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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Saite eines Musikinstruments.
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Saiten
für Musikinstrumente
werden in einer Vielzahl von Typen aus verschieden Materialien und Materialzusammensetzungen
hergestellt. Dabei wird anwendungsspezifisch der Saitentyp auf den
Tonbereich und das Musikinstrument ausgelegt. Hierbei können, um
den musikalischen Anforderungen gerecht zu werden, verschiedene
Materialien zur Saitenherstellung verwendet werden. Besonders hochwertige
Musiksaiten sind aus Darm gefertigt.
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Darmsaiten
für Musikinstrumente
werden üblicherweise
aus Tierdärmen
von Huftieren, meist von Schafen, hergestellt und in der Regel in
Zupf- und Streichinstrumenten verwendet. Dadurch, dass die Saiten
am Instrument unter einer gewissen Spannung angebracht sind und
bei Gebrauch angeschlagen, gezupft oder gestrichen werden, kommt
es jedoch zu einer hohen Abnutzung der Musiksaite. Daher werden
heute üblicherweise
Darmsaiten als so genannte Darmkernsaiten hergestellt, wobei ein
innerer, tragender Bereich der Saite, auch als Kern bezeichnet,
aus Darm mit einer äußeren Umspinnung aus
Polykunststoffen, wie z. B. Nylon, oder Metallen, wie z. B. Aluminium
und Titan, versehen wird. Die äußere Umspinnung
kann dabei insbesondere auch dafür
vorgesehen sein, der Saite eine ausreichende Masse zu verleihen,
um auch vergleichsweise tiefe Töne
erzeugen zu können.
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Grundsätzlich weisen
derartige, auf Darm basierende Saiten gute klangliche Eigenschaften
auf. Allerdings zeigen derartige Saiten im Verlauf der Zeit aufgrund
ihres Wasserabsorptionsvermögens
relativ starke Änderungen
im Ton. Daraus ergibt sich, dass die Saite vergleichsweise häufig nachgestimmt
werden muss. Saiten mit einer auf Nylon basierenden Ummantelung
haben darüber
hinaus den Nachteil, dass das Wasserabsorptionsvermögen von
Nylon (Feuchtigkeitsaufnahme von Nylon ~3–4%) ebenfalls sehr hoch ist
und zudem die Dehnungseigenschaften von Nylon schlecht sind.
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Das
Nachspannen der Musiksaiten, insbesondere zum Stimmen des Musikinstruments
mittels Spannen der Saite, und der Abnutzungsgrad beim Streichen
der Saite können
zu Rissbildungen innerhalb der Saite und möglicherweise sogar zum Bruch der
ganzen Saite führen.
Hinzu kommen noch Alterungserscheinungen des verwendeten Saitenmaterials.
Daher kann bei intensiv genutzten Orchesterinstrumenten relativ
häufig
eine Saitenauswechslung notwendig sein, um die spezifischen musikalischen Eigenschaften
des Instruments, vor allem der Ton- und Klangqualität, nicht
zu beeinträchtigen.
Im Hinblick auf möglicherweise
lange Einspielzeiten der Saiten wäre es jedoch wünschenswert,
die Häufigkeit eines
Saitentauschs zu verringern.
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Aus
der
EP 1531454 A2 ist
eine Musiksaite mit einem Kern bekannt, der PEEK enthält.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Musiksaite der oben genannten
Art anzugeben, die insbesondere bei guter Klangqualität eine vergleichsweise
hohe Lebenserwartung zeigt.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem
die Saite einen Kern und eine diesen umgebende Ummantelung aufweist,
die aus einem Material der Polyaryletherketon (PAEK) Stoffklasse
besteht.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die
Erfindung geht dabei von der Überlegung aus,
dass im Hinblick auf die üblicherweise
hohe Beanspruchung der Saiten für
eine besonders lange Lebensdauer der Saiten besondere Maßnahmen
zur Stabilisierung der Saiten getroffen werden sollten. Dazu ist
im Sinne einer Verstärkung
der Saiten vorgesehen, den Kern mit einer Ummantelung aus einem
spezifisch gewählten
Material zu versehen. Ein solches Material sollte einerseits durch
die spezielle molekulare Anordnung sehr dehnbar und extrem belastbar
sein und hohe Zugfestigkeit aufweisen, andererseits aber noch elastisch
im Hinblick auf die Anforderungen an die Saite sein. Wie sich überraschenderweise
herausgestellt hat, können
diese Materialeigenschaften und technisch-physikalischen Eigenschaften
durch ein Material der Polyaryletherketon (PAEK) Stoffklasse besonders
weitgehend erreicht werden.
