Abstract
Die Verfügbarkeit traditioneller Holzarten für die Herstellung von Musikinstrumenten ist in den letzten Jahren zurückgegangen. Um dieses Problem zu überwinden, besteht ein Bedarf an alternativen Hölzern mit ähnlichen akustischen Eigenschaften wie die traditionell verwendeten. Diese Studie untersuchte die akustischen Eigenschaften von Neemholz (Azadirachta indica A. Juss.) von Bäumen, die mit gereinigtem Abwasser bewässert werden, als Ersatz für traditionelles Holz und als Hinweis auf seine Eignung für die Herstellung von Musikinstrumenten. Die Ergebnisse zeigten eine starke lineare Beziehung zwischen dem dynamischen Elastizitätsmodul (Ed) und dem Schermodul (G). Darüber hinaus war die Dichte (ρ) ein guter Prädiktor für Ed und G. Die Ergebnisse zeigten, dass dieses Holz in Rücken und Rippen von Saiteninstrumenten verwendet werden kann. Der Vergleich mit traditionellen europäischen Holzarten, die für diesen Zweck verwendet wurden, zeigte, dass dieses Holz eine erfolgreiche Alternative sein kann. Der gestiegene Wasserbedarf und die abnehmende Verfügbarkeit von Wasserressourcen haben zur Verwendung von behandeltem Abwasser in der Bewässerung geführt. So kann die Erweiterung des Anbaus mehrerer Baumarten mit ähnlichen Eigenschaften wie traditionelle Tonholzarten unter Abwasserbewässerung eine wichtige Rolle für die Zukunft der Musikinstrumentenindustrie spielen.
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Vollständiger Artikel
Bewertung der akustischen Eigenschaften von Neem (Azadirachta indica A. Juss.) Holz von Bäumen, die mit sekundär behandeltem Abwasser bewässert wurden
Khaled T. S. Hassana,* und Jan Tippner b
Die Verfügbarkeit traditioneller Holzarten für die Herstellung von Musikinstrumenten ist in den letzten Jahren zurückgegangen. Um dieses Problem zu überwinden, besteht ein Bedarf an alternativen Hölzern mit ähnlichen akustischen Eigenschaften wie die traditionell verwendeten. Diese Studie untersuchte die akustischen Eigenschaften von Neemholz (Azadirachta indica A. Juss.) von Bäumen, die mit gereinigtem Abwasser bewässert werden, als Ersatz für traditionelles Holz und als Hinweis auf seine Eignung für die Herstellung von Musikinstrumenten. Die Ergebnisse zeigten eine starke lineare Beziehung zwischen dem dynamischen Elastizitätsmodul (Ed) und dem Schermodul (G). Darüber hinaus war die Dichte (ρ) ein guter Prädiktor für Ed und G. Die Ergebnisse zeigten, dass dieses Holz in Rücken und Rippen von Saiteninstrumenten verwendet werden kann. Der Vergleich mit traditionellen europäischen Holzarten, die für diesen Zweck verwendet wurden, zeigte, dass dieses Holz eine erfolgreiche Alternative sein kann. Der gestiegene Wasserbedarf und die abnehmende Verfügbarkeit von Wasserressourcen haben zur Verwendung von behandeltem Abwasser in der Bewässerung geführt. So kann die Erweiterung des Anbaus mehrerer Baumarten mit ähnlichen Eigenschaften wie traditionelle Tonholzarten unter Abwasserbewässerung eine wichtige Rolle für die Zukunft der Musikinstrumentenindustrie spielen.
