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球拍的发展历程(优个网独家发布)

创建时间:2013-11-26

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编者按:本文是《网羽专家》授权优个网独家使用文章,欢迎转载,转载请注明出处,谢谢!

 

网球、羽毛球运动同属球拍类运动,业内有句话叫“网羽不分家”,这句话其实有两个层面的意思,一个层面是指经销商通常同时销售网、羽产品,因为两者在服务上相似,比如说更换球线、握柄皮等;另一个层面指的是品牌商一般会同时研发生产网、羽产品,二者在研发上都需综合考虑球拍的重量、平衡、硬度、弹性、甜区等重要技术层面的因素,在材质选择、生产制造过程及品质控制上则几乎完全一致,甚至网球拍的生产线,稍加改装、变换模具就能生产羽毛球拍。事实上,从木制球拍到铝制球拍再到碳素球拍,历史上网、羽球拍在进化过程中基本是同步的。只不过由于网球拍在全球销量更大,且主要在欧美发达国家广为流行,加之球拍的构造更为复杂,因此不断引领产业的更新换代,因而羽毛球拍的革新从属于网球拍的革新。

 

球拍的进化,主要是源自两个方面,一方面是物理科技,主要指结构上的改变,比如外观上的改变和力学方面的改变。另一个方面是材料科技的不断革新。两方面的进化相辅相成,材料的革新往往伴随着结构上的变化。

 

按时间先后顺序,球拍材料进化历程是:木拍——铁拍——铝拍——碳拍,木拍的存在时间最为久远,而铁拍、铝拍的存在周期都很短,很快都被碳拍所代替,现在基本上是碳拍的天下。而提到球拍的发展历程,必须提到台湾,因为台湾在整个历程中处于举足轻重的地位,目前,碳拍的生产技术都是缘于台湾光南公司的创新。

 

球拍发展年代表

 

 


类型

时间节点

代表事件

备注

产地分布

木拍

1880S-1920S

古董木拍

大块木头加工成型

欧美及其他地方

1920S-1940S

陈年木拍

薄片粘合

欧美及其他地方

1950S-1970S

现代木拍

使用第一代复合材料

60S后转向台湾

1985前后木拍消亡

铁拍

1964

Lacoste设计发明

第一支铁拍

1967

Wilson推出T2000

最早量产的铁拍

铝拍

1968

Spalding推出铝拍

第一支铝拍

1976

Prince推出大拍面科技

巨大成功、销量最高的铝拍

台湾代工

碳拍

1970年代中期

碳拍被研发出来

受制于工艺、无法量产

1978

光南研制出量产碳拍

解决工艺难题、实现量产

1980S

众多台湾公司

垄断世界球拍的研发生产

在台湾形成完整产业链,成为球拍王国

1990S-至今

产业转移,中国大陆成为世界工厂

广东、福建、浙江


 

 

木拍的历程

 

从人类使用材料的历史来看,直到20世纪70年代以前,木材一直被公认最适合制作网球拍的材质。一般国际网球拍收藏家,将1880年代到1920年代的木拍,称作是所谓的古董拍(antique racket),刚开始是由一片片坚固的楔型木头加以成型制作,后来才慢慢地使用削成薄片状(laminated)的竹子或木材,经过弯曲烘烤成型。19201940年代的木拍,称为”陈年木拍”(vintage racket),使用堆砖式的木材,并且加入一些空气动力学的结构设计,皮革握把与拍型的设计也逐渐细致化。

 

木拍的制作其实也是相当繁复的技术过程,牵涉到木材的切削、黏着、烘烤、弯曲成型、涂装、补强等过程。一般比较高级的是北美洲木材,由于木质纤维构造,使其具有挠曲性,弹性系数高,不易断裂,正好适合作球拍。不幸的是,木拍的天然材质,最大的致命伤在于太重而且刚性不够。重量的考虑,使得木拍不能做的太大,拍面大概70平方英寸就已经是极限,穿线之后大概就达370克以上。因为刚性不够,所以发球的速度最高大约只能达到90mph的极限。这和铝拍、碳拍出来后,重量不断降低、拍面积可以轻易到110平方英寸以上、选手动辄120-130 mph的高球速,当然无法相比。加上木拍怕受潮、易变形等缺点,的确造成相当的限制。不过,在铁拍、铝拍出现前,这些限制并没有妨碍其近一百年的风行。

 

