楊紅英，原海波，周金利，姜海芹

（中原工學(xué)院，鄭州450007）

棉型經(jīng)紗可織性的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)探索

楊紅英，原海波，周金利，姜海芹

（中原工學(xué)院，鄭州450007）

選取具有代表性、生產(chǎn)規(guī)模大、質(zhì)量穩(wěn)定的8個(gè)棉型織物品種，測(cè)試其原紗和漿紗的各項(xiàng)性能，提取與經(jīng)紗斷頭率顯著相關(guān)的多指標(biāo)做主成分分析，獲取一個(gè)評(píng)價(jià)棉型經(jīng)紗可織性的綜合指標(biāo).結(jié)果顯示，該指標(biāo)與實(shí)際織造效果一致性良好，可用以綜合評(píng)價(jià)棉型經(jīng)紗可織性，亦可用來(lái)分析和研究提高棉型經(jīng)紗可織性的對(duì)策.

棉型經(jīng)紗；可織性；綜合評(píng)價(jià)；指標(biāo)；主成分分析

經(jīng)紗可織性的織后評(píng)價(jià)一般采用織機(jī)的生產(chǎn)效率和經(jīng)紗斷頭率2個(gè)指標(biāo)，織機(jī)生產(chǎn)效率高、經(jīng)紗斷頭率低，則經(jīng)紗的可織性好.經(jīng)紗可織性的織前評(píng)價(jià)至今沒(méi)有統(tǒng)一或公認(rèn)的方法或指標(biāo)，通常的解決辦法是采用多指標(biāo)評(píng)價(jià)方法，例如：Strauss提出評(píng)價(jià)漿紗可織性的指標(biāo)為上漿率、漿液浸透率、漿料被覆率、伸長(zhǎng)率和毛羽指數(shù)等［1］；Barella提出評(píng)價(jià)漿紗可織性的指標(biāo)為抗彎剛度、減伸率、斷裂伸長(zhǎng)率CV值、耐磨性、耐疲勞性等［2］；Robert提出評(píng)價(jià)漿紗可織性的指標(biāo)為落漿、浸透率、被覆率、毛羽指數(shù)、斷裂強(qiáng)度、漿紗伸長(zhǎng)率和紗線的耐磨性［3］，等等.這種多指標(biāo)的評(píng)價(jià)方法在實(shí)際使用時(shí)很不方便，也難免存在對(duì)指標(biāo)孰輕孰重的主觀判斷.因此，經(jīng)紗可織性的織前評(píng)價(jià)既是織造工程的一個(gè)重點(diǎn)，更是一個(gè)難點(diǎn).本文探索基于棉型經(jīng)紗性能的經(jīng)紗可織性綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，以便采用單指標(biāo)方法評(píng)價(jià)棉型經(jīng)紗可織性.

1 棉型經(jīng)紗可織性的影響因素及其性能指標(biāo)

影響棉型經(jīng)紗可織性的因素繁雜、指標(biāo)眾多.為獲取客觀的棉型經(jīng)紗可織性的織前綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，這里基于織造理論，從棉型經(jīng)紗本身的性能出發(fā)，盡可能多地初選指標(biāo)，然后利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法分析、篩選、綜合各指標(biāo).首先提取如下棉型經(jīng)紗性能指標(biāo)：原紗條干不勻選取CV%、U%、CV1、CV5、CV10；細(xì)節(jié)選?。?0%、－40%、－50%、－60%；粗節(jié)選?。?5%、＋50%、＋70%、＋100%；棉結(jié)選?。?40%、＋200%、＋280%、＋400%；1m偏差率DR選取＋5%、－5%；原紗和漿紗的毛羽指標(biāo)選擇1mm到9mm共9個(gè)等級(jí)的毛羽指數(shù)；原紗和漿紗的強(qiáng)伸性能指標(biāo)選擇斷裂強(qiáng)力、斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、斷裂功；原紗和漿紗的耐磨性能指標(biāo)選擇其耐磨壽命；漿紗特有指標(biāo)選取增強(qiáng)率、減伸率、增磨率、上漿率、回潮率、浸透率、被覆率、漿膜完整度.