Schlüsselwörter: Neemholz; Akustische Leistung; Biegeschwingung; Behandeltes Abwasser; Musikinstrumente
Kontaktinformationen: a: Alexandria University, Faculty of Agriculture, Department of Forestry and Wood Technology, Aflaton St., El-Shatby 21545, Alexandria, Ägypten; b: Mendel University in Brno, Faculty of Forestry and Wood Technology, Department of Wood Science, Brno, Tschechische Republik;
* Korrespondierender Autor: [email protected]
EINFÜHRUNG
Azadirachta indica A. Juss. bäume gehören zur Familie der Meliaceae und sind allgemein als Neem bekannt. Diese Baumart wurde in der traditionellen Medizin verwendet und ist in mehreren Regionen Afrikas und Asiens weit verbreitet (Kurimoto et al. 2014; In: Gupta et al. 2017). Neembäume können als Windschutz und Straßenplantagen für Schatten verwendet werden; Ihr Holz ist langlebig und für Möbel geeignet (Hiwale 2015).
Im Allgemeinen wird Holz als biologisches Material häufig in verschiedenen Teilen von Musikinstrumenten wie Geigen- und Klavier-Resonanzböden, Xylophonstangen und Bögen für Saiteninstrumente verwendet (Yano et al. 1992; Holz 1996; Alves et al. 2008; Brémaud 2012). Obwohl mehrere Verbundwerkstoffe heute erfolgreich im Musikinstrumentenbau eingesetzt werden, ist Holz als natürliches orthotropes Material immer noch das beste Material und wird sogar für die kritischsten Teile der Musikinstrumente verwendet (Wegst 2006).
Die akustischen Techniken der zerstörungsfreien Prüfung können mehrere mechanische Eigenschaften von Holz präzise vorhersagen (Ilic 2003; Horáček et al. 2012; Tippner et al. 2016). Resonanzfrequenztechniken gehören zu den akustischen Methoden, die häufig zur Bewertung der viskoelastischen Eigenschaften von Holz verwendet werden (Yano und Minato 1993; Brémaud 2012).
Die wichtigsten Eigenschaften, die die Wahl zwischen verschiedenen Holzarten bei der Herstellung von Musikinstrumenten bestimmen, werden in mehreren Berichten erwähnt (Ono und Norimoto 1983; Aizawa et al. 1998; Wegst 2006; Brancheriau et al. 2010; Baar et al. 2016); Dazu gehören Schallgeschwindigkeit, Dämpfungseigenschaften, spezifischer Elastizitätsmodul (Ed / ρ) und akustische Umwandlungseffizienz (ACE). Darüber hinaus sind die Verfügbarkeit von Rohstoffen und deren Kosten Schlüsselfaktoren bei der Auswahl von Holz für die Herstellung von Musikinstrumenten.
In den letzten Jahren ist die Verfügbarkeit von hochwertigem Tonholz dramatisch zurückgegangen (Yano et al. 1997). Darüber hinaus sind einige Holzarten, die in Musikinstrumenten verwendet werden, vom Aussterben bedroht. Zum Beispiel wird berichtet, dass Acer pseudoplatanus für Rücken und Rippen von Saiteninstrumenten verwendet wird, aber der Mangel an dieser Holzart in Wäldern hat dazu geführt, dass eine andere Holzart mit ähnlichen Eigenschaften gefunden wurde (Bucur 2006). Brasilianisches Rosenholz (Dalbergia nigra) ist ein geeignetes Material für die Rahmenbretter von Gitarren, aber die Verfügbarkeit dieses Holzes ist aufgrund der Erhaltung des tropischen Regenwaldes begrenzt (Yano et al. 1997).
Zusammen mit der Erschöpfung der Waldressourcen in der Welt wurden ernsthafte Anstrengungen unternommen, insbesondere in ariden und semiariden Zonen der Welt, und die Bedeutung erneuerbarer natürlicher Ressourcen hat in mehreren Ländern an Dynamik gewonnen. Regierungen von Regionen ohne Waldressourcen begannen, vernachlässigte Gebiete wie Wüsten zu nutzen, um künstliche Wälder zu errichten.
