音响放射特 性、和振动传播特性等特性的检讨,并且,如果在制造时而必须要进 行切削等处理的话,也必须要考虑到所谓易切削性等机械特性。因此, 必须要把握住前述这些乐器的音响特性和机械特性。
在这里,就乐器的振动特性而言,在进行打音的状态下,如果是 乐器的打击表面容易发生变形并且接触时间相当长的材质的话,则越 加不容易得到高频为止的成分,而成为低频部位作中心的柔和音色。
此外,乐器的音响放射特性,由于具备有平坦频率特性的振动(噪 音),而相当明确地反应出所谓在强制地振动着前述乐器材质的棒状试 料时所产生的声音(强制振动下的音响波谱)。在由硬质材质组成的乐器 中,在共振点前后,产生相当激烈的音压位准变化,相对地,在由软 质材质组成的乐器中,在共振点前后,产生相当激烈的音压位准变化 质材质所组成的乐器中,在共振点前后,其音压位准变化的差异,相 当地小。就像前述这种现象而言,相对于所谓由软质材质所组成的乐 器,该由硬质材质所组成的乐器、其内部摩擦,比较能够成为1/10~ 1/30。此外,在该由硬质的材质的所组成的乐器,一直到相当高的频 率为止,其共振点的波峰越高,则振动转换至声音的转换频率(音响转 换率)也就越高。因此,可以得知:在由软质材质所组成的乐器,可以 相对地增强比较低的频率成分,而具备所谓能够抑制对于人类呈刺 的高频成分的过滤效果。在由软质材质所组成的乐器,得到以下所叙 述特征:在采用结晶方向呈均匀的陶瓷材料状态下,在所谓由于前述 陶瓷材料结晶方向上的弯曲变形所造成的内部摩擦,在高频部位,呈 相当大的情况下,像前述这样的过滤效果,在自由衰减下,相当显着, 并且,还得到柔和的声音。即使由于折弯弯曲所造成的内部摩擦和剪 断弯曲所造成的内部摩擦之间不同,也可以看到音响波谱。
此外,材质的固有音响抵抗值(音响阻抗)(Eρ)1/2越小,则越加 容易传送振动,并且,杨氏模数(弹性系数/比重)越大,则声音的传播 或者振动回复,更加迅速。该由软质材质所组成的乐器,其密度和弹 性系数,都相当低,并且,其音响抵抗,也相当小。但是,即使是由 软质材质所组成的乐器,在采用结晶方向呈均匀的陶瓷材料状态下, 其结晶方向上的比杨氏模数,相同于该由硬质材质所组成的乐器,而 相当容易振动,并且,对于振动的变化,具备有良好的回复性。此外, 该由软质材质所组成的乐器,在比杨氏模数的比例上,具备有较大的 内部摩擦,并且,比起该由硬质材质所组成的乐器,该由软质材质所 组成的乐器,其频率特性比较平坦,而具备有所谓并不会迅速地重迭 着一个个声音衰减的特征,以致于被考虑适用在响板材料上。
此外,说得更加具体一点,如果该所企图制造的陶瓷制品为所谓 呈一体地具备有称呼为由芦苇所组成的导件共振板的单簧管吹口本体 的话,由于在该吹口本体,必须要具备有弹性系数、和内部摩擦等音 响特性,同时,也必须要具备有所谓易切削性等机械特性,因此,必 须要掌握住前述这些音响特性及机械特性。
此外,如果该所企图制造的陶瓷制品为建材或者机械等构造零件 的话,则在前述这些建材或者构造零件上,必须要具备有所谓拉伸强 度、弯曲强度、弹性系数、和易切削性等机械特性,因此,必须要掌 握住前述这些机械特性。
接着,准备有陶瓷材料和流体。在这里,陶瓷材料必须为多孔质, 而必须要掌握住前述的第1特性。该作为陶瓷材料,可以采用日本专 利特公平4-21632号公报所记载具备有良好切削加工性的陶瓷烧结体。 陶瓷材料的第1特性,为例如外观气孔率、平均气孔半径、和易切削 性等。在另一方面,该作为流体,可以采用液体或者气体。该作为液 体,可以采用树脂或者橡胶。该作为树脂,可以采用热固性树脂或者 热塑性树脂。流体的第2特性,在采用例如丙烯酸树脂、不饱和聚酯、 环树脂、和ABS等热固性树脂作为树脂的状态下,为该热固性树脂 的弹性系数等。
然后,通过在陶瓷材料,至少含浸有流体,而调整第1特性、第2 特性和含浸比例中的至少一种,以便于制造出前述陶瓷制品。此时, 如果调整该陶瓷材料含浸比例的话,由于能够在陶瓷制品上,残留着 该填充有空气的气孔,因此,可以通过陶瓷材料、和热固性树脂等液 体或固化体、以及空气,而使得陶瓷制品,成为复合化状态,以便于 能够更进一步地实现该所要求的特性。在采用热固性树脂作为树脂的 状态下,可以在陶瓷材料而含浸有前述的热固性树脂之后,接着,硬 化该热固性树脂,而得到陶瓷制品。此外,适当地选择该包含有减压 加压的程度、时间及处理温度的含浸方法。
该所得到的陶瓷制品,是由该具有第1特性的多孔质陶瓷材料、 以及该至少含浸在前述的陶瓷材料中而具有第2特性的流体或者该流 体的固化体而组成,并且,还调整第1特性、第2特性和含浸比例中 的至少一种,以便于得到及具有所要求的第3特性。此外,接着,如 果由创作性、质感、安全性、和触感等观点来看的话,也可以进行涂 装和研磨表面处理。因此,在本发明的制造方法中,能够得到一种 具有所谓可以真正地满足在某种用途上特性的陶瓷制品。
