monter instrumentow muzycznych 731[02] z1 01 u

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

MINISTERSTWO EDUKACJI

NARODOWEJ

Piotr Sieczka

Dobieranie materiałów konstrukcyjnych 731[02].Z1.01

Poradnik dla ucznia

Wydawca

Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy
Radom 2007

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Recenzenci:
mgr Przemysław Koserczyk
mgr Paweł Filipiak

Opracowanie redakcyjne:
mgr inż. Piotr Sieczka

Konsultacja:
dr inż. Jacek Przepiórka

Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 731[02].Z1.01
„Dobieranie materiałów konstrukcyjnych”, zawartego w modułowym programie nauczania dla
zawodu monter instrumentów muzycznych.

Wydawca

Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2007

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

SPIS TREŚCI

1. Wprowadzenie

2. Wymagania wstępne

3. Cele kształcenia

4. Materiał nauczania

4.1. Drewno i tworzywa drzewne do wytwarzania instrumentów muzycznych

4.1.1. Materiał nauczania

4.1.2. Pytania sprawdzające

4.1.3. Ćwiczenia

4.1.4. Sprawdzian postępów

4.2. Metale stosowane do wytwarzania instrumentów muzycznych

4.2.1. Materiał nauczania

4.2.2. Pytania sprawdzające

4.2.3. Ćwiczenia

4.2.4. Sprawdzian postępów

4.3. Tworzywa sztuczne i inne materiały do wytwarzania instrumentów

muzycznych

4.3.1. Materiał nauczania

4.3.2. Pytania sprawdzające

4.3.3. Ćwiczenia

4.3.4. Sprawdzian postępów

4.4. Suszenie i sezonowanie drewna

4.4.1. Materiał nauczania

4.4.2. Pytania sprawdzające

4.4.3. Ćwiczenia

4.4.4. Sprawdzian postępów

Sprawdzian osiągnięć

6. Literatura

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

1. WPROWADZENIE

Poradnik będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy o podstawowych materiałach

konstrukcyjnych, ich właściwościach fizycznych oraz metodach trafnego dobierania materiału
konstrukcyjnego do wykonywania instrumentów muzycznych. Właściwy dobór materiałów do
budowy instrumentów muzycznych jest czynnikiem decydującym o walorach brzmieniowych
i estetycznych gotowego wyrobu. Z powodu wielkiej różnorodności instrumentów
muzycznych, w ich konstrukcji stosowane są materiały z różnych grup.

Materiały konstrukcyjne do wytwarzania instrumentów dzielimy na następujące grupy:

–

materiały drzewne

–

materiały metalowe,

–

materiały z tworzyw sztucznych,

–

materiały z tworzyw naturalnych na przykład – skóry, filce.
Duży udział wśród materiałów konstrukcyjnych ma drewno i tworzywa drzewne, które

wykorzystywane są do budowy instrumentów smyczkowych, instrumentów strunowo –
klawiszowych oraz instrumentów dętych drewnianych (za wyjątkiem saksofonów).

Materiały metalowe stosowane są przede wszystkim do budowy instrumentów dętych

blaszanych i drewnianych oraz do produkcji strun metalowych. Elementy wykonane z metalu
spotykamy jednak prawie w każdym instrumencie muzycznym.

Często stosowane są również materiały wykonane z tworzyw naturalnych takich jak skóry,

filce, korek. Materiały te znajdują szerokie zastosowanie w budowie fortepianów, pianin,
akordeonów.

Tworzywa sztuczne wykorzystywane są w coraz większym zakresie nie tylko do

wykonywania detali mechanizmów instrumentów muzycznych, ale również jako materiał do
wykonywania korpusów w instrumentach dętych drewnianych w modelach szkolnych,
przeznaczonych do nauki gry w początkowym okresie nauczania.

Istotnym

etapem

przygotowywania

materiałów

konstrukcyjnych

jest

suszenie

i sezonowanie drewna. Zabiegi te mają na celu uzyskanie przez drewno właściwej wilgotności
oraz odpowiednich parametrów akustycznych. Zabiegi suszenia i sezonowania prowadzone są
w odpowiednio wyposażonych suszarniach i komorach próżniowych. Zagadnienia te będą
tematem ostatniego rozdziału poradnika ucznia.

W poradniku znajdziesz:

–

wymagania wstępne – wykaz umiejętności, jakie powinieneś mieć już ukształtowane, abyś
bez problemów mógł korzystać z poradnika,

–

cele kształcenia – wykaz umiejętności, jakie ukształtujesz podczas pracy z poradnikiem,

–

materiał nauczania – wiadomości teoretyczne niezbędne do opanowania treści jednostki
modułowej,

–

zestaw pytań, abyś mógł sprawdzić, czy już opanowałeś określone treści,

–

ćwiczenia, które pomogą Ci zweryfikować wiadomości teoretyczne oraz ukształtować
umiejętności praktyczne,

–

sprawdzian postępów,

–

sprawdzian osiągnięć, przykładowy zestaw zadań, zaliczenie testu potwierdzi opanowanie
materiału całej jednostki modułowej,

–

literaturę.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Bezpieczeństwo i higiena pracy

W czasie pobytu w pracowni musisz przestrzegać regulaminów, przepisów

bezpieczeństwa i higieny pracy oraz instrukcji przeciwpożarowych, wynikających z rodzaju
wykonywanych prac. Wiadomości dotyczące przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy,
ochrony przeciwpożarowej oraz ochrony środowiska znajdziesz w jednostce modułowej
731[02].O1.01 „Przestrzeganie przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony
przeciwpożarowej, ochrony środowiska oraz wymagań ergonomii”.

Schemat układu jednostek modułowych

731[02].Z1

Techniki wytwarzania elementów

instrumentów muzycznych

731[02].Z1.01

Dobieranie materiałów

konstrukcyjnych

731[02].Z1.02

Obsługa maszyn i urządzeń

stosowanych w produkcji

instrumentów muzycznych

731[02].Z1.03

Wykonywanie połączeń

kształtowych

731[02].Z1.04

Wykonywanie połączeń klejonych

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

2. WYMAGANIA WSTĘPNE

Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

–

stosować jednostki układu SI,

–

posługiwać się pojęciem siły,

–

rozróżniać wielkości skalarne i wektorowe,

–

przeliczać jednostki,

–

klasyfikować instrumenty muzyczne,

–

korzystać z różnych źródeł informacji,

–

obsługiwać komputer,

–

pracować w grupie.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3. CELE KSZTAŁCENIA

W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

−

zorganizować stanowisko pracy zgodnie z wymaganiami ergonomii,

−

rozpoznać i sklasyfikować materiały konstrukcyjne stosowane do wytwarzania
instrumentów muzycznych,

−

określić zastosowanie metali i stopów metali do produkcji instrumentów muzycznych,

−

scharakteryzować tworzywa sztuczne oraz inne materiały stosowane podczas wytwarzania
elementów instrumentów muzycznych,

−

rozróżnić elementy budowy mikroskopowej i makroskopowej drewna,

−

rozpoznać wybrane gatunki drewna iglastego i liściastego,

−

określić zakres stosowania drewna iglastego i liściastego w wyrobach przemysłu budowy
instrumentów muzycznych,

−

rozróżnić sortymenty drewna okrągłego,

−

określić zastosowanie materiałów tartych, tarcicy rezonansowej, tarcicy muzycznej do
wytwarzania instrumentów muzycznych,

−

określić zastosowanie półfabrykatów z drewna i tworzyw drzewnych, do wytwarzania
instrumentów muzycznych,

−

rozpoznać podstawowe wady drewna związane z jego budową anatomiczną,

−

scharakteryzować właściwości higroskopijne drewna,

−

określić wilgotność drewna i materiałów drzewnych,

−

dobrać warunki fizykochemiczne sezonowania i suszenia drewna oraz materiałów
drzewnych służących do wykonywania elementów instrumentów muzycznych,

−

przygotować komory suszarnicze do procesów suszenia drewna,

−

ocenić jakość materiałów do wytwarzania elementów instrumentów muzycznych,

−

dobrać materiały o określonych parametrach technicznych do produkcji instrumentów
muzycznych,

−

zastosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy oraz ochrony przeciwpożarowej.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4. MATERIAŁ NAUCZANIA

4.1. Drewno

tworzywa

drzewne

wytwarzania

instrumentów muzycznych

4.1.1. Materiał nauczania

4.1.1.1. Zastosowanie drewna w konstrukcji instrumentów muzycznych

Drewno jest podstawowym budulcem niemal wszystkich instrumentów strunowych –

smyczkowych i szarpanych. W tych instrumentach wykonuje się z drewna pudła rezonansowe
oraz gryfy.

W przypadku fortepianów i pianin z drewna wykonana jest płyta rezonansowa, korpus

instrumentów oraz większość elementów składających się na mechanizm młoteczkowy
i tłumikowy.

W instrumentach dętych drewnianych – za wyjątkiem saksofonów i fletów o korpusie

metalowym – z drewna wykonuje się korpusy tych instrumentów.

Wśród instrumentów perkusyjnych z drewna wykonywane są zarówno elementy

instrumentów o określonej (ksylofony, marimby) jak również nieokreślonej wysokości
dźwięków (marakasy, pudełka akustyczne). Drewniane w większości są także pałeczki
perkusyjne.

Jakość materiałów, jak również technologia przygotowania i obróbki drewna, decyduje

o szlachetności barwy instrumentów.

4.1.1.2. Budowa i właściwości drewna i tworzyw drzewnych

Elementy budowy mikroskopowej drewna

Drewno jest materiałem pochodzenia naturalnego, zbudowane jest z elementów, które

w żywym drzewie spełniały określone funkcje fizjologiczne i mechaniczne. W celu rozróżnienia
i klasyfikacji tych elementów określa się podstawowe przekroje drewna (rys. 1):

−

poprzeczny, utworzony przez przecięcie pnia prostopadle do jego osi podłużnej;

−

podłużny promieniowy, utworzony przez przecięcie pnia wzdłuż jego osi podłużnej, przez
rdzeń;

−

podłużny styczny, utworzony przez przecięcie pnia wzdłuż jego osi podłużnej
i przechodzący poza rdzeniem, czyli po stycznej do któregokolwiek pierścienia przyrostu
rocznego.

Rys. 1. Podstawowe przekroje w drewnie pnia: I – poprzeczny, II – podłużny promieniowy, III – podłużny

styczny [3, s. 17]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Przez szkło powiększające można obejrzeć makrostrukturę drewna, przez mikroskop

natomiast mikrostrukturę – bardziej szczegółową jego budowę. Struktura drewna inaczej
wygląda w poprzecznym, stycznym i promieniowym przekroju próbki.

Pod względem chemicznym drewno składa się z celulozy (45–55% masy), ligniny

(20–30%), chemicelulozy (12–20%) oraz niewielkich ilości żywic, garbników, tłuszczów,
białek i substancji mineralnych. Celuloza i lignina tworzą ścianki komórek drewna, pełniąc
w nich rolę materiału konstrukcyjnego, decydują o wytrzymałości drewna. Gdy w procesie
korozji biologicznej ścianki komórek zostaną zniszczone, oprócz zmniejszenia swojej masy
drewno traci również wytrzymałość.

Na budowę mikroskopową drewna składa się zespół cech i elementów anatomicznych

rozróżnianych i dających się badać za pomocą mikroskopu. W budowie mikroskopowej
drewna rozróżniamy komórki, ich elementy składowe oraz zespoły komórek tworzące
poszczególne tkanki drewna.

Podstawowymi elementami mikroskopowej budowy drewna są: komórki miękiszowe,

włókna drzewne, naczynia, cewki, promienie rdzeniowe oraz przewody żywiczne.
1. Komórka. Jednostką anatomiczną i fizjologiczną drewna jest komórka. Komórki tkanki

drzewnej powstają w wyniku podziału komórek tkanki twórczej znajdującej się w miazdze
i w stożkach wzrostu drzewa. W tkance drzewnej występują komórki żywe i komórki
martwe. Elementami składowymi komórki żywej są: błona komórkowa, plazma, jądro, sok
komórkowy i substancje wytworzone przez żywe składniki komórki, np. skrobia, żywica
oraz garbniki.

Rys. 2. Schemat komórki roślinnej: 1 – wodniczka, 2 – jądro, 3 – błona komórkowa, 4 – ściana komórkowa,

5 – rybosomy, 6 – mitochondria, 7 – cytoplazma, 8 – chloroplasty

2. Miękisz jest tkanką złożoną z żywych komórek cienkościennych współdziałających

z martwymi komórkami tkanek przewodzących. W okresie wegetacyjnym komórki
miękiszowe przewodzą substancje pokarmowe, natomiast w okresie spoczynkowym
przechowują substancje zapasowe, takie jak cukry, skrobię, tłuszcze itp. W zależności od
usytuowania i sprawowanej funkcji rozróżnia się kilka rodzajów komórek miękiszowych.

3. Włókna drzewne są to martwe komórki grubościenne o wydłużonych, ostro

zakończonych kształtach. Przekrój poprzeczny włókien ma kształt okrągły lub
wieloboczny, ściany komórkowe są silnie pogrubione, a światło komórek jest małe.
Włókna drzewne stanowią w drewnie gatunków liściastych 35–65% jego masy, mają
długość 0,7–1,8 mm i średnicę 0,02–0,05 mm. Włókna drzewne stanowią element
mechaniczny decydujący o wytrzymałości drewna i łatwości obróbki mechanicznej,
rozmieszczone są pojedynczo lub grupami pomiędzy innymi komórkami tej tkanki.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Zbudowane są z martwych komórek o zdrewniałych ścianach wtórnych opatrzonych
jamkami.

