DE3738459A1

DE3738459A1 - Sound-board for stringed instrument

Info

Publication number: DE3738459A1
Application number: DE19873738459
Authority: DE
Inventors: Dominique Douau; Bernard Ponsot; Charles Besnainou
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-05-15
Filing date: 1987-11-12
Publication date: 1989-05-24
Also published as: FR2598843B1; FR2598843A1

Abstract

The sound-board has a thin layer of long aligned fibres covered on at least one face by a less dense material. The fibres may be of carbon, glass, rock, metal polyesters, polyamide, or cotton, and are pref. embedded in polymerised resin. The facing layer is pref. a wood veneer. There are pref. two thin layers with mutually inclined fibres separated by a less dense layer.

Description

Die Erfindung betrifft ein Material für den Resonanzboden von gezupften, gestrichenen, geschlagenen Saiteninstrumenten und dessen Herstellungsprozeß.The invention relates to a material for the Soundboard of plucked, painted, struck Stringed instruments and their manufacturing process.

Die Erzeugung eines Tones durch eine schwingende Saite entsteht durch Schwingungen einer Platte (Rezonanzboden), die die Rolle eines Verstärkers der Saitenschwingungen spielt, der an einem Resonanzkörper angeschlossen ist. Diese Schwingungen werden der Platte durch eine mechanische Verbindung (der Steg zum Beispiel) weitergereicht, der die Schwingung um eine große Anzahl von Oberwellen bereichert. Die auf diese Weise erhaltene Tonqualität hängt also wesentlich vom zur Herstellung verwendeten Herstellungsmaterial des Resonanzbodens ab, sowie von dessen Anbringung am Instrument zusammen mit den verschiedenen, für die mechanische Widerstandsfähigkeit notwendigen Verstärkungen.The generation of a sound by a vibrating String is created by vibrations of a plate (resonance floor), which plays the role of an amplifier of string vibrations, the is connected to a sound box. These vibrations the plate is connected by a mechanical connection (the web to the Example) passed on the vibration by a large number enriched by harmonics. The one obtained in this way Sound quality depends essentially on the used for the production Production material of the soundboard, as well as from its Attachment to the instrument together with the various, for the mechanical strength necessary reinforcements.

Im Instrumentenbau werden für diese Zwecke nur bestimmte Hölzer verwendet, deren Wahl auf einer jahrhundertealten Erfahrung beruht. Im Laufe der Zeit fand auf empirischem Weg eine natürliche Auslese und eine Optimierung der Form, der Dichte, der Stärke . . . und aller Eigenschaften statt, die die Erzeugung der vom Instrumentenbauer angestrebten Tonqualität beeinflussen.In instrument making for this purpose only certain woods used, their choice based on a centuries-old Experience is based. In the course of time, one was found empirically natural selection and an optimization of the form, the density, the Strength . . . and all the properties instead of the generation of the Instrument makers influence the desired sound quality.

Trotz dieser im Laufe der Jahre gesammelten und weitergereichten Erfahrung erfordert der Bau eines qualitativ hochwertigen Saiteninstruments die ganze Geschicklichkeit des Instrumentenbauers. Von einer ausgewählten Holzart und einer Grobform ausgehend soll dieser auf die unterschiedliche Beschaffenheiten des Holzwerkstücks achten und besonders darauf eingehen, da Holz ein sehr ungleichmäßiger Werkstoff ist. Despite this, collected and over the years Passed experience requires building a qualitative one high quality string instrument the whole skill of the Instrument maker. From a selected type of wood and one Starting out roughly, this should be based on the different Pay attention to the properties of the wooden workpiece and pay particular attention to it because wood is a very uneven material.

Diese vorliegende Erfindung ist das Ergebnis jahrelanger Versuche und Forschungen, um einen Ersatzwerkstoff für das Tonholz zu erfinden, der dieselben Eigenschaften wie dieses Holz aufweist, was die Möglichkeit der Tonausstrahlung betrifft. Nebenbei soll er auch wie das Holz aussehen und sich genau so wie das Holz bearbeiten lassen, damit der Instrumentenbauer seinem Werk seine persönliche Prägung gegeben kann, die sich auf die charakteristische Tonfarbe auswirkt. Dabei soll die vorliegende Erfindung den Nachteilen des Holzes abhelfen, die im wesentlichen in der Unstetigkeit seiner Eigenschaften liegen und zwar von einem Stück zum anderen, von einem Tag zum anderen, und insbesondere aufgrund der Hygrometrie und der Temperatur der umgebenden Luft bestehen.This present invention has been the result of years Trials and research to find a substitute material for the tonewood to invent that has the same properties as this wood, as far as the possibility of sound transmission is concerned. By the way he also look like the wood and looks just like the wood Have it processed so that the instrument maker can complete his work can give personal embossing that relates to the characteristic tone color affects. The present Invention remedy the disadvantages of wood, which are essentially are in the discontinuity of its properties and that of one Piece to another, from one day to another, and in particular due to the hygrometry and the temperature of the surrounding air consist.

