DE102006058849A1 - Verfahren zur Verbesserung der akustischen Eigenschaften von Fichtenklangholz für Musikinstrumente - Google Patents

Verfahren zur Verbesserung der akustischen Eigenschaften von Fichtenklangholz für Musikinstrumente Download PDF

Info

Publication number
DE102006058849A1
DE102006058849A1 DE102006058849A DE102006058849A DE102006058849A1 DE 102006058849 A1 DE102006058849 A1 DE 102006058849A1 DE 102006058849 A DE102006058849 A DE 102006058849A DE 102006058849 A DE102006058849 A DE 102006058849A DE 102006058849 A1 DE102006058849 A1 DE 102006058849A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
wood
sound
family
spruce
dematiaceae
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102006058849A
Other languages
English (en)
Inventor
Francis W.M.R. Prof. Dr. Schwarze
Martin Schleske
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE102006058849A priority Critical patent/DE102006058849A1/de
Publication of DE102006058849A1 publication Critical patent/DE102006058849A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10DSTRINGED MUSICAL INSTRUMENTS; WIND MUSICAL INSTRUMENTS; ACCORDIONS OR CONCERTINAS; PERCUSSION MUSICAL INSTRUMENTS; AEOLIAN HARPS; SINGING-FLAME MUSICAL INSTRUMENTS; MUSICAL INSTRUMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10D3/00Details of, or accessories for, stringed musical instruments, e.g. slide-bars
    • G10D3/22Material for manufacturing stringed musical instruments; Treatment of the material

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Chemical And Physical Treatments For Wood And The Like (AREA)