4. Naczynia są podstawowymi elementami przewodzącymi wodę w drzewach liściastych.

Są zbudowane z martwych cylindrycznych komórek długości 0,2–1,3 mm i średnicy 0,03–
–0,5 mm, połączonych w szereg tworzący rurkę. W ścianach poprzecznych między
komórkami występują perforacje, dzięki którym naczynia są drożne. Przenikanie wody
z naczyń do sąsiednich tkanek następuje przez jamki proste lub lejkowate. Długość naczyń
wynosi średnio 10 cm, jednak u dębu może dochodzić do 2 m. Naczynia mają cienkie ścianki
komórkowe i są elementami mechanicznie słabymi. Udział w pniu wynosi ok. 15%.

Rys. 3. Schemat budowy mikroskopowej drewna w przekroju podłużnym: 1 – włókna drzewne, 2 – naczynia,

3 – miękisz drzewny

5. Cewki są to długie, wrzecionowate, wewnątrz puste komórki. Występują głównie

w drewnie drzew iglastych, stanowiąc ok. 90% jego masy. Cewki podłużne mają przekrój
poprzeczny czworoboczny o ściankach zorientowanych promieniowo i stycznie
o wymiarach 0,02–0,07 mm i tworzą szeregi przebiegające wzdłuż osi pnia. Długość
cewek podłużnych może wynosić 2–10 mm. Wymiana płynów między cewkami odbywa
się przez jamki lejkowate występujące w ściankach promieniowych. Dojrzałe cewki są
komórkami martwymi, pozbawionymi protoplastów, przystosowanymi do przewodzenia
wody i nadawania roślinom sztywności i mechanicznej wytrzymałości.

Rys. 4. Schemat budowy cewek

6. Promienie rdzeniowe lub promienie drzewne są to wstęgi komórek miękiszowych

przebiegające promieniście od łyka ku rdzeniowi. Rozróżnia się promienie rdzeniowe
pierwotne, biegnące od łyka do rdzenia, oraz promienie rdzeniowe wtórne, które łączą
łyko z punktami wewnętrznymi pnia w różnej odległości od rdzenia. Promienie rdzeniowe
pełnią funkcje fizjologiczne polegające na przewodzeniu asymilatów i wody z łyka

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

w kierunku promieniowym do wewnętrznych obszarów pnia. Magazynują także
substancje odżywcze. Wymiana substancji między promieniami rdzeniowymi a drewnem
następuje przez jamki. Promienie rdzeniowe występują u wszystkich gatunków drzew,
mają natomiast różną wielkość i budowę. Mogą być jednoszeregowe, jeśli na ich
szerokość składa się jedna warstwa komórek, lub wieloszeregowe, jeśli składają się
z większej liczby warstw komórek. Szerokość promieni rdzeniowych wynosi 0,005–1,0 mm,
a wysokość 0,5–160 mm. Wszystkie gatunki drzew iglastych oraz niektóre gatunki drzew
liściastych, takich jak np. brzoza, lipa, osika, wierzba, topola, mają wąskie promienie
rdzeniowe, o szerokości złożonej z jednej lub dwóch warstw komórek. Wysokość
promieni rdzeniowych u drzew iglastych jest mniejsza niż 1 mm i obejmuje zwykle 1–15
warstw komórek.

7. Przewody żywiczne stanowią system połączonych między sobą kanałów pionowych

i poziomych wewnątrz drzewa. Występują one w drewnie większości gatunków drzew
iglastych, np. u sosny, modrzewia, świerka, natomiast nie występują np. u cisa i jałowca
(u jodły przewody żywiczne występują w korze). Przewody żywiczne pionowe
przebiegają wzdłuż pnia, a poziome są usytuowane w wieloszeregowych promieniach
rdzeniowych i dochodzą do łyka. Wnętrze przewodów żywicznych tworzą komórki
żywicorodne, które wydzielają żywicę do kanałów żywicznych. Żywica w aktywnych
przewodach żywicznych występuje w postaci balsamicznej i stanowi roztwór stałych
kwasów żywicznych w olejkach terpenowych. Średni skład żywicy w wyniku żywicowania
sosny jest następujący: kalafonia (stałe kwasy żywiczne) 70%, terpentyna 24%, woda
5,5% oraz zanieczyszczenia 0,5%. Aktywne przewody żywiczne występują w bielu.
W niektórych gatunkach drzew liściastych występują przewody podobne do przewodów
żywicznych w drewnie iglastym. W przewodach tych drzew liściastych są wytwarzane
substancje gumowo-żywiczne, np. kauczuk naturalny. Przebieg przewodów w drzewach
liściastych może być wzdłużny lub promieniowy, rzadko w obu kierunkach jednocześnie.

Elementy budowy makroskopowej drewna

Najważniejsze części makrostruktury drewna to: rdzeń, twardziel, biel i kora. Są one

wyraźnie widoczne gołym okiem w poprzecznym przekroju drewna. Rdzeń rzadko znajduje się
w środku przekroju poprzecznego; najczęściej jest umieszczony nieco mimośrodowo, a więc
jest przesunięty w kierunku obwodu pnia, co jest wynikiem nierównomiernego układu słojów
i nierównomiernej struktury drewna. Jego średnica wynosi 2–5 cm. Rdzeń wraz z niewielką
warstwą drewna, uformowaną w pierwszych latach wzrostu drzewka nosi nazwę rury
rdzeniowej. Jej drewno jest pulchne, o słabych tkankach i mało zrośnięte z innymi warstwami.

Kształt rdzenia bywa różnorodny i stanowić może cechę taksonomiczną pozwalającą

rozróżnić poszczególne rodzaje, a nawet gatunki drzew. Rdzeń o przekroju trójkątnym
występuje u olszy, rdzeń czworokątny posiada jesion. Rdzeń pięciokątny ma topola, natomiast
rdzeń gwiaździsty występuje w dębach. Na przekroju podłużnym rdzeń widoczny jest w formie
wąskiego, ciemniej zabarwionego paska.

Na zewnątrz od rdzenia koncentrycznie ułożone są słoje roczne, od zewnątrz otoczone

korą, złożoną z miazgi twórczej, łyka i korowiny. Niekiedy na przekroju widać promienie
rdzeniowe, łączące korę z rdzeniem. W zależności od intensywności przyrostów rocznych
rozróżnia się drewno wąskosłoiste, gdzie szerokość słoju jest mniejsza niż 3 mm
i szerokosłoiste w przypadku, gdy szerokość słojów przekracza 3 milimetry. Drewno
wąskosłoiste jest bardziej jednorodne i łatwiejsze w obróbce mechanicznej. Słoje składają się
z dwóch warstw – drewna wczesnego, stanowiącego szersze pasmo położone bliżej rdzenia
i drewna późnego, otaczającego drewno wczesne. Drewno wczesne jest jasne i szorstkie, mniej

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

zwarte, zawiera znaczną ilość kanalików, ma mniejszą wytrzymałość od drewna późnego,
które jest ciemniejsze, gładkie i zwarte.

Rys. 5. Elementy budowy makroskopowej pnia drzewa: 1 – rdzeń, 2 – twardziel, 3 – biel. 4 – słoje przyrostów

rocznych, 5 – łyko, 6 – kora, 7 – promienie rdzeniowe

Ciemniej zabarwiona środkowa część pnia to twardziel. Pod względem biologicznym jest

to martwe drewno pełniące funkcję mechaniczną. Twardziel otoczona jest żywym drewnem
bielastym (biel). W drzewie żywym twardziel jest mniej odporna na szkodniki (grzyby) niż biel,
natomiast po ścięciu stanowi materiał jakościowo lepszy od drewna bielastego. Wszystkie
gatunki iglaste spotykane w Polsce wytwarzają twardziel.

Wśród drzew liściastych wyróżniamy ich dwa rodzaje:

−

pierścienionaczyniowe, z wyraźnym podziałem słojów na drewno wczesne zawierające
naczynia, i zwarte drewno późne (dąb, wiąz, jesion, lipa, orzech),

−

rozpierzchłonaczyniowe, w których naczynia rozrzucone są równomiernie na całej
grubości słoja (buk, brzoza, klon, jawor, grab). Gatunki rozpierzchłonaczyniowe nie
wytwarzają twardzieli – otrzymuje się z nich tylko drewno bielaste.
Dodatkowe informacje (w języku angielskim) na temat budowy drewna (w tym ciekawe

animacje) znajdziesz na stronie internetowej pod adresem:
http://www.doitpoms.ac.uk/tlplib/wood/structure_wood_pt2.php

Właściwości fizyczne drewna
–

Barwa – drewno z drzew krajowych ma barwę od jasnożółtej do brązowej, o odcieniu
mniej intensywnym niż w niektórych gatunkach egzotycznych (mahoń, palisander).

–

Połysk związany jest z twardością drewna i gładkością powierzchni. Połysk najbardziej
jest widoczny w przekroju promieniowym.

–

Rysunek drewna różni się w zależności od przekroju, barwy drewna, wielkości
przyrostów, sęków itp.

–

Zapach – każdy gatunek drewna ma swój specyficzny zapach. Pochodzi on od
znajdujących się w drewnie żywic, olejków eterycznych, garbników itp. Z biegiem lat
drewno traci zapach.

–

Wilgotność – zawartość wody w drewnie.

–

Skurcz i pęcznienie – drewno podczas suszenia zawsze kurczy się, podczas nasiąkania
wodą pęcznieje. Podczas skurczu drewno pęka i paczy się. Dlatego konstrukcje drewniane

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

powinny być przygotowane z drewna już wysuszanego do takiej wilgotności, w jakiej
będzie ono użytkowane.

–

Gęstość drewna zależy od jego wilgotności i gatunku drzewa, z którego jest otrzymane.

–

Przewodność cieplna – drewno źle przewodzi ciepło, zatem jest dobrym izolatorem
termicznym. Współczynniki przewodności zależą od rodzaju drewna i stopnia wilgotności
drewna.

–

Anizotropowość – wytrzymałość i twardość drewna na ściskanie, rozciąganie, zginanie,
ścinanie zależy do kąta działania siły w stosunku do włókien, twardość drewna największa
jest w jego przekroju poprzecznym.

–

Łupliwość – zdolność drewna do rozczepiania się równolegle do włókien. W drewnie
miękkim wraz ze wzrostem wilgotności łupliwość maleje, w drewnie twardym – wzrasta.

–

Trwałość – okres, w jakim drewno zachowuje swoje własności techniczne i opiera się
działaniu czynników destrukcyjnych, zależna jest od gatunku drewna i warunków
zewnętrznych, w jakich drewno jest wykorzystywane. Długą trwałość wykazuje drewno
znajdujące się pod dachem, znacznie mniejszą drewno narażone na działanie czynników
atmosferycznych lub na przemienny wpływ powietrza i wody, co ma miejsce podczas
użytkowania instrumentów muzycznych.

Higroskopijne właściwości drewna

Higroskopijność – to skłonność materiału do wchłaniania wilgoci z powietrza. Drewno

zawsze wchłania wilgoć lub oddaje ją do pomieszczenia tak długo, aż osiągnie stan równowagi
pomiędzy własną wilgotnością a wilgotnością otoczenia. Drewno stosowane w miejscach
o dużej wilgotności powinno być zabezpieczone przed jej wchłanianiem.

Znajdującą się w drewnie ilość wody ocenia się wskaźnikiem wilgoci. Oblicza się go jako

wyrażony w procentach stosunek znajdującej się w drewnie wody do wagi samego drewna.
W tym celu suszy się i periodycznie waży próbki drewna. Jest to dokładny, jednak długotrwały
sposób. Szybciej i prościej wilgoć można ustalić z pomocą specjalnych elektrycznych
mierników.

100

⋅

[%]

(1)

Wilgotność drewna można też określić jako różnicę masy drewna wilgotnego i masy

drewna absolutnie suchego do masy drewna absolutnie suchego:

100

⋅

−

[%] (2)

W – wilgotność drewna [%]
G

– masa wody [kg]

– masa drewna [kg]

– masa drewna wilgotnego [kg]

– masa drewna suchego [kg]

Wilgotność materiałów drzewnych zmienia się d szerokich granicach – od 0 do ponad

100%. Suche drewno chłonie wodę (w postaci pary) z otoczenia do granicy pełnego nasycenia,
czyli dotąd aż ciśnienie pary wodnej we wnętrzu substancji drzewnej zrównoważy się
z ciśnieniem pary wodnej w otaczającym powietrzu. Górna granica chłonności pary wodnej
przez substancję drzewną nosi nazwę granicy higroskopijności. Woda, która została
wchłonięta do tej granicy to tak zwana „woda związana” lub inaczej higroskopijna. Powyżej
granicy higroskopijności, czyli powyżej punktu nasycenia włókien, dalsza ilość wody może się

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

gromadzić w wolnych przestrzeniach drewna w postaci skondensowanej. Woda taka nosi
nazwę „wody wolnej”. Obecność wody wolnej nie wpływa na zmianę wymiarów materiału
drzewnego – powoduje jedynie wzrost ciężaru właściwego drewna.

