由于弹性盖板梳棉机落棉多、耗能高、维护不方便，近百年来业界对全固定盖板梳棉机的研究与应用一直不断深入，也取得了不小的进展。回顾全固定盖板梳棉机的技术研究与推广应用历程，分析传统全固定盖板梳棉机的优劣势，根据新型梳理技术发展进步的现状，推动全固定盖板梳棉机实现高质、高产、高效，是业界同仁共同的目标。
1.全固定盖板梳棉机技术进步的回顾
1.1 第一阶段发展历程（18-19世纪萌芽阶段）
最初的梳棉机盖板都是固定的，限于当时的技术条件，受限于弹性针布的制造限度，全固定盖板梳棉机运转一定时间后就必须清抄积花，这给生产运行带来了很多困难，这一阶段是金属全固定盖板发展的萌芽状态。1834年，英国又发明了回转盖板梳棉机，通过回转活动盖板把短绒和积花带出梳理区，从而实现了产量的提高和质量的提升。从18世纪末起至今，具有回转式活动盖板的梳棉机一直是梳棉机的发展主流。
1.2 第二阶段发展历程（20世纪 60-70年代金属全固定盖板发展阶段）
全固定盖板梳棉机在20世纪60-70年代，成为梳棉机研究的热点之一。由于当时大部分固定盖板均采用弹性针布，当时技术难点是解决针布充塞问题。20世纪70年代初，意大利的A Cartinifc（卡尼蒂）公司和美国的Hollingsworth 公司，均在梳棉机加装了固定盖板。这两种梳棉机上都安装有4块固定盖板，产量最高为30kg。在此基础上，国外研究人员对全固定盖板梳棉机梳理效果进行了试验研究，全固定盖板梳棉机有4块固定盖板, 针布密度为330齿/（25.4 mm)2，针尖细且高于底布，针布不易充塞。
结果证明：除高含杂低品级原棉外，全固定盖板梳棉机与弹性盖板梳棉机的纺纱质量相当，织物风格相同。
1978年在研究KU12超高产梳棉机时，采用了双联式梳棉机，第一道梳棉机无论采用罗拉式梳理或者固定盖板梳理，由于当时固定盖板针布角度过小，梳理和除杂作用都不能达到预期目的，特别是在细小尘杂去除方面，达不到回转盖板梳棉机的效果。因此，英国、日本、美国、德国、意大利等国家的双联式超高产梳棉机都采用了回转盖板。
1979年，美国Gunter and Cooke公司推出了全固定盖板梳棉机。当时全固定盖板梳棉机的固定盖板均采用金属针布，针布角度加大，齿密加大，齿高降低到3.5mm，同时采用了棉网清洁器，解决了弹性针布固定盖板容易引起充塞等问题。但落棉中的可纺纤维较多，除杂效率较低，阻碍了全固定盖板梳棉机的推广应用。
这个阶段是金属针布固定盖板在梳棉机上的发展阶段，通过全固定盖板梳棉机的实践，实现了产量的提高，但是除杂及落棉问题未能得到彻底解决。
1.3 第三阶段发展历程（20世纪80-90年代全固定盖板完善阶段）
20世纪以来，国外为推广全固定盖板梳棉机，对除杂的方式进行了研究，主要有三种方式：
（1）采用除尘刀、罩壳和尘杂输出装置的除杂单元来加强除杂。
（2）采用 5-8个棉网清洁器的进行排杂。
（3）采用开有孔眼的固定盖板，通过一股弱压气流将尘杂排除，但气流过弱只能保证纤维不散失，不能实现排杂的要求。
1988年以来，国内对全固定盖板梳棉机的分梳和除杂作用进行了较为系统的研究，实践中发现，固定盖板梳棉机分梳负担以后区为最大，后区盖板花的含杂率随定量增加而增大，棉网品质由于杂质粒数增加而恶化，棉结变化较少，在生产化纤时，含杂较少，全固定盖板梳棉机可以适应。对全固定盖板梳棉机在转杯纯棉纱进行了试验研究，实践表明:全固定盖板梳棉机的生条棉结很少，纤维伸直平行度很好，但杂质数数量却很多，纺杯内积杂较多，纱线断头率较高，纱线强力较低。
1980年以来，美国约有2000多台全固定盖板梳棉机，主要有两种型号：
一是由Super Card美国南方研究所研制的，在设计中采用了离心力和气流平衡的除杂装置，在刺辊下装隔离板，起真空作用，利用锡林和刺辊的离心力可以排除尘杂和短纤维，当时产量为36-54kg/h。
二是由Hollingsworth公司生产的，由于没有棉网清洁器，排杂受到了影响，产质量提高有限，产量为22-56kg/h。
1991年，美国Gunter and Cooke公司推出了新型全固定盖板梳棉机，其特点是：在锡林上配置23根固定盖板，固定盖板针布密度逐渐增加，盖板采用圆弧凹面的设计，增强了盖板的分梳能力，针布不易充塞；在刺辊下方配有可调节的除尘刀和反向气流导板，以加强对杂质和短纤维排除；在固定盖板区加装了气流除杂系统，能够有效去除短纤维，产量可达36-68kg/h。