Die Verfügbarkeit von Wasser für die Bewässerung ist ein weiteres entscheidendes Problem, mit dem viele Länder konfrontiert sind, insbesondere solche mit raschem Bevölkerungswachstum. Daher begannen diese Länder, behandeltes Abwasser in der Bewässerung zu verwenden, um dieses Problem zu überwinden (Zalesny et al. 2011). Nach Angaben des ägyptischen Staatsministeriums für Umweltangelegenheiten (MSEA) hat die Regierung beispielsweise begonnen, diese Strategien zu übernehmen, indem sie Wälder errichtete, die mit behandeltem Abwasser bewässert wurden, wie im ägyptisch-chinesischen Freundschaftswald im Gouvernement Monufia und in vielen anderen Wäldern in verschiedenen Gouvernoraten (MSEA 2008).
Auf dem Gebiet der musikalischen Akustik wurden mehrere Versuche durchgeführt, um verschiedene Holzarten zu testen, um detaillierte Informationen über ihre akustischen Eigenschaften zu erhalten. Dies wird natürlich dazu beitragen, alternative Holzarten mit ähnlichen Eigenschaften wie die traditionell in Musikinstrumenten verwendeten Hölzer zu finden. Die Literatur ist sehr knapp über Daten zu umfassenden akustischen Eigenschaften von Neemholz, und bis jetzt, Es gibt keine Berichte über akustische Eigenschaften dieser Holzart unter einem Bewässerungssystem mit behandeltem Abwasser.
Ein besseres Verständnis der Eigenschaften von Neemholz wird dazu beitragen, diese Ressource effizienter zu nutzen. Daher wurde diese Studie entwickelt, um die akustischen Eigenschaften von A. Indica-Holz aus Bäumen, die mit behandeltem Abwasser bewässert wurden, umfassend zu bewerten und seine Machbarkeit für die Herstellung von Musikinstrumenten zu untersuchen.
EXPERIMENTELL
Holzproben mit Nennabmessungen von 500 mm (L) × 20 mm (R) × 10 mm (T), frei von sichtbaren Mängeln, wurden aus Azadirachta Indica-Bäumen (2017), die im ägyptisch-chinesischen Freundschaftswald, Gouvernement Monufia, Ägypten, angebaut wurden, hergestellt und nach dem Zufallsprinzip ausgewählt. Die Bäume wurden mit sekundär behandeltem Abwasser bewässert; die Bäume waren 18 Jahre alt und hatten einen durchschnittlichen Durchmesser von 30 cm auf Brusthöhe (1,3 m über dem Boden).
Die akustischen und Festigkeitseigenschaften von Holz werden durch Änderungen des Feuchtigkeitsgehalts von Holzproben verändert. Daher wurden die Holzproben vor der Prüfung für einen ausreichenden Zeitraum in einer Klimakammer bei 20 ° C und 70% relativer Luftfeuchtigkeit (RH) aufbewahrt, bis ein stabilisierter Feuchtigkeitsgehalt von 13% erreicht war. Alle Tests wurden unter den gleichen Bedingungen durchgeführt.
Dichte und mechanische Prüfung
Die Dichte wurde gravimetrisch bestimmt, und die mechanischen Eigenschaften wurden gemäß den entsprechenden Formeln und Testkonfigurationen gemessen. Der dynamische Elastizitätsmodul (Ed) wurde gemäß der von Hassan et al. (2013), wie in Fig. 1 und berechnet mit Gl. 1,
(1)
wobei Ed der Biegeschwingungs-Elastizitätsmodul ist, ρ die Holzdichte ist, L die Probenlänge ist, f1 die Biegeschwingungsfrequenz des ersten Vibrationsmodus ist, m1 konstant ist (m1 = 4,730) und h die Probenhöhe ist. Die Proben wurden auf zwei Gummistützen an den Knotenpunkten des ersten Biegevibrationsmodus platziert. Vibration wurde mit einem Gummihammer induziert; Die Signale wurden gesammelt und dann mit einem Fast Fourier Transform (FFT) Analysator analysiert.
