EP3669022B1 - Musiksaite - Google Patents

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EP3669022B1
EP3669022B1 EP17758116.2A EP17758116A EP3669022B1 EP 3669022 B1 EP3669022 B1 EP 3669022B1 EP 17758116 A EP17758116 A EP 17758116A EP 3669022 B1 EP3669022 B1 EP 3669022B1
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EP
European Patent Office
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core
string
thermoplastic fibres
thermoplastic
bundle
Prior art date
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EP17758116.2A
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English (en)
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EP3669022A1 (de
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Thomas Zwieg
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Larsen Strings AS
Original Assignee
Larsen Strings AS
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Publication date
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Publication of EP3669022A1 publication Critical patent/EP3669022A1/de
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Publication of EP3669022B1 publication Critical patent/EP3669022B1/de
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02G—CRIMPING OR CURLING FIBRES, FILAMENTS, THREADS, OR YARNS; YARNS OR THREADS
    • D02G3/00—Yarns or threads, e.g. fancy yarns; Processes or apparatus for the production thereof, not otherwise provided for
    • D02G3/44—Yarns or threads characterised by the purpose for which they are designed
    • D02G3/444—Yarns or threads for use in sports applications
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B51/00—Stringing tennis, badminton or like rackets; Strings therefor; Maintenance of racket strings
    • A63B51/02—Strings; String substitutes; Products applied on strings, e.g. for protection against humidity or wear
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02G—CRIMPING OR CURLING FIBRES, FILAMENTS, THREADS, OR YARNS; YARNS OR THREADS
    • D02G3/00—Yarns or threads, e.g. fancy yarns; Processes or apparatus for the production thereof, not otherwise provided for
    • D02G3/22—Yarns or threads characterised by constructional features, e.g. blending, filament/fibre
    • D02G3/40—Yarns in which fibres are united by adhesives; Impregnated yarns or threads
    • D02G3/404—Yarns or threads coated with polymeric solutions
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02G—CRIMPING OR CURLING FIBRES, FILAMENTS, THREADS, OR YARNS; YARNS OR THREADS
    • D02G3/00—Yarns or threads, e.g. fancy yarns; Processes or apparatus for the production thereof, not otherwise provided for
    • D02G3/44—Yarns or threads characterised by the purpose for which they are designed
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10D—STRINGED MUSICAL INSTRUMENTS; WIND MUSICAL INSTRUMENTS; ACCORDIONS OR CONCERTINAS; PERCUSSION MUSICAL INSTRUMENTS; AEOLIAN HARPS; SINGING-FLAME MUSICAL INSTRUMENTS; MUSICAL INSTRUMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10D3/00—Details of, or accessories for, stringed musical instruments, e.g. slide-bars
    • G10D3/10—Strings
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2209/00—Characteristics of used materials

Definitions

  • the present invention relates to a musical instrument string and a sports racquet string and a method of manufacturing the same.
  • the string can also be used as a line for a fishing rod or as a material for a fishing gear, in particular a fishing net.
  • strings with a natural gut core have excellent playing characteristics, in particular high energy efficiency in impulse excitation and impulse transmission, which among other things leads to an easy, fast and precise response.
  • the natural gut string core is a bundle of twisted and chemically cross-linked gut strips that together form a strand of exceptional strength, flexibility, and resilience.
  • strings with a natural gut core also have a number of serious disadvantages. These include the high sensitivity to temperature and humidity fluctuations, which lead to low load and tuning stability. Furthermore, due to the unavoidably high property tolerances in natural products, there are large quality fluctuations in products that are actually the same. Strings with a core made of natural gut therefore only meet the requirements of today's concerts and sporting competitions to a limited extent.
  • strings with a core made of polymer fibers are known, e.g US2,226,529 made of polyamide or in GB2303730A made of PEEK.
  • the string core such as in AT169306 , AT309188 or EP2 099 022 A1 described, usually made of fiber bundles or multifilament yarns.
  • AT169306 , AT309188 or EP2099022 mentioned above, a specified number of multifilament yarns are bundled for the core and - comparable to natural gut - usually twisted in during the production of the string core.
  • there is no chemical crosslinking ie the filaments are always without significant destruction separable.
  • the internal damping and thus the sound of the strings can be influenced by the predeterminable number of synthetic polymer fibers and the twisting of these, which makes them particularly suitable for bowed strings.
  • a disadvantage of such musical strings is that, in comparison to strings with a core made of natural gut or polymer fibers, they can only be excited by applying a comparatively high bow pressure and are therefore only conditionally suitable for making music with different dynamics and/or timbres.
  • Such musical strings also have the disadvantage that they react poorly to a change of bow, so that these musical strings are perceived by the musician as slow and braking, and with such musical strings it is only possible to a limited extent to cleanly intonate fast runs or bow changes in spiccato and to play.
  • the US5,601,762 describes strings for musical instruments, sports equipment or fishing, which have a composite core made of a plurality of polymer threads which are connected with a binding resin. According to the example 2 the US5,601,762 the string thus formed is coated with another resin. For further Treating the strings beats the US5,601,762 before undergoing treatment with radioactive radiation.
  • the U.S. 4,016,714 describes strings for racquets and musical instruments comprising a composite core of a plurality of thermoplastic filaments twisted together, bonded with a first cationic wetting agent and finally bonded with a thermoplastic binder resin.
  • a string with a core made of a thermoplastic is known, which is covered with many thin threads made of vinyl fluoride, which in turn are likely to be covered with a resin.
  • the JPH 03205070 A in turn describes a string with a composite rope core, which is stranded from individual composite elements.
