于國內(nèi)紙基摩擦材料的發(fā)展現(xiàn)狀分析

1、關(guān)于國內(nèi)紙基摩擦材料的發(fā)展現(xiàn)狀分析紙基摩擦材料具有靜、動摩擦系數(shù)比值小，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)柔和、低噪音、無震動、吸收 能量強和環(huán)保低成本等特點?？朔藗鹘y(tǒng)粉末冶金銅基摩擦材料動摩擦系數(shù)低，靜、動 摩擦系數(shù)比值大，運轉(zhuǎn)震動大等缺點。由于紙基摩擦材料的居多優(yōu)點，從 70 年代開始摩 擦材料生產(chǎn)廠家大多數(shù)都先后紛紛研制或挖人才效仿制造。經(jīng)歷三十多年的漫長過程， 雖然已經(jīng)形成一定規(guī)模的生產(chǎn)量，逐漸被用戶接受，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于摩托車、自行車、 汽車、叉車、拖拉機、工程機械、船舶、起重機械、民用家電等的濕式離合器或制動器 中。但是大多數(shù)產(chǎn)品還處于小批量生產(chǎn)階段，生產(chǎn)設(shè)備簡陋，以手工操作為主或借用傳 統(tǒng)的粉末冶金摩擦片

2、的加工方法，產(chǎn)品的機械性能和摩擦磨損性能穩(wěn)定性、統(tǒng)一性較差， 如尺寸公差、外觀、色差、空隙率、均勻度等方面與國外先進產(chǎn)品相比還存在著一定差 距。本人多年關(guān)注紙基摩擦材料的發(fā)展，并且參與紙基摩擦材料的生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝 的研究，對近幾年來我國紙基摩擦材料的發(fā)展狀況有比較淺草了解，提出個人看法僅供一紙基摩擦材料的成本優(yōu)勢 粉末冶金銅基摩擦材料由于生產(chǎn)廠家不斷發(fā)展和擴大，競爭日趨激烈，加之有色金 屬是不可再生資源，價格不斷上漲，以銅粉為例 2000 年后平均每年漲幅在 15%以上，而 成品價格由于各生產(chǎn)廠家的競爭因素基本不變，隨著社會發(fā)展近年來工廠某些運作成本 不斷提高，所以粉末冶金摩擦材料的生產(chǎn)成

3、本不斷提高。利潤空間越來越小，目前銅基 摩擦材料大多數(shù)產(chǎn)品基本上不存在技術(shù)知識產(chǎn)權(quán)價格因素和品牌價格因素。近年來生產(chǎn) 摩擦材料的民營個私企業(yè)不斷涌現(xiàn)，而且迅速形成規(guī)模生產(chǎn)，這類企業(yè)相對運作成本較 低對市場的沖擊較大。所以對規(guī)模型生產(chǎn)摩擦材料的老企業(yè)經(jīng)受著越來越嚴謹?shù)目简灒?必須重視企業(yè)的內(nèi)功修煉，一方面保持和提高產(chǎn)品質(zhì)量占居行業(yè)的品牌地位，進行設(shè)備 改造提高生產(chǎn)效率減少用工量降低生產(chǎn)成本。另一方面研究開發(fā)新材料、新產(chǎn)品，注入 新的活力，開發(fā)推廣應(yīng)用紙基摩擦材料就是一個很好的選擇項目。紙基摩擦材料所用的原材料大多是國產(chǎn)的低價材料，很容易采購到，而且資源非常 豐富，下表所列是紙基摩擦材料的主要使用