Um das Tonholz am besten nachzuahmen, bestand diese Forschung zuerst in einer gründlichen Untersuchung gewisser Tonhölzer (europäische Bergfichte, kanadische Rotzeder, western Red Cedar). Damit wurden die für den Klang ausschlaggebenden Parameter ermittelt und Beziehungen zwischen Meßdaten und akustischen Eigenschaften aufgestellt.In order to best imitate the tonewood, it existed Research first in a thorough study of certain Tonewoods (European mountain spruce, Canadian red cedar, western Red Cedar). This was the crucial parameter for the sound determined and relationships between measurement data and acoustic Properties set up.

Sämtliche Meßergebnisse bezüglich der Mechanik Elastizitätsmodul und entsprechende Dämpfungskoeffiziente bezüglich der Struktur des Werkstoffs (Dichte, Heterogenität, Ausmaß der Hauptelemente, Holztracheiden) bezüglich der Akustik (spektrale Analyse des durch einen Schlag auf das Material erzeugten Tons) und bezüglich der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Tons in die drei Richtungen wurden mit der Methode der faktoriellen Analyse der Korrespondenzen verarbeitet. Daraus entstanden Beziehungen zwischen den verschiedenen Parametern für jede untersuchte Holzart, und erst dadurch wurde es möglich, manches Verhalten des Holzes zu verstehen. Schließlich konnten diese Parameter und die zur Charakterisierung der Klangfarbe herangezogenen subjektiven Kriterien der Instrumentenbauer zueinander in Bezug gestellt werden.All measurement results regarding the mechanics Young's modulus and corresponding damping coefficients regarding the structure of the material (density, heterogeneity, Extent of main elements, wooden tracheids) in terms of acoustics (Spectral analysis of what is generated by hitting the material Tone) and the speed at which the tone propagates in the three directions were calculated using the factorial method Correspondence analysis processed. Arose from Relationships between the different parameters for each examined the type of wood, and only then was it possible to do some things Understand the behavior of the wood. Finally, these could Parameters and those used to characterize the timbre subjective criteria of the instrument makers are related to each other.

Das Verdient dieser Forschung besteht darin, eine gewisse Anzahl objektiver Merkmale herauszustellen, die ein Material aufweisen muß, um die erwarteten akustischen Eigenschaften zu besitzen. Damit wird es sogar möglich sein, die Klangfarbe eines Instruments vorauszusehen, dessen signifikanten Kriterien bestimmt worden sind.The merit of this research is one to highlight a certain number of objective characteristics that a Material must have the expected acoustic Possess properties. It will even do that be able to predict the timbre of an instrument, whose significant criteria have been determined.

Die Erfindung setzt diese Forschung fort, und zielt da rauf ab, ein Material mit den gesuchten Kriterien zu schaffen, um sicherzustellen, daß die akustischen Eigenschaften des Materials mit denen eines Naturholzes mit denselben Kriterien vergleichbar sind.The invention continues and aims at this research up to create a material with the searched criteria in order to ensure that the acoustic properties of the Materials with those of natural wood with the same criteria are comparable.

Um die Merkmale des Holzes abzustellen, haben manche Instrumentenbauern verschiedene Möglichkeiten von der Behandlung des Holzes bis zum Entwerfen eines neuen synthetischen Materials vorgeschlagen. So wird in dem Dokument DE-C-20 55 164 ein Imprägnierungsverfahren der Holztracheiden mit synthetischen Polymeren beschrieben.To turn off the characteristics of the wood, some have Instrument makers different treatment options of wood to designing a new synthetic material suggested. So is in the document DE-C-20 55 164 Impregnation process of wood tracheids with synthetic Polymers described.

