人造常溫雪的製造方法與工藝
2023-06-11 09:24:51
本發明涉及一種人造雪、其製造方法以及由其製成的雪道，尤其涉及一種不受季節和溫度限制的用於滑雪的人造雪以及由其製成的雪道，該人造雪鋪裝在不同坡度的雪道上。
背景技術：
滑雪是一項廣泛受到人們喜愛的運動，但是，這項運動需要在一定的氣候條件如環境溫度較低的情況下才能形成天然雪，因此，利用天然雪滑雪這項運動受到環境溫度和季節時間的限制。尤其是在滑雪場中，由於受到環境溫度、季節時間以及雪量的限制，因而滑雪場的經營時間有限，製造雪道的成本和工作量巨大，因此滑雪場的收益受此限制的影響極大。在滑雪場中，為了儘可能減小環境溫度和季節時間的影響、增加雪量，通常使用造雪裝置將水製造成雪，再利用所得到的人造雪鋪成雪道。這種方式消耗大量水和能量，造雪時間長，成本相當高，並且仍然受到環境溫度和季節時間的嚴重限制。除了這種主要的方式之外，為了減小滑雪運動受環境溫度和季節時間的影響，為了更方便地享受滑雪運動的樂趣，目前還有兩類方式用來解決不易得到天然雪這一問題。一類方式是利用有機材料的顆粒吸附水並膨脹來製造人造雪。為了改善這種人造雪與天然雪的相似性，這類方式中有的技術方案還在製造過程中加入有機的交聯劑來改善顆粒之間的積聚性，加入無機物質如滑石等來提高顆粒的流動性。這一類方式仍然要使用大量的水，製造工藝複雜，所得到的人造雪的特性也不是很理想，並且還存在水分蒸發的問題。另一類方式是利用水以外的固體材料來模擬天然雪所形成的雪道的特性。在這類方式中。一些技術方案是以有機物顆粒與固體滑劑相混合來製造人造雪，固體滑劑用於使顆粒之間具有一定的粘接性和流動性。還有一些技術方案則僅是以人造設備來模擬滑雪時的感覺，例如滑塑料毛刷，這種方案是將用尼龍等高分子材料製作的毛刷成片設置在如斜坡等位置處，滑雪板在塑料毛刷上滑行，這種方案有的俗稱為「滑牙刷」。有的方案將類似每根毛刷的頭部製作成弧形，俗稱為「滑蘑菇」。這類方式也可統稱為滑旱雪，現有技術所能提供的滑雪感覺和效果與滑天然雪相比有相當的差距，並且其製造和使用都較複雜，所製造的雪道也不能用作使用天然雪的雪道。目前滑雪場還是以用水造雪為主來增加雪量，上述兩類替代方式的使用範圍很有限，尚未找到一種能夠大規模替代人工造雪的方式，因此，還需要研發能夠良好地模擬天然雪的特性、製造簡單、使用方便、並且能夠大規模替代用水造雪的技術。
技術實現要素：
本發明之目的在於提供一種人造常溫雪，其能夠良好地模擬天然雪的特性，製造簡單，使用方便，大幅降低環境溫度和季節時間對滑雪的限制，顯著增加滑雪場的效益。由此，本發明提供一種用於滑雪的人造常溫雪，其由包括帶有磁性的固體顆粒的人造常溫雪雪粒組成。優選地，該人造常溫雪適用於滑雪場的滑雪，成片鋪裝在不同坡度的雪道上。優選地，為追求更多不同的滑雪感覺，所述的顆粒剩磁可以在1000-9000高斯任意選擇。更具體地，在2000-9000高斯的範圍內選擇。更具體地，為2000-2300高斯。當固體顆粒為鐵氧體時，剩磁優選為2000-2300高斯。本發明還提供一種雪道，其包括本發明的人造常溫雪。優選地，該雪道還包括由若干永磁體塊組成的強磁層，這些永磁體塊按極性一致的形式排列在雪道的基礎上，在人造常溫雪的下方形成強磁層。