中国乒乓,不断前行
2024-08-05 10:18

中国乒乓,不断前行

本文来自微信公众号:果壳 (ID:Guokr42),作者:Cast,编辑:Luna,题图来自:视觉中国

文章摘要
本文探讨了中国乒乓球队在奥运赛场上的发展历程以及乒乓球材料的变迁。

• ⚽ 介绍了中国乒乓球队在奥运赛场上的不断突破和挑战

• 🏓 分析了乒乓球材料从赛璐珞到ABS塑料的演变和影响

• 🎾 揭示了乒乓球的制作工艺和质量检测过程

樊振东赢了!


这是中国乒乓球队在奥运赛场上的第34枚金牌。自1988年汉城奥运会起,一代又一代的中国球员在赛场上顽强拼搏,创下佳绩。


然而中国运动员的赛场路并非一帆风顺。国际乒联每隔数年就会对赛制、球拍、比赛用球等项目进行规定调整。对于高水平运动员来说,每次细微的调整都可能对打法、战术乃至身体状况带来巨大的影响,必须不断突破才能一直保持成绩。


比如国际乒联改过球体大小,对擅长削球的球员冲击很大。2000年初乒乓球直径从38毫米改为40毫米,重量控制在2.760~2.769克,这让球速和旋转速度都减弱了。这次调整,据丁宁分析,对孔令辉、刘国梁成绩的影响很大。后来为了降低球速,增加来回、增加观赏性,乒联将原本39.50至40.50毫米的直径,上调到40.00至40.60毫米,乒乓球上印的标示为40+。


球体材质也更改了。国际乒联从2014年开始,就启用了以高分子聚合物为原料的ABS新塑料球,用以替代从1891年开始,沿用了123年的乒乓球制造原料——赛璐珞(celluloid,硝化纤维塑料)。两种材料制成的球,就算直径相同,硬度、弹性、重量等指标也发生了改变。这降低了进攻时的球速,最终导致力量型打法的选手伤病高发,张继科、李晓霞深受影响。


中国前女子乒乓球运动员丁宁,运动生涯中取得过21个世界冠军头衔。她2020年的硕士论文,就研究了ABS材质兵乓球相较于赛璐珞材质的乒乓球的现状。对当时参与她的研究的国家队运动员来说,弹性强、速度快和易控制,是对ABS材质新球的主观感受;旋转弱、线路飘、手感差等成为他们不喜欢新球的主要理由。


对参加奥运会和世锦赛的高水平运动员来说,他们对任何细微差异都感知极其敏锐。那为什么一定要换材料呢?


从赛璐珞到ABS


赛璐珞,是音译自Celluloid Nitrate,主要成分是纤维素硝酸酯,以及乙醇、樟脑等。其实,这三个字即便对于90后来说也不陌生,日本早期动画片就叫赛璐璐动画,因为一开始的手绘底片也是用赛璐璐这种硝化纤维的材料。


在过去的一百多年里,赛璐珞是乒乓球生产中不可替代的原材料。但它易燃的缺点也非常明显,而且燃烧时会释放大量刺激性有毒气体。一旦遇到明火和高热,烧起来很吓人。更新换代,可以说是一种等待新材料应用的必然结果。作为一名90后,我读小学时,自然课上教如何自制小火箭,燃料材料就是碾碎的火柴头和粉碎的乒乓球……另外,过去乘坐飞机,也是不允许携带赛璐珞乒乓球的。


新型乒乓球,中国制造


ABS新型塑料球的研发主力企业,是我们熟悉的红双喜和双鱼牌。据中国体育报,早在2008年北京奥运会期间,国际乒联主席沙拉拉在与上海红双喜和广州双鱼的企业代表见面时,提出了希望中国企业研发出一种取代赛璐珞的新材料用球。随后经过三年多的努力,在2011年,新材料球ABS塑料乒乓球才初步研发成功。其后又经过三年稳定发展,才于2014年正式成为国际赛事的指定用球。


本次2024年巴黎奥运会的比赛用乒乓球,供应商是我们熟悉的广州双鱼,由国际乒联(ITTF)指定。


有缝球和无缝球


我们观赏乒乓球赛时,特别喜欢看选手打高难度的技术球。对于乒乓球来说,球体的旋转正是乒乓球项目最大的魅力所在。运动员在比赛中通过搓、拧、拉等技术动作制造乒乓球的不同方向和速度的旋转,给对方的回球造成困难。