1995年以来，全固定盖板梳棉机的应用受到重定量、多刺辊、棉网清洁器技术进步，以及多组分纤维混纺纱增多的影响，除杂和梳理效果都未能得到很好的解决，全固定盖板推广进入了低潮期。这一阶段是全固定盖板的完善阶段，针布配置实现了梳理质量的提升，棉网清洁器实现了排杂效果的提升，但是受到金属针布尺寸的限制，梳理强度和排杂能力还无法得到充分解决，只能生产质量要求较低的纱线。
1.4 第四阶段发展历程（2000-2010年全固定盖板提升阶段）
2001年，德国ITVDenkendorf纺织专业科研机构开发了新型全固定盖板梳理系统，系统由梳理部分和棉网清洁器两个部件组成，其优点是:梳理与除杂是分开的，除杂是由棉网清洁器来完成的，梳理是由锡林和固定盖板针齿来完成的。试验证明：配置10个棉网清洁器，排除杂物的量比普通梳棉机还要高，全固定盖板梳棉机所加工的纱线质量要好于回转盖板梳棉机，在转杯纺上应用效果良好。
2000年，捷克开发了全国定盖板梳棉机，该机有48根全固定盖板，最大产量为53kg/h，在化学纤维上应用效果好，生产棉纱受制于齿条和棉网清洁的梳理、除杂效果，质量提高受到了限制。
2002年，意大利博尼诺（Bonino）公司推出了毛纺全固定盖板梳棉机与盖板式梳理机相结合的新机型，胸锡林采取了全固定盖板结构，有12块全固定盖板结合6块光板，在梳理71-102mm的中长纤维时具有很大的优势。但局限于没有棉网清洁器，仅能在毛纺领域应用。
这一阶段在高产梳棉机推动下，其应用范围逐步拓展，在化学纤维、中长纤维上应用时重点解决梳理损伤纤维的问题，采用10-15°工作角的金属针布，提高了梳理效果，大直径棉网清洁器提升了排除杂质和短绒的能力，但是金属全固定盖板在纤维混合方面未能达到活动盖板的混合效果，推广速度较慢。
1.5 第五阶段发展历程（2012年至今，全固定盖板成熟阶段）
2012年Bonino公司推出了全固定盖板式梳理机，能适应特殊的纤维，可以减少棉结的产生。盖板式梳理机与罗拉式梳理机不同，主要区别在于梳理单元由转动罗拉改为全固定盖板。这种结构由于盖板是静止的，与锡林的相对速度较小，避免了纤维缠绕现象，而且盖板与纤维的梳理为面接触（罗拉式梳理机纤维为线接触），梳理较充分，纤网均匀，机内飞花棉尘少，气流稳定，可局部更换针布，针布可以逐步由疏变密配置，梳理工作面大，可生产短到18mm的纤维，维修调节方便；但对纤维有一定程度的损伤。
2016年，青岛宏大推出了JWF1211-G全固定盖板梳棉机，2017年郑州宏大推出JWF1322全固定盖板梳棉机，并在非棉纤维上应用取得了良好的效果。其主要特点是：金属针布齿条采用纵向1.5-3.0mm的大齿距，基部较薄，在0.4-0.7mm之间，纵向齿距拉大、基部减薄，减小了穿刺阻力，利于分解纤维，棉结、杂质、短绒充分更暴露，更容易被棉网清洁器排除；弧顶齿尖，纤维转移曲线设计合理，提高了齿条的抗轧能力和使用寿命；金属针布刺条的工作角度在10-30°之间，增强了控制纤维的能力，在纤维转移时，梳理阻力增加，有利于固定盖板与锡林多转梳理和混合。
新型棉网清洁器，切割锡林表面气流附面层，及时去除杂质和短绒等，稳定锡林周围的气流；采用0.25mm的踵趾差，实现对纤维的渐紧分梳，减少了梳理阻力；固定盖板齿条排列采用正反齿组合，增加了梳理过程中的混合效果；植针方式采用了缎纹植针方式，减少了梳理中的漏梳现象，提高了混合效果；针布齿密排列，入口到出口，角度逐步增大，针齿逐步加密，实现了梳理渐进均匀混合。
这一阶段的固定盖板有踵趾差，针布的几何尺寸采用新型设计，优化创新了棉网清洁器，在棉、纤维素纤维、合成纤维等品种上得到了推广运用，固定盖板加棉网清洁器实现了梳理和排杂的兼顾，对一些刚性较大的纤维有非常明显的梳理效果；质量和产量都达到了预期目的，逐步形成了市场。目前，国内市场有近800台全固盖板梳棉机在各个领域运用，推广速度有提升的趋势。但是由于排除小杂及疵点效果较差，多组分纤维混合还存在一定的差异，需要进一步完善。
2.全固定盖板梳棉机原理及优劣势分析
2.1 全固定盖板梳棉机的梳理原理