附图说明
图1(A)、(B)是在实施例的陶瓷材料中而含浸及固化有丙烯酸树脂 素材的剖面图。
图2(A)、(B)是在实施例中而对于素材进行切削加工的吹口本体的 剖面图。
图3(A)、(B)是在实施例的吹口本体上而安装有导件等吹口的剖面 图。
图4是实施例单簧管的主视图。
图5是用以显示所谓评价1实施例1、实施例2及比较例吹口本体 的弹性系数和内部摩擦的图形。
图6是用以显示所谓评价2的实施例2及比较例2~5吹口的输入 振动和输出震动的相关图。
图7是用以显示所谓评价4的实施例2及比较例1~4、6~8吹口 本体的杨氏模数和内部摩擦的图形。
图8是用以显示所谓评价6的实施例2及比较例2吹口本体高音 部中的息压和相对音压之间关系的图形。
图9是用以显示所谓评价6的实施例2及比较例2吹口本体低音 部中的息压和相对音压之间关系的图形。

具体实施方式

以下,参照附图,而就本发明具体化的实施例,进行说明。
在实施例中,是制造单簧管的吹口本体,作为陶瓷制品。在该吹 口本体,考虑到:该吹口本体的振动特性,会对导件的自由振动,造 成影响。此时,当振动该导件之时,会随着该导件的支点及导件的开 关,而赋予吹口本体,周期性的振动。接着,吹口本体的振动,再一 次赋予振动至导件,而在导件的自由振动,合成不同相位的振动,以 便于对于该成为音源的导件纯振动,造成影响,而作为音色,表现出 像前述这样现象。
因此,为了能够达到现有技术的硬质胶材料以上甚至相同于日本 瓜材料的声音,结果,在吹口本体,最好为弹性系数(杨氏模数(E))10~ 100(GPa)且内部摩擦自然对数(10g Q-1)1×10-3以上的音响特性。像前 述这样的现象,由于弹性系数越大,而使得该用以固定导件的支点, 成为刚体,并且,其加工精密度也越高,而越不容易发生变形的关系。 此外,像前述这样的现象,由于内部摩擦越大,而越加速所谓振动的 衰减现象,以致于越不容易传播着振动至导件的关系。
如果根据本发明人们试验结果的话,该作为吹口本体,最好考虑 为所谓比杨氏模数(弹性系数(E)/比重(ρ))10(GPa)以上且内部摩擦的 自然对数(10g Q-1)1×10-3以上。特别是,最好考虑为所谓比杨氏模数 15(GPa)以上且内部摩擦的自然对数(10g Q-1)2×10-3以上。
接着,准备有陶瓷材料和流体。陶瓷材料为日本专利特公平 4-21632号公报所记载的具有良好切削加工性的圆棒形陶瓷烧结体。该 作为前述陶瓷材料的第1特性,为气孔率36%、弹性系数27.9(GPa) 及内部摩擦自然对数4.60×10-4。
此外,同样的陶瓷材料,有高密度形式而具有以下表1所示的易 切削性。
[表1]   单位     高密     度形式     低密     度形式     备注   体积密度   外观气孔率   平均气孔半径     空气穿透量   弯曲强度     压缩强度   杨氏模数   萧氏硬度   体积电阻率   介电系数   (1MHz)   介电正接   (1MHz)   绝缘破坏电压   g/cm3   %   μm     cm2/s   Kgf/cm2     Kgf/cm2   Kgf/cm2   Hs   Ω·cm2           KV/mm     2.1     22     1       0.6     800       1200     5.3×105     37     -     -       -       5.6     2.9     36     0.7       1.1     650       750     3.2×105     31     -     -       -       16     阿基米德法     阿基米德法     水压入式     孔率计     穿透压     1.0Kgf/cm2     JIS R1601     10mm×10mm     四周音响法       JIS C2141     JIS C2141       JIS C2141       JIS C2141   最高使用温度   热撞击电阻 (ΔT) 热膨胀系数 热传导率   比热 10%HCl·常 温24h 10%NaCl·常 温24h   ℃   ℃   1/℃ cal/cm·g ·℃ cal/g·℃ mg/cm2   mg/cm2       900     250     7×10-6   0.0032     0.19   35     0.3       1000     250     7×10-6   0.0027     0.19   形状破坏     0.5       (AC60Hz)     弯曲强度无     变形温度     弯曲强度无     变形温度     室温→400℃         热线系法(25℃)       断热法     减量法       减量法  