  • Each of the composite elements consists of aramid fibers fused together with nylon fibers. The composites are then twisted and wound with additional aramid and nylon fibers, which are embedded in a nylon resin that forms the surface of the string.
  • a musical string with at least one composite core is known, in which the at least one composite core comprises a first core element and a second core element, the first core element and the second core element comprising at least one organic material, and the first core element and the second core element being connected at least in regions by means of of an intervening and/or enveloping first polymer element, characterized in that when the musical string is tensioned with a predeterminable tuning weight, the first polymer element is essentially tension-free.
  • the string elements are constructed from different materials.
  • the actual core material is distinguished here from a connecting polymer.
  • US3645819 discloses a musical instrument string composed of fused fibers having a core-sheath structure.
  • the present invention is therefore based on the object of providing a musical instrument or sports racket string with high stability and consistency in terms of strength, elasticity and flexibility, which is characterized in particular by lower energy losses during excitation and impulse transmission as well as a longer service life.
  • a musical instrument string or sports racket string according to claim 1.
  • a materially bonded connection is to be understood in particular as a connection of the thermoplastic fibers that cannot be detached without damage or even destruction.
  • string core is also used here when the string core or string does not have a covering.
  • the bundle of thermoplastic fibers forms a self-bonded flexible strand.
  • the string core can comprise a plurality of said bundles of thermoplastic fibers, with the bundles of thermoplastic fibers forming a plurality of flexible strands that are each bound in themselves.
  • thermoplastic fibers are highly stretched. This manifests itself in the fact that the macromolecules of the fibers show an orientation and orientation along the fiber axis. In addition to the amorphous phase, they also contain crystalline areas.
  • the fibers are at least partially crystalline.
  • the elongation of the thermoplastic fibers at room temperature and maximum tensile load is less than 20% and the elongation at break of the thermoplastic fibers is less than 25%.
  • thermoplastic fibers of the bundle or at least one of the bundles are expediently twisted or twisted around one another.
  • thermoplastic fibers have a core-sheath structure.
  • the fiber core of the core-sheath structure comprises or consists of a first thermoplastic material and the fiber sheath of the core-sheath structure comprises a second thermoplastic material.
  • the fiber sheath volume proportion of the core-sheath structure is less than 60% by volume, more preferably less than 30% by volume and particularly preferably less than 20% by volume.
  • the fiber sheath also contains ferromagnetic and/or ferrimagnetic particles, in particular solid particles.
  • the particles advantageously have a primary particle diameter of less than 500 nm.
  • first thermoplastic material and the second thermoplastic material are identical.
  • first thermoplastic material and the second thermoplastic material can also be different.
  • thermoplastic fibers expediently comprise or consist of polyaryletherketone, PAEK, preferably polyetheretherketone, PEEK, and/or polyamide, PA, and/or polyimide, PI, and/or polyphenylene sulfide, PPS, and/or polyvinylidene fluoride, PVDF.
  • the string has at least one covering, preferably made of at least one plastic or at least one metal, which is arranged or wound around the core of the string, preferably helically.
  • the method comprises the continuous or batchwise feeding of a bundle of thermoplastic fibers while simultaneously heating the same in continuous or batchwise flow or past a magnetic induction device or the same.
  • thermoplastic fibers without a fiber sheath are also at least partially melted on the surface by heating the fiber sheaths of surrounding thermoplastic fibers with a core-sheath structure and fused with the same in the contact areas and bonded to one another.
  • the tension of the thermoplastic fibers is advantageously adjusted as they pass through or past the induction heating device.
  • this can be done, for example, by a mechanical tension weight, by spring force or mechanical roller resistance at one or both string ends or by the tension hooks holding the string, which tighten or stretch the fiber bundle to the desired extent.
  • this can be done, for example, by different speeds of the godets/rollers transporting the fibers or by mass or spring-loaded tension rollers.
  • thermoplastic fibers are expediently twisted together before they are fused.
  • the string core is formed from a plurality of said bundles, each forming a strand, preferably in a twisted form.
  • the surface of the string core is mechanically ground and/or polished.
  • the string core is provided with a first covering, preferably made of a preferably round or flat wire or of a polymeric monofilament, wound around the string core, preferably helically.
  • the string core is provided with at least one additional covering, preferably made of a particularly round or flat wire or of a polymeric monofilament, preferably wound in parallel or crossed helically around the first covering.
  • the present invention is based on the surprising finding that the innovative, direct and material connection of the thermoplastic fibers of the string core reduces or even prevents energy loss in the string core through friction of loosely connected individual fibers when the string is loaded and moved, and at the same time the strength, elasticity and flexibility of the string core is improved. Furthermore, there are no binders, resins or intermediate polymers used in the prior art, which avoids numerous phase transitions from material to material, which lead to high energy losses of the applied impulse and thus to poorer playing and tonal response.
  • strings with such a new type of string core show an extraordinarily high level of stability and consistency in terms of strength, elasticity and flexibility.
  • the strings have high load and tuning stability, a particularly easy and quick response even with quick bow changes and in spiccato even with the lightest bow pressure.
  • a string in particular for bowed and/or plucked instruments, but also sports equipment, comprising a core (string core) and optionally at least a first covering, which is arranged around the string core, is used to achieve a load or Suggested tuning stability, quick response and - for musical strings - a clean, singing sound, that the core comprises a predeterminable multiplicity of multi-component thermoplastic fibers which are at least partially cohesively connected to one another by the formation of local melting zones in the interface region of the thermoplastic fibers and therefore cannot be separated from one another without being destroyed.
