Materialforschung

Den Geigen unter den Lack geschaut

Forschende haben Geigenholz mit Neutronen durchleuchtet. (Symbolbild)

Forschende haben Geigenholz mit Neutronen durchleuchtet. (Symbolbild)

Am Paul Scherrer Institut haben Forschende Geigenholz mit Neutronen durchleuchtet. Damit wollten sie den Einfluss des Lackierens auf die Instrumente ermitteln.

"So viel Lack wie nötig, so wenig wie möglich", das ist die Devise. Der Lack schützt das Geigenholz zuverlässig vor Feuchtigkeit, zu viel davon kann jedoch den Klang beeinträchtigen, wie Forschende des Paul Scherrer Instituts (PSI), der ETH Zürich und der Forschungsanstalt Empa berichten. Sie nutzten die Neutronenquelle SINQ am PSI, um Holzproben zu durchleuchten und den Effekt verschiedener Behandlungsschritte zu ergründen. Von ihren Ergebnissen berichteten sie kürzlich im Fachblatt "Scientific Reports".

Geigenbauer lackieren die Aussenseite der Instrumente, um sie vor Feuchtigkeit, Schmutz und Abnutzung zu schützen. Bis eine Geige fertig lackiert ist, braucht es jedoch mehrere Schritte. Nach verschiedenen Vorbehandlungen folgt der eigentliche Lack. Üblicherweise bestehen Überzugslacke aus Naturharzen, die in Öl oder Spiritus gelöst werden, wie das PSI in einer Mitteilung festhielt.

Nur vollständig Behandlung schützt

Nur eine komplette Lackierung aus Vorbehandlung und Lack sei wirklich effektiv, fasste Sarah Lämmlein von der Empa, Erstautorin der Studie, die Ergebnisse der Studie zusammen. Das Holz nehme dann nur halb so viel Wasser aus der Luft auf wie eine unbehandelte Probe. Die Aufnahme und Abgabe von Feuchtigkeit kann das Holz einer Geige zum Quellen und Schwinden bringen und dadurch stark beschädigen. Die Holzfeuchte beeinflusst zudem die Klangeigenschaften.

Für die Untersuchung behandelten die Forschenden kleine Stücke von Geigenholz mit sieben Kombinationen verschiedener Vorbehandlungsmittel und Überzugslacke. Beraten wurden die Wissenschaftler dabei von der Zürcher Geigenbaumeisterin Ulrike Dederer.

Während die Vorbehandlungsmittel ins Holz einziehen, bildet der Überzugslack eine bis zu 70 Mikrometer dicke Schicht auf der Oberfläche des Holzes - etwa so dick wie ein menschliches Haar also, wie das PSI schrieb.

Die behandelten Holzstücke sowie ein unbehandeltes setzten Lämmlein und ihre Kollegen in einer Klimakammer abwechselnd hoher und tiefer Luftfeuchtigkeit aus. Währenddessen durchleuchteten die Forschenden das Holz mit Neutronenbildgebung. Neutronen sind ladungsneutrale Teilchen, die an Wasserstoffatomen (die auch in Wasser vorkommen) von ihrer geraden Bahn abgelenkt werden. Anhand des Ablenkungsmusters konnten die Forschenden so hochauflösend ermitteln, wo das Holz wie schnell Wasser aufnahm oder abgab.

Abgenutzte Stellen können fatal sein

Die Holzproben nur mit Vorbehandlungsmitteln, aber ohne Überzugslack, sollten stark abgenutzte Stellen an einer Geige simulieren. Diese Proben nahmen recht schnell grosse Mengen Wasser auf. Für ein Instrument kann das fatal sein, insbesondere wenn es an verschiedenen Stellen unterschiedlich schnell Feuchtigkeit aufnimmt und abgibt. "Es kann sich also lohnen, die Lackierung an diesen abgenutzten Stellen nachzubessern", sagte David Mannes vom PSI.

Zu viel Lack ist allerdings auch nicht gut, wie die Forschenden nach weiteren Analysen feststellten. Mehr und dickere Lackschichten veränderten das Schwingungsverhalten der Holzproben. "Jedes Material schwingt anders, und Lack dämpft die Schwingung besonders stark", so Lämmlein. Das Lackieren verändert somit auch den Klang der Geige, was Instrumentenbauer bereits bei der Planung des Instruments berücksichtigen müssen.

https://www.nature.com/articles/s41598-019-54991-5

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