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剛強度泡沫芯材|完美契合谷愛淩的“逆天動作”,滑雪闆核心設計不可小觑!

2022年2月8日上午10點,在北京首鋼滑雪大跳台舉行的北京2022年冬奧會自由式滑雪女子大跳台決賽中,中國選手谷愛淩奪得冠軍。

站在48米高的出發點上,谷愛淩雙手下垂,順着雪坡下滑,雪闆高速前進,大跳台将她抛向焦點,翻轉、翻轉、翻轉、翻轉 …… 身體的旋轉将她的視線拽向萬裡無雲的天空,4周半,1620度,在此之前,曆史上沒有女孩挑戰過的一個動作,包括谷愛淩自己。

剛強度泡沫芯材|完美契合谷愛淩的“逆天動作”,滑雪闆核心設計不可小觑!

在競技運動之前,自由式滑雪首先是極限運動,競技者駕馭腳下的雪闆沖向空中,可能劃過優美的弧線,也可能無法控制地摔向雪場的某個角落,高光時刻與痛苦體驗往往在分毫之間,運動的張力被放大到極緻。

隻有19歲的谷愛淩,創造紀錄的同時,也再次重新整理了我們的認知。瑞士滑雪品牌FACTION為其定制的"人中之龍"滑雪闆,為冠軍增添了濃郁的中國風。

剛強度泡沫芯材|完美契合谷愛淩的“逆天動作”,滑雪闆核心設計不可小觑!

△ 2022北京冬奧會中國滑雪運動員定制款滑雪闆 圖源:FACTION

● 滑雪闆的核心設計要求

雖然技術實力、體力、耐力和靈活性是任何運動員(無論是職業運動員還是業餘選手)所需要的,但助力運動員實作更好成績的滑雪闆也起着不可估量的作用。高性能的滑雪闆首先保證重量和強度。它必須足夠輕,既可以在雪地中更好地漂浮,但又足夠堅固,可以在滑雪者突然停下來時吸收落地的沖擊力。這對于闆子就要求有極高的穩定性。

滑雪闆的核心設計是很重要的,因為芯層決定了滑雪者将感受到的振動量。滑雪闆下坡或穿越地形的速度會導緻振動,進而影響滑雪者。太多的震動會使滑雪者疲憊不堪,很難控制滑雪闆。為了消除這種情況,滑雪工程師試圖設計一種内部結構,在不犧牲滑雪闆壽命的情況下吸收盡可能多的振動。盡管滑雪闆看起來是一種相當簡單的輕質合成材料,但其設計中涉及的因素是基于複雜的實體、工程和材料科學原理。

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△ Faction Prodigy 0.0 滑雪闆輕便、寬容且靈活,是一款針對新興自由式滑雪者的新型号。Prodigy 0.0 具有更柔軟的彈性和混合木材和泡沫芯,具有多功能定向雙形狀,便于正常或切換騎行

● 大衆市場的滑雪闆用材

每個制造商制作滑雪闆的方法略有不同,但基本結構非常相似。

為入門級能力或精打細算的使用者設計的滑雪闆往往由更柔軟、更溫和、更寬容的聚氨酯泡沫芯制成,具有更少的彈性回彈特性,可保持騎行平穩和可控。與金屬和密度更大的木材相比,這些更便宜的核心通常密度較低,并且當彎度在轉彎過程中被您的體重壓縮時,往往會以較少的能量加載。

與較硬的滑雪闆相比,泡沫滑雪闆在轉彎出口釋放能量,回彈更少。這些特征很好地轉化為初學者或中級使用者發展他們的力量、形式和技術。泡沫滑雪闆在低速到中等速度下運作時令人愉悅,因為它們易于彎曲也導緻在較高速度下的響應性降低。

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△ 圖源:lib-tech

滑雪闆制造商生産具有不同重量、抗扭剛度和縱向彎曲組合的滑雪闆芯,為不同風格和能力水準的滑雪者提供各種滑雪闆。大多數制造商為大衆市場設計的滑雪闆仍然是用木芯建造的,以木材為主的核心有多種價位可供選擇,并提供流行的轉彎流行混合和直道穩定性,這讓習慣滑雪的人感到高興。但發泡材料行業人士看來,這或許是滑雪闆大衆市場難以走向高端的沾沾自喜。

為了适應經驗豐富的專業滑雪運動員的激進、快速騎行風格,少部分制造商通過将複合層與具有異國情調的材料(如Titanal、三軸玻璃纖維以及有高強度泡沫組合的碳纖維)混合來加強木芯,進而生産出更硬的滑雪闆。

● 專業級滑雪闆的芯材

對于專業級滑雪闆用内芯,如果您沒有使用正确的材料,您就不可能成為赢家。

越野滑雪的核心被認為是滑雪最重要的部分,因為它負責滑雪的強度和靈活性。這個核心,以前是用木頭制成的,現在是用各種材料建造的。随着在越野滑雪中引入金屬,滑雪闆的材料現在變得至關重要。滑雪制造商和愛好者分為兩大陣營,一派更喜歡木頭,如許多越野滑雪闆制造商仍然更喜歡将木材作為内芯,另一派則選擇泡沫材料,像XC 滑雪闆制造商就堅定支援泡沫。

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△滑雪闆結構:1)超高分子聚乙烯 2)高号錳鋼鋼邊條 3)橡皮條 4)玻纖 5)聚氨酯發泡芯材 6)ABS減震邊條 7)碳纖維 8)防滑、防水抗劃傷面闆。滑雪闆的核心位于玻璃纖維下方,是闆子的其餘部分包裹的部分。核心構成了滑雪闆的大部分厚度。這通常由複合泡沫、木材、蜂窩闆或其他複合材料的組合制成,并帶有安裝綁定所需的金屬插件組。