  • a string can be realized which has a particularly light, fast and precise response comparable to the strings with a natural gut, but without their particularly disadvantageous sensitivity to fluctuations in humidity and temperature.
  • the musical instrument string has a clean, richly colored and singing sound even with the slightest excitation. Combined with a large dynamic spectrum, it expands a musician's artistic possibilities of expression.
  • the musical instrument strings are also recommended for baroque or medieval stringed instruments.
  • strings made with the novel string core can also be used without additional winding, i.e. with a bare core, both as musical instrument strings and also as sports racket strings, since the core forms a solid, bound strand, at least in one special embodiment.
  • strings with this new type of bare core are recommended, for example, for use as violin E and A or viola A and D strings, which historically were also used as non-spanning gut strings.
  • these strings still lack the surface optimization with, for example, a longitudinal grind, the colored threading at the ends and the suspension, for example ball.
  • the core of the string can also be formed from more than one of the individual strands that are bonded to one another, for example from three, five or more such strands.
  • the strands can be twisted together in a specified number.
  • this multi-strand string core can be used with the loosely twisted strands or additionally heated locally in a magnetic field and thus made even more compact.
  • thermoplastic fiber 10 shown has a circular cross section and a core-sheath structure, with the fiber core 12 consisting of a first thermoplastic material and the fiber sheath 14 consisting of a second thermoplastic material and ferromagnetic particles embedded therein, only some of which are indicated by reference numeral 16.
  • the ferromagnetic particles are distributed evenly only in the fiber cladding.
  • the figure 2 shows a string core 18 in the making from a plurality of thermoplastic fibers 10, as shown in FIG figure 1 is shown.
  • the thermoplastic fibers 10 are in the in figure 2 shown stage not yet connected.
  • the figure 3 are those in the figure 2 shown thermoplastic fibers 10 in the longitudinal direction at least partially melted together at the interfaces 20. Fusing can be done, for example, by passing through a magnetic induction device (not shown).
  • the ferromagnetic particles 16 only heat the fiber sheath 14 as it passes through the induction device and at least partially melts it and connects it to directly adjacent thermoplastic fibers in a materially bonded manner.
  • the thermoplastic fibers form a bundle 22.
  • the high mechanical strength properties of the fiber core achieved in the stretching process are retained due to the exclusive heating of the fiber sheath.
  • a string core 18 of a string in the process of being formed is shown. This consists of several bundles 22 according to figure 3 and each of the bundles 22 forms a self-contained flexible strand. While the string core 18 in the figure 4 is composed of seven bundles 22 or strands, there is the string core 18 of figure 5 even from nineteen such bundles 22.
  • figure 6 shows a string core 18 of a string that is in the process of being formed. This includes both thermoplastic fibers 10 with a core-sheath structure and thermoplastic fibers 11 without the same.
  • the variant shown includes the string core 18 of a string thermoplastic fibers 10 with a core-sheath structure and thermoplastic fibers 11 without a core-sheath structure and fibers 24, which consist of another material, such as a metal, glass or a non-thermoplastic material.
  • FIG 8 a musical instrument string 26 having a string core 18, the composition of which is not shown in detail, and a first covering 28, an outer second covering 30 surrounding the first covering 28 and an outer third covering 32 surrounding the second covering 30.
  • the first covering 28 and the The second sheath 30 each consists of a braiding of metallic round wire or polymer monofilament, while the third sheath 32 consists of a braiding of metallic flat wire or a polymer tape.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Musikinstrumentensaite sowie eine Sportschlägersaite und ein Verfahren zur Herstellung derselben.
  • Die Saite kann auch als Schnur für eine Angel oder als Material für ein Fanggerät, insbesondere Fischernetz, verwendet werden.
  • Traditionell hergestellte Naturdarmsaiten mit einem Kern aus Naturdarm weisen hervorragende Spieleigenschaften auf, insbesondere eine hohe Energieeffizienz bei Impulsanregung und Impulsübertragung, was u.a. zu einer leichten, schnellen und präzisen Ansprache führt. Der Saitenkern aus Naturdarm besteht aus einem Bündel aus miteinander verdrehten und chemisch vernetzten Darmstreifen, die zusammen einen Strang mit außerordentlicher Festigkeit, Flexibilität und Elastizität bilden. Saiten mit einem Kern aus Naturdarm weisen jedoch auch eine Reihe von schwerwiegenden Nachteilen auf. Dazu zählen die hohe Empfindlichkeit gegenüber Temperatur- und Feuchteschwankungen, die zu einer geringen Belastungs- bzw. Stimmstabilität führen. Weiterhin zeigen sich, aufgrund der bei Naturprodukten unvermeidlich hohen Eigenschaftstoleranzen, große Qualitätsschwankungen bei an sich gleichen Produkten. Saiten mit einem Kern aus Naturdarm entsprechen deshalb nur bedingt den Anforderungen des heutigen Konzertbetriebes bzw. sportlicher Wettbewerbe.
  • Alternativ sind Saiten mit einem Kern aus Polymerfasern bekannt, z.B. in US2,226,529 aus Polyamid oder in GB2303730 A aus PEEK. Für Saiten der Streichinstrumente wird der Saitenkern, wie z.B. in AT169306 , AT309188 oder EP2 099 022 A1 beschrieben, üblicherweise aus Faserbündeln bzw. Multifilamentgarnen hergestellt. Wie in AT169306 , AT309188 oder EP2099022 angeführt, werden eine vorgegebene Anzahl an Multifilamentgarnen für den Kern gebündelt und - vergleichbar mit Naturdarm - bei der Herstellung des Saitenkerns in der Regel eingedreht. Dabei kommt es jedoch zu keiner chemischen Vernetzung, d.h. die Filamente sind immer ohne wesentliche Zerstörung trennbar. Durch die vorgebbare Mehrzahl an synthetischen Polymerfasern und das Eindrehen dieser kann die innere Dämpfung und damit der Klang der Saiten beeinflusst werden, was sie besonders geeignet für Streichsaiten macht.