1917 Wilson Manhattan整支木拍成型的轰动,到台湾1970年代从事木制网球拍的大厂,极盛时期一个月经常可以出到十几万支的产量,就是最好的例子。真正使得木制球拍逐渐没落、走入历史的原因,一是因为铝拍的革命性突破,二是因为价格因素使然。简言之,运动器材的重要特质--不断追求高度性能(performance)的竞争特性--深深影响到器材的在设计与制造上的演变,更与台湾网球拍产业的发展息息相关。

 

木制网球拍的演变,从1950年代到70年代,不论从形状、外表涂装、以及结构强度上都有细致化的倾向。代表性的大厂品牌以DunlopSlazengerWilson、与Spalding为主。其中一个最重要的进展,就是第一代复合材料的概念出现:碳纤维加强(graphite reinforced)片。

 

当年最轰动的一支球拍,要属1953Dunlop推出的Maxply Fort这一明星产品。这支球拍框、柄身、握柄管皆为合板式木片贴合,肩部使用硫化纤维加强片,轰动一时,后来网球明星John McEnroe也替这支球拍广告。早期台湾大量外销的木制网球拍,也是同类型产品。同时间,可堪比拟的另一支球拍,则是Wilson Jack Kramer。木拍的流行与演变,一方面彰显了木材本身作为天然材质应用在运动器材的长处与限制,同时也提供了台湾跃上世界网球拍市场的一个机会之窗(window of opportunity)。这扇窗的打开,对于台湾后来的网球拍产业的发展,具有开拓性的意义。

 

台湾的机会之窗:与世界网球拍市场的接轨

 

台湾网球拍业的出现,起源于 1960年代替外商贸易公司代工木制羽球拍和网球拍开始。这一渊源,其实也反映了台湾在第二次世界战后,作为后进国家,如何一步步纳入世界贸易体系、在全球经济分工中扮演关键角色的轨迹与关键机制。

 

上世纪60年代,丰原地区由朱济诚先生所经营的华丰公司,就开始提供中小学生工艺、劳作课所用的木制球拍框的半成品,让学生练习穿线,自己完成球拍的成品。不过,真正开始从事球拍的代工制造,应该要追溯到日本商人竹前先生所引进的贸易商机。竹前当时来台生产木制羽球拍,产量相当大,外销日本与东南亚等地。台湾球拍界的开路先锋,包括山河森创始人徐文干先、罗光男先生、以及朱济诚先生等都跟竹前有一段渊源。另外一条路径,则是来自欧美国际贸易的机会:催化台湾网球拍产业国际贸易的先锋部队,也就是以刘清繁先生为代表的台湾第一代的贸易尖兵。

 

刘清繁原先跟外商合资成立了甘百世企业(Complex),主要业务是进口运动器材,后来决定自行创业成立元运企业(Sports World),跟当时美国的运动器材公司Crown Sports Inc.合作。当时球拍界的元老级厂商,包括华丰、源民安、光男、东顺、锦祥、龙台、森湖等,也都是刘清繁业务往来的对象。

 

早年台湾从事作木制网球拍的代工,比较低价位的拍子,大都采用省产浅色木材,例如大白树、九芎、木荷、乌心石舅,有时也采用孟宗竹或进口之南洋材。比较高级的拍子则采用来自北美或欧陆进口的Ash(梣木)、Maple(枫木)、Beech(三毛榉)等木材。

 

就像台湾当年许多出口制造业的情形一样,木拍大厂兴盛的时候,一支木拍的出口报价可以高达10块美金,在70年代的台湾,台币兑换美元401的年代,这种价格跟产量,所带来的利润是相当惊人!当年台湾厂商生产的著名木拍,有光男代工的Spalding Impact 310Impact 444,森湖的Slazenger Vintage,山河森的Wilson Epic等。

 

不过,随着木拍技术的成熟,投入厂商不断目增加,价格也节节下降。在木拍的棺材上钉上最后一根钉子的,则是1976年开始,铝拍革命所带来的重大变革。革命的主角就是Prince公司的创办人HowardHead

 

 

木拍被取代的过程之所以非常迅速,有特殊的时空因素。按理讲,木拍具有柔软、减少振动等优点,如果维持在原来小拍面大小的产品,应该可以保有一定的市场,不至于被完全淘汰。之所以这么快就被铁拍、铝拍完全取代,归纳起来有几点原因:

 

(1)新产品发展:木拍的缺点(太重)是因为新产品发展之后相对比较之后的结果。当年Prince推出大拍面(oversize)的突破,如果材质要使用木材,将会因为重量过重而不可行,因而限制木拍了只能生产中型(medium size)拍 ;