Im Dokument US-A-43 48 933 handelt es sich um ein zusammengesetztes Material, in dem eine Holzkernschicht beidseitig mit einer aus mehreren Matten Kohlefasern bestehenden Schicht belegt ist. Die Faserrichtungen sind dabei gekreuzt. Im Dokument CH-A-6 52 229 handelt es sich schließlich um ein zusammengesetztes Material, das aus einem mit zwei einzel- oder mehrschichtigen Holzplatten belegten Metallkern (Stahl) besteht.In document US-A-43 48 933 it is a composite material in which a wood core layer on both sides with a carbon fiber mat Layer is occupied. The fiber directions are crossed. in the Document CH-A-6 52 229 is finally a composite material consisting of one with two single or multi-layer wood panels covered metal core (steel).

Fest steht, daß keine von diesen Materialien geeignet ist, da keines sämtliche Eigenschaften in sich vereint, die ein tonholznahes Verhalten erwarten lassen. Ein derartiges Material wie es im amerikanischen Dokument beschrieben ist, wurde in Form einer Gitarrendecke auf den Markt gebracht. Es hat im Bereich der klassischen Gitarre keinen Markerfolg erzielt, weil die neue Klangfülle von der traditionellen allzu entfernt war.What is certain is that none of these materials are suitable is, since none combines all properties in itself, the one Expect behavior close to tonewood. Such a material as described in the American document has been in the form a guitar blanket. It has in the field of classic guitar did not achieve a marker success because the new one Richness of sound from the traditional was too distant.

Die Erfindung betrifft also eine zusammengesetzte Struktur für Resonanzböden von Saiteninstrumenten, die einen Kern aufweist, der aus mindestens einer dünnen Wand langer, gerichteter, mineraler oder synthetischer Fasern besteht. Diese Fasern verleihen der Struktur ihre mechanischen Eigenschaften. Der Kern ist auf mindestens einer Seite mit einem Belag beschichtet, dessen Dichte viel niedriger ist als die der dünnen Faserwand, und keine eigene mechanische Eigenschaften besitzt außer diejenigen, die für seinen Zusammenhalt notwendig sind.The invention therefore relates to a composite structure for soundboards by Stringed instruments that have a core that consists of at least a thin wall of long, directed, mineral or synthetic fibers. These fibers give the structure their mechanical properties. The core is on at least one Side coated with a covering, the density of which is much lower than that of the thin fiber wall, and no mechanical Possesses properties other than those for its Cohesion is necessary.

Diese Struktur weist einen ersten Vorteil auf, indem sie eine dem Holz annähernd gleiche makroskopische Heterogenität zeigt. Das Holz ist ja ein Material, das aus langen, gerichteten Fasern besteht, und daher einen vom Längselastizitätsmodul sehr unterschiedlichen Querelastizitätsmodul besitzt. Nun sind diese zwei Elastizitätsmodule Parameter, die die obengenannte Forschung als wichtige Einflußfaktoren für das akustische Verhalten des Holzes herausgestellt hat. Der aus zweier oder mehrerer Matten lange Fasern bestehende Kern erlaubt eine Annäherung an das mechanische Verhalten des Holzes.This structure has a first advantage in that they have a macroscopic heterogeneity almost identical to that of wood shows. The wood is a material made of long, directed Fibers, and therefore one of the longitudinal elasticity module very much has different transverse elastic modulus. Now these are two modulus of elasticity parameters that the above research as important influencing factors for the acoustic behavior of the Has exposed wood. The one made up of two or more mats long fiber core allows an approximation to that mechanical behavior of the wood.

Außerdem nach dieser Erfindung bietet das Vorhandensein eines Belags in der Struktur zugleich den Vorteil an, daß dessen Dichte die zu hohe Dichte des Kerns ausgleicht, um einen Werkstoff mit einer dem Holz vergleichbaren und für die akustischen Eigenschaften sehr bedeutenden Dichte zu erhalten. Anders ausgedrückt, kann man durch Aneinanderpassen der relativen Stärke des Kerns und des Belags Werte für die Dichte der zusammengesetzten Struktur erhalten, die erfahrungsgemäß den gewünschten akustischen Effekt versprechen.In addition, according to this invention, it offers Presence of a covering in the structure at the same time the advantage indicates that its density compensates for the too high density of the core in order to a material with a comparable to the wood and for the to maintain acoustic properties of very significant density. In other words, you can by matching the relative Thickness of the core and topping values for the density of the Composite structure obtained, which experience shows the promise the desired acoustic effect.

Nach dieser Erfindung liegt der dritte Vorteil in der Möglichkeit, die lokale Stärke des Belags maschinell verändern zu können. Auf diese Weise kann ein Instrumentenbauer den Resonanzboden aus einem Rohstück mit seinem ganzen Können unter Berücksichtigung der erwünschten Klangfarbe nacharbeiten.According to this invention, the third advantage is that Possibility to machine change the local thickness of the surface can. In this way, an instrument maker can Soundboard from a raw piece with all of his skills under Rework the consideration of the desired timbre.

