CH678121A5 - - Google Patents

Description

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Descrizione

L'invenzione si riferisce ad un procedimento per la realizzazione dì archi per violino od altri strumenti a corda, quali ad esempio viole o violoncelli.

Sonò noti archi per violini realizzati in legno stagionato, generalmente di pernambuco del Brasile. Per la realizzazione di tali archi i maestri liutai necessitano pertanto di una materia prima alquanto rara, che deve essere stata stagionata possibilmente in modo naturale, e perciò molto costosa. Il legno utilizzato oltre ad essere di una particolare essenza deve avere anche determinate caratteristiche di compattezza delle fibre e di omogeneità, cioè assenza di nodi, tali da garantire che alla fine del lavoro l'arco ottenuto abbia le caratteristiche musicali desiderate dai liutaio.

Gli archi in legno presentano quindi un primo svantaggio costituito dalla rarità e dal costo della materia prima, a cui si aggiunge la estrema difficoltà di stabilire a priori se da un determinato pezzo di legno si potrà ottenere un arco con le caratteristiche richieste dal musicista ai liutaio. Infatti solo a lavoro pressoché ultimato si conosceranno le caratteristiche musicali dell'arco stesso.

La forma dell'arco è costituita da una parte predominante di forma allungata, in cui le fibre del legno sono parallele all'asse longitudinale della parte stessa, terminante in una testina avente la dimensione trasversale all'asse longitudinale dell'arco pari a circa tre quattro volte il diametro della parte allungata. Alla detta testina vengono fissate le estremità dei crini, [e quali pertanto trasmettono alla testina degli sforzi longitudinali, che possono determinare l'immediata rottura dell'arco in corrispondenza del punto di variazione brusca della dimensione dell'arco stesso.

Altre cause di rottura nei suddetti punti di variazione dimensionale dell'arco sono gii urti che l'arco può ricevere se è maneggiato con troppa disinvoltura. Altre volte l'arco è sollecitato a sforzi più elevati di quelli usuali, ad esempio quando si impiglia nelle corde, anche tali sforzi possono causare la rottura dell'arco.

E'noto che il legno è un materiale che ha una ottima resistenza agli sforzi di trazione applicati parallelamente alle proprie fibre, ma una scarsa resistenza agli sforzi di trazione ortogonali alle dette fibre.

Poiché gli sforzi, trasmessi dai crini alla testina, nella sezione di attacco della testina stessa con la parte restante dell'arco sono perpendicolari alle fibre del legno, che sono disposte secondo l'asse longitudinale dell'arco, è evidente che la rottura risulterà particolarmente facile.

Infine un ultimo inconveniente degli archi in legno è dato dalla non omogeneità del legno, dovuta al fatto che nel legno vi sono punti in cui le fibre sono più dense o sono più rade. Questa non omogeneità del legno impedisce al suono di mantenere le caratteristiche di vibrazione volute dal musicista. Infatti la presenza dei punti di diversa densità fa sì che il suono presenti delle vibrazioni introdotte dall'arco e non volute dal musicista.

Compito dell' invenzione è di eliminare gli inconvenienti citati. Il compito dell'invenzione è stato risolto come detto nella rivendicazione 1.

Il principale vantaggio è dato dal fatto che l'invenzione consente di avere a basso costo degli archi aventi caratteristiche di alto livello, ottenibili solo con analoghi archi in legno di elevatissimo costo, o addirittura non ottenibili con archi in legno.