 

2)相对制造成本:木拍若做中型拍面,则必须碳纤维补强,这么一来,制造成本就与铝拍相近、甚至更贵(当年木拍的成本是一支大约是58美元,加上碳纤维成本变成1015美元,与铝拍相近);

 

 

3)铝拍的成本与木拍相近,但扭力(torsion)较佳,遂慢慢地全面取代木拍。

 

在铝拍的革命开始启动前,还有一段铁拍的插曲。1964年,法国Davis Cup选手、1926年美国网球公开赛冠军, Rene Lacoste(鳄鱼牌服饰王国的创始人),设计一支铁拍并申请专利,寻求跟Wilson合作,最后由Wilson的研发与制造团队在1967年推出著名的T-2000的铁拍。T-2000昵称Steelie,为球星Jimmy Connors所使用,推出后热卖并打破之前的销售记录,不久后便有数十款不同模型推出。Connors当年在在温布登大赛(Wimbledon)的决赛中,以铁拍痛宰Ken Rosewall所使用的木拍,是网坛轰动一时的趣事。在T-2000推出约18年后,1985左右,木拍几乎消失了。

 

1968年,也就是网球运动职业化的第一年,Spalding公司推出第一支铝拍后,紧接着美国黑人选手著名的Arthur Ashe使用Head公司绰号 “snowshoe”的铝拍,赢得美国公开赛,更是掀起一阵旋风。但其实,Ashe当年替Head促销的铁拍,却是主力产品。换言之,虽然铝拍提供更大的威力,为业余的网球人士所喜爱,但是多数顶尖选手仍然偏好木材的手感。铝拍真正的革命,还欠东风,要等到1976HowardHead的大型拍面(oversize)的专利诞生,才算真正来临。

 

铝拍的革命

 

一九七0年代,网球拍经历两个重大革命:新材料与新尺寸。原先的木拍,因为太重、刚性不够,逐渐被兴起的铝拍和碳拍所取代。光男的窜起,一方面是在大型铝拍的创新过程中,搭配崛起的Prince公司,双双跃上世界舞台。更重要的是,透过独创的碳拍制程,不但改变了世界网球拍的产销结构,奠定了台湾在全球复合材料加工的关键地位。

 

Howard Head原为Head公司的负责人,以产制滑雪器材闻名。后来对于网球产生兴趣,干脆将Head卖给AMF公司,自己另创了Prince公司。当年的Prince还只是一个名不见经传的小公司,铝拍革命的背后,蕴藏了几段动人的故事。

 

Howard Head在雪橇界功成名就之余,也一个业余的网球玩家,兼具聪明工程师的特质。由于常常苦恼打球时会打偏(off-center)、以及击球不准产生的震动,他凭着工程师的直觉,将业余网球玩家的挫折归究于球拍的设计,索性自己摸索研发,开发出大型拍面的革命性设计。Head设计的关键点,在于将拍面放大以便增加击球时对于角动量(angular motion)的抵抗。如此一来,网球拍面上所谓的最佳击球区(sweet spots)面积增加了四倍,而且降低了震动(vibration),减少网球肘(tenniselbow)的伤害。这个突破性的概念设计,具有莫大的吸引力,推出之后,使得Prince的铝拍销售量创下至今没有打破的历史纪录。

 

Head大型拍面的革新之所以可能,是因为铝合金的材质较轻、强度又够,才可能允许设计者将传统木拍的小拍面放大。更重要的是,使得Head的发明点子得以推出到市场上不可或缺的因素,就是铝合金的加工。

 

Prince委托光男公司代工铝拍时,开始是使用美国铝业公司ALCOAAluminum Company of America)开发的7046的铝条,抽成网球框所需铝管直接运来台湾。光男后来则开始跟本地的万寿铝业公司合作,开发省产6061的铝条。当年推出的第一支Prince Classic的铝拍,因为穿线强度与刚性的设计配合不好,尚未完全被接受。等到Prince Pro的型号一出来,立刻造成轰动,热卖的程度,当时光男公司一个月赶工出拍可以高达15万支以上,而且连续畅销了三、四年,此种盛况,可见端倪。这个销售纪录随着日后网球人口的下降,以及球拍少量多元化的流行趋势,至今仍然是网球界的历史记录。

 

台湾万寿公司逐步掌握铝合金的加工技术后,最经典的成就是帮助光男公司开发6061的铝管,横扫国际网坛,奠定网球拍王国的基础。更重要的是,万寿为了避免台商割喉竞争的宿命,坚持独家供应光男铝管长达十年之久,这也是光男可以累积资本,造成碳纤维网球拍革命的重要关键。等到市场成熟后,万寿才开始供应侨大、宙冠、呈佳等今天世界铝拍的大厂。