本發明利用磁性材料所具有的磁性來模擬天然雪的特性，最重要的是所模擬的雪能夠解決兩個問題：1)可團聚性，即雪粒能夠如天然雪一樣團聚在一起形成一定形狀的穩定分布，從而粘附在不同坡度的雪道上；2)阻尼分散性，即團聚在一起形成一定形狀的模擬雪能夠如天然雪那樣很容易在外力作用下改變形狀，帶阻尼地接受塑形和分散，甚至分散為更小的團或單獨的顆粒，這種特性是滑雪所必需的，它可以給滑雪者提供減速、控制方向、乃至制動所需的阻力。通過在帶磁性的固體顆粒外附著能夠改變表面性能的材料層，例如高分子材料層或金屬鍍層，能夠對帶磁性的固體顆粒的表面進行改性，使顆粒物的表面具有潤滑性，減少顆粒與滑雪板間的摩擦力，並且能夠進一步模擬天然雪的顆粒之間以及天然雪與滑雪板之間的相互作用方式。本發明還提供一種製造人造常溫雪的方法，其包括如下步驟：(1)製作以非磁性材料為本體而含有磁性材料的固體顆粒；(2)利用網篩以一定的粒徑對所述固體顆粒進行篩選；和(3)將篩選後得到的固體顆粒充磁磁化；優選地，所述方法還包括在上述篩選步驟和磁化步驟之間使篩選後得到的固體顆粒的表面附著能夠改變表面性能的材料層。優選地，所述材料層是高分子材料層。優選地，所述方法還包括對固體顆粒所附著的材料層上色。本發明還提供另一種製造人造常溫雪的方法，包括如下步驟：(1)製作包含磁性材料的固體顆粒；(2)利用網篩以一定的粒徑對包含磁性材料的固體顆粒進行篩選；和(3)將篩選後得到的固體顆粒充磁磁化；優選地，該方法還包括在上述篩選步驟和磁化步驟之間使篩選後得到的固體顆粒的表面附著能夠改變表面性能的材料層。優選地，該方法還包括對固體顆粒所附著的材料層上色。優選地，所述製作包含磁性材料的固體顆粒的步驟包括將細碎或熔融的磁性材料與熔融的固體顆粒本體材料混合後經顆粒化而得到包含磁性材料的固體顆粒。優選地，所述製作以非磁性材料為本體而含有磁性材料的固體顆粒的步驟還包括：在本體材料仍處於熔融狀態時進行充磁磁化，並且利用磁場的強磁力使本體所含有的磁性材料自動排序或者極性取向一致。本發明是一種模擬天然雪的開創性發明，具有以下優勢。1.能夠良好地模擬天然雪的特性，製造簡單，使用方便，能夠用於大規模地替代天然雪來製造雪道。2.不僅能夠用於製造完全由人造常溫雪製成的雪道，還可以用於與天然雪一起共同製造雪道。3.能夠大大延長滑雪場的經營時間，大幅度地降低滑雪場的造雪成本，極大地增加滑雪場的收益。本發明的人造常溫雪的使用不受時間和溫度的限制，它可以夏季鋪裝，冬季由天然雪覆蓋，在季節過渡期間與天然雪成混合雪道，從而能夠延長滑雪季的時間，甚至全年四季。特別是能夠改變天然雪量較小地區的滑雪場中需要大量時間和成本人工造雪的現狀。另外，本發明的人造雪還能夠簡化做滑雪道的操作，從而能夠減少人力和時間成本。附圖說明圖1示出本發明人造常溫雪的一種實施例的單個雪粒的示意圖。圖2示出本發明的人造常溫雪的單個雪粒所包括的固體顆粒的一種實施例的示意圖，該固體顆粒以非磁性材料為本體而含有磁性材料。圖3示出利用本發明的人造常溫雪鋪成的第一實施例的雪道的示意性局部截面圖，其中，天然雪覆蓋在本發明的人造常溫雪上。圖4示出僅用本發明的人造常溫雪製造的第二實施例的雪道的示意性局部截面圖。圖5示出利用本發明的人造常溫雪鋪成的第三實施例的雪道的示意性局部截面圖，其中，在本發明的人造常溫的下方鋪設有永磁體塊。具體實施方式在此記載的實施例為本發明的特定的具體實施方式，用於說明本發明的構思，均是解釋性和示例性的，不應解釋為對本發明實施方式及本發明範圍的限制。