编者按：9月14-15日，中国摩擦密封材料协会六届三次理事会暨行业创新工作研讨会在长春召开。会议的主要议题是：创新工作经验交流、审议“中国摩擦密封材料协会企业创新工作指导意见”、 “中国摩擦密封材料协会事业发展规划”，讨论《摩擦密封材料行业准入条件》以及清理整顿会员队伍、修改协会章程等。本文是福建冠良总经理王长达先生在六届三次理事会暨行业创新工作研讨会上的发言的书面文章。
【摘要】面对成本压力，我们采取两方面措施：
（1）用技术创新手段充分利用生产过程所产生的各种废料、达到零排放—零废弃的目的。
（2）对关键工序、设备进行半自动化改造，以达到提高效率、节约劳力、改善环境、节约能源的目的。
【关键词】成本压力、创新、零排放、设备改造。
一、零排放生产——降低原材料成本压力的重要途径：
就我们现在的技术水平，生产过程产生废品、边角料、磨削粉其实在所难免。所谓“零排放”准确说应当是“零废弃”，其实这是一个理念，终极目标就是把上述废料合理地加以利用。
1、 关于废料的基本情况：
根据我们的统计，废品、边角料、钻孔粉、磨削粉的总量，达到生产投料总量的20%左右。这意味着一个年产量10,000吨的B/L（鼓式片）生产厂，其废弃物将可能达到2500吨/年。按平均价值5000元/t计，总价值在1250万元之巨。如此巨额的材料，如若丢弃，对企业来说是巨大的经济损失，对行业来说，是巨大的资源浪费，对环境来说，是不小的污染。因此合理利用废弃物是一项意义重大的课题。
2、 废品、边角料、钻孔粉的利用：
废品、边角料、钻孔粉的总量约占投料量的6%～8%，但从本质上讲它们都是摩擦材料，只是形态各异，如要利用须将其粉碎成统一粒径的颗粒。根据我们的经验，粉碎粉的粒度掌握在20目～80目范围内为宜。
这些废料还有一个特点，那就是组成复杂、无法统一。为了减少产品的性能波动，废料粉碎最好还应按配方分开，不要混杂。
粉碎粉可以直接加入到配方中去，这有两种方法：一是直接加入到原配方中去，但加入量受限制。二是单独设计一种大量使用粉碎粉的配方，既可大量使用又不影响老配方的性能。我们是这么设计：
粉碎粉： 10～30%
纤维： 20～40%
树脂+弹性体：10～20%
增摩材料： 10～20%
减摩材料： 10～20%
以上配方各项性能及理化指标如下：
| A类 | B类 | 摩擦系数 | GG | GG | 冲击强度（mpa） | 3.0～3.5 | 3.0～3.5 | 内剪切强度（mpa） | 8.0～10.5 | 6.0～8.5 | 硬度（HRM） | 65～80 | 70～85 | 密度 | 2.2～2.3 | 2.0～2.10 | 3、 磨削粉的综合利用(I)—造粒技术：
A：造粒的目的与好处：
在刹车片生产中，磨削粉数量较为庞大，约占总投料量10～14%（各个企业不同）。如加以综合利用，在减少环境污染的同时，将为企业带来巨大效益。但是由于其产生过程的工艺、粉末的形态及成分等问题，使用环节应谨慎规划。
磨削粉是刹车片后加工过程中产生的细粉末，大部分的细度在80目～250目之间。在后加工过程中，各种配方使用的是同一条加工生产线，理论上磨削粉的成分将随配方改变而改变。不过在企业的日常生产中各种配方所占的比例，每天虽有变化，但基本总会限定在一个范围内。为了消减因各配方占比的变化而产生的波动，也为了减少粉尘污染，我们采取改变磨削粉的形态的方法，使之成为颗粒状材料。
颗粒状材料对刹车片产品有什么好处呢？
a、我们在设计颗粒时，导入各种功能材料，用于补偿或冲淡原成分构成中的不足（或缺陷），使入成为一种性能稳定、价格低廉的功能性材料。