此外,同样的陶瓷材料,有高密度形式而具有以下表2所示的易 切削性。
[表2] 加工条件     高密度形式     低密度形式 旋转车削工具 (超硬K-10)     薄片切削工具 (超硬K-10)     切削钻孔工具 (超硬钻头) 传送mm/旋转 切入量mm 切削速度m/min   传送mm/旋转 切入量mm 切削速度m/min   钻头直径mm       0.05~0.10     0.1~4.0     30~40       0.03~0.09     0.5~5.0     5~40       2.0、5.0       0.05~0.20     0.1~6.0     30~55       0.03~0.10     0.5~10.0     5~80       2.0、5.0   旋转切入量mm 切削速度m/min     300~1500、     300~1000、     0.01~0.10     300~2000、     300~1000、     0.01~0.10
在另一方面,准备软质及硬质丙烯酸树脂,作为流体。该作为软 质丙烯酸树脂的第2特性的弹性系数,为0.05(GPa),并且,该作为硬 质的丙烯酸树脂的第2特性弹性系数,为3(GPa)。
然后,在陶瓷材料,含浸有软质或者硬质的丙烯酸树脂。此时, 成为对于陶瓷材料的气孔100%含浸比例。以该含浸有硬质丙烯酸树 脂,作为实施例1,并且,是以该含浸有软质的丙烯酸树脂,作为实施 例2。然后,硬化前述这些丙烯酸树脂。像前述这样,得到图1(A)及(B) 所示的素材1。
对于前述这些素材1,进行着切削加工处理,而成为陶瓷制品,以 便于得到图2(A)及(B)所示的吹口本体2。前述这些吹口本体2,是由 该具有前述第1特性的多孔质陶瓷材料以及该含浸及固化于前述陶瓷 材料中而具有第2特性的丙烯酸树脂而组成的。然后,配合需求,而 进行涂装等表面处理。
在这些吹口本体2,就正如图3(A)及(B)所显示,是通过安装用金 属件3,而安装上该由芦苇所组成的导件4,同时,在插入部,安装有 软木塞5,而成为吹口6。接着,在既有的ABS制或者木材制的残余 部,安装有该吹口6,并且,就正如图4所显示的,而成为单簧管。
(评价1)
该作为比较例1,通过陶瓷材料单体,而制造出吹口本体,以便于 就实施例1、2及比较例1的吹口本体,比较其弹性系数及内部摩擦。 在图5中,显示出前述比较结果。
由图5,可以得知:实施例1、2的吹口本体,具备有该所要求的 特性。演奏者也满足所谓具备有前述这些吹口本体单簧管的音色。
(评价2)
以通过硬质胶所制造出的吹口,作为比较例2,以通过所制造 出的吹口,作为比较例3,以通过黑檀所制造出的吹口,作为比较例4, 而以通过玻璃所制造出的吹口,作为比较例5。针对实施例2及比较例 2~5的吹口,而评价其振动特性。在这里,通过振动器,而赋予2msec 的图6所示输入振动至各个吹口的导件,并且,还通过该设置于各个 吹口插入部部位侧面上的接受器,而得到图6所示的输出振动。在表3 中,显示此时响应性及振动衰减率。
[表3]     响应性     振动衰减性     比较例2     迟缓     高     比较例3     比较快     低     比较例4     快     高(但是,有不均匀现象发     生。)     比较例5     快     低     实施例2     快     高
由图6及表3,可以得知:该通过成为刚性相当高材料的金属黄铜 或者玻璃所制造出的比较例3、5的吹口,由于其激活振动相当大,因 此,具有相当快的响应性,并且,在另一方面,由于长期连续地进行 振动,因此,具有相当低的振动衰减性。
可以得知:在另一方面,该通过成为刚性相当低材料的硬质胶所 制造出的比较例2的吹口,由于其激活振动相当小,因此,具有相当 迟缓的响应性,并且,在另一方面,由于并无长期连续地进行振动, 因此,具有相当高的振动衰减性。
可以得知:相对于前述比较例,实施例2的吹口,由于其激活振 动相当大,因此,具有相当快的响应性,并且,由于并无长期连续地 进行振动,因此,具有相当高的振动衰减性。可以得知:关于前述这 点,虽然实施例2的吹口,相同于通过黑檀所制造出的比较例4的吹 口,但是,实施例2的吹口,也并无像比较例4吹口的振动衰减性不 均匀的现象发生,而能够吹奏出稳定的音色。
(评价3)
此外,就实施例2和比较例1的吹口本体而言,比较其吸水率(%)、 比重、弹性系数(GPa)、热传导系数(W/mk)、以及自室温开始而一直 到100℃为止的线热膨胀系数(cm/℃)。在表4中,显示出前述的比较 结果。