2 實(shí) 驗(yàn)

選取某大型一類棉紡織企業(yè)棉型織物中具有代表性的、生產(chǎn)規(guī)模大、質(zhì)量較穩(wěn)定的8個(gè)織物品種的經(jīng)紗之原紗和漿紗作為實(shí)驗(yàn)材料.

采用YG135G條干均勻度測(cè)試儀測(cè)試原紗的條干均勻度和粗細(xì)節(jié)等，測(cè)試速度為400m／min，時(shí)間為1min，每個(gè)品種測(cè)試3次.

采用YG172型光電投影計(jì)數(shù)式紗線毛羽測(cè)試儀測(cè)試原紗和漿紗的毛羽指數(shù)，測(cè)試紗線片段長(zhǎng)度為10m，測(cè)試速度為30m／min，每個(gè)品種測(cè)試6次.

采用YG021D型電子單紗強(qiáng)力機(jī)測(cè)試原紗和漿紗的強(qiáng)伸性能，拉伸速度為500mm／min，夾持距離為500mm，每個(gè)品種測(cè)試30次.

采用DHJSD－1型漿紗耐磨儀測(cè)試原紗和漿紗的耐磨性能，測(cè)試原理參見文獻(xiàn)［4］，摩擦速度為120次／min，摩擦動(dòng)程為100mm，重錘重量為30g，摩擦材料為銷釘及紗線，每個(gè)品種測(cè)試30次.

采用Y172型纖維切片器制作各品種漿紗切片3個(gè)，利用Keyence數(shù)碼顯微鏡的測(cè)量工具描繪出紗線、漿膜和漿液的滲透輪廓，進(jìn)而計(jì)算漿紗的浸透率、被覆率和漿膜完整度［5］.

3 結(jié)果分析與討論

3.1 測(cè)試結(jié)果

根據(jù)測(cè)試結(jié)果，計(jì)算求取以上列舉的所有紗線性能指標(biāo)，計(jì)算它們與經(jīng)紗斷頭率的相關(guān)系數(shù)，提取相關(guān)性顯著的指標(biāo)以備作主成分分析.本文提取了在置信水平0.25時(shí)顯著相關(guān)的指標(biāo)，它們是CV／%、U／%、CV5、CV10、Thin／（－40%）、Thin／（－30%）、Thick／（＋100%）、 Thick／（＋70%）、 Thick／（＋50%）、Thick／（＋35%）、 Neps／（＋280%）、 Neps／（＋200%）、Neps／（＋140%）、原紗7mm毛羽、原紗斷裂強(qiáng)度、原紗斷裂伸長(zhǎng)率、漿紗斷裂強(qiáng)度、漿紗斷裂伸長(zhǎng)率、增強(qiáng)率、原紗耐磨壽命、增磨率、被覆率、漿膜完整度和回潮率.表1、表2所示為以上紗線性能的測(cè)算結(jié)果.

3.2 主成分分析

表1 原紗條干性能

表2 紗線的強(qiáng)伸性、漿紗增強(qiáng)、減伸和耐磨性等性能

利用SPSS軟件對(duì)提取的與棉型經(jīng)紗斷頭率在置信水平0.25時(shí)顯著相關(guān)的24個(gè)指標(biāo)作主成分分析［6－7］，所得方差分解主成分提取分析見表4，初始因子載荷矩陣見表5.

表4 方差分解主成分提取分析表

表4中的貢獻(xiàn)率反映了主成分提供的信息量占總信息量的百分比，累計(jì)貢獻(xiàn)率反映了前m個(gè)主成分合起來(lái)提供的信息量占總信息量的百分比.決定主成分提取個(gè)數(shù)的方法通常有2種［6，8］：①特征值≥1；②累計(jì)貢獻(xiàn)率≥85%.此外，主成分應(yīng)反映所有原始指標(biāo).由表4可知，只有前4個(gè)主成分的特征值大于1，前3個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到了86.598%，因此可以取前3個(gè)或前4個(gè)主成分.這里按照2種方法并存的原則，選取前4個(gè)主成分.

