重量和纤维分数

From Monkey Wiki, a guide to snowboard construction
This page is a translated version of the page Weights and fiber fraction and the translation is 100% complete.

关于完成的滑雪板的重量,总会出现许多问题。它必须像它一样重吗?它的重量合理吗?尝试减重的最佳方法是什么?在你对某些问题进行调查之后,不可避免地会出现另一个问题:滑雪板是否包含合理数量的环氧树脂?

要回答这些问题,你需要在整个过程中进行一些仔细的测量并应用一些数学。


称重一切

在层压板之前,先对板上的所有物品进行称重。有些东西很容易测量,比如板底和边刃的重量。只需按比例扔它们,看看它们的重量是多少克。你也可以为板芯和嵌件执行此操作。当大部分材料留在滑雪板中时,你也可以用于非常轻的物品。VDS橡胶就是一个很好的例子:进入一个合理尺寸的滑雪板的所有橡胶重量大约为24克,超过它通常留在板上的一半,所以只需将它扔到一个秤上,不要担心会得到什么 最后修剪掉了。你可以通过VDS重量引入的错误数量微乎其微。

但是,如果材料没有塑造到板的确切尺寸,如顶板或玻璃纤维?我们通常会将这些碎片加大尺寸并稍后修剪掉多余部分,以解决上篮过程中的微小对齐错误。它们很重,通常在板外需要修剪很多。如果你只是在一个刻度上折腾你的顶层,你会高估它对最终板重量的贡献。

对于这些,你需要你的板区域。任何合理的CAD程序都能帮助你非常准确地计算出来。你可以称量一平方米的玻璃纤维和顶板材料,然后计算在裁剪时将在板上留下多少。

让我们用塑料顶板制作的最后一块板作为例子。它是一块粉末板,长168厘米,腰部24.8厘米,侧面11米,鼻子到尾部有3厘米的锥形。

  • 简单的称重:
    • 我在连接边缘后将底座和边缘称重:668g。
    • VDS橡胶:24克。
    • 核心,侧壁附着:1409克。
    • 八个嵌件用于单个装订位置(嘿,该板适合我!):40g。
  • 更烦人的东西:
    • 该板面积为659.81平方英寸,即0.42568302平方米。
    • 我使用的22盎司玻璃纤维是每平方米810.79克。 因此,对于两层玻璃,保留在板中的玻璃为690.2791g。 做数学将每平方码22盎司转换成每平方米克数(或者只是把它放入Bing),你会发现我的“22oz”玻璃真的差不多是24盎司。 VectorPly E-TLX 2200的数据表说它应该是23.55盎司,但我测量了一些 切割的玻璃产生了我在这里的数字。
    • 我在这块板上使用的PBT顶板重量为每平方米693.077778克,因此在我修剪板后剩下的顶板是295.0314克。

到目前为止,我们达到了3126.3105g。但这并不是滑雪板上的一切。剩下的是环氧树脂。 很容易知道混合多少(对于这块板,总共750克,太多,你会看到),但你怎么知道板上剩下的东西? 我们可以在压制和修剪后对板进行称重,但在进行任何会改变上述重物的重量之前。正如我已经指出的那样,修剪滑雪板会切断一些VDS,但这很小。虽然基础研磨会改变基部和边缘的重量。

因此,只需在将板完全修剪后再对板进行称重,然后减去其他所有内容。剩下的是保留在滑雪板中的环氧树脂重量的非常合理的近似值。在这个例子中,最终板的重量为3586g,因此我们估计环氧树脂重量为459.6895g。


纤维分数

玻璃纤维与周围环氧树脂的比例称为“纤维分数”,对于你构建的每块滑雪板来说,测量它是一件好事。你希望争取“高”部分纤维与环氧树脂。有多高是值得商榷的,但在像我们这样的应用中,50%到65%的比例是合理的。如果你走得太高,你可能会得到非常微弱的干燥玻璃区域,如果你太低,那么你就会有太多的环氧树脂没有支撑纤维,这也很弱。