4、材料。紙基摩擦材料的主要使用材料序號材料分類材料名稱產(chǎn)地1骨架材料：植物纖維棉纖維、木纖維、麻纖維等國產(chǎn)2填料：減摩組份摩擦組份非金屬粉狀氧化物、石墨粉 特種摩擦粉、礦物粉等國產(chǎn)3性能調(diào)節(jié)劑：特性纖維碳纖維、方綸纖維、新型取代纖維國產(chǎn)部分進口4有機填料和粘結(jié)劑有機樹脂、特種膠水國產(chǎn)從表中看出1、2項骨架和填料都是價格低廉的材料，而且是整個配方中的主要份額, 與銅粉價格相比不到5%。第3項特種纖維有國產(chǎn)和進口，價格較貴，特別是方綸纖維主 要靠進口，但是由于該纖維是國家環(huán)保禁止使用物質(zhì)，因為方綸纖維是永久性環(huán)境污染 物質(zhì)，所以有關(guān)單位在努力研究以其他纖維來取代方綸纖維，目前已經(jīng)有新的廉價纖維 代替

5、方綸纖維應(yīng)用于生產(chǎn)，效果良好，這樣不但有利于環(huán)境保護，而且可以明顯降低紙 基摩擦材料的生產(chǎn)成本。由于紙基摩擦材料的有機樹脂和膠水是在低溫烘道中固化，它不需要大能耗的電爐， 所以低溫固化與高溫燒結(jié)電能耗要節(jié)約 60%以上。從以上分析對比紙基摩擦片的摩擦層成本與銅基相比要低的多，有明顯的價格優(yōu)勢。 但是紙基摩擦材料的制造，到目前為止屬于高科技技術(shù)，技術(shù)含量較高，所以紙基摩擦 材料產(chǎn)品價格不能按常規(guī)產(chǎn)品核算價格，應(yīng)當考慮科研成本和技術(shù)含量因素。二.紙基摩擦材料應(yīng)用狀況紙基摩擦材料產(chǎn)品制造在國外已經(jīng)是非常成熟的技術(shù)，早已應(yīng)用到各個領(lǐng)域，以摩 托車離合器片和轎車自動檔變速箱離合器片為例，主機配套量和維修

6、配件使用量非常大， 但是幾乎全部被國外企業(yè)壟斷。我們國內(nèi)汽車業(yè)的興起，轎車手動擋逐漸被自動檔取代， 主機配套量和維修配件使用量越來越大，但是除少數(shù)國產(chǎn)配套幾乎全部進口，外國企業(yè) 看到中國的市場商機，已有多家獨資或合資企業(yè)生產(chǎn)紙基摩擦片以反銷形式供應(yīng)國內(nèi)市 場。大多數(shù)企業(yè)以低價戰(zhàn)略占領(lǐng)市場，而國際上的產(chǎn)品銷售價格比國內(nèi)產(chǎn)品銷售價格高 出 35 倍，甚至更高。面對國外的技術(shù)封鎖，國內(nèi)的低價戰(zhàn)略也無計可施。美國、日本 的先起步企業(yè)對紙基摩擦材料的技術(shù)進行嚴密封鎖，特別是紙基摩擦材料的關(guān)鍵造紙技 術(shù)有一套非常完善的保密措施，對外不開放、技術(shù)不轉(zhuǎn)讓、不辦分廠、甚至對主要工程 技術(shù)人員實行終身供養(yǎng)，以防技

7、術(shù)擴散。美國、日本的紙基摩擦材料紙張制造商可以向中國企業(yè)出售紙張，但價格非常高， 江蘇有家合資貿(mào)易公司，掌握紙基摩擦片的后道加工技術(shù)，專門從事進口紙基摩擦材料 紙張的銷售和技術(shù)咨詢、技術(shù)服務(wù)業(yè)務(wù)，幾年下來雖然有小批量紙張賣出，但是一直沒 有批量成交，原因是進口紙張的價格太高。兩片紙片的價格超過了一片成品摩擦片的國 內(nèi)市場銷售價格。國內(nèi)完全國產(chǎn)化生產(chǎn)紙基摩擦材料的廠家很多，打開各粉末冶金摩擦材料生產(chǎn)企業(yè) 網(wǎng)頁，幾乎每個企業(yè)的產(chǎn)品介紹中都有生產(chǎn)紙基摩擦材料的內(nèi)容。但是生產(chǎn)量都不大， 應(yīng)用領(lǐng)域還沒有得到很好擴展。有極少數(shù)企業(yè)雖然投入了機械造紙設(shè)備，但主要產(chǎn)品還 是停留在摩托車片等小型產(chǎn)品上。雖然很多