 

铝拍的成功,让Prince公司与光男打响知名度,也让罗光男赚了大钱,累积了足够的资本,进行下一个阶段的碳纤维球拍的革命,缔造了台湾”网球拍王国”的美誉。

 

碳拍王国的建立

 

60年代开始替国外代工木制的羽毛球拍开始,经历铁拍、铝拍的阶段,1978年由光南公司从国外引进碳纤维复合材料,开始制造碳拍开始之后,短短几年间,不但淘汰了木制球拍,改变了世界网球拍的产销结构。在这个打造球拍王国的过程中,从一开始因缘际会引进一些简单的复合材料的加工概念,借着靠自行研发的滚筒缠绕法(filament drum winding)制造预浸布技术,以及独创的吹气热压成型(inner bladder pressure molding)的技术量产球拍,不但掌握了几乎全球所有名牌的订单,而且质量上也获得国际的肯定。

 

1970年代中期光男崛起过程中,有一次罗光男在纽约的运动器材展瞥见一支刚刚问世、尚未量产的碳拍。罗光男以他敏锐的直觉,认定眼前这一支量轻、强度佳、不知什么碗糕的产品将会是网球拍的未来!为了掌握这个可能性,罗光男寻寻觅觅找到当时在洛克希德(Lockheed)工作的一位台湾留学生钟秀雄(Harvey Chung)。

 

Harvey跟罗光男说,要制造碳纤维网球拍,必须先制作”预浸布”这项复材半成品:将碳纤维丝含浸树脂,经过适当加温之后使树脂进入部分聚合反应(半硬化)成为可供模压成型的中间原料;然后再将预浸布按照结构与形状的需要,剪裁后进行排迭,经过适当的加热、加压硬化(cure)后,成为球拍的结构体。

 

1970年代航天工业复合材料刚起步,制造预浸步的方法依赖热溶胶(hot-melt)的制程,一台机器动辄两一、二千万,而且含浸质量不佳,也不适合少量多样的网球拍制程需求,这也是何以当时碳拍还无法量产的原因。Harvey建议罗光男自行开发溶剂型(solvent-type)滚筒缠绕法,这项因为环保因素没有被欧美国家尝试的方法:设法让碳纤维丝,经过树脂槽充分浸透(wetting)后,然后像织布一样缠绕到滚筒上成为预浸布!但,要去哪里找这种机器?!

 

看着Harvey传回来的概念示意图,光男公司的老师傅张混湖先生,凭着多年打铁所累积对机器的直觉,就找来一台车床,在车床的旋转轴上挂上一个铁筒作滚筒,然后用横向移动的车刀去带动纤维丝,边转边带,就这样打造了第一部的滚筒缠绕机。由于结构设计的需要,预浸布必需裁成不同的角度。张混湖灵机一动,想到把角度线直接刻在滚筒上,然后沿线割下来,就变成有角度的平行四边形,再剪裁之后就成了有角度的预浸布。这个滚筒缠绕机的原始设计,二十多年来经历五六代的改良与更新,至今仍然是所有球拍厂所使用机器的原型!独创的机器,加上Harvey独家调配的树脂配方,制作出能保留适度黏性(tacky)却不黏手,方便排迭加工的溶剂型预浸布,一举奠定了世界碳纤维网球拍革命的关键基础。

 

球拍如何成型?光男的开发部队将不同角度与大小的预浸布,卷制成管状,入模成型时,一开始并没有吹气的概念,而是利用充填的发泡剂将预浸布撑开:这也是早期的碳拍会有吱吱的声响、重量无法适当控制的原因。后来这一群黑手师傅想到”吹气热压成型”的主意,找到在永备化工(Union Carbide)食品部工作的魏春荣先生,突发奇想地用热狗肠衣(赛璐玢管)作为灌风的管子,在尼龙管问世前,竟成为独步全球的碳拍王国的秘密武器!

 

简而言之,一套因为环保问题而被先进国家放弃的中间原料制程,到了台湾的球拍厂商手中,不但将其优点发挥的淋漓尽致,而且配合本土所独创的成型方法,成功地量产碳纤维网球拍,造就了网球拍王国的地位!国际知名的Wilson公司总裁Jim Baugh,在1990年谈到台湾的成就时,就曾经说过:“Taiwan learned the art of pressure molding racket frames within two years after a pair of California companies pioneered the idea. Today, 85to 90 percent of tennis rackets are made in Taiwan.