Wraz ze wzrostem zawartości wody wchłoniętej przez drewno w zakresie higroskopijnym

(woda związana) substancja drzewna pęcznieje. Gdy drewno wysycha, następuje zjawisko
odwrotne, czyli kurczenie. Powoduje to niestabilność wymiarową wszelkich konstrukcji
wykonanych z drewna i tworzyw drzewnych. Przewidywane zmiany rozmiarów muszą być
uwzględnione na etapie projektowania i podczas eksploatacji konstrukcji drewnianych.

Normy większości materiałów i wyrobów ustalają największą dozwoloną ilość wilgoci.

Świeżo ścięte drewno zawsze bywa wilgotniejsze, niż wymagania norm, dlatego w czasie
produkcji jest poddawane suszeniu, po czym przechowywane w suchym miejscu.

Zmiany wymiarów spowodowane zjawiskami higroskopijnymi, w poszczególnych

kierunkach są zróżnicowane i w zależności od gatunku drewna wahają się w granicach:

−

w kierunku wzdłużnym:

0,1÷0,35%

−

w kierunku promieniowym:

2,0÷8,5%

−

w kierunku stycznym:

6,0÷13,0%

−

zmiana objętości:

7,0÷22,5%

Tworzywa drzewne cechują się znacznie większą stabilnością wymiarową. Zmiany

wymiarów w płaszczyźnie na długości i szerokości są jednakowe i bardzo małe. Jedynie
w kierunku prostopadłym do płaszczyzny płyt zmiany wilgotności wywołują zmiany
wymiarowe o wielkości podobnej jak w przypadku drewna. Wytrzymałość i twardość drewna
maleje ze wzrostem wilgotności.

Więcej informacji o właściwościach higroskopijnych drewna i materiałów drzewnych

znajdziesz w literaturze [1, s. 37–42].

Budowa i właściwości tworzyw drzewnych

Tworzywa drzewne zbudowane są z przetworzonego drewna naturalnego, które często

poddawane jest rozdrobnieniu, a następnie spajaniu za pomocą kleju.

Do materiałów drzewnych, w których drewno nie ulega rozdrobnieniu zalicza się sklejkę.

Sklejka jest tworzywem kompozytowym warstwowym, sklejonym z nieparzystej ilości
(co najmniej 3 warstw) płatów drewna w postaci fornirów i obłogów. Kierunek przebiegu
włókien w sąsiadujących warstwach jest skrzyżowany pod kątem prostym. Zewnętrzne
warstwy sklejki nazywamy obłogami a wewnętrzne fornirami. Sklejka cechuje się wysoką
wytrzymałością na rozrywanie. W porównaniu z drewnem sklejki mogą mieć dużą
powierzchnię przy niewielkiej grubości, mniejszą skłonność do pęknięć i paczenia się.
Ze względu na warstwową strukturę sklejka posiada jednakowe właściwości mechaniczne
niezależnie od kierunku działających na sklejkę obciążeń.

Do materiałów drzewnych, które zbudowane są z rozdrobnionego drewna, poddanego

spajaniu za pomocą klejów zalicza się płyty wiórowe i pilśniowe. Płyty wiórowe wytwarza się
z wiórów i odpadów drzewnych, spajanych klejem syntetycznym i prasowanym pod
ciśnieniem. Płyty pilśniowe wytwarza się z rozwłóknionego drewna odpadowego
poddawanego sprasowaniu pod dużym ciśnieniem. Ze względu na wiórową strukturę płyty
wiórowe i pilśniowe wykazują właściwości izotropowe.

Do tworzyw drzewnych zalicza się również płyty MDF. Są to produkty drewnopochodne,

powstałe w wyniku sprasowania włókien drzewnych z dodatkiem organicznych związków
łączących i utwardzających, w warunkach wysokiego ciśnienia i temperatury. Jest to materiał
o jednorodnej gęstości i składzie surowcowym w całym przekroju, dzięki czemu posiada
doskonałą obrabialność mechaniczną w procesie skrawania.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Właściwości mechaniczne i akustyczne drewna i materiałów drzewnych są cechą

decydującą o ich zastosowaniu do budowy instrumentów muzycznych.

Więcej informacji na temat właściwości fizycznych i tworzyw drzewnych znajdziesz

w literaturze [1,6].

4.1.1.3. Identyfikacja wybranych gatunków drewna liściastego i iglastego

W celu określenia gatunku drewna należy określić ich charakterystyczne cechy

rozpoznawcze. Do takich cech zalicza się elementy budowy makroskopowej omówione
w rozdziale 4.1.1.2. W tabeli 1 zamieszczono podstawowe cechy charakterystyczne dzięki
którym można rozpoznać poszczególne gatunki drewna oraz określić jego zastosowanie.

Tabela 1. Charakterystyka wybranych gatunków drewna

Gatunek

Cechy charakterystyczne

Zastosowanie

Świerk

Drewno białe z żółtawym odcieniem, lekko
połyskujące. Twardziel nie zabarwiona –
nie odróżnia się od bielu. Słoje wyraźne,
drewno późne słabo rozwinięte. Granice
słojów wyraźne. Przewody żywiczne słabo
widoczne, występują pęcherze żywiczne.
Sęki zdrowe są jasne, sęki zepsute są
bardzo ciemne. Drewno dość lekkie.

Drewno o niewysokich
właściwościach
fizykomechanicznych
Przemysł celulozowo – papierniczy,
meblarski, zabawkarski, Szeroko
stosowany w przemyśle
instrumentów muzycznych na
drewno rezonansowe (świerk
wysokogórski).

Dąb

Słoje roczne wyraźne. Biel wąski, żółtawy
lub szaro – biały. Twardziel żółto -
brązowa lub brązowa. Promienie
rdzeniowe szerokie, bardzo dobrze
widoczne, rozmieszczone w dużych
odstępach, jaśniejsze od otaczającego
drewna. Na przekroju stycznym w postaci
pasemek o długości do 7 cm, na przekroju
promieniowym jako błyszczące wstęgi
różnego kształtu i wysokości. Drewno
ciężkie.

Stosowany miedzy innymi
w przemyśle meblarskim, do
produkcji oklein, służy do wyrobu
elementów instrumentów
muzycznych.

Jesion

Słoje roczne wyraźne. Biel bardzo szeroki,
jasny, żółtawy lub różowawy o perłowym
połysku, Twardziel jasnobrązowa,
promienie rdzeniowe wąskie mało
widoczne.

Przemysł meblarski, wyrób oklein,
elementy korpusów instrumentów
smyczkowych

Klon

Drewno barwy białej z żółtym odcieniem,
błyszczące. Twardziel słabo się zaznacza
ciemniejszym zabarwieniem. Promienie
drzewne na przekroju poprzecznym mają
wygląd wąskich, czerwonawych,
błyszczących kresek, co nadaje drewnu
charakterystyczny rysunek. Drewno jest
twarde, ciężkie, elastyczne.

Korpusy fagotów, gryfy gitar

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Mahoń

Drewno pozyskiwane z różnych gatunków
drzew rosnących głównie w Ameryce
(mahoniowiec) i Afryce (zamahoń),
o barwie czerwonobrunatnej, odporne na
wilgoć, nie pękające.

Stosowane do wytwarzania
elementów instrumentów
muzycznych.

Heban

Drewno o odcieniu ciemnobrązowym lub
czarnym, bardzo twarde, trudno łupliwe.

Czarne klawisze w fortepianach,
korpusy instrumentów dętych
drewnianych

Palisander

W zależności od gatunku barwa drewna
o kolorze jasno czerwonym ciemno
czerwonym lub brązowym. Drewno ciężkie
i twarde.

Podstrunnice w instrumentach
strunowych z gryfem, sztabki
ksylofonów, sztabki w marimbach

Mpingo – grenadilla

Drewno wąskosłoiste, twarde, ciężkie.
Barwa ciemnobrązowa.

Używane do budowy korpusów
instrumentów dętych drewnianych,
szczególnie obojów i klarnetów.

4.1.1.4. Wady drewna

Wady drewna to różne nieprawidłowości jego budowy oraz niektóre cechy naturalne

i uszkodzenia, które obniżają przydatność techniczną i wartość użytkową drewna. Wady
naturalne drewna, powstające w drzewie żyjącym, nazywamy pierwotnymi, wady powstałe
w drewnie po jego ścięciu noszą nazwę wad wtórnych.

Do ważniejszych wad drewna zalicza się:

a) Sęki – pozostałości po gałęziach. Sęki zmniejszają wytrzymałość mechaniczną, zakłócają

przebieg włókien i usłojenia, utrudniają obróbkę mechaniczną. Występują w różnych
kształtach i wymiarach. Ze względu na spójność z otaczającym drewnem rozróżnia się sęki
zdrowe, nadpsute i zepsute.

Rys. 6. Odmiany sęków w przekroju podłużnym: a – sęk owalny, b – sęk okrągły, c – sęk podłużny, d – sęki

skrzydlate [3, s. 18]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

b) Pęknięcia – tworzą się w wyniku rozerwania tkanki drzewnej wzdłuż włókien i cewek.

Pęknięcia są najczęstszymi wadami występującymi w tarcicy, mają różne kształty
i rozmiary.

Rys. 7. Pęknięcia w tarcicy: a – podłużne, b, c – okrężne [3, s. 18]

c) Wady budowy drewna to odchylenie od jego regularnej budowy, obniżające jego

wytrzymałość, utrudniające obróbkę, zmniejszające walory estetyczne drewna.
Do ważniejszych wad budowy drewna zalicza się: skręt i zawiły przebieg włókien,
nierównomierną szerokość słojów rocznych, pęcherze żywiczne, mimośrodowość rdzenia,
wielordzenność.

Rys. 8. Wady drewna: a – mimośrodowość rdzenia, b – wielordzenność

Rys. 9. Skręt włókien: a) prosty przebieg włókien, b) skręcony przebieg włókien

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

d) Wady zabarwienia drewna. Wady te mogą być pochodzenia biologicznego – do nich

zalicza się siniznę drewna, fałszywą twardziel (drewno buku i brzozy) oraz zaparzenie.
Do niebiologicznych wad zabarwienia zalicza się zacieki garbnikowe oraz zacieki
żywiczne.

e) Porażenia drewna przez grzyby pasożytnicze. Uszkodzenia te występują zarówno

w drzewach rosnących, jak również w drewnie już przetartym, a także w trakcie
użytkowania wyrobów wykonanych z drewna. Najpoważniejsze wady wywoływane przez
grzyby pasożytnicze to zgnilizna twarda, która wywołuje zmiany barwy drewna, zwiększa
nasiąkliwość oraz obniża wytrzymałość i twardość drewna oraz zgnilizna miękka, która
całkowicie niszczy strukturę drewna.

Uszkodzenia drewna spowodowane przez szkodniki drewna. Powstają w wyniku drążenia
przez owady chodników w drewnie. Rozróżnia się chodniki małe (o średnicy do 3 mm)
i chodniki duże (powyżej 3 mm średnicy) oraz płytkie (3–5 mm) i głębokie (powyżej 5 mm).
Szczegółowy opis wad drewna zawiera Polska Norma PN-EN 844-9:2002

4.1.1.5. Sortymenty drewna naturalnego
a) Tarcica – jest to prefabrykat uzyskany w wyniku wzdłużnego przetarcia (przecięcia)

drewna okrągłego. Tarcica iglasta i liściasta produkowana jest w dwóch grupach: tarcica
ogólnego przeznaczenia i tarcica specjalnego przeznaczenia. W zależności od proporcji
wymiarów tarcicę dzieli się na: deski, bale, listwy, krawędziaki i belki.

Rys. 10. Sortymenty tarcicy: a – deska, b – bal, c – listwa, d – graniak (łata), e – krawędziak, f – belka [1, s. 18]

b) Forniry – to cienkie arkusze drewna naturalnego pozyskane metodą skrawania

bezwiórowego. Fornir jest materiałem, który zachował strukturę drewna, z bardzo
urozmaiconym rysunkiem powstałym w wyniku przecinania pod różnym kątem słojów
rocznych. Ze względu na przeznaczenie forniry dzieli się na okleiny i obłogi. Okleina to
fornir przeznaczony do uszlachetniania powierzchni elementów płytowych. Obłogi są
fornirami przeznaczonymi do oklejania płyt stolarskich i innych elementów płytowych.
Więcej informacji na temat tarcicy i fornirów znajdziesz w literaturze [1. s. 17 – 24].