表5 初始因子載荷矩陣

由表5知，在影響棉型經(jīng)紗斷頭率的24個(gè)指標(biāo)中，除了CV5、CV10、原紗7mm毛羽和漿膜完整度外，其他指標(biāo)在第1主成分上都有較高的載荷，即第1主成分基本上反映了這些指標(biāo)的信息.而在第2主成分中，CV5、CV10、原紗7mm毛羽和漿膜完整度有較高的載荷，即第2主成分基本上反映了這些指標(biāo)的信息.各個(gè)指標(biāo)在第3和第4主成分的載荷較小，均低于前2個(gè)主成分.因此，前2個(gè)主成分包含了全部指標(biāo)的大部分信息，第3和第4主成分進(jìn)一步提高了對(duì)原始指標(biāo)的信息提取量.

用表5初始因子載荷矩陣中的數(shù)據(jù)除以與主成分相對(duì)應(yīng)的特征值（見表4）開平方根，得到4個(gè)主成分中每個(gè)指標(biāo)所對(duì)應(yīng)的系數(shù)，把這些系數(shù)與對(duì)應(yīng)的紗線性能指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)相乘，即可得到各主成分表達(dá)式［8］.將4個(gè)主成分所對(duì)應(yīng)的特征值占所提取全部主成分總的特征值之和的比例作為權(quán)重，對(duì)4個(gè)主成分加權(quán)求和，即獲得主成分綜合模型［7］.這里以棉型經(jīng)紗斷頭率表示棉型經(jīng)紗可織性獲得的主成分綜合模型，見公式（1）.公式（1）中對(duì)應(yīng)每個(gè)變量的系數(shù)代表了該系數(shù)對(duì)綜合主成分值F的影響程度，從中可清楚地看出各個(gè)指標(biāo)對(duì)棉型經(jīng)紗可織性的影響程度.

F＝0.1349 ZY1＋0.1305 ZY2＋0.1602 ZY3＋

0.1624 ZY4＋0.0817 ZY5＋0.1124 ZY6＋

0.1244 ZY7＋0.1612 ZY8＋0.1736 ZY9＋

0.1659 ZY10＋0.1626 ZY11＋0.1989 ZY12＋

0.1785 ZY13－0.1293 ZY14－0.1374 ZY15－

0.1013 ZY16－0.1520 ZY17－0.1235 ZY18＋

0.1109 ZY19－0.1011 ZY20＋0.1584 ZY21－

0.1237 ZY22＋0.1339 ZY23＋0.1268 ZY24（1）

F—以棉型經(jīng)紗斷頭率表征棉型經(jīng)紗可織性的綜合主成分值；

Y1—條干不勻均方差變異系數(shù)CV%；

Y2—條干不勻平均差變異系數(shù)U%；

Y3—5m條干不勻均方差變異系數(shù)CV；

Y4—10m條干不勻均方差變異系數(shù)CV

Y5—Thin／（－40%）；

Y6—Thin／（－30%）；

Y7—Thick／（＋100%）；

Y8—Thick／（＋70%）；

Y9—Thick／（＋50%）；

Y10—Thick／（＋35%）；

Y11—Neps／（＋280%）；

Y12—Neps／（＋200%）；

Y13—Neps／（＋140%）；

Y14—原紗毛羽7mm；

Y15—原紗斷裂強(qiáng)度；

Y16—原紗斷裂伸長(zhǎng)率；

Y17—漿紗斷裂強(qiáng)度；

Y18—漿紗斷裂伸長(zhǎng)率；

Y19—增強(qiáng)率；

Y20—原紗耐磨性；

Y21—增磨率；

Y22—被覆率；

Y23—漿膜完整度；

Y24—回潮率；

ZYi—Yi（i＝1，2，3，…，24）對(duì)應(yīng)的原始數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化處理后的數(shù)據(jù).

3.3 可織性綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)及其評(píng)價(jià)效果

將紗線各性能指標(biāo)之原始數(shù)據(jù)做標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換，利用綜合主成分模型計(jì)算各品種的綜合主成分值F，結(jié)果見表6.從表6可見，F(xiàn)值越小，經(jīng)紗斷頭率越低，經(jīng)紗可織性越好.

