碳纖維復(fù)合材料乒乓球底板的分類以及優(yōu)劣 復(fù)材云集|復(fù)合材料
乒乓球運(yùn)動(dòng)是一種能夠鍛煉人體敏捷性、反應(yīng)能力、耐力等的運(yùn)動(dòng),在我國素有“國球”之稱,并擁有雄厚的群眾基礎(chǔ)。乒乓球拍的底板,是影響乒乓球拍在擊球時(shí)所產(chǎn)生作用力的主要因素之一。對(duì)于乒乓球運(yùn)動(dòng)員而言,乒乓球拍底板性能的差異會(huì)在一定程度上影響運(yùn)動(dòng)員的技術(shù)動(dòng)作、出球速度以及球體的旋轉(zhuǎn)等。

隨著現(xiàn)代材料科技的不斷發(fā)展,玻璃纖維、碳纖維、芳綸在體育器材制備領(lǐng)域的應(yīng)用越來越成熟,以碳纖維復(fù)合材料制備而成的乒乓球拍底板逐漸因其質(zhì)量輕、韌性佳,能夠在擊球時(shí)產(chǎn)生良好的緩沖而受到乒乓球職業(yè)運(yùn)動(dòng)員或業(yè)余愛好者的青睞。
碳纖維復(fù)合材料乒乓球拍的結(jié)構(gòu)
根據(jù)國際乒乓球聯(lián)合會(huì)的規(guī)定,競技用乒乓球拍的底板中應(yīng)至少包含質(zhì)量占比為85%的天然木材。因此,盡管某些乒乓球拍被歸類到碳纖維復(fù)合材料球拍大類中,但實(shí)際上并不可能全部以碳纖維材料進(jìn)行球拍制備?! ≡缙谔祭w維乒乓球拍底板最常見的“3+2”復(fù)合結(jié)構(gòu)采用三層木材搭配兩層碳纖維的結(jié)構(gòu),擊球力度大、擊球力度反饋清晰。但隨著乒乓球球體的增大以及運(yùn)動(dòng)員技戰(zhàn)術(shù)水平的提升,比賽過程中的“推、拉”等動(dòng)作逐漸增多,每場球回合數(shù)也逐漸增多,采用“3+2”結(jié)構(gòu)制備的乒乓球拍底板逐漸因?yàn)闊o法為運(yùn)動(dòng)員提供更好擊球緩沖而逐漸被職業(yè)競技乒乓球領(lǐng)域所淘汰。

當(dāng)前最流行的乒乓球拍底板是“5+2”結(jié)構(gòu),即在球拍兩面最表層以玫瑰木、黑檀木為主材,2、5層以碳纖維復(fù)合材料為主材,3、6層以阿尤斯木為主材,芯層以桐木與阿尤斯木為主材,采用黏合、壓實(shí)等工藝制備而成?!?+2”結(jié)構(gòu)與“3+2”結(jié)構(gòu)相比增加了兩層木材層,更適合職業(yè)球員進(jìn)行拉球、削球以及大回合數(shù)的競技比賽;而采用“3+2”結(jié)構(gòu)制備而成的碳纖維復(fù)合材料乒乓球底板由于價(jià)格更為低廉、扣殺時(shí)的擊球手感更好而更加適合業(yè)余愛好者使用。
底板分類
根據(jù)底板使用的碳纖維類型進(jìn)行劃分,碳纖維復(fù)合材料乒乓球拍底板可以分為: ?、倬幙椞祭w維底板。該類型底板為最常見、最傳統(tǒng)的碳纖維底板,采用縱橫垂直交錯(cuò)編織的碳纖維布為主材進(jìn)行多層黏合,不需要像純木底板一樣考慮木材纖維的走向,整體彈性和強(qiáng)度均較為理想?! 、诙糖刑祭w維底板。短切碳纖維底板是一種通過添加薄碳、軟碳或碳纖維氈的形式制備而成的乒乓球拍底板,這類碳纖維底板的最大特點(diǎn)是使用的碳纖維材料均為短切碳纖維,而短切碳纖維則是通過將長條或整面碳纖維材料隨機(jī)切割成不同長度的小段,再經(jīng)過無規(guī)律地平鋪所形成的碳纖維層。