4.1.1.6. Sortymenty tworzyw drzewnych

Tworzywa drzewne zbudowane są z przetworzonego drewna naturalnego, często drewno

poddawane jest rozdrobnieniu a następnie spajaniu za pomocą kleju.
a) Płyty stolarskie – są tworzywem złożonym z grubej warstwy środkowej oklejonej

dwustronnie cienkimi obłogami, obłogami i okleiną lub twardą płytą pilśniową. Warstwa
wewnętrzna może być zbudowana jako układ blokowy pełny, złożony z listew, deszczułek
lub fornirów, lub w układzie przestrzennym – wtedy warstwa środkowa może składać się
z różnych materiałów drzewnych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 11. Płyty stolarskie. a) – pełna listwowa, b) pełna deszczółkowa nacinana, c) pełna listwowa okleinowana,

d) pustakowa listewkowa, e) pustakowa ramowa, f) listewkowa sekcyjna [1, s. 25]

b) Płyty typu MDF – produkowane są w 3 odmianach: MDF, LDF, HDF. Są to produkty

drewnopochodne, powstałe w wyniku sprasowania włókien drzewnych z dodatkiem
organicznych związków łączących i utwardzających, w warunkach wysokiego ciśnienia
i temperatury. Jest to materiał o jednorodnej gęstości i składzie surowcowym w całym
przekroju, dzięki czemu posiada doskonałą obrabialność mechaniczną w procesie
skrawania. MDF - Medium Density Fibreboard – jest to płyta z włókien drzewnych
o średniej gęstości. Jest podstawowym materiałem do produkcji mebli oraz artykułów
wykańczania wnętrz takich jak listwy ozdobne, panele ścienne, kasetony a także do
produkcji artykułów stolarki budowlanej np. drzwi. Ze względu na walory powierzchni
nadają się do uszlachetniania poprzez pokrywanie cienkimi filmami melaminowymi,
lakierowanie oraz oklejanie sztuczną i naturalną okleiną. LDF – Light Density Fibreboard
– jest to płyta z włókien drzewnych, charakteryzująca się zmniejszoną gęstością. Płyta
LDF jest materiałem bazowym do produkcji paneli ściennych użytkowanych
w pomieszczeniach suchych. Stanowią one również materiał bazowy do produkcji płyt
poszyciowo – izolacyjnych. HDF - Hight Density Fibreboard – jest to płyta z włókien
drzewnych, charakteryzująca się dużą twardością i podwyższoną gęstością. Płyty HDF są
szeroko stosowane do wykonywania obudów kolumn głośnikowych ze względu na
korzystne właściwości akustyczne związane z pochłanianiem i rozpraszaniem fal
akustycznych,

niewprowadzanie

rezonansów

własnych

oraz

łatwość obróbki

mechanicznej.

c) Sklejka jest tworzywem kompozytowym warstwowym, sklejonym z nieparzystej ilości

(co najmniej 3 warstwy) płatów drewna w postaci fornirów i obłogów. Kierunek
przebiegu włókien w sąsiadujących warstwach jest skrzyżowany pod kątem prostym.
Zewnętrzne warstwy sklejki nazywamy obłogami a wewnętrzne fornirami. Sklejka cechuje
się wysoką wytrzymałością na rozrywanie. W porównaniu z drewnem sklejki mogą mieć
dużą powierzchnię przy niewielkiej grubości, mniejszą skłonność do pęknięć i paczenia się.
Ze względu na warstwową strukturę sklejka posiada jednakowe właściwości mechaniczne
niezależnie od kierunku działających na sklejkę obciążeń.

Rys. 12. Schemat budowy sklejki [3, s. 24]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

d) Płyty wiórowe wytwarza się z wiórów i odpadów drzewnych, spajanych klejem

syntetycznym i prasowanym pod ciśnieniem. Płyty pilśniowe wytwarza się
z rozwłóknionego drewna odpadowego poddawanego sprasowaniu pod dużym
ciśnieniem. Ze względu na wiórową strukturę płyty wiórowe i pilśniowe wykazują
właściwości izotropowe.

e) Tworzywo Green Line – materiał stosowany przez firmę Buffet Crampon do

wykonywania korpusów klarnetów i obojów. Tworzywo to powstaje z połączenia
sproszkowanego drewna hebanowego (95%) z żywicami, pod wysokim ciśnieniem
i w wysokiej temperaturze. Materiał ten ma takie same właściwości akustyczne jak
drewno, co pozwala mu sprostać wymaganiom stawianym przez muzyków, a dodatkowo
zachowuje się bardzo stabilnie we wszystkich zakresach temperatur. Firma Buffet oferuje
w tej samej cenie instrumenty (ten same modele) klasy profesjonalnej wykonane z drewna
lub tworzywa Green Line. Korpusy wykonane z tego tworzywa nie pękają, co jest jego
najważniejszą zaletą, w stosunku do drewna naturalnego.

4.1.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1. Jakie rozróżniamy przekroje w drewnie pnia?
2. Jakie elementy struktury mikroskopowej drewna możesz wymienić?
3. Jaką rolę pełnią naczynia i cewki w rosnącym drzewie?
4. Jaką rolę pełnią promienie rdzeniowe w rosnącym drzewie?
5. Jakie rozróżniasz elementy budowy makroskopowej drewna?
6. Jakie znasz właściwości fizyczne drewna?
7. Jak określa się zawartość wody w drewnie?
8. Jaki jest wpływ wilgotności drewna na jego własności mechaniczne?
9. Jak zbudowane są sklejki i płyty MDF?
10. Jakie znasz cechy charakterystyczne poszczególnych gatunków drewna?
11. Jakie znasz wady drewna?
12. Jakie znasz sortymenty tarcicy?
13. Jakie znasz rodzaje tworzyw drzewnych?
14. Jak zbudowane są płyty wiórowe?
15. Jak zbudowane są sklejki i płyty MDF?
16. Jakie tworzywa mogą zastępować drewno naturalne w budowie instrumentów?

4.1.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Dokonaj analizy makroskopowej i mikroskopowej próbki drewna.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) przeanalizować treści zawarte w ćwiczeniu,
2) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
3) zapoznać się z cechami charakterystycznymi budowy mikroskopowej i makroskopowej drewna,
4) przeprowadzić obserwację struktury makroskopowej drewna za pomocą oceny

wzrokowej, z ewentualnym użyciem lupy powiększającej 5 – 10 krotnej,

5) zapisać i zanalizować wyniki obserwacji,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

6) przeprowadzić obserwację struktury mikroskopowej drewna za pomocą mikroskopu

laboratoryjnego przy powiększeniach 25, 50 i 100 krotnych,

7) zapisać i zanalizować wyniki obserwacji.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

zeszyt,

–

próbki drewna do obserwacji makroskopowych,

–

próbki drewna do obserwacji mikroskopowych,

–

lupa powiększająca 5–10-krotna,

–

mikroskop laboratoryjny z obiektywami dającymi powiększenie od 25 do 100 krotnego,

–

plansze ilustrujące elementy budowy makroskopowej i mikroskopowej drewna.

Ćwiczenie 2

Zidentyfikuj gatunek drewna na podstawie obserwacji makroskopowej struktury próbek.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) przeanalizować treści zawarte w ćwiczeniu,
2) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
3) zapoznać się z cechami charakterystycznymi wyglądu poszczególnych gatunków drewna,
4) przyporządkować odpowiednie próbki do właściwego gatunku drewna,
5) zapisać wyniki i porównać z prawidłowymi odpowiedziami.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

zeszyt,

–

próbki różnych gatunków drewna,

–

lupa powiększająca 5–10-krotna,

–

katalog z fotografiami powierzchni gatunków drewna.

Ćwiczenie 3

Dokonaj oceny jakości drewna.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) przeanalizować treści zawarte w ćwiczeniu,
2) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
3) zapoznać się z cechami charakteryzującymi jakość drewna,
4) przeprowadzić ocenę jakości próbek drewna,
5) zapisać i zanalizować wyniki obserwacji.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

zeszyt,

–

próbki drewna do oceny jakościowej,

–

lupa powiększająca 5–10-krotna,

–

plansze ilustrujące wady drewna.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.1.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) zdefiniować pojęcia: przekrój poprzeczny, podłużny promieniowy,

podłużny styczny?



2) zdefiniować pojęcia: komórka roślinna, naczynia, cewki, miękisz

drzewny?



3) rozpoznać elementy budowy mikroskopowej drewna?



4) rozpoznać elementy budowy makroskopowej drewna?



5) określić właściwości higroskopijne drewna?



6) określić cechy charakterystyczne różnych gatunków drewna?



7) dokonać identyfikacji wybranych gatunków drewna?



8) określić zastosowanie drewna i tworzyw drzewnych w budowie

instrumentów muzycznych?



9) rozpoznać wady drewna?



10) określić wady zabarwienia drewna?



11) rozróżnić sortymenty drewna naturalnego?



12) rozróżnić sortymenty tworzyw drzewnych?



13) określić budowę płyt stolarskich?



14) określić budowę płyt MDF?



15) ocenić jakość drewna?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2.

Metale stosowane do wytwarzania instrumentów muzycznych

4.2.1. Materiał nauczania

Metale znajdują się w konstrukcji niemal wszystkich istniejących rodzajów instrumentów

muzycznych, ale ich udział jest bardzo zróżnicowany. W instrumentach strunowych metale
stosowane są często w mechanizmach mocujących i napinających struny. Struny tych
instrumentów są obecnie wykonane przeważnie z materiałów metalowych, choć spotykane są
również struny wykonane z tworzyw sztucznych i naturalnych takich jak odpowiednio
spreparowane jelita zwierzęce. W instrumentach strunowo – klawiszowych metale stosowane
są do wyrobu ram, na których mocowane są struny oraz w mechanizmach młoteczkowych
i innych.

W instrumentach dętych blaszanych metal jest podstawowym materiałem konstrukcyjnym,

inne materiały pełnią funkcje drugorzędne.

W instrumentach dętych drewnianych metale są w największym stopniu stosowane

w budowie całej rodziny saksofonów i większości fletów, gdzie z metalu wykonane są korpusy
instrumentów oraz cała mechanika – klapy, dźwignie, słupki, sprężynki, śruby i inne.
W pozostałych instrumentach dętych drewnianych (oboje, flety o korpusie drewnianym,
klarnety, fagoty) z metalu – wykonane są mechanizmy instrumentów.

Wśród instrumentów perkusyjnych metale stosowane są do wyrobu instrumentów

o określonej wysokości dźwięku takich jak na przykład wibrafony, dzwonki, dzwony rurowe
jak również o nieokreślonej wysokości dźwięku – talerze, gongi, trójkąty. Z metalu zbudowane
są także elementy konstrukcyjne wielu instrumentów perkusyjnych.

W organach piszczałkowych – piszczałki w zdecydowanej większości również są

wykonane z metalu.

Do wyrobu instrumentów muzycznych stosowane są żeliwa (ramy fortepianów i pianin),

stale (struny, elementy mechanizmów w fortepianach, sprężyny, elementy mechanizmów
instrumentów dętych blaszanych i drewnianych), mosiądze (korpusy instrumentów dętych
blaszanych i saksofonów, pedały i drążki pedałowe w fortepianach i pianinach), nikiel
(do pokrywania klap i mechanizmów w instrumentach dętych drewnianych, do pokrywania
kołków stroikowych w fortepianach), miedź (do owijania strun basowych w fortepianach),
brązy (do wytwarzania gongów i talerzy perkusyjnych), srebro (korpusy fletów wyższej klasy,
do posrebrzania klap i mechanizmów w instrumentach dętych), złoto (do pokrywania lub
wykonywania korpusów fletów najwyższej klasy, pozłacania ustników i mechanizmów
w instrumentach dętych).

4.2.1.1. Właściwości fizyczne metali

Metale są pierwiastkami chemicznymi i stopami charakteryzującymi się dobrą

przewodnością elektryczną i cieplną. W stanie stałym metale mają strukturę krystaliczną.

W technice metale stosowane są w stanie technicznie czystym – czyli z niewielką

zawartością domieszek (kilka setnych %) lub częściej w postaci stopów. Techniczne stopy
metali mogą być stopami metalu z metalem, na przykład brąz – stop miedzi i cyny, lub metali
z niemetalami, na przykład stal jest stopem żelaza z węglem.

Podstawowe własności fizyczne metali to:

–

gęstość właściwa [kg/m

]. Ze względu na gęstość rozróżnia się metale lekkie o gęstości do

3000 kg/m

oraz metale ciężkie o gęstości większej niż 3000 kg/m

. Średnia gęstość

aluminium to 2750 kg/m

, a stali 7850 kg/m

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

–

temperatura topnienia - temperatura ta w przypadku metali zawiera się w bardzo
szerokich granicach. W najniższej temperaturze topi się rtęć -38,78°C. Wolfram zaś topi
się w temperaturze 3422°C,

–

rozszerzalność temperaturowa metali – polega ona na zmianie wymiarów liniowych
i objętości pod wpływem zmiany temperatury. Wraz ze wzrostem temperatury metale się
rozszerzają. Wielkościami charakteryzującymi rozszerzalność są: temperaturowy
współczynnik

rozszerzalności

liniowej

oraz

temperaturowy

współczynnik

rozszerzalności objętościowej

β.

