EP2095359B1

EP2095359B1 - Musiksaite

Info

Publication number: EP2095359B1
Application number: EP07818917A
Authority: EP
Inventors: Eva MÜLLER-ZIERACH; Volker MÜLLER-ZIERACH
Original assignee: Gustav Pirazzi and Comp KG
Current assignee: Gustav Pirazzi and Comp KG
Priority date: 2006-11-10
Filing date: 2007-10-11
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2027-10-11
Also published as: DE102006053406B3; ATE544147T1; CA2668969A1; WO2008055574A3; US20100071530A1; US8183448B2; EP2095359A2; WO2008055574A2; DE202006020374U1; CA2668969C

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Saite für Musikinstrumente.
Saiten für Musikinstrumente werden in einer Vielzahl von Typen aus verschieden Materialien und Materialzusammensetzungen hergestellt. Dabei wird anwendungsspezifisch der Saitentyp auf den Tonbereich und das Musikinstrument ausgelegt. Hierbei können, um den musikalischen Anforderungen gerecht zu werden, verschiedene Materialien zur Saitenherstellung verwendet werden. Besonders hochwertige Musiksaiten sind aus Darm gefertigt.
Darmsaiten für Musikinstrumente werden üblicherweise aus Tierdärmen von Huftieren, meist von Schafen, hergestellt und in der Regel in Zupf- und Streichinstrumenten verwendet. Dadurch, dass die Saiten am Instrument unter einer gewissen Spannung angebracht sind und bei Gebrauch angeschlagen, gezupft oder gestrichen werden, kommt es jedoch zu einer hohen Abnutzung der Musiksaite. Daher werden heute üblicherweise Darmsaiten als so genannte Darmkemsaiten hergestellt, wobei ein innerer, tragender Bereich der Saite, auch als Kern bezeichnet, aus Darm mit einer äußeren Umspinnung aus Polykunststoffen, wie z.B. Nylon, oder Metallen, wie z.B. Aluminium und Titan, versehen wird. Die äußere Umspinnung kann dabei insbesondere auch dafür vorgesehen sein, der Saite eine ausreichende Masse zu verleihen, um auch vergleichsweise tiefe Töne erzeugen zu können.
Grundsätzlich weisen derartige, auf Darm basierende Saiten gute klangliche Eigenschaften auf. Allerdings zeigen derartige Saiten im Verlauf der Zeit aufgrund ihres Wasserabsorptionsvermögens relativ starke Änderungen im Ton. Daraus ergibt sich, dass die Saite vergleichsweise häufig nachgestimmt werden muss. Saiten mit einer auf Nylon basierenden Ummantelung haben darüber hinaus den Nachteil, dass das Wasserabsorptionsvermögen von Nylon (Feuchtigkeitsaufnahme von Nylon ~3-4%) ebenfalls sehr hoch ist und zudem die Dehnungseigenschaften von Nylon schlecht sind.
Das Nachspannen der Musiksaiten, insbesondere zum Stimmen des Musikinstruments mittels Spannen der Saite, und der Abnutzungsgrad beim Streichen der Saite können zu Rissbildungen innerhalb der Saite und möglicherweise sogar zum Bruch der ganzen Saite führen. Hinzu kommen noch Alterungserscheinungen des verwendeten Saitenmaterials. Daher kann bei intensiv genutzten Orchesterinstrumenten relativ häufig eine Saitenauswechslung notwendig sein, um die spezifischen musikalischen Eigenschaften des Instruments, vor allem der Ton- und Klangqualität, nicht zu beeinträchtigen. Im Hinblick auf möglicherweise lange Einspielzeiten der Saiten wäre es jedoch wünschenswert, die Häufigkeit eines Saitentauschs zu verringern.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Musiksaite der oben genannten Art anzugeben, die insbesondere bei guter Klangqualität eine vergleichsweise hohe Lebenserwartung zeigt.