表6 棉型經(jīng)紗斷頭率和綜合主成分值

計(jì)算F與棉型經(jīng)紗斷頭率的相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為0.8124，二者在0.014置信水平下顯著相關(guān).因此，可以認(rèn)為F較好地評(píng)價(jià)了以棉型經(jīng)紗斷頭率表征的棉型經(jīng)紗可織性，即公式（1）較好地綜合評(píng)價(jià)了棉型經(jīng)紗的可織性，該綜合主成分值F可作為基于紗線性能、對(duì)應(yīng)棉型經(jīng)紗斷頭率的棉型經(jīng)紗可織性綜合評(píng)價(jià)指標(biāo).利用該指標(biāo)可從紗線自身性能方面綜合評(píng)價(jià)棉型經(jīng)紗的可織性；亦可用來(lái)分析和研究提高棉型經(jīng)紗可織性的對(duì)策；用來(lái)綜合評(píng)價(jià)同類產(chǎn)品的經(jīng)紗可織性.

公式（1）是從棉型經(jīng)紗斷頭率角度出發(fā)獲取的棉型經(jīng)紗可織性綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)；采用同樣的方法，可獲得對(duì)應(yīng)于織造效率的棉型經(jīng)紗可織性的主成分綜合評(píng)價(jià)指標(biāo).

4 結(jié) 語(yǔ)

影響經(jīng)紗可織性的因素錯(cuò)綜復(fù)雜，織前預(yù)測(cè)、評(píng)價(jià)經(jīng)紗可織性，對(duì)于紡織加工而言重要而困難，長(zhǎng)期以來(lái)備受關(guān)注.本文嘗試探索棉型經(jīng)紗可織性的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，將影響棉型經(jīng)紗可織性的眾多指標(biāo)綜合成一個(gè)指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)棉型經(jīng)紗的可織性.利用主成分分析法，獲得了對(duì)應(yīng)經(jīng)紗斷頭率的可織性綜合評(píng)價(jià)指標(biāo).結(jié)果顯示，該指標(biāo)綜合了影響經(jīng)紗斷頭的眾多經(jīng)紗性能指標(biāo)，并與經(jīng)紗斷頭率一致性良好.利用該指標(biāo)，既可以綜合評(píng)價(jià)可織性，亦可用來(lái)分析和研究提高棉型經(jīng)紗可織性的對(duì)策.本文的主成分分析采用了與經(jīng)紗斷頭率相關(guān)性在置信水平0.25下顯著的經(jīng)紗性能指標(biāo)，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可結(jié)合紡織理論分析，調(diào)節(jié)置信水平，提煉恰當(dāng)?shù)慕?jīng)紗性能指標(biāo)，以獲得更優(yōu)化的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo).采用同樣的方法，亦可獲得對(duì)應(yīng)織造效率的經(jīng)紗可織性的主成分綜合評(píng)價(jià)指標(biāo).

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Study on Integrated Evaluation Index of Weavability of Cotton－type Warps

YANG Hong－ying，YUAN Hai－bo，ZHOU Jin－li，JIANG Hai－qin
（Zhongyuan University of Technology，Zhengzhou 450007，China）

This paper tried to search an integrated evaluation index for cotton－type warps.Eight types of cotton fabric had been chosen，which were representative，in mass and consistent production.The properties of their grey yarns and sized yarns of these fabrics were tested.The indices which were significantly correlated to warp breaking were extracted by correlation analysis and then were investigated by.An integrated index was obtained to evaluate the weavability of the cotton－type warps.Result shows that the integrated index has good consistency with the actual end breakage rate.

cotton－type warps；weavability；integrated evaluation；index；principal component analysis

TS101.9

A

10.3969／j.issn.1671－6906.2010.05.009

1671－6906（2010）05－0033－05

2010－10－10

河南省教育廳自然科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目（2007540009）

楊紅英（1970－），女，河南安陽(yáng)人，教授，博士.