Współczynniki te wyrażane są w

-1

–

przewodnictwo cieplne metali – jest to zdolność do przewodzenia ciepła. Wszystkie
metale są dobrymi przewodnikami ciepła,

–

przewodność elektryczna metali – wszystkie metale przewodzą prąd elektryczny,
ponieważ cała objętość metalu wypełniona jest chmurą elektronów swobodnych, po
przyłożeniu do metalu napięcia – wolne elektrony swobodnie przemieszczają się miedzy
punktami przyłożenia napięcia,

–

własności magnetyczne. Silne właściwości magnetyczne wykazuje żelazo, kobalt i nikiel –
metale te należą do ferromagnetyków. Spośród metali słabe własności magnetyczne
wykazuje aluminium i platyna, metale ten zaliczane są do paramagnetyków. Właściwości
diamagnetyczne wykazuje cynk, miedź, złoto,

–

własności chemiczne i aktywność chemiczna metali jest bardzo zróżnicowana. Większość
metali wchodzi w reakcję z substancjami znajdującymi się w otoczeniu, ale tempo reakcji
jest różne. Sód utlenia się bardzo szybko, dużo wolniej utlenia się żelazo i miedź. Metale
szlachetne reagują chemicznie w stopniu niewielkim (srebro) lub nie wykazują oznak
reakcji z otoczeniem się (złoto, platyna). Metale, które mają bezpośredni kontakt
z muzykiem, narażone są na oddziaływanie kwasów i soli zawartych w ludzkim pocie,

–

własności mechaniczne – to zdolność do materiałów do przeciwstawiania się różnym
obciążeniom. W badaniach własności wytrzymałościowych określa się zależności między
siłą działającą na metal, a skutkami, które to działanie wywołuje. Początkowo
odkształcenie jest wprost proporcjonalne do wywołującego to odkształcenie obciążenia.
W tym zakresie metale odkształcają się sprężyście. Po przekroczeniu pewnej wartości
obciążenia metale odkształcają się plastycznie. Odkształcenia sprężyste są odwracalne – to
znaczy, że po ustaniu działania obciążenia wymiary obciążanego elementu wracają do
stanu początkowego. Odkształcenia plastyczne są nieodwracalne,

Rys. 13. Wykres rozciągania różnych materiałów: 1 – stal węglowa ok. 0,1% C, 2 – żeliwo, 3 – żelazo czyste,

4 – miedź, 5 – złoto

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

–

własności mechaniczne metali i ich stopów są w wysokim stopniu zróżnicowane.
Dobierając odpowiednio skład chemiczny stopów metali można wpływać na ich
wytrzymałość statyczną, dynamiczną, wytrzymałość zmęczeniową, twardość materiału
i inne własności fizyczne. W budowie instrumentów muzycznych wytrzymałość
mechaniczna często ma decydujące znaczenie. Przykładem metalowego elementu
instrumentu muzycznego, który jest poddawany silnym obciążeniom mechanicznym są
struny w instrumentach strunowych,

–

izotropowość – metale pomimo budowy krystalicznej w skali mikroskopowej, wykazują
właściwości izotropowe w skali makroskopowej.
Więcej informacji na temat klasyfikacji i właściwości metali i ich stopów znajdziesz
w literaturze [4].

4.2.1.2. Stopy żelaza

Żelazo w formie technicznie czystej nie jest stosowane ze względu na niskie własności

mechaniczne. Aby uzyskać wymagane parametry mechaniczne żelazo występuje w stopach.
Stopy żelaza stosowane w technice to stale i żeliwa.

Stal

Stal jest to stop żelaza z węglem o zawartości węgla nie przekraczającej 2,11% (Stopy

o wyższej zawartości węgla to żeliwa). Stal otrzymuje się z surówki (będącej produktem
redukcji rudy żelaza w piecu hutniczym) w procesie świeżenia, w którym z surówki usuwane
są składniki niepożądane głównie poprzez utlenianie tlenem atmosferycznym lub przez dodanie
do wytapianej mieszaniny tlenków.

Węgiel w stopach z żelazem może występować w postaci węgla czystego – grafitu lub

węglika żelaza Fe

C zwanego cementytem. Cementyt jest składnikiem bardzo twardym

i kruchym.

Stal w swoim składzie oprócz żelaza i węgla zawiera również inne składniki.

Do pożądanych składników stopowych – zalicza się głównie metale na przykład (chrom, nikiel,
mangan, wolfram, miedź, molibden, tytan). Pierwiastki takie jak tlen, azot, siarka oraz
wtrącenia niemetaliczne, głównie tlenków siarki, fosforu są zanieczyszczeniami.

W zależności od składu chemicznego stale dzieli się na węglowe i stopowe. Ze względu na

zastosowanie stale dzieli się na konstrukcyjne, narzędziowe i specjalne. W stali węglowej
składnikiem decydującym o właściwościach stali jest węgiel. W stalach stopowych
(o zawartości przynajmniej jednego składnika stopowego powyżej wielkości granicznej –
podanej w normach) o właściwościach decydują jej składniki stopowe.

Zależność pomiędzy strukturą stali węglowej i żeliwa, a zawartością węgla ilustruje

wykres równowagowy żelazo – węgiel. Wykres ten ilustruje zmiany zachodzące (pod
warunkiem powolnego grzania lub studzenia) w składnikach strukturalnych stopów żelaza
z węglem, w zależności od temperatury i zawartości węgla.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

A – eutektyka perlitu (0,77% zawartości węgla)
B – eutektyka ledeburytu
a –

α + perlit

b –

cementyt + ledeburyt + perlit

c –

cementyt + ledeburyt

d –

cementyt + grafit

e –

Ferryt α

f –

α + γ

g –

austenit γ

h –

γ + Fe

C + ledeburyt

i –

C + ledeburyt

j –

γ + ciecz

k –

Ciecz (płynny roztwór żelaza i węgla)

l –

Ciecz + Fe

m –

δ + γ

n –

o –

γ + ciecz

Rys. 14 Wykres żelazo – węgiel

Żeliwo

Żeliwo – jest to stop odlewniczy żelaza z węglem, krzemem, manganem, fosforem, siarką

i innymi składnikami zawierający od 2% do 3,6% węgla w postaci cementytu lub grafitu.
Żeliwo otrzymuje się przez przetapianie surówki otrzymywanej z procesu wielkopiecowego
z dodatkami złomu stalowego lub żeliwnego w piecach zwanych żeliwniakami. Tak powstały
materiał stosuje się do wykonywania odlewów.

Żeliwo charakteryzuje się niewielkim – 1,0% do 2,0% skurczem odlewniczym, łatwością

wypełniania form, a po zastygnięciu dobrą obrabialnością. Cenną cechą żeliwa stosowanego do
wytwarzania elementów instrumentów muzycznych jest właściwość tłumienia drgań.

W zależności od postaci węgla zawartego w żeliwie rozróżniamy:

a) żeliwo białe – węgiel jest związany w postaci cementytu. Żeliwo to jest twarde i kruche.
b) żeliwo szare – węgiel występuje w postaci grafitu. Materiał ten jest miękki i łatwo

obrabialny. Odlewy z żeliwa szarego odznaczają się dobrą wytrzymałością na ściskanie.

c) żeliwo ciągliwe – powstaje przez wyżarzanie w atmosferze utleniającej lub obojętnej

żeliwa białego. Żeliwo to charakteryzuje się większą udarnością niż żeliwo białe.

d) żeliwa modyfikowane i sferoidalne – cechują się podwyższoną wytrzymałością na

rozciąganie oraz ciągliwością.

Zastosowanie stali i żeliw w budowie instrumentów muzycznych

Stale znajdują szerokie zastosowanie w budowie instrumentów muzycznych. Przykładowe

zastosowania stali: kołki stroikowe w fortepianach, struny stalowe, osprzęt wielu rodzajów
instrumentów perkusyjnych, elementy mechanizmów w instrumentach strunowych szarpanych i
smyczkowych. Z żeliwa wykonuje się przede wszystkim ramy w fortepianach i pianinach.
Żeliwo jest odpowiednim materiałem do wykonywania ram fortepianowych ze względu na
dobre tłumienie drgań, wysoką wytrzymałość na ściskanie, zdolność dokładnego wypełniania
form odlewniczych oraz niewielki skurcz odlewniczy.

Więcej informacji na temat interpretacji wykresu równowagowego żelazo – węgiel oraz

klasyfikacji i właściwości stali i żeliw znajdziesz w literaturze [4].

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2.1.3. Stopy miedzi

Mosiądz

Mosiądz – stop miedzi i cynku zawierający do 40% tego metalu. Mosiądze mogą zawierać

także dodatki takich metali jak ołów, aluminium, cyna, mangan, żelazo i chrom oraz krzem.
Temperatura topnienia wynosi – w zależności od składu – około 1000°C

Mosiądz ma kolor żółty (złoty), lecz przy mniejszych zawartościach cynku zbliża się do

naturalnego koloru miedzi. Stop ten jest odporny na korozję, ciągliwy, łatwy do obróbki
plastycznej. Posiada dobre właściwości odlewnicze.

Ze względu na wymienione właściwości ważnym zastosowaniem mosiądzu jest produkcja

instrumentów muzycznych. Z mosiądzu wytwarzane są korpusy instrumentów dętych
blaszanych oraz korpusy saksofonów. Dokładny skład stopów mosiądzu do wytwarzania
instrumentów muzycznych jest objęty tajemnicą przez poszczególne firmy wytwarzające
instrumenty muzyczne.

Stopy miedziowo – cynkowo – niklowe

Ze stopów tych wytwarza się dźwignie i klapy mechanizmów w instrumentach dętych

drewnianych. Stopy te mają podobne właściwości jak mosiądz, charakteryzują się większą
wytrzymałością przy zachowaniu dobrych własności plastycznych. Czasami mechanizmy te
wykonywane są ze stopów niklu i srebra.

Brąz

Brąz to stop miedzi z cyną oraz innymi dodatkami. Rozróżnia się brązy cynowe, brązy

ołowiowe, fosforobrązy (brązy z dodatkiem fosforu) i inne. Brązy topią się w temperaturze
860–1060°C (zależnie od gatunku).

Brązy cynowe wykorzystywane są do budowy instrumentów z grupy idiofonów płytowych

i rurowych takich jak talerze, gongi czy dzwony rurowe. Instrumenty te wykonuje się głównie
z brązów gatunku B8 i B20. Stopy te zawierają odpowiedni około 8 i 20% cyny. Dokładny
skład chemiczny stopów wykorzystywanych do wykonywania instrumentów muzycznych
objęty jest tajemnicą producenta.

4.2.1.4. Metale szlachetne

Srebro

Srebro – metal szlachetny, bardzo ciągliwy i kowalny (nieco twardszy od złota).

Charakteryzuje się lśniącym połyskiem, daje się łatwo polerować. Gęstość srebra to 10490
kg/m

. W powietrzu na powierzchni stopniowo matowieje wskutek powstawania na

powierzchni ciemnego nalotu z siarczku srebra. Temperatura topnienia srebra wynosi 960°C.

Ze srebra wykonywane są korpusy fletów wysokiej klasy. Często ze srebra wykonuje się

tylko główki fletów. Srebro wykorzystywane jest powszechnie do pokrywania mechanizmów
w instrumentach dętych drewnianych. Do wytwarzania korpusów fletów wykorzystuje się
również stop GS składający się z 90% srebra i 10% złota.

Złoto

Złoto – jest żółtym, błyszczącym, miękkim, kowalnym i ciągliwym metalem o dużej

gęstości – wynoszącej 19300 kg/cm

, temperatura topnienia – 1064°C. Złoto bardzo dobrze

przewodzi prąd i ciepło. Jest mało aktywne chemicznie, w temperaturze pokojowej wykazuje
odporność na działanie większości kwasów. Roztwarza się w wodzie królewskiej i innych
mieszaninach niektórych kwasów oraz w roztworze cyjanku potasu (w obecności utleniaczy).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Z rtęcią tworzy amalgamat. Ze względu na swoje właściwości chemiczne złoto zaliczane jest
do metali szlachetnych.

W zastosowaniach związanych z wykonywaniem instrumentów stosuje się stopy złota

z innymi metalami, takimi jak srebro, pallad, nikiel, miedź, cynk. Wynika to ze względu na
lepsze własności mechaniczne takich stopów i ich niższą cenę. W zależności od zawartości
złota w stopie, rozróżnia się sześć prób złota. Złoto pierwszej próby zawiera 96% złota, złoto
szóstej (ostatniej) próby zawiera 33,3% złota.

Złoto wykorzystuje się do pozłacania korpusów instrumentów dętych blaszanych

i saksofonów, do pozłacania elementów mechanizmów w instrumentach dętych drewnianych.
Ze złota wykonuje się główki fletów oraz kompletne korpusy fletów najwyższej klasy. Często
pozłacane są wewnętrzne powierzchnie główek i korpusów fletów a także ustniki
instrumentów dętych blaszanych.

Platyna

Platyna – metal szlachetny o dużej gęstości – 21090 kg/m³. W postaci czystej jest to

srebrzystobiały metal, kowalny i łatwo ciągliwy.

Platyna wykorzystywana jest do pokrywania korpusów fletów wysokiej jakości. Stosuje

się również czystą platynę do wykonywania główek fletów i sporadycznie do całego korpusu.

4.2.1.5. Stopy lutownicze

Do łączenia elementów instrumentów dętych blaszanych oraz saksofonów używa się

lutowania twardego. Lutowanie twarde przeprowadza się w temperaturze powyżej 550°C.

W lutowaniu tym spoinę tworzą stopy o różnorodnym składzie chemicznym. Rodzaj stopu

lutowniczego uzależniony jest od rodzaju łączonych metali oraz wymaganej wytrzymałości
spoiny. Luty twarde wykonuje się najczęściej na bazie miedzi i srebra.

Tablica 2. Przykładowe stopy lutownicze według normy DIN 8513

Cecha wg

DIN 8513

Skład spoiwa

w % – wag.

Dolna i górna

tem. topnienia [°C]

L-CuP6

93,8 miedź; 6,2 fosfor

710-880

L-Ag5P

5 srebro; 89,0 miedź; 6,0 fosfor

650-810

L-Ag30Cd

30 srebro; 28 miedź; 21 cynk; 21 kadm

600-690

L-Ag40Cd

40 srebro; 19 miedź; 21 cynk; 20 kadm

595-630

L-Ag45Sn

45 srebro; 27 miedź; 3 cyna; 25 cynk

640-680

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tabela 3. Przykłady zastosowań metali w konstrukcji instrumentów muzycznych – zestawienie

Rodzaj metalu

Przykłady zastosowania w budowie instrumentów muzycznych

Stopy metali żelaznych

Żeliwo

Ramy fortepianów i pianin.

