2.2 针布齿形的创新及实践
2.2.1 锡林针布齿形
锡林在棉纺梳理过程中是一个核心，与刺辊、盖板和道夫共同构成多个梳理区域对纤维进行梳理。因此，锡林针布的配置也显得至关重要，针布的齿形变化也较多。
（1）传统针布齿形。文献[3]介绍，传统的锡林针布齿形主要有以下四种，分别为直齿圆弧[图2-5（a）]、直齿平底[图2-5（b）]、直齿圆弧负角[图2-5（c）]、直齿直线负角[图2-5（d）]齿形。如何利用现有生产加工平台，通过齿形创新，赋予锡林针布独特的适梳性能，提高梳理效果是针布企业研发的重点。
图2-5 传统锡林针布齿形
（2）高负荷锡林针布。德国邓肯道夫纺织工艺研究所[4]（ITV）在研究精细粗梳工艺时采用了两种高产针布，其特征是针布针齿齿深为0.5mm，两种针布之一的针尖平坦的顶面向后延伸（图2-6，这种针布型号应该是特吕茨勒的FG/FGX1型系列锡林针布，作者注），因而使针齿间空间容积减少，开松效果进一步增强，纺纱结果显示，对棉结和粗节去除效果较佳，其中粗节数下降50%，棉结数下降30%。此外，这种针布耐磨性能好，在使用中一般无需磨针，因此，保养成本降低50%。可见这种针布还是有很大优越性的。
图2-6 邓肯道夫纺织工艺研究所采用的高负荷锡林针布
（3）驼峰形锡林针布齿条。如图2-7所示的是格拉夫针布公司推出的驼峰形锡林针布齿条。这种针布从原理上看也是为了使纤维尽可能集中在针齿的顶端，因而可以使纤维得到更为有效的梳理。后面的驼峰部分可以对梳理过程中的纤维起到上浮的作用。
（4）双曲面锡林针布。国内金轮科创股份有限公司开发了拥有自主知识产权的双曲面锡林针布，其齿背部有一圆滑凸起，形成齿背的双曲线外形[5]，如图2-8所示。这种设计能有效防止被针尖握持的纤维下滑，使纤维绝大部分集中于齿尖，可以使生条结杂得到大幅降低，特别是棉结降低更为明显，有利于针布分梳能力的提高。与驼峰形锡林针布相比较，其共同作用都是为了防止梳理过程中的纤维下沉，使其更容易浮于针齿表面，以加强对纤维的梳理作用。
白鲨针布有限公司与西班牙布鲁哈针布合作生产的白鲨布鲁哈锡林针布，其齿尖呈圆锥形，工作边和背边呈圆弧形，因而对防止纤维损伤有一定的效果，材质采用布鲁哈MAXIMO高质量、长使用寿命微合金钢材质。2.0mm高的针布提供驼峰型CS针布、DS型针布及普通齿形针布。
图2-7 驼峰形锡林针布齿条
图2-8 双曲面锡林针布
（5）T形齿锡林针布齿条。如图2-9所示是锡林针齿的另一种形式（T型）针布。从齿形上看，这种针布与图2-6所示的高负荷锡林针布有相似之处。因而，其耐磨性也得到很大提高。
（6）纵向高低齿针布。胡金华[6，7]对高低齿锡林针布的设计和使用进行了探讨，具体针布齿形规格如图2-10所示。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，以纵向深浅齿作保持针齿间隙为补充，以纵向不同工作角度调节分梳力，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、细纱条干及品质指标方面均表现为优于其他几种对比产品。从图2-10可以看出，其不仅仅在针齿的纵向齿距和高低上不同，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。实验结果表明，高低齿在磨痕上表现出明显的差异。
图2-9 T型齿锡林针布齿条
图2-10 纵向高低齿针布（JT211型锡林针布）
图2-11所示为JT211型锡林针布高低齿的磨痕对比情况。针对该种锡林针布，在设计纵向齿数与齿形时，需以高齿与盖板针面为基点，考虑纤维束类别与深入齿尖的程度，以低齿为分层接力补充分梳的因素来确定高齿与低齿的工作角α、齿深h、齿距T和工作角下部所设的负角值，以保持纤维束在锡林与盖板针尖之间正常的交替分梳。在采取相适应的齿距T的同时，高齿深度h偏大，工作角α偏小，并在工作角下部设负角，以保证正常情况下的分梳和具有适量的齿隙空间容积，调节各类纤维束深入齿尖位置；低齿的深度h偏小，工作角α偏大，以保证尽量减少意外摩擦阻力的条件下，发挥它对工作层挤压力的缓冲作用和对纤维束的接力分梳作用。