8、廠家已經(jīng)能生產(chǎn)叉車、拖拉機、工程機械、 船舶等領(lǐng)域的紙基摩擦片，而大多主機廠家基本上還在試探性使用階段，還沒有完全放 開使用，更沒有完全取代銅基摩擦片。三制約紙基摩擦材料發(fā)展的主要原因有些報告和資料中稱紙基摩擦材料具有耐高溫，傳熱快可以完全取代銅基摩擦材料。其實這種說法不切合實際，也不尊重科學，是毫無價值的虛假宣傳。紙基摩擦材料雖然 在靜、動摩擦系數(shù)比值小，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)柔和、低噪音、無震動、吸收能量強等方面優(yōu)于銅 基摩擦材料。但是也有與銅基摩擦材料不能相比的缺點，特別是機械沖擊強度和傳熱性 能方面，尤其是傳熱性能比較差，有數(shù)據(jù)表明含有非金屬合金銅的導熱系數(shù)為 55 千卡 / 川hC左右，而含有大量

9、非金屬雜質(zhì)的纖維紙的導熱系數(shù)不到1千卡 兩者的的導熱系數(shù)相差幾十倍，所以紙基摩擦材料的傳熱性能要比銅基摩擦片要差得多。 這就是紙基摩擦材料不適合用于干式摩擦的主要原因。另一方面由于紙基摩擦材料的導 熱系數(shù)較低，當與對偶片長時間強烈動摩擦時所產(chǎn)生的高溫沒有得到快速熱傳遞就會傷 害摩擦層，因為有機膠水和植物纖維當溫度超過攝氏300度時會逐漸碳化，由于濕式離合器的機油在高速運轉(zhuǎn)中起到了冷卻、傳熱、散熱的作用。從而起到保護摩擦層的作用。 所以紙基摩擦材料不能完全取代銅基摩擦材料。由于紙基摩擦材料的居多優(yōu)點，應(yīng)用領(lǐng) 域還是非常廣泛的，市場前景非常廣闊。制約紙基摩擦材料發(fā)展的主要原因還是沒有攻克技術(shù)難點，

10、紙基摩擦材料的制造技 術(shù)比較復雜。它不像銅基摩擦片的制造技術(shù)，經(jīng)過沖壓成型、燒結(jié)（熱加工） 、機械加工， 除了配方和燒結(jié)工藝的性能研究以外所有工藝技術(shù)都屬于機械行業(yè)技術(shù)。而紙基摩擦材 料的制造技術(shù)除了機械行業(yè)技術(shù)以外，還需要造紙行業(yè)的技術(shù)和有機高分子領(lǐng)域的技術(shù)， 可以說紙基摩擦材料的制造技術(shù)是一種需要多行業(yè)技術(shù)合作的交叉技術(shù)。俗話說隔行如 隔山，從事粉末冶金技術(shù)的工程技術(shù)人員要同時研究造紙技術(shù)和有機高分子技術(shù)，而且 三者技術(shù)要有機完美的結(jié)合確實有一定難度。那么只有把三種技術(shù)融合在一起，形成綜 合性交叉技術(shù)才能得到突破性進展。大多數(shù)企業(yè)造紙以后的后續(xù)工藝都基本掌握，雖然對選料、粘結(jié)劑性能和固化工

11、藝 以及自動化生產(chǎn)等方面沒有達到最佳效果，但是基本上能滿足使用要求。所以紙基摩擦 材料的制造技術(shù)關(guān)鍵還在造紙。四紙基摩擦材料的造紙技術(shù)分析手工造紙具有設(shè)備簡單，資金投入少，對小批量生產(chǎn)更換品種靈活等優(yōu)點。但是也 存在生產(chǎn)不能上規(guī)模，紙張厚薄均勻度差，非金屬粉末偏析嚴重等缺點。所以手工造紙 只適用于實驗性造紙或小批量試產(chǎn)之用。機械自動化造紙基本上能克服手工造紙的不足。目前設(shè)備經(jīng)過不斷實踐改進和研究 完善，設(shè)備和工藝日趨成熟，基本上接近或達到紙基摩擦材料用紙的技術(shù)要求。由于紙基摩擦材料所用紙張屬于特種紙，造紙工藝與一般的造紙工藝有很大區(qū)別， 因為在造紙過程中加入大量的高比重粉末（容易沉淀物質(zhì)）和低

