KR100656539B1 - 악기용향판재의음향성질개선을위한저온용융합금열처리방법 - Google Patents

악기용향판재의음향성질개선을위한저온용융합금열처리방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 악기용 향판재의 변색도를 저하시키고 음향성질 개선을 위한 악기용향판재의음향성질개선을위한저온용융합금열처리방에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명의 악기용 향판재의 저온 용융합금 열처리 방법은 향판재의 변색도를 저하시키고 음향 성질의 개선을 우수하게 하기 위한 것으로, 주석(Sn) 50중량%+ 납(Pb) 30중량%+카드뮴(Cd) 20중량%가 용해된 저온용융합금 또는 비스머스(Bi) 50중량%+납(Pb) 31.2중량%+주석(Sn) 18.8중량%가 용해된 저온용융합금에 향판재를 침지시켜 공기와 직접 접촉되지 않도록 한 후 150℃-230℃에서 10분~2일간 열처리한다.
저온용융합금,악기,항판재,열처리,음향적 성질,에이징

Description

악기용향판재의음향성질개선을위한저온용융합금열처리방법{Heat treatment by low melting alloy for innovation of soundboard of musical instruments}
본 발명은 악기용 향판재의 변색도를 저하시키고 음향성질 개선을 위한 악기용향판재의음향성질개선을위한저온용융합금열처리방법에 관한 것이다.
악기 제작자들간에는 악기 제조용 향판재의 경우 오랜 기간 충분히 천연건조된 에이징(aging) 재가 좋다는 것은 다 알려진 사실이다.
음향학자들은 적어도 3년에서 100년 간을 기건 상태에 잘 보관하도록 권장하고 있으며 일본의 경우 고급 그랜드피아노 제조용 향판재는 6-8년을 보관하고 있으나 보관비 및 향판재의 이자를 고려하면 원가에 미치는 압력은 상당하다. 바이올린이나 키타 제조업자들은 잘 보관된 가문비나무 향판재를 몇 해나 에이징 시켰는가에 따라서 가격을 서너 배 이상으로 더 주고 사게 된다.
최근 향판재에 대한 과학자들의 연구에 따르면 이러한 에이징처리는 장기간에 걸친 건습이력과 온도이력의 복합효과에 따라 목재 내부에 셀루로즈 결정영역의 증가(Bucur 1975, Fukada 1965)와 화학적 성분의 변화에 따른 물리기계적 성질의 증가로 음향적 성질이 향상된다고 보고하고 있다.
그러나 인공건조된 향판재를 몇 10년 이상 잘 보관하기는 경제적으로나 현실적으로 극히 어렵고 특히 대량생산의 경우 몇 년 정도도 매우 힘에 겨운 것이다.
국내 피아노제조산업의 경우 인공건조된 향판재를 에이징시키는 경우는 거의 없고 바로 사용할 수 밖에 없는 처지이며 그나마 질 좋은 향판재 수종도 점차 구하기 어려운 실정이다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 대한민국 특허 제 235293이 출현하였으나 이 방법은 일반 건조기에 의한 열기 처리로서 이를 개량하여 이 열처리보다 약 30℃정도 낮은 온도에서 향판재가 직접 산소와 접촉되지 않고 처리되어 변색이 덜 되면서 음향적 성질이 향상되는 특징을 갖는 방법으로 개선된 것이 본 방법이다.