Der dynamische Schubmodul (G) wurde mit Gl. 2 gemäß der in (Nakao und Okano 1987) dargestellten Testkonfiguration. Die Proben wurden auf Gummistützen platziert, die sich in der Mitte ihrer Länge und Breite befanden. Die Torsionsschwingungen wurden durch Aufprall auf die Probe an der oberen Ecke an einem Ende induziert und das Signal wurde von einem Mikrofon empfangen, das diagonal an der oberen Ecke des anderen Endes angeordnet war,
(2)
wobei G der dynamische Steifigkeitsmodul (oder Scherelastizitätsmodul) ist, fn die Torsionsschwingungsfrequenz ist, n die Modusnummer ist, ρ die Dichte ist, L die Probenlänge ist, Ip das zweite Moment der Querschnittsfläche ist und Kt = 0,1416 bh3 (wobei b und h Querschnittsabmessungen sind).
Akustische Eigenschaften
Die Proben wurden im longitudinalen Modus frei in Schwingung versetzt. Die Anregung, die mit einem Hammer an einem Ende induziert wird, und die Vibration, die von einem Mikrofon am gegenüberliegenden Ende empfangen wird. Die Grundschwingungsfrequenz wurde dann mit einem FFT-Analysator (Fast Fourier Transform) gemessen. Die longitudinale Wellengeschwindigkeit (V) wurde nach Hassan et al. (2013) mit Eq. 3,
V = 2Lf (3)
wobei L die Länge der Probe und f die Grundschwingungsfrequenz bei der Längsschwingung ist.
Aus dem Biegeschwingungstest wurden folgende akustische Eigenschaften ermittelt. Die Berechnungen wurden nach Wegst (2006) durchgeführt. Die logarithmische Dekrementmethode wurde verwendet, um die innere Reibung (tan δ) von Holz basierend auf zwei aufeinanderfolgenden Amplituden nach Brémaud et al. (2012) wie folgt,
wobei tan δ die innere Reibung ist, LD das logarithmische Dekrement der Dämpfung ist und xo und xn die Anfangsamplitude bzw. die Amplitude nach n Zyklen sind;
dabei ist R die akustische Konstante, ACE die akustische Umwandlungseffizienz, Ed der dynamische Elastizitätsmodul und ρ die Holzdichte.
Abb. 1. Biegeschwingungsversuchaufbau zur Messung der Schwingungseigenschaften
Statistische Analysen
Zur Beschreibung der gemessenen Eigenschaften wurden deskriptive Statistiken verwendet. Eine Korrelationsanalyse wurde durchgeführt, um die Stärken der in dieser Studie getesteten Beziehungen zu bestimmen.
ERGEBNISSE UND DISKUSSION
Die Messwerte Dichte (ρ), dynamischer Elastizitätsmodul (Ed), dynamischer Steifigkeitsmodul (G) und spezifischer Elastizitätsmodul (Ed/ρ) sind in Tabelle 1 dargestellt. Die Dichtewerte reichten von 629 kg · m-3 bis 732 kg · m-3 mit einem Durchschnittswert von 672 kg · m-3. Im Allgemeinen ist die Holzdichte ein wesentlicher zu bestimmender Faktor, da sie mit anderen festigkeits- und elastischen Eigenschaften korreliert (Kollman und Côté 1968). Darüber hinaus hat die Dichte von Holz einen großen Einfluss auf sein akustisches Verhalten, wie die Schallgeschwindigkeit (Hassan et al. 2013). Laut Gore (2011) ist der Dichtebereich von 550 kg · m-3 bis 800 kg · m-3 besser für Gitarrenrücken geeignet. Die Ed-Werte lagen zwischen 8400 N*mm-2 und 13400 N·mm-2, mit einem Mittelwert von 11294 N·mm-2. Der in Hiwale (2015) berichtete statische Elastizitätsmodul von Neemholz betrug 6955 N · mm-2, was niedriger ist als der in dieser Studie gemessene Wert. In einer Studie von Venson et al. (2008) an 11-jährigen Straßenbäumen (Melia Azadirachta), die in ihren Eigenschaften als Neem-nahe Art gelten, stellten sie fest, dass der mit einem Dreipunktbiegeversuch ermittelte Elastizitätsmodul-Mittelwert 10260 N · mm-2 betrug. Allgemein wurde berichtet, dass die physikalischen und mechanischen Eigenschaften von mehreren Faktoren wie Umweltbedingungen, genetischen Aspekten und Baumalter beeinflusst werden (Shmulsky und Jones 2011).
