高參

【摘 要】乒乓球拍主要由底板和覆蓋物組成，借助于科技，乒乓球底板的用材可以做到因人而異，使運(yùn)動(dòng)員在選擇球拍時(shí)做到揚(yáng)長避短，甚至變?nèi)秉c(diǎn)為優(yōu)點(diǎn)。研究乒乓球拍用材及其分布對拍的性能的影響，對于發(fā)展乒乓球運(yùn)動(dòng)、提高乒乓球運(yùn)動(dòng)水平等具有重要的意義。

本文從乒乓球拍底板的打法、技術(shù)發(fā)展入手，分析球拍不同材料、制作工藝對球拍的性能影響，并從我國乒乓球底板專利申請的角度分析我國乒乓球底板技術(shù)的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】乒乓球；底板；專利

一、乒乓球球拍底板的革新與乒乓球打法、技術(shù)的發(fā)展

使用不同的底板能體驗(yàn)到不同的擊球感覺，而追求速度與控制、靈活與穩(wěn)定的統(tǒng)一是人們的普遍要求。高效率的底板能使運(yùn)動(dòng)員在擊球的過程中釋放出的能量反映出高度節(jié)能化的特點(diǎn)，可以輕松駕馭擊球過程。如何利用底板的不同特點(diǎn)來滿足不同的擊球技術(shù)需要，回顧現(xiàn)代乒乓球技術(shù)的發(fā)展歷程，我們可以看出底板的變化軌跡。

從材料的組成上大致可以分為純木底板和復(fù)合材料底板。從乒乓球底板采用的木層或復(fù)合材料結(jié)構(gòu)可分為（a）獨(dú)木結(jié)構(gòu)：一層木，如由具有輕、彈、韌等點(diǎn)的的檜木制成的傳統(tǒng)的日式方板，質(zhì)量上乘的檜木板需經(jīng)過嚴(yán)格的篩選和加工，必須木紋直，排列密且均勻，而且還要經(jīng)過脫脂加壓等多種工序，因此木材的出材率低，價(jià)格也十分昂貴。（b）多層的合板結(jié)構(gòu)：多數(shù)木制底板都是由五層或七層木結(jié)構(gòu)的多層合板制成，這些多層合板的結(jié)構(gòu)一般都是以縱向纖維的木層與橫向纖維的木層相互粘合在一起的。但是由于選擇的木材種類和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不同，會(huì)使底板的性能產(chǎn)生很大的差別。從板面形狀大致可分為圓形、方形、方圓形和異型。我們可以從乒乓球打法和技術(shù)特點(diǎn)對底板性能的要求來分析。從本質(zhì)上來說，底板的性能是彈力和反彈力所表現(xiàn)出的兩個(gè)球速效率的對立統(tǒng)一。彈力指的是底板擊球撞擊時(shí)產(chǎn)生的形變—儲(chǔ)能充分，并通過迅速的形變恢復(fù)—釋放能量將能量傳遞到球體上，從而產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)變?yōu)榍蛩俚哪芰?。反彈力指的是來球撞擊底板時(shí)由于底板具有一定的硬度，使來球的沖擊力透過海綿膠皮迅速變成反彈力—借助球體與海綿膠皮的變形恢復(fù)產(chǎn)生的能量，將這種能量迅速傳遞到球體上，從而產(chǎn)生能量轉(zhuǎn)變?yōu)榍蛩俚哪芰?的底板，才能充分發(fā)揮突然攻擊的速度威力。追求脫板速度快要求底板反彈力好。因此為適應(yīng)快攻技術(shù)特點(diǎn)的需要，各種品牌的底板在生產(chǎn)過程中都會(huì)注重選擇材料的性能。

