Effect of extractions on dynamic mechanical properties of white mulberry (Morus alba)

International audienceVibrational properties of wood are affected by several parameters, of which extractives can be one of the most important ones. Wood for European musical instruments has been often studied, but traditional Middle Eastern ones had been left unnoticed. In this study white mulberry (Morus alba L.), the main material for long-necked lutes in Iran, was extracted by five solvents of various polarities (water included). Free-free bar forced vibrations were used to measure longitudinal (L) loss tangent (tanδ), storage (elastic) modulus (E′) and specific modulus (E′/γ) in the acoustic range. Their anisotropy between the 3 axes of orthotropy was determined by DMA (dynamic mechanical analysis). Native wood had a quite low EL′/γ but its tanδ was smaller than expected, and the anisotropy of tanδ and E′/γ was very low. Removal of extractives caused tanδ to increase and moduli to decrease. Acetone, the most effective solvent on damping despite a moderate extraction yield, increased tanδL by at least 20% but did not modify E′/γ as much. When used successively, its effects masked those of solvents used afterwards. Anisotropy of E′/γ was nearly unchanged after extraction in methanol or hot water, while tanδ was much more increased in R than in T direction. Results suggest that in white mulberry, damping is governed more by nature and localization of extractives rather than by their crud abundance

The effect of traditional hygro-thermal pretreatments on the acoustical characteristics of white mulberry wood (Morus alba)

The wood used in making musical instruments usually undergoes pre-treatments or conditioning. Some processes have resulted from laboratory research, while many treatments are applied by craftsmen usingtraditional methods that have not yet been scientifically assessed. This paper is based on laboratory methods which simulate hydrothermal pre-treatments traditionally applied by Iranian lute makers tomulberry (Morus alba), an important wood for lutes from the Middle East to Japan. By applying a cyclic process, drying (60°C) and ambient re-conditioning, which mimics wood seasoning and short-termaging, the damping coefficient (tanδ) was decreased down to 10% without negatively affecting specific modulus of elasticity (E’/ρ). Long-term (up to 4 months) soaking in cold water removed extractives, and decreased density as well as E’/ρ, but did not affect tanδ. Short-term hot water treatment removed as many extractives, but caused a smaller decrease in E’/ρ than cold water, and significantly increasedtanδ. This paper helps to clarify some traditional processes used by instrument makers, and can provide a basis for necessary cross-cultural scientific studies in the future

Caractérisation du bois de Mûrier blanc (Morus alba L.) en référence à son utilisation dans les luths Iraniens

This work aims at studying the several divers properties (Physico-mechanical, biological and chemical) of white Mulberry (Morus alba L.), as the leading material used in fabrication of Iranian lutes. The vibrational characteristic of this species is measured in relation with secondary metabolites (extractives) as well as three artisanal hygro-thermal treatments adapted to laboratory scale. White Mulberry wood is characterized with a moderate specific modulus, less than expected damping and a low anisotropy between three directions. It is specified that this species cannot be described with the same standards as other woods used in European classical instruments. Using independent and successive extractions reveal that two types of extraneous compounds govern the damping in this wood, some raising it, when the rest have a decreasing effect. These compounds are not all extractable by the same solvents. Long time immersion in water at ambient temperature hardly changes mechanical properties of the species, however, it can leave wood with irreversible defects. Hot water treatment at 70°C results for damping and moduli to be increased and decreased respectively. These changes are time related. Several mild desorption and adsorption cycles, seem to reduce damping without greatly endangering the moduli. White Mulberry wood is found to be very durable towards fungi, even in extreme conditions. Water leaching seems to be affectless on this species resistance towards basidiomycetes. This wood is rated moderately durable towards termites and becomes sensible after water leaching. Extractives seem to play important role in this wood natural resistance, as they are found to have toxic effect on termites. Resorcinol, a phenol, is the leading compound in the extractives of white Mulberry. Fatty acids, sterols, higher hydrocarbons, and aromatic compounds are also found as the constituents of secondary metabolites. Resorcinol is documented to cause irritations close to what is normally experienced by the fabricants working with white Mulberry for a long time.L'objectif est de mieux connaître les diverses propriétés (physico-mécaniques, biologiques et chimiques) du bois de Mûrier blanc (Morus alba L.), en tant que matériau éminemment utilisé dans la fabrication de luths Iraniens. La différence de caractéristiques vibratoires de cette espèce a été mesurée en fonction de la présence d'extractibles, mais aussi pour trois traitements artisanaux qui ont été adaptés à l'échelle du laboratoire. Le bois Mûrier blanc est caractérisé par un module spécifique modéré, un amortissement plus bas que prévu et une anisotropie faible entre ses trois axes. Il est précisé que cette espèce ne peut pas être classifiée avec les mêmes normes que les autres bois utilisés pour les instruments classiques Européens. En utilisant les deux extractions indépendantes et successives, il est révélé que l'amortissement est régi par deux types d'extraits, certains l'abaissent et certains l'augmentent. Ces composés ne sont pas tous extractibles par les mêmes solvants. L'immersion de longue durée dans une eau à température ambiante ne modifie pas les propriétés mécaniques de l'espèce, toutefois, elle peut laisser le bois avec des défauts irréversibles. Un court traitement à l'eau chaude (70°C) entraîne l'augmentation de l'amortissement et la diminution du module spécifique. Dans ce dernier cas, des modifications sont presque progressives avec le temps. Le bois de Mûrier blanc semble être " très durable " par rapport à une attaque fongique, même dans des conditions extrêmes. Le délavage dans l'eau n'a pas d'effets sur la résistance de cette espèce contre basidiomycètes. Ce bois est classé " moyennement durable " contre l'attaque des termites et devient sensible après le délavage. Ses extractibles ont donc des effets toxique sur les termites. Les phénols, acides gras, stérols, hydrocarbures supérieurs, et composés aromatiques sont les composés présents dans les extraits de cette espèce. Le résorcinol, composé prédominant trouvé dans l'espèce, a été récemment rapporté comme la cause de plusieurs problèmes de santé, ce qui est aujourd'hui observé chez les artisans Iraniens