Tabelle 1. Durchschnittswerte und Standardabweichungen von Dichte, dynamischem Elastizitätsmodul, dynamischem Steifigkeitsmodul und spezifischem Youngmodul von Azadirachta Indica-Holz
SD, Standardabweichung; ρ, Dichte; Ed, dynamischer Elastizitätsmodul; G, dynamischer Steifigkeitsmodul; Ed/ρ, spezifischer Elastizitätsmodul
Der Schermodul (G)-Mittelwert des Neem-Holzes betrug 836 N·mm-2, mit einem Bereich von 670 N·mm-2 bis 940 N·mm-2. Der Schubmodul ist ein Verhältnis von Schubspannung zu Schubdehnung und ein wichtiger bestimmender Parameter für im Bauwesen verwendete Materialien. In dieser Studie betrug der Ed / G-Mittelwert 13,47. Der Ed / G-Wert für Resonanzböden muss hoch sein; Der hier angegebene Mittelwert war niedriger als der von Chui (1991) für Weißfichte (19,4 N · mm-2) ermittelte Wert. Im Allgemeinen weist der in dieser Studie angegebene Wert von Ed / G auf einen geringen Schereffekt hin. Zusätzlich, Bei Holzarten, die für Griffbretter verwendet werden, ist ein hoher Scherwert erforderlich Sproßmann et al. (2017). High Ed / G beeinflusst den abgestrahlten Schall bei hohen Frequenzen. Zum Beispiel hat Fichtenholz einen hohen Wert, und dies induziert Weichheit des abgestrahlten Schalls bei hohen Frequenzen (Yoshikawa und Walthan 2014). Abbildung 2 zeigte eine ausgezeichnete positive Beziehung (r = 0,94) zwischen Ed und G. Guan et al. (2016) fanden eine starke Beziehung (R2 = 0,996) zwischen In-Plane-Scherung und Elastizitätsmodul, gemessen mit einem Cantilever-Vibrationstest für sechs Holzverbundwerkstoffe.
Abb. 2. Beziehung zwischen Ed und G
Der Durchschnittswert für das dynamische spezifische Elastizitätsmodul (Ed/ρ) betrug 16,8 N·mm-2·kg-1·m3. Abbildung 3 zeigt den dynamischen Elastizitätsmodul (Ed) und G, aufgetragen gegen die Dichtewerte. Die Grafik zeigte starke Korrelationen mit Korrelationskoeffizienten von 0,92 (ρ und Ed) und 0,83 (ρ und G). Somit war ρ in dieser Studie ein guter Prädiktor für Ed und G. In einer Studie von Traoré et al. (2010) über den Pterocarpus erinaceus Poir. in Mali betrug der Korrelationskoeffizient zwischen Dichte und dynamischem Elastizitätsmodul 0,77.
Abb. 3. Beziehungen zwischen ρ und Ed und zwischen ρ und G
Über die akustischen Eigenschaften von Neemholz wurde in der Literatur nur sehr wenig berichtet. Die akustischen Eigenschaften von Neemholz sind in Tabelle 2 dargestellt. Die Ergebnisse zeigten eine geringe innere Reibung (tan δ) mit einem Durchschnittswert von 0,0079. Der tan δ ist ein wesentlicher akustischer Parameter, der die Menge der durch innere Reibung dissipierten Schwingungsenergie misst (Wegst 2006). Im Allgemeinen kann Holz mit geringer innerer Reibung länger vibrieren als Holz mit hoher innerer Reibung, nachdem die Vibrationsquelle gelöst wurde. Traditionelle Holzarten für hochwertige Resonanzböden haben in dieser Studie normalerweise niedrigere Werte als für Neem; zum Beispiel hat die europäische Fichte einen Wert von 0,0067 (Haines 1979). Mehrere Berichte (Ono und Norimoto 1983; Ono und Norimoto 1984; Wegst 2006; Brémaud et al. 2011; Brémaud 2012) haben den spezifischen Elastizitätsmodul und die innere Reibung als Schlüsselparameter bei der Auswahl von Holzarten für den Einsatz in Musikinstrumenten erwähnt, und beide werden durch den Mikrofibrillenwinkel in der S2-Zellwandschicht beeinflusst.
