DE60002348T2

DE60002348T2 - Akustische vorrichtung

Info

Publication number: DE60002348T2
Application number: DE60002348T
Authority: DE
Inventors: Owain Francis Loughborough PEDGLEY; Robert James Coventry ARMSTRONG; Edwin William Longley Leicester NORMAN
Original assignee: Loughborough University; Loughborough University Innovations Ltd
Current assignee: Loughborough University; Loughborough University Innovations Ltd
Priority date: 1999-08-24
Filing date: 2000-08-09
Publication date: 2004-03-25
Anticipated expiration: 2020-08-10
Also published as: HK1049061A1; ATE238597T1; CA2381525A1; CN1196096C; WO2001015135A1; DE60002348D1; JP2003507776A; EP1206770B1; HK1049061B; US6933428B1; GB9919922D0; CN1370314A; AU6307900A; CA2381525C; EP1206770A1; KR20020038702A; MXPA02001920A

Description

Akustische Vorrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft akustische Vorrichtungen, insbesondere Musikinstrumente, mit einem neuen und verbesserten Schallboden, Verfahren zu deren Herstellung und die Verwendung spezifischer Schallböden bei der Herstellung von akustischen Vorrichtungen.
Während einer langen Zeit war es wünschenswert, akustische Vorrichtungen, insbesondere Musikinstrumente wie Gitarren unter Verwendung von Schallböden herzustellen, die aus synthetischen Polymeren an Stelle von Holz, wie die herkömmlich getan wird, ausgebildet sind. Solche Vorrichtungen wären relativ einfach und kostengünstig herzustellen und die Produktion von Vorrichtungen mit reproduzierbaren Eigenschaften würde reduziert von der komplexen, vom Geschick abhängigen Tätigkeit eines Künstlers zu einem steuerbaren Herstellungsprozess.
Es hat viele Versuche gegeben, um Musikinstrumente mit synthetischen Schallböden auf Polymerbasis herzustellen, z. B. US 4353862 , US 4364990, US 4429608, US 4969381, US 4873907, US 4188850, US 4185534, US 4213370, US 4290336, US 4334452, US 5469769, US 5804746 und US 4290336.
Jedoch haben solche Instrumente typischerweise unter dem Problem gelitten, dass sie eine komplexe Ausbildung hatten (z. B. mit Schallböden, die Kohlenstofffaser- oder Glasfaserverstärkungen erforderten), kostenaufwendig in der Herstellung sind und eine Schallqualität haben, die nicht vergleichbar mit dem Schall ist, der von Instrumenten mit dem herkömmlichen Schallboden aus Holz erzeugt wird.
Ein anderer relevanter Stand der Technik enthält die EP 0604079 , die die Verwendung von Polycarbonat bei der Herstellung von akustischen Vorrichtungen offenbart. Jedoch wird die Verwendung von aufgeschäumtem Polycarbonat in dem Schallboden eines Musikinstrumentes in der EP 0604079 nicht vorgeschlagen. Tatsächlich haben alle in der zitierten Druckschrift genannten Polycarbonat(enthaltenden)-Zusammensetzungen einen unterschiedlichen Zweck und eine unterschiedliche Wirkung (gegen Abrieb, Schallabsorption) als die in dieser Erfindung offenbarte, und sie haben grundsätzlich unterschiedliche akustische Eigenschaften. Die Verwendung von Polycarbonat auf diese Weise legt nicht die nachfolgend beschriebene vorliegende Erfindung nahe.
Die vorliegenden Erfinder haben die Nachteile des Standes der Technik überwunden und stellen Musikinstrumente mit Schallböden auf Polymerbasis her, die in der Lage sind, einen Schall zu erzeugen, der eine vergleichbare Qualität mit dem hat, der durch Schallböden aus Holz erzeugt wird. Die verwendeten Materialien sind reichlich verfügbar und können verwendet werden, um jede gewünschte akustische Vorrichtung mit einem Schallboden herzustellen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine akustische Vorrichtung vorgesehen, die einen Schallboden hat, der geschäumtes Polycarbonat aufweist.
Das geschäumte Polycarbonat kann in der Form eines Blattes vorgesehen sein.
Der Schallboden kann eine zellulare starre Schaumstruktur haben.
Der Schallboden kann eine Dichte von 500 bis 700 kg/m³, z. B. 650 kg/m³ haben.
Der Schallboden kann eine Zugfestigkeit von etwa 20 MPa haben.
Der Schallboden kann eine Biegefestigung von etwa 30 N/mm² haben.
Ein geschäumtes Polycarbonatmaterial, das besonders nützlich ist, ist FOREX-EPC E 50.650 (Airex AG, Schweiz; SBA Ltd, Leicester, UK). Es hat eine starre Schaumstruktur aus geschlossenen Zellen, ein Füllgewicht (DIN 53479) von 650 kg/m3, eine Zugfestigkeit (DIN 53455) von 20 MPa, eine Bruchdehnung (DIN 53455) von zumindest 10%, einen E-Modul für die Zugspannung (DIN 53457) von 1.000 MPa und für die Biegung (DIN 53456) von 1.200 MPa, eine Biegefestigkeit (DIN 53452) von 30 N/mm², ist bruchfest bei Stößen (DIN 53453), hat Abmessungsänderungen (DIN 16927) von ±0% bei 120 min. und 70°C, –0,5% bei 75 min. und 140°C (MD) und +0,4% bei 75 min. und 140°C (TD), und eine Wasserabsorption (DIN 53495) von weniger als 1% (W3-100°C 30 min.).
Obgleich früher im Stand der Technik vorgeschlagen wurde, Schäume bei der Ausbildung z. B. von Gitarren zu verwenden, wurde niemals vorgeschlagen, aufgeschäumte Polycarbonate zu verwenden. Z. B. schlägt die US 4185534 die Verwendung von Polystyrol und anderen Homopolymeren und Copolymeren vor, die von Kohlenwasserstoff-Vinylmonomeren abgeleitet sind. Von den Erfindern durchgeführte akustische Prüfungen, bei denen ein aufgeschäumtes PVC verwendet wurde Foamex-Airex AG, Schweiz; SBA Ltd, Leicester, UK), stellten fest, dass ein sehr "dumpfer" Schall erzeugt wurde, was nicht hinnehmbar war. Nicht aufgeschäumtes Polysterol wurde auch geprüft, und es wurde gefunden, dass es einen sehr "blechernen" Schall erzeugt, der ebenfalls nicht hinnehmbar war.