Abstract

Verfahren zur Verbesserung der akustischen Eigenschaften von Fichtenklangholz für Musikinstrumente, wobei das Klangholz während einer begrenzten Behandlungsdauer der Einwirkung einer holzzersetzenden Pilzart ausgesetzt wird und die Pilzart sowie die Behandlungsdauer derart gewählt werden, dass durch die Behandlung einerseits eine Vergrößerung des Verhältnisses von Schallgeschwindigkeit des Holzes zu Rohdichte des Holzes erreicht wird und andererseits vorgegebene Mindestfestigkeitswerte des Klangholzes nicht unterschritten werden. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Klangholz für Musikinstrumente, mit vorgegebenen Mindestfestigkeitswerten des Klangholzes, wobei eine das Verhältnis von Schallgeschwindigkeit des Holzes zu Rohdichte des Holzes vergrößernde, zeitlich begrenzte Behandlung mittels einer holzzersetzenden Pilzart erfolgt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der akustischen Eigenschaften von Fichtenklangholz für Musikinstrumente, weiterhin Fichtenklangholz, das nach diesem Verfahren behandelt wurde, sowie Musikinstrumente, vorzugsweise Streichinstrumente, deren Decken-Resonanzplatte aus derartigem Klangholz besteht.
  • Klangholz für Musikinstrumente (sogenanntes Resonanzholz) soll möglichst leicht sein, gleichzeitig aber einen hohen Elasitizitätsmodul (E-Modul bzw. Young's Modul) und eine hohe Schallgeschwindigkeit besitzen. Es soll ferner astfrei sein und schmale, homogene Jahrringe sowie einen geringen Spätholzanteil (< 20%) aufweisen. Nur wenige, sorgfältig ausgewählte Holzsortimente erfüllen diese strengen Qualitätskriterien.
  • Musikinstrumente, die während des späten 17. und frühen 18. Jahrhunderts gebaut wurden, besitzen im Vergleich zu zeitgenössischen Instrumenten vielfach bessere Qualitätseigenschaften. Zur Erklärung dieses Qualitätsunterschiedes wurden bereits viele Hypothesen aufgestellt; eine davon führt die besondere Holzqualität dieser Instrumente auf die als Maunder-Minimum bezeichnete Klimasituation zurück, die zwischen 1645 und 1715 herrschte und in der die längeren Winter und kühleren Sommer offenbar eine langsamere und gleichmäßigere Holzbildung und damit einen geringen Spätholzanteil bewirkten. Der berühmte Geigenbauer Antonio Stradivari verwendete in den letzten Dekaden seines Schaffens (der sogenannten „goldenen Ära") vorwiegend Fichtenholz von Bäumen, die während des Maunder-Minimums gewachsen waren. Diese Instrumente gelten seit langem als ein nur ganz selten wieder erreichtes Klangideal.
  • Die (akustische) Materialqualität Mq von Klangholz wird allgemein durch den Quotienten c/ρ definiert, wobei c die Schallgeschwindigkeit und ρ die Rohdichte des Klangholzes bedeuten. Die Schallgeschwindigkeit entspricht der Quadratwurzel aus dem Verhältnis von E-Modul (für Biegung längs zur Faser) zu Dichte. Der E-Modul ist ein von der Geometrie unabhängiger Materialwert; das Produkt aus E-Modul und Flächenmoment ergibt die Biegesteifigkeit des Werkstücks.
  • Die Schallgeschwindigkeit von Fichtenholz beträgt in Längsrichtung 4800 bis 6200 m/s, die Rohdichte 320 bis 420 kg/m3.
  • Von besonderem Interesse bei allen Maßnahmen zur Verbesserung der Materialqualität Mq ist der Einfluss, den relative Änderungen von E-Modul und Rohdichte auf die Schallgeschwindigkeit haben: Verändert sich bei einer bestimmten Maßnahme der E-Modul (in %) etwa proportional zur Veränderung der Rohdichte (in %), so bleibt die Schallgeschwindigkeit annähernd gleich (die Materialqualität erhöht sich dann etwa umgekehrt proportional zu einer Verringerung der Rohdichte); ein solches Verhältnis relativer Änderungen von E-Modul und Rohdichte wird als „eng" bezeichnet. Verringert sich dagegen bei einer bestimmten Maßnahme der E-Modul (in %) wesentlich weniger als die Rohdichte (in %), so wird die Schallgeschwindigkeit erhöht (die Materialqualität steigt dann mehr als umgekehrt proportional zu einer Verringerung der Rohdichte); ein solches Verhältnis relativer Änderungen von E-Modul und Rohdichte wird als „weit" oder „groß" bezeichnet und ist zur Erzielung einer hohen Materialqualität Mq von Klangholz sehr erwünscht. Klangholz mit einem weiten E-Modul-Rohdichte-Verhältnis ist jedoch in der Natur selten und folglich teuer.
  • Traditionell werden im Geigenbau verschiedene Methoden eingesetzt, um die Materialqualität von Resonanzplatten aus Holz (insbesondere von Fichtenholz, das für die Decke des Korpus meist verwendet wird) zu verbessern. Studien zeigen allerdings, dass diese konventionellen Behandlungsmethoden (unter Verwendung von Grundierungen, Lacken und Mineralstoffen) zwar durchaus den E-Modul erhöhen, jedoch durch den mit der Behandlung verbundenen Zellverschluss häufig auch zu einer Vergrößerung der Dichte bzw. Schwingungsmasse des Holzes führen.
  • Eine spürbare und zuverlässige Verbesserung der Materialqualität des Klangholzes lässt sich mit diesen Methoden im allgemeinen nicht erreichen.
  • Sofern die Resonanzplatte des Musikinstrumentes nicht aus Vollholz bestehen, sondern als Faserverbund-Sandwichplatte ausgebildet werden soll, beschreibt die EP 1 119 531 A1 einen aussichtsreichen Vorschlag zur Verbesserung der akustischen Qualität des Instruments. Hierbei findet eine Faserverbund-Sandwichplatte mit einem hohen Quotienten von Schallgeschwindigkeit zu Dichte Verwendung, wobei der vom Umriss der Resonanzplatte umgrenzte Flächeninhalt der Resonanzplatte so groß gewählt ist, dass die Frequenz der Hauptkorpusresonanz in einem klangidealen Bereich liegt.
