梳棉机锡林针布的发展现状及趋势

原文刊自：2020年9月

第48卷（总第587期）

摘 要

探讨梳棉机锡林针布的发展现状及趋势。阐述了锡林针布的作用，介绍了锡林针布的主要齿形、 几种新型锡林针布以及技术创新点，分析了锡林针布选择配套时应考虑的因素。在此基础上总结了锡林针布的 发展趋势，可为针布生产企业研制新型锡林针布以及纺纱企业合理选配锡林针布提供参考。

关键词

梳棉机；锡林针布；齿形；双曲面锡林针布；圆弧齿形；平顶齿形；驼峰齿形

在纺纱过程中，梳棉机成条质量好坏直接影 响到成纱质量。作为梳棉机直接作用于纤维的 部件，针布的选配尤为重要。锡林作为梳棉机的 核心梳理原件，锡林针布的选择则是重中之重。本文对锡林针布的种类及锡林针布配套时考虑 因素等进行总结，并在此基础上对锡林针布的发 展趋势进行展望。

1 锡林针布的作用

对于梳棉机而言，涉及到针布问题的共有 7 处，即锡林、道夫、盖板、刺辊、刺辊下分梳板以及 前后固定盖板针布，即所谓的“7 配套”，前 4 种针 布也被称为“4 配套”针布 。锡林针布与其他针 布配合，承担了梳棉机梳理、除杂及混和的作用， 使棉束分离成单纤维，同时清除杂质和短绒。

2 锡林针布的主要齿形

针布的 4 种基础齿形主要有直齿圆弧、直齿 平底、直齿圆弧负角、直齿直线负角。在此基础 上发展，如今几种常见齿形的锡林针布如高负荷 锡林针布、双曲面锡林针布、T 形齿锡林针布齿 条、纵向高低齿锡林针布等正被广泛应用。文 献［3］总结了 9 种新型锡林齿形，即圆弧齿形、大 平顶齿形、单驼峰齿形、双驼峰齿形、双齿形、双 峰齿形、驼峰双阶齿形、斜平顶齿形、尖齿平顶锡 林针布。近几年还有一些锡林针布的新专利，如 主辅齿工作角逐渐减小的锡林针布、高密度锡 林针布、不等距不等工作角锡林针布、带有多 级弹性柔性梳理针齿的锡林针布等。

2. 1 基础齿形锡林针布

直齿圆弧、直齿平底、直齿圆弧负角、直齿直 线负角 4 种齿形为锡林针布的基础齿形（见图 1）， 其他功能性锡林针布都是在此基础上，通过齿形 的创新赋予针布独特的适梳性能而形成的。

2. 2 常见锡林齿形针布 

2. 2. 1 高负荷锡林针布

研究精细粗梳工艺时，德国邓肯道夫纺织工 艺研究所采用了高负荷锡林针布 （见图2）。该针布针尖平坦的顶面向后延伸、针齿深度0. 5 mm，减小了针齿间空间容积，使得纤维更多 地停留在锡林表面，从而获得更好的棉结开松效果。此类针布对棉结粗节的去除效果较好，而且 针布耐磨性较好。

2. 2. 2 双曲面锡林针布

国内某公司自主研制的双曲面锡林针布（见图 3），其特点是采用双曲面齿背，目的在于防 止被齿尖握持的纤维下滑，有利于提高道夫转移 率，加强对纤维的梳理能力，提高平行伸直度，同 时可以提高锡林一次分梳能力，减少二次梳理对 纤维的损伤。经试验表明，生条结杂大幅度降 低，特别是棉结降低更为明显。