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Als
besonders geeignetes Material aus der Polyaryletherketon (PAEK)
Stoffklasse hat sich Polyetheretherketon, kurz PEEK genannt, erwiesen.
Polyetheretherketon (PEEK) ist in seinen technisch-physikalischen
Eigenschaften denen von Darm ähnlich
und erfüllt
zudem die an eine Musiksaite gestellten musikalischen und tonartlichen
Eigenschaften. Beide Materialien, Polyetheretherketon (PEEK) und
auch Darm, liegen in einem Dichtebereich von ρ = 1‚27 – 1,32 g/cm3.
Durch diese vergleichbaren Eigenschaften ist gerade bei einer Materialpaarung
von Polyetheretherketon (PEEK) und Darm ein besonders homogenes
Klangbild und eine hohe Kompatibilität erreicht. Zudem ist Polyetheretherketon
(PEEK), im Gegensatz zu anderen Ummantelungsmaterialien aus Polymerkunststoffen,
mit einer Feuchtigkeitsaufnahme von nur 0,1% bei weitem nicht so
feuchtigkeitsempfindlich. Mit anderen Worten, Polyetheretherketon
(PEEK) weist eine gute Wasserresistenz auf. Gerade bei der Verwendung
von (PEEK) in der Ummantelung für
den Kern kann somit dieser ebenfalls in gewissem Ausmaß vor Feuchtigkeit
geschützt werden,
was die Haltbarkeit der Saite insgesamt noch mehr begünstigt.
Des weiteren zeigt eine mit Polyetheretherketon (PEEK) ummantelte
Musiksaite eine höhere
Stimmungsstabilität
und überraschenderweise
auch eine kürzere
Einspielzeit.
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Insbesondere
im Hinblick auf die vorgesehene Anwendung ist es zweckmäßig, wenn
das Ummantelungsmaterial durch geeignete Parameterwahl, beispielsweise
hinsichtlich Dimensionierung, an die spezifischen musikalischen,
tonartlichen oder klangtechnischen Anforderungen, sowie Dehnungs-
und Zugfestigkeit, die an die Saite gestellt werden, angepasst ist.
Dadurch sind insbesondere ein guter musikalischer Ton, eine einfache
Handhabung beim Spielen und zudem eine besonders lange Lebensdauer erreichbar.
Das Ummantelungsmaterial ist dazu zweckmäßigerweise als Faser gefertigt.
Dadurch ist die Handhabung des Ummante lungsmaterials im Herstellungsprozess
der Musiksaite vergleichsweise einfach gehalten, und zudem können über eine
geeignete Dimensionierung der Faser der spätere Gesamtdurchmesser, die
Masse und gegebenenfalls auch die Tonlage der Saite beeinflusst
werden.
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Die
Feinheit von Fasern und Garnen ist eine textile Größe und wird
in der Einheit tex angegeben. Die Einheit tex wird in SI-Einheiten
mit dem Umrechnungsfaktor von 1 tex = 1 g/1000 m ausgedrückt. Somit
drückt
die Feinheit der Faser ein Gewicht pro Länge der herzustellenden Faser
aus. Mit anderen Worten ist mit der Einheit tex eine längenbezogene
Masse einer Faser oder eines Garns beschrieben. Vorteilhafterweise
weist die Faser des Ummantelungsmaterials aus den oben genannten
Gründen
eine Feinheit, je nach musikalischer Anwendung, in einem Bereich von
20 dtex bis 280 dtex auf. Dieser Bereich deckt die vorgesehene musikalische
Anwendung im Hinblick auf die verschiedenen Tonlagen der Musiksaite
und die Verwendung der Musiksaite hinsichtlich der Dimensionierung
an verschiedenen Instrumenten besonders günstig ab.
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Zudem
ist es zweckmäßig, eine
solche Faser mit einer Fadenzahl von 5 bis 80 feinster Fäden pro Faser
aufzubauen. Durch die Wahl der Fadenzahl im oben genannten Bereich
ist eine gute Einstellung der Feinheit der Faser schon während des
Herstellungsprozesses gegeben. Zudem kann durch die Art der Verdrillung
der Fäden
zur Faser deren spätere
Zug- und Dehnungsfestigkeit eingestellt werden. Dadurch kann die
Faser in ihrer Dimensionierung genau auf den gewünschten Gesamtdurchmesser der
später fertigen
Musiksaite gefertigt werden.
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Die
Ummantelung des Kerns kann als so genannte Umspinnung ausgeführt sein,
bei der das Ummantelungsmaterial in Form eines oder mehrerer Helixstränge schraubenartig
um den Kern herum und an diesem entlang geführt ist.