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상술한 바와 같이 종래의 일반 건조기에 의한 열기 처리를 이용한 방법보다 열처리 온도를 이보다 30-40℃정도만 낮출 수 있다면 변색의 정도가 적어지고 음향적 성질이 보다 개선될 수 있으므로, 본 발명의 목적은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 향판재가 열기 건조기에서처럼 직접 산소와 접촉되지 않고 보다 낮은 온도에서 동일 이상의 효과를 얻기 위하여 저온용융합금 안에서 열처리함으로써 변색이 덜 되면서 음향적 성질을 향상시킬 수 있는 악기용향판재의음향성질개선을위한저온용융합금열처리방법을 제공하기 위한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 악기용향판재의음향성질개선을위한저온용융합금열처리방법은, 향판재의 변색도를 저하시키고 음향 성질의 개선을 우수하게 하기 위한 것으로, 주석(Sn) 50중량%+ 납(Pb) 30중량%+카드뮴(Cd) 20중량%가 용해된 저온용융합금 또는 비스머스(Bi) 50중량%+납(Pb) 31.2중량%+주석(Sn) 18.8중량%가 용해된 저온용융합금에 향판재를 침지시켜 공기와 직접 접촉되지 않도록 한 후 150℃-230℃에서 10분~2일간 열처리하는 것이다.
즉, 본 발명은 저온용융합금〔예 :주석(Sn) 50중량%+ 납(Pb) 30중량%+카드뮴(Cd) 20중량%(융점 150℃)이나 또는 비스머스(Bi) 50중량%+납(Pb) 31.2중량%+주석(Sn) 18.8중량%(융점 97℃)〕을 용해하여 용융된 합금 안에 건조된 향판재를 떠오르지 않도록 추를 사용하거나 누루는 장치를 사용하여 침지되어 있는 상태로 열처리하였다.
상기 열처리는 기존 특허 방법에 의한 열기에 의한 열처리 온도(180-260℃)보다 30℃ 정도 더 낮은 온도(150-230℃)에서 10분-2일간 처리한 저온 용융합금 열처리 방법은 직접 공기와 접촉되지 않도록 하였다.
이에 따라, 기존에 비하여 변색 정도도 덜 일어나며 기존의 음향개선효과인 17%보다 훨씬 우수하게 51.5%까지 음향적 성질이 개선되는 효과를 갖게 되었다.
예를 들어, 오동나무의 경우 150℃에서 2일, 185℃에서 2시간, 230℃에서 10분 가열처리하면 음향적 성질이 각기 16.9%, 33.6%, 33.8% 개선될 뿐만 아니라 휨강도도 증가시켜 7-8년 동안 기건 향판재를 에이징 처리한 것과 동등 이상의 효과를 가져 오거나 저급 향판재의 음향적 성질을 단시간에 개선시킬 수 있는 효과가 있는 악기용 향판재의 저온 용융합금 열처리 효과를 가져오는 방법으로서 이하 실시 예를 통하여 본 발명을 설명하고자 한다.
실험 예 1. 수종에 따른 저온용융합금 열처리에 의한 음향개선 효과
오동나무와 밤나무는 현재 영동 난계국악기사에서 가야금과 거문고 제조용으로 사용하는 재료로서 길이 150mm, 폭 50mm, 두께 8mm의 크기로 수종별 30개씩 실험하였다. 저온용융합금은 주석(Sn) 50중량%+ 납(Pb) 30중량%+카드뮴(Cd) 20중량%(융점 150℃)를 사용하였으며 온도는 150℃, 185℃, 220℃에서 음향개선효과가 무처리 대조구보다 개선되는 영역이 있다가 점차 감소되어 무처리 대조구보다 떨어지게 되는데 그 처리시간대를 표1에 표시하였다.
악기향판용재의 평가 방법은 Q-1 / E/d(Ono,1983)과 Q-1/E (則元,1982)의 식이 있고, E/d(탄성계수/밀도) (矢野 1985)의 방법과 V/d(재내 음속/밀도) (Holz 1995, 李 1997)의 방법이 있는데 V/d(재내 음속/밀도)를 사용하는 것이 편리하므로 무처리 대조구와의 비교에 이 방법을 사용하였다.
표1의 결과에 의하면 기존 열기에 의한 열처리 방법보다 30℃ 정도 더 낮은 처리온도에서 음향개선 효과는 더 높은 것으로 나타났다.