2. 2. 3 T 形齿锡林针布

为解决梳棉机高产带来的锡林针面纤维负 荷不断增加，导致梳理度下降的问题，国内某公 司于 2011 年推出了一种适用于高速梳棉机，纺中、细号纱用的 T 形齿锡林针布（见图 4）。这种 T形齿锡林针布，齿顶长是普通锡林针布的 17 倍多，但齿顶有小偏角，能够保证穿刺，纤维的握持深度保持在齿尖以下 0. 05 mm 以内；前角比普 通锡林针布大 5°~10°，以增强对纤维的握持能 力；齿距比以往纺中、细号纱用的锡林针布增大 0. 2 mm~0. 5 mm，以缩短纤维未梳理长度，强度高、耐磨性较好。

2. 2. 4 纵向高低齿锡林针布

该类型锡林针布的特征是，以增加横向齿密 提高分梳性能为基础；以纵向深浅齿保持针齿间 隙为补充；以纵向不同工作角度来调节分梳力；以纵向高低齿作为接力分梳的手段。通过对比 试验得出，该种齿形的锡林针布在生条棉结、短 绒、伸直度、细纱条干等指标方面均表现为优于 其他几种对比产品。图 5 为 JT211 型锡林针布， 可以看出，其不仅仅在针齿的纵向齿距上和高低 上不同，同时高齿和低齿的齿尖宽度也不同，因 为高齿与低齿相比更容易被磨损，所以齿尖宽度 更大一些。试验结果表明，高低齿在磨痕上表现 出明显的差异。

3 新型锡林针布

近年来，随着梳理技术的发展，根据加工对 象和产量提升等技术需要，出现了一些新型的锡林针布。

3. 1 圆弧齿形

大圆弧齿形锡林针布（见图 6），主要是在工作面的曲率半径方面进行了优化，使纤维在工作 面运动过程中利于转移，配合大的齿距减少纵向 握持的强度，使锡林和盖板间的浮游纤维进一步 减少，提高了分离度和伸直度，有效提高了杂质 的清除率，提高了一次分梳力，使棉网质量和成纱质量得到明显的改善。

3. 2 平顶齿形

平顶齿形锡林针布主要有 3 种：大平顶齿形 （见图 7）、斜平顶齿形（见图 8）、尖齿平顶齿形（见 图 9）。大平顶齿形锡林针布在锡林盖板间梳理 时，平顶平背托持纤维，摩擦阻力增加，利于纤维 与纤维之间的分离，提高伸直效果。适用于杂质 大的纤维，利于高速高产。斜平顶齿形保留了大 平顶齿形高转移率的同时，可以很好地去除棉结 杂质和短绒，这是因为纤维从刺辊转移到锡林上 后易停留在齿尖处。相较于大平顶齿形针布，斜 齿面齿形保证了长纤维的分梳度，更适于纺长纤 维。尖齿平顶齿形针布在大平顶齿形的基础上， 齿尖角改为 40°，相较于大平顶齿形针布和斜平 顶齿形针布，其对纤维层的穿刺能力有所提高。

3. 3 驼峰齿形

驼峰类齿形锡林针布主要有 3 种：单驼峰（见 图 10）、双 驼 峰（见 图 11）、驼 峰 双 阶 齿 形（见 图 12）。相较于传统的锡林针布，它们的共同特点 是齿背采用驼峰曲线形式，可以在针布表面形成 气流托持纤维，避免纤维下沉，提高锡林盖板间 纤维的转移率，更利于去除棉结和杂质。

不同的是，单驼峰齿形锡林针布适纺精梳纯 棉纱，在梳棉早期可以去除不成熟纤维及死纤维。双驼峰相较于单驼峰，双曲线齿背改面控 制为点控制，可以更细腻地引导气流实现柔性分梳，尤其适用于短纤维，可提高其伸直效果，且双 驼峰齿高 1. 8 mm，抗压能力强，利于梳棉机锡林 盖板间的交替分梳；驼峰双阶齿形锡林针布最大 的特点是采用低台阶设计，齿深 0. 35 mm，位于 0. 25 mm 处的低台阶能更好地托持纤维，使驼峰双阶齿形锡林针布有更好的释放性能和转移性能。