Die Patentanmeldung EP 1 531 454 offenbart eine Saite für Musikinstrumente, umfassend einen Kern und eine diesen umgebende Ummantelung aus einem Material der Polymer Stoffklasse, wobei der Kern als Hauptbestandteil Darm aufweist. Jedoch besteht das Ummantelungsmaterial nicht aus einem Stoff der Polyaryletherketon (PAEK) Stoffklasse. Das Patent US 5,601,762 offenbart zwar Polyetheretherketon, das als Ummantelungsmaterial benutzt werden kann. Doch werden hier Lösungsmittel zugesetzt, um eine höhere Elastizität des Materials und damit der Saite zu erreichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem die Saite einen Kern und eine diesen umgebende Ummantelung aufweist, die aus einem Material der Polyaryletherketon (PAEK) Stoffklasse besteht, wobei der Kern als Hauptbestandteil Darm aufweist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass im Hinblick auf die üblicherweise hohe Beanspruchung der Saiten für eine besonders lange Lebensdauer der Saiten besondere Maßnahmen zur Stabilisierung der Saiten getroffen werden sollten. Dazu ist im Sinne einer Verstärkung der Saiten vorgesehen, den Kern mit einer Ummantelung aus einem spezifisch gewähren Material zu versehen. Ein solches Material sollte einerseits durch die spezielle molekulare Anordnung sehr dehnbar und extrem belastbar sein und hohe Zugfestigkeit aufweisen, andererseits aber noch elastisch im Hinblick auf die Anforderungen an die Saite sein. Wie sich überraschenderweise herausgestellt hat, können diese Materialeigenschaften und technisch-physikalischen Eigenschaften durch ein Material der Polyaryletherketon (PAEK) Stoffklasse besonders weitgehend erreicht werden.
Als besonders geeignetes Material aus der Polyaryletherketon (PAEK) Stoffklasse hat sich Polyetheretherketon, kurz PEEK genannt, erwiesen. Polyetheretherketon (PEEK) ist in seinen technisch-physikalischen Eigenschaften denen von Darm ähnlich und erfüllt zudem die an eine Musiksaite gestellten musikalischen und tonartlichen Eigenschaften. Beide Materialien, Polyetheretherketon (PEEK) und auch Darm, liegen in einem Dichtebereich von ρ=1,27-1,32 g/cm³. Durch diese vergleichbaren Eigenschaften ist gerade bei einer Materialpaarung von Polyetheretherketon (PEEK) und Darm ein besonders homogenes Klangbild und eine hohe Kompatibilität erreicht. Zudem ist Polyetheretherketon (PEEK), im Gegensatz zu anderen Ummantelungsmaterialien aus Polymerkunststoffen, mit einer Feuchtigkeitsaufnahme von nur 0, 1 % bei weitem nicht so feuchtigkeitsempfindlich. Mit anderen Worten, Polyetheretherketon (PEEK) weist eine gute Wasserresistenz auf. Gerade bei der Verwendung von (PEEK) in der Ummantelung für den Kern kann somit dieser ebenfalls in gewissem Ausmaß vor Feuchtigkeit geschützt werden, was die Haltbarkeit der Saite insgesamt noch mehr begünstigt. Des weiteren zeigt eine mit Polyetheretherketon (PEEK) ummantelte Musiksaite eine höhere Stimmungsstabilität und überraschenderweise auch eine kürzere Einspielzeit.
Insbesondere im Hinblick auf die vorgesehene Anwendung ist es zweckmäßig, wenn das Ummantelungsmaterial durch geeignete Parameterwahl, beispielsweise hinsichtlich Dimensionierung, an die spezifischen musikalischen, tonartlichen oder klangtechnischen Anforderungen, sowie Dehnungs- und Zugfestigkeit, die an die Saite gestellt werden, angepasst ist. Dadurch sind insbesondere ein guter musikalischer Ton, eine einfache Handhabung beim Spielen und zudem eine besonders lange Lebensdauer erreichbar. Das Ummantelungsmaterial ist dazu zweckmäßigerweise als Faser gefertigt. Dadurch ist die Handhabung des Ummantelungsmaterials im Herstellungsprozess der Musiksaite vergleichsweise einfach gehalten, und zudem können über eine geeignete Dimensionierung der Faser der spätere Gesamtdurchmesser, die Masse und gegebenenfalls auch die Tonlage der Saite beeinflusst werden.