二、乒乓球拍底板的制作工藝

乒乓球拍底板主要用木材制作，由于木材質(zhì)地及使用的復(fù)合材料不同，制作出的球拍性能也不盡相同。

（一）乒乓球拍底板的制作材料和規(guī)則

木材與復(fù)合材料的搭配成為制作底板的首要問題。常見的多層底板為五或七層，為了達(dá)到儲(chǔ)能與硬度的要求，中間較軟的木材夾層變形大，以便更好儲(chǔ)能；兩邊是較硬的木材，可以防止軟木變形過大；同時(shí)，底板的硬度也不會(huì)因?yàn)檐浤镜淖饔枚鴾p弱。這樣的搭配可以充分吸收乒乓球動(dòng)能使之轉(zhuǎn)變成材料的彈性勢能，同時(shí)，也在底板彈性形變的范圍之內(nèi)，以達(dá)到兼顧控球與速度的目的。根據(jù)需要，球拍底板每層所用木材和復(fù)合材料不同，得到的控球速度也就不同，故出現(xiàn)了十幾層的超多層底板和獨(dú)木板。獨(dú)木板對木材的質(zhì)地要求非常高，多層球拍可以彌補(bǔ)相互之間的不足，獨(dú)木板則不同，不僅要選擇質(zhì)地均勻的優(yōu)質(zhì)木材，加工工藝也不簡單。

為了使底板不變形翹曲、保持各層木材內(nèi)應(yīng)力平衡，設(shè)計(jì)時(shí)通常都會(huì)遵循膠合板制作的相鄰木層纖維方向相互垂直原則。但隨著新的材料和工藝出現(xiàn)，在底板設(shè)計(jì)上，現(xiàn)在也已改變了這一原則。如德國“多尼克”推出的“IMPULS”，其外層木和中心層木纖維走向與底板的縱軸平行，中間夾層木纖維走向與底板的縱軸線呈45°角，橫向木纖維的比例小，縱向、斜向木纖維與持拍手擊球力量傳遞的方向幾乎平行，提高了力量傳遞效率，使得底板輕，彈性良好，手感柔和。

復(fù)合材料的應(yīng)用增強(qiáng)了乒乓球拍底板的性能。在底板中加入初期振動(dòng)幅度最小的碳纖維，提高底板的硬度，增加擊球瞬間脆、爽的本體感覺，擊出的球爆發(fā)力強(qiáng)；而加入芳基纖維、芳/碳混編纖維和玻璃纖維，也表現(xiàn)出不同材料的特性。可以根據(jù)需要，配合相應(yīng)的復(fù)合材料，使球拍的性能更適合球手的打法。

（二）乒乓球拍底板的重心和拍型

高水平乒乓球選手擊球時(shí)，可以用手指的指尖發(fā)力，因?yàn)槭值纳窠?jīng)纖維多，感知覺發(fā)達(dá)，因此，手可以敏銳地感覺到乒乓球的重心，對擊球效果發(fā)揮重要的作用。重心位置的不同，使球拍的擊球效果大不相同，為此，甚至有了空心球拍的出現(xiàn)，其重心靠近球拍的前端，利用杠桿原理，還原拉球的力量就比較大。球拍形狀和拍面的差異，也可以影響重心，常見的拍面大小適中，擊球重心在板面中部靠拍柄的位置，球拍的攻擊、控制與防守比較均衡。拍面形狀不同，擊球效果也不同，為了找到更好的手感，有些運(yùn)動(dòng)員對拍面進(jìn)行了微調(diào)。削球的球拍要大些，能迅速將大力進(jìn)攻的沖擊力分散到底板的更大范圍，使擊球感覺更柔和，有利于球的控制。

三、我國乒乓球拍專利的發(fā)展

最初的乒乓球拍僅是一塊木板，后來，人們在球拍上加了覆蓋物。20 世紀(jì) 50 年代初，日本人在膠皮與底板之間加入了海綿層。此后的幾十年中，乒乓球拍的結(jié)構(gòu)沒再發(fā)生特別的變化，但其材質(zhì)和制作技術(shù)卻在不斷革新，專利申請量也是呈遞增的趨勢。讓我們跟隨我國專利申請的腳步，一睹乒乓球運(yùn)動(dòng)必備武器—乒乓球拍的進(jìn)化史。

涉及乒乓球底板的中國專利申請數(shù)量不多，但增長較快，截止2014年，我國乒乓球底板專利申請總量為1003件，我國乒乓球底板申請量發(fā)展趨勢如圖4所示。