图2-11 高低齿的磨痕对比
（7）新型锯齿针布。这种形式针布是由格拉夫及西有限公司申请的专利（申请号：201210099001.7）[8]，齿形区别于传统的锯齿针布，发明涉及一种用于梳理机或梳棉机的罗拉锯齿针布。所述锯齿针布具有多个连续设置的齿，其中每个齿具有齿前和齿背以及齿尖。所述齿的齿背在所有情况下，距后续的齿的齿前具有一定的距离并且形成从齿根延伸到齿尖的齿空间。在齿尖与齿根之间，所述齿在所有情况下，在它们的齿背以及它们的齿前上具有至少一个凸起（图2-12）。所述凸起在所有情况下，缩短了所述齿的齿背与后续齿的齿前之间的距离。
图2-12 新型锯齿针布示意图
（8）双齿梳理针布。本发明专利[9]的目的是以“双齿梳理针”为关键技术，将传统的金属针（单齿）布自主设计为双齿梳理针布，双齿针布第一齿与原来梳理针布针齿的作用相同，第二齿的作用主要是对纤维进行分梳；对纤维有托持作用，因而有利于第一齿对纤维的分梳；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，产量得到进一步提高。双齿梳理针布两种示意图分别如图2-13和图2-14所示。
图2-13 双齿梳理针布示意图一
1—第一齿 2—圆弧型齿
图2-14 双齿梳理针布示意图二
1—第一齿 2—直线型齿
以上只是列举了几种具有代表性的锡林齿形，还有一些齿形在此不一一提及。
2.2.2 道夫针布齿形
相对于锡林针布齿形的变化，道夫针布齿形的变化较少。道夫总高基本在4.0mm左右，前角大多在30°左右，即AD4030型道夫针布应用在很多与锡林配套的场合，适应性很广，是一种普遍适用的道夫针布规格。国内对于新型道夫针布的研制也明显滞后于锡林针布。目前，清梳联技术已经成熟，具备了提高产量的条件，但是道夫转移性能不足严重制约了锡林针布高产功能的发挥[10]。因此，国外一些较先进的针布公司都推出了道夫针布新产品——高效转移道夫针布。锡林—盖板工作区梳理好的纤维如果不能被道夫及时转移出去，就会重回至锡林与盖板之间形成多次重复梳理，将会造成短绒和棉结的增加，而且会影响纤维的伸直度[11-13]。因此，高效转移道夫对改善高产梳棉机的工作状态，降低棉结和短绒，提高生条质量均十分重要。下面列出几种主要的新型道夫针布。
（1）鹰嘴齿形（齿尖前倾齿形）。如图2-15所示，鹰嘴齿形的齿尖部像老鹰的嘴一样向齿尖指向的一侧倾斜，也曾被描述为弧形变角齿尖齿形[14]。美国Hollingsworth公司有此齿形，日本金井公司也有此齿形（K-TYPE）。该齿形的齿顶面和齿背面可设计为过渡的弧形，也可设计为折线形（折点处圆弧过渡），齿前面的上部同样可设计成弧形或折线形，齿尖局部的实际前角余角（工作角）可比齿下部的前角余角减小10°～30°。该齿形握持和凝聚纤维的能力最好，但冲齿模具的设计和加工难度最大，冲齿对模难度较大。
（2）组合齿形。如图2-16所示，这一命名在文献[10]中被提到。该齿部的齿形实际上是由两部分组合而成的。它的上半齿（可小于半齿）前角比下半齿大5°～15°。该齿形握持和凝聚纤维的能力得到加强，冲齿模具的设计和加工有一定的难度。
图2-15 鹰嘴齿形
图2-16 组合齿形
图2-17 高效能针布示意图
文献[3]介绍一种高效能针布的专利，如图2-17所示。该针布是在传统针布基础上将针布的前斜边上部即靠近齿尖处向前弯折，使该前斜边形成主角α1和副前角α2。其中主前角α1为45°，也可以在42°～48°范围内的任一合适角度；副前角α2为28°，也可以是25°～30°范围内的任一合适角度；齿背角γ为45°，也可以在42°～48°范围内的任一合适角度。此外，针齿的后斜边上都呈圆弧过渡。这种针布与图2-16的组合齿形在设计思路上相类似。
（3）SiroLock针布。澳大利亚科学和工作研究组织（CSIRO）研究出一种高效的专用针布SiroLock针布（贝卡而特公司持有专利许可），该针布特点是在齿前面加一平台，如图2-18（a）所示。其纤维转移量比传统针布高出50%，大大减少了纤维在锡林上反复梳理的次数，既提高了梳理机的产量，又减少了锡林针布的挂花和充塞，产量可提高20%～30%[15]。SiroLock针布与传统针布的比较如图2-18所示。