  • Eine wesentliche Verbesserung der akustischen Eigenschaften von Klangholz für Musikinstrumente wird durch das ältere Verfahren gemäß EP 1 734 504 A1 erreicht. Bei diesem Verfahren wird das Klangholz während einer begrenzten Behandlungsdauer der Einwirkung einer holzzersetzenden Pilzart ausgesetzt wird, wobei die Pilzart und die Behandlungsdauer derart gewählt werden, dass durch die Behandlung einerseits eine Vergrößerung des Verhältnisses von Schallgeschwindigkeit des Holzes zu Rohdichte des Holzes erreicht wird und andererseits vorgegebene Mindestfestigkeitswerte des Klangholzes nicht unterschritten werden.
  • Durch die holzzersetzende Wirkung der Pilze wird die Rohdichte des Holzes deutlich vermindert, der E-Modul dagegen nicht nennenswert herabgesetzt. Es ergibt sich damit eine Erhöhung der Schallgeschwindigkeit bei gleichzeitiger Verringerung der Dichte. Hieraus resultiert nach den eingangs genannten Beziehungen eine deutliche Verbesserung der Materialqualität des Klangholzes. Das mit einem solchen Holzabbauprozess erzielte grössere E-Modul-Rohdichte-Verhältnis führt zu einer ähnlichen Materialqualität des Klangholzes wie sie Holz von Bäumen besitzt, die während des Maunder-Minimums gewachsen sind.
  • 1 veranschaulicht schematisch die unterschiedliche Holzstruktur von normalem Nadelholz (1A), von besonders hochwertigem, überaus seltenen Klangholz (1B) und von Klangholz, das nach dem Verfahren gemäß EP 1 734 504 A1 behandelt wurde (1C):
  • In 1A ist eine Zellreihe von normalem Nadelholz schematisch dargestellt. Man erkennt breite Jahrringe mit gleichmässigem Anteil von dickwandigen Spätholztracheiden und dünnwandigen Frühholztracheiden.
  • 1B zeigt besonders hochwertiges, altes Fichten-Klangholz, das während des Maunder-Minimums gewachsen ist. Die Jahrringe sind schmal und bestehen vorwiegend aus Frühholztracheiden mit nur einer Zellreihe Spätholztracheiden.
  • 1C veranschaulicht schließlich modernes Klangholz, das nach dem Verfahren gemäß EP 1 734 504 A1 mit holzzersetzenden Pilzen behandelt wurde. Es sind nebeneinander zwei Stadien der Holzzersetzung dargestellt:
  • 1C zeigt links ein frühes Stadium der Holzzersetzung mit wenigen Kavernen. Der Jahrring ist schmal. Erste Strukturveränderungen durch holzzersetzende Pilze sind erkennbar. In diesem Stadium ist bereits eine gewisse Minderung der Rohdichte festzustellen. In 1C rechts ist ein spätes Stadium der Holzzersetzung (mit vielen Kavernen) dargestellt. Die Zellwände des Spät- und Frühholzes sind merklich dünner geworden.
  • Während der holzzersetzenden Pilzbehandlung nimmt also die Rohdichte des Holzes mit zunehmendem Zersetzungsgrad ab. Bei gleichzeitigem Erhalt oder nur geringer Verringerung des E-Moduls erhöht sich daher die Schallgeschwindigkeit im Holz und infolgedessen auch die Materialqualität Mq.
  • In der EP 1 734 504 A1 sind als geeignete holzzersetzende Pilze zur Verbesserung der akustischen Eigenschaften von Fichtenklangholz bereits Asco- und Basidiomyceten (Klasse) aus der Familie der Leotiaceae, Polyporaceae, Schizophyllaceae und Tricholomataceae genannt.
  • Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zu Grunde, in Weiterentwicklung dieses älteren Verfahrens über die dort genannten Pilzarten hinaus weitere Pilzarten zu finden, die ein viel versprechendes Abbauverhalten an Fichtenholz zeigen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass Asco, Basidiomyceten und Deuteromyceten (Klasse) aus der Familie der Chaetomiaceae, Dematiaceae, Melanosporaceae und/oder Herpotrichiellaceae Verwendung finden.
  • Als besonders zweckmäßig haben sich die Pilzarten Chaetomium globosum (aus der Familie Chaetomiaceae), Humicola grisea (aus der Familie Dematiaceae), Petriella setifera (aus der Familie Melanosporaceae), Phialophora mutabilis (aus der Familie Herpotrichiellaceae) und/oder Trichurus spiralis (aus der Familie Dematiaceae) erwiesen.
  • Wie bereits in der EP 1 734 504 A1 erläutert, muss bei der holzzersetzenden Pilzbehandlung gleichzeitig darauf geachtet werden, dass das Holz nach der Behandlung noch die für den Geigenbau erforderlichen vorgegebenen Mindestfestigkeitswerte besitzt. Hierzu gehört insbesondere ein bestimmter Mindestwert des E-Moduls (für Biegung längs zur Faser) sowie gewisse Mindestwerte der Druckfestigkeit (längs und quer zur Faser). Zweckmäßig sollten insoweit folgende Mindestfestigkeitswerte des Fichtenklangholzes nicht unterschritten werden:
    E-Modul für Biegung längs zur Faser (in GPa) 7, vorzugsweise 10,
    Druckfestigkeit längs zur Faser (in N/mm2 bzw. MPa) 24, vorzugsweise 34,
    Druckfestigkeit quer zur Faser (in N/mm2 bzw. MPa) 3, vorzugsweise 4.2.
  • Die vorstehend genannten unteren Mindestfestigkeitswerte entsprechen etwa 50% und die bevorzugten angehobenen Mindestfestigkeitswerte etwa 70% der Festigkeitswerte des unbehandelten Klangholzes.
