DE2054730B2 - Polymerholz - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung eines speziellen Polymerholzes als Werkstoff für einen speziellen Anwendungszweck. Unter Polymerholz versteht man eine Holz-Kunststoff-Kombination, wobei die Zellhohlräume und oder die Zeilwände des Holzes mil einem polymerisieren Kunststoff gefüllt sind.

Die Herstellung derartiger Polymerhölzer ist beispielsweise aus der französischen Patentschrift .1507 177 und der österreichischen Patentschrift 261 885 bekannt. Aus der erstgenannten Patentschrift ist darüberhinaus bekannt. Acryniiril als polymerisierbare Verbindung für die Tränkung des Holzes zu verwenden. Bei dieser Kunststoffbehandlung des Holzes bleibt die Oberflächenstruktur des Holzes unverändert und damit der optische und ästhetische Eindruck gewahrt. Die Druck- und Biegefestigkeit werden soweit verbessert, daß das Polymerholz allen Naturhölzern überlegen ist. Ferner nimmt die Quellfähigkeit in Wasser ab und die Dimensionsstabilisation gegenüber wechselnder Feuchte der Umgebung zu. Das Polymerholz läßt sich durch Sägen, Schneiden, Drehen. Schleifen u. dgl. ausgezeichnet bea^rbeiten.

Holz hat als Werkstoff im Musikinstrumentenbau eine breite Anwendung gefunden. Dies gilt insbesondere für alle Holzblasinstrumente (Blockflöte. Flöte, Klarinette. Oboe, Fagott usw.). alle Saiteninstrumente, wie Streichinstrumente ((ieige, Viola, Violoncello, Kontrabaß, Gambe usw.). Zupfinstrumente (Gitarre, Laute. Harfe. Mandoline. Zither, Banjo usw.), Tasteninstrumente (Klavier, Cembalo), aber auch für Orgel. Harmonium. Harmonika, Hackbrett. Xylophon usw. Eine Ausnahme bilden nur die Blechblasinstrumente und einige Schlaginstrumente.

Bei allen bisher hergestellten Holzbauteilen, wo es auf Dauerhaftigkeit, Festigkeit. Formstabilität und Verschleißfestigkeit ankommt, ist hei Wahl entsprechender Materialien eine Verbesserung dieser Eigenschaften möglich und wünschenswert, besonders wenn dabei das durch die Tradition gebildete ästhetische Empfinden nicht verletzt wird.

Aus den deutschen Patentschriften 32^l)212 und 545 044 ist bekannt, daß man zur Verbesserung der vorgenannten Eigenschaften des Werkstoffs Hol/, im Musikinstrumentenbau eine Imprägnierung des Holzes mit gelösten Kunstharzen und eine anschließende Härtung des Harzes im Holz vorgeschlagen hat. Erfahrungsgemäß dringen derartige Harze aber wegen der Größe ihrer Moleküle nicht ausreichend tief in das Holz ein. Darüberhinaus finde', lediglich eine physikalische Verbindung zwischen den Holz- und Harzbestandteilen statt, die sich — wie sich alsbald herausgesiellt hat — gerade bei der starken Schwingungsbeanspruchung des Holzes im Musikinstrument wieder löst und damit das derart behandelte Holz für diesen Anwendungszweck unbrauchbar macht. Die Verwendung von mit Kunstharzen imprägniertem Holz hat sich deshalb im Musikinstrumentenbau

ίο nicht durchgesetzt. Sie hat sogar zu der Ansicht geführt, daß gerade im Musikinstrumentenbau nur unbehandelte Hölzer verwendet werden dürfe-

Der vorliegenden Erfindung lag die Aurgabe zu Grunde, einen Ersatz für den Werkstoff Holz im Musikinstrumentenbau zu finden, der zwar alle vorteilhaften physikalischen Eigenschaften des Holzes, insbesondere bezüglich der Klangqualität und der inneren Dämpfung aufweist und dessen ästhetischem Aussehen möglichst unverändert entspricht, die Formbeständigkeit und Verschleißfestigkeit des Holzes aber übertrifft.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Verwendung eines Holzes, dessen Zellhohlräume mit einem Polymerisat aus einem mindestens 10 Gewichtsprozent Acrylnitril enthaltenden Gemisch flüssiger, vinylisch-ungesättigter. polymerisierbarer Verbindungen gefüllt sind und dessen Zcllwandbestandteile mit dem Polymerisat chemisch verbunden sind, als Werkstoff für Holzmusikinstrumente und deren

3" Teile.