目前市面上的新型ABS塑料乒乓球,在制作上分为“有缝”和”无缝”两种工艺。其中”有缝”技术是采用两个半球体胶合的方法,沿用了赛璐珞乒乓球的胶合处形成接缝。其落点、声音、牢度、旋转和飞行轨迹与传统赛璐珞乒乓球非常接近,因此在厂家的宣传卖点中也会提到”保持传统乒乓球的规律和手感”。


根据丁宁的研究,在摩擦并击打乒乓球造成旋转飞行后,新材料乒乓球的落点稳定性优于以前的赛璐珞乒乓球。在ABS材质内比较,无缝塑料球的旋转相比有缝塑料球有所下降。有研究者发现,无论使用正手搓球技术还是反手搓球技术,无缝塑料球的转速均值都低于有缝塑料球。后来经过研究发现,这是因为有缝塑料球在与胶皮接触时,发生的形变程度较无缝塑料球更高,与球拍接触时间更长,经过充分的摩擦后,产生了更强的旋转。


乒乓球是如何制造的?


既然都聊到了乒乓球的前世今生,就一起来看一看过去的赛璐珞乒乓球和现行ABS塑料球中有缝球的生产有何不同吧。


1. 小圆片


首先,所谓的ABS材料,是由丙烯腈(Acrylonitrile)、丁二烯(Butadiene)和苯乙烯(Styrene copolymer)组成的三元共聚物,简称ABS,是目前使用成熟、应用相当广泛的一种工程塑料,在物理性上具有刚、硬、韧的特征。赛璐珞球和ABS有缝塑料球都采用的是两个半球体粘合的工艺。在成为半球体前,都是一张张圆片。下图为ABS有缝球的塑料小圆片。



2. 厚度检测


对塑料片进行厚度检测,符合标准后才能开始制作。



早期制作赛璐珞球时,工厂会调制浓度为40%的酒精溶液,再把赛璐珞原片倒进去浸泡软化十天,这样等塑造成形的时候塑料片会延展得更均匀。而现在的ABS塑料球的工艺已经得到了改良,生产效率有了很大的提高。


3. 反复加压vs一次成型


赛璐珞乒乓球加压做半球的过程是需要机器反复操作的,如果一步加压到位,会导致原片各部分的厚度不均匀。



半球经历逐步变形。加工后的半球内壁厚度会从0.8毫米变成0.5毫米,而后再用清水冷却。



而ABS球生产工艺的不同之处在于它采用了“热流道技术”。即在高温条件下,原料直接成型为半球体。如下图所示,金属模具是一个半球形,其上有一个活塞加压,而模具本身处在加热状态。当工人把塑料小圆片放进去,机器一边加压加热,一边浸入到93℃的热水中,就一次成型了。这里用热水,也是防止整个圆片的温度变化太快导致皲裂。



4. 切削边缘


不管是赛璐珞球还是ABS有缝塑料球,都是加压制作好的半球落到自动车床上,车刀就主动去切除半球多出来的2毫米毛边了。



接下来要进行厚度筛选,工人会用传感器测试每个半球的内壁厚度。即便用的是同样的材料和同样的延展过程,成型厚度也会有不一致,在赛璐珞乒乓球时代,厚度的检测时还会按照0.01毫米的差异分成14组,分类后用于匹配的”两两合一”。


5. 合二为一


筛选分组后厚度接近的两个半球,其中一个要被放入模具重新加热,机器会稍微加压让这个半球的边缘变小。方便后面将它的好cp盖上去,左一半,右一半,你是我的另一半……然后直接就是机器的自动上胶过程了,从结合的侧边自动注入胶水,由于毛细效应,胶水会自动渗入缝隙,把两半的球体粘合到一起。下图左侧滚出来的球体就是已经是上胶完成。



6. 干燥处理


自动脱模后的乒乓球原型,接下来还需要进行干燥处理。过去赛璐珞材质的乒乓球干燥得统一放置在40℃的环境温度下干燥60天,才能让胶水完全干燥以防乒乓球变形。但是现在选用的环保型ABS塑料材质,直接把干燥时间缩短到了15天,大大提高了生产效率!