  • Die Zeitdauer der holzzersetzenden Pilzbehandlung wird zweckmäßig so lang gewählt, bis einerseits das Verhältnis von Schallgeschwindigkeit zu Rohdichte einen Höchstwert erreicht (was etwa dann der Fall ist, wenn das Volumen der Kavernen ein Maximum aufweist), andererseits jedoch die vorgegebenen Mindestfestigkeitswerte des Holzes nicht unterschritten werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren verbessert nicht nur die akustischen Eigenschaften des Klangholzes, sondern führt noch zu einem weiteren wesentlichen Vorteil, der gerade bei einer Verwendung dieses Klangholzes für Musikinstrumente von erheblicher praktischer Bedeutung ist. Durch die holzzersetzende Wirkung der Pilze werden nämlich auch die hygroskopischen Eigenschaften des Holzes deutlich verbessert. Holz ist bekanntlich hygroskopisch, wobei die Aufnahme oder Abgabe von Feuchtigkeit (in Anpassung an das Umgebungsklima) zum Quellen bzw. Schwinden des Holzes und damit auch zu mehr oder weniger großen Formveränderungen führt. Unter extremen Umweltbedingungen, z. B. in klimatisierten Räumen, in Flugzeugen oder Konzertsälen, können so starke und abrupte Änderungen der relativen Luftfeuchtigkeit auftreten, dass es zu starken Spannungen in den Resonanzplatten von Musikinstrumenten sowie zu Rissen und gravierenden Beeinträchtigungen der akustischen Eigenschaften kommt.
  • Bei der erfindungsgemäßen holzzersetzenden Pilzbehandlung werden nun die für das Quellen und Schwinden des Holzes verantwortlichen Hydroxylgruppen des Holzes durch enzymatische Prozesse abgespalten, wodurch die Hygroskopizität des Klangholzes merklich verringert wird. Musikinstrumente, deren Klangholz nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt wurde, sind daher gegenüber starken Schwankungen der relativen Luftfeuchtigkeit der Umgebung weitaus weniger anfällig als Musikinstrumente, deren Resonanzplatte aus herkömmlichem Klangholz besteht.
  • Die Erfindung wird im folgenden an Hand einiger Ausführungsbeispiele und Versuchsergebnisse näher erläutert.
  • Für das erfindungsgemäße Verfahren sind besonders diejenigen Pilzarten interessant, die Moderfäulen verursachen. Ihre fadenähnlichen Hyphen wachsen bevorzugt innerhalb der sogenannten Sekundärwand der Zellen. Die Holzzersetzung führt in der Sekundärwand zur Bildung von Kavernen, wodurch die Dichte des Holzes abnimmt. Die Zellwände werden gewissermaßen von innen zersetzt, während die Mittelschicht, bestehend aus Mittellamelle und Primärwand, erhalten bleibt. Sie enthält Lignin und Pektin, eine kleberartige Substanz, die die Zellen zusammenhält. Eine intakte Mittelschicht ist wichtig für einen hohen E-Modul des Klangholzes. Ein Pilz, der selektiv die Sekundärwand abbaut, führt somit zu leichterem Holz, das jedoch trotzdem über einen relativ hohen E-Modul verfügt. Auf diese Weise lassen sich gezielt gerade die Eigenschaften erreichen, die besonders gutes Klangholz auszeichnen.
  • Bei den der Erfindung zu Grunde liegenden, umfangreichen Versuchen wurden zur Verbesserung der akustischen Eigenschaften von Fichtenklangholz insbesondere Asco-, Basidio- und Deuteromyceten (Klasse) aus der Familie der Chaetomiaceae, Dematiaceae, Herpotrichiellaceae, Melanosporaceae, Leotiaceae, Polyporaceae, Schizophyllaceae, Tricholomataceae zur Inkubation der Holzproben verwendet. Nähere Angaben zu verwendeten Pilzarten finden sich in nachfolgender Tabelle 1. Sie enthält die Pilzarten, die Familie, die Stammkulturnummern und die bevorzugte Holzart (Wirt), die zum Zweck der Vergütung von Klangholz eingesetzt werden.
    Pilzart Familie Quelle Wirt
    Armillaria cepistipes Trichlomataceae Empa Stammkultur 655 Ahorn, Fichte
    Climacocystis borealis Polyporaceae Empa Stammkultur 656 Fichte
    Climacocystis borealis Polyporaceae Empa Stammkultur 657 Fichte
    Phialocephala fortinii Leotiaceae Empa Stammkultur 658 Fichte
    Phialocephala fortinii Leotiaceae Empa Stammkultur 659 Fichte
    Schizophyllum commune Schizophyllaceae Empa Stammkultur 595 Ahorn, Fichte
    Chaetomium globosum Chaetomiaceae Empa Stammkultur 650 Fichte
    Humicola grisea Dematiaceae Empa Stammkultur 650 Fichte
    Petriella setifera Melanosporaceae Empa Stammkultur 650 Fichte
    Phialophora mutabilis Herpotrichiellaceae Empa Stammkultur 650 Fichte
    Trichurus spiralis Dematiaceae Empa Stammkultur 650 Fichte
  • Die ausgewählten Pilzarten treten natürlich an Fichte (Picea abies) auf, d. h. an Holz, das im Geigenbau traditionell als Decken-Resonanzplatte verwendet wird. Eigene Studien zeigen, dass im Vergleich zu vielen anderen Fäuleerregern das Holzzersetzungsmuster der ausgewählten Pilzarten die Ausbreitung der Schallwellen im zersetzten Holz nicht nennenswert verändert. Dies erklärt sich damit, dass während des Holzabbaus die Rohdichte stärker vermindert wird als der E-Modul. Ausserdem weist die Mittelschicht der Holzzellen eine sehr hohe Konzentration von Guaiacyl-Lignin auf, das besonders dauerhaft gegenüber den ausgewählten Pilzarten ist. Aus diesem Grund bleibt selbst im Spätstadium der Holzzersetzung ein stark lignifiziertes Gerüst erhalten, das aus den Zellwänden der Gefäße, der Mittelschicht der Fasern, aus Holzstrahlen und Parenchymzellen besteht.
  • 2 veranschaulicht diese Zusammenhänge in schematischer Form etwas näher:
    Wie 2A zeigt, dringen bei der Holzbehandlung einzelne Hyphen H in die Zellwand ein und wachsen innerhalb der Zellwand entlang der Ausrichtung der (auf der lichtmikroskopischen Ebene nicht sichtbaren) Zellulosemikrofibrillen.
  • Die 2B und 2C veranschaulichen den enzymatischen Abbau der Zellwand um die Hyphen H herum: Er führt zur Entstehung von Kavernen K mit kegelförmig ausgebildeten Enden.