Die anderen akustischen Parameter, wie die akustische Konstante (R) und die akustische Umwandlungseffizienz (ACE), sind wichtig für einen umfassenden Überblick, der es relevanten Parteien ermöglicht, diese Materialien effektiver zu nutzen und ähnliche alternative Materialien zu finden.
Tabelle 2. Akustische Eigenschaften von Azadirachta Indica Holz
SD, Standardabweichung; V, longitudinale Wellengeschwindigkeit; tan δ, innere Reibung; R, akustische Konstante; ACE, acoustic conversion efficiency
Die Schallgeschwindigkeit durch das Material ist ein weiterer wichtiger akustischer Parameter. Die durchschnittliche Schallgeschwindigkeit in Längsrichtung betrug 4252 m·s-1. Dieser Wert ist im Vergleich zu Hölzern, die für Resonanzböden von Saiteninstrumenten verwendet werden, niedrig. Zum Beispiel hat die europäische Fichte, ein traditionelles Holz für Resonanzböden, eine hohe Schallgeschwindigkeit von bis zu 6000 m · s-1(Haines 1979; Bucur 2006)
Die akustische Konstante (R) gibt eine Dämpfung durch Schallabstrahlung an und beruht auf dem Verhältnis von Schallgeschwindigkeit zu Dichte (Kollman and Côté 1968). Aus den erhaltenen Ergebnissen reichten die R-Werte von 5,66 m4* kg-1 · s-1 bis 6,39 m4 · kg-1 · s-1 mit einem Durchschnittswert von 6,0775 m4 · kg-1 · s-1. Der in der Literatur angegebene R-Wert für Neemholz betrug 10,3 m4 * kg-1 · s-1 (Bucur 2016); Dieser Wert ist größer als der in dieser Studie angegebene. Im Allgemeinen werden niedrige Dämpfung und hohe Strahlung für Musikinstrumente, besonders im Resonanzboden bevorzugt.. Zum Beispiel ist Fichte (Picea abies) eine häufige Holzart, die für Resonanzböden mit einem R-Wert von 13,4 m4 · kg-1 · s-1 ausgewählt wurde (Spycher et al. 2008). Das ASS ist auch ein wichtiger Wert bei der Auswahl von Holz für Musikinstrumente. Das ASS, wie in Gl. 7 kombiniert sowohl die innere Reibung als auch die akustische Konstante miteinander. Der Mittelwert von ACE in dieser Studie betrug 780,2 m4*kg-1·s-1. Bei Saiteninstrumenten wie der Violine hängt das ACE mit dem Verhältnis der vom Instrument abgestrahlten Schallenergie zur von der Saite induzierten Energie zusammen (Yano und Minato 1993).
Gesamtbewertung der Verwendbarkeit von Neemholz in Musikinstrumenten
Jedes aus Holz hergestellte Musikinstrument erfordert spezifische mechanoakustische Eigenschaften. Einige Musikinstrumente erfordern eine hohe Dichte und einen hohen Elastizitätsmodul. Beispielsweise weisen für Xylophonstäbe verwendete Hölzer im Allgemeinen Dichtewerte relativ nahe 1 g·cm-3 (0,8 g·cm-3 bis 0,95 g·cm-3) und dynamische Elastizitätsmodulwerte von 15000 N·mm-2 bis 20000 N·mm-2 auf (Holz 1996). Hölzer, die für Resonanzböden verwendet werden, erfordern eine sehr geringe Dämpfung, einen hohen spezifischen Elastizitätsmodul und einen hohen Schermodul. Darüber hinaus erfordern Hölzer für Griffbretter einen hohen Schermodul. Basierend auf den in dieser Studie vorgestellten Ergebnissen kann Neemholz nicht mit traditionellen Hölzern konkurrieren, die für Resonanzböden, Griffbretter oder Xylophonstäbe verwendet werden.