Characterization of white Mulberry wood (Morus alba L.) considering its usage in Iranian lutes

L'objectif est de mieux connaître les diverses propriétés (physico-mécaniques, biologiques et chimiques) du bois de Mûrier blanc (Morus alba L.), en tant que matériau éminemment utilisé dans la fabrication de luths Iraniens. La différence de caractéristiques vibratoires de cette espèce a été mesurée en fonction de la présence d'extractibles, mais aussi pour trois traitements artisanaux qui ont été adaptés à l'échelle du laboratoire.Le bois Mûrier blanc est caractérisé par un module spécifique modéré, un amortissement plus bas que prévu et une anisotropie faible entre ses trois axes. Il est précisé que cette espèce ne peut pas être classifiée avec les mêmes normes que les autres bois utilisés pour les instruments classiques Européens. En utilisant les deux extractions indépendantes et successives, il est révélé que l'amortissement est régi par deux types d'extraits, certains l'abaissent et certains l'augmentent. Ces composés ne sont pas tous extractibles par les mêmes solvants. L'immersion de longue durée dans une eau à température ambiante ne modifie pas les propriétés mécaniques de l'espèce, toutefois, elle peut laisser le bois avec des défauts irréversibles. Un court traitement à l'eau chaude (70°C) entraîne l'augmentation de l'amortissement et la diminution du module spécifique. Dans ce dernier cas, des modifications sont presque progressives avec le temps.Le bois de Mûrier blanc semble être « très durable » par rapport à une attaque fongique, même dans des conditions extrêmes. Le délavage dans l'eau n'a pas d'effets sur la résistance de cette espèce contre basidiomycètes. Ce bois est classé « moyennement durable » contre l'attaque des termites et devient sensible après le délavage. Ses extractibles ont donc des effets toxique sur les termites. Les phénols, acides gras, stérols, hydrocarbures supérieurs, et composés aromatiques sont les composés présents dans les extraits de cette espèce. Le résorcinol, composé prédominant trouvé dans l'espèce, a été récemment rapporté comme la cause de plusieurs problèmes de santé, ce qui est aujourd'hui observé chez les artisans Iraniens.This work aims at studying the several divers properties (Physico-mechanical, biological and chemical) of white Mulberry (Morus alba L.), as the leading material used in fabrication of Iranian lutes. The vibrational characteristic of this species is measured in relation with secondary metabolites (extractives) as well as three artisanal hygro-thermal treatments adapted to laboratory scale.White Mulberry wood is characterized with a moderate specific modulus, less than expected damping and a low anisotropy between three directions. It is specified that this species cannot be described with the same standards as other woods used in European classical instruments. Using independent and successive extractions reveal that two types of extraneous compounds govern the damping in this wood, some raising it, when the rest have a decreasing effect. These compounds are not all extractable by the same solvents.Long time immersion in water at ambient temperature hardly changes mechanical properties of the species, however, it can leave wood with irreversible defects. Hot water treatment at 70°C results for damping and moduli to be increased and decreased respectively. These changes are time related. Several mild desorption and adsorption cycles, seem to reduce damping without greatly endangering the moduli. White Mulberry wood is found to be very durable towards fungi, even in extreme conditions. Water leaching seems to be affectless on this species resistance towards basidiomycetes. This wood is rated moderately durable towards termites and becomes sensible after water leaching. Extractives seem to play important role in this wood natural resistance, as they are found to have toxic effect on termites. Resorcinol, a phenol, is the leading compound in the extractives of white Mulberry. Fatty acids, sterols, higher hydrocarbons, and aromatic compounds are also found as the constituents of secondary metabolites. Resorcinol is documented to cause irritations close to what is normally experienced by the fabricants working with white Mulberry for a long time