  • Dieser lose Verbund der Kunststofffasern im Saitenkern führt bei Belastung und Schwingung der Saite jedoch zu einer Relativbewegung der Fasern zueinander, was zu innerer Reibung und damit Energieverlusten führt. Die Relativbewegung der Fasern unter Belastung verursacht des Weiteren mechanischen Verschleiß der Faseroberflächen, wodurch die Lebensdauer der Saiten insbesondere in klanglicher Hinsicht durch die sich ändernde akustische Kopplung und Dämpfung vermindert wird. Wesentliche Nachteile dieser Saiten sind deshalb im Vergleich zur Saite aus Naturdarm höhere Energieverluste bei Anregung und Impulsübertragung, eine schlechtere Ansprache bzw. langsamere Reaktion bei Anregung und eine kürzere Lebensdauer.
  • Alternativ sind z.B. aus US 2, 641, 949 und EP 2 131 352 A1 Saiten mit einem Kern aus einem Stahlseil bekannt. Diese Saiten haben eine außerordentlich hohe Belastungs- bzw. Stimmstabilität. Saiten mit einem solchen Kern zeigen die gleiche Relativbewegung der einzelnen Drähte zueinander, was wieder zu innerer Reibung und damit Energieverlusten führt. Zur Lösung dieses Problems sind Musiksaiten mit einem Kern aus feinen Stahldrähten, Carbon- und/oder Siliziumcarbidfasern bekannt, wobei die Drähte des Kerns hier in ein Elastomer oder ein duktiles Metall eingebettet sind. Nachteilig an derartigen Musiksaiten ist, dass diese im Vergleich zu Saiten mit einem Kern aus Naturdarm oder Polymerfasern nur unter Aufbringen eines vergleichsweise hohen Bogendrucks angeregt werden können und deshalb nur bedingt für ein dynamisch und/oder klangfarblich differenziertes Musizieren tauglich sind. Derartige Musiksaiten weisen darüber hinaus den Nachteil auf, dass diese schlecht auf einen Bogenwechsel reagieren, sodass diese Musiksaiten vom Musiker als langsam und bremsend empfunden werden, und es mit solchen Musiksaiten nur bedingt möglich ist, schnelle Läufe oder Bogenwechsel im Spiccato sauber zu intonieren und zu spielen.
  • Die US 5, 601, 762 beschreibt Saiten für Musikinstrumente, Sportgeräte oder Fischerei, welche einen Verbundkern aus einer Mehrzahl an Polymerfäden aufweist, welche mit einem Bindeharz verbunden sind. Gemäß dem Beispiel aus Fig. 2 der US 5, 601, 762 ist die derart gebildete Saite mit einem weiteren Harz ummantelt. Zur weiteren Behandlung der Saiten schlägt die US 5, 601, 762 vor, eine Behandlung mit radioaktiver Strahlung vorzunehmen.
  • Die US 4, 016, 714 beschreibt Saiten für Sportschläger und Musikinstrumente, welche einen Verbundkern aus mehreren miteinander verdrehten Thermoplastfilamenten aufweist, welche mit einem ersten kationischen Benetzungsmittel und abschließend mit einem thermoplastischen Bindeharz verbunden sind.
  • Aus der JPH 07150434 A ist eine Saite mit einem Kern aus einem Thermoplast bekannt, welcher mit vielen dünnen Fäden aus Vinylfluorid umhüllt ist, welche wiederum mit einem Harz umhüllt sein dürften. Die JPH 03205070 A wiederum beschreibt eine Saite mit einem Verbundseilkern, welcher aus einzelnen Verbundelementen verseilt ist. Jedes der Verbundelemente besteht aus Aramidfasern, welche mit Nylonfasern zusammengeschmolzen wurden. Die Verbundelemente werden dann verdrillt und mit weiteren Aramid- und Nylonfasern umsponnen, welche in einem Nylonharz eingebettet sind, welches die Oberfläche der Saite bildet.
  • Aus der AT504 015 B1 bzw. US8,283,538 B2 ist eine Musiksaite mit wenigstens einem Verbundkern bekannt, bei dem der wenigstens eine Verbundkern ein erstes Kernelement und ein zweites Kernelement umfasst, wobei das erste Kernelement und das zweite Kernelement wenigstens einen organischen Werkstoff umfassen, und wobei das erste Kernelement und das zweite Kernelement zumindest bereichsweise mittels eines dazwischenliegenden und/oder diese umhüllenden ersten Polymerelementes verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass bei der mit einem vorgebbaren Stimmgewicht gespannten Musiksaite das ersten Polymerelement im wesentlichen spannungsfrei ist. In allem beschriebenen Ausführungsformen werden die Saitenelemente aus unterschiedlichen Materialien aufgebaut. Das eigentliche Kernmaterial wird hier von einem verbindenden Polymer unterschieden. US3645819 offenbart eine Musikinstrumentensaite bestehend aus miteinander verschmolzenen Fasern, die eine Kern-Mantelstruktur aufweisen.