Überraschenderweise hat sich nämlich gezeigt, daß die Nachteile bei der Verwendung der bekannten mit 1 lar/lösungen getränkten Hölzer bei der Verwendung eines sogenannten Polymcrholzes nicht auftreten, bei dem das Holz und das Polymerisat nicht nur physikalisch, sondern auch chemisch miteinander verbunden sind. Unter »chemisch verbunden* wird hier die Aufpfropfung der Monomere auf die Zellulosemoleküle der Zellwändc bei der Polymerisicrung verstanden. Diese chemische Verbindung macht es möglich, daß die Holz-Kunststoff-Kombination dauerhaft ist und auch den starken Schwingungsbeanspruchungen im Musikinstrument standhält.

Es ist ferner erfindungswesentlich, daß die poiymerisierbare Verbindung mindestens 10 Gewichtsprozent Acrylnitril enthält, da nur dann gewährleistet ist, daß das Gemisch das Holz vollständig durchdringt.

Es hat sich gezeigt, daß der erfindungsgemäß vor-

5" geschlagene Werkstoff das Holz im Musikinstriimcntenbau in mannigfachen Anwendungsfällcn nicht nur vollständig ersetzen kann, sondern daß es dem Holz in diesen Anweiidungsfällcn im Hinblick auf die oben geforderten Eigenschaften sogar weit übcrlcgen ist. Es besitzt eine enorme Verschleißfestigkeit und Formstabilität, läßt sich trotzdem ausgezeichnet mechanisch bearbeiten und ist in seiner Quellfähigkeit so weit herabgesetzt, daß diese gleichsam vermichlässigbar ist. Dadurch kann gewährleistet werden. daß aus diesem Werkstoff hergestellte Musikinstrumente während der gesamten Lebensdauer und bei den unterschiedlichsten Temperatur- und Feuchtigkeitsbeanspruchungen keinerlei Änderungen der Fonhöhe und Tonqualität erfahren.

Im einzelnen ist es zweckmäßig, folgende Bestandteile bzw. Bauteile von Musikinstrumenten aus dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Polymerholz anzufertigen und damit das übliche Holz zu ersetzen:

1. Holzblasinstrumente:

Rohr-, Kopf- bzw. Mundstück (Schnabel)

2. Saiteninstrumente:

a) Streichinstrumente:

Hals, Griffbrett, Wirbel, Wirbelkasten (Kopf), Steg, Kinnhalter, Saitenhalter, Bogenstange, Frosch

b) Zupfinstrumente:

Hals, Griffbrett, Wirbel, Wirbelkasten, Steg, Saitenhalter, Gehäuse (bes. für Elektroinstrumente)

c) Tasteninstrumente:

Klaviatur, Pedal, Stimmstock, Füße, Gehäuse

3. Blasinstrumente:

mit Bälgen, Pfeifen, Zungen (z. B. Orgel, Harmonium, Zieharmonika, Dudelsack);
Klaviatur, Pedal, Pfeifen, Gehäuse

4. Schlaginstrumente:

Trommelzylinder, Schlägel, Xylophonstäbe.

Besonders geeignet ist Polymerholz aus Hölzern mit niedriger bis mittlerer Dichte und möglichst gleichmäßiger Struktur, wie z. B. Ahorn. Birke, Erle, Linde, Birnbaum und damit verwandte Hölzer, aber auch Buche, Fichte, Kiefer und weitere in- und ausländische Hölzer.

Als polymcrisierbare Flüssigkeit können im Prinzip alle für sich allein oder im Gemisch polymerisicrbaren ungesättigten Verbindungen eingesetzt Verden, wie z. B. Vinylchlorid, Vinylazctat. Vinylidenchlorid, Styrol, Acryniiril, Methacrylate und Acrylate, sowie Gemische der genannten Monomeren. Des weiteren können auch Gemische eingesetzt verden, die aus einem Monomeren und einer polymeren Komponente bestehen, z. B. die Systeme Styrol, ungesättigte Polyester oder Methylmethacrylat/ Folymcthylinethacrylat (sogenannter Methylmethai'rylatsirup). Es ist lediglich darauf zu achten, daß <las Gemisch mindestens 10 Gewichtsprozent Acrylnitril enthält.