除在此記載的實施例外，本領域技術人員還能夠基於本申請權利要求書和說明書所公開的內容採用顯而易見的其它技術方案，這些技術方案包括採用對在此記載的實施例的做出任何顯而易見的替換和修改的技術方案。本說明書的附圖為示意圖，輔助說明本發明的構思，示意性地表示各部分的形狀及其相互關係，並且，出於便於閱讀和製圖之目的，圖示尺寸的比例可能經過了放大或者縮小。相同的參考標記用於表示類似的部分。圖1示意性示出本發明的人造常溫雪的一種單個雪粒1。在本發明的一種優選實施例中，人造常溫雪用於滑雪，由若干雪粒1組成，該雪粒1包括帶有磁性的固體顆粒2，在固體顆粒2的表面附著有能夠改變表面性能的材料3，該材料在固體顆粒2的表面呈白色。所附著的能夠改變表面性能的材料層3例如為高分子材料層或者金屬鍍層。可以根據實際需要來選擇該帶有磁性的固體顆粒2的粒徑，例如，當用於滑道的不同部位時可以採用不同粒徑的固體顆粒2。固體顆粒2的粒徑可以大於4毫米，也可以在0.1-4毫米之間，更優選地，可以在1-3毫米之間，更優選2毫米。上述不同粒徑範圍和尺寸使所得到的人造常溫雪具有不同的特性，尤其是1-3毫米這一粒徑範圍的適用性最廣，性能也相當更好一些。可以根據需要將固體顆粒2製造成任何形狀，例如球形、橢球形、三角形、方形、不規則多邊形等。請注意，雖然前述的示例性優選實施例的人造常溫雪的固體顆粒具有用於改變表面性能的表面覆蓋層，但本發明並不限制必須在固體顆粒表面附著改變表面性能的材料層。由於構成人造常溫雪的固體顆粒2具有磁性，因此，在這些固體顆粒之間因磁力的作用而存在明顯的吸引力，這樣，這些固體顆粒能夠既具有可團聚性，又具有阻尼分散性。這兩種特性是模擬天然雪的兩種最重要特性。所謂可團聚性是指雪粒1能夠如天然雪一樣團聚在一起形成一定形狀的穩定分布，從而能夠粘附在不同坡度的雪道上。所述阻尼分散性是指團聚在一起形成一定形狀的模擬雪能夠如天然雪那樣很容易在外力作用下改變形狀，帶阻尼地接受塑形和分散，甚至分散為更小的團或單獨的顆粒，這種特性是滑雪所必需的，它可以給滑雪者提供減速、控制方向、乃至制動所需的阻力。上述帶有磁性的固體顆粒2可以是如圖1所示的磁性材料的顆粒(圖1示出固體顆粒2完全由磁性材料構成)，但也可以是以非磁性材料為本體而含有磁性材料的顆粒。圖2示出固體顆粒2的另一種實施例的示意圖，該固體顆粒2是以非磁性材料4為本體而含有磁性材料5的顆粒。當帶有磁性的固體顆粒2是以非磁性材料為本體而含有磁性材料的顆粒時，固體顆粒的非磁性本體4可以從金屬、有機材料、無機非金屬材料中任意選擇，磁性材料5可以散布在固體顆粒的本體4中，也可以嵌於固體顆粒的本體4上，或者被固體顆粒的本體4包圍。如前所述，本發明並不限制必須在固體顆粒表面附著改變表面性能的材料層，例如，當固體顆粒的本體是有機高分子材料時，顯然再在固體顆粒的表面附著有機高分子材料只是可選項，而附著金屬鍍層也只是可選的。本發明可以根據具體的技術實施方案來選擇是否要在固體顆粒表面附著改變表面性能的材料層。圖1和圖2中的固體顆粒2的磁性材料可以是鐵氧體；鐵、鈷、鎳之類的鐵磁性材料；或稀土永磁材料。由於本發明需要的磁性材料的量大，優選採用價格較便宜的材料，如鐵氧體磁性材料或釹鐵硼系稀土永磁材料。固體顆粒2的剩磁可以根據實際需要進行選擇，以滿足製造雪道對雪粒1的可團聚性和阻尼分散性的要求，例如，固體顆粒2的剩磁可以在1000-9000高斯(Gs)的範圍內選擇，更具體地可以在2000-9000高斯(Gs)的範圍內選擇，例如為3000高斯、4000高斯。