Eine weiterer Vorteil der Struktur nach der Erfindung liegt in ihrer leichten Reproduzierbarkeit, die sich zur industriellen Herstellung anspruchsvoller Instrumente sowie zum handwerklichen Instrumentenbau besonders eignet. Darüber hinaus behält sie eine große Stabilität in der Zeit, da sie Temperatur- und Hygrometrie-Veränderungen gegenüber unempfindlich ist.Another advantage of the structure according to the invention lies in their easy reproducibility, which has become industrial production of sophisticated instruments and handcrafted instrument making is particularly suitable. Furthermore it maintains great stability in time as it and hygrometry changes are insensitive to.

In dem Fall von dünnen und leichten (100 bis 150 Gramm) Resonanzdecken, wie es bei Laute oder Gitarre vorkommt, wird ein mehrschichtiger Kern aus Kohlefasern bevorzugt, der aus mehreren mit polymerisierbarem Harz vorimprägnierten Matten besteht. Im Hinblick auf die Stärke der auf dem Markt verfügbaren Matten kann dieser Kern aus mehreren übereinander geschichteten Matten bestehen, um die vom Resonanzboden verlangte mechanische Widerstandsfähigkeit zu erzielen.In the case of thin and light (100 to 150 Grams) resonance blankets, as is the case with lute or guitar occurs, a multi-layered core made of carbon fibers preferred, which consists of several with polymerizable resin pre-impregnated mats. In terms of the strength of the mats available on the market can do this Core consist of several mats layered on top of each other the mechanical resistance required by the soundboard to achieve.

Es kann indes interessant werden, die eine oder die andere dieser Matten gegen die übrigen zu kreuzen, um den Querelastizitätsmodul des Kerns zu verändern und damit seine Festigkeit in dieser Richtung zu verbessern. In der Tat wurde oft beobachtet, daß die Lautendecken bei Temperatur- oder der Hygrometrie-Veränderung längs der Holzfasern reißen. Ein aus gekreuzten Matten bestehender Kern hebt diesen Nachteil auf. Der Kreuzungswinkel wird aus den zwei Elastizitätsmodulen abgeleitet, die die mechanischen und akustischen Eigenschaften des Materials bestimmen.It can be interesting, however, one or the other cross other of these mats against the others to make the Modify the core's modulus of elasticity and thus its To improve strength in this direction. In fact, often observed that the lute ceilings at temperature or Tear hygrometry change along the wood fibers. On off Crossed mats existing core eliminates this disadvantage. The Crossing angle is derived from the two elasticity modules, the mechanical and acoustic properties of the material determine.

Gewichtsprobleme spielen bei stärkeren Resonanzböden keine so große Rolle. Man kann daher andere Fasertypen aussuchen (Glas, Gestein, Metall, synthetische Polyester, wie Aramide oder Poylamide, natürliche Fasern, wie Baumwolle oder ähnliches Material). Es kann auch interessant sein, einen Kern zu bilden, der selbst zusammengesetzt ist, das heißt, aus zwei dünnen, gerichteten Fasermatten besteht, zwischen denen sich ein Füllma terial mit niedriger Dichte befindet. Die mechanischen Eigenschaften eines solchen "Kerns" sind vergleichbar mit jenen einer vollen Struktur aus einem einzigen Material, die jedoch eine viel niedrigere Masse aufweist.Weight problems play with stronger soundboards not that big a role. You can therefore choose other types of fibers (Glass, stone, metal, synthetic polyester such as aramide or Poylamide, natural fibers such as cotton or the like Material). It can also be interesting to form a core that is itself composed, that is, from two thin, Directional fiber mats, between which there is a Füllma low density material. The mechanical Properties of such a "core" are comparable to those a full structure from a single material, but one has much lower mass.

In den meisten Fällen ist der Kern zwischen den zwei Belagsplatten mit niedrigerer Dichte eingezwängt. Man kann sich jedoch vorstellen, daß gewisse Klangfarben mit nur einem Belag auf dem Kern auskommen.In most cases, the core is between the two Cladding panels with lower density squeezed. You can however, imagine certain timbres with only one coating get by on the core.