盖板梳棉机的核心是通过两针面对纤维进行相互梳理。传统梳棉机锡林针布和活动盖板梳理是针尖对针尖的梳理配置，锡林和盖板同时控制纤维，在两针面间交替分梳，实现纤维与纤维、杂质与纤维、纤维与短绒的分离，最终实现单纤维化，有利于后道牵伸和加捻。运用全固定盖板梳棉机代替活动盖板的梳棉机，其理论依据：
（1）锡林和固盖板之间存在分梳作用，能够在两针面间进行沿针面做切向运动，实现纤维分离。
（2）锡林和固定盖板间属于分梳配置，梳理力增强，梳理强度加大，有利于分梳。
（3）采用新型棉网清洁器，利用“固定盖板预梳理→棉网导流板控制纤维流向→除尘刀分离尘杂短绒→固定盖板对纤维再度整理”的多重组合，实现对纤维束的“开、清、除、整”的反复分梳除杂作用，排除纤维中的杂质和短绒，实现纤维和杂质、短绒分离，弥补固定盖板不具备排杂功能的缺陷，从而实现高质量的梳理作用，见图1。
图1 全固定盖板梳棉机组合示意图
2.2 全固定盖板的优劣势分析
2.2.1 全固定盖板梳棉机的优势
（1）新型纤维的推广运用，使锡林盖板间的梳理力增大，导致活动盖板的角度发生形变，落棉率增加，纤维损伤严重，而采用全固定盖板可以提高梳理强度。
（2）锡林活动盖板之间的梳理，要提高梳理质量的主要措施是采用“紧隔距”来实现强分梳，带来的后果是活动盖板针布使用周期缩短，而采用全固定盖板可以延长针布的使用寿命。
（3）活动盖板的除杂作用主要是盖板拦截带出式排杂，弊端是需要传动机构，同时长纤维容易流失，生产非棉纤维时存在浪费现象，而全固定盖板梳棉机采用全固定盖板与棉网清洁器相结合的方式，有针对性地排除短绒和杂质，有利于降低消耗。
（4）锡林盖板之间的梳理作用，通过提高针布的齿密可以增加梳理强度，但活动盖板增加针齿密度存在一个极限问题，一般最高在750齿/（25.4mm）2左右，而且在梳理过程中每一根弹性盖板针布的齿密都是相同的，不符合逐渐增加梳理度的要求，采用全固定盖板采用的是金属针布，可以拓宽齿密空间，齿密组合可以实现渐进分梳，可以实现减少纤维损伤与提高梳理强度相结合的目标。
（5）回转盖板的踵趾面与中曲轨是滑动摩擦，容易出现踵趾面磨损现象，部分材质形变，精度不够，造成工艺上机差异较大，而固定盖板的踵趾差是不会出现磨损变化的。
（6）弹性盖板针隙充塞物逐渐增加，使梳理效能下降，而全固定盖板针间不充塞，针布的自洁作用强，减少了维护检修成本。
（7）弹性盖板根差大，梳理刚性大的纤维时针齿容易发生形变，影响梳理效果，全固定盖板是刚性锯齿，不易变形，在梳理过程中允许采用重定量工艺，使用周期长，为传统锯齿的2倍。
实践中体现出来的优势有：
（1）全固定盖板梳棉机同比梳理度增加，生产对梳理度要求高的纤维（如细旦粘胶、莫代尔、腈纶、天丝等）时，活动盖板梳棉机的梳理度不能满足要求，而全固定盖板具有一定的优势。
（2）落棉降低30%，节约成本。
（3）落棉量方便调节，清洁器插片隔距调整。
（4）转换品种方便，适纺纤维广。
（5）同比增加产能，节约设备、能耗、人工成本。
2.2.2 全固定盖板存在的不足
（1）固定盖板对针齿的耐磨度要求很高。目前存在后部固定盖板不耐用，3个月就会出现起槽、针尖磨损的问题，需要提高固定盖板齿条的耐磨度。
（2）对纤维中杂质和细小疵点的排除问题还需要进一步的研究。采用全固定盖板梳棉机在生产棉、麻纤维时，由于原料的含杂率较高，由于全固定盖板梳棉机无法充分排杂，成纱质量较传统弹性盖板梳棉机有所恶化。但是落棉方面较传统梳棉机有所降低，需要在排杂方式上进一步优化和改进。一些直径小于0.3mm的非棉纤维含有硬并丝、胶块，排除方式还需要加强研究。
（3）纤维净化能力和油剂残留在针齿上的问题还有待进一步改进。与传统梳棉机过滤式吸尘式清除杂质和短绒的方式相比，全固定盖板梳棉机因为没有盖板花，净化纤维的能力较弱。生产油剂含量较大的小化纤时，容易出现油剂残留造成充塞的问题，需要进一步改善针齿光洁度。针对这些问题，针布表面处理要强化光洁度，棉网清洁器的除杂结构需要进一步优化。
（4）需要进一步研究中长纤维、棉麻纤维的梳理度的问题。
（5）由于金属固定盖板没有纤维容纳能力，转移过快，纤维混合受到影响，特别是在生产色纺、多组分混纺品种时，需要在金属针布齿深和几何尺寸上进一步研究。
（未完待续）
作者：陈玉峰1 曹继鹏2 黄克华3
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