以木材為核心,越野滑雪闆制造商需要極高的精度,同時比對每對滑雪闆使用的木材的數量、類型、樣式和切割。這樣左右滑雪闆在高速時才能以相同的方式運動。木芯由沿闆的長度延伸的層壓硬木條制成。水曲柳、山毛榉、白楊和白蠟樹木是滑雪闆中最常見的木材。但木芯也并非完全獨立使用,有時也會需要泡沫支援。這樣做是為了給滑雪闆的不同區域提供不同的強度、彎曲度和重量,進而産生不同的特性和特征。

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△ 許多制造商将PU泡沫注塑成芯的形狀

泡沫最早是在20世紀70年代作為核心材料引入的,現代滑雪闆的部分木芯也正在被泡沫芯取代。基于泡沫的内芯使滑雪闆比同類産品更輕。此外,基于泡沫的越野滑雪闆的構造相對容易,因為它可以吸收不同的振動并有助于制造商設計曲線。前面提到過,大多數泡沫芯由聚氨酯制成,由蜂窩制成的核心重量輕,而且非常堅固。泡沫芯在制造過程中更容易控制,比木材更好地吸收振動。它還有一個額外的優點,就是比木材便宜。是以這些越野滑雪闆的成本最終低于帶有木芯的滑雪闆。

盡管泡沫有輕量化優勢,但随着更多材料的出現和代替,一些制造商不再用泡沫用作主要材料,因為他們擔心闆子會很快失去拱度并且有點軟,泡沫芯有時會失去彈性。而使用木芯可以確定從闆上獲得平穩的響應和活潑的彎曲。雖然泡沫仍可以出現在一些核心的低應力區域以減輕重量,然而,他們可能小觑了泡沫的無敵進化。

許多滑雪公司仍然宣傳木頭他們滑雪闆的精華。泡沫是為核心材料開發的,但需要相當長的時間才能獲得耐用且足夠堅固的高性能泡沫。需要承認,傳統的泡沫強度和耐用性是個大問題,以及今天仍然用于非常低端滑雪闆的注射滑雪闆技術,給泡沫作為一個整體家庭帶來了非常壞的名聲。然而高性能泡沫和出色的設計克服了這一技術挑戰。

泡沫需要被強化或制成非常高的密度,以獲得足夠高的強度和耐用性。高性能泡沫,是時候展示它真正的絕技了!

●PMI泡沫:為高性能滑雪闆增值

在專業級滑闆中,泡沫被一些制造商認為邊緣化的壓力之下,DPS反其道而行之,将航天級的泡沫引入其新産品 Pagoda Tour 系列核心層。該泡沫具有令人難以置信的強度、能量和更輕的重量以及出色的下坡性能。當夾在兩個預浸碳層壓闆之間,并結合大量的泡桐和一些白蠟木時,結果是泡沫滑雪闆非常輕巧,讓您在下降時既堅固又自信,但相對較輕,可讓您更愉快地上升。

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△ Pagoda Tour 的木材和泡沫被層壓并分層成坯料。這會産生一個由白蠟木、泡桐和泡沫組成的垂直層壓芯,而不是每種材料的單獨水準層。垂直方向為建構核心增加了更多的勞動力和精度,但在相同數量的材料下增加了剛度。圖源:wildsnow

這種航天級的泡沫就是經過精心設計的閉孔剛性聚甲基丙烯酰亞胺 (PMI) 泡沫。它有無可挑剔的高機械性能:具有高比強度和高比模量;它的拉伸、壓縮、彎曲和剪切強度和模量遠遠優于其他泡沫或輕木芯,如PVC、PU、PET,并且是各向同性的。

與單獨的實心複合層壓闆相比,PMI泡沫夾芯複合材料具有更高的強度重量比,并且必須快速傳遞時,這是PMI泡沫夾芯闆比實芯複合闆具有巨大的優勢。PMI泡沫最終使滑雪闆必須承受這項頂級競技運動的高動态壓力。

剛強度泡沫芯材|完美契合谷愛淩的“逆天動作”,滑雪闆核心設計不可小觑!

△ 帶有蒙皮的PMI泡沫,碳纖維和泡沫夾芯闆适用于重量極輕的應用 圖源:Rock West Composites

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△ 越野滑雪闆PMI内芯 圖源:赢創

許多冬季運動愛好者重新發現了越野滑雪,進而推動了冬季運動的新趨勢。多年來,越野滑雪變得越來越流行,尤其是受到德國頂級運動員成功的啟發,挪威滑雪闆制造商 Madshus 一直使用赢創的ROHACELL高性能PMI硬質泡沫作為其滑雪闆芯的組成部分。

● 讓複合材料共赢

雖然高性能泡沫通常非常昂貴,但它們具有非常獨特的性能組合。當與木材結合使用時可以實作兩全其美:滑雪闆重量輕,但仍保持阻尼和創新設計,進而使木芯滑雪闆受到歡迎。

夾層設計的覆寫層由纖維塑膠複合材料和高性能泡沫的組合對于現代運動器材來說越來越重要。通過加熱和壓力應用,高強度PMI泡沫可以與所有傳統塑膠結合,形成極其耐用的複合材料。

具有由 CFRP 等材料制成的覆寫層的複合材料可實作高強度、剛性設計且重量極輕。這些材料非常适用于輕便但耐用的運動器材,例如越野滑雪和速降滑雪闆、賽車車輪、球拍、曲棍球棒、滑雪闆和沖浪闆。

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△圖源:Mtbachelor

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