?、叟帕刑祭w維底板。該工藝是通過將一根根碳纖維以同向排列的方法制成的單向碳板或單軸碳板,經(jīng)過樹脂固化以后單向碳板可以提供類似木材的紋路,但只能在單向提供強(qiáng)度,需要將其與木材一樣進(jìn)行纖維方向的搭配才能正常使用。 ?、茴w粒碳材料底板。顆粒碳材料底板是通過大量的膠水對(duì)顆粒碳材料進(jìn)行黏合所制備而成的乒乓球拍底板夾層,因此顆粒碳材料底板也被稱為碳素膠水底板。
碳纖維復(fù)合材料乒乓球拍的優(yōu)劣
1 編織碳纖維底板 優(yōu)勢:編織碳纖維底板的纖維層能夠在乒乓球運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行削、推、拉、扣殺等動(dòng)作時(shí)為運(yùn)動(dòng)員提供強(qiáng)力支撐,擊球時(shí)提供的反彈速度很快,在出球速度上較一般的純木底板更快。利用編織碳纖維進(jìn)行乒乓球拍底板加工,已經(jīng)成為當(dāng)前乒乓球拍制備領(lǐng)域最常見的制備方法之一,所制備的球拍底板性能強(qiáng)、剛性大、靈活性高。同時(shí),由于碳纖維底板使用的碳纖維材料為編織好的材料,因而在進(jìn)行底板加工時(shí)不需要考慮纖維的鋪設(shè)方向,僅進(jìn)行裁剪和黏結(jié)即可。 劣勢:編織碳纖維底板從產(chǎn)品的使用性能上沒有明顯的缺點(diǎn),但是由于編織碳纖維在纖維制作、編織過程中所使用的工藝較為復(fù)雜,因此編織碳纖維底板的價(jià)格往往較高,生產(chǎn)過程中形成的環(huán)境污染較高。
2 短切碳纖維底板 優(yōu)勢:短切碳纖維底板在整體形變、擊球時(shí)球拍的持球時(shí)間以及底勁兒方面的局部優(yōu)勢較高。由于球拍的纖維層均采用短切、薄碳、軟碳等材料切割制備而成,在纖維長度的范圍內(nèi)底板材料的整體剛性能夠得到一定保證。同時(shí),碳纖維材料在底板中應(yīng)用程度進(jìn)一步縮減,球拍底板兩側(cè)通過黏合劑接觸的面積將會(huì)大大提升,此時(shí)運(yùn)動(dòng)員在擊球時(shí)的振動(dòng)傳遞將更多地依靠球拍底板中的木材成分進(jìn)行傳遞,能夠?yàn)檫\(yùn)動(dòng)員提供更好的擊球手感。同時(shí),短切碳纖維底板在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)不需要特別考慮碳纖維材料的位置、方向等,整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加靈活?! ×觿荩憾糖刑祭w維底板中的碳纖維材料無法人為調(diào)整,同時(shí)由于碳纖維長度限制無法進(jìn)行編織或排布。理論上短切碳纖維底板纖維間的關(guān)聯(lián)作用極弱,利用短切碳纖維底板制備而成的乒乓球拍底板整體密度太低,無法充分發(fā)揮碳纖維材料彈性模量大的優(yōu)勢。因此,利用短切碳纖維材料進(jìn)行底板制備的工藝往往也僅適用于某些中低端球拍,較低的材料成本和加工工藝也更加適合這一價(jià)位區(qū)間的業(yè)余乒乓球愛好者購買和使用。
3 排列碳纖維底板 排列碳纖維底板中所使用的碳纖維材料為一根根碳纖維細(xì)絲單獨(dú)進(jìn)行樹脂固化后排列而成,也常被制成碳片底板。盡管從材料的厚度上看碳片的厚度較厚且材料本身質(zhì)量較輕,但實(shí)際上材料本身只能在沿纖維方向提供強(qiáng)度,需要將兩層排列碳纖維材料進(jìn)行疊加。而這種工藝復(fù)雜且制備以后的性能與編織碳纖維底板并無明顯差異的碳纖維底板已經(jīng)被淘汰。
4 顆粒碳材料底板 優(yōu)勢:制備工藝及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)成本低等,是顆粒碳材料底板的顯著優(yōu)點(diǎn)。這種能夠使用碳纖維材料邊角料進(jìn)行產(chǎn)品加工的底板加工方法,顯然能夠?yàn)榈投颂祭w維乒乓球拍領(lǐng)域的使用人員提供性能優(yōu)于木材且價(jià)格遠(yuǎn)低于一般碳纖維球拍的球拍。同時(shí),顆粒碳材料也能夠在一定程度上提升球拍本身的性能,在球拍降重方面也能夠提供一定的作用。 劣勢:顆粒碳材料底板對(duì)運(yùn)動(dòng)員擊球速度、控球能力的提升極為有限。在部分高水平運(yùn)動(dòng)員看來,這種僅以顆粒進(jìn)行摻合制備碳層的球拍底板與木板本身沒有太多的差別。顆粒碳材料底板碳材料顆粒體積小、用量少,對(duì)乒乓球拍彈性模量、強(qiáng)度等的改變程度很低。文章來源:碳纖維生產(chǎn)技術(shù)
版權(quán)聲明:復(fù)材云集尊重版權(quán)并感謝每一位作者的辛苦付出與創(chuàng)作;除無法溯源的文章,我們均在文末備注了來源;如文章視頻、圖片、文字涉及版權(quán)問題,請(qǐng)第一時(shí)間聯(lián)系我們,我們將根據(jù)您提供的證明材料確認(rèn)版權(quán)并按國家標(biāo)準(zhǔn)支付稿酬或立即刪除內(nèi)容!