12、比重的石墨粉（加入時 漂浮在水面物質(zhì)），所以從打漿到抄紙的全過程都在高速攪拌或流動中進行，少有停頓或 有靜止死角粉末就會沉淀，一旦發(fā)生沉淀現(xiàn)象紙張中的某些成分達不到配方要求。所以 紙基摩擦材料的紙張制造工藝是一種特殊造紙工藝。為了符合特殊工藝的要求造紙機械 設(shè)備的設(shè)計、布局結(jié)構(gòu)都有特殊的要求。由于常規(guī)的造紙機械的生產(chǎn)量非常大，相對投資也大，而用于摩擦材料的用紙量相 對較小，特別是初期發(fā)展階段造紙機都是在間息性運作狀態(tài)，所以適用于紙基摩擦材料 的造紙機在設(shè)計時應(yīng)當考慮小型化、耐腐蝕、易維護、低能耗、自動化程度高、投資低 等特點。一般選擇班生產(chǎn)量 500 平方米就能滿足規(guī)?；a(chǎn)的需要。紙基摩擦材

13、料的制造技術(shù)關(guān)鍵是造紙技術(shù)，而造紙技術(shù)的關(guān)鍵是打漿技術(shù)，在造紙 行業(yè)中有句俗話叫做“七分打漿，三分抄紙” ，這說明打漿是造紙過程的關(guān)鍵工序，打漿 看上去比較簡單，一般不受到重視，但是影響紙張質(zhì)量的主要是打漿質(zhì)量。如果我們仔 細的對打漿過程進行微觀分析，在打漿時打漿輥刀片與底刀間的合理間隙在高速運轉(zhuǎn)中 對纖維進行切割，使較長的纖維切割成短纖維，從而達到纖維完全打開的目的。如果經(jīng) 過一定時間的打漿纖維仍然沒有充分打開，就要用磨漿來進行補充切割。另一方面由于打漿機長時間的高速運轉(zhuǎn)切割，水流的強烈沖擊纖維產(chǎn)生靜電使粉末粒牢 固地吸附于已經(jīng)泡水膨脹的纖維表面。這一點與普通纖維紙是有所不同。還有，要注意

14、各種物料加入打漿槽的先后程序，這對打漿效果也有很大影響，需要在實踐中摸索。千 萬不要把打漿認為是簡單地把所有物料放入打漿槽拌均勻了事，我們必須把每一個細節(jié) 進行深層次研究，制訂最符合科學原理的工藝來指導生產(chǎn)。目前大多數(shù)紙基廠家所用的打漿機都是小型打漿機，很難達到打漿效果，在規(guī)劃設(shè) 計機械造紙線時建議配用 3 立方以上打漿機，這樣既可以達到打漿效果又可以提高工效。 五紙片浸膠原理分析紙片浸膠原理是樹脂以溶劑為載體用浸漬的方法使膠體進入纖維骨架內(nèi)，以起到粘 結(jié)纖維和固定粉末填料的作用。浸膠以后的紙張由于樹脂膠體的浸入使原先比較松散的 纖維網(wǎng)狀骨架和均勻分布的粉狀顆粒填料牢固地粘合成整體。目前，大多