Stopy żelaza z
węglem i innymi
składnikami

Stale

Instrumenty strunowe: struny stalowe, mechanizmy mocujące
i napinające struny, elementy mechanizmów w fortepianach
i pianinach.
Instrumenty dęte: sprężyny, mechanizmy wentylowe, elementy
mechanizmów instrumentów dętych drewnianych (śruby, wkręty,
sworznie)
Instrumenty perkusyjne: dzwonki, wibrafony, osprzęt instrumentów
perkusyjnych.

Metale nieżelazne i ich stopy

Miedź

Stosowana do owijania strun basowych w fortepianach i pianinach
oraz w gitarach.

Brązy

Instrumenty perkusyjne: talerze, gongi
Brąz (80% miedzi, 20% cyny) – stosowany jest do owijania strun
gitar elektrycznych
Brązy z dodatkiem fosforu – do 0,5% (fosforobrązy) stosowane są
do wyrobu sprężyn płaskich stosowanych w mechanizmach
instrumentów dętych drewnianych oraz do powlekania strun gitar
elektrycznych.

Miedź i stopy
miedzi

Mosiądze

Korpusy instrumentów dętych blaszanych, korpusy saksofonów,
Instrumenty perkusyjne: talerze, gongi, korpusy kotłów
orkiestrowych,
Instrumenty strunowe: progi na gryfach gitar

Stopy miedziowo-
-cynkowo-niklowe

klapy i dźwignie w instrumentach dętych drewnianych.

Nikiel

Do pokrywania mechanizmów instrumentów dętych drewnianych
niskiej klasy, do pokrywania strun gitar elektrycznych.

Aluminium

Elementy mechanizmów fortepianów, gitar elektrycznych (gryf).

Ołów

Stosowany w postaci obciążników do wyważania i regulacji
mechanizmów w fortepianach i pianinach.

Spoiwa

Stopy cynowo-
-ołowiowe,
cynowe, mosiężne

Do łączenia elementów instrumentów dętych blaszanych.

Metale szlachetne
Srebro

Stosowane do wykonywania korpusów fletów, powszechnie
stosowane do pokrywania korpusów i mechanizmów
w instrumentach dętych.

Złoto

Instrumenty dęte: do pokrywania od wewnątrz korpusów fletów, do
wykonywania korpusów fletów wysokiej klasy, do pozłacania
mechanizmów i korpusów instrumentów dętych.

Platyna

Stosowana do wyrobu korpusów fletów wysokiej klasy.

4.2.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1. Jakie znasz własności fizyczne metali?
2. Co to jest stal i żeliwo?
3. Jakie są cechy charakterystyczne poszczególnych metali i stopów?
4. Co to są odkształcenia sprężyste i plastyczne?
5. Jaki jest ogólny skład chemiczny stali i żeliw?
6. Jakie znasz odmiany stali i żeliw?
7. Jaki jest podstawowy skład chemiczny brązów i mosiądzów?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

8. Jakie zastosowanie w budowie instrumentów znajduje stal i żeliwo?
9. Jakie zastosowanie w budowie instrumentów znajdują stopy metali nieżelaznych?
10. Jakie cechy wyróżniają metale szlachetne spośród innych metali?
11. Jakie są przykładowe zastosowania metali szlachetnych do budowy instrumentów

muzycznych?

12. Jakimi właściwościami cechują się stopy lutownicze?

4.2.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Zidentyfikuj rodzaj metalu na podstawie badania właściwości fizycznych próbki.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) przeanalizować treści zawarte w ćwiczeniu,
2) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
3) zapoznać się z właściwościami fizycznymi różnych metali żelaznych i nieżelaznych i ich

stopów,

4) przyporządkować odpowiednie próbki do właściwego rodzaju metalu,
5) zapisać wyniki i porównać z prawidłowymi odpowiedziami.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

zeszyt,

–

próbki różnych rodzajów metali z opisem ich cech charakterystycznych,

–

katalog stali, żeliw, metali nieżelaznych.

Ćwiczenie 2

Określ możliwe zastosowania materiału próbek metali do budowy instrumentów.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) przeanalizować treści zawarte w ćwiczeniu,
2) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
3) zapoznać się z zastosowaniem metali do budowy instrumentów muzycznych,
4) zidentyfikować rodzaj metalu, z którego wykonana jest dana próbka,
5) określić możliwe zastosowania metalu do budowy elementów instrumentu muzycznego,
6) zapisać wyniki i wyciągnąć wnioski.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

zeszyt,

–

próbki różnych rodzajów metali,

–

katalogi instrumentów muzycznych.

Ćwiczenie 3

Określ wszystkie rodzaje metali zastosowane w budowie fortepianu.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) przeanalizować treści zawarte w ćwiczeniu,
2) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
3) zapoznać się z budową fortepianu,
4) rozpoznać elementy mechanizmów i części fortepianu wykonane z metalu,
5) określić rodzaj metalu zastosowanego do wykonania poszczególnych elementów i części

fortepianu,

6) zapisać wyniki i wyciągnąć wnioski.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

zeszyt,

–

próbki różnych rodzajów metali,

–

katalogi instrumentów muzycznych.

4.2.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) określić ogólny skład chemiczny stopów stali i żeliw?



2) zidentyfikować metale na podstawie analizy ich własności fizycznych?



3) zdefiniować pojęcia: stal węglowa, stal stopowa, żeliwo?



4) zdefiniować

pojęcia:

odkształcenie

sprężyste,

odkształcenie

plastyczne?



5) określić główne składniki stopowe stali stopowej?



6) określić ogólny skład chemiczny stopów mosiądzu i brązu?



7) określić odporność chemiczną stopów metali?



8) określić zastosowanie stali i żeliw do budowy instrumentów?



9) określić zastosowanie stopów metali nieżelaznych do budowy

instrumentów?



10) określić zastosowanie metali szlachetnych w budowie instrumentów

muzycznych?



11) podać przykłady zastosowania poszczególnych rodzajów metali

i stopów metali do budowy instrumentów muzycznych?



12) określić zastosowanie stopów lutowniczych?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3. Tworzywa sztuczne i inne materiały do wytwarzania

instrumentów muzycznych

4.3.1. Materiał nauczania

4.3.1.1. Właściwości fizyczne tworzyw sztucznych i naturalnych stosowanych do

wytwarzania instrumentów muzycznych

Tworzywa sztuczne to związki wielkocząsteczkowe otrzymywane w wyniku przeróbki

naturalnych polimerów (np. kauczuku naturalnego, celulozy). Obok głównego składnika
zawierają inne składniki, które spełniają rolę wypełniacza, plastyfikatora, stabilizatora,
pigmentu, środka zmniejszającego palność, antystatyka. W odróżnieniu od metali – które mają
budowę krystaliczną – tworzywa sztuczne są w większości amorficzne, czyli mają strukturę
bezpostaciową.

Tworzywa sztuczne dzieli się na:

–

Duromery – twarde, trudnotopliwe o wysokiej odporności mechanicznej służące jako
materiały konstrukcyjne – inaczej nazywane sztucznymi metalami. Niektóre duromery
zastępują też materiały ceramiczne.

–

Plastomery – popularnie zwane termoplastami mniej sztywne od duromerów ale
łatwotopliwe i zwykle rozpuszczalne – dzięki ich topliwości można je przetwarzać
poprzez topienie i wtryskiwanie do form lub wytłaczanie, dzięki czemu można z nich
uzyskać bardzo skomplikowane kształty. Stosowane są zamiast drewna i niekiedy zamiast
metalu, np. jako obudowy do maszyn i urządzeń, elementy wyposażenia domowego.

–

Elastomery – tworzywa, które można rozciągać i ściskać; w wyniku rozciągania lub
ściskania elastomery zmieniają znacznie swój kształt ale po odjęciu siły wracają do
poprzednich wymiarów. Elastomery zastąpiły prawie całkowicie kauczuk naturalny, ale
znalazły też szereg nowych zastosowań niedostępnych dla zwykłego kauczuku.
Ze względu na swe właściwości tworzywa sztuczne są coraz częściej wykorzystywane do

budowy instrumentów muzycznych.

Najważniejsze i wspólne dla większości tworzyw sztucznych właściwości fizyczne:

–

niska gęstość (890–2250 kg/m

)

–

wysoka trwałość chemiczna, w tym odporność na działanie wody, kwasów,
promieniowania UV,

–

izolacyjność elektryczna,

–

niska przewodność cieplna,

–

wysoka wytrzymałość mechaniczna przy małej masie,

–

stabilność wymiarowa,

–

izotropowość,

–

dobre tłumienie drgań,

–

możliwość barwienia niektórych tworzyw na dowolny kolor.

4.3.1.2. Tworzywa sztuczne

Ebonit

Ebonit – tworzywo sztuczne otrzymywane w procesie wulkanizacji kauczuku, naturalnego

lub syntetycznego. Ebonit zawiera 20-33% siarki. Jest bardzo odporny na działanie czynników
chemicznych, łatwo poddaje się obróbce mechanicznej, ma dobre własności izolacyjne cieplne
i elektryczne. Z ebonitu wykonywane są ustniki do klarnetów i saksofonów.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tworzywo ABS

Tworzywo ABS – tworzywo sztuczne o gęstości 1040 kg/m3, otrzymywane w procesach

polimeryzacji. Tworzywo to posiada dobre własności udarnościowe, wysoką twardość oraz
odporność na zarysowania.

Ze względu na swe własności, tworzywa z grupy ABS są coraz częściej wykorzystywane

do produkcji korpusów instrumentów dętych drewnianych takich jak flety (flety piccolo),
oboje i klarnety. Nazwa handlowa tworzywa ABS stosowanego do produkcji tych
instrumentów to „Grena 2000”.

Z tworzywa ABS wykonywane są korpusy instrumentów niższej klasy – czyli szkolne.

Dodatkową zaletą tego tworzywa jest niższa w porównaniu z drewnem gęstość, dzięki czemu
instrument jest lżejszy, co jest istotne, gdy na instrumencie gra dziecko. Korpus wykonany
z tworzywa ABS jest odporny na działanie wilgoci i na zmiany temperatury.

Poniżej przedstawiono klarnet Lyons (w stroju C), skonstruowany specjalnie dla

najmłodszych klarnecistów. Ze względu na bardzo niską masę i mniejsze rozmiary
w porównaniu ze standardowym klarnetami B, na instrumencie tym naukę gry mogą rozpocząć
dzieci już w wieku 7 lat. Klarnet ten jest prawie w całości wykonany z tworzyw sztucznych:
korpus – tworzywo ABS, mechanika wykonana jest z delrinu (rodzaj tworzywa sztucznego,
polimer termoplastyczny), poduszki – wykonane są z silikonu. Jedyne elementy metalowe to
sprężynki mechanizmu, ligaturka i opcjonalne obciążniki mające za zadanie wyważenie
instrumentu.

Rys. 15. Klarnet C Lyons

Nylon

Nylon to syntetyczny polimer z grupy poliamidów służący do wytwarzania włókna

syntetycznego o bardzo dużej wytrzymałości na rozciąganie.

W przemyśle wytwórczym instrumentów muzycznych z nylonu wykonywane są struny do

instrumentów strunowych szarpanych takich jak gitara, mandolina, banjo.

Włókna aramidowe oraz poliestry.

Z materiału opartego na włóknach aramidowych oraz z materiałów z grupy poliestrów

(PET) wykonuje się naciągi perkusyjne na werble i inne perkusyjne instrumenty membranowe.

Gore - Tex

Gore – Tex – to znak towarowy należący do firmy W.L. Gore & Associates. Firma

opatruje tym znakiem produkty, w których występują oparte na teflonie włókna, nici
i membrany.

Działanie Gore – Texu opiera się na wprasowanej w tkaninę półprzepuszczalnej

membranie, wykonanej z porowatego teflonu. Mikrootwory te są większe niż pojedyncze
molekuły wody, z jakich składa się para wodna, a jednocześnie mniejsze niż
wielocząsteczkowe pakiety z jakich składa się woda w stanie płynnym. Umożliwia to transport
pary wodnej z ośrodka o większym stężeniu do ośrodka o mniejszym, przy zachowaniu
nieprzepuszczalności dla wody.

Z materiału tego wykonuje się membrany wysokiej klasy poduszek stosowanych do

przykrywania otworów w korpusach instrumentów dętych drewnianych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

W przemyśle instrumentów muzycznych stosowanych jest wiele rodzajów i typów

tworzyw sztucznych. Wraz z postępem technologicznym powstają wciąż nowe odmiany
tworzyw, które mogą znaleźć zastosowanie w budowie instrumentów.

4.3.1.3. Inne tworzywa naturalne stosowane w konstrukcji instrumentów muzycznych

Oprócz drewna, metali i tworzyw sztucznych do wytwarzania instrumentów muzycznych

stosuje się również inne materiały wykonane z surowców naturalnych takich jak filce, skóry,
korek, nici, włosie końskie – stosowane w smyczkach instrumentów smyczkowych, jelita
baranie (do wytwarzania strun).

Filc

Filc – jest to materiał włókienniczy powstały przez spilśnienie włókien z wełny, sierści

zwierząt lub tworzyw sztucznych. Spilśnianie to proces łączenia włókien w zwartą masę,
w którym wykorzystuje się naturalne właściwości włókien do tworzenia między sobą połączeń.
Połączenia te dodatkowo wzmacnia zastosowanie w procesie pilśnienia gorącej pary wodnej,
słabych roztworów kwasów lub zasad i dużego nacisku lub tarcia. Nacisk uzyskuje się przez
ubijanie lub walcowanie wilgotnej warstwy włókien lub tkaniny. Spilśnianie odbywa się na
maszynach zwanych spilśniarkami lub foluszami, a proces spilśniania nazywa się filcowaniem
lub folowaniem. W drodze folowania tkanin otrzymuje się sukna i filce.