  • Im Spätstadium der Holzzersetzung (2D) ist die Sekundärwand Sw nahezu völlig abgebaut, die Mittelschicht ist dagegen erhalten geblieben. Das verbleibende Gerüst und die Tatsache, dass keine Bohrlöcher von Hyphen H verursacht werden, verleihen dem Holz auch im späten Abbaustadium noch einen sehr hohen E-Modul.
  • 3 zeigt schematisch eine einfache Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Inkubation von Holzproben P erfolgt in einem geschlossenen Kunststoffbehälter B über zuvor infizierten Futterbrettchen F aus Fichte, die sich über Vermiculit V befinden. Von den infizierten Futterbrettchen aus erfolgt die Besiedlung der Holzproben durch den kausalen Fäuleerreger. Das Mineralgestein Vermiculit dient als Feuchtigkeitsquelle für die Hyphen des Pilzes.
  • Die Futterbrettchen werden zunächst mit Ethylenoxid sterilisiert (1h; 0.65 bar; 55° C; ca. 1200 mg C2H4O/l). Kolleschalen mit 75 ml 2.5% MEA (Malzextraktagar) werden mit Reinkulturen der verwendeten Pilzarten beimpft. Nachdem die Kolleschalen vom Pilzmyzel nach 4 Wochen bewachsen sind, werden die sterilisierten Fichten-Futterbrettchen F (50 × 25 × 15 mm) für 6 Wochen bei 70% RH und 22°C inkubiert.
  • Als Feuchtigkeitssubstrat wird Vermiculit verwendet (VTT Vermisol Typ M, Korngrösse 1–3 mm; Teilchen unter 1 mm werden ausgesiebt). Der Wassergehalt von Vermiculit wird mit Pufferlösung (950 ml 0,1 M KCl + 50 ml 0,1 M HCl) auf eine Feuchte eingestellt, die 100% vom mittleren Wasserrückhaltevermögen (whc1) entspricht.
  • Pro Versuchsgefäss wird 60 g Vermiculit (ca. 500 ml) eingefüllt und leicht zusammengepresst. Die Proben werden bei 22 ± 1°C und 70 ± 5% rel.
  • Luftfeuchtigkeit und während 4, 8 und 12 Wochen exponiert. Nach der Behandlung und dem Entfernen der anhaftenden Pilzmyzelreste wird der Gewichtsverlust durch Pilzangriff anhand von Anfangs- und Enddarrgewicht ermittelt. Die Verbesserung der Materialqualität Mq wird mittels Eigenfrequenzmessungen bestimmt.
  • Wie in 4 der EP 1 734 504 A1 gezeigt, wird bei Verwendung der Pilzarten Climacocystis borealis 656, Phialocephala fortinii 659 bzw. Schizophyllum commune 595 durch eine achtwöchige Behandlung eine Verbesserung der Materialqualität des Fichtenklangholzes um 2.4, 0.9 bzw. 3.1% erreicht.
  • Bei der erfindungsgemäßen Verwendung der Pilzarten Chaetomium glohosum (aus der Familie Chaetomiaceae), Humicola grisea (aus der Familie Dematiaceae), Petriella setifera (aus der Familie Melanosporaceae), Phialophora mutabilis (aus der Familie Herpotrichiellaceae) bzw. Trichurus spiralis (aus der Familie Dematiaceae) ergeben sich noch höhere Verbesserungen der Materialqualität. Sie liegen – je nach Pilzart und Expositionsdauer – in der Größenordnung von 10 bis 20%, durchschnittlich bei etwa 12 bis 15%.
  • 4 zeigt die mikroskopische Abbildung eines Querschnitts von Fichtenholz, das mit einer Sporensuspension von Moderfäuleerregern der Pilzart Chaetomium globosum behandelt und auf Vermiculit inkubiert wurde (die Abbildung veranschaulicht den Zustand nach 12-wöchiger Exposition). In den Spätholztracheiden sind runde bis ovale Kavernen deutlich erkennbar (vgl. dazu auch die Darstellung in 1C).
  • Die Untersuchungen zeigen, dass aufgrund der unterschiedlichen Verringerung von Rohdichte, E-Modul und Schallgeschwindigkeit die Materialqualität Mq mit zunehmender Inkubationszeit (Pilzexposition) zunächst steigt und dann wieder abfällt. Mit fortschreitender Dauer ist daher die Verringerung der Rohdichte unzureichend, um die Verkleinerung der Schallgeschwindigkeit zu kompensieren.
  • Die Festigkeitswerte des Klangholzes (E-Modul und Druckfestigkeit) bleiben mit zunehmender Inkubationszeit zunächst etwa gleich und fallen dann ab.
  • Die genaue Wahl der Behandlungsdauer für die jeweils eingesetzte Pilzart ist somit von großer Bedeutung. Die Pilzart und die Behandlungsdauer werden derart aufeinander abgestimmt, dass durch die Behandlung einerseits – im Vergleich zum unbehandelten Ausgangszustand – eine Vergrößerung des Verhältnisses von Schallgeschwindigkeit des Holzes zu Rohdichte des Holzes (d. h. eine Vergrößerung der akustischen Materialqualität Mq) erreicht wird, andererseits jedoch vorgegebene Mindestfestigkeitswerte des Klangholzes nicht unterschritten werden.
  • Die Bestimmung der Schallgeschwindigkeit c und des E-Moduls E wird an Hand folgender Formeln vorgenommen:
    Figure 00110001
    wobei bedeuten:
  • c
    die Schallgeschwindigkeit der Longitudinalwellen in m/s,
    L
    die Länge eines Probestreifens in m (zum Beispiel 0.2 m)
    f
    die Eigenfrequenz der ersten Biegemode in Hertz (zum Beispiel 459 Hz)
    d
    die Dicke des Probestreifens in m (zum Beispiel 0.003 m)
  • Bei dem genannten Beispiel ergibt sich:
    Figure 00110002
    E-Modul E = c2·δwobei bedeuten:
  • E
    den Elastizitätsmodul für Biegung („E-Modul” bzw. „Young's Modulus")
    c
    die Schallgeschwindigkeit der Longitudinalwellen in m/s
    δ
    die Dichte in kg/m3 (zum Beispiel 400 kg/m3)
  • Bei dem genannten Beispiel ergibt sich:
    Figure 00120001
  • Eine Holzzersetzung über die gewünschte Behandlungsdauer hinaus wird vorzugsweise durch eine Sterilisation der Holzproben mit Ethylenoxid (1h; 0.65 bar; 55°C; ca. 1200 mg C2H4O/l) unterbunden. Nach einer solchen Sterilisation stellen die Pilze ihre Aktivität ein. Das Klangholz behält dann dauerhaft die erreichte akustische Materialqualität Mq und seine Festigkeitswerte.