Dieses Material wird vorzugsweise ein Holzschälfurnier sein, das den Vorteil aufweist, der zusammengesetzten Struktur dasselbe Aussehen wie traditionelle Handwerkerinstrumente zu verleihen, und eine leichte Bearbeitung der Stärken zuläßt. Im Rahmen der Erfindung kann man sich auch ein synthetisches Belagsmaterial vorstellen, das aus einer Matte von kurzen, im Harz oder Leim versenkten Fasern besteht, wenn die Dichte des Materials mit der zu erzielenden Dichte der Struktur gleich bleibt.This material is preferably a Wood peeling veneer that has the advantage of composite structure the same look as traditional Lend artisan tools, and easy editing that allows strengths. Within the scope of the invention one can also imagine a synthetic covering material made from a mat of short fibers sunk in resin or glue when the Density of the material with the density of the structure to be achieved stays the same.

Das Herstellungsverfahren einer solchen Struktur ist verhältnismäßig einfach und leicht zu beherrschen, da es sich um eine Übereinandersetzung von verschiedenen Matten und eine Hervorrufung der Polymerisierung des Harzes der vorimprägnierten Faserschichten handelt. Es sorgt sowohl für die Beständigkeit des Kernes als auch für die Bindung der Beläge mit dem Kern. Dieses Verfahren wird in dem Fall eines thermoerhärteten Harzes Zusammenbrennprozeß genannt, und wird zwischen den zwei Teilen einer das Stück unter Druck einschließenden Form mit Wärmezufuhr vollzogen. Thermoplastische Harze dürfen verwendet werden, das anzuwendende Verfahren hängt dann von dem Polymerisierungs oder Verhärtungsvorgang dieser Harze ab.The manufacturing process of such a structure is Relatively simple and easy to master as it is a clash of different mats and one Causing the polymerization of the resin of the pre-impregnated Fiber layers. It ensures both the durability of the Core as well as for binding the coverings to the core. This Process is in the case of a thermoset resin Burning process called, and is between the two parts a shape enclosing the piece under pressure Heat applied. Thermoplastic resins may be used the procedure to be followed then depends on the Polymerization or hardening process of these resins.

Selbstverständlich kann die hergestellte Struktur geformt sein, das heißt, daß die verschiedenen Stoffschichten nach dem Umriß der zu herstellenden Resonanzdecke vorgeschnitten und in der vorausgesehenen gewölbten Form zusammengesetzt sind. Endlich ist es auch möglich, einerseits den Kern vorzuspannen und auf die Spannung der Fasern zu wirken, und andererseits mindestens einige Resonanzbodenbalken aufzustellen in der Art von Einsatzstücken, die in der Form angebracht sind und mit den oberflächigen Schichten der Struktur durch eine vorimprägnierte Matte verbunden sind.Of course, the structure produced be shaped, that is, the different layers of fabric pre-cut according to the outline of the soundboard to be manufactured and are assembled in the foreseen domed shape. Finally, it is also possible to preload the core on the one hand and to act on the tension of the fibers, and on the other hand at least to set up some soundboard beams in the manner of Inserts that are attached in the mold and with the superficial layers of the structure through a pre-impregnated Mat are connected.

Die Erfindung wird mit Hilfe der weiter unten geführten Beschreibung besser verstanden. Diese ist nur als reines Beispiel und in keinem Fall als eine Beschränkung aufzufassen. Sie ermöglicht die Vorteile und die sekundären Charakteristiken der Erfindung herauszustellen. Es wird auf die Skizze im Anhang hingewiesenThe invention is carried out with the help of the Description better understood. This is only as pure Example and should never be interpreted as a limitation. they enables the advantages and secondary characteristics of To highlight invention. Attention is drawn to the sketch in the appendix

- Fig. 1 zeigt schematisch eine Verwirklichungsweise der Struktur der Erfindung.- Fig. 1 schematically shows a realization example of the structure of the invention.

- Fig. 2 und 3 sind schematische Verwirklichungsvarianten der Fig. 1.- Fig. 2 and 3 are schematic realization variants of Fig. 1.

- Fig. 4 zeigt zum Teil eine Form mit einer vorausgehenden Bebalkung. Diese ist nach der Erfindung mit der Struktur verbunden.- Fig. 4 shows in part a form with a previous beaming. According to the invention, this is connected to the structure.