（4）齿部横纹斜面。如图2-19所示，该齿形的齿部斜面上沿针布长度方向加工成横纹。该齿形的横纹所形成的凹沟既增加了与纤维的接触面积，又增加了齿斜面的摩擦系数，使握持和凝聚纤维的能力得到加强。
图2-19所示的针布类型已有专利保护[16]。专利权利要求书提到的是在道夫针齿侧面设有弧形凹槽，具体数量为2条或4～5条，其目的是增加对纤维的握持能力，通过设有沟槽，加大了侧面的梳理面积，增加了纤维与道夫针布之间的摩擦力，提升了道夫针布从锡林针布抓取、握持和转移纤维的能力。
图2-18 SiroLock针布与传统针布的比较
图2-19 齿部横纹斜面
图2-20所示为用在非织造梳理机上的传统横纹针布齿形，金轮针布公司在此基础上又开发了双面横纹针布（图2-21），具体有NW5035R8×03610和ND4035R8×02590两个型号，其中NW5035R8×03610可用作胸锡林上工作辊针布或中道夫针布，针布两侧共8个横纹；ND4035R8×02590可用作主锡林上工作辊针布和道夫针布，针布两侧共8个横纹。据文献[17]介绍，双面横纹针布的应用取得了较好的梳理效果。
图2-20 传统横纹针布（非织造）
图2-21 双面横纹针布（非织造）
如图2-22所示为一种棉纺清梳联道夫针布（专利号CN201512617U），该针布是由鹰嘴型（图2-22中的3）与侧面沟槽（图2-22中的4）两者的结合，其目的同样是增加对纤维的握持力，在效果上可以增加对纤维的转移能力。
图2-23所示为普通的梳毛机道夫针布，图2-24所示为一种适用于短绒纤维的梳毛机道夫针布（专利号CN202482522U）[18]，通过将针齿的齿背面设置成弧形状，同时增加了四道横纹，加大针齿从上至下的截面宽度，从而增加了针齿的强度，避免针齿倒伏和轧坏情况的产生，减小了相邻针齿间距，增加了针齿密度，降低相邻针齿之间短纤维沉积的概率，方便斩刀对绒网的剥取，也减少对绒纤维的损伤，提高成品纱的品质。这种增加横纹的做法与SiroLock针布[15]有异曲同工之处。
图2-22 棉纺清梳联道夫针布
1—针布基体 2—针齿 3—鹰嘴形针尖 4—横纹
图2-23 普通梳毛机道夫针布
1—基体 2—针齿
（5）矩形齿尖。如图2-25所示，矩形的齿尖部呈矩形平齐状，美国Hollingsworth公司有此齿形。齿尖上部的实际前角比下部的前角大15°。根据文献[10]介绍，该齿形不但提高了齿尖握持和凝聚纤维的能力，并且突出强化了齿尖耐磨损和耐腐蚀能力，特别适应于纤维中含腐蚀性成分或磨粒较多的梳理条件。
图2-24 适用于短绒纤维的梳毛机道夫针布
1—基体 2—针齿 3—横纹 21—齿背面 22—齿前面
图2-25 矩形齿尖
（6）新型沟槽针布。该种类型针布是2013年授权的实用新型专利[19]，如图2-26（b）所示。区别于齿部横纹斜面，该种针布是在道夫齿条的齿部工作面上进行开槽，也可以与图2-19相结合，同时在齿部的工作面和侧面进行开槽。该种类型针布旨在解决现有梳棉机道夫针布对纤维抓取能力弱、出现掉网的技术问题，增强了对纤维尤其是难转移纤维的抓取控制能力，从而提高了道夫齿条的梳理能力和梳理效果。目前，这种针布在江苏南通金轮科创股份有限公司研制生产，针对具体的沟槽深度和沟槽数量在辽东学院的金轮梳理技术实验室进行系列的试验，对沟槽数量和深度对梳理质量和道夫转移率的影响进行了研究。
图2-26 常规道夫与新型沟槽道夫针布的比较
在此基础上，还可以将沟槽道夫侧面的沟槽设置成多种不同的形式，如图2-27所示。图2-28也显示了针对道夫针布的几种侧面沟槽形式[20]，文献[19]中对每一种开槽形式对纤维的作用机理都进行了分析。这种形式的设置，其作用归纳起来主要有以下两点：一是可以增加针齿与纤维间的摩擦力，提高纤维转移率；二是增大齿间容积（与锡林针布正好相反）。
图2-27
图2-27 道夫针布几种不同的开槽形式
图2-28 四种不同形式的道夫针布侧面开槽形式
相比较锡林和道夫针布而言，活动盖板、固定盖板和分梳板的齿形变化形式并不多，在这里就不加以叙述了。