Un secondo vantaggio è dato dal fatto che con la presente invenzione il liutaio può soddisfare le specifiche richieste dei musicisti sfruttando l'esperienza acquisita nella realizzazione dei precedenti differenti archi. Tale esperienza può infatti essere accumulata e registrata in modo tale che anche a distanza di tempo possono essere realizzati archi aventi caratteristiche perfettamente uguali tra loro. Ogni arco prodotto con il procedimento secondo invenzione può infatti essere catalogato registrando dimensioni, composizione, particolarità introdotte nel procedimento di realizzazione e caratteristiche tecniche del prodotto, in modo che il liutaio è in grado in ogni istante di riprodurre un arco con le stesse caratteristiche musicali. Questa riproduzione standard di un arco, fin'ora non era possibile. Infatti quando gli utilizzatori degli archi, cioè i musicisti, rompono accidentalmente il proprio arco in legno, aventi le caratteristiche volute e trovate a fronte di una lunga serie di prove su innumerevoli tipi di archi, essi si trovano di fronte alla necessità di adattarsi ad un altro arco, il più simile possibile a quello rotto, ma mai uguale, data l'impossibilità di riprodurre una copia dell'arco di legno rotto.

Con il procedimento secondo invenzione inoltre è possibile imporre a tavolino le caratteristiche finali del prodotto scegliendo l'opportuna combinazione delle materie prime e/o variando la disposizione di eventuali materiali di alleggerimento o fonoassorbenti all' interno della bacchetta dell'arco.

Un altro vantaggio è dato dal fatto che l'arco ottenuto permette di ottenere dei suoni più puliti, cioè provoca sulle corde un suono senza fruscii, privo cioè di quelle vibrazioni non volute che sono generate dalla non omogeneità del legno. Inoltre l'arco realizzato secondo il procedimento oggetto d'invenzione è in grado di ottenere suoni aventi intensità acustica uguale se non addirittura maggiore dell'intensità dei suoni prodotti da un arco in legno. Un ulteriore vantaggio è costituito poi dalla ottima «tenuta sulle corde» e dall'elevata stabilità dell'arco sulle corde stesse. Con gli archi secondo invenzione è quindi possibile per il musicista ottenere una maggior pulizia di suono e con maggior facilità i seguenti colpi d'arco, difficilmente ottenibili con archi in legno: balzato, picchettato, martellato, staccato, ricochet, colorito d'arco, ecc.

Un ulteriore vantaggio è dato dalla possibilità di scegliere la velocità di propagazione del suono nell'arco entro un ampio intervallo di valori che oscillano attorno al valore medio della velocità di propagazione del suono nel legno di pernambuco (5800 m/s). Infatti sceglindo opportunamente la quantità di fibre di carbonio o di fibre aramidiche o di vetro si ottengono valori differenti. I due valori limite dell'intervallo si avranno nel caso in cui tutte le fibre sono di vetro (3300 m/s) e nel caso in cui tutte le fibre sono fibre di carbonio (7700 m/s). Le misure riporta-

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te sono state ottenute con la seguente strumentazione: Wood elasticity tester di Gianni Lucchi - Cremona.

Questa variabilità della velocità di propagazione del suono nell'arco permette quindi di avere una grande flessibilità di produzione, cioè è possibile con semplici operazioni di scelta del tipo di fibre ottenere archi con caratteristiche molto differenti che potranno pertanto soddisfare le esigenze anche del più difficile dei musicisti.

Infine un altro vantaggio è dato dal fatto che le fibre di rinforzo, di carbonio o fibre aramidiche o di vetro, possono essere piegate, con un'opportuno raggio di curvatura, fino a compiere un angolo retto in prossimità della testina. In tal modo gli sforzi di trazione trasmessi dai crini alla testina e da questa alla restante parte dell'arco sono incanalati lungo le fibre stesse, evitando così le possibili rotture in corrispondenza della sezione di passaggio dalla testina alla restante parte dell'arco.

Altri vantaggi appariranno nel corso della seguente descrizione, data a titolo di esempio non limitativo, da considerarsi unitamente alla allegata tavola di disegno, nella quale:

fig. 1 è una vista laterale di un arco ottenuto con il procedimento oggetto d'invenzione;

fig. 2 è una vista dall'alto dell'arco di fig. 1 ;

fig. 3 è una vista parziale e ingrandita dell'estremità superiore dell'arco di fig. 1 ;

fig. 4 è una vista parziale e ingrandita dell'impugnatura dell'arco di fig. 1.