Die laut der Erfindung zusammengesetzte Struktur der Fig. 1 besteht aus einem Zentralkern 1, der aus mit Epoxyharz umhüllten Kohlenfasern besteht. Die Fasern sind alle parallel zur Längsrichtung der Struktur gerichtet. Der Harz dient als Bindemittel. Diese mittlere Schicht ist beidseitig mit einem leichten Material, zum Beispiel einem Holzschälfurnier 2 und 3, belegt. Diese drei Bestandteile wurden mit dem Zusammenbrennprozeß zusammengefügt, das heißt, eine Polymerisierung unter Druck und mit Hitzezufuhr des Umhüllungsharzes der Fasern. Dadurch werden die Fasern untereinander, und die oberflächlichen Schichten mit der Zentralschicht zusammengebunden.The invention according to the composite structure of Fig. 1 comprises a central core 1, which consists of epoxy resin coated with carbon fibers. The fibers are all oriented parallel to the longitudinal direction of the structure. The resin serves as a binder. This middle layer is covered on both sides with a light material, for example a wood peeling veneer 2 and 3 . These three components were joined together by the burn-together process, that is, polymerization under pressure and with heating of the coating resin of the fibers. This binds the fibers to each other and the superficial layers to the central layer.

Wir geben, hier als Beispiel die Herstellung eines Musterstückes an, das auf eine Lautenmuschel aufgeleimt und als Lautendecke verwendet wurde. Der Lautenist hat das Instrument ausprobiert, ohne vom neuen Material zu wissen. Diese neue Decke wurde, was die akustischen Eigenschaft betrifft, mit einer traditionellen Fichtendecke verwechselt. Der zentrale Kern (1) war aus zwei übereinanderliegenden, marktüblichen, vorimprägnierten Kohlenfasermatten. Es war 0,25 mm stark, wobei jede Mattenstärke 0,125 mm betrug. Die Decke wurde so auf das Instrument aufgeleimt, daß die Richtung L der Fasern parallel zum Hals des Instrumentes lief.We give here, as an example, the production of a sample that was glued to a lute shell and used as a lute cover. The lute player tried the instrument without knowing about the new material. This new blanket was confused with a traditional spruce top in terms of acoustic properties. The central core ( 1 ) consisted of two superimposed, pre-impregnated carbon fiber mats available on the market. It was 0.25 mm thick, with each mat thickness being 0.125 mm. The blanket was glued to the instrument so that the direction L of the fibers was parallel to the neck of the instrument.

Die Beläge 2 und 3 waren ein Fichtenschälfunier 0,6 mm stark. Die Gesamtstärke der Decke betrug also 1,45 m. Die Messungen der physikalischen und mechanischen Charakteristiken des Materials ergaben:The coverings 2 and 3 were a spruce peeling veneer 0.6 mm thick. The total thickness of the ceiling was 1.45 m. The measurements of the physical and mechanical characteristics of the material showed:

a longitudinal elastic modulus (in the direction L of the fibers) of 11.6 GPa,
- a transverse elasticity module (across the fibers) from 0.94 GPa,
- an average density of 0.56.

Als Vergleich die entsprechenden Werte der Fichte:
14,2 GPa; 1,1 GPa; 0,423. As a comparison the corresponding values of the spruce:
14.2 GPa; 1.1 GPa; 0.423.

Gemäß den Schlüssen, die aus dem obenerwähnten theoretischen Forschungsbeitrag gezogen werden können, sollte das zusammengesetzte Material der Erfindung ähnliche akustische Eigenschaften wie die Fichte aufweisen, bei sonstigen gleichen Bedingungen. Dieses wurde bei einem musikalischen Versuch auf einer Versuchslaute festgestellt.According to the conclusions from the above theoretical research contribution should that be composite material of the invention similar acoustic Characteristics like the spruce, with other same Conditions. This was the result of a musical experiment on a Test sounds found.

Fig. 2 zeigt gemäß der Erfindung einen Kern 4 der Struktur, wobei die Faserschichten 5 und 6 sich unter einem Winkel A kreuzen. Dieser wird je nach dem gesuchten Verhältnis zwischen den zwei Elastizitätsmodulen (längs und quer) experimentell bestimmt. Man hat nämlich beobachtet, daß bei manchen Instrumenten, wie zum Beispiel der Geige, die Decke in Querrichtung steifer ist als bei der Laute oder der Gitarre. Durch die Kreuzung der Schichten wird diese Tatsache berücksichtigt, und infolgedessen ist es möglich, eine zusammengesetzte Struktur passend zum Instrumententyp (Geigen, Bratschen, Celli, Kontrabässe . . .) zu liefern. Fig. 2 shows the invention according to a core 4 of the structure, wherein the fiber layers 5 and 6 intersect at an angle A. This is determined experimentally depending on the relationship between the two elastic modules (lengthways and crossways). It has been observed that with some instruments, such as the violin, the top is stiffer in the transverse direction than with the lute or the guitar. This fact is taken into account by crossing the layers, and as a result it is possible to provide a composite structure suitable for the type of instrument (violins, violas, cellos, double basses ...).