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Um
die Stabilität
und die Langlebigkeit der Musiksaite noch weiter zu erhöhen, ist
die Ummantelung aber vorteilhafterweise als Umflechtung ausgeführt. Dabei
ist das Ummantelungsmaterial in mehreren sich kreuzenden Strängen um
den Kern herumgeführt.
Eine solche Geflechtstruktur erhöht
zudem auch die Reißfestigkeit
der Musiksaite und vermindert die Rissbildung. Weiterhin schützt die
Ummantelung, als Umflechtung ausgebildet, den Kern der Saite besonders
vor zu hoher Feuchtigkeitsaufnahme, da sie vergleichsweise dicht
ausgeführt
sein kann. Da eine solche Umflechtung ein- oder mehrlagig um der
Kern der Saite möglich
ist, beeinflusst diese zudem auch die Dimensionierung der Saite.
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Als
Material für
den Kern können
grundsätzlich
gängige
Materialien wie Metalle oder Kunststoffe, wie z. B. Nylon, vorgesehen
sein. Gerade im Hinblick auf die besonders gute Kompatibilität der Materialien Darm
und Polyetheretherketon (PEEK) ist aber in besonders vorteilhafter
Ausgestaltung Darm als Basismaterial für den Kern vorgesehen. Die
Darmkernsaite wird dabei gerade durch die Ummantelung besonders
aufgewertet und kann dadurch auch für besonders hochwertige Anwendungen,
wie zur Besaitung von Zupf- und Streichinstrumenten und sogar von Barockinstrumenten,
verwendet werden. Wie sich überraschend
herausgestellt hat, weist gerade eine Saite mit einer derartigen
Materialpaarung deutliche Vorteile gegenüber bekannten Saiten hinsichtlich Spielbarkeit
und Stimmungsstabilität
und darüber
hinaus auch noch eine besonders kurze Einspielzeit auf.
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Zweckmäßigerweise
ist der Durchmesser des Kerns in einem Bereich von 0,15 mm bis 5
mm gewählt,
um die gängigen
Tonbereiche hochwertiger Zupf- und Streichinstrumenten mit besonders
gutem Klang abzudecken.
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In
weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist die Ummantelung zudem noch
mit einer sie umgebenden äußeren Umspinnung,
vorzugsweise aus Kunststoff oder Metall, versehen. Hierzu kann ein
flaches Metallband, das fest und spiralförmig um die Ummantelung gewunden
ist, vorgesehen sein. Zudem zeigt eine solche äußere Umspinnung Vorteile in
der Bearbeitung beim zylindrischen Feinschleifen der Musiksaite.
Der zylindrische Feinschliff kann notwendig sein, um die Quintenreinheit der
Musikseite zu erreichen. Weiterhin schützt die äußere Umspinnung die Saite vor
zu schnellem Ausfasern.
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Vorteilhafterweise
ist die Verwendung von mindestens einer Saite, umfassend einen Darmkern und
eine Ummantelung aus Polyetheretherketon (PEEK), bei Musikinstrumenten,
die der Streich- oder Zupfinstrumentenfamilie zugeordnet sind, vorgesehen.
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Die
mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
dass die mit Polyetheretherketon (PEEK) Faser ummantelte Darmkern-Musiksaite
bei hoher Klangqualität
eine besondere Langlebigkeit aufweist. Damit können die günstigen Eigenschaften von Polyetheretherketon
(PEEK), insbesondere die vergleichsweise hohe Feuchtigkeitsresistenz
und der mit Darm vergleichbare Dichtebereich des Materials, besonders
günstig
genutzt werden. Zudem schützt
die Ummantelung aus Polyetheretherketon (PEEK) den Darmkern vor
zu hoher Feuchtigkeitsaufnahme. Außerdem hat sich gezeigt, dass
die sogenannte Einspielzeit der Saite deutlich verringert werden
kann.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht einer klassischen Violine,
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2 eine
Musiksaite für
eine Violine mit angedeutetem Steg, Obersattel und Wirbel,
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3 die
Musiksaite aus 2 im Querschnitt, und
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4 die
chemische Struktur eines Polyetheretherketon-Monomerbausteins.
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Gleiche
Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Eine
klassische Violine 1 gemäß 1 umfasst
vier Saiten 2, die über
einen Resonanzkörper 4 gespannt
sind. An einem ersten Ende, dem Saitenhalterende 6, sind
die Saiten 2 an einem Saitenhalter 8 befestigt.