Caractérisation du bois de Mûrier blanc (Morus alba L.) en référence à son utilisation dans les luths Iraniens

L'objectif est de mieux connaître les diverses propriétés (physico-mécaniques, biologiques et chimiques) du bois de Mûrier blanc (Morus alba L.), en tant que matériau éminemment utilisé dans la fabrication de luths Iraniens. La différence de caractéristiques vibratoires de cette espèce a été mesurée en fonction de la présence d'extractibles, mais aussi pour trois traitements artisanaux qui ont été adaptés à l'échelle du laboratoire.Le bois Mûrier blanc est caractérisé par un module spécifique modéré, un amortissement plus bas que prévu et une anisotropie faible entre ses trois axes. Il est précisé que cette espèce ne peut pas être classifiée avec les mêmes normes que les autres bois utilisés pour les instruments classiques Européens. En utilisant les deux extractions indépendantes et successives, il est révélé que l'amortissement est régi par deux types d'extraits, certains l'abaissent et certains l'augmentent. Ces composés ne sont pas tous extractibles par les mêmes solvants. L'immersion de longue durée dans une eau à température ambiante ne modifie pas les propriétés mécaniques de l'espèce, toutefois, elle peut laisser le bois avec des défauts irréversibles. Un court traitement à l'eau chaude (70C) entraîne l'augmentation de l'amortissement et la diminution du module spécifique. Dans ce dernier cas, des modifications sont presque progressives avec le temps.Le bois de Mûrier blanc semble être très durable par rapport à une attaque fongique, même dans des conditions extrêmes. Le délavage dans l'eau n'a pas d'effets sur la résistance de cette espèce contre basidiomycètes. Ce bois est classé moyennement durable contre l'attaque des termites et devient sensible après le délavage. Ses extractibles ont donc des effets toxique sur les termites. Les phénols, acides gras, stérols, hydrocarbures supérieurs, et composés aromatiques sont les composés présents dans les extraits de cette espèce. Le résorcinol, composé prédominant trouvé dans l'espèce, a été récemment rapporté comme la cause de plusieurs problèmes de santé, ce qui est aujourd'hui observé chez les artisans Iraniens.This work aims at studying the several divers properties (Physico-mechanical, biological and chemical) of white Mulberry (Morus alba L.), as the leading material used in fabrication of Iranian lutes. The vibrational characteristic of this species is measured in relation with secondary metabolites (extractives) as well as three artisanal hygro-thermal treatments adapted to laboratory scale.White Mulberry wood is characterized with a moderate specific modulus, less than expected damping and a low anisotropy between three directions. It is specified that this species cannot be described with the same standards as other woods used in European classical instruments. Using independent and successive extractions reveal that two types of extraneous compounds govern the damping in this wood, some raising it, when the rest have a decreasing effect. These compounds are not all extractable by the same solvents.Long time immersion in water at ambient temperature hardly changes mechanical properties of the species, however, it can leave wood with irreversible defects. Hot water treatment at 70C results for damping and moduli to be increased and decreased respectively. These changes are time related. Several mild desorption and adsorption cycles, seem to reduce damping without greatly endangering the moduli. White Mulberry wood is found to be very durable towards fungi, even in extreme conditions. Water leaching seems to be affectless on this species resistance towards basidiomycetes. This wood is rated moderately durable towards termites and becomes sensible after water leaching. Extractives seem to play important role in this wood natural resistance, as they are found to have toxic effect on termites. Resorcinol, a phenol, is the leading compound in the extractives of white Mulberry. Fatty acids, sterols, higher hydrocarbons, and aromatic compounds are also found as the constituents of secondary metabolites. Resorcinol is documented to cause irritations close to what is normally experienced by the fabricants working with white Mulberry for a long time.MONTPELLIER-BU Sciences (341722106) / SudocSudocFranceF