b、这种颗粒材料，由于其特殊的制造工艺的原因，内部结构比较疏松，有比较高的孔隙率。它能吸收部分生产过程中产生的氨气与水气，也有利于它们的排出，因此起泡等废品也会减少，产品使用中的噪音也会降低。
c、比起将磨削粉直接加入到配方中的做法，添加颗粒料时的粉尘显然更少，并且其稳定、可靠的材料性能，便于我们控制最终产品的性能。
B、颗粒材料的制造：
造粒既然有这么多好处，就应当大量推广使用。而大规模使用颗粒材料的关键是要找到简单而低廉的制造方法。把粉状材料制成颗粒状的方法有很多。我们所选择的这一种方法就目前看来是最为简单易行且成本低廉的方法。低成本制造技术的关键是要寻找一种价格低廉的粘合剂，并且能应用水为溶剂。用水的好处是显而易见的，安全且廉价。第二项的关键技术是对颗粒材料的烘干，如果企业内的场地允许，可以使用日光晒干的办法，其成本最低。如果没有场地，应选择高效的烘干机械。
专用配方设计：
颗粒材料配方起码应含磨削粉60%以上；应含纤维6～12%，以保持颗粒材料一定的机械强度；含5～10%的粘合剂，以维持干、湿状态下的颗粒形态；一定数量的增摩或减摩材料，以调节颗粒料自身的摩擦性能。
造粒设备：
本技术使用的造粒设备比较简单，一般医药行业使用的造粒设备都可以用。
C、提请注意事项：
如研磨工序使用的是树脂砂轮，恐有碳化硅颗粒混入磨削粉中，不可用来造粒，因为可能会引起刮伤对偶的严重问题。应另寻解决的途径。
4、 磨削粉的综合利用（II）—双层料技术：
上述的颗粒，我们在2003年正式投产并应用。使用几年后我们发现，颗粒的消耗量远远跟不上磨削粉的产生量。为了平衡磨削粉的产生与消耗，我们在2006年开始研究双层料生产刹车片的工艺技术。基本的构思是：刹车片制成上下两层结构，上层工作面为面料，下层非工作面为底料。面料的功能是制动，应保证足够的制动性能与使用寿命；底料的功能是保证较高的冲击与剪切强度，以确保铆钉孔底座在铆接或制动过程不至于撕裂。由于底料的主要功能并不是摩擦制动，所以我们在设计底料配方时应把材料强度放在第一位，摩擦性能放在第二位。既然，在底料中摩擦性能只是属于次要的地位，我们就敢于在底料中大量使用磨削粉。平均计算，底料约占总投料量的1/3左右，按底料中应用50%的废粉料计，废粉消耗量约占总投料量的15%以上。如此完全可以达到产生与消耗的基本平衡。
双层料技术生产鼓式刹车片，具有经济与环保的双重意义。一方面我们能节约原材料约15%的成本，另一方面充分利用生产过程所产生的粉尘，改善生产与周围环境。但这种方法也并非适合于所有的生产工艺。冠良公司目前用的是干法两次形成工艺，这种工艺导入双层料技术时设备与模具的改造成本最小。也就是说，这种工艺最适合导入双层料技术。而一次成形工艺是否适合导入这个技术，笔者没有试过，不敢断言。多年以前，我国杭城摩擦材料有限公司的一位工程师曾尝试过用橡胶混炼挤出成型的办法制作底层料，可能是成本或是工艺的因素好像并未推广开来。
导入双层料生产技术时还应注意几个问题：
1、底料与面料的分布都要均匀，不应有厚薄不均的现象，以免底料与面料“窜料“影响产品综合性能。
2、底料与面料的结合应牢固，不得有分层现象出现。在设计底料配方时、在设计模具时应充分考虑这个问题。
3、底料与面料有不同的收缩率，产品热压、烘干后弧度都会有不同程度的变化。这种变化应控制在允许的范围内，否则将给后加工的研磨工序造成极大的困扰。如在底料的配方设计中充分考虑这个因素，“变化“将会控制在较小的范围内。
冠良公司从2000年开始致力于颗粒料的技术探索，2003年开始批量生产使用。又于2006年开始进行双层料技术的研究，2007年在生产中全面铺开。这两项技术的应用使得目前冠良公司的鼓式刹车片的生产，达到了“零排放“（即零废弃）的目标。颗粒料技术与双层料技术在保证产品质量不变的同时，为公司节约了大量资金，平均每年达500～1000万元之巨。在创造巨大效益的同时，也实现了环保的目标。