즉 기존 열기에 의한 가문비나무 열처리는 180℃에서 2일과 255℃에서 20분 처리는 17%, 12.6%의 음향개선 효과를 가져오고 휨강도는 0.1, 12.3% 증가를 가져 왔으나 저온용융합금에 의한 열처리는 오동나무의 경우 150℃에서 2일,185℃에서 2시간, 230℃에서 10분으로 각각 16.9%, 33.6%,33.8%의 음향개선 효과와 20%,4%,20%의 휨강도 증가 효과를 가져 왔다. 밤나무의 경우, 150℃에서 2일,185℃에서 8시간, 230℃에서 20분으로 각각 44.2%, 51.5%, 5.5%의 음향개선 효과가 매우 컸으나 휨강도는 각각 -2%,-1%, 5%로 큰 증가는 없었다. 그림 1은 수종간의 열처리에 따른 온도와 시간에 따른 음향개선 효과를 나타내고 있다.
표1. 수종에 따른저온용융합금 열처리에 의한 음향개선 효과
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처리재 처리온도 처리시간 밀도(D) (g/㎤) 재내 음속 (V) V/D 음향개선효과 Control과 비교(%) 비고 휨강도 (kg/㎠)
오동나무 150℃ control 0.35 1245 3547 - con 295.74
1/2일 0.33 1255 3803 7.2
1일 0.33 1325 4015 13.2
2일 0.33 1348 4148 16.9 max 355.35
4일 0.32 1287 4022 13.4
8일 0.32 1121 3503 -1.2
10일 0.32 1022 3204 -9.7 min 265.14
185℃ control 0.32 1294 4042 - con 420.27
30분 0.30 1247 4157 2.8
1시간 0.30 1316 4385 8.5
2시간 0.30 1620 5401 33.6 max 403.7
4시간 0.30 1309 4364 8.0
8시간 0.30 1271 4237 4.8
1 일 0.29 1210 4173 3.2
2일 0.29 1164 4015 -0.7
4일 0.28 1120 3999 -1.1 mim 288.07
230℃ control 0.31 1309 4182 - con 304.37
10분 0.29 1615 5597 33.8 max 364.4
20분 0.29 1468 4986 19.0
40분 0.29 1370 4889 16.9
1시간 0.29 1422 4981 19.1
2시간 0.28 1333 4792 14.6
4시간 0.28 1209 4325 3.4 min 277.3
밤나무 150℃ control 0.54 1096 2031 - con 512.32
1/2일 0.51 1124 2205 8.6
1일 0.51 1303 2555 25.8
2일 0.51 1494 2929 44.2 max 501.18
4일 0.54 1435 2657 30.8
8일 0.53 1161 2191 7.9
10일 0.54 1037 1021 -49.7 min 401.73
185℃ control 0.60 1187 1955 - con 545.7
30분 0.60 1262 2108 0.1
1시간 0.60 1294 2324 18.9
2시간 0.60 1432 2368 21.1
4시간 0.60 1442 2403 22.9
8시간 0.58 1715 2962 51.5 max 540.3
1 일 0.57 1252 2257 15.5
2일 0.57 1524 2701 38.2
4일 0.56 1382 2477 27.0 min 382
230℃ control 0.54 1393 2601 - con 510
10분 0.52 1359 2613 0.4
20분 0.52 1427 2744 5.5 max 535
40분 0.52 1298 2497 -4.0
1시간 0.52 1307 2535 -2.5
2시간 0.52 1380 2667 2.5
4시간 0.52 1281 2479 -4.7 min 527

