论乒乓球拍的形制

胡海涛，李荣芝

论乒乓球拍的形制

胡海涛，李荣芝

（上海体育学院中国乒乓球学院，上海 200438）

为总结乒乓球拍的形制、材料和工艺技术的变化特征，运采用文献资料法论述了乒乓球拍衍变发展历程，通过分析乒乓球拍与技术打法、器材规则之间的关系，探讨了球拍形制转向的具体原因，并以微观视角就底板结构、底板材料、拍面覆盖物、球拍形状及拍柄造型进行了多角度透析。发现未来将有更多的新理念、新技术、新材料运用到乒乓球器材开发当中来，其实效性和欣赏性将会进一步得到改善和提升。

乒乓球拍；形制；衍化 ；材料结构；创新设计

脱胎于草地网球的乒乓球项目，自19世纪末诞生以来，自始至终没有脱离“桌上游戏”的范畴。乒乓球拍作为乒乓球运动的核心器材，一直是国际乒联倡导的器材改革焦点，其目的是不断追求竞技规则的完善和公平，促进乒乓球运动在全世界的普及和发展。此外乒乓球拍材质、类型及工艺的丰富对乒乓器材的产业化和市场化产生了主体推动作用。面对不断变换的客观环境，在国际乒联规制许可下的乒乓球拍“百花齐放、百家争鸣”将在更大程度上增强乒乓球运动的竞争性和欣赏性，并由此开启了乒乓球器材文化璀璨的发展历程。

1 乒乓球拍的形制变革历程

关于乒乓球拍的起源来源众多，一直存有纷争。从现有最早的文字记载，“19世纪后半叶，乒乓球运动最早始于英格兰”［1］。18世纪网球已经风靡全球，脱胎于网球运动的乒乓球，最初流行于英国，以“桌上网球”的形式进行游戏。1874年左右，穿弦式球拍是其最原始的击球工具，从结构性能上看均与网球拍相似，它被誉为乒乓球拍的雏形［2］。18世纪末到19世纪初，由于采用赛璐珞材料制成的比赛用球，促使空心拍和木板拍的改良和发明。1902年，英国人库特发明了胶皮颗粒拍，此后的半个世纪，胶皮颗粒拍对乒乓球运动占有绝对的统治地位；1951年，奥地利海绵拍的问世才得以改变旧有的局面，乒乓球运动进入海绵拍的时代；1957年，日本人在此基础上进行改良发明了正、反贴海绵拍，世界乒坛格局东移亚洲；1961年，中国人发明了长胶粒球拍。

底板材料和覆盖物的历次变革是乒乓球拍衍化史上最为精彩的部分。穿弦式和空心拍时期底板材料为软木，其为软木橡树的外层表皮，不含有木质纤维，属于木材的附属产品。随着木板拍的出现，人们对于底板木料开始甄选，包括对木质、年轮、纹理、弹性、密度、含水量等指标都有了较高的要求。19世纪60年代，底板中除了纯木以外加入新型复合纤维材料，此举突破了单一木料结构底板的禁锢。底板覆盖物的衍化较为复杂，其中主要是胶皮颗粒胶和海绵的发展。1951年奥地利人发明的黑海绵，标志着覆盖物的一次历史性的飞跃［3］。之后日本人和中国人改良发明了正反贴海绵和长胶，再次对覆盖物进行了大胆的尝试和突破。20世纪80年代末以来，球拍形状也发生很大变化，拍形除了欧洲横拍形、中国直拍形（呈椭圆形）和日本直拍形 （呈长方形）之外，又出现了枪拍、歪把横拍等异形球拍。拍柄也由原来的长柄逐步演化到短柄，其舒适性和实用性大大增加。加之国际乒联对于球拍的形状、厚度、重量一直没有做出严格限制，这也给球拍形状的设计提供了广阔的自由空间。自此现代乒乓球拍的经历了近一个世纪的变化、革新，球拍结构类别基本定型，不同的是高科技材料、新工艺运用愈加广泛，材料组合呈现多样化趋势。

