بهبود خواص آكوستيك گونه هاي چوبي افرا و راش با تيمار آب گرمايي

Improvement of acoustic properties of Maple and Beech by hydrothermal treatment

سابقه و هدف: از خصوصيات ويژه چوب، خاصيت آكوستيكي آن بوده كه باعث كاربرد زياد آن در ساخت ادوات موسيقي شده است. حصول اطلاعاتي از خواص آكوستيكي آن و عوامل تأثير گذار بر بهبود اين خصوصيات اهميت زيادي دارد. از طرف ديگر اصلاح خصوصيات چوب با روش‌ هاي دوست دار محيط‌ زيست از فرآيند هايي است كه امروزه اهميت فراواني پيدا نموده است. در اين مطالعه دو گونه بومي شمال ايران شامل راش (Fagus orientalis L.) و افرا پلت (Acer velutinum) از نظر خاصيت آكوستيكي بررسي شدند. همچنين نمونه‌ هاي آزموني تحت شرايط تيمار آب گرمايي قرار گرفتند. سپس اثر تيمار آب گرمايي بر خواص آكوستيك نمونه‌ ها به روش ارتعاش خمشي در تير دو سر آزاد مورد سنجش قرار گرفت. مواد و روش‌ها: براي بررسي خواص آكوستيكي گونه‌هاي چوبي راش و افرا، نمونه‌هايي با ابعاد (مماسي) 20 × (شعاعي) 20 × (طولي) 360 ميلي‌متر از تخته‌هاي اين دو گونه‌ي چوبي طبق استاندارد ISO 3129 برش داده شدند. تيمار آب گرمايي با دماي 150 درجه سلسيوس و به مدت 5 ساعت روي نمونه‌ها اعمال گرديد. خواص آكوستيك نمونه‌هاي تيمار شده شامل مدول الاستيسيته، ميرايي ارتعاش، سرعت موج، كيفيت صوت، ضريب آكوستيك و كارايي تبديل آكوستيك در دو جهت طولي- شعاعي و طولي- مماسي ارزيابي شدند و با خصوصيات آكوستيك نمونه‌هاي شاهد مورد مقايسه قرار گرفتند. يافته‌ها: نتايج حاصل از اين مطالعه نشان داد كه تيمار آب گرمايي چوب تأثير معني‌ داري روي بهبود تمامي خواص آكوستيك ارزيابي شده به غير از مدول الاستيسيته و ضريب آكوستيك در مقايسه با نمونه‌هاي شاهد دارد. در حالت كلي نيز بيشترين تأثير تيمار آب گرمايي چوب روي ميرايي، كيفيت صوت و كارايي تبديل آكوستيك در گونه افرا مشاهده گرديد. نتايج همچنين بيانگر اين بود كه در نمونه‌ هاي تيمار شده اختلاف معني‌ داري بين خواص آكوستيك اندازه‌ گيري شده در دو جهت طولي- شعاعي و طولي- مماسي وجود نداشت. نتيجه‌گيري: تأثير تيمار آب گرمايي روي بهبود خصوصيات آكوستيك نمونه‌ ها مي‌ تواند به دليل خروج مواد استخراجي محلول در آب اين نمونه‌ها با پاك‌سازي مواد انباشته شده در مجاري آوندي و ساير عناصر ساختماني، طي تيمار و همچنين افزايش ثبات ابعادي نمونه‌ هاي تيمار شده باشد. با توجه به نتايج اين مطالعه مي‌ توان تيمار آب گرمايي گونه‌ هاي چوبي بخصوص گونه افرا را براي استفاده در ساخت صفحات صوتي و همچنين جعبه‌‌ هاي تشديد صداي آلات موسيقي مانند سنتور، زيلوفن و ويولن پيشنهاد نمود.

Background and objectives: Acoustic property as one of the special characteristics of wood is widely used in making musical instruments. Thus examining acoustic property of wood and factors affecting its improvement is of vital importance. Furthermore, modifying the characteristics of wood with environmentally friendly methods has become increasingly important recently. In the current study, two wood species native to north of Iran that is Beech (Fagus orientalis L.) and Maple (Acer velutinum) were examined in terms of their acoustic properties. Samples were also treated under hydrothermal treatment. The effects of hydrothermal treatment on acoustic properties of samples were measured with free-free flexural vibration method. Materials and methods: In order to examine the acoustic properties of two wood species of Beech and Maple, samples in the dimensions of 360 (longitudinal) × 20 (radial) × 20 (tangential) mm were cut according to ISO 3129 standard. Hydrothermal treatment at 150 ° C for 5 hours was applied on samples. Acoustic properties of the treated samples such as modulus of elasticity, damping of vibration, wave velocity, quality of sound, acoustical coefficient and acoustical conversion efficiency were evaluated in two directions of Longitudinal-Radial and Longitudinal-Tangential. Acoustic properties were compared with control samples. Results: The results of this study showed that hydrothermal treatment of wood has a significant effect on improving the evaluated acoustic properties except for the modulus of elasticity and acoustical coefficient factor in comparision with control samples. In general, the greatest effect was observed on mortality hydrothermal treatment of wood, the quality of sound, and acoustical conversion efficiency in species of Maple. The results also indicated that there was no significant difference between the acoustic properties in two directions of Longitudinal-Radial and Longitudinal-Tangential in the treated samples. Conclusion: The effect of hydrothermal treatment on improving acoustic properties of the samples could be due to the withdrawal of water soluble extractives in samples with cleaning material accumulated in vessel ducts, fiber and other stractural elements of wood, as well as increased dimensional stability during treatment in treated samples. According to the results of this study, the hydrothermal treatment of wood species, especially Maple species can be used in manufacturing sound-boards as well as resonator boxes of musical instruments such as Xylophones, Violin, and the Iranian Santour.