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碳素纤维和乒乓球底板性能
2004-03-23 00:00  

    用碳素纤维制作乒乓球板已经有多年的历史了,国际乒联规则规定:底板厚度至少应有85%的天然木料,加强底板的粘合层可用诸如碳纤维、玻璃纤维或压缩纸等纤维材料,每层粘合层不超过底板总厚度的7.5%或0.35mm。记得90年代初期日本人荻村一智朗先生任国际乒联主席时,为了提高比赛的观赏性,降低球速增加回合,曾经有个提案要求取消“碳素球板”,后来荻村先生病故,该提案也就不了了之。2000年国际乒联最终选择了改打40mm大球将乒乓球比赛的观赏性提高了一步。国内第一个推出碳素球板应该是金棕榈公司,但是当时的碳素球板是台湾加工的。作为第一款大陆生产的碳素球板应该是卓隆公司推出的《郗恩庭》牌7086型。那时候在国内由于碳素纤维多是用于航天技术的高科技的新材料,供货途径受到局限,价格十分昂贵,生产的厂家也是十分少。随着改革开放的发展,碳纤维在民用产品中开始普及,国内几乎多数乒乓球器材厂家都有碳素球板生产,笔者甚至发现有的胶合板厂也在压制碳素球板,可见碳素球板已经从昔日的贵族产品变成了今日的大众利器。碳素纤维的学名叫“聚丙烯晴基碳纤维”由碳纤维与相关的基体树脂(如环氧树脂)备制的复合材料其多项物理力学性能可以与金属媲美。在进口球板中日本蝴蝶牌的碳素球板比较出名,在获得过世界冠军的运动员中波兰的格鲁巴、克罗地亚的普里莫拉兹都在使用过蝴蝶牌的碳素球板。一般的碳素球板多是用两个碳素纤维层分别对称地压制在球板两面内侧的木夹层中,后来德国的阳光牌推出了三层和四层的碳素球板,在2000年《世奥得》与《银河》不约而同地也推出自己的三层碳素球板,所不同的是《银河》为了填补国货无三层碳素球板的空白,更多地仿制进口球板的用材,而《世奥得》的RG超速之剑则是出于对大球时代球板外柔内刚的新认识,设计的三个碳素层的分别厚度是外侧层薄、中心层厚具有与国外产品不同的特点。2002年《拍里奥》又推出了四个碳素纤维层的球板至此在碳素球板产品系列方面我们已经与国际发展同步了。
现在市场上的国产碳素球板有的价格较贵至少要二、三百元,有的却很便宜100多元就能买到,这里的主要区别是因为选择了不同工艺类型的碳素纤维所导至的成本不同。价格较高的碳纤维球板通常采用的是由一束束的碳纤维按照经向和纬向编织成的碳素布备制成的碳素层,每束含3000根碳素纤维的称为3K,含1000千根的称为1K。根据工艺要求,可以将碳纤维织成不同的密度,一般3K的碳纤维织密度分别在5—7根/平方厘米之间,K数相同织密度越高单位面积含碳素纤维的数量越多,工艺要求也越高,因此价格会越贵。K数低的碳纤维布因织密度更高、工艺更复杂其价格会更昂贵,用1K碳纤维织成的碳布价格几乎是3K碳纤维的二至三倍。有的厂家选用石墨碳纤维,据了解:因为石墨碳纤维具有良好的导电性和耐磨性,所以价格比一般碳纤维高许多。
那些低价位的碳纤维球板大多数是选用单向排列的碳纤维层制成,由于这类碳纤维层制作工艺较简单,且单位面积含碳纤维数量较编织型的少,所以总体成本明显较前者低。就上述两类不同的碳素球板的性能来说,编织型的碳素层由于碳纤维有经向和纬向的两个不同方向的拉力,其自身强度和弹力性能明显高于只有一个方向拉力的单向排列型的碳素层。不过评价球板性能的高低不是弹性越高就越好,就每个打球人来说,由于他们追求的风格打法不同,自身的技术与身体条件不同,只有选择适合自己的,才是最好的球板。就球板的性能来说,所谓“速度指数”、“控制指数”只是生产者给使用者提供了一个参考数据而矣,其实概念是十分模糊的,试想一支静止的球板如何得来的“速度”,没有一个掌握特定技术的人挥动击球又如何理解“控制”。笔者认为,球板的性能主要反映在使用者击球时力量透过球板作用于球时的表现出来的“弹力效率”与“反弹效率”的对立与统一。