An ihrem zweiten Ende, dem Wirbelende 10, sind sie hingegen
auf Wirbeln 12 einer Stimmmechanik, dem sog. Wirbelkasten 14,
befestigt. Dazu weisen die Wirbel 12 ein Loch auf, durch
welches das Wirbelende 10 der Saite 2 hindurchgesteckt
ist. Das Wirbelende 10 ist dabei in seinem anschließenden Bereich
mehrfach um den Wirbel 12 herumgelegt. Die Wirbel 12 sind über ihre
Wirbelgriffplatten 16 verdrehbar, wodurch die Saitenspannung
und damit der Ton der Saite 2 veränderbar ist.
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Am
Saitenhalterende 6 ist die Saite 2 mit einem Endkopf 18 versehen,
der im Saitenhalter 8 befestigt ist. Zudem ist am Seitenhalter 8 ein
Feinstimmer 20 befestigt, mit Hilfe dessen die Spannung
jeder Saite 2 feinjustiert wird. Der Feinstimmer 20 dient dem
Musiker den Ton der Saite 2 noch genauer einzustellen,
als dies über
die Wirbel 12 möglich
ist.
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Ein
Aufspannabschnitt 22 der Saite 2 befindet sich
zwischen Saitenhalter 8 und einem Steg 24 und
ist ab dem Endkopf 18 im Bereich des Saitenhalterendes 6 zum
Teil mit farbigem Garn angesponnen. Das farbige Garn hat den Zweck,
die Saitenqualität anzuzeigen.
Ebenfalls ist das Wirbelende 10 der Saite 2, das
um den Wirbel 12 herumgeführt ist, mit farbigem Garn
eingesponnen, das dem Musiker den genauen Tonbereich der Saite anzeigt.
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Der
Bereich zwischen dem Steg 24 und einem Griffbrett 26 ist
der Spielbereich 28, in dem der Musiker die Saiten 2 zupft
oder mit dem Bogen streicht. Zum Spielen der Violine 1 greift
der Musiker die Töne
auf den Saiten 2 entlang des Griffbretts 26 und
streicht die Saiten 2 mit dem Bogen im Spielbereich 28.
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Am
anderen Ende des Griffbretts 26 ist ein Obersattel 30 angebracht, über den
die Saiten 2 zu den Wirbeln 12 im Wirbelkasten 14 geführt sind.
Den Abschluss des Wirbelkastens 14, und somit auch der Violine 1,
bildet eine Schnecke 32.
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In
einer Decke 34 des Resonanzkörpers 4 sind die beiden
f-Löcher 36 der
Violine 1 seitlich in Höhe
des Stegs 24 eingebracht. Die f-Löcher 36 dienen zum
ungehinderten Bewegen der eingeschlossenen Luft im Resonanzkörper, und
des weiteren wird die Schwingungsfähigkeit der Decke 34 im
akustischen Zentrum um die Stegfüße 38 wesentlich
erhöht.
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Der äußere Aufbau
der Saite 2 wird anhand 2 näher erläutert. In
dieser sind der Endknopf 18 mit zum Teil in farbigem Garn
eingespanntem Aufspannabschnitt 22, der das Saitenhalterende 6 bildet, und
der meist polierte Saitenkörper 40 mit
anschließendem
Wirbelende 10 der Saite, ebenfalls in farbigem Garn eingesponnen,
zu sehen. In perspektivischer Ansicht sind der Steg 24 und
der Obersattel 30 angedeutet. Der meist polierte Saitenkörper 40 ist
ein tonerzeugender Abschnitt 42, der den Spielbereich 28 und
den Bereich der Saite 2 über dem Griffbrett 26 bis
zum Obersattel 30 bildet.
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Den
inneren Aufbau der Saiten 2 zeigt die Darstellung im Querschnitt
nach 3. Die Saite 2 ist mit einem Kern 44,
einer Ummantelung 46 und einer äußeren Umspinnung 48 ausgeführt. Die
Ummantelung 46 aus Polyetheretherketon (PEEK) Faser ist
als Umflechtung ausgeführt.
Die äußere Umspinnung 48 besteht
aus einem flachen Metallband, das fest und spiralförmig um
die Ummantelung 46 umsponnen ist und, je nach Anwendung,
meist geschliffen ist.
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Der
Kern 44 der Saite 2 besteht aus Darm, welcher
nach der Verarbeitung zum Kern 44 eine Art monofile Struktur
zeigt.