15、數(shù)生產(chǎn)方式都是采用開放式常壓浸膠，就是將紙片放入開放式的浸膠容 器內(nèi)浸漬一段時間后撈出晾干。這種浸膠方法效果較差。觀察浸膠后的紙片表面附著比 較厚的膠層，而內(nèi)部沒有完全浸透。引起這種情況的原因是：一、由于纖維脫脂不完全， 表面張力較大，膠水不能很快滲透到內(nèi)部與纖維結(jié)合。另一方面紙片浸入膠水時，膠水 快速包裹紙片表面，使紙片中的空氣沒有全部排除，加之氣泡自身的張力和膠水較高的 粘度，所以產(chǎn)生紙片內(nèi)部沒有浸透的現(xiàn)象。二、當紙片浸入膠水后，由于干燥的紙片吸 附性較強，膠水向紙片內(nèi)部滲透，而膠水中的溶劑更容易滲透紙片內(nèi)部，當紙片附近的 膠水由于溶劑減少而稠度增加，很容易附集于紙片表面，當紙片提起濾干時

16、由于溶劑在 空氣中快速揮發(fā)，使紙片表面剩余膠水不能完全被濾干，這就產(chǎn)生浸膠后的紙片表面會 存留較多膠水的原因。當然膠水的稠度越高這種現(xiàn)象越嚴重。采用開放式常壓浸膠還有一個缺點是：由于膠水的溶劑是一種強揮發(fā)性溶液，在開 放性的容器內(nèi)會快速揮發(fā)，而浸膠過程對膠水起到攪拌作用更促進了溶劑的揮發(fā)速度。 因為溶劑的揮發(fā)而膠水稠度增加，雖然可以加入溶劑來調(diào)節(jié)稠度，但是整個浸膠過程的 膠水稠度波動較大，所以引起紙片浸膠質(zhì)量效果不一致。很明顯，采用開放式常壓浸膠 不但浸膠質(zhì)量差而不穩(wěn)定，而且浪費材料，增加生產(chǎn)成本。綜上所述，采用開放式常壓浸膠存在居多缺點，所以建議采用全密封真空浸膠。全 密封在真空浸膠基本上克

17、服了開放式常壓浸膠的缺點。全密封真空浸膠的作業(yè)過程是先 將紙片裝入浸膠容器內(nèi)密封，在真空的作用下膠水進入浸膠容器，控制足夠的膠水淹沒 紙片，關(guān)閉進膠閥后繼續(xù)抽真空至設(shè)定好的衡定真空度，到時后排膠紙片濾干。達到確 認濾干的經(jīng)驗時間后取出紙片，放入第二次待浸膠紙片，如此循環(huán)操作。由于真空浸膠的浸膠和濾干都在全密封的狀態(tài)下進行，膠水始終在密封的管道和容 器中注入排出，溶劑揮發(fā)較少，因真空的負壓作用紙片內(nèi)的空氣迅速排出，負壓也克服 了纖維的表面張力，使膠水強行滲透到紙片內(nèi)部。浸膠和濾干都在紙片內(nèi)部壓力和容器 空間壓力平衡的狀態(tài)下進行，所以紙片表面基本上沒有附著多余的膠水。經(jīng)真空浸膠后 的紙片，膠水完全

18、浸透，內(nèi)外統(tǒng)一，表面干凈整潔，而且膠水用量節(jié)約30%以上。六鋼片上膠的原理分析紙片與鋼片經(jīng)貼片、強壓固化，使已經(jīng)固化的紙片與鋼片牢固可靠的粘結(jié)在一起。 鋼片上膠是這項工作的預備工序。鋼片上膠的方法大至可以分為浸膠、刷膠，噴膠和滾 膠等幾種，如何選擇鋼片上膠會直接影響到產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，特別是關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì) 量的統(tǒng)一性和產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性。前三種方法的優(yōu)點是不需要機械設(shè)備，只要有簡單的工 具就可以操作，但操環(huán)境較差。而第四種方法需要設(shè)備投入，最理想是建立半自動化生 產(chǎn)線。下面對鋼片上膠的方法進行分析：1. 浸膠：該方法設(shè)施簡單，操作簡便易掌握，缺點是在工件側(cè)面也浸上同樣厚度的膠 層，特別是花鍵齒部的齒底和