二、设备的创新改造以节约人工、提升质量、改善环境为目标：
中国的摩擦材料生产企业的设备绝大多数并不先进，自动化程度不高，生产环境不好，这是一种现实存在的情况。因此生产效率低下、工资上涨、招工难也成了现实存在的另一种情况。两种情况互相叠加，给我们制造成本形成了巨大的压力。我们不能期望自己企业一夜之间变成先进的、自动化的、环境舒适的，但我们更不能无所作为，甘居（世界）下游。所以我认为，比较现实可行的做法是对设备进行一些半自动化改造，以提高单机产量与工序效率、以降低生产能耗与改善工作环境。
近两三年来，冠良公司B/L生产线（卡车刹车片生产线）的设备改造主要集中在以下几个方面：
（1）热压工序的革新与改造：
我公司B/L线热压机主机型为600t板框压机，一机安装上下三层模具，模具为单层单排多腔等容模。这种模具的高度较高，这为我们改造压机时增加层数留下了空间。改造后压机变为五层压机，模具改为单层、多排、多腔等比压模。我们依据产品的面积不同确定模腔数量，改造后单机产量可提高至原来的1.5～2倍，且将等容模改造为等比压模，工艺上也是个进步。
（2）烘干（热处理）工艺的革新与改造：
通常产品热压后等待进炉要等好几个小时，这期间，1500C以上的产品被冷却至室温，进炉后又被加热至1500C以上，这个来回大量的热量被浪费。为了减少这种浪费，我们在热压机旁安排设计了一台通过式热处理炉，产品下机后，几分钟内即送入该炉。从理论上估算，这种设计可节约能耗约40%。但由于公司供电容量的限制，以及生产场地的限制使得本设计的炉子长度受限，因此使用的效果并不理想。待这些限制条件解除后，这项改造才能达到设计目标。
（3）后加工工序的革新与改造：
B/L产品的后加工有内磨、外磨、倒角、钻孔、包装等工序。冠良公司原来各个工序都是各自独立、非联动的。产品在各个工序都要上机、下机、搬运，这些过程要花费大量的人力与时间，生产效率较低。为了改变这个状况，这以来我们主要进行了两项革新：
a：参考行业中一些联合磨床的原理，将内、外磨、侧磨（倒角）三个工序合并在一套联动机中完成。
b：将包装工序中的印标、装袋、热收缩、装盒、装箱、打包都整合到一条流水线上完成。
后加工工序经改造后，效率提高至过去的1.5倍。
（4）正在实施中的其他改造：
根据公司的年度发展计划，有两项工作目前正在实施之中：
a：搅拌车间的自动配料生产线：
这个项目今年底可建成投产。建成后预计可节省一半的劳动力、并可提高配料精度、减少人为错误产生的机率。
b：钻孔工序：
钻孔机的类型很多。国产的、进口的，全自动的、半自动的、手动的都有。但往往效率高的柔性不好，柔性好的效率低。精度高的调机难，调机易的精度又不高。我们的技术人员正计划综合与平衡各机型的优点研发新钻孔机。目前正在设计之中。
设备的创新与改造的目的是为节省劳力、节约能源、提高效率、提高效益、改善环境、改善品质。我们正在朝着这个方向不断的前进。
后记：本文记录冠良公司最近8年来在刹车片生产中的一些主要的技术革新活动。由于各个企业的工艺、设备、内外部条件不尽相同，适合于冠良的革新未必适合于其他企业。对于我们来说是“革新”，对于其他人来说也许是过时的技术。编写此文的目的，一是将各种活动记录下，对自己是个总结，对别人也许能有一点启示。二来希望藉此抛砖引玉，以获得同行朋友中的专家对相关课题更加深入而专业的讨论。
由于时间与篇幅的限制，本文所叙述的技术创新，仅限定在冠良公司B/L产品（鼓式刹车片产品）方面，其余如D/B产品（盘式刹车片产品）、C/F产品（离合器面片产品）的创新工作未在本文中阐述。