Die Feinheit von Fasern und Garnen ist eine textile Größe und wird in der Einheit tex angegeben. Die Einheit tex wird in SI-Einheiten mit dem Umrechnungsfaktor von 1 tex = 1 g / 1000 m ausgedrückt. Somit drückt die Feinheit der Faser ein Gewicht pro Länge der herzustellenden Faser aus. Mit anderen Worten ist mit der Einheit tex eine längenbezogene Masse einer Faser oder eines Garns beschrieben. Vorteilhafterweise weist die Faser des Ummantelungsmaterials aus den oben genannten Gründen eine Feinheit, je nach musikalischer Anwendung, in einem Bereich von 20 dtex bis 280 dtex auf. Dieser Bereich deckt die vorgesehene musikalische Anwendung im Hinblick auf die verschiedenen Tonlagen der Musiksaite und die Verwendung der Musiksaite hinsichtlich der Dimensionierung an verschiedenen Instrumenten besonders günstig ab.
Zudem ist es zweckmäßig, eine solche Faser mit einer Fadenzahl von 5 bis 80 feinster Fäden pro Faser aufzubauen. Durch die Wahl der Fadenzahl im oben genannten Bereich ist eine gute Einstellung der Feinheit der Faser schon während des Herstellungsprozesses gegeben. Zudem kann durch die Art der Verdrillung der Fäden zur Faser deren spätere Zug- und Dehnungsfestigkeit eingestellt werden. Dadurch kann die Faser in ihrer Dimensionierung genau auf den gewünschten Gesamtdurchmesser der später fertigen Musiksaite gefertigt werden.
Die Ummantelung des Kerns kann als so genannte Umspinnung ausgeführt sein, bei der das Ummantelungsmaterial in Form eines oder mehrerer Helixstränge schraubenartig um den Kern herum und an diesem entlang geführt ist.
Um die Stabilität und die Langlebigkeit der Musiksaite noch weiter zu erhöhen, ist die Ummantelung aber vorteilhafterweise als Umflechtung ausgeführt. Dabei ist das Ummantelungsmaterial in mehreren sich kreuzenden Strängen um den Kern herumgeführt. Eine solche Geflechtstruktur erhöht zudem auch die Reißfestigkeit der Musiksaite und vermindert die Rissbildung. Weiterhin schützt die Ummantelung, als Umflechtung ausgebildet, den Kern der Saite besonders vor zu hoher Feuchtigkeitsaufnahme, da sie vergleichsweise dicht ausgeführt sein kann. Da eine solche Umflechtung ein- oder mehrlagig um der Kern der Saite möglich ist, beeinflusst diese zudem auch die Dimensionierung der Saite.
Als Material für den Kern können grundsätzlich gängige Materialien wie Metalle oder Kunststoffe, wie z.B. Nylon, vorgesehen sein. Gerade im Hinblick auf die besonders gute Kompatibilität der Materialien Darm und Polyetheretherketon (PEEK) ist aber in besonders vorteilhafter Ausgestaltung Darm als Basismaterial für den Kern vorgesehen. Die Darmkernsaite wird dabei gerade durch die Ummantelung besonders aufgewertet und kann dadurch auch für besonders hochwertige Anwendungen, wie zur Besaitung von Zupf- und Streichinstrumenten und sogar von Barockinstrumenten, verwendet werden. Wie sich überraschend herausgestellt hat, weist gerade eine Saite mit einer derartigen Materialpaarung deutliche Vorteile gegenüber bekannten Saiten hinsichtlich Spielbarkeit und Stimmungsstabilität und darüber hinaus auch noch eine besonders kurze Einspielzeit auf.