2 乒乓球拍形制变化的动因

2.1 乒乓球技术打法对乒乓球拍形制的影响 乒乓球拍的形制演化过程，技术的进化直接推动了球拍形制的创新和改革。反之，球拍的革新再次丰富了技术打法类型，两者相互促进，互为动因。 在乒乓球运动早期，底板材料只是单层的木板，对于器材的工艺和品质没有较高的要求［4］。削球类打法迫切需要更加先进性的击球工具进行技术支持，为了击球摩擦力的增加，颗粒胶皮首先被人们运用到球拍设计当中。此时为了方便击球，底板的形状由圆形变为椭圆，手柄由长柄过渡到短柄。为了丰富技术打法类型，人们开始探索新材料、性能强的器材和工具。底板设计开始由单层过渡到多层，对于木料种类和品质有了高的要求，椴木纤维纹理直，结构细，强度柔中有刚，重量相对比较轻。此间覆盖物也进一步优化，新型海绵和颗粒胶皮的组合，加快了击球速度效能，催生了快攻类打法的产生。20 世纪 90 年代，日本乒乓球器材公司先后推出了碳纤维材料、芳基纤维、芳基纤维/碳素纤维混织的底板，成为这一时期的主流器材。新型纤维材料具有轻便、减震、高弹的性能，加入复合纤维材料的底板，脱班速度加快，重量轻。加之反胶海绵有较好的硬度和持球能力，弹性和粘性完美结合，完全满足以摩擦和击打结合的弧圈类打法。同时运动技术的丰富也促使人们加大对于器材的研发和创新，两者相互促进。

2.2 乒乓球规则对乒乓球拍形制的影响 在乒乓球拍历次革新进程中，国际乒联一直以来都扮演着重要的行业角色。尤其是对乒乓球器材规则的修订，为球拍形制构造提供了质性标准，从制度角度对乒乓球拍进行改革，促进了项目发展和竞赛公平性。

国际乒联关于乒乓球器材的规则中，以对球拍的规范居多。从形制设计角度来看主要体现在3个方面：拍面覆盖物、底板材料和比赛用球。20世纪50年代末，国际乒联首次对球拍做出规范化的标准，首当其冲的就是对覆盖物和击球拍面的规定，限制海绵和胶皮的厚度，且海绵上必须附着胶皮，禁止使用厚海绵，该规则一直沿用至今。20世纪90年代以后，国际乒联主要讨论胶皮的颗粒高度和粘合剂问题，1998年规定正胶颗粒高和直径之比由1∶3改为1∶1.1；2002年规定长胶颗粒直径与高度之比不得小于1∶1.1 ，粘合剂不得含有禁用溶剂；2008年规定禁止使用含有挥发性的有机胶水。20世纪80年代末，由于新型复合材料的出现，底板材料的使用引起了巨大的争议。国际乒联明确规定：拍身应为木质的，拍身至少有85%是天然木材，且粘合层不超过总厚度的7.5%或是0.35mm，拍身的粘合层可包括加强的纤维材料，诸如碳纤维、玻璃纤维或压缩纸，底板的形状、重量、厚度没有特别限制［5］。由此以来，新材料和新工艺相继运用于底板的研发和设计，球拍的形制在规制限定下变得多样化、丰富化。2000年，规定比赛用球直径由38mm改成40mm；2016年国际乒联规定，新型塑料球的直径标准由原来的39.50～40.50mm上调到40.00～40.60mm，国际乒联要求新塑料球一律采用“40+”的标注方法，这也意味着乒乓球由此进入了“40+”时代［6］。国际乒联为了限制球速和旋转，加大击球的力量，使得底板、海绵和胶皮都要重新适应当前的新形势，这无疑对球拍的形制设计提出了更高的要求与挑战。

3 乒乓球拍的形制结构

3.1 底板的层次 乒乓球底板采用的木层结构可以分为2类：一类采用独木结构，传统的日本式方板多是由1层较厚的桧木制成。另一类采用其中5层结构居多，由面材、力材和芯材3层结构组合而成［7］。面材一般为0.2～0.5mm；力材一般为0.5～1mm；芯材一般为2.5～5mm。面材是最外侧一层，一般选取非洲产的林巴和克脱，其纹理一般为经线纹理，密度通常在0.5g/cm3～0.65g/cm3之间。力材为次外层，其纹理方向为横向纤维，垂直于面材和芯材的纹理方向。一般选用木材为云杉，密度为0.3g/cm3～0.8g/cm3之间，纵向纹理。芯材为中间一层，厚度最大，因此纵向纤维厚度占整个底板厚度的较大比例，增加底板的通透性和底劲［8］。目前，最常用的芯材为阿尤斯，其密度为0.33g/cm3～0.48g/ cm3，材质轻，芯材的纹理一般为经线纹理。随着器材生产技术的日臻成熟，生产商也在寻找其他的芯材材料，比如泡桐、桧木新型的重量适中、底劲大的芯材材料。随着“40+” 大球时代的到来，促使许多底板制造商加大了新产品开发的力度，结构层数更加复杂，甚至出现13层底板，其结构和击球性能都是对称相同的，且重量保持很轻。欧洲的厂家有的选择南美洲的轻木与北欧的硬木搭配，另外使用不同强度的紫外线照射底板，使其木质硬度产生差异，当代底板的木层结构和性能也在不断地优化和创新。