3. 4 双齿形

本发明专利的目的是以“双齿梳理针齿”为关键技术，将传统的金属针布（单齿）自主设计 为双齿锡林针布，双齿针布第 1 齿与原来锡林针 布针齿作用相同，第 2 齿的作用主要是对纤维进 行分梳；对纤维有托持作用，因而有利于第 1 齿对 纤维的分梳；增加齿密，使针布齿密在原有基础 上增加 30% 以上。因而在正常生产条件下，可使 梳棉机的梳理能力得到加强，产量得到进一步的 提高。两种双齿锡林针布示意图分别见图 13 和 图 14。实践表明，双齿锡林针布对棉结的去除效 果较好 。

3. 5 双峰齿形

双峰齿形锡林针布（见图 15），是由原来一个 单纯的针齿衍生出现在由两个驼峰和一个针齿 组成，同双齿锡林针布一样，可以防止纤维下滑， 有效托持纤维，利于充分梳理。实践表明，双峰 齿形锡林针布对半成品棉结的改善效果较为明 显，并可以节约用棉。

3. 6 其他新型针布

3. 6. 1 主辅齿工作角逐渐减小的锡林针布

国内某公司研发了一种新型锡林针布（见图 16），其特征在于：齿部包括主齿、第 1 辅齿和第 2 辅齿，所述主齿、第 1 辅齿和第 2 辅齿依次排列， 工作角逐渐减小。此种排列可以有效减少工作 角过大对纤维的损伤；对没有握持的纤维可以起 到良好的阻梳作用，通过第 1 辅齿和第 2 辅齿进 行补充式拉拽、梳理，起到辅助梳理作用，从而减 少棉结和短绒。

3. 6. 2 高密度锡林针布

梳理效果与单位分梳面上针齿数呈正比，但 针布的密度却不能一味地增加。为解决这个矛 盾，国内某公司研发了一种高密度锡林针布（见 图 17），包括基部、针齿和副针齿，主针齿与副针 齿夹角角度、副针齿与基部夹角角度皆为 60°，突 破了一个分梳角度上只有一个分梳针齿的固有 思想，并且提高对纺纱用纤维的梳理效果，同时 提升了成纱的质量。

3. 6. 3 不等距不等工作角锡林针布

国内某公司推出了一种不等距不等工作角 锡林针布（见图 18），该针布齿间距不等，各针齿 工作角不等。此种设计可以减少因针齿密度、滚 筒直径等的不同所造成的挤针现象，且该种设计 适用纤维范围广，品种变换方便，能有效地减少 并丝，出网质量较好。

3. 6. 4 带有多级弹性柔性梳理针齿的锡林针布

该种锡林针布上并排设有若干多级弹性柔 性梳理针齿（见图 19），针齿由针齿单元组成，每 个针齿单元有 3 个齿尖。第 1 齿尖向左侧弯曲， 可以有效地抓取纤维，对纤维进行初步梳理并控 制纤维的分梳导向。第 2、3 齿尖均向右侧弯曲。第 2 齿尖强化梳理纤维，可以对转移过程中的上 层纤维进行再次梳理，增大梳理面积，同时对纤 维有一个托持作用，增加纤维转移率。在梳理过 程中，前一针齿单元的第 3 齿尖在下一针齿单元 第 1 齿尖的包围角内，可以减少下一单元第 1 齿 尖的磨损，还可以起到预分梳作用。3 个齿尖对 纤维进行多级分梳，增加纤维的梳理次数和分梳 几率。

第 1 齿尖和第 2 齿尖设有第一 V 形缓冲区， 第 2 齿尖和第 3 齿尖设有第二 V 形缓冲区。缓冲 区可以分散各齿尖间的内部作用力，缓解单元内 部的结构承载力，减少齿尖的硬性磨损度并且减 少对纤维的损伤。针齿单元下方为圆弧形拱身， 弹性橡胶基部位于拱身两侧连接针齿单元。这 些设计都最大程度的量化了弹性、柔性的梳理理念。