剩磁越強，則雪粒1之間的吸引力越強，其阻尼分散性中顯示出的阻尼越大。當磁性材料為鐵氧體時，優選剩磁為2000-2300高斯，可以更好地表現出雪粒1的可團聚性和阻尼分散性。雪粒的磁性材料也可以為不同磁性材料的混合物，例如是鐵氧體和稀土永磁材料的混合物。在圖2所示的固體顆粒2的實施例中，非磁性材料的本體4含有的多個磁性材料5可以是同一種磁性材料的顆粒，也可以是不同種磁性材料顆粒的混合物，例如是鐵氧體和釹鐵硼系稀土永磁材料的混合物。稀土永磁材料的剩磁可以達到比鐵氧體的剩磁大的程度，因此，將鐵氧體和稀土永磁材料混合能夠增大固體顆粒的剩磁，也就能增強固體顆粒2之間的吸引力，從而人造常溫雪在分散時表現出更強的阻尼。為了增強固體顆粒2之間的吸引力，還可以將圖2所示的固體顆粒2製造成使磁性材料5極性取向一致。如上所述，固體顆粒表面附著的能夠改變表面性能的材料層3可以是高分子材料層或者金屬鍍層。所述高分子材料為塑料、塗料或高分子基複合材料。更具體地說，所述高分子材料例如為聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)或聚氨酯。高分子材料層還可以是烤漆。通過在固體顆粒外附著能夠改變表面性能的材料層，能夠對帶磁性的固體顆粒的表面進行改性，使顆粒物的表面具有潤滑性，減少顆粒與滑雪板間的摩擦力，並且能夠進一步模擬天然雪的顆粒之間以及天然雪與滑雪板之間的相互作用方式。另外，除白色外，本發明的人造常溫雪可以製造成其它顏色。特別地，高分子材料層的應用還便於根據需要牢固地上色，從而使顆粒物能夠具有不同的顏色，例如為紅色、藍色、綠色等。由此，使所模擬的雪具有更好的適用性，增加滑雪者的視覺感受，增強娛樂性。本發明的人造常溫雪的存放和使用非常方便，既可以單獨用來製造雪道，也可以用於與天然雪一起共同製造雪道。此外，本發明的人造常溫雪不使用水，也不涉及性能不穩定的物質，非常有利於環保。圖3示出本發明的人造常溫雪與天然雪一起製造的第一實施例的雪道的示意性局部截面圖。圖3中，天然雪6覆蓋在本發明的人造常溫雪7上，而本發明的人造常溫雪7堆積在基礎8上。基礎8例如為天然地基或人工基礎，如圖所示其成帶有起伏的坡狀，由此，天然雪6和人造常溫雪7構成具有坡度的雪道。天然雪6和人造常溫雪7構成不同坡度的雪道，包括坡度為0度。本實施例的雪道用大量的人造常溫雪7代替了天然雪6，天然雪6的用量大幅度地減少，但滑雪的感覺可以做到與完全用天然雪製造的雪道基本無異。而且，相對於現有技術，用人造常溫雪7製造雪道極大地簡化、方便了製造雪道的操作。圖4示出僅用本發明的人造常溫雪製造的第二實施例的雪道的示意性局部截面圖。與圖3所示實施例相比，所不同的是該第二實施例完全不使用天然雪，人造常溫雪7堆積在基礎8上構成雪道。這樣的雪道完全不受時間和溫度的限制。雖然在圖3所示實施例中示出天然雪6覆蓋在人造常溫雪7上構成雪道，但請注意，天然雪6也可以與人造常溫雪7均勻地或非均勻地攙和起來構成雪道，也就是說，利用天然雪與本發明的人造常溫雪一起製造雪道的實施方式是靈活的，天然雪和人造常溫雪的比例和鋪設方式可以根據需要和實際情況來設定。圖5示出利用本發明的人造常溫雪鋪成的第三實施例的雪道的示意性局部截面圖。