Z filcu wykonuje się główki młoteczków fortepianów i pianin. Jakość dźwięku

wydobytego ze struny w dużym stopniu zależy od jakości i twardości filcowej okleiny
młoteczka. Parametry filców stosowanych na poszczególne grupy młoteczków muszą być
precyzyjnie dobrane.

Dźwięk wydobywany przez młotek twardy jest jasny i ostry, natomiast

młotek miękki powoduje brzmienie matowe i ciemne. Im większy jest udział długości odcinka
styku młotka ze struną w stosunku do całkowitej długości struny, tym większa ilość wysokich
składowych dźwięku ulega stłumieniu. Im wyższy rejestr tym główki młoteczków pokrywane
są twardszym filcem.

Filcem pokrywa się również główki pałeczek do gry na kotłach orkiestrowych oraz do gry

na bębnach wielkich. Filc służy również jako materiał tłumiący stuki w mechanizmach wielu
instrumentów muzycznych (fortepian, trąbka, saksofon).

Skóra naturalna

Skóra naturalna należy do materiałów naturalnych, jest to surowiec wykorzystywany

w przemyśle budowy instrumentów muzycznych pozyskiwany ze zwierząt. Przykładowe
zastosowania skóry w konstrukcji instrumentów muzycznych:
–

elementy miechów w akordeonach i fisharmoniach,

–

naciągi membranowych instrumentów perkusyjnych,

–

membrany poduszek klap do przykrywania otworów w korpusach saksofonów,

–

skórzane ligaturki do klarnetów i saksofonów.

Korek

Korek – jest materiałem naturalnym. Pozyskiwany jest z kory dębu korkowego, zawsze

zielonej odmiany śródziemnomorskiej. Materiał ten stosowany jest do tłumienia uderzeń
w mechanizmach instrumentów dętych drewnianych. Korek jest również sprężystym
elementem pośredniczącym umożliwiającym wciskowe połączenie korpusów instrumentów
dętych drewnianych. Za pomocą korka łączone z baryłką lub fajką (w saksofonach) są również
ustniki tych instrumentów. Z tego materiału wykonywane są również niektóre poduszki do
zakrywania otworów w instrumentach dętych drewnianych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1. Co to są tworzywa sztuczne?
2. Jaki jest ogólny podział tworzyw sztucznych?
3. Jakie są wspólne cechy charakterystyczne tworzyw sztucznych?
4. jakie znasz rodzaje tworzyw sztucznych stosowanych do budowy elementów

instrumentów muzycznych?

5. jakie zalety i wady są charakterystyczne dla tworzyw sztucznych?
6. Jakie elementy instrumentów muzycznych z poszczególnych grup wykonane są z tworzyw

sztucznych?

7. Jakie właściwości posiada tworzywo Gore - Tex?
8. Jaką rolę w budowie fortepianów i pianin pełni filc?
9. Jakie zastosowanie w budowie instrumentów muzycznych posiada skóra naturalna?
10. Jakie funkcje pełni korek w instrumentach dętych drewnianych?

4.3.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Zidentyfikuj rodzaj tworzywa sztucznego stanowiącego element konstrukcyjny

instrumentu muzycznego.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) przeanalizować treści zawarte w ćwiczeniu,
2) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
3) zapoznać się z cechami charakterystycznymi poszczególnych rodzajów tworzyw

sztucznych,

4) przyporządkować odpowiednie próbki do właściwego rodzaju tworzywa sztucznego,
5) zapisać wyniki i porównać z prawidłowymi odpowiedziami.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

zeszyt,

–

próbki różnych rodzajów tworzyw sztucznych, będących elementami konstrukcyjnymi
instrumentów muzycznych,

–

katalogi tworzyw sztucznych,

Ćwiczenie 2

Rozpoznaj materiał próbek wykonanych z tworzyw sztucznych i wskaż możliwe

zastosowania tego materiału do budowy instrumentów muzycznych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) przeanalizować treści zawarte w ćwiczeniu,
2) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
3) zapoznać się z zastosowaniem tworzyw sztucznych do budowy instrumentów

muzycznych,

4) zidentyfikować rodzaj materiału, z którego wykonana jest dana próbka,
5) określić możliwe zastosowania materiału próbki do budowy elementów instrumentu

muzycznego,

6) zapisać wyniki i wyciągnąć wnioski.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

zeszyt,

–

próbki różnych rodzajów materiałów (tworzyw sztucznych, skóry, filcu, korka)

–

katalogi instrumentów muzycznych.

Ćwiczenie 3

Dobierz materiał konstrukcyjny z tworzyw sztucznych lub naturalnych, do wykonania

zadanego elementu instrumentu muzycznego.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) przeanalizować treści zawarte w ćwiczeniu,
2) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
3) określić funkcję jaką pełni w instrumencie zadany element,
4) dobrać materiał z którego można wykonać zadany element instrumentu muzycznego,
5) zapisać wyniki i wyciągnąć wnioski.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

zeszyt,

–

elementy instrumentów muzycznych,

–

próbki różnych rodzajów materiałów (tworzyw sztucznych, skóry, filcu, korka),

–

katalogi instrumentów muzycznych.

4.3.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) określić podstawowe właściwości fizyczne tworzyw sztucznych?



2) zdefiniować pojęcia: duromery, plastomery, eleastomery?



3) określić

przykładowe

zastosowania

ebonitu

konstrukcji

instrumentów muzycznych?



4) określić przykładowe zastosowania tworzywa ABS w konstrukcji

instrumentów muzycznych?



5) określić przykładowe zastosowania nylonu i poliestrów w konstrukcji

instrumentów muzycznych?



6) określić cechy charakterystyczne materiału Gore - Tex?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

7) określić

przykładowe

zastosowanie

tworzywa

Gore - Tex

w konstrukcji instrumentów muzycznych?



8) określić wpływ grubości i twardości filcu pokrywającego główkę

młoteczka na barwę dźwięku struny fortepianu?



9) określić zastosowanie skóry i korka do budowy instrumentów?



10) dobrać odpowiedni materiał do wytworzenia zadanego elementu

konstrukcyjnego instrumentu muzycznego?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.4. Suszenie i sezonowanie drewna

4.4.1. Materiał nauczania

4.4.1.1. Warunki fizykochemiczne suszenia i sezonowania

Suszenie i sezonowanie drewna ma na celu uzyskanie przez materiał konstrukcyjny

odpowiednich parametrów, związanych przede wszystkim z jego wilgotnością. Odpowiednia
wilgotność drewna zapewnia prawidłowe zachowanie materiału w już gotowym instrumencie.
W procesach suszenia drewno może być również nasączane składnikami impregnującymi
i uodporniającymi na oddziaływanie środowiska – zmiany temperatury, zmiany wilgotności,
oddziaływanie światła, oddziaływanie czynników chemicznych i tym podobne.

Do warunków fizykochemicznych suszenia zalicza się:

–

temperaturę suszenia,

–

szybkość przepływu powietrza,

–

wilgotność powietrza,

–

ciśnienie podczas suszenia w komorach próżniowych,

–

skład atmosfery w komorze suszarni lub komorze próżniowej.
Warunki fizykochemiczne suszenia warunkują tempo procesu usuwania wilgoci z drewna.

Zwiększenie temperatury, zmniejszenie wilgotności powietrza, zwiększenie szybkości
przepływu powietrza oraz zwiększenie podciśnienia w komorach próżniowych przyśpiesza
wysychanie drewna. Należy pamiętać, że zbyt szybkie prowadzenie procesu suszenia może
spowodować pękanie drewna. Przygotowanie materiału do wykonywania instrumentów
muzycznych

wymaga

zastosowania

szczególnie

dokładnie

dobranych

parametrów

fizykochemicznych suszenia, ze względu na konieczność uzyskania optymalnych własności
akustycznych i mechanicznych.

W komorach suszarniczych drewno ustawiane jest warstwami w stosy. Na szybkość

suszenia znaczny wpływ ma szybkość ruchu powietrza w kanałach między warstwami tarcicy.
Ruch powietrza opływającego drewno podczas suszenia utrzymuje niezbędną dla parowania
różnicę ciśnień pary wodnej w poszczególnych warstwach suszonej tarcicy i na jej
powierzchni. Zbyt mała szybkość powietrza przylegającego do drewna powoduje zaleganie na
powierzchni drewna powietrza nasyconego parą wodną i niedostateczne jego odparowanie, co
sprzyja pleśnieniu drewna. W komorach suszarniczych w wymuszonym procesie suszenia
minimalna prędkość przepływu powietrza w kanałach miedzy warstwami tarcicy wynosi 1 m/s,
prędkość maksymalna nie przekracza 4 m/s.

Szybkość suszenia zależy również od wymiarów suszonych sortymentów drewna – ze

wzrostem wymiarów czas suszenia się wydłuża.

Sezonowanie drewna to proces suszenia zachodzący w sposób naturalny, czyli

w przewiewnym, zadaszonym miejscu; drewno jest układane w stosy na przekładkach
umożliwiających swobodną cyrkulację powietrza. Sezonowanie może być stosowane jako
proces samodzielny, lub jako kontynuacja procesu suszenia.

Głównym celem sezonowania drewna jest wyrównanie jej wilgotności, a przez to

likwidacja miejscowych naprężeń wewnętrznych, które zawsze powstają przy suszeniu drewna.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 16. Przykładowa zależność czasu suszenia od grubości, wilgotności i gatunku drewna tarcicy [10]

Przechowywanie materiałów tartych na wolnym powietrzu należy prowadzić w taki

sposób, aby zabezpieczyć je przed uszkodzeniem oraz przed szkodliwymi czynnikami
atmosferycznymi i szkodnikami biologicznymi (grzyby, owady). Suszenie na wolnym
powietrzu charakteryzuje się brakiem możliwości regulacji wilgotności końcowej drewna.

Po zakończeniu sezonowania należy dokonać pomiaru wilgotności drewna w różnych
miejscach losowo wybranych desek. Jeśli wyniki pomiaru wskazują na właściwą wilgotność
drewna (8–12%) i nie wykazują nadmiernego rozrzutu wilgotności, tarcicę taką można
przeznaczyć do dalszej obróbki.

Rys. 17. Sezonowanie drewna - tarcica ustawiona w stos [10]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.4.1.2. Suszarnie i komory próżniowe

Aby parametry suszenia były stabilne, a jednocześnie by była możliwość ich regulacji,

proces ten odbywa się w odpowiednio przystosowanych suszarniach lub komorach
próżniowych. Suszarnie wyposażone są w urządzenia automatycznej regulacji parametrów
suszenia. W komorze suszarniczej odbywa się przyspieszony proces suszenia, oparty na
zasadach suszenia naturalnego. Wilgotność, temperatura oraz inne parametry fizyczne
i chemiczne są ściśle kontrolowane przez system sterowania w taki sposób, aby zachować
korzystne właściwości fizykochemiczne suszonego drewna.

Typowy przebieg procesu suszenia składa się z następujących etapów:

–

rozgrzewanie – ma na celu doprowadzenie drewna do odpowiedniej temperatury,

–

suszenie właściwe zachodzące w odpowiedniej atmosferze,

–

kondycjonowanie – ma na celu odpuszczenie naprężeń powstałych w drewnie w trakcie
procesu suszenia,

–

schładzanie – obniżenie temperatury drewna umożliwiające rozładunek.
Proces suszenia w warunkach przemysłowych odbywa się w cyklu automatycznym i jest

w pełni kontrolowany przez mikroprocesor sterownika. Sterownik pozwala na ciągły pomiar
wilgotności drewna, a także pomiar wilgotności i temperatury powietrza. System pomiarowy
sterownika składa się z czujnika temperatury powietrza, czujnika wilgotności powietrza oraz
sond do pomiaru wilgotności drewna.

Najważniejsze dane wejściowe konieczne do ustalenia parametrów pracy suszarni to:

–

rodzaj drewna,

–

gabaryty suszonego sortymentu,

–

żądana wilgotność końcowa.

Suszarnie do drewna dzielą się na:

–

suszarnie konwencjonalne komorowe,

–

suszarnie kondensacyjne,

–

podsuszarki,

–

suszarnie ciągłego działania.

Rys. 18. Przykładowy schemat budowy suszarni konwencjonalnej, pracującej w sposób cykliczny [10]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Typowa komorowa suszarnia konwencjonalna, pracująca cyklicznie składa się

z następujących zespołów:
1. Komora suszarnicza – konstrukcją nośną jest szkielet utworzony ze słupów kratownic.

Obudowa jest wykonana w wersji z płyt warstwowych o bardzo dobrej izolacyjności.

2. Zespół wentylacyjny – zespół ten umieszczony jest między dachem a stropem pozornym.
3. Instalacja grzejna.
4. Instalacja nawilżająca.
5. Zespół kominków nawiewno – wywiewnych umieszczonych w przedniej i tylnej ścianie

komory.

6. Drzwi załadowcze.
7. Drzwi rewizyjne do doraźnej inspekcji komory podczas procesu suszenia.
8. Układ sterowania automatycznego.

Rys. 19. Widok ogólny suszarni komorowej [12]

Komory próżniowe umożliwiają przyśpieszone suszenie drewna, co spowodowane jest

występującym podciśnieniem w komorze próżniowej. Komory próżniowe pozwalają również
na prowadzenie zabiegów związanych z nasączaniem drewna substancjami impregnującymi.