Bei einem bestimmten Stand der Technik wird die Verwendung von Schäumen offenbart, aber dies ist typisch bei der Herstellung von Instrumenten mit festen Körpern und nicht von solchen mit hohlen Körpern, die einen Schallboden aufweisen.
Es wird typischerweise bei herkömmlichen Holzinstrumenten mit einem Schallboden gefunden, dass sie "Totpunkte" haben oder "Wolfstöne" emittieren, welche besondere Frequenzen sind, die entweder sehr schwach antworten oder viel lauter als die Noten von anderen Frequenzen sind. Dieses Problem kann gemildert oder vollständig vermieden werden durch Verwendung der Schallböden nach der vorliegenden Erfindung.
Die aufgeschäumten Polycarbonate, die in den akustischen Vorrichtungen nach der vorliegenden Erfindung verwendet werden, haben ausgezeichnete akustische Eigenschaften, die für die Herstellung von z. B. Saiteninstrumenten wie Gitarren (siehe unten) möglich sind, die eine Schallqualität haben, die zumindest so gut wie die von Instrumenten mit Schallböden aus Holz ist.
Natürlich ändern sich die genauen akustischen Eigenschaften von aufgeschäumten Polycarbonaten z. B. mit ihrem Füllgewicht, ihrer Zugfestigkeit und ihrer Biegefestigkeit. Andere Faktoren, wie die Größe der Blasen in dem Schaum, entweder aus offenen oder geschlossenen Zellen sowie das Gas oder die Gase, die in dem Schaum enthalten sind, sind ebenfalls wichtig. Stickstoff wird typischerweise verwendet, um das Polycarbonat in die Schaumstruktur aufzuschäumen, aber andere Gase können in gleicher Weise verwendet werden. Z. B. Halogene wie Argon, Neon und Helium. Andere normalerweise gasförmige (unter normaler atmosphärischer Temperatur und Druck) Elemente und Verbindungen können ebenso verwendet werden (vorbehaltlich etwaigen unerwünschten Reaktionen mit dem Polycarbonat) und sind für den Fachmann offensichtlich, wie z. B. in der US 4185534 offenbart ist.
Ebenso gut wie die Ausbildung des Schallbodens der akustischen Vorrichtung aus einem aufgeschäumten Polycarbonat wie einem Polycarbonatblatt können die physikalischen Eigenschaften des aufgeschäumten Polycarbonats sich von Punkt zu Punkt ändern. Wenn z. B. die akustische Vorrichtung eine Gitarre ist kann die Dicke des Schallbodens aus aufgeschäumtem Polycarbonat über seine Breite oder entlang seiner Länge vari ieren. In gleicher Weise können die Größe und/oder die Dichte von Blasen variiert werden.
Die akustische Vorrichtung kann, wie vorstehen diskutiert ist, eine Gitarre sein, oder sie kann jedes andere Musikinstrument sein, insbesondere ein Saiteninstrument, das einen Schallboden aufweist. Z. B. kann sie eine Violine, eine Mandoline, ein Bass, eine Laute, eine Zimbel, eine Harfe oder ein Piano sein.
Die akustische Vorrichtung kann in gleicher Weise jede andere Vorrichtung mit einem Schallboden sein, z. B. Vorrichtungen, die eine Schallresonanz (Verstärkung) benötigen wie Lautsprecher, Trommeln oder Alarmsysteme.
Die Erfindung wird weiter ersichtlich aus der folgenden Beschreibung mit Bezug auf die mehreren Figuren der begleitenden Zeichnungen, die nur beispielhaft Formen von Gitarren gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.
In den Figuren:
1 zeigt eine Vorderansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Gitarre;
2 zeigt eine Vorderansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Gitarre; und
3 zeigt eine Seitenansicht der Gitarren nach den 1 und 2.
Die einen Schallboden nach der vorliegenden Erfindung enthaltende Gitarre 10 hat eine allgemeine Ausbildung, wie sie in den registrierten britischen Geschmacksmustern Nr. 2074916 (Gitarrenkörper) und 2074917 (Gitarrensteg) gezeigt ist.
Die Gitarre 10 weist einen hölzernen Hals 20, einen Kopf 30 und eine Griffleiste 40 auf. Der Schallboden 50 umfasst FOREX-EPC E 50.650 mit einer äußeren Kante 51 und einer inneren Kante 52, die ein Schalloch 53 bildet. Die Versteifung der Unterseite des Schallbodens 50 wird gebildet durch eine klare Strebe 60 aus Lexan-Polycarbonat.
Der Steg 70 weist Lexan auf. Die Seiten 80 und die Rückseite 90 bilden ein einzelnes Stück aus einem Epoxydglasfaser-Formteil. Der Schallboden 50, die Strebe 60, der Steg 70 und die Saiten 80/Rückseite 90 sind unter Verwendung eines Methylmethacrylat-Klebstoffs miteinander verbunden.
Bei dem in 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel der Gitarre 10 ist eine Musterkonstruktion der Hauptstrukturstrebe 60 gezeigt. Zusätzliche kleinere Streben (nicht gezeigt) werden verwendet, um Vibrationen des Schallbodens 50 zu verteilen.
Ein zweites Ausführungsbeispiel der Gitarre 10 ist in 2 vorgesehen. Hier hat die Strebe 60 ein leicht V-förmiges Muster. Das Muster der Strebe 60 gemäß diesem zweiten Ausführungsbeispiel kann besser für die Herstellung der Gitarre 10 geeignet sein. Bei einer Abwandlung (nicht gezeigt) des zweiten Ausführungsbeispiels ist das Muster der Strebe 60 parallel, anstatt leicht V-förmig zu sein.
Es ist darauf hinzuweisen, dass nicht beabsichtigt ist, die Erfindung nur auf die obigen Beispiele zu beschränken, sondern viele Variationen, die für den Fachmann offensichtlich sind, sind möglich, ohne den Bereich von dieser, der durch die angefügten Ansprü che definiert ist, zu verlassen.