Il procedimento oggetto d'invenzione permette di ottenere come risultato finale un arco per strumento a corde la cui bacchetta è costituita da un materiale non più naturale, com è il legno. A tal fine si è scelto come base un materiale sintetico, una resina, ad esempio del tipo epossidico, irrobustita mediante inserimento di fibre sintetiche disposte secondo l'asse longitudinale della bacchetta.

Tenuto presente che nelle figure ad ìndici numerici uguali corrispondono parti uguali od equivalenti, con riferimento alle fig. 1 e 2, che illustrano un esempio di arco ottenuto con il procedimento oggetto d'invenzione, si nota che la bacchetta presenta sezioni trasversali variabili lungo l'asse 10 longitudinale, in particolare nel tratto 12 compreso tra i punti indicati con le lettere A e C la sezione è circolare, con diametri linearmente crescenti da un valore minimo in corrispondenza del punto A ad un valore massimo in corrispondenza del punto C. Il tratto finale 13, compreso tra i punti C e E, ha invece una sezione a forma di ottagono regolare, la cui distanza tra due lati paralleli è uguale al diametro massimo del detto tratto 12.

Il rapporto tra il diametro minimo ed il diametro massimo è generalmente compreso tra 0.50 e 0.65, a seconda del tipo di arco prescelto.

Come illustrato in particolare in fig. 3, il tratto 12 termina superiormente in corrispondenza della testina 11 dell'arco, la quale giace nel piano contenente l'asse 10 longitudinale del detto tratto 12 ed è disposta ortogonalmente al detto asse.

Detta testina presenta una superficie 17 leggermente incurvata come l'asse 10 dell'arco, che ha una incavatura 16 atta a contenere l'elemento di aggancio di una estremità dei crini.

Nel tratto 13 terminale della bacchetta, a breve distanza dall'estremità della stessa, è provvista una cavità 14 atta a contenere l'elemento dì aggancio dell'impugnatura, che viene fissata alia bacchetta mediante una vite 15 coassiale al detto tratto 13.

Data la forma particolare della bacchetta, sopra illustrata, è ovvio che nel disporre le fibre parallelamente all'asse 10 longitudinale si disporranno prima le fibre più lunghe che coprono l'intera lunghezza della bacchetta, fino a riempire completamente la sezione corrispondente al punto A, e successivamente le fibre via via più corte, in modo da completare le zone di stampo aventi sezioni più grandi e perciò non ancora riempite.

Il procedimento per l'ottenimento della detta bacchetta è composto da più fasi alcune delle quali possono talvolta essere saltate a seconda del tipo di prodotto che si desidera ottenere.

Nel caso più generale e più complesso, il procedimento presenta la successione di fasi di seguito illustrata.

Innanzitutto si sceglie lo stampo necessario alla realizzazione della bacchetta dell'arco in base al tipo di strumento al quale l'arco è destinato, infatti l'arco per un violino presenta una forma e delle dimensioni differenti da quelle dell'arco per una viola o per un violoncello.

Si procede quindi con lo stendere sulla superficie interna delle due parti costituenti lo stampo un sottilissimo strato di materiale antiaderente, ad esempio cera oppure alcool polivinilico. Detto strato ha la funzione di impedire alla resina, che andremo ad in-drodurre successivamente, di aderire alle pareti dello stampo, la qualcosa renderebbe impossibile l'apertura dello stesso dopo che è avvenuta la catalisi della resina.

Segue quindi l'irnpregnatura delle fibre di rinforzo con resina epossidica in quantità tale che il rapporto in peso tra le fibre e la resina sia di circa 1/1.

Una volta impregnate di resina le fibre di rinforzo vengono stese entro le due parti dello stampo, ed allineate parallelamente all'asse longitudinale dello stampo.

Nel caso che il musicista, al quale e destinato l'arco, lo abbia espressamente richiesto, o a scelta del liutaio, si introducono eventuali materiali idonei all'alleggerimento della bacchetta dell'arco nei punti desiderati, ad esempio in punta o nel tratto provvisto di impugnatura.