Claims (7)

  1. Verfahren zur Verbesserung der akustischen Eigenschaften von Fichtenklangholz für Musikinstrumente, wobei das Klangholz während einer begrenzten Behandlungsdauer der Einwirkung einer holzzersetzenden Pilzart ausgesetzt wird und hierbei die Pilzart und die Behandlungsdauer derart gewählt werden, dass durch die Behandlung einerseits eine Vergrößerung des Verhältnisses von Schallgeschwindigkeit des Holzes zu Rohdichte des Holzes erreicht wird und andererseits vorgegebene. Mindestfestigkeitswerte des Klangholzes nicht unterschritten werden, dadurch gekennzeichnet, dass Asco-, Basiodiomyceten und Deuteromyceten (Klasse) aus der Familie der Chaetomiaceae, Dematiaceae, Melanosporaceae, und/oder Herpotrichiellaceae Verwendung finden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Pilzarten Chaetomium globosum (aus der Familie Chaetomiaceae), Humicola grisea (aus der Familie Dematiaceae), Petriella setifera (aus der Familie Melanosporaceae), Phialophora mutabilis (aus der Familie Herpotrichiellaceae) und/oder Trichurus spiralis (aus der Familie Dematiaceae) Verwendung finden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass folgende Mindestfestigkeitswerte des Fichtenklangholzes nicht unterschritten werden: a) E-Modul für Biegung längs zur Faser (in GPa) 7, vorzugsweise 10, b) Druckfestigkeit längs zur Faser (in N/mm2 bzw. MPa) 24, vorzugsweise 34, c) Druckfestigkeit quer zur Faser (in N/mm2 bzw. MPa) 3, vorzugsweise 4.2.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungsdauer so lang gewählt wird, dass das bei Einhaltung der vorgegebenen Mindestfestigkeitswerte des Klangholzes größtmögliche Verhältnis von Schallgeschwindigkeit des Holzes zu Rohdichte des Holzes erreicht wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Klangholz bei einer Temperatur von 18 bis 26°C, vorzugsweise 21 bis 23°C, und einer relativen Luftfeuchte von 60 bis 80%, vorzugsweise von 65 bis 75%, während einer Zeitdauer von 6 bis 15 Wochen, vorzugsweise von 8 bis 12 Wochen, mit der holzzersetzenden Pilzart behandelt wird.
  6. Fichtenklangholz für Musikinstrumente, mit vorgegebenen Mindestfestigkeitswerten des Klangholzes, vorzugsweise Decken-Resonanzplatte für Streichinstrumente, gekennzeichnet durch eine das Verhältnis von Schallgeschwindigkeit des Holzes zu Rohdichte des Holzes vergrößernde, zeitlich begrenzte Behandlung mittels einer holzzersetzenden Pilzart aus der Familie der Chaetomiaceae, Dematiaceae, Melanosporaceae, Herpotrichiellaceae und/oder Dematiaceae.
  7. Musikinstrument, insbesondere Streichinstrument, mit wenigstens einer Decken-Resonanzplatte aus Fichtenklangholz, gekennzeichnet durch eine das Verhältnis von Schallgeschwindigkeit des Holzes zu Rohdichte des Holzes vergrößernde, zeitlich begrenzte Behandlung mittels einer holzzersetzenden Pilzart aus der Familie der Chaetomiaceae, Dematiaceae, Melanosporaceae, Herpotrichiellaceae und/oder Dematiaceae.
DE102006058849A 2006-12-13 2006-12-13 Verfahren zur Verbesserung der akustischen Eigenschaften von Fichtenklangholz für Musikinstrumente Withdrawn DE102006058849A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006058849A DE102006058849A1 (de) 2006-12-13 2006-12-13 Verfahren zur Verbesserung der akustischen Eigenschaften von Fichtenklangholz für Musikinstrumente