4 锡林针布配套考虑因素

锡林在梳棉机中处于中心位置，锡林针布前 与道夫针布，上与盖板针布，后与刺辊针布都有 直接的接触，最为主要的是锡林与盖板、锡林与 道夫之间的配合。

4. 1 锡林与盖板之间的配合

如今在梳棉机高速高产的发展趋势下，增加 锡林速度，虽然可以提高梳理能力、减少生条棉 结、有利于除杂，但同时也会损伤纤维，造成生条 中纤维平均长度变短，生条短绒率升高，盖板花 杂质增多、充塞盖板，增大了针布齿尖上纤维滑 脱的趋势。所以在除杂、梳理能力提高的同 时，增加锡林针布握持力以及对纤维的控制力和 容纳纤维的能力，避免纤维滑脱对于锡林盖板梳 理区很重要。

梳理度是衡量梳棉机梳理能力的标准，即每 根纤维受到的梳理针齿数。梳理度与齿密有很 大的关系。文献［17］介绍了 4 种锡林盖板针齿密 度的配置方法：稀密搭配、密稀搭配、密密搭配、 稀稀搭配，并总结了每种配置的利弊及适纺纤 维。本文不再赘述。针齿密度和锡林盖板间隔 距大小共同决定了梳理能力的好坏以及短绒率 的高低。文献［18］提到了一种适用于高产梳棉 机的紧隔距、低速度工艺，即在锡林针布高密度 的前提下，盖板出口处配以较紧隔距，适当降低 锡林和盖板速度来减少纤维损伤；提高盖板的速 度，防止盖板花充塞盖板，利于排除杂质、短绒。

4. 2 锡林与道夫之间的配合

纤维不断在道夫上凝聚的过程也是纤维不 断从锡林转移到道夫上的过程。锡林向道夫转 移纤维的能力常用道夫转移率表示，转移率的高 低也衡量了锡林与道夫之间的配置合理性。锡 林、道夫针布的种类、规格、针齿形态以及两者的 配合非常重要；锡林与道夫隔距、锡林速度及产 量、生条定量和道夫速度、道夫针布的工作角、齿 高等技术参数都是影响转移率的主要因素。所 以梳棉机锡林针布规格、种类、齿形的选择要考 虑到转移率的问题。费青指出在齿形方面，直 角、负角转移率大，齿密小、工作角（齿前面与底 面垂线间夹角）小、齿深小、针齿隙容量小，锡林 的转移率就大，道夫则反之。

5 国内外锡林针布的发展趋势

5. 1 齿密

齿密，即针齿密度，指的是单位面积针面上 的针齿数。针齿密度直接影响纤维的梳理度，针 齿的总密度是横向齿密和纵向齿密两者之积。纵向齿密决定针齿对纤维的重复梳理次数，横向 齿密决定针齿对纤维束分劈的细致程度。从 目前发展趋势看，针齿仍向高密度发展，目前最 大 的 针 布 密 度 仍 在 1 080 齿/（25. 4 mm）2 左右 。增大锡林齿密一般都是增大横向齿密，这样既可 以增加纤维转移能力，减少盖板上纤维充塞，又能减轻针齿的磨损，避免纤维损伤。增加锡林针 布横向齿密，主要靠降低针齿基部厚度来实现 （目前横向基部厚度最小为 0. 35 mm），这对针布 加工和包卷技术都提出了更高的要求。

针布横纵齿密有一定的比例，确定具体横纵 针齿密度时应考虑到针布的配套与纤维种类问 题。一般锡林针布横向齿密要大于纵向齿密，大 多数针布横纵齿密比为 1. 75∶1 以上，高产时较高 的配置达到 4∶1，纺棉时要比纺化纤的比值更大 一些，以加强横向梳理，减少漏梳纤维。这样的 配置既可以将棉束更好地分梳成单纤维，又可以 尽量减少纤维的损伤 。