Rys. 20. Schemat budowy komory próżniowej [11]

Typowa komora próżniowa zbudowana jest w postaci stalowego walca, jedno z den walca

zaopatrzone jest w drzwi, które są szczelnie zamykane. Wsad do komory ładowany jest do
wózka, który wjeżdża do komory na szynach. Z komorą próżniową współpracują pompy
podciśnieniowe, układy podgrzewania, układy przygotowywania atmosfery roboczej.
Sterowanie procesem suszenia podciśnieniowego odbywa się automatycznie, zgodnie

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

z zadanym programem. Najważniejsze dane wejściowe konieczne do ustalenia parametrów
pracy komory próżniowej w procesie suszenia to:
–

rodzaj drewna,

–

gabaryty suszonego sortymentu,

–

parametry atmosfery roboczej,

–

żądana wilgotność końcowa.

Rys. 21. Widok ogólny komory próżniowej [11]

Więcej informacji na temat budowy suszarni i komór ciśnieniowych do suszenia i cieplnej

obróbki drewna znajdziesz w literaturze [3] oraz stronach internetowych [8, 9, 10]. Na stronie
http://www.hamech.pl znajdziesz animacje przedstawiające dokładnie konstrukcję i zasadę
działania suszarni komorowych.

Podczas wszelkich prac związanych z suszeniem i sezonowaniem drewna należy zwrócić

szczególną uwagę na stosowanie przepisów ochrony przeciwpożarowej, ze względu na duże
zagrożenie pożarowe.

4.4.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1. Co to jest suszenie i sezonowanie drewna?
2. Jaki jest cel suszenia drewna?
3. Jaki jest cel sezonowania drewna?
4. W jakich warunkach odbywa się sezonowanie drewna?
5. Jakie mogą być skutki niewłaściwie prowadzonego procesu suszenia drewna?
6. Jakie rozróżniasz warunki fizykochemiczne suszenia drewna?
7. Jaki jest wpływ warunków suszenia na czas suszenia?
8. Jakie są dane wejściowe niezbędne do ustalenia programu pracy suszarni?
9. Jaki jest ogólny schemat suszarni do suszenia drewna?
10. Jakie podstawowe zespoły wchodzą w skład suszarni komorowej?
11. Jakie funkcje spełnia układ automatycznego sterowania pracą suszarni?
12. Jaki jest ogólny schemat komory próżniowej do suszenia drewna?

4.4.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Określ wyposażenie suszarni do suszenia drewna.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) przeanalizować treści zawarte w ćwiczeniu,
2) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
3) określić zadania komór suszarniczych,
4) zapoznać się z ogólną budową komór suszarniczych,
5) rozpoznać zastosowanie wentylatorów,
6) rozpoznać zasadę działania układów podgrzewających,
7) rozpoznać zasadę działania układów przygotowania atmosfery do suszenia,
8) określić sposób załadunku i rozładunku komory suszarniczej,
9) rozpoznać rolę układów sterujących pracą komory suszarniczej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

zeszyt,

–

katalogi komór suszarniczych z podanymi parametrami pracy,

–

schematy przedstawiające przykłady rozwiązań poszczególnych układów funkcjonalnych
komór suszarniczych.

Ćwiczenie 2

Określ wyposażenie komór próżniowych przeznaczonych do suszenia drewna.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) przeanalizować treści zawarte w ćwiczeniu,
2) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,
3) określić zadania komór próżniowych,
4) zapoznać się z ogólną budową komór próżniowych,
5) określić zasadę działania pomp podciśnieniowych,
6) rozpoznać zasadę działania układów podgrzewających,
7) rozpoznać zasadę działania układów przygotowania atmosfery do suszenia,
8) określić sposób załadunku i rozładunku komory próżniowej,
9) rozpoznać rolę układów sterujących pracą komory próżniowej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

zeszyt,

–

katalogi komór próżniowych z podanymi parametrami pracy,

–

schematy przedstawiające przykłady rozwiązań poszczególnych układów funkcjonalnych
komór próżniowych.

Ćwiczenie 3

Dobierz parametry suszenia tarcicy rezonansowej.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) przeanalizować treści zawarte w ćwiczeniu,
2) zorganizować stanowisko pracy do wykonania ćwiczenia,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3) określić wymiary gabarytowe tarcicy,
4) określić całkowitą objętość wsadu do komory suszarniczej,
5) określić wilgotność początkową tarcicy,
6) określić wymagany czas cyklu suszenia, przy założeniu minimalnych odkształceń tarcicy,
7) dobrać parametry pracy suszarni.

Wyposażenie stanowiska pracy:

–

zeszyt,

–

katalogi suszarni komorowych,

–

tablice pomocnicze do określania parametrów suszenia.

4.4.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) zdefiniować pojęcia: suszenie i sezonowanie drewna?



2) określić celowość suszenia i sezonowania drewna?



3) wskazać zagrożenia związane z suszeniem drewna?



4) określić sposób przygotowywania drewna do procesu suszenia

w komorach suszarniczych i komorach próżniowych?



5) wskazać skutki błędnego prowadzenia procesu suszenia?



6) określić parametry fizykochemiczne suszenia drewna?



7) określić zależność między parametrami suszenia a czasem trwania

procesu suszenia?



8) określić budowę komory suszarniczej do suszenia drewna?



9) określić budowę komory próżniowej do suszenia drewna?



10) określić rolę układów sterujących pracą komór suszarniczych

i próżniowych?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5. SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ

INSTRUKCJA DLA UCZNIA

1. Przeczytaj uważnie instrukcję.
2. Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.
3. Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.
4. Test zawiera 20 zadań. Do każdego zadania dołączone są 4 możliwości odpowiedzi.

Tylko jedna jest prawidłowa.

5. Udzielaj odpowiedzi na załączonej karcie odpowiedzi, stawiając w odpowiedniej rubryce

znak X. W przypadku pomyłki należy błędną odpowiedź zaznaczyć kółkiem, a następnie
ponownie zakreślić odpowiedź prawidłową.

6. Niektóre zadania wymagają stosunkowo prostych obliczeń, które powinieneś wykonać

przed wskazaniem poprawnego wyniku.

7. Test składa się z dwóch części. Część I zawiera zadania z poziomu podstawowego. Część

II zawiera zadania z poziomu ponadpodstawowego – zadania te mogą przysporzyć Ci
trudności, gdyż są na poziomie wyższym niż pozostałe (dotyczy to pytań o numerach od
16 do 20).

8. Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.
9. Jeśli udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłóż jego rozwiązanie

na później i wróć do niego, gdy zostanie Ci wolny czas.

10. Na rozwiązanie testu masz 60 minut.

Powodzenia!

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH

1. Zamieszczona poniżej ilustracja przedstawia przekrój

a) podłużny promieniowy drewna.
b) poprzeczny drewna.
c) podłużny styczny drewna.
d) poprzeczny połączony z przekrojem stycznym drewna.

2. Cewki w drzewach iglastych

a) przewodzą wodę i składniki odżywcze z łyka do wewnętrznych obszarów pnia.
b) przewodzą wodę i składniki odżywcze z rdzenia do łyka.
c) przewodzą wodę oraz nadają drewnu sztywność i wytrzymałość mechaniczną.
d) magazynują składniki odżywcze na okres zimowy.

3. Wady budowy drewna przedstawione na ilustracji to

a) a – pęknięcia promieniowe,

b – mimośrodowość rdzenia.

b) a – wielordzenność,

b – mimośrodowość rdzenia.

c) a – sęki w przekroju poprzecznym,

b – wielordzenność.

d) a – pęknięcia promieniowe jednoosiowe,

b – pęknięcia promieniowe dwuosiowe.

4. Wada budowy drewna przedstawiona na ilustracji to

a) wielordzenność.
b) skręt włókien.
c) sęki w przekroju podłużnym.
d) pęknięcia wzdłużne.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5. Ze wzrostem wilgotności drewno

a) na przemian kurczy się i pęcznieje.
b) zmienia jedynie swoją masę.
c) pęcznieje.
d) kurczy się.

6. Tworzywem drzewnym nie jest

a) płyta MDF.
b) fornir.
c) płyta stolarska.
d) płyta wiórowa.

7. Sklejki wykonane są z

a) fornirów i płyt wiórowych.
b) fornirów i obłogów.
c) naprzemiennie ułożonych obłogów i fornirów.
d) dwóch rodzajów fornirów.

8. Tworzywa sztuczne charakteryzują się

a) budową krystaliczną.
b) właściwościami izotropowymi.
c) dobrą przewodnością cieplną.
d) złą przewodnością elektryczną.

9. Metale charakteryzują się

a) dobrą przewodnością cieplną.
b) dobrą izolacyjnością cieplną.
c) złą przewodnością elektryczną.
d) brakiem właściwości ferromagnetycznych.

10. Żeliwo to stop żelaza

a) z węglem.
b) z krzemem i manganem.
c) z miedzią.
d) z cyną.

11. Brąz to stop miedzi

a) z cyną.
b) z ołowiem.
c) z cynkiem.
d) z glinem.

12. Korpusy instrumentów dętych drewnianych wykonywane są

a) wyłącznie z drewna.
b) tylko z metalu lub drewna.
c) wyłącznie z tworzywa ABS lub drewna.
d) ze wszystkich wymienionych powyżej materiałów.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

13. Klapy w instrumentach dętych drewnianych mogą być pokrywane

a) niklem.
b) srebrem.
c) złotem.
d) każdym z wymienionych powyżej metali.

14. Tworzywa sztuczne nie mogą być stosowane do wytwarzania

a) naciągów membranowych instrumentów perkusyjnych.
b) ustników instrumentów dętych blaszanych.
c) korpusów saksofonów.
d) strun fortepianowych.

15. Zbyt szybkie prowadzenie procesu suszenia drewna może prowadzić do

a) pęknięcia na skutek skurczu.
b) pęknięcia na skutek pęcznienia.
c) pęknięcia na skutek wydłużenia materiału.
d) skręt włókien w tarcicy.

16. Wskaż wykres, który nie może być wykresem próby rozciągania

17. Określ wilgotność próbki drewna, mając dane: masa drewna wilgotnego G

= 440 g,

masa drewna po wysuszeniu G

= 400g

a) W = 20%.
b) W = 25%.
c) W = 1%.
d) W = 10%.

18. Określ masę drewna po wysuszeniu, mając dane: masa drewna przed suszeniem

= 500g, wilgotność drewna 19%

a) G

= 400 g.

b) G

= 375 g.

c) G

= 420 g.

d) G

= 300 g.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

19. Określ gatunek drewna na podstawie ilustracji i opisu

Drewno białe z żółtawym odcieniem, lekko połyskujące. Twardziel
nie zabarwiona – nie odróżnia się od bielu. Słoje wyraźne, drewno
późne słabo rozwinięte. Granice słojów wyraźne. Przewody żywiczne
słabo widoczne, występują pęcherze żywiczne. Sęki zdrowe są jasne,
sęki zepsute są bardzo ciemne. Drewno średnio ciężkie.
Stosowane do wytwarzania płyt rezonansowych w fortepianach

a) sosna.
b) świerk wysokogórski.
c) palisander.
d) dąb.

20. Zidentyfikuj na podstawie ilustracji i opisu materiały konstrukcyjne zastosowane do

wyrobu instrumentów muzycznych

materiał stosowany w budowie instrumentów dętych
drewnianych

tworzywo naturalne

metale w minimalnym stopniu ulegające wpływom
otoczenia

materiał kruchy, izolator elektryczny

a) 1 – korek, 2 – skóra, 3 – metale szlachetne, 4 – ebonit.
b) 1 – korek, 2 – tworzywo sztuczne, 3 – mosiądz i stal, 4 – kauczuk.
c) 1 – rurka z tworzywa sztucznego, 2 – stal oksydowana, 3 – metale szlachetne,

4 – ebonit.

d) 1 – skóra, 2 – skóra, 3 – metale szlachetne, 4 – ebonit.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

KARTA ODPOWIEDZI

Imię i nazwisko ...............................................................................

Dobieranie materiałów konstrukcyjnych

Zakreśl poprawną odpowiedź.

zadania

Odpowiedź

Punkty

Razem:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

6. LITERATURA

1. Bilczuk A., Lenik K. Malec M.: Podstawy konstrukcji drewnianych. Wydawnictwo

Uczelniane Politechniki Lubelskiej, Lublin 1994

2. Glijer L.: Suszenie i parowanie drewna. Wydawnictwo Wieś Jutra, 2007
3. Jurczyk J.: Stolarstwo. Wydawnictwo Czasopism i Książek Technicznych SIGMA – NOT

Sp. z o.o., Warszawa 1992

4. Praca zbiorowa: Mały poradnik mechanika. WNT Warszawa 1996
5. Reblitz, A.: Piano, Servicing, Tuning and Rebuilding, Lancham 1993, Vestal Press
6. Vogel B.: Fortepian polski. Warszawa 1995, Sutkowski Edition
7. Walther S.: Towaroznawstwo drzewne. WSiP
8. http://www.ekopol.com.pl
9. http://www.elvac.pl
10. http://www.hamech.pl

Literatura metodyczna
11. Dretkiewicz-Więch J.: ABC nauczyciela przedmiotów zawodowych. Operacyjne cele

kształcenia. Zeszyt 32. CODN, Warszawa 1994

12. Ornatowski T., Figurski J.: Praktyczna nauka zawodu. ITeE, Radom 2000