  • Nachteil all dieser Lösungsvorschläge ist eine verhältnismäßig hohe Energiedämpfung bzw. akustische Dämpfung der Saitenkonstruktionen durch die vielen miteinander kombinierten Werkstoffe, speziell Polymere und Bindemittel. Insbesondere die in allen angeführten Lösungsvorschlägen vorzufindenden, zahlreichen Phasenübergänge von Werkstoff zu Werkstoff, führen zu hohen Energieverlusten des aufgebrachten Impulses und damit zu schlechterer spieltechnischer und klanglicher Ansprache / Response.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Musikinstrumenten- bzw. Sportschlägersaite mit einer hohen Stabilität und Konstanz in Festigkeit, Elastizität und Flexibilität bereitzustellen, die sich insbesondere durch geringere Energieverluste bei Anregung und Impulsübertragung als auch höhere Lebensdauer auszeichnet.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Musikinstrumentensaite oder Sportschlägersaite gemäß Anspruch 1. Unter einer stoffschlüssigen Verbindung soll insbesondere verstanden werden, dass es sich um eine nicht ohne Beschädigung oder sogar Zerstörung lösbare Verbindung der Thermoplastfasern handelt. Es ist zu beachten, dass der Begriff "Saitenkern" hier auch verwendet wird, wenn der Saitenkern bzw. die Saite keine Umhüllung aufweist.
  • Weiterhin wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung nach Anspruch 11.
  • Vorteilhafterweise bildet das Bündel von Thermoplastfasern einen in sich gebundenen flexiblen Strang.
  • In einer besonderen Ausführungsform kann der Saitenkern mehrere besagte Bündel von Thermoplastfasern umfassen, wobei die Bündel von Thermoplastfasern mehrere jeweils in sich gebundene flexible Stränge bilden.
  • Erfindungsgemäß sind die Thermoplastfasern hoch verstreckt. Dies äußert sich dadurch, dass die Makromoleküle der Fasern eine Orientierung und Ausrichtung längs der Faserachse aufzeigen. Sie enthalten neben der amorphen Phase auch kristalline Bereiche. Die Fasern sind mindestens teilkristallin.
  • Erfindungsgemäß ist die Dehnung der Thermoplastfasern bei Raumtemperatur und maximaler Zugbelastung kleiner als 20 % und die Bruchdehnung der Thermoplastfasern kleiner als 25 %.
  • Zweckmäßigerweise sind die Thermoplastfasern des Bündels oder mindestens eines der Bündel umeinander eingedreht oder verzwirnt.
  • Erfindungsgemäß weist zumindest ein Teil der Thermoplastfasern eine Kern-Mantel-Struktur auf.
  • Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass der Faserkern der Kern-Mantel-Struktur ein erstes thermoplastisches Material umfasst oder daraus besteht und der Fasermantel der Kern-Mantel-Struktur ein zweites thermoplastisches Material umfasst.
  • Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass der Fasermantelvolumenanteil der Kern-Mantel-Struktur kleiner als 60 Vol. - % bevorzugter kleiner als 30 Vol. - % und besonders bevorzugt kleiner als 20 Vol. - % ist.
  • Erfindungsgemäß enthält der Fasermantel zusätzlich ferro- und / oder ferrimagnetische Partikel, insbesondere Feststoffpartikel.
  • Vorteilhafterweise weisen die Partikel einen Primärteilchendurchmesser auf, der kleiner als 500 nm ist.
  • In einer besonderen Ausführungsform sind das erste thermoplastische Material und das zweite thermoplastische Material identisch. Das erste thermoplastische Material und das zweite thermoplastische Material können aber auch unterschiedlich sein.
  • Zweckmäßigerweise umfassen die Thermoplastfasern Polyaryletherketone, PAEK, vorzugsweise Polyetheretherketon, PEEK, und/oder Polyamid, PA, und/oder Polyimid, PI, und/oder Polyphenylensulfid, PPS, und/ oder Polyvinylidenfluorid, PVDF, oder bestehen daraus.
  • Vorteilhafterweise weist die Saite mindestens eine Umhüllung vorzugsweise aus mindestens einem Kunststoff oder mindestens einem Metall, auf, die, vorzugsweise schraubenförmig, um den Saitenkern angeordnet oder gewickelt ist.
  • Bei dem Verfahren ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass es kontinuierliches oder chargenweises Zuführen eines Bündels von Thermoplastfasern unter gleichzeitigem Erwärmen desselben im kontinuierlichen oder chargenweisen Durch- oder Vorbeilauf durch eine magnetische Induktionseinrichtung oder an derselben umfasst.
  • Insbesondere kann vorgesehen sein, dass Thermoplastfasern ohne Fasermantel durch Erhitzen der Fasermäntel von umliegenden Thermoplastfasern mit Kern-Mantel-Struktur ebenfalls zumindest teilweise an der Oberfläche angeschmolzen und in den Kontaktflächen mit selbigem verschmolzen und stoffschlüssig verbunden werden.
  • Vorteilhafterweise wird die Spannung der Thermoplastfasern beim Durchlauf durch oder Vorbeilauf an der Induktionsheizeinrichtung eingestellt. Bei zugeschnittenen Saiten kann dies beispielsweise durch ein mechanisches Spanngewicht, durch Federkraft oder mechanischen Rollenwiderstand an einem oder beiden Saitenenden bzw. den die Saite haltenden Spannhaken erfolgen, die das Faserbündel in gewünschtem Masse straffen bzw. strecken. Bei Endlosfasern kann dies z.B. durch unterschiedliche Geschwindigkeiten der die Faser transportierenden Galetten /Rollen als auch durch Masse- oder Federbelastete Spannrollen erfolgen.
  • Zweckmäßigerweise werden die Thermoplastfasern vor dem Verschmelzen miteinander verdreht.
  • Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Saitenkern aus mehreren jeweils einen Strang bildenden besagten Bündeln, vorzugsweise in eingedrehter Form, gebildet.
  • Außerdem kann vorgesehen sein, dass die Oberfläche des Saitenkerns mechanisch geschliffen und/oder poliert wird.
  • Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Saitenkern mit einer, vorzugsweise schraubenförmig, um den Saitenkern gewickelten, ersten Umhüllung, vorzugsweise aus einem, vorzugsweise runden oder flachen, Draht oder aus einem polymeren Monofilament, versehen.
  • Schließlich kann vorgesehen sein, dass der Saitenkern mit mindestens einer, vorzugsweise parallel oder gekreuzt schraubenförmig um die erste Umhüllung gewickelten, weiteren Umhüllung, vorzugsweise aus einem, insbesondere runden oder flachen, Draht oder aus einem polymeren Monofilament, versehen wird.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass durch die neuartige, direkte und stoffschlüssige Verbindung der Thermoplastfasern des Saitenkerns ein Energieverlust im Saitenkern durch Reibung von lose verbundenen Einzelfasern bei Belastung und Bewegung der Saite reduziert oder sogar unterbunden wird, und dabei gleichzeitig die Festigkeit, Elastizität und Flexibilität des Saitenkerns noch verbessert wird. Weiterhin entfallen im Stand der Technik verwendete Bindemittel, Harze oder Zwischenpolymere, wodurch zahlreiche Phasenübergänge von Werkstoff zu Werkstoff, die zu hohen Energieverlusten des aufgebrachten Impulses und damit zu schlechterer spieltechnischer und klanglicher Ansprache führen, vermieden werden.
  • Saiten mit einem solchen neuartigen Saitenkern zeigen eine außerordentlich hohe Stabilität und Konstanz in Festigkeit, Elastizität und Flexibilität. Die Saiten weisen insbesondere eine hohe Belastungs- bzw. Stimmstabilität, eine besonders leichte und schnelle Ansprache auch bei schnellen Bogenwechseln und im Spiccato auch bei leichtesten Bogendruck auf.
  • Zumindest in einer besonderen Ausführungsform wird bei einer Saite, insbesondere für Streich- und/oder Zupfinstrumente, aber auch Sportgeräte, umfassend einen Kern (Saitenkern) und optional wenigstens eine erste Umhüllung, die um den Saitenkern herum angeordnet ist, zum Erreichen einer Belastungs- bzw. Stimmstabilität, schnellen Ansprache und - bei Musiksaiten - eines sauberen, singenden Klangs vorgeschlagen, dass der Kern eine vorgebbare Vielzahl von Mehrkomponent- Thermoplastfasern umfasst, die durch Bildung lokaler Schmelzzonen im Grenzflächenbereich der Thermoplastfasern, miteinander zumindest teilweise stoffschlüssig verbunden und damit nicht ohne Zerstörung voneinander trennbar sind.
  • Es ist eine Saite realisierbar, die eine den Saiten mit einem Naturdarm vergleichbare, besonders leichte, schnelle und präzise Ansprache aufweist, ohne jedoch deren besonders nachteilige Empfindlichkeit gegenüber Feuchtigkeits- und Temperaturschwankungen.
  • Zumindest in einer besonderen Ausführungsform weist die Musikinstrumentensaite einen sauberen, farbreichen und singenden Klang bereits bei leichtester Anregung auf. Verbunden mit einem großen dynamischen Spektrum erweitert sie die künstlerischen Ausdrucksmöglichkeiten eines Musikers.
  • Durch die konstruktiv mögliche, geringe Stimmspannung empfehlen sich die Musikinstrumentensaiten auch für barocke bzw. mittelalterliche Saiteninstrumente. Insbesondere können Saiten, hergestellt mit dem neuartigen Saitenkern, auch ohne weitere Umspinnung, das heißt mit blankem Kern, angewendet werden, und zwar als Musikinstrumentensaite und auch als Sportschlägersaite, da der Kern zumindest in einer besonderen Ausführungsform einen festen, in sich gebundenen Strang bildet. Bei den Musikinstrumentensaiten empfehlen sich Saiten mit diesem neuartigen Kern in blanker Ausführung zum Beispiel für eine Verwendung als Violine E- und A- oder Viola A- und D- Saite, die historisch ebenfalls als nicht umspannende Darmseite verwendet wurden. Im Sinne einer fertigen Musikinstrumentensaite fehlen diesen Saiten noch die Oberflächenoptimierung mit zum Beispiel einem Längsschliff, die Farbanspinnung an den Enden und die Aufhängung, zum Beispiel Kugel. Der Saitenkern kann auch aus mehr als einem der in sich stoffschlüssig gebunden Einzelstränge gebildet werden, zum Beispiel aus drei, fünf oder mehr solchen Strängen. Dabei können die Stränge in vorgegebener Zahl miteinander eingedreht werden. Beispielsweise kann dieser Mehrstrang- Saitenkern mit den lose eingedrehten Strängen verwendet oder zusätzlich nochmals in einem Magnetfeld lokal erhitzt und so noch kompakter gestaltet werden.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der anhand der schematischen Zeichnungen mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert werden. Dabei zeigt
    • Figur 1 eine Querschnittsansicht von einer einzelnen Thermoplastfaser mit einer Kern-Mantel- Struktur des Saitenkerns einer Saite (Musikinstrumentensaite oder Sportschlägersaite) gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • Figur 2 eine Querschnittsansicht von einem Bündel von Thermoplastfasern mit Kern-Mantel-Struktur des Saitenkerns einer Saite (Musikinstrumentensaite oder Sportschlägersaite) gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem Vorproduktstadium;
    • Figur 3 eine Querschnittsansicht von einem Bündel von Thermoplastfasern mit Kern-Mantel-Struktur des Saitenkerns einer Saite (Musikinstrumentensaite oder Sportschlägersaite) gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nach Erwärmung und Zusammenschmelzen der einzelnen Thermoplastfasern zumindest teilweise entlang den Grenzflächen;
    • Figur 4 eine Querschnittsansicht durch mehrere Bündel (mehrere Einzelstränge, im vorliegenden Fall sieben) von Thermoplastfasern von Figur 3.