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006058849A DE102006058849A1 (de) 2006-12-13 2006-12-13 Verfahren zur Verbesserung der akustischen Eigenschaften von Fichtenklangholz für Musikinstrumente

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102006058849A1 true DE102006058849A1 (de) 2008-06-19

Family

ID=39399568

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102006058849A Withdrawn DE102006058849A1 (de) 2006-12-13 2006-12-13 Verfahren zur Verbesserung der akustischen Eigenschaften von Fichtenklangholz für Musikinstrumente

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102006058849A1 (de)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE239142C (de) *
DE375687C (de) * 1921-06-04 1923-05-18 Rudolf Mewes Verfahren zum kuenstlichen Altern von hoelzernen Schallkoerpern
DE444616C (de) * 1925-06-17 1927-05-24 Wilhelm Holtschmidt Dr Verfahren zur Veredelung des Tons von Schallkoerpern
DE445178C (de) * 1925-06-17 1927-06-07 Wilhelm Holtschmidt Dr Verfharen zur Verbesserung und Herstellung von Schallkoerpern
DE2055164A1 (de) * 1969-12-12 1971-06-24 Osterreichische Studiengesellschaft fur Atomenergie GmbH, Wien Resonanz korper und Resonanzboden fur Musikinstrumente und Verfahren zu deren Herstellung
EP0363559A2 (de) * 1988-10-12 1990-04-18 Eugene A. Wahl Violinenappretur und Appreturverfahren
EP1182641A2 (de) * 2000-08-23 2002-02-27 Martin Schleske Resonanzplatte in Faserverbund-Bauweise
US6667429B2 (en) * 2001-08-30 2003-12-23 Yamaha Corporation Method for manufacturing modified wood
EP1734504A1 (de) * 2005-06-14 2006-12-20 Martin Schleske Verfahren zur Verbesserung der akustischen Eigenschaften von Klangholz für Musikinstrumente