3.2 底板的木质 制作底板选择的木料性质一般是质地轻、软，强度适中，纹理结构平直［9］。主要包括：1）桧木，用来作底板材料由来已久，多分布于台湾、日本以及北美，其中尤以日本的木曾桧山谷的桧木品质最好。其纤维细长，纹理笔直，年轮明显，木质柔软，被众多器材生产商选作单层球板及碳素球板面层的制作材料［10］。2）椴木，多产于中国和北美，材质轻，纹理直，质地软，强度虽弱，但是从合板制作上可使其转化为优点，压制成硬软适中，既有弹力又较吃球的合板。20世纪80年代末期，椴木底板在国内市场一直处于主流地位，底板选材一般都会涉及到椴木。3）桦木，弹力、硬度不错，单独使用太重，与质地轻的材种混作合板较好。4）杨木，弹力和硬度较弱，一般适用于合板制作来调节底板的软硬度。5）云杉，产自北美，木质坚挺，木纹平直，年轮均匀、密实。6）桐木，主产于亚洲，质地疏松，材质柔软，强度低，弹力相对来说比较差，一般用做底板的芯板材料，然后拿材质较硬的木材和桐木搭配，合理利用材料的性能制作出高弹、轻型底板。而大多数欧洲底板的芯材是采用非洲加蓬生产的阿尤斯，其木材纤维纹理较长，纤维之间棕眼明显，比桐木的分量略重，木质较软，但是承压能力较强，有明显的弹性。

3.3 底板覆盖物 在乒乓球拍形制演化过程中，海绵作为球拍覆盖物，一直起着推波助澜的作用。海绵是一种微孔橡胶，具有缓冲性能、适宜的弹性及摩擦效应。用海绵拍击球时，可使其相互冲击时的能量，转化成弹性势能［11］。在静态力作用下，橡胶的属性可用拉伸强度、断裂伸长率、定伸强度、永久变形等物理指标描述。

海绵的定数、抗张力、抗张积、变形、有效弹性等指标都显示良好，但是在实践中并没有完全与数据放映情况相符。究其原因是因为海绵的受力是变化的，且呈周期性的反复交替，其在动态力作用下表现出的黏弹性。经过发泡工艺，海绵产生的很多小孔，会形成无数个微型气室。而海绵的弹性是由橡胶的黏弹性和气泡工艺共同决定的［12］。

胶皮，作为乒乓底板另一种及其重要的覆盖物，在很大程度上决定了球拍的性能。胶皮本质上是没有微孔的橡胶，按颗粒特征可分为4大种类，包括正胶、生胶、反胶和长胶，其性能特征各有千秋［13］。

正胶是短颗粒胶皮，其颗粒向上，高度与直径相等，颗粒的排列密度适中，底皮相对薄，摩擦力较小，利于发挥弹力。由于硬度高，正胶的反弹速度大于较软的反胶和其他胶皮。根据国际乒联规则，长齿胶皮的总厚度不能超过2mm，所以只能在规定高度内对齿的硬、软、粗细疏密进行设计。生胶是颗粒向上，直径大于高度的胶皮。长胶是颗粒高度在1.5～1.7mm之间，颗粒向外，质地柔软，齿粒长，受冲击力后易变形，给予球的缓冲力大，摩擦力不大，主要是依靠弹力制造旋转。反胶是颗粒向下、光滑光面向上的一种胶皮。胶皮质地较软，触球时间长，粘着力强，摩擦系数在所有胶皮中最大，具有高裹力性能。当前反胶是乒乓球选手最常使用的胶皮，其实用性得益于它让使用者找到旋转与述度、稳健与凶狠之间的最佳平衡点。