    • Figur 5 eine Querschnittsansicht durch mehrere Bündel (mehrere Einzelstränge, im vorliegenden Fall neunzehn) von Thermoplastfasern von Figur 3.
    • Figur 6 eine Querschnittsansicht von einer Vielzahl von Thermoplastfasern mit und ohne Kern-Mantel-Struktur des Saitenkerns einer Saite (Musikinstrumentensaite oder Sportschlägersaite) gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem Vorproduktstadium;
    • Figur 7 eine Querschnittsansicht eines Saitenkerns aus mehreren Thermoplastfasern mit und ohne Kern-Mantel-Struktur und Fasern, bestehend aus einem weiteren Werkstoff, einer Saite (Musikinstrumentensaite oder Sportschlägersaite) gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem Vorproduktstadium; und
    • Figur 8 eine Teillängsschnittansicht von einer Musikinstrumentensaite gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Die in der Figur 1 dargestellte Thermoplastfaser 10 weist in diesem Beispiel einen kreisrunden Querschnitt und eine Kern-Mantel-Struktur auf, wobei der Faserkern 12 aus einem ersten thermoplastischen Material besteht und der Fasermantel 14 aus einem zweiten thermoplastischen Material und darin eingelagerten ferromagnetischen Partikeln, von denen nur einige durch die Bezugszahl 16 gekennzeichnet sind, besteht. Die ferromagnetischen Partikel sind in diesem Beispiel ausschließlich im Fasermantel gleichmäßig verteilt.
  • Die Figur 2 zeigt einen in der Entstehung befindlichen Saitenkern 18 aus mehreren Thermoplastfasern 10, wie sie in der Figur 1 gezeigt ist. Die Thermoplastfasern 10 sind in dem in Figur 2 gezeigten Stadium noch nicht miteinander verbunden. In der Figur 3 sind die in der Figur 2 gezeigten Thermoplastfasern 10 in Längsrichtung zumindest teilweise an den Grenzflächen 20 zusammengeschmolzen. Das Zusammenschmelzen kann beispielsweise durch Durchlaufen durch eine magnetische Induktionseinrichtung (nicht gezeigt) erfolgen. Durch die ferromagnetischen Partikel 16 wird ausschließlich der Fasermantel 14 bei Durchlaufen der Induktionseinrichtung erwärmt und zumindest angeschmolzen sowie mit direkt benachbarten Thermoplastfasern stoffschlüssig verbunden. Die Thermoplastfasern bilden ein Bündel 22. Durch die ausschließliche Erwärmung des Fasermantels bleiben die im Verstreckprozess erzielten hohen mechanischen Festigkeitseigenschaften des Faserkerns erhalten.
  • In der Figur 4 ist ein in der Entstehung befindlicher Saitenkern 18 einer Saite dargestellt. Dieser besteht aus mehreren Bündeln 22 gemäß Figur 3 und jedes der Bündel 22 bildet einen in sich gebundenen flexiblen Strang. Während der Saitenkern 18 in der Figur 4 aus sieben Bündeln 22 bzw. Strängen zusammensetzt ist, besteht der Saitenkern 18 der Figur 5 sogar aus neunzehn derartigen Bündeln 22.
  • Figur 6 zeigt einen in der Entstehung befindlichen Saitenkern 18 einer Saite. Dieser umfasst sowohl Thermoplastfasern 10 mit einer Kern-Mantel-Struktur als auch Thermoplastfasern 11 ohne selbige.
  • Bei der in der Figur 7 gezeigten Variante umfasst der Saitenkern 18 einer Saite Thermoplastfasern 10 mit einer Kern-Mantel-Struktur sowie Thermoplastfasern 11 ohne eine Kern-Mantel-Struktur und Fasern 24, die aus einem weiteren Werkstoff, z.B. einem Metall, Glas oder einem nicht thermoplastischen Kunststoff bestehen.
  • Schließlich zeigt die Figur 8 eine Musikinstrumentensaite 26 mit einem Saitenkern 18, dessen Zusammensetzung nicht weiter dargestellt ist, sowie mit einer ersten Umhüllung 28, einer die erste Umhüllung 28 umgebenden äußeren zweiten Umhüllung 30 und einer die zweite Umhüllung 30 umgebenden äußeren dritten Umhüllung 32. Die erste Umhüllung 28 und die zweite Umhüllung 30 bestehen jeweils aus einer Umspinnung aus metallischem Runddraht oder polymeren Monofilament, während die dritte Umhüllung 32 aus einer Umspinnung aus metallischem Flachdraht oder einem Polymerband besteht.
  • Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in den beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Die Erfindung ist durch die Ansprüche definiert.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    Thermoplastfaser
    11
    Thermoplastfaser
    12
    Faserkern
    14
    Mantel
    16
    Partikel
    18
    Saitenkern
    20
    Grenzflächen
    22
    Bündel
    24
    Fasern
    26
    Musikinstrumentensaite
    28
    erste Umhüllung
    30
    zweite Umhüllung
    32
    dritte Umhüllung

Claims (18)

  1. Musikinstrumentensaite (26) oder Sportschlägersaite, umfassend einen Saitenkern (18), der ein Bündel (22) von hochverstreckten Thermoplastfasern (10) umfasst oder daraus besteht, wobei die Dehnung der Thermoplastfasern (10) bei Raumtemperatur und maximaler Zugbelastung kleiner als 20% und die Bruchdehnung der Thermoplastfasern (10) kleiner als 25% ist, wobei zumindest ein Teil der Thermoplastfasern (10) eine Kern-Mantel- Struktur aufweist, wobei mindestens einige Thermoplastfasern (10) des Bündels (22) zumindest teilweise, wie zum Beispiel punkt- oder linienförmig, miteinander, durch Verschmelzen an den Grenzflächen (20) der Fasermäntel (14) der Kern-Mantel-Struktur, stoffschlüssig verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Fasermantel (14) zusätzlich ferro- und/oder ferrimagnetische Partikel (16), insbesondere Feststoffpartikel, enthält.
  2. Saite nach Anspruch 1, wobei das Bündel (22) von Thermoplastfasern (10) einen in sich gebundenen flexiblen Strang bildet.
  3. Saite nach Anspruch 2, wobei der Saitenkern (18) mehrere besagte Bündel (22) von Thermoplastfasern (10) umfasst, wobei die Bündel von Thermoplastfasern mehrere jeweils in sich gebundene flexible Stränge bilden.
  4. Saite nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Thermoplastfasern (10) des Bündels (22) oder mindestens eines der Bündel umeinander eingedreht oder verzwirnt sind.
  5. Saite nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Faserkern (12) der Kern-Mantel- Struktur ein erstes thermoplastisches Material umfasst oder daraus besteht und der Fasermantel (14) der Kern-Mantel- Struktur ein zweites thermoplastisches Material umfasst.
  6. Saite nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Fasermantelvolumenanteil der Kern-Mantel-Struktur kleiner als 60 Vol. - %, bevorzugter kleiner als 30 Vol. - % und besonders bevorzugt kleiner als 20 Vol. - % ist.
  7. Saite nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Partikel (16) einen Primärteilchendurchmesser aufweisen, der kleiner als 500 nm ist.
  8. Saite nach einem der Ansprüche 5 - 7, wobei das erste thermoplastische Material und das zweite thermoplastische Material identisch sind.
  9. Saite nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Thermoplastfasern (10) Polyaryletherketone, PAEK, vorzugsweise Polyetheretherketon, PEEK, und/oder Polyamid, PA, und/oder Polyimid, PI, und/oder Polyphenylensulfid, PPS, und/ oder Polyvinylidenfluorid, PVDF, umfassen oder daraus bestehen.
  10. Saite nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei sie mindestens eine Umhüllung (28), vorzugsweise aus mindestens einem Kunststoff oder mindestens einem Metall, aufweist, die, vorzugsweise schraubenförmig, um den Saitenkern (18) angeordnet oder gewickelt ist.
  11. Verfahren zur Herstellung einer Saite nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend kontinuierliches oder chargenweises Zuführen eines Bündels (22) von Thermoplastfasern (10) unter gleichzeitigem Erwärmen desselben im kontinuierlichen oder chargenweisen Durch- oder Vorbeilauf durch eine magnetische Induktionseinrichtung oder an derselben, um bei den Thermoplastfasern (10) mit Kern-Mantel-Struktur ausschließlich den Fasermantel (14) der Kern-Mantel-Struktur
    durch die induktive Erwärmung mittels der ferro- und/oder ferrimagnetischen Partikeln zu erhitzen und zumindest anzuschmelzen, wobei mindestens einige Thermoplastfasern (10) des Bündels (22) zumindest teilweise, wie z.B. punkt oder linienförmig, miteinander, durch Verschmelzen an den Grenzflächen (20) der Fasermäntel (4), stoffschlüssig verbunden werden.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei Thermoplastfasern (11) ohne Kern-Mantel-Struktur durch Erhitzen der Fasermäntel von umliegenden Thermoplastfasern (10) mit Kern-Mantel-Struktur ebenfalls zumindest teilweise an der Oberfläche angeschmolzen und in den Kontaktflächen mit selbigen verschmolzen und stoffschlüssig verbunden werden.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 - 12, wobei die Spannung der Thermoplastfasern (10) beim Durchlauf durch oder Vorbeilauf an der Induktionsheizeinrichtung eingestellt wird.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 - 13, wobei die Thermoplastfasern (10) vor dem Verschmelzen miteinander verdreht werden.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 - 14, wobei der Saitenkern (18) aus mehreren jeweils einen Strang bildenden besagten Bündeln (22), vorzugsweise in eingedrehter Form, gebildet wird.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 - 15, wobei die Oberfläche des Saitenkerns (18) mechanisch geschliffen und/oder poliert wird.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11-16, wobei der Saitenkern (18) mit einer, vorzugsweise schraubenförmig um den Saitenkern gewickelten, ersten Umhüllung (28), vorzugsweise aus einem, vorzugsweise runden oder flachen, Draht oder aus einem polymeren Monofilament, versehen wird.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Saitenkern (18) mit mindestens einer, vorzugsweise parallel oder gekreuzt schraubenförmig um die erste Umhüllung gewickelten, weiteren Umhüllung (30, 32), vorzugsweise aus einem, insbesondere runden oder flachen, Draht oder aus einem polymeren Monofilament, versehen wird.
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