如果你使用过多的环氧树脂,或者如果你在层压过程中留下环氧树脂,你的结果可能会太低。如果过度按压板,可能会导致过压,这会挤出比预期更多的环氧树脂。

我们上面计算的460g环氧树脂在上面的板中在不同的地方:注入到顶部和底部玻璃纤维层,板底材料和PBT顶片的小孔中,以及木芯的孔中(这肯定是 比所涉及的塑料更深更大。如果我们假设已经推入这些其他材料的环氧树脂的量很小,那么它的绝大部分必须在玻璃层中混合。如果你看一块切割板的横截面,这是一个合理的假设。

鉴于此,我们可以计算玻璃层的纤维分数,即这些玻璃纤维层的分数。在这种情况下,使用690.2791g玻璃和459.6895g,纤维分数为60.03%。

这也称为“纤维体积比”或“纤维体积分数”,维基百科页面[1]是进一步阅读的好地方。

减重

那么,你在哪里可以减轻滑雪板的重量?最好的起点是查看当前重量的来源。以下是上述滑雪板的综合细分:

  • 带边墙的板芯:1409克(39.29%)
  • 玻璃纤维:690克(19.25%)
  • 板底和边刃:668克(18.63%)
  • 环氧树脂:460克(12.82%)
  • PBT顶片:295克(8.23%)
  • 嵌件(8):40克(1.12%)
  • VDS橡胶:24克(0.67%)

其中一些你不能改变很多,比如板底和边刃。在我的情况下,我做了一个完整的包边,所以一个部分包边将节省一些重量。我从来没有单独测量边刃的重量,所以我没有关于我可以节省多少钱的确实数据,但我猜它会有一小部分。

我可以尝试确保板上的环氧树脂残留量更少; 然而,60%的纤维含量实际上已经非常合理了。更进一步可能会导致层压板缺乏树脂。

我可以尝试使用更轻的顶片材料。该板上的PBT厚度为0.024“,版本为0.018”。较薄的PBT重约25%左右,所以我可以减掉大约73g左右......这与从板上移除一些嵌件大致相同,我已经在这种情况下做了。(对于更薄的PBT有一些经验,我很乐意为更厚的顶片支付额外的73克!)

试图减重的最佳地方是板芯和玻璃纤维。请注意,较轻的玻璃也会支持较少的环氧树脂,因此随着玻璃纤维重量的减少,环氧树脂的重量会下降。我可以使用更轻的玻璃纤维,加入碳纤维或凯夫拉纤维来弥补差异。我有一些E-TLX 1900,每平方米大约669克,这将使玻璃纤维重量约为569g,节省约18%。 如果我们假设(没有证据,但似乎合理)环氧树脂重量也下降了18%,那么我将最终板重量减少约204克,或约5.6%。

当然我已经猜到了环氧树脂的节省,而且我没有考虑到我用来弥补刚度的碳纤维或凯夫拉纤维的额外重量,但这是一个合理的大概估计,对于帮助决定是有用的 如果测试是值得的。你可以使用有关不同木材重量的数据,更薄的板芯重量的投影等进行其他合理的估算。


其他变量

你可能会注意到我确实遗漏了滑雪板的一部分:板头和板尾的垫片。我没有对上面例子中使用的滑雪板进行测量,但这些测量的重量在我的结构中通常很小。但是它们也应该被包括在内。

我还使用了顶片是塑料的例子,即它吸收了最少量的环氧树脂。这使我可以假设绝大多数环氧树脂在玻璃中,因此计算出合理的纤维分数。但是我现在倾向于使用木饰面板,吸收大量环氧树脂,顶部也有一些环氧树脂。这显然使得纤维分数计算无效,除非我们考虑顶层中环氧树脂的比例。我还没有真正找到一个衡量它的好方法。