Die Fig. 3 ist ein Schema auf dem der Kern 7 der Struktur selber zusammengesetzt ist aus zwei dünnen Wänden 8, 9 aus Kohlefaserschichten, die gekreuzt oder ungekreuzt sind. Zwischen diesen zwei dünnen Wänden befindet sich die Schicht 7 a aus einem Material mit niedriger Dichte (zum Beispiel Holz). Die Außenbeläge 10 und 11 sind ebenfalls aus Holz und spielen dieselbe Rolle wie vorher beschrieben. Der Kern wenn er sich als Neutralfilter in der Struktur befindet, kann also die genügende Steifheit aufweisen, um Widerstand gegen mechanischen Beanspruchungen zu leisten, die sie aushalten muß, ohne dabei eine Masse zu erreichen, die für eine niedrige Gesamtdichte zu groß wäre. Dieser Materialtyp könnte eine Verwendung bei Klavier- oder Cembaliresonanzböden finden. Es ist auch möglich, eine größere Schichtabwechslung für die Zusammensetzung des Kerns vorzusehen, um die mechanischen Forderungen, die an den Resonanzboden gestellt sind, zu erfüllen, wobei auch die Masse beachtet wird. Fig. 3 is a diagram on which the core 7 of the structure itself is composed of two thin walls 8, 9 of carbon fiber layers, which are crossed or uncrossed. Between these two thin walls is the layer 7 a made of a low-density material (for example wood). The outer coverings 10 and 11 are also made of wood and play the same role as previously described. The core, if it is in the structure as a neutral filter, can thus have sufficient rigidity to withstand mechanical stresses which it must withstand without reaching a mass which would be too great for a low overall density. This type of material could be used with piano or harpsichord resonance floors. It is also possible to provide a larger layer change for the composition of the core in order to meet the mechanical requirements that are placed on the soundboard, whereby the mass is also taken into account.

Zum Schluß zeigt das Schema der Fig. 4 eine zweiteilige Form 12 und 13, deren Innenwände 12 a und 13 a entweder zwei Ebenen oder zwei geformte Flächen definieren, die mit der erwünschten form der Resonanzdecke übereinstimmen. Außerdem ist zu bemerken, daß die Innenwand 13 a mit der Innenseite der Decke eines Instruments, das einen geschlossenen Resonanzcorpus besitzt (Laute, Geige, Gitarre) übereinstimmt. Diese Wand weist Einsprünge 13 b auf, die dem Einbau versteifender Elemente 14 (Bebalkung) dienen. An der Peripherie verbindet eine mit Harz vorimprägnierte Fasermatte die Bebalkung 15 mit der Decke selbst durch Polymerisierung des Harzes. Die Parameter Druck, Hitze und Verweilzeit in der Form werden gemäß der Art des Harzes, das in der Struktur der Erfindung verwendet ist, und des Polymerisierungvorgangs bestimmt. Mit diesen Parametern bleibt die Form geschlossen, um das Endprodukt zu erhalten. Die Bestandteile des Naterials oder der Decke können auch unter einer gewissen Beanspruchung in der Form hergestellt werden. Damit werden die Form oder die Elastizitäts- und Schwingungseigenschaften des Resonanzbodens stellenweise verändert. Die Verformungen und die Beanspruchungen, die er bei Zusammensetzung des Instrumentes aushalten muß, können ebenfalls vorweggenommen werden. Die nach der Erfindung zusammengesetzte Struktur kann das Tonholz ersetzen. Sie besitzt die gleichen akustischen Eigenschaften. Haltbarkeit und Trägheit sind wesentlich verbessert. Dieses Material kann von dem Instrumentenbauer genau so wie Holz bearbeitet werden, und diese Handwerker können ihr ganzes Können dabei anwenden. Es eignet sich vorteilhaft zu einer fortgeschrittenen Industrialisierung. Infolge der Bauart und des Herstellungsprinzips können Resonanzboden und Struktur selber gleichzeitig hergestellt werden.Finally, the diagram of FIG. 4 shows a two-part shape 12 and 13 , the inner walls 12 a and 13 a of which define either two planes or two shaped surfaces which correspond to the desired shape of the soundboard. It should also be noted that the inner wall 13 a coincides with the inside of the ceiling of an instrument that has a closed resonance body (lute, violin, guitar). This wall has recesses 13 b , which are used to install stiffening elements 14 (beams). At the periphery, a fiber mat pre-impregnated with resin connects the beams 15 to the ceiling itself by polymerizing the resin. The parameters of pressure, heat and residence time in the mold are determined according to the type of resin used in the structure of the invention and the polymerization process. With these parameters, the mold remains closed to obtain the final product. The components of the material or the blanket can also be produced in the mold under certain stress. This changes the shape or the elasticity and vibration properties of the soundboard in places. The deformations and the stresses that it must withstand when assembling the instrument can also be anticipated. The structure composed according to the invention can replace the tonewood. It has the same acoustic properties. Durability and inertia are significantly improved. This material can be processed by the instrument maker just like wood, and these craftsmen can use all their skills. It is ideal for advanced industrialization. Due to the design and the manufacturing principle, soundboard and structure can be produced at the same time.