Zweckmäßigerweise ist der Durchmesser des Kerns in einem Bereich von 0,15 mm bis 5 mm gewählt, um die gängigen Tonbereiche hochwertiger Zupf- und Streichinstrumenten mit besonders gutem Klang abzudecken.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist die Ummantelung zudem noch mit einer sie umgebenden äußeren Umspinnung, vorzugsweise aus Kunststoff oder Metall, versehen. Hierzu kann ein flaches Metallband, das fest und spiralförmig um die Ummantelung gewunden ist, vorgesehen sein. Zudem zeigt eine solche äußere Umspinnung Vorteile in der Bearbeitung beim zylindrischen Feinschleifen der Musiksaite. Der zylindrische Feinschliff kann notwendig sein, um die Quintenreinheit der Musikseite zu erreichen. Weiterhin schützt die äußere Umspinnung die Saite vor zu schnellem Ausfasem.
Vorteilhafterweise ist die Verwendung von mindestens einer Saite, umfassend einen Darmkem und eine Ummantelung aus Polyetheretherketon (PEEK), bei Musikinstrumenten, die der Streich- oder Zupfinstrumentenfamilie zugeordnet sind, vorgesehen.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass die mit Polyetheretherketon (PEEK) Faser ummantelte Darmkem-Musiksaite bei hoher Klangqualität eine besondere Langlebigkeit aufweist. Damit können die günstigen Eigenschaften von Polyetheretherketon (PEEK), insbesondere die vergleichsweise hohe Feuchtigkeitsresistenz und der mit Darm vergleichbare Dichtebereich des Materials, besonders günstig genutzt werden. Zudem schützt die Ummantelung aus Polyetheretherketon (PEEK) den Darmkem vor zu hoher Feuchtigkeitsaufnahme. Außerdem hat sich gezeigt, dass die sogenannte Einspielzeit der Saite deutlich verringert werden kann.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1: eine schematische Ansicht einer klassischen Violine,
Fig. 2: eine Musiksaite für eine Violine mit angedeutetem Steg, Obersattel und Wirbel,
Fig. 3: die Musiksaite aus Fig. 2 im Querschnitt, und
Fig. 4: die chemische Struktur eines Polyetheretherketon-Monomerbausteins.

Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
Eine klassische Violine 1 gemäß Fig. 1 umfasst vier Saiten 2, die über einen Resonanzkörper 4 gespannt sind. An einem ersten Ende, dem Saitenhalterende 6, sind die Saiten 2 an einem Saitenhalter 8 befestigt. An ihrem zweiten Ende, dem Wirbelende 10, sind sie hingegen auf Wirbeln 12 einer Stimmmechanik, dem sog. Wirbelkasten 14, befestigt. Dazu weisen die Wirbel 12 ein Loch auf, durch welches das Wirbelende 10 der Saite 2 hindurchgesteckt ist. Das Wirbelende 10 ist dabei in seinem anschließenden Bereich mehrfach um den Wirbel 12 herumgelegt. Die Wirbel 12 sind über ihre Wirbelgriffplatten 16 verdrehbar, wodurch die Saitenspannung und damit der Ton der Saite 2 veränderbar ist.
Am Saitenhalterende 6 ist die Saite 2 mit einem Endkopf 18 versehen, der im Saitenhalter 8 befestigt ist. Zudem ist am Seitenhalter 8 ein Feinstimmer 20 befestigt, mit Hilfe dessen die Spannung jeder Saite 2 feinjustiert wird. Der Feinstimmer 20 dient dem Musiker den Ton der Saite 2 noch genauer einzustellen, als dies über die Wirbel 12 möglich ist.
Ein Aufspannabschnitt 22 der Saite 2 befindet sich zwischen Saitenhalter 8 und einem Steg 24 und ist ab dem Endkopf 18 im Bereich des Saitenhalterendes 6 zum Teil mit farbigem Garn angesponnen. Das farbige Garn hat den Zweck, die Saitenqualität anzuzeigen. Ebenfalls ist das Wirbelende 10 der Saite 2, das um den Wirbel 12 herumgeführt ist, mit farbigem Garn eingesponnen, das dem Musiker den genauen Tonbereich der Saite anzeigt.
Der Bereich zwischen dem Steg 24 und einem Griffbrett 26 ist der Spielbereich 28, in dem der Musiker die Saiten 2 zupft oder mit dem Bogen streicht. Zum Spielen der Violine 1 greift der Musiker die Töne auf den Saiten 2 entlang des Griffbretts 26 und streicht die Saiten 2 mit dem Bogen im Spielbereich 28.