In questa fase si possono pure introdurre eventuali materiali fonoassorbenti, che hanno il compito di ridurre la velocità di propagazione del suono nell'arco.

Si procede quindi, prima che abbia inizio la catalisi della resina, alla chiusura delle due parti dello stampo mediante pressione di una parte contro l'altra, sì attende poi il tempo necessario all'indurimento della resina, all' incira ventiquattro ore.

Trascorso detto intervallo di tempo si procede all'apertura dello stampo ed al distacco dell'oggetto stampato dallo stampo stesso. La polimerizzazione continua anche dopo che la bacchetta è stata sepa5

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rata dallo stampo, per circa quattordici giorni se la temperatura ambiente è di 21 ° C.

Si passa quindi alla finitura della bacchetta con la stuccatura di eventuali difetti dovuto allo stampaggio, con la levigatura e con la lucidatura della stessa.

Si applicano poi la piastrina d'avorio sulla testina, ii nasetto e gli eventuali elementi ornamentali in metallo prezioso, a seconda del pregio artistico che si vuol dare all'arco.

Si termina quindi con l'incrinatura, cioè l'applicazione dei crini. Nel procedimento sopra descritto si sono ottenuti ottimi risultati usando una resina epossidica aromatica composta da due fasi fluide, una miscela di resine ed un indurente. Le caratteristiche tecniche di tale resina sono le seguenti:

Viscosità a 25aC della resina base 950 mPa.s, dell'indurente 130 mPa.s., della miscela 580 mPa.s.; densità a 20°C della resina base 1,15 g/cm3, dell'indurente 0,92 g/cm3, della miscela 1085 g/cm3; tempo di lavoro (lavorabilità) della miscela, misurato a 21°C: 45 minuti; tempo di polimerizzazione della miscela avvenuta a 21°C: 14 giorni.

Le fibre di rinforzo adoperate sono fibre di carbonio del diametro medio di 8 um, aventi una densità di 1,4 g/cm3, un carico di rottura a trazione pari a 140 kg/mm2, un modulo elastico di 18 000 kg/mm2, dette fibre vengono successivamente impregnate con resina epossidica in un rapporto in peso di circa 1/1.

In talune realizzazioni si è fatto uso di fibre aramidiche 49 del diametro medio di 7 8 um aventi una densità di 1,4 g/cm3, un carico di rottura a trazione pari a 300 kg/mm2, un modulo elastico di 13 500 kg/mm2.

In altre realizzazioni si è fatto uso di fibre di vetro tipo E del diametro medio da 5 a 15 um, aventi una densità di 2,5 g/cm3, un carico di rottura a trazione pari a 350 kg/mm2, un modulo elastico di 7300 kg/mm2.

In altri casi ancora, nei quali si volevano raggiungere particolari velocità del suono si sono adoperate contemporaneamente due dei tre detti tipi di fibre di rinforzo, ottenendo così degli archi con caratteristiche intermedie tra quelli a base di sole fibre di carbonio e quelli a base di sole fibre di vetro.

La velocità di propagazione del suono nel caso di un arco rinforzato con tutte fibre di carbonio è risultata pari a circa 7700 m/s metre nel caso di tutte fibre di vetro la velocità è risultata di 3300 m/s.

Si sono realizzati, ad esempio, archi da viola mescolando fibre dì vetro E In percentuale del 7% con fibre di carbonio in percentuale del 93%, ottenendo così una velocità di propagazione del suono di circa 5400 m/s.

In un'altra realizzazione di un arco per violoncello, date le dimensioni maggiori delle sezioni trasversali, si sono mescolate fibre di vetro E in percentuale del 15% con fibre di carbonio in percentuale del 85%, ottenendo così una velocità di propagazione del suono di circa 5150 m/s.