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Die
Ummantelung 46 der Saite 2 ist aus Polyetheretherketon
(PEEK) Faser 50 hergestellt, wobei die Faser 50 mit
einer Fadenzahl von 5 bis 80 aus einzelnen Fäden aufgebaut ist, und eine
Feinheit im Bereich von 20 dtex bis 280 dtex aufzeigt. Weiterhin sind
die Fasern 50 zu einer Geflechtstruktur, der sogenannten
Umflechtung oder Beflechtung, verwoben um somit die Ummantelung 46 belast barer
und reißfester
zu fertigen. Zudem verhindert eine solche Geflechtsstruktur ein
zu schnelles Ausfasern der Saite 2 sowie eine zu schnelle
Rissbildung innerhalb der Ummantelung 46.
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Des
weiteren hat die Saite 2, bestehend aus dem Kern 44,
der äußeren Umspinnung 48 und
der Ummantelung 46, die eine Polyetheretherketon (PEEK)
Faser-Umflechtung
aufweist, eine höhere Lebensdauer.
Darüber
hinaus ist eine solche Saite 2 durch ihre gute Dehnungs-
und Zugfestigkeit besser spielbar und einfach in der Handhabung.
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Die
Violine 1 ist unter anderem für eine besonders lange Lebensdauer
und eine hohe musikalische Qualität der verwendeten Saite 2 ausgelegt. Dazu
sind einige oder alle Saiten 2 aus einem Darmkern und einer
Polyetheretherketon (PEEK) Faser-Ummantelung gefertigt, die durch
geeignete Parameterwahl, beispielsweise Zusammensetzung und Fadendicke,
spezifisch an die Anforderungen der jeweiligen Saite 2 angepasst
sind.
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Der
Saitenhalter 8 ist in seinem Endbereich 52 über eine
so genannte Anhängesaite
unter Vorspannung an einem Halteknopf befestigt. Auch für diese
Anhängesaite
kann Polyetheretherketon (PEEK) als Ummantelungsmaterial vorgesehen
sein.
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Die
chemische Struktur eins Polyetheretherketon (PEEK) Monomerbaustein 58 zeigt 4.
Das Polyetheretherketon (PEEK) Polymer ist aus einer sich wiederholenden
Anzahl n Monomerbausteinen 54 langkettig aufgebaut. Der
Monomerbaustein 54 ist aus über Ketobrücken 56 und Etherbrücken 58 verknüpfte Phenylresten 60 gebildet.
In jedem Monomerbaustein 54 sind eine Ketobrücke 56,
zwei Etherbrücken 58 und
drei Phenylreste 60 vorhanden. Die Monomerbausteine 54 werden
im Polyetheretherketon (PEEK) Polymer ausschließlich über die Ketobrücke 56 des
einen Monomerbausteins 54 mit einem Phenylrest 60 eines
weiteren Monomerbausteins 54 polymerisiert. Die Materialreinheit
des Polyethere therketon (PEEK) Polymers unterliegt den bekannten chemisch-technischen
Reinheitsanforderungen der Polymerherstellung.
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In
den 1 bis 3 ist die Darmkernsaite mit
Polyetheretherketon (PEEK) Faser-Ummantelung und äußerer Metall-Umspinnung
als Musiksaite am Beispiel einer Saite 2 in der Violine 1 dargestellt. Selbstverständlich umfasst
die Erfindung auch die Verwendung einer solchen Darmkernsaite mit
Polyetheretherketon (PEEK) Faser Umspinnung in beliebigen anderen
Saiteninstrumenten, insbesondere Streich- und Zupfinstrumenten,
sowie die Ausführung des
Kerns 44 als Multifilamentstruktur und mit andern Kernmaterialien.
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- 1
- Violine
- 2
- Saite
- 4
- Resonanzkörper
- 6
- Saitenhalterende
- 8
- Saitenhalter
- 10
- Wirbelende
- 12
- Wirbel
- 14
- Wirbelkasten
- 16
- Wirbelgriffplatte
- 18
- Endkopf
- 20
- Feinstimmer
- 22
- Aufspannabschnitt
- 24
- Steg
- 26
- Griffbrett
- 28
- Spielbereich
- 30
- Obersattel
- 32
- Schnecke
- 34
- Decke
- 36
- f-Loch
- 38
- Stegfüße
- 40
- Saitenkörper
- 42
- tonerzeugender
Abschnitt
- 44
- Kern
- 46
- Ummantelung
- 48
- äußere Umspinnung
- 50
- Faser
- 52
- Endbereich
- 54
- Monomerbaustein
- 56
- Ketobrücke
- 58
- Etherbrücke
- 60
- Phenylrest
- n
- Anzahl
der Monomerbausteine im Polymer