그림 1. 185℃에서의 음향개선효과 (V/D 값)
Figure 112006075610234-pat00001

실험 예 2. 저온용융합금타입에 따른 열처리 효과의 차이
표2는 저온용융합금의 50%이상을 차지하는 주석형과 비스머스형 간에 열처리 음향개선 효과를 보기 위하여 오동나무를 실험 예1과 같은 크기로 같은 재료를 사용하여 그 효과를 측정하였다. 150℃로 처리 온도를 정하고 처리시간을 비교하여 보니 똑 같이 2일 처리가 최고로 음향개선효과가 있었고 그 효과도 별 차이가 없었다. 주석형이 일반적으로 목재 표면에 저온용융합금이 달라 붙지 않으나 그 차이도 별로 없었다.
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표 2. 처리온도 150℃에서의 저온용융합금 타입에 따른 열처리의 음향개선효과
처리시간 밀도 음향개선 효과(V/D)
주석형*1 비스머스형*2 주석형 비스머스형
Control 0.35 0.35 3547 control (%) 3709 control(%)
1/2일 0.33 0.33 3803 7.2 3882 4.7
1일 0.33 0.33 4015 13.2 4185 12.8
2일 0.33 0.32 4148 16.9 4279 15.4
4일 0.32 0.32 4022 13.4 3872 4.4
8일 0.32 0.32 3503 -1.2 3401 -8.3
10일 0.32 0.32 3204 -9.7 3089 -16.7
*1:주석형 :주석(Sn) 50중량%+ 납(Pb) 30중량%+카드뮴(Cd) 20중량%:(융점 150℃)
*2:비스머스형:비스머스(Bi) 50중량%+납(Pb) 31.2중량%+주석(Sn) 18.8중량%:(융점 97℃)
실험 예 3. 저온용융합금 열처리에 따른 기타 수종의 적정 음향개선 효과
표3은 기타나 바이올린, 피아노 제작용 가문비나무의 저온용융합금 적정 열처리에 따른 음향개선효과와 해금 제조용 왕죽 뿌리의 저온용융합금 적정 열처리에 따른 음향개선효과를 표시하였다. 열기에 의한 기존 열처리의 가문비나무의 음향개선 효과가 17%인데 반하여 저온용융합금 열처리방법에 의한 음향개선효과는 36%로서 더 높아 그 효과가 큼을 알 수 있었고 해금 제조용 왕죽 뿌리의 경우는 특히 방사 방향에서의 음향 개선 효과가 매우 커 대단히 유용하게 사용될 것이다.
표 3. 저온용융합금 열처리에 따른 기타 수종의 적정 음향개선 효과
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수종 적정열처리조건 음향개선효과(V/D) 기타
가문비나무 230℃, 2 시간 3197 36% -
왕죽 지하경 185℃, 1 시간 18.40 163% 경단방향

본 방법은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 일이며, 실시 예도 본 발명을 설명하기 위한 것으로 실시 예에 국한되지 않음은 물론이다.
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상기와 같이 저온용융합금에 의한 본원발명은 기존 특허에 의한 열처리 방법보다 더 낮은 온도에서 변색이 덜 되고 음향적 개선효과가 더 잘되는 효과가 있는 방법으로서 가야금,거문고,해금 같은 국악기 향판재는 물론 바이올린, 피아노, 기 타 같은 양악기 향판재의 음향개선을 단시간에 개선시키는 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

  1. 악기용 향판재의 열처리 방법에 있어서,
    향판재의 변색도를 저하시키고 음향 성질을 개선하기 위하여 주석(Sn) 50중량%+ 납(Pb) 30중량%+카드뮴(Cd) 20중량%가 용해된 저온용융합금 또는 비스머스(Bi) 50중량%+납(Pb) 31.2중량%+주석(Sn) 18.8중량%가 용해된 저온용융합금에 향판재를 침지시켜 공기와 접촉되지 않도록 한 후 150℃-230℃에서 10분~2일간 열처리하는 것을 특징으로 하는 악기용향판재의음향성질개선을위한저온용융합금열처리방법.
KR1020040093410A 2004-11-16 2004-11-16 악기용향판재의음향성질개선을위한저온용융합금열처리방법 KR100656539B1 (ko)

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