主题
碳拍王国的建立
从 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 年由光男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,认定眼前这一支重量轻、强度佳、不知什么材料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,剪裁后进行排叠,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,制造预浸布的方法依赖热溶胶(hot-melt)的制程,一台机器动辄两一、二千万,而且预浸质量不佳,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,方便排叠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?
光男的开发团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(UnionCarbide)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效,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 companics pioncered the idea. Today, 85 to 90 percent of tennis rackets are made in Taiwan.”
从 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,到 1978 年由光男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。
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夜成名,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 Wilson 与 Prince 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。这也是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 YANG、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。