Schließlich können Produkte auf dem Markt eingeführt werden bei denen neue akustische Eigenschaften beherrscht werden, die bei keinen der bekannten Naturprodukte zu finden sind.Finally, products can be launched on the market where new acoustic properties are mastered, which are not found in any of the known natural products.

Die zahlreichen Variationen in der Form, in der mehr oder weniger konstant gehaltenen Stärke, in den Ausmaßen, in der Zusammensetzung des Materials können zur Erzeugung neuer Klangfarben, ja sogar neuer Instrumenten führen.The numerous variations in the form, in the more or less constant strength, to the extent that Composition of the material can be used to create new ones Lead timbres, even new instruments.

Diese Erfindung findet eine interessante Anwendung im Saiteninstrumentebau.This invention finds an interesting application in String instrument making.

Claims

1. Composite structure for soundboards and ceilings of stringed instruments, characterized by a core ( 1, 4, 7 ), which consists of at least one thin layer ( 1, 5, 6, 8, 9 ) of long oriented fibers, which the mechanical Determine the properties of this structure and which is coated on at least one side with a covering material ( 2, 3, 10, 11 ) whose density is significantly lower than that of the thin fiber layer and which itself only has the mechanical properties necessary for cohesion.

2. Structure according to claim 1, characterized in that the core ( 1 ) consists of a mat of long parallel fibers which are interconnected by a polymerized resin.

3. Structure according to claim 1, characterized in that the core ( 4 ) consists of at least two superimposed fiber mats ( 5, 6 ), the long parallel fibers of which are connected to one another by a polymerized resin, fir crosswise at a predetermined angle (A ) are connected to each other on mats by a polymerized coating resin.

4. Structure according to claim 1, characterized in that the core ( 7 ) consists of at least two mats ( 8, 9 ) long parallel fibers interconnected by a polymerized resin, the mats through an intermediate layer ( 7 a) made of a material, which has a lower density than that of the fibers are separated.

5. Structure according to claim 4, characterized in that the mats ( 8, 9 ) lie crosswise one above the other.

6. Structure according to one of the preceding claims, characterized in that the core ( 1, 4, 7 ) is coated on both sides with a covering material ( 2, 3; 10, 11 ) be.

7. Structure according to one of claims 1 to 5, characterized in that the core ( 1, 4, 7 ) is coated on one of its sides with a covering material which later forms the outside of the instrument.

8. Structure according to one of the preceding claims, characterized in that the covering material ( 2, 3; 10, 11 ) is a wooden peeled veneer.

9. A method for producing a structure according to any one of the preceding claims, characterized in that in a mold ( 12, 13 ), the different layers are placed one on top of the other with appropriate orientation, the fiber mats being coated with resin which has not yet polymerized and after Sealing the mold, the polymerisation of the resin is carried out under pressure and, if necessary, with heat so that the polymerized coating resin of the fibers connects the various layers to one another as binders.

10. The method according to claim 9, characterized in net that each of the layers to be inserted into the mold previously after the outline of the soundboard to be manufactured or cut out the soundboard to be made becomes.

11. The method according to claim 10, characterized in that the inner wall of the mold ( 12, 13 ) is curved to give the soundboard or the soundboard the correct profile.

12. The method according to any one of claims 10 or 11, characterized in that the fiber mats under mecha are kept in shape.

13. The method according to any one of claims 10 to 12, characterized in that in the form ( 12, 13 ) A set pieces ( 14 ) are attached, which are connected to the structure by an impregnated fiber mat to form the beaming of the soundboard .