Am anderen Ende des Griffbretts 26 ist ein Obersattel 30 angebracht, über den die Saiten 2 zu den Wirbeln 12 im Wirbelkasten 14 geführt sind. Den Abschluss des Wirbelkastens 14, und somit auch der Violine 1, bildet eine Schnecke 32.
In einer Decke 34 des Resonanzkörpers 4 sind die beiden f-Löcher 36 der Violine 1 seitlich in Höhe des Stegs 24 eingebracht. Die f-Löcher 36 dienen zum ungehinderten Bewegen der eingeschlossenen Luft im Resonanzkörper, und des weiteren wird die Schwingungsfähigkeit der Decke 34 im akustischen Zentrum um die Stegfüße 38 wesentlich erhöht.
Der äußere Aufbau der Saite 2 wird anhand Fig. 2 näher erläutert. In dieser sind der Endknopf 18 mit zum Teil in farbigem Garn eingespanntem Aufspannabschnitt 22, der das Saitenhalterende 6 bildet, und der meist polierte Saitenkörper 40 mit anschließendem Wirbelende 10 der Saite, ebenfalls in farbigem Garn eingesponnen, zu sehen. In perspektivischer Ansicht sind der Steg 24 und der Obersattel 30 angedeutet. Der meist polierte Saitenkörper 40 ist ein tonerzeugender Abschnitt 42, der den Spielbereich 28 und den Bereich der Saite 2 über dem Griffbrett 26 bis zum Obersattel 30 bildet.
Den inneren Aufbau der Saiten 2 zeigt die Darstellung im Querschnitt nach Fig. 3. Die Saite 2 ist mit einem Kern 44, einer Ummantelung 46 und einer äußeren Umspinnung 48 ausgeführt. Die Ummantelung 46 aus Polyetheretherketon (PEEK) Faser ist als Umflechtung ausgeführt. Die äußere Umspinnung 48 besteht aus einem flachen Metallband, das fest und spiralförmig um die Ummantelung 46 umsponnen ist und, je nach Anwendung, meist geschliffen ist.
Der Kern 44 der Saite 2 besteht aus Darm, welcher nach der Verarbeitung zum Kern 44 eine Art monofile Struktur zeigt.
Die Ummantelung 46 der Saite 2 ist aus Polyetheretherketon (PEEK) Faser 50 hergestellt, wobei die Faser 50 mit einer Fadenzahl von 5 bis 80 aus einzelnen Fäden aufgebaut ist, und eine Feinheit im Bereich von 20 dtex bis 280 dtex aufzeigt. Weiterhin sind die Fasern 50 zu einer Geflechtstruktur, der sogenannten Umflechtung oder Beflechtung, verwoben um somit die Ummantelung 46 belastbarer und reißfester zu fertigen. Zudem verhindert eine solche Geflechtsstruktur ein zu schnelles Ausfasern der Saite 2 sowie eine zu schnelle Rissbildung innerhalb der Ummantelung 46.
Des weiteren hat die Saite 2, bestehend aus dem Kern 44, der äußeren Umspinnung 48 und der Ummantelung 46, die eine Polyetheretherketon (PEEK) Faser-Umflechtung aufweist, eine höhere Lebensdauer. Darüber hinaus ist eine solche Saite 2 durch ihre gute Dehnungs- und Zugfestigkeit besser spielbar und einfach in der Handhabung.
Die Violine 1 ist unter anderem für eine besonders lange Lebensdauer und eine hohe musikalische Qualität der verwendeten Saite 2 ausgelegt. Dazu sind einige oder alle Saiten 2 aus einem Darmkem und einer Polyetheretherketon (PEEK) Faser-Ummantelung gefertigt, die durch geeignete Parameterwahl, beispielsweise Zusammensetzung und Fadendicke, spezifisch an die Anforderungen der jeweiligen Saite 2 angepasst sind.