Claims

Akustische Vorrichtung (10), die Polycarbonat aufweist und einen Schallboden (50) hat, dadurch gekennzeichnet, dass der Schallboden (50) aufgeschäumtes Polycarbonat aufweist.
Akustische Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, bei der der Schallboden (50) ein aufgeschäumtes Polycarbonatblatt aufweist.
Akustische Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Schallboden (50) eine zellulare starre Schaumstruktur hat.
Akustische Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Schallboden (50) eine Dichte von 500 bis 700 kg/m3 hat.
Akustische Vorrichtung (10) nach Anspruch 4, bei der der Schallboden (50) eine Dichte von 650 kg/m3 hat.
Akustische Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Schallboden (50) eine Zugfestigkeit von etwa 20 MPa hat.
Akustische Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Schallboden (50) eine Biegefestigkeit von etwa 30 N/mm².
Akustische Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, bei der der Schallboden (50) FOREX-EPC E 50.650 aufweist.
Akustische Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche ein Musikinstrument aufweist.
Akustische Vorrichtung (10) nach Anspruch 9, aufweisend ein mit Saiten versehenes Musikinstrument.
Akustische Vorrichtung (10) nach Anspruch 10, aufweisend ein mit Saiten versehenes Musikinstrument, das aus der Gruppe enthaltend eine Gitarre, eine Violine, eine Mandoline, einen Bass, eine Laute, eine Zimbel, eine Harfe und ein Piano ausgewählt ist.