在中國范圍內(nèi)，在1991年由少量申請出現(xiàn)，并在隨后的10年內(nèi)，申請量都低于25件，這說明對乒乓球底板的研究還處于起步階段，尚未形成規(guī)模。在2002-2013年間，隨著乒乓球底板相關(guān)技術(shù)的不斷積累和成熟，年申請量出現(xiàn)明顯的增長，從2002年的48件專利申請量增加到2013年的118件，首次突破100件大關(guān)，說明了此時(shí)處于技術(shù)的高速發(fā)展時(shí)期，初期的研究已逐漸形成技術(shù)成果并大量產(chǎn)出，由于2014年的專利申請還未被全部公開，因此，圖中2013年至2014年的申請量呈現(xiàn)下降的趨勢（其中2014年的申請量截止至檢索日其申請量為67件，仍保持高位），但估計(jì)2014年最終的申請量仍會(huì)呈現(xiàn)進(jìn)一步增長趨勢。

截止2014年上半年，乒乓球底板在華申請的區(qū)域分布如下圖所示。乒乓球底板在華申請中中國申請占據(jù)絕對優(yōu)勢，在地域的分布上相對集中，排名第一位的廣東專利所占份額為13%。申請人包括個(gè)人申請、中山陽光體育等產(chǎn)品廠商以及廣東海洋大學(xué)等高校，技術(shù)整合能力較強(qiáng)。江蘇、山東及北京作為第二集團(tuán)、申請量所占份額為8%，以企業(yè)申請為主。

從中國涉及乒乓球底板的專利申請量排名來看，排名前10的申請人均為國內(nèi)申請人，說明國內(nèi)對乒乓球底板領(lǐng)域的重視，申請人以個(gè)人申請為主，排名前5的申請人中游4個(gè)是個(gè)人申請人，不難看出乒乓球在我國的普及程度和熱愛程度，但另一方面也體現(xiàn)出相關(guān)的技術(shù)缺乏有效地整合，有待于將專利優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢。圖6為乒乓球底板專利主要申請人專利申請量分布圖。

20世紀(jì)80年代這一時(shí)期是我國專利制度的起步時(shí)期，與乒乓球拍相關(guān)的技術(shù)在我國開始走上專利申請之路。1987年提出的申請?zhí)枮?87101424的專利申請，涉及一種乒乓球拍的結(jié)構(gòu)與形狀的設(shè)計(jì)，該發(fā)明提出了若干種具體的底板與膠面及其相互配合的數(shù)據(jù)，其不再是單塊木板，而是由三層或五層膠合板制作，一、三、五層為縱紋，二、四層為橫紋。分析這一時(shí)期與乒乓球拍相關(guān)的專利申請的特點(diǎn)，可以看出，當(dāng)時(shí)乒乓球拍的材質(zhì)仍以木質(zhì)為主，在制作工藝上有了一定改進(jìn)。

20世紀(jì)90年代這一時(shí)期，由于傳統(tǒng)木材單片膠合結(jié)構(gòu)制成的乒乓球拍底板，在速度、彈性和旋轉(zhuǎn)性能上，不可能克服采用大球帶來的對乒乓球技戰(zhàn)術(shù)的負(fù)面影響，乒乓球拍需要改良，以適應(yīng)各方面的需求。1991年申請?zhí)枮?1216328的專利申請，涉及一種兩面打的乒乓球拍底板，乒乓球拍底板拍面由菲律賓柳安或克龍木合板及一層玻璃纖維板粘合而成，木質(zhì)層在玻璃纖維層兩側(cè)，吃球度深，彈性好，重量輕，重心合適，克服了傳統(tǒng)底板材質(zhì)的諸多缺陷。1992年申請?zhí)枮?2204455的專利申請，涉及一種新型乒乓球拍，包括膠粒、基板和海綿，基板的夾層內(nèi)裝有纖維層，提高了球拍的強(qiáng)度，加快了球的反彈速度。1998年申請?zhí)枮?8202582 的專利申請，將球拍主體和握柄做成一體成型的金屬或工程塑膠結(jié)構(gòu)，球拍主體的周緣設(shè)有膠片保護(hù)沿，握柄上固接表面設(shè)有溝槽的握柄護(hù)套，這使得球拍加工制造更加容易，且生產(chǎn)出的球拍更加輕巧、結(jié)實(shí)耐用。1999 年申請?zhí)枮?9249690的專利申請，提出采用輕質(zhì)鋁合金薄板制成乒乓球拍底板，整個(gè)球拍重量大為減輕，且不易受潮變形?？梢?，當(dāng)時(shí)乒乓球拍底板的材質(zhì)開始多樣化，以追求更好的性能，適應(yīng)比賽用球的變化。在這一時(shí)期，與乒乓球拍相關(guān)的專利技術(shù)中，有了許多對其他新技術(shù)的結(jié)合使用，以更好地提高球拍性能。