Realizzazioni di archi ottenuti mescolando fibre aramidiche con fibre di carbonio sono state eseguite a titolo sperimentale ed hanno dato risultati tecnici apprezzabili, tuttavìa l'aspetto ornamentale risultante da tale mescolanza ne ha sconsigliato in pratica la realizzazione. Infatti le fibre aramidiche di color giallo mescolandosi con le fibre nere dei carbonio determinano un effetto di striature gialle su fondo nero che è stato mal giudicato dagli utilizzatori degli archi.

E"evidente che il procedimento illustrato può essere semplificato utilizzando fibre pre-Impregnate di resina epossidica e mantenute, entro opportuni contenitori termici a temperature attorno ai -13°C, tali cioè da non dar luogo alla catalisi della resina fino a che non è giunto il momento del loro impiego.

Un'ulteriore modifica può essere costituita dal fatto che, al momento dell'impiego, anziché mantenere la temperatura attorno al 21 °C, è possibile introdurre lo stampo in un apposito forno e portare la temperatura a circa 80°C. Il tempo necessario perchè avvenga la polimerizzazione si riduce pertanto a circa otto ore. Il vantaggio di questo procedimento semplificato è quindi quello di ottenere la polimerizzazione in tempi molto più brevi rispetto al procedimento a temperatura ambiente. Tale riduzione di tempo comporta naturalmente la possibilità di avere una maggior produzione con una conseguente diminuzione del costo totale di produzione.

Sia nel caso del procedimento ordinario sia nel caso del procedimento semplificato la fase di realizzazione dell'alleggerimento della bacchetta può prevedere l'introduzione in determinati punti di materiali aventi un peso specifico inferiore a quello della resina, ad esempio polistirolo o poliuretano espansi.

Per motivi di resistenza dell'arco la zona interessata sarà limitata al nucleo coassiale e non dovrà occupare più della metà della superficie della sezione trasversale relativa.

In altre concretizzazioni dell'invenzione l'alleggerimento della bacchetta si può ottenere con la realizzazione di una cavità coassiale all'asse 10 longitudinale dell'arco, ottenuta disponendo le fibre entro lo stampo in modo tale da lasciare un tratto parzialmente riempito. Anche in questo caso la sezione trasversale della cavità non dovrà occupare più della metà della superficie dell'intera sezione trasversale della bacchetta.

Al fine di ottenere dei buoni risultati sia dal punto di vista del bilanciamento, sia della resistenza, sia della velocità di propagazione del suono, le suddette cavità o zone contenenti materiali fonoassorbenti dovranno distare dall'estremità inferiore dell'arco almeno 10 centimetri, non dovranno perciò interessare il tratto compreso tra i punti D e E. All'altra estremità dette cavità potranno spìngersi invece fino a raggiungere quasi la testina 11, anche se, al fine di non diminuire la resistenza dell'arco, è meglio arrestarsi prima di raggiungere il punto A, ad esempio in corrispondenza del punto B illustrato nelle fig. da 1 a 3.

E'owio che alla resina possono "essere aggiunti dei coloranti, quali il bleu di metilene, l'ossido di titanio o altri pigmenti ancora, ottenendo così degli archi colorati di bleu, giallo o marron a seconda del gusto del musicista. Con una opportuna scelta di coloranti è poi possibile ottenere anche archi sintetici di aspetto molto simile al legno.

In prossimità dell'impugnatura è poi possìbile inserire un breve tratto con anelli di diversi colori abbi5

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nati alle caratteristiche di quel particolare arco. E'cioè possibile adottare un codice dei colori analogo a quello usato per classificare le resistenze elettriche, In tal modo il possessore di più archi con caratteristiche differenti sa sempre quale arco ha in mano.

E'inoltre evidente che variazioni formali apportate all'oggetto delia presente invenzione, in sede di attuazione pratica, hanno da essere considerate ricadenti nell'ambito protettivo delle rivendicazioni.