[表4]     比较例1     实施例2     吸水率(%)     15.3     0.37     比重     1.92     2.09     弹性系数(GPa)     31.6     41.2     热传导系数(W/mk)     1.05     1.26     热膨胀系数(cm/℃)     7.75×10-6     13.7×10-6
由表4,可以得知:实施例2吹口本体的吸水率,大幅度低于比较 例1的吸水率。因此,可以得知:实施例2的吹口本体,可以解决由 于唾液所造成的音色不稳定现象。
(评价4)
此外,就实施例2和比较例2-4的吹口本体而言,比较其比重、杨 氏模数(GPa)和内部摩擦的自然对数。在表5中,显示出前述的比较结 果。     比重     杨氏模数     (GPa)     内部摩擦     (log Q1)     比较例2     1.1     4.4     1×10-1     比较例3     8.5     98     1×105     比较例4     1.26     26.9     4.5×10-3     实施例2     2.09     41.2     2.7×10-3
此外,准备该由ABS、丙烯酸或者的所组成的素材,而以这些 通过ABS、丙烯酸或者铝的所制造出的吹口本体,作为比较例6-8。接 着,就实施例2和比较例1~4、6~8的吹口本体而言,比较其比杨氏 模数和内部摩擦。在表6及图7中,显示出前述的比较结果。
[表6]     比杨氏模数     E(GPa)/ρ     内部摩擦     log Q1     比较例1     16.5     7.0×10-4     比较例2     3.8     1.0×10-2     比较例3     11.5     8.5×10-5     比较例4     21.4     4.5×10-3     比较例6     4.6     7.2×10-3     比较例7     6.1     6.5×10-3     比较例8     26.1     2.2×10-4     实施例2     19.7     2.7×10-3
由表5、表6及图7,可以得知:实施例2的吹口本体,接近由黑 檀所组成的比较例4的吹口本体。
(评价5)
就比较例2的吹口本体和实施例2的吹口本体而言,比较其纵方 向上的应变和横方向上的应变(μm)。在表7中,显示出前述的比较结 果。     纵方向应变     (μm)     横方向应变     (μm)     比较例2     0     75     实施例2     0     0
由表7,可以得知:在比较例2的吹口本体,其横方向上的应变相 当地大,相对地,在实施例2的吹口本体,并无任何方向上的应变发 生。
此外,准备有板材#1~3的安装用金属件No.1和安装用金属件 No.2,作为该安装用金属件,并且,在比较例2及实施例2的吹口本 体上,通过前述这些安装用金属件,而安装上导件,以便于吹口。比 较这些吹口纵方向上的应变和横方向上的应变。在表8中,显示出前 述的比较结果。
[表8]     纵方向应     变     (μm)     横方向应     变     (μm)   比 较 例 2     安装用金属件No.1板材#1                     板材#2                     板材#3     安装用金属件No.2       250     150     100     400     -100     -30     -50     -70 实 施 例 2     安装用金属件No.1板材#1                       板材#2                       板材#3       安装用金属件No.2     20     -10     0     0     0     0     30     -10
由表8,可以得知:比起比较例2的吹口,实施例2吹口的纵方向 上的应变和横方向上的应变,比较小。
(评价6)
针对实施例2和比较例2的吹口而言,测定其对于息压(kPa)的相 对音压(dB)。在图8中,显示出高音部的测定结果,而在图9中,显示 出低音部的测定结果。
由图8及图9,可以得知:比起比较例2的吹口,实施例2的吹口, 显示出比较宽广的动态范围。
由以上的评价,可以得知:实施例2的吹口,可以得到良好的音 色。
因此,可以得知:如果通过实施例的制造方法的话,能够制造出 一种具有所谓可以真正地满足在前述用途特性的单簧管的吹口本体2。
此外,本发明不仅可以适用在乐器上,并且,也可以适用在所谓 用以制造建材或者机械等构造零件的状态下。
工业上的可利用性
因此,通过本发明的制造方法,可得到具有满足该用途的特性的陶 瓷制品。
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