用较硬的球板击球会感觉球触板稳定、脱板迅速,这是因为硬球板受到击球撞击时自身变形较小、恢复较快,这样造成来球的“反弹迅速”,击球感觉“爽”。而用较软的球板击球会感觉触板微“震”、脱板略迟,这是因为软球板受到击球撞击时自身变形较大、恢复时间略长,由此造成来球的“反弹延迟”,击球感觉“粘”。但是高性能的“软球板”能够在击球时将来球的反弹力作为能量储存在球板之中,待击球力量透过球板变形后的恢复时一并发出作用于球,反映出来的是球板虽软却底劲十足。较硬球板有利于来球反弹力的发挥所以“反弹效率高”,较软球板有利于球板自身弹力的发挥所以“弹力效率高”。但是物极必反:过硬的球板在用力较小的击球时会感到脱板过快,对来球缺少足够的摩擦球时间,因此击球弧线不好控制。特别是回击带强上旋的弧圈球时,由于没能充分时间摩擦来球——用以克服来球的上旋和制造自己击球的上旋,因此击球弧线更难保证;在大力击球时,过硬的球板又会造成来球在触板瞬间的球体变形过大,使击球力量在转化为球体动能的过程中能量损失较大,击球者反而会感到“底劲不足”或弧线较短,不适合离台的进攻。然而过软的球板也有弊端,如击球时球板变形过大造成球板不稳定,球板有效击球范围过小,影响击球力量集中作用于来球。过软球板击球变形后恢复速度较慢,不能即时将来球反弹力与击球力量合为一体,击球者会感到球板“肉”、无力等。事实上性能好的球板本身都是“弹力效率”与“反弹效率”的对立统一体,只是两个效率的在具体一支球板中反映的权重比例不同罢了。
碳素球板多数属于较硬击球感觉一类的球板,因此脱板“爽”是碳素球板的共同特点。人们反映碳素球板击球不好控制,除了因为其“硬球感”的原因之外还有碳素纤维自身性能的原因,据测定碳素纤维的振动衰减时间几乎是芳基纤维的三倍,因此用碳素球板的人常会反映出球在球板上“乱跳”“不稳定”等不良感觉。从制造商的角度来说,讲究木材与碳纤维的搭配优化是解决这一问题的主要方法,因此选用成熟品牌的碳素球板会比较保险。最近《世奥得》在球迷朋友的启发下研制成功的《剑中王》在提升碳素球板这一普遍存在的性能问题上有了新的突破,这款新的专利产品是在两个编织型碳素层内的木层中间增加了一个芳基纤维层,芳基纤维层的作用是利用它的高减震性能缩短了球板中碳纤维的振动衰减时间,不仅保持了碳素板犀利的攻击速度,而且明显的提高了球板的稳定性,更可喜的是由于芳基纤维的高弹性作用使得击球者远离球台大力击球时仍能得到足够的“底劲”击出速度很快的长弧线球。经过试打、测试很受快攻为主打法的运动员的欢迎,一些专业运动员也开始选用,取名《剑中王》可见其对这块复合碳素球板性能的信心。
随着40mm大球时代的到来与发展,使用复合纤维球板的人越来越多,不仅国外的许多优秀选手已经做了成功的尝试,而且国内的一些世界冠军也开始尝试改变自己的纯木制球板,选择更具攻击力的加碳纤维的球板。其实由纯木制造到使用复合纤维材料早已被网球拍、羽毛球拍的发展历史所证明,复合纤维材料无论在性能的稳定性方面,还是性能的优越性方面都远远超出天然木材,更何况是在全人类注重环保、呼吁保护森林与树木的今天,无论从球板业的可持续发展,以及原材料的生产(生长)周期带来的成本因素来看,还是从大球时代对攻击力的新要求来看,发展、推广、使用复合纤维球板都是乒乓球运动发展的必然选择。一般来说由于复合纤维球板的威力是木制球板不能比拟的,所以选择使用复合纤维球板的时机十分重要。一般来说运动员作个人的身体素质潜能是有限的,也就是说就个人而言其击球威力是不可能无限提高的,但是技术、技巧是可以随着年龄和经验而增长的,而使用复合纤维球板需要掌握许多不同的新技术和新技巧,因此掌握这些复合纤维球板的性能,学习、掌握、积累驾驭这些攻击威力较大的复合纤维球板的技术、技巧应该从少年时代开始。也许不久的将来我们可以看到更多世界冠军在使用加入了诸如碳素纤维等复合材料的高性能球板,将乒乓球运动的发展向前推进一步。


2004-03-23

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