如图所示,滑雪板的基本结构中心是层压木芯。木芯的上下两侧环绕着复合材料层,两侧则由侧壁构成。顶板固定在顶板上,边缘和底部固定在底板上。这些层和组件所用的材料和形状可能千差万别,下文将详细介绍每个结构部分。
核心是滑雪板的中心结构,它决定了滑雪板的很多特性。大部分纵向强度和刚度都来自核心,并且被视为滑雪板的一部分,其他所有部件都附着于核心。
大多数滑雪板芯由硬木层压条制成,例如山毛榉、桦木、白杨、泡桐、富马木、白蜡木、冷杉、枫木、云杉、杨木或竹子,通常是将不同种类的木条层压在一起。使用木材是因为它手感轻盈,减震性能好,不易变形,共振也相当低。
不过,经常会添加许多其他材料来代替木材作为芯材,包括:
碳——轻、活泼、坚固、抗压性能极佳,但价格昂贵。
凯夫拉纤维——坚固、相当轻、抗拉强度高、减震性能好。
铝蜂窝——非常轻且坚固,但价格昂贵且阻尼能力较差。
玻璃纤维——相对坚固、轻便且价格低廉。
钛——非常轻且坚固,具有良好的阻尼性能,但价格昂贵。
空气——如果使用得当,空气可以减轻滑雪板芯的重量,而不会对滑雪板芯的强度产生任何重大影响。
泡沫——如果在核心中使用大量泡沫,通常使用复合扭力箱来实现滑雪板的大部分强度和弯曲特性。
木芯由沿着滑雪板长度方向排列的层压硬木条制成。芯木部分的长度会因芯木类型的不同而有所差异,但木材通常会从板尖延伸至板尾。所使用的木条通常采用不同的木材,并以不同的方式排列,并且可能在某些区域使用其他材料,例如泡沫、碳纤维或钛合金。通过在层压板中使用不同类型的木条,制造商能够充分利用其芯木中多种木材的特性,从而更精准地塑造滑雪板的特性。这样做是为了赋予滑雪板不同区域不同的强度、弯曲度和重量。将层压木条粘合在一起,然后通过数控机床精确切割成形。
有些滑雪板芯的顶部还融入了脊状结构和形状,这通常体现在顶板的形状上。利用这些脊状结构和形状是赋予滑雪板不同的柔韧性、刚度或重量特性的另一种方式。
雪板侧壁是指滑雪板金属边缘上方沿着边缘的区域。根据滑雪板不同层末端的加工方式,雪板侧壁的结构有三种。
ABS侧壁/三明治结构 指滑雪板的每一层都是平的,并在两侧嵌入ABS 侧壁以保护核心。这种设计通常用于竞赛滑雪板,因为它能很好地将压力传递到边缘。ABS侧壁使滑雪板的扭转刚度更高,边缘抓地力更强,抗冲击性更强。然而,它们很重,在滑行时更容易被边缘损坏。
帽盖结构复合层和顶片覆盖在核心层上,密封雪板边缘。这种设计使雪板更轻,并且由于其弧形设计,顶片通常更不易损坏。然而,帽盖结构的扭转刚度较低,导致高速下边缘抓地力和操控性较差。
半盖结构这是其他两种结构的混合体,其中复合层向下环绕核心,而表层部分环绕并与较小的侧壁连接。这种设计能够将压力良好地传递到边缘,并且相当轻便灵活。
滑雪板上经常会发现混合帽结构,滑雪板的中部有一个 ABS 侧壁,在尖端变成帽结构。
使用的侧壁通常由 ABS 塑料制成,底部通常有橡胶层以吸收冲击力,也可能包含其他材料层,例如铝和竹子。当侧壁在滑雪板的头尾处终止时,其核心部分由塑料尖端壁保护。
滑雪板的大部分扭转强度都源于复合层。这些复合层位于滑雪板核心的上方和下方,既保护滑雪板核心,又赋予滑雪板新的强度和性能。复合层可以使用多种不同类型的复合材料,最常见的是玻璃纤维,但使用碳纤维、凯夫拉纤维和钛合金的复合层也很常见。通常会使用几种不同的复合层,每层都由不同的材料制成。与滑雪板核心一样,这使得能够利用几种不同材料的强度和性能,从而进一步增强滑雪板的性能。
对于玻璃纤维复合层,玻璃纤维的编织或结构一般有两种方式:
双轴包裹在双轴包裹中,玻璃纤维束以 90°相互编织在一起,从而产生轻质、可靠且宽容的层。
三轴包裹在三轴包裹中,玻璃纤维束以 +45°、0° 和 -45°编织,这再次产生了轻质、可靠和宽容的层,但与双轴包裹相比具有更高的扭转刚度和响应。
玻璃纤维板浸渍了树脂,树脂将玻璃纤维板粘合在一起并赋予其强度。
顶板是滑雪板顶部的一层。它包含图案,同时也是滑雪板内部部件的保护层。顶板通常只有几毫米厚,可以由多种材料制成,包括尼龙、木材、玻璃纤维、塑料和复合材料。
在滑雪板上添加图案主要有两种方式:
封装图案被印在纸张、布料或类似材料上,并置于透明表层或表层上涂一层透明漆。这使得图案位于表层下方或内部,但可以透过表层材料看到。所使用的材料和油墨必须经过精心挑选,否则会影响表层与下方复合层之间的粘合。
升华使用特殊油墨、合适的塑料和高温,将图案熔合到表层材料中。这使得图案成为表层的一部分,颜色贯穿整个材料,即使表层被刮伤,图案依然清晰可见。
底座由聚乙烯塑料 P-Tex 制成。大多数底座材料后面都会带有数字(例如“sintered 2000”)。该数字指的是聚乙烯的分子量。数字越大,P-Tex 的分子量就越高,这意味着底座质量更好、更耐用。
基底有两种类型:挤压基底和烧结基底:
挤压成型——这是将基材熔化后切割成形的方法。挤压成型的基材制造成本低,维护成本低,但耐用性较差,速度也较慢。它们更光滑,孔隙率更低,因此不会吸收太多蜡,但如果基材不上蜡,整体性能也不会受到太大影响。
烧结——将基材研磨成粉末,加热、压制并切割成形。烧结基材的制造成本更高,但更耐用、更快速。烧结基材孔隙率高,吸蜡性好,但如果不上蜡,性能会下降,而且更难修复。
烧结底座还可以添加石墨和其他材料,使其滑行速度更快、更耐用。添加石墨是因为石墨具有导电性。滑雪板滑行时,底座和雪之间会产生静电荷,从而增加摩擦力。石墨有助于消散静电荷,减少摩擦力,使底座滑行速度更快。石墨底座比普通烧结底座可以容纳更多的蜡,这进一步提高了滑行速度。
基底上的图形通常是这样实现的:要么将图形印在基底层上方的一层上,并用透明的基底材料看穿图形;要么使用由不同颜色的 P-Tex 片制成的基底,这些片通过机器精确切割以配合在一起。
滑雪板刃由钢或不锈钢制成,并通过位于下层复合材料层和底部之间的T形嵌件固定在滑雪板上。滑雪板刃有两种类型:全包刃和部分包刃。
全包边全包边是指一段金属刃环绕雪板一周,并在一端连接。这是雪板最坚固的刃型,但如果损坏严重,修复起来可能比较困难。
部分包裹部分包裹边缘是指边缘仅沿着雪板侧面的侧切部分延伸。由于使用的金属较少,这可以使雪板略微减轻重量,尤其是在尖端处,从而使雪板更容易转弯。然而,由于失去了连续的金属长度,边缘并不总是那么坚固,并且会使雪板的尖端更容易损坏。在某些雪板上,边缘似乎延伸到尖端,但这些部分由不同长度的金属制成,通常是铝。这使得尖端和尾部更坚固而不会增加太多重量,但由于仍然失去了连续的金属长度,它仍然不如全包裹边缘那么坚固。
滑雪板的所有部件都用树脂(通常是环氧树脂)粘合在一起。选择正确的树脂类型和用量非常重要,因为这会影响滑雪板的强度、重量和柔韧性。滑雪板偶尔会发生分层,即不同层开始分离。这种情况的发生是因为在制造滑雪板时,树脂没有将滑雪板粘合得足够牢固。
滑雪板底部涂上蜡,可以减少与雪面的摩擦,从而提高滑行速度。蜡最重要的特性包括:尽可能降低底部与雪面之间的摩擦系数;足够坚硬,使雪晶不会渗透蜡层,使底部能够牢牢抓住雪面;以及防水。
蜡有两种类型:碳氢蜡和氟碳蜡。碳氢蜡以石蜡为基础,是最常用的蜡类型。它们能最深入地渗透到P-Tex基底,用热蜡棒涂抹时,持久性最佳。氟碳蜡与碳氢蜡的不同之处在于,它们由碳分子构成,氟原子带负电荷,而碳氢蜡中的氢原子带中性电荷。这使得氟碳蜡具有更好的防水防尘性能,减少摩擦,并使蜡的上蜡速度更快。氟碳蜡通常仅供竞速滑雪者使用,因为它们价格昂贵,并且需要更多准备工作。通常,滑雪板先用碳氢蜡上蜡,然后再在上面涂抹氟碳蜡(如果要使用)。
蜡的设计适用于不同温度的雪。市面上有很多全天候蜡,旨在适应所有条件,但实际上它们只是中等温度的蜡。不同温度蜡的主要区别在于它们的硬度。较硬的蜡会产生更大的摩擦力,因此应该使用尽可能软的蜡,但蜡仍然需要比雪更硬,以防止基底材料抓住雪面并增加摩擦力。较冷的雪更硬,需要较硬的蜡;而较热的雪更软、更湿,需要较软的蜡,并添加更多疏水添加剂以更好地防水。
对于普通滑雪者来说,全温度碳氢蜡可以很好地完成这项工作,并能让他们在各种条件下获得相当快的滑行速度。
当雪基在雪地上滑动时,会产生静电荷,从而增加摩擦力。蜡中添加石墨有助于将这些电荷从雪基底部传导出去,从而产生更好的防静电性能。这可以减少雪基和雪地之间的静电荷,从而减少静电产生的摩擦。
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