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE239142C (de) *
DE375687C (de) * 1921-06-04 1923-05-18 Rudolf Mewes Verfahren zum kuenstlichen Altern von hoelzernen Schallkoerpern
DE444616C (de) * 1925-06-17 1927-05-24 Wilhelm Holtschmidt Dr Verfahren zur Veredelung des Tons von Schallkoerpern
DE445178C (de) * 1925-06-17 1927-06-07 Wilhelm Holtschmidt Dr Verfharen zur Verbesserung und Herstellung von Schallkoerpern
DE2055164A1 (de) * 1969-12-12 1971-06-24 Osterreichische Studiengesellschaft fur Atomenergie GmbH, Wien Resonanz korper und Resonanzboden fur Musikinstrumente und Verfahren zu deren Herstellung
EP0363559A2 (de) * 1988-10-12 1990-04-18 Eugene A. Wahl Violinenappretur und Appreturverfahren
EP1182641A2 (de) * 2000-08-23 2002-02-27 Martin Schleske Resonanzplatte in Faserverbund-Bauweise
US6667429B2 (en) * 2001-08-30 2003-12-23 Yamaha Corporation Method for manufacturing modified wood
EP1734504A1 (de) * 2005-06-14 2006-12-20 Martin Schleske Verfahren zur Verbesserung der akustischen Eigenschaften von Klangholz für Musikinstrumente

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BUNCE,N.,HUNT,J.:How do you make a better violin?University of Guelph. 7.Okt.1987.(Recherchiert 5.2.07)im Internet http://www.phisics.uonguelph.ca/summer/ scor/articles/scor166.htm; *
HELFFERICH,C.:Songs from Alaska's Spruce.Alaska Science Forum. 24. Okt. 1990,(recherchiert 5.02.2007)im Internet: http.//www.gi.alaska.edu/ScienceForum/ASF10/1001,h *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Huang et al. Cell wall structure and wood properties determined by acoustics—a selective review
DE102005027424A1 (de) Verfahren zur Verbesserung der akustischen Eigenschaften von Klangholz für Musikinstrumente
Mustafa et al. Anatomical and microstructures features of tropical bamboo Gigantochloa brang, G. levis, G. scotechinii and G. wrayi
Sulaiman et al. The classical mechanics engineered of Bambusa vulgaris and Schizostachyum brachycladum
Mustafa et al. Anatomical properties and microstructures features of four cultivated bamboo Gigantochloa species
Hamdan et al. Anatomical, physical, and mechanical properties of four pioneer species in Malaysia
Purusatama et al. Quantitative anatomical characteristics of compression wood, lateral wood, and opposite wood in the stem wood of Ginkgo biloba L.
Bariska et al. The interaction of polyflavonoid tannins with wood cell-walls
Bao et al. Changes in chemical composition, crystallinity, and microstructure of wood fiber mat-reinforced composite caused by white-rot fungus Trametes versicolor and brown-rot fungus Gloeophyllum trabeum
EP3398189B1 (de) Verfahren zur verbesserung der akustischen eigenschaften von fichten-klangholz
DE102006058849A1 (de) Verfahren zur Verbesserung der akustischen Eigenschaften von Fichtenklangholz für Musikinstrumente
Thammapornram et al. Effecting factors of the mechanical properties of Thai Dendrocalamus gigantues bamboo
Banse Produktionsbiologische Serienbestimmungen im südlichen Teil der Nordsee im März 1955
DE102009014738B3 (de) Kanzellenkörper
DE102021111193B4 (de) Verfahren zur Verarbeitung der Stämme von Ölpalmen zur Herstellung von Holzprodukten
Siam et al. Selected properties of Malaysian Bamboo Schizostachyum grande (buluh semeliang) and Schizostachyum brachycladum (buluh lemang)
Spycher The application of wood decay fungi to improve the acoustic properties of resonance wood for violins
EP1862278A1 (de) Anlage, Verfahren und Tränkmittel zur Behandlung von nachwachsenden Rohstoffen (Holz) und cellulosegebundenen Pflanzen
EP3232432A1 (de) Verfahren zur verbesserung der akustischen eigenschaften von fichten-klangholz
Amatosa et al. Influence of Mango Polyphenol Treatment in Mechanical Properties of Dendrocalamus Asper Bamboo
KR100235292B1 (ko) 악기용 향판재의 γ선조사와 열처리에 의한 음향적 성질 개선 방법
Gisip et al. Effects of resin content on mechanical and physical properties of treated kenaf particleboard
DE102021134036A1 (de) Myzelbasierter lignozellulose-verbundwerkstoff
Burgert Über die mechanische Bedeutung der Holzstrahlen| The mechanical relevance of wood rays
DE102011117485B4 (de) Verfahren zur Verbesserung der akustischen Eigenschaften von Streichinstrumenten aus Holz

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20110701