Die Tränkung erfolgt vorteilhaft, indem zuerst llurch Anlegen eines Vakuums die Luft aus den IKellholilräumen des Holzes entfernt und dann das Monomer unter Atmosphären- oder Überdruck in <iie Zellliohlräume hineingedrückt wird. Bei genügend langer Einwirkungsdauer dringt das Monomer dann auch aus den Zellhohlräumen in die ZeUwände tin.

Für den erfindungsgemäßen Verwendungszweck kann sowohl strahlenchemisch als auch thermischlatalytisch ausgehärtetes (polymerisiertes) Polymerholz eingesetzt werden. Bei der Verwendung stark polarer Monomere, wie z. B. Acrylnitril (oder von Gemischen, die solches enthalten), die die Zellwand besonders stark quellen, ist die strahlenchemische Härtung (d. h. die Härtung dnrch Bestrahlung mit energiereichen Strahlen, wie z. B. Gammastrahlen, schnelle Elektronen u. dgl.) vorteilhaft, da dann das in den Zelhvänden befindliche Material nicht homopolymerisiert, sondern auf die Bestandteile der ZeIlwand (Zellulose und Lignin) aufgepfropft wird und dadurch die Quellfähigkeit des Holzes besonders stark erniedrigt. Es ist aber auch möglich, die thermische und strahlenchemische Härtung miteinander zu kombinieren. Bei der thermisch-katalytischen Polymerisation muß ein Härter verwendet werden, d. h. eine beim Erwärmen radikalbildende und so die Polymerisation auslösende Substanz, z. B. ein organisches Peroxyd oder ein Redoxsystem.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand von Beispielen näher erläutert.

Beispiel T

Aus Polymerholz, hergestellt durch vollständige Imprägnierung von Birnbaumholz mit einem Gemisch von 60 Gewichtsprozent Styrol und 40 Gewichtsprozent Acrylnitril und nachfolgende Bestrahlung mit Gammastrahlung, Strahlendosis 4 Mrad, wurde ein Griffbrett für eine Gitarre angefertigt. Das Griffbrett hat eine völlig glatte, glänzende, ästhetisch ansprechende, gegenüber dem unbehandelten Holz etwas dunkel gefärbte Oberfläche. Es weist eine gute mechanische Festigkeit sowie eine sehr hohe Formbeständigkeit und Verschleißfestigkeit auf.

Beispiel 2

Aus Polymerholz, hergestellt durch vollständige Imprägnierung von Ahornholz mit einem Gemisch von 70 Gewichtsprozent Methylmethacrylat und 30 Gewichtsprozent Acrylnitril und nachfolgende Bestrahlung mit Gammastrahlung, Strahlendosis 3 Mrad, wurde ein Hals für eine Elektrogitarre angefertigt. Der so hergestellte Hals weist ebenfalls eine völlig glatte, glanzende, ästhetisch ansprechende; Oberfläche auf. Er wurde mit dem Griffbrett, wie unter 2 beschrieben, versehen und auf einen vorhandenen Korpus montiert. Die Formbeständigkeit des fertig montierten Halses ist hervorragend. Er konnte im Test durch Erhöhen des Saitenzugs nicht deformiert werden.

Die Erfindung ist auf die dargestellten Beispiele nicht beschränkt. Den Kunststoffen beispielsweise können Farbstoffe und Gcschmacksstof'fe entsprechend den Erfordernissen zugesetzt werden.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verwendung eines Holzes, dessen Zellhohlräume mit einem Polymerisat aus einem mindestens 10 Gewichtsprozent Acrylnitril enthaltenden Gemisch flüssigem, vinylisch-ungesättigter, polymerisierbarer Verbindungen gefüllt sind und dessen ZelKvandbestandteile mit dem Polymerisat chemisch verbunden sind, als Werkstoff für Holzmusikinstrumente und deren Teile.