Um Neemholz auf seine Eignung für den Musikinstrumentenbau zu beurteilen, wurden die von Wegst (2006) eingeführten Kriterien herangezogen. Dementsprechend eignet sich diese Holzart besser für Rücken und Rippen von Saitenmusikinstrumenten. Darüber hinaus bestätigte die Darstellung des Übertragungsparameters (V / tan δ) gegen den Antivibrationsparameter ρ / V, ein Kriterium, über das in Yoshikawa und Walthan (2014) berichtet wurde, die Anwendung dieser Holzart für Rahmenplatten. Daher wurde ein Vergleich der akustischen Eigenschaften von Neemholz mit denen anderer traditioneller Hölzer, die für Rücken und Rippen von Saitenmusikinstrumenten verwendet werden, in diese Studie einbezogen. Abbildung 4 zeigt den Vergleich von Neemholz mit den traditionellen Hölzern, die für die Herstellung von Saiteninstrumenten verwendet werden. Es ist offensichtlich, dass die Eigenschaften von Neemholz nahe an der von Yoshikawa und Walthan (2014) für Rahmenplattenarten eingeführten Regressionslinie liegen. Sitka-Fichtenholz hat einen niedrigen ρ / V und einen hohen Transmissionsparameter. Diese Werte liegen weit von der Standard-Regressionsgeraden für Frame Board Hölzer. Infolgedessen wird diese Holzart für Resonanzböden bevorzugt, im Gegensatz dazu sind die anderen Plotthölzer für Rahmenbretter geeignet.
Abb. 4. Beziehung zwischen V / tan δ und ρ / V. Die Regressionslinie (y = 143x-18.9) repliziert von Yoshikawa und Walthan (2014). Daten für Silberahorn, Ahorn, Palisander und Big Leaf Maple von Haines (1979); Daten für Stika-Fichte und Acer pseudoplatanus von Yoshikawa und Walthan (2014) bzw. Kúdela und Kunštár (2011)
Tabelle 3 zeigt die häufigsten europäischen Hölzer, die für Rücken und Rippen von Saiteninstrumenten verwendet werden. Basierend auf den experimentellen Ergebnissen gibt es Ähnlichkeiten in den viskoelastischen Schwingungseigenschaften.
Tabelle 3. Schwingungsviskoelastische Eigenschaften traditioneller europäischer Arten, die für Rücken und Rippen von Saiteninstrumenten verwendet werden
* Berechnete Werte; 1 und 2 bezeichnen Daten von Kúdela und Kunštár (2011) bzw. Haines (1979).