 

另一方面,光男公司的成功,让国内的竞争对手,也开始投入这个新领域。原先做木拍的一些厂商,看到铝拍与碳拍的价格差异,有的就干脆跳过铝拍,直接投入碳拍的研发。最具代表性的就是山河森公司。山河森投入碳拍研发的过程,代表的是日本技术系统失败但非常有意义的尝试。跟罗光男一样,当时大家都搞不清楚碳纤维强化材料内容,也都在摸索一条能够落实复材应用在球拍量产的预浸材料制程与成型技术。山河森藉由日本的Nippon Carbon提供技术的支持,采取所谓的编织法(braid)来制造预浸材料,并且用”外压成型”的方法来入模。

 

编织的作法,就是将碳纤维丝编织成像绳索一样,然后去浸树脂,烘干后再放入模内去发泡成型。这个作法最大的问题在于,成型过程的树脂流动的不均匀与不稳定性。跟光男一开始的发泡成型一样,不均匀结果会产生结构上的弱点,所以不良率很高,经常面临退货的命运。以今天的知识去理解,当时最需要的就是所谓的”非破坏性实验”的方法去找出初胚硬化成型的结构弱点所在--在70年代的台湾,这注定是个不可能与不经济的解决方法。相较之下,光男的溶剂型预浸布以及吹气成型的方法,虽然也是包含有相当多的试误(try and error)成分,但是至少可以掌握方向,提供一个可能性、让工程师去掌握成型的温度、压力、与最佳时间点。山河森的转折,变成一个技术史上夭折的技术(aborted technology)的经典案例。

 

光男采用滚筒缠绕法与吹气热压成型的方法量产碳拍之后,在世界的网球拍界一夕成名,立刻将网球拍的出口单价跳升到40美金以上。附加价值的提升,使得当时的竞争对手面临很大的压力。一方面,当时的两大网球品牌WilsonPrince在圣文森岛(St. Vincent)与墨西哥也分别设有工厂进行碳拍的产制。可是他们制造过程与成型设备,跟光男的方法相比,立刻变得没有竞争力。再加上台湾网球拍界,环绕着球拍厂所成立的模具厂、条钉、护套、握把(grip)、、等重要配件(accessory)厂所具的效率与竞争力,使得外商零配件的运送速度与成本居高不下。这也欧美大厂相继停止量产,将订单全面转向台湾的关键原因。

 

光男的成功,成功改写世界网球拍的产销版图,也带领台湾网球拍业者登上国际舞台。许多台中地区的球拍业者,或多或少都与光男具有直接或间接的渊源,碳纤维网球拍的全盛时期,台中地区就有上百家球拍厂商。

 

回顾过去近三十年,台湾网球拍代表性的主导厂商,1990年代以前,光男公司为主力,山河森、拓凯、龙台、远太、万通、波力、源民安、侨大、森湖、白马杰及朋大等紧追在后。1990年代中期以后,主要的代表厂商有拓凯、龙台、侨大、山河森、源民安、森湖、巨叶、呈佳、宙冠、波力等。此外,支持整个台湾网球拍霸业的,还有一个绵延细密的产业结构。这些同样体现台湾人创新打拼精神的的蚂蚁雄兵,代表性的厂商包括,模具界的骏耀、晟旸、恒品;皮革厂的明兴、乔国、翰柏、住纶;铝制加工的万寿、雅思特;线材的耀亿、彰晟、住纶、和荣;树脂的南亚、富比利、大甲化工、裕博;水标的益丰、龙台;纸卡印刷的捷训、上造;条钉护套的福大、昌本、骏耀;穿线机的普莱欣、定伟;拍套的祥记、蔡商号、广励、香松、明广;穿孔机的高田;网球的福人、至和等。

 

不要小看这个产值不大、至今生产线都已外移的产业。台湾网球拍产业的成功,不但使得国际树脂大厂纷纷弃守市场、成为大宗原料的供货商,各大品牌的公司研发设计完全仰赖台商;更重要的是,她让我们看清台湾产业升级真正的机会与限制。台湾今天遍地开花的自行车、高尔夫球杆、安全帽、医疗器材、乃至航天零组件等复合材料工业,事实上都是此一创新源头“种瓢仔生菜瓜”的结果。

 

目前,台湾的制造业已大部分转移到中国大陆广东、福建、江浙一带。

 

 

 

 

 

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