與圖3所示實施例相比，第三實施例的雪道還包括由若干永磁體塊9組成的強磁層，這些永磁體塊9按極性一致的形式排列在雪道的基礎8上，在人造常溫雪7的下方形成強磁層。組成人造常溫雪7的雪粒1在永磁體塊9的強磁作用下，極性的取向能夠自動排列，從而雪粒1的極性取向能夠儘可能做到一致，這樣，能夠使雪粒1之間具有更大的吸引力，雪粒1相互之間能夠表面出更大的分散阻力。如上所述，阻尼分散性是本發明人造常溫雪所模擬的最重要特性之一，雪粒1之間的更大的分散阻力可以滿足對於更大阻尼分散性的需要。永磁體塊9排列而成的強磁層的尺寸可以基本等於雪道平面的尺寸，也可以根據需要小於雪道平面的尺寸。永磁體塊9可以為例如10cm×10cm的正方形。下面描述製造本發明的人造常溫雪的實施例。對於上述的固體顆粒2完全為磁性材料的本發明人造常溫雪，可以採用包括如下步驟的方法進行製造：(1)利用粉碎裝置將磁性材料粉碎為固體顆粒；(2)利用網篩以一定的粒徑對固體顆粒進行篩選；(3)使篩選後得到的固體顆粒的表面附著能夠改變表面性能的材料層；和(4)對附著有上述材料層的固體顆粒充磁磁化。請注意，如果不需要對固體顆粒的表面附著能夠改變表面性能的材料層，則上述方法不包括上述步驟(3)。所述材料層優選是高分子材料層，也可以是金屬鍍層。進一步，上述方法還可以包括對固體顆粒所附著的材料層上色。當本發明人造常溫雪的固體顆粒2是上述的以非磁性材料為本體而含有磁性材料的顆粒時，製造方法可以採用如下步驟：(1)製作以非磁性材料為本體而含有磁性材料的固體顆粒；(2)利用網篩以一定的粒徑對以非磁性材料為本體而含有磁性材料的固體顆粒進行篩選；(3)將篩選後得到的固體顆粒充磁磁化；進一步，如果所得到的固體顆粒還需要表面改性，那麼上述方法還可以包括在上述篩選步驟和磁化步驟之間使篩選後得到的固體顆粒的表面附著能夠改變表面性能的材料層。進一步，根據需要，上述方法還可以包括對固體顆粒所附著的材料層上色。在製作以非磁性材料為本體而含有磁性材料的固體顆粒2時，固體顆粒的本體可以是從金屬、有機材料、無機非金屬材料中根據需要選擇的材料，優選是將細碎或熔融的磁性材料與熔融的本體材料混合後經顆粒化而得到以非磁性材料為本體而含有磁性材料的固體顆粒。當固體顆粒的本體是有機高分子材料時，參見前面所述可知，使篩選後得到的固體顆粒的表面附著能夠改變表面性能的材料層這一步驟並不是必須的。為了增大以非磁性材料為本體而含有磁性材料的固體顆粒之間的分散阻尼，即為了增大固體顆粒之間的吸引力，在將細碎或熔融的磁性材料與熔融的本體材料混合併顆粒化這一過程中，優選在本體材料仍處於熔融狀態時進行充磁磁化，並且利用磁場的強磁力使本體所含有的磁性材料自動排序或者極性取向一致。對於上述兩種製造方法，網篩目數可以根據所要得到的固體顆粒的粒徑來選擇，例如可以為4-10目，更具體地，可以為5、8、9目等。本發明的人造常溫雪能夠良好地模擬天然雪的特性，製造簡單，使用方便，簡化了製造雪道的操作，能夠大規模地代替天然雪來製造雪道，從而能夠大幅降低環境溫度和季節時間對滑雪的限制，延長滑雪場的經營時間，顯著增加滑雪場的效益。以上對本發明的人造常溫雪的實施方式進行了說明，如上所述，對於本發明的人造常溫雪的具體特徵如形狀、尺寸可根據上述披露的特徵的作用進行具體設計，這些設計均是本領域技術人員能夠實現的。另外，本領域技術人員還可以對上述披露的各種實施方式的特徵進行組合和變更，以實現本發明之目的為準。本發明之保護範圍以本申請權利要求之內容為準。