Claims (13)

Rivendicazioni

1. Procedimento per la realizzazione di archi per violino o altri strumenti ad arco, comprendente le fasi di

- scelta dello stampo deila bacchetta dell'arco in base al tipo di strumento al quale l'arco è destinato;

- stesura di uno strato di materiale antiaderenza sulla superficie interna delle due parti costituenti Io stampo;

- impregnatura delle fibre di rinforzo con resina;

- stesura ed allineamento delle fibre entro le due parti dello stampo, parallelamente all'asse longitudinale delle dette parti;

- chiusura delle due parti dello stampo mediante pressione di una parte contro l'altra prima dell' inizio delia catalisi della resina;

- attesa del tempo necessario all'indurimento della resina;

- apertura dello stampo e distacco dell'oggetto stampato dallo stampo stesso;

- finitura della bacchetta con levigatura e lucidatura della stessa;

- applicazione della testina, del nasetto;

- fissaggio dei crini all'arco.

2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la chiusura delle due parti dello stampo è preceduta da introduzione di materiali idonei all'alleggerimento di una parte della bacchetta dell'arco, e che la fase di finitura è preceduta da stuccatura di difetti di stampaggio.

3. Procedimento secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che la fase di applicazione della testina e del nasetto comprende anche l'applicazione di elementi ornamentali.

4. Procedimento secondo una delle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzato dal fatto che ia resina usata è una resina epossidica aromatica composta da due fasi fluide, una miscela di resine ed un indurente, ia quale ha le seguenti caratteristiche tecniche: Viscosità a 25°C della resina base 950 mPa.s., dell'indurente 130 mPa.s,, della miscela 580 mPa,s.; Densità a 20°C della resina base 1,15 g/cm3, dell'indurente 0,92 g/cm3, della miscela 1085 g/cm3;

Tempo di lavoro a 21 °C della miscela: 45 minuti; Polimerizzazione a 21 °C deila miscela: 14 giorni.

5. Procedimento secondo una delie rivendicazioni da 1 a 4, caratterizzato dal fatto che le fibre di rinforzo sono costituite da fibre di carbonio del diametro medio di 8 p.m impregnate con resina epossidica in un rapporto in peso dì circa 1/1.

6. Procedimento secondo una delie rivendicazioni da 1 a 4, caratterizzato dal fatto che almeno una parte delle fibre sono costituite da fibre aramidiche del diametro medio da 7 a 8 um impregnate con resina epossidica.

7. Procedimento secondo una delie rivendicazioni da 1 a 4, caratterizzato dal fatto che almeno una parte delle fibre sono costituite da fibre di vetro, del diametro medio da 5 a 15 um impregnate con resina epossidica.

8. Procedimento secondo una delle rivendicazioni da 1 a 7, caratterizzato dal fatto che la diminuzione delia velocità di propagazione del suono nell'arco e l'alleggerimento della bacchetta dell'arco sono ottenuti realizzando almeno una cavità all'interno della bacchetta stessa, che dista almeno 10 cm dalla estremità della bacchetta in cui è realizzata l'impugnatura dell'arco, essendo la sezione trasversale della detta cavità pari al massimo al 50% delia sezione trasversale della bacchetta stessa.

9. Procedimento secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che la cavità interna alla bacchetta è riempita con materiale fonoassorbente e di alleggerimento dell'arco quali poliuretano o polistirolo espansi.

10. Procedimento secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che le fibre di rinforzo utilizzate possono essere preimpregnate di resina epossidica e mantenute, entro opportuni contenitori termici a temperatura tale da non dar luogo alla catalisi della resina, fino al momento del loro impiego.

11. Arco per violino o altri strumenti ad arco ottenuto con un procedimento secondo una delle rivendicazioni dal a 10.

12. Arco secondo la rivendicazione 11, in cui alia resina è stato aggiunto un opportuno colorante.

13. Arco secondo la rivendicazione 11 o 12, in cui in prossimità dell'impugnatura sono realizzate porzioni anulari o segmenti di differenti colori, secondo un preciso codice dei colori riferentesi alle caratteristiche costruttive proprie di quell' arco.

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