Natural durability and extractive content of Mulberry wood from Iran

Mulberry wood (Morus alba L.) is traditionally used in Iran to manufacture music instruments such as tar and setar. But little is know and contradictory statements are found on the natural durability of Morus alba. Moreover, in many cases, Iranian instrument makers leave freshly cut Mulberry timber into water (cold or hot) for a time period depending on the craftsman habit, without any real knowledge or rationalization of the process. It is believed that this step induces a better acoustic behaviour of the wood. It also has to be underline that the leaching waters are very aggressive and contribute to severe skin disorders amongst the wood workers. In this study, the natural durability of leached (according to EN84) and un-leached Morus alba was evaluated against both fungi and termites. The fungal tests followed the guidelines of XP Cen/TS 15083-1, and the wood was exposed to temperate and tropical fungal strains. The termite tests were performed according to EN 117 and the mass loss of the samples was measured along with the visual rating. As a second step, wood powder was extracted using different solvents (including water) and preliminary tests on the activity of these extracts on termites were conducted. The chemical analysis of these extractives is still on going

Natural durability and dimensional stability of white mulberry (Morus alba L.) for Middle Eastern lutes

Instrument makers prefer wood species which not only have excellent acoustical properties, but also tend to keep their natural state when going through preparations and pretreatments. In this study long time water soaking, a common protocol among Iranian lute makers, was used to investigate the natural durability and dimensional stability of White mulberry (Morus alba L.). The wood of white mulberry, which is the only source for making Iranian lutes for more than a century, was examined for its natural resistance towards fungi and termites. Samples were also studied for their dimensional change during four months of water soaking. White mulberry, whether leached or unleached, showed to be a very resistant species towards both termites and fungi. Gradual removal of the extractives during water immersion resulted in an increase in partial shrinkage. It was concluded that water leaching, though not affecting the natural durability, tends to reduce the dimensional stability of white mulberry.Los fabricantes de instrumentos musicales (lauderos) prefieren madera de especies que no solo tengan excelentes propiedades acústicas, sino que además tiendan a mantener su estado natural durante su fabricación y pretratamientos. En este estudio se hicieron pruebas de inmersión en agua, un protocolo común entre los lauderos iraníes, para determinar la durabilidad natural y estabilidad dimensional de la madera de mora blanca (Morus alba L.). La madera de esta especie, la cual es la única que ha utilizado para la fabricación de los laúdes iraníes por más de un siglo, fue probada para determinar su resistencia natural al ataque de hongos y termitas. Los especímenes fueron estudiados para detectar cambios en sus dimensiones durante cuatro meses de inmersión en agua. La madera en estudio, lixiviada o no, mostró muy alta resistencia tanto al ataque de hongos como al de termitas. La remoción gradual de extractivos durante la inmersión resultó en un incremento en la contracción parcial. Se concluyó que, aun cuando la lixiviación en agua no afecta la durabilidad natural, tiende a reducir la estabilidad dimensional de la madera de mora blanca

Toxicity potential in the extraneous compounds of white mulberry wood (Morus alba)

International audienceThe health problems amongst musical instrument makers working on the White mulberry (Morus alba), lead to investigate the toxicity potential of wood extractives. Five solvents of different polarity and two methods of extractions were used to ensure a thorough, clear and classified compound removal. The compounds were identified using qualitative GC-mass and the toxicity were determined by studying their effect on termite survival (Reticulitermes flavipes). The results indicated the presence of different compound categories like phenols, higher hydrocarbons, fatty acids, sterols and aromatic components in the extractives. These compounds were not removable by just one solvent and the order of removal was polarity related. The extractives were found toxic towards termites. Resorcinol, which corresponded to the highest proportion of peaks in the GC-mass spectra, has been assigned as the possible compound responsible for the allergic reactions by the artisans