Neemholz hat einen niedrigeren tan δ-Wert als die drei in Tabelle 3 aufgeführten europäischen Arten. Es wird jedoch festgestellt, dass R höher ist als das von Silberahorn und niedriger als die für Acer pseudoplatanus und Europäischen Ahorn angegebenen Werte. Daher ist Neemholz in dieser Studie immer noch eine gute Wahl als alternative Art. Darüber hinaus kann dieses Holz in Instrumenten für Bildungszwecke verwendet werden. Laut Bucur (2016) gibt es fünf Holzqualitätsklassen von (Acer pseudoplatanus), von schlecht bis ausgezeichnet, basierend auf dem Wert der akustischen Konstante (R). Im Vergleich zu diesem Holz lag der hier angegebene Neemholz-R-Wert im Bereich der mittleren Klasse (6 m4·kg-1·s-1 bis 6,5 m4·kg-1·s-1). Natürlich gibt es mehrere Methoden, die in früheren Studien vorgestellt wurden, wie chemische Behandlung oder Alterung (Yano und Minato 1993; Obataya 2017). Diese können angewendet werden, um die akustische Leistung von Neemholz zu verbessern. Darüber hinaus kann die Bewässerung mit behandeltem Abwasser den Extraktionsgehalt beeinflussen. Ebenso müssen die Auswirkungen von Extraktstoffen untersucht werden, da mehrere Forscher darauf hingewiesen haben, dass Extraktstoffe signifikante Auswirkungen auf die akustischen Eigenschaften anderer Holzarten haben (Brémaud et al. 2012). Im Allgemeinen erhöht die Bewässerung mit behandeltem Abwasser die Nährstoffe und Schwermetalle im Boden (Toze 2006), was letztendlich die Holzeigenschaften beeinflussen kann.
Für Hölzer, die im Musikinstrumentenbau verwendet werden, wird eine hohe Haltbarkeit bevorzugt. Es wird berichtet, dass Neem langlebig und leicht mit Werkzeugmaschinen zu formen ist (Hiwale 2015); Dies fügt der Nutzung im Musikinstrumentenbau einen wichtigen Wert hinzu.
Somit kann Neemholz von Bäumen, die mit behandeltem Abwasser bewässert wurden, als Alternative zu den anderen traditionellen Hölzern für Rücken und Rippen von Musikinstrumenten verwendet werden. Daher wird die Ausweitung des Anbaus dieser Baumarten mit der Nutzung von vernachlässigtem Land und der Nutzung von aufbereitetem Abwasser einen wirtschaftlichen Unterschied in der Zukunft der Musikinstrumentenindustrie bewirken.
SCHLUSSFOLGERUNGEN
- Die vorliegende Studie berichtete über die Bestimmung der wichtigsten akustischen Eigenschaften von Azadirachta indica A. Juss-Holz aus Bäumen, die mit behandeltem Abwasser bewässert wurden, um seine Eignung für die Herstellung von Musikinstrumenten zu ermitteln. Die Daten dieser Studie liefern überzeugende Beweise dafür, dass Neemholz, das mit sekundär behandeltem Abwasser bewässert wird, für Rücken und Rippen von Saitenmusikinstrumenten geeignet ist und als gute Alternative zu traditionellen europäischen Holzarten, z.B. Ahornholz, verwendet werden kann.
- Da viele Länder Strategien für die Verwendung von behandeltem Abwasser in der Bewässerung verfolgen, besteht die Notwendigkeit, mehr Holzarten zu untersuchen, um zukünftige Alternativen für traditionelle Hölzer zu finden, die in dieser Industrie verwendet werden.
DANKSAGUNG
Die Autoren danken dem Europäischen Sozialfonds, dem Staatshaushalt der Tschechischen Republik, im Rahmen des Projekts mit dem Titel „Die Einrichtung eines internationalen Forschungsteams für die Entwicklung neuer Holzwerkstoffe“ (reg. Nein. CZ.1.07/2.3.00/20.0269). Die Autoren bedanken sich herzlich bei Fatma M., M.Sc. (Department of Forestry and Wood Technology, Faculty of Agriculture, Alexandria University), die freundlicherweise bei den Messungen behilflich waren. Vielen Dank an die Mitarbeiter des Sägewerks (Fakultät für Landwirtschaft, Universität Alexandria) für das Sägen der Stämme und die Probenvorbereitung.
ZITIERTE REFERENZEN
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Bucur, V. (2006). Akustik aus Holz, 2nd Ed., Springer-Verlag, Berlin, Deutschland. DOI: 10.1007/3-540-30594-7
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Artikel eingereicht: 3. Dezember 2018; Peer Review abgeschlossen: 19. Januar 2019; Überarbeitete Version erhalten und akzeptiert: Februar 16, 2019; Veröffentlicht: Februar 20, 2019.