3.4 底板形状 现今常规球拍的形状大体可分为直拍和横拍。直拍主要分为，以中国为主的椭圆形球拍和以日本为主的长方形球拍。中国式直拍板面接近圆形，拍柄外形圆润，多为中国、香港、巴西、东南亚选手使用。日式直拍板面为长方形，既日本所谓的“角形”，拍柄棱角分明，多为日韩选手使用［14］。直拍的形状之间的差别，大于横拍，这与规则、传统打法和习惯密葫芦柄、长锥柄密切相关。横拍与直拍的主要区别在于拍柄，横拍的形状大多是长圆形，差别不大，其中细微的差别只是在虎口的大小及手柄的粗细上。一般攻击力较大的球员喜用虎口略小的横拍，防守型球员的喜欢用虎口略大的横拍。手柄的粗细，主要是从握拍方法上考虑取舍的居多。拍柄形状分为直柄、收腰、锥形和葫芦柄，横拍多采用直柄和收腰；中式直拍则以锥形和直柄最为常见；日式直拍的柄形则自成一体，传统的日式拍柄是软木制成的长条状，其截面呈梯形，拍面背部贴有一层扇形软木；新型的日式拍柄，前端是软木，后端连接上多层叠加的硬木，且尾部高度呈弧线状降低。当然也存在一些异形球拍，比如古式直拍、枪拍、4面攻球拍、马式球拍、飞角直拍。

3.5 高科技材料在底板中的应用 国际乒联规定：底板至少含有85%的天然木料，加强底板的黏合层可用诸如碳素纤维、芳基纤维或玻璃纤维等纤维材料。高科技材料不断在底板的开发中不断加入与应用。

碳素纤维，是碳纤维与相关的环氧树脂配制的复合材料，其化学名称叫聚丙烯氰基碳［15］；芳基纤维，是一种高柔韧性材料；这种材质具有较强的柔韧性和抗拉强度，一般为黄色；玻璃纤维，是一种无机非金属材料，其强度不如碳纤维，韧性不如芳基纤维，但是成本低廉。不同的纤维复合材料在击球时会表现出不同的物理性能，在受到相同的击球冲击力时，不同纤维表现出的初期振动幅度、振动频率和振动衰减时间有明显的区别。碳素纤维初期振幅最小，也就是说它可以提高底板的硬度，增加击球瞬间的爆发力；其震动频率最高，所以它可以缩短击球瞬间球在底板的滞留时间，有利于压低弧线，提高攻击力；震动衰减时间最长，从而造成击球反馈回来的震动感觉有点散。芳基纤维又称芳纶纤维，被用来制造防弹衣的材料，初期振幅最大，因此这种击球感觉最柔和；震动频率不高，所以击球时持球能力较强，黏球感觉尤其强；但是它的振动衰减时间最短，击球感觉柔和但是击球反馈的力量较为集中，拥有出色的弹力效应。芳/碳混织纤维是由2种不同性质的纤维编织在一起制备而成，初期振幅不大，提高了底板的强度，保持了底板的反弹效率；其震动频率介于碳素纤维和芳基纤维之间，持球能力比较强；另外此类材料振动衰减时间比一般的碳素纤维短，所以底板击球稳定性好，实现了2种纤维的优势互补。玻璃纤维震动幅度也较大，所以底板击球感觉柔和，因其振动频率不高，也使得底板击球持球较好，但是它的振动衰减速度最慢，需要与木层结构设计形成良好的匹配，方可形成良好的底劲。

4 结 语

乒乓球拍的形制变革历程纷繁复杂，尤其是覆盖物的衍化和改进，球拍的形制革命不仅是国际乒联极力鼓励和倡导的重要手段，同时也是乒乓球运动技术发展的本质要求。乒乓球运动表现的力学之美离不开项目器材的创新，利用先进的科学技术，将诸多元素融为一体的变革形式符合当下人们的审美心理和欲望原则。毫无疑问，乒乓球拍的形制变革仍将延续，随着时代科技的不断进步，将有更多的新理念、新技术、新材料运用到乒乓球器材开发当中，其实效性和欣赏性将会进一步得到改善和提升。

［1]周西宽.外国体育史［M］.北京：人民体育出版社，1989：79.

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Research on the Shape of Table Tennis Rackets

HU Hai-tao， LI Rong-zhi
（China Table Tennis College，Shanghai University of Sport，Shanghai 200438，China）

In order to summarize the characteristics of the shape， material and technique of table tennis racket. This study expounds the development of table tennis rackets through literature reviews， discusses the specific reasons of the change of rackets by analyzing the relation among table tennis rackets， techniques and equipment. It also analyzes the base plate structure， floor materials， pats the surface coverings， racket shape and shoot handle modeling from a micro perspective. This study reveals that in the future more new ideas，new technologies， new materials will be used in the development of table tennis equipment， which further improves the efficiency and appearance.

table tennis rackets； shape； evolution； material structure； innovative design

G846

A

1004 - 7662（2016 ）02- 0023- 04

2016-01-03

上海体育学院研究生教育创新基金资助项目（项目编号：yjscx2015060）。

胡海涛，硕士研究生，研究方向：乒乓球教学与训练。