Der Saitenhalter 8 ist in seinem Endbereich 52 über eine so genannte Anhängesaite unter Vorspannung an einem Halteknopf befestigt. Auch für diese Anhängesaite kann Polyetheretherketon (PEEK) als Ummantelungsmaterial vorgesehen sein.
Die chemische Struktur eins Polyetheretherketon (PEEK) Monomerbaustein 58 zeigt Fig. 4. Das Polyetheretherketon (PEEK) Polymer ist aus einer sich wiederholenden Anzahl n Monomerbausteinen 54 langkettig aufgebaut. Der Monomerbaustein 54 ist aus über Ketobrücken 56 und Etherbrücken 58 verknüpfte Phenylresten 60 gebildet. In jedem Monomerbaustein 54 sind eine Ketobrücke 56, zwei Etherbrücken 58 und drei Phenylreste 60 vorhanden. Die Monomerbausteine 54 werden im Polyetheretherketon (PEEK) Polymer ausschließlich über die Ketobrücke 56 des einen Monomerbausteins 54 mit einem Phenylrest 60 eines weiteren Monomerbausteins 54 polymerisiert. Die Materialreinheit des Polyetheretherketon (PEEK) Polymers unterliegt den bekannten chemisch-technischen Reinheitsanforderungen der Polymerherstellung.
In den Figuren 1 bis 3 ist die Darmkemsaite mit Polyetheretherketon (PEEK) Faser-Ummantelung und äußerer Metall-Umspinnung als Musiksaite am Beispiel einer Saite 2 in der Violine 1 dargestellt. Selbstverständlich umfasst die Erfindung auch die Verwendung einer solchen Darmkemsaite mit Polyetheretherketon (PEEK) Faser Umspinnung in beliebigen anderen Saiteninstrumenten, insbesondere Streich- und Zupfinstrumenten, sowie die Ausführung des Kerns 44 als Multifilamentstruktur und mit andern Kernmaterialien.

Bezugszeichenliste

1: Violine
2: Saite
4: Resonanzkörper
6: Saitenhalterende
8: Saitenhalter
10: Wirbelende
12: Wirbel
14: Wirbelkasten
16: Wirbelgriffplatte
18: Endkopf
20: Feinstimmer
22: Aufspannabschnitt
24: Steg
26: Griffbrett
28: Spielbereich
30: Obersattel
32: Schnecke
34: Decke
36: f-Loch
38: Stegfüße
40: Saitenkörper
42: tonerzeugender Abschnitt
44: Kern
46: Ummantelung
48: äußere Umspinnung
50: Faser
52: Endbereich
54: Monomerbaustein
56: Ketobrücke
58: Etherbrücke
60: Phenylrest
n: Anzahl der Monomerbausteine im Polymer

Claims

Saite (2) für Musikinstrumente, umfassend einen Kern (44) und eine diesen umgebende Ummantelung (46) aus einem Material der Polyaryletherketon (PAEK) Stoffklasse, wobei der Kern (44) als Hauptbestandteil Darm aufweist.
Saite (2) nach Anspruch 1, bei der das Material der Polyaryletherketon (PAEK) Stoffklasse als Hauptbestandteil Polyotherkston, kurz PEEK genannt, aufweist.
Saite (2) nach Anspruch 1 oder 2, deren Ummantelungsmaterial als Faser (50) gefertigt ist.
Saite (2) nach Anspruch 3, bei der die Faser (50) des Ummantelungsmaterials eine Feinheit im Bereich von 20 dtex bis 280 dtex aufweist.
Saite (2) nach Anspruch 3 oder 4, bei der die Faser (50) eine Fadenzahl im Bereich von 5 bis 80 Fäden aufweist.
Saite (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, deren Ummantelung (46) eine Geflechtstruktur aufweist.
Saite (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, deren Kern (44) einen Durchmesser im Bereich von 0,15 mm bis 5 mm ufweist.
Saite (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine die Ummantelung (46) umgebende äußere Umspinnung (48), vorzugsweise aus Metall.
Musikinstrument, insbesondere Streich-, Zupf- oder Schlaginstrument, mit einer Anzahl von Saiten (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.