7. 初次研磨


干燥好的乒乓球接下来要进行研磨处理了,别忘了我们两个半球拼合处的接缝!研磨机里倒进研磨粉后,能把整个乒乓球的边缘摩擦得光滑很多,研磨之后才能进行最重要的“圆球处理”。下图用的是赛璐珞球的生产视频。



8. 加热成型


把边缘还没完全抹平的球体塞入模具中,模具上布满了22个直径为0.3毫米的舒压孔,接着送入380℃的烘箱加热。乒乓球内部的空气受热膨胀后,球体表面会完全贴合球形模具,从而抹平缝隙,形成光滑的圆球。



乒乓球在烤箱中还得按照380℃—120℃—90℃的顺序缓慢降低温度,最后再淋水彻底冷却后进行第二次研磨,这次放的不再是研磨粉,而是研磨石,按照球的重量设定打磨时间,从而获得符合标准重量的乒乓球。


到这里一个乒乓球就完成了,但还没完呢!检测更是重中之重。本届2024巴黎奥运会的乒乓用球,厂方设置了15道自动检查工序,择优的概率大约是100个球中选出的那3到5个用于奥运会。我们来展示几个可以找到视频资源的主要环节~


9. 透光检测


工人在灯光下检查ABS有缝塑料球的接缝是否均匀,有无损伤,从而对球进行分级。



10. 重心检测


经过透视筛选的乒乓球要沿着中缝进行滚落测试,球会朝着自身重心偏移的方向滚动,只有走出合适轨迹的乒乓去才能通过测试。像奥运会和世锦赛这种级别的比赛用球,会要求平衡测试的乒乓球是完全笔直行走的。



11. 硬度检测


以圆型为基准,检测球体两极的硬度。按照国际乒联规定的测试方法,ABS材质的乒乓球的硬度高于醋酸纤维和赛璐珞材质的乒乓球。



12. 重量检查


如果这里检查的乒乓球重量超过2.769克,就需要退回到研磨那一步,重新研磨到合适的重量规格,当然也得重新做重心检测了。



13. 圆度检测


还要看整个乒乓球的圆度是不是符合标准。ABS乒乓球的圆度差可以控制在0.08mm之内,从而使得乒乓球在飞行过程中能保持更加稳定的飞行轨迹。



14. 弹跳检测


国际乒联对用球的弹性公差标准是要求小于25mm,但本次奥运会,由厂方供应的弹性公差都小于4 mm,可以说在奥运会,就连被打的乒乓球都是最优秀的……下图为乒乓球光控弹跳仪上的检测,开门检测只是为了方便演示拍摄无遮挡。在ABS乒乓球的检测中,无缝球的弹性大于有缝球。



15. 印上星数


经过乒乓球的各类检测,自然会分出不同等级。上等品是三颗星的比赛用球,其他的就是一颗星的训练球了,当然价格分类也是这么来的。这个环节分类除了会印上星星数量,而后还会再印上出厂方的大logo。



来点冷知识降降温


用木拍击打赛璐珞球时会发出“乒”的声音,当球落在桌上又会发出“乓”的声音,这就是乒乓球名称的由来。斯球既去,余音绕梁……


对于中国的乒乓球运动员来说,或许最大的凡尔赛就是“我拿了好几个世界第一,就是没拿过全国第一……”


Gif截取自YouTube博主World Table Tennis的《Pingsider|How Table Tennis Balls are Made》、CCTV Video News Agency的《Chinese-made Table Tennis Balls,Tables Arrive in Paris for Olympics》、日本The Science Channel频道的THE MAKING视频(130)《ピンポン球ができるまで》以及b站up主Clark-D的《【乒乓球】赛璐珞的球和新材质塑料球快速鉴别法》和ITTF官方图片


参考资料

上海体育学院硕士学位论文《新材料乒乓球的力学特性及其对乒乓球比赛的影响》,作者丁宁2020-12-03

中国体育报《赛璐珞有毒易燃新材料乒乓球七月登场》2014-04-11

红双喜2017-2020世界大赛用球资料D40+ABS赛顶三星40mm+乒乓球


本文来自微信公众号:果壳 (ID:Guokr42),作者:Cast,编辑:Luna

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