2000年之后，乒乓球拍新材質(zhì)復(fù)合的專利技術(shù)更為豐富。僅2001 年，便有多件專利申請涉及該技術(shù)。如申請?zhí)枮?0235024的專利申請，將乒乓球拍的底板設(shè)計(jì)成由金屬層和木質(zhì)層復(fù)合一體的復(fù)合層結(jié)構(gòu)。申請?zhí)枮?0209646的專利申請，將乒乓球拍底板的中間層設(shè)計(jì)為碳素纖維層，碳素纖維層的兩面通過粘合劑分別依次粘接芯板層、夾板層、纖維層和面板層，滿足了不同擊球技術(shù)所需的柔和高彈性與堅(jiān)挺穩(wěn)定性的需求。2002年申請?zhí)枮?2129198的專利申請，在乒乓球拍底板板坯膠合層的樹脂膠中加入陶瓷材料，克服了多層木材膠合板和普通碳素等復(fù)合纖維膠合板結(jié)構(gòu)的不足，可增強(qiáng)擊球最優(yōu)區(qū)域，控制底板重量，具有減震耐熱沖擊性、耐腐耐候性、高模量強(qiáng)度和控制韌性等綜合優(yōu)異性能。2009年申請?zhí)枮?00910059966的專利申請，涉及一種蹦床式竹編纖維乒乓球拍底板，在乒乓球拍底板中固定有交錯(cuò)覆蓋的天然竹編纖維層，符合環(huán)保要求和國際乒聯(lián)的規(guī)定，且可防蛀、防腐、防潮，使用壽命長。2010年申請?zhí)枮?010102994583的專利申請，為了減輕底板的重量，采用杉木中的特殊品種—泡杉作為單層乒乓球底板的材料，質(zhì)量輕，并且引入了健康的純糧食類膠水—糯米膠作為粘合劑和表面硬化處理劑?？梢钥闯觯谠摃r(shí)期，乒乓球拍的材質(zhì)更為多樣，制作工藝也日臻完善。金屬和復(fù)合纖維的加入，例如碳纖維、芳基纖維、鈦和陶瓷纖維，提高了底板的硬度和彈性模量，彌補(bǔ)了采用大球帶來的速度和旋轉(zhuǎn)的損失。在該時(shí)期還出現(xiàn)了集觀賞性與紀(jì)念意義于一身的球拍。如2002年申請?zhí)枮?2124976的專利申請，涉及一種乒乓球拍，該乒乓球拍的拍柄正反兩面都經(jīng)過木雕，有花紋、圖案、文字，使球拍顯得高雅、美觀，又能防滑。2002年申請?zhí)枮?2129197的專利申請，涉及一種帶有激光雕刻圖案的乒乓球拍及其制造方法，該乒乓球拍的拍板上有激光雕刻的圖文影像以及立體活躍的浮雕圖像，極具個(gè)性。

【參考文獻(xiàn)】

[1]蘇清強(qiáng)等，乒乓球底板材料與底板性能分析.新鄉(xiāng)學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，4.

[2]姚楠等，從專利申請看乒乓球拍的進(jìn)化史.中國發(fā)明與專利，2012，9.