5. 2 角度

锡林针布的前角决定着锡林针布抓取和握 持纤维的能力，它的大小对纤维的梳理、转移、均 匀混和、除杂和伸直等均有影响。文献［22］指 出：前角（针齿与垂直方向夹角）大，抓取、握持纤 维能力强，有利于对纤维的穿刺、分梳及均匀混 和，纤维伸直度好；前角小，针布的释放能力强， 有利于纤维的转移，减轻了盖板和锡林负荷。

此外锡林速度对锡林针布的前角也有很大 影响。随着锡林速度增加，纤维离心力增大，针 齿上纤维也更容易滑脱，所以锡林针布的前角也 要随之增加，以便更好地控制纤维。

5. 3 齿高与齿深

随着梳棉机产量的增加，锡林针齿高度有逐 渐变矮的趋势，齿高从早期的 3. 2 mm 发展至今 的 1. 5 mm。齿深与齿高密切相关，一般来说，随 着齿高的降低，齿深也趋向变浅。齿高与齿深的 选择要充分考虑梳棉机产量与原料的状态。针 齿较浅时，齿隙容纤量少，针布负荷减轻，有利于 实现强分梳和高产，而且会提高道夫转移率，减 少纤维缠绕针齿的可能性，有利于纤维浮在针齿 表面，有利于加强分梳，并且有利于棉结数量的 减少和棉结平均尺寸的降低。0. 3 mm~0. 4 mm 齿深的锡林针布已经实现。值得注意的是，浅齿 锡林针布的强化梳理效果较适合高产梳棉机，在 低产量时容易造成杂质破碎，棉结数量增加。

5. 4 齿顶面积

梳棉机锡林针布齿深变浅，穿刺纤维层的能 力必然会受到影响。为了增加针布的穿刺能力， 针布的齿顶面积要相应的偏小选定。齿顶面积 越小，针齿越锋利，越有利于穿刺分梳。但毛纺、 麻纺时，考虑到针齿的损伤，齿顶面积可以适当 增大。

5. 5 齿底形态和曲率半径

齿底形态和曲率半径关系纤维在工作面上 的摩擦点是固定还是多点摩擦。齿底改为圆弧 形，减少纤维在齿底固定部位转移的作用力，可 以减少对针布的磨损。从目前发展趋势来看， 齿底形态和曲率半径逐步在放大，齿底以容纤量 适度、利于转移为好，曲率半径以扩大变角为主， 减少好纤维控制点的集中，使纤维在控制过程中 较为分散，延长针布使用寿命，以直角边、浅底、 负角度和圆底齿为主。

根据近年的统计资料可知，锡林针布主要技 术参数的变化：齿距从 1. 3 mm 向 2. 2 mm 有逐步 扩大的趋势；基部的厚度逐步由 0. 8 mm 减小到 0. 35 mm；工作角由 10°~40°度逐步加大，目前最 大为 50°；针齿高度方面，1. 8 mm 高度已经很普 遍，针齿高度最低可达 1. 5 mm；为了提高穿剌能 力，齿尖厚度由 0. 08 mm 逐步减小到 0. 05 mm；4 点硬度主要在提高第 1、2 点的硬度、降低第 4 点 的硬度，前者为了提高梳理质量，后者为了包卷 的方便；表面处理技术主要有机械抛光处理、等 离子处理、化学处理、镀层处理、表面强化处理、 金刚石纳米颗粒涂层等，通过表面强化处理的针 布硬度由 960 HV 提升到 1 200 HV 以上，重点解 决锡林针布的工作面不耐磨的问题 。

6 结语

本文主要介绍了锡林针布的齿形种类及其 性能特点，并归纳了锡林针布与盖板、道夫针布 配套时的参考因素，最后对锡林针布的发展趋势 进行了总结。在实际生产中，生产者要充分了解 原料状态，根据齿形参数对成品的影响选择适当 的锡林针布。除此之外，梳棉机机型、锡林速度、 台时产量、地域环境因素也要统筹考虑。

资料来源：棉纺织技术