大麻纖維脫膠主要工藝參數(shù)與纖維分裂度關(guān)系的回歸分析

李丹月，姜鳳琴

（大連工業(yè)大學(xué) 紡織輕工學(xué)院，遼寧 大連 116034）

0 引言

大麻是一種綠色的生態(tài)紡織原料，以大麻纖維為原料的紡織面料具有吸濕排汗、涼爽透氣、抗霉抑菌、隔熱絕緣、屏蔽紫外線、易洗耐磨、粗獷豪放、無刺癢感等獨(dú)特風(fēng)格［1］?，F(xiàn)在紡織所用的大麻纖維均采用“工藝?yán)w維”即半脫膠纖維進(jìn)行紡紗，工藝?yán)w維是單纖維的集合體，依靠果膠、木質(zhì)素等黏結(jié)在一起，具有一定的可紡性。全脫膠很不容易，并且脫膠后的單纖維無論是纖維的強(qiáng)力和長度都不具備可紡性，因此大麻纖維的脫膠采用與亞麻相近的半脫膠。大麻纖維的木質(zhì)素、半纖維素、果膠含量較高，這是大麻纖維區(qū)別于其他麻纖維的主要特征［2］。脫膠條件和脫膠效果的好壞直接影響到纖維的分裂度和成紗質(zhì)量。大麻纖維的分裂度決定了大麻可紡支數(shù)，分裂度的提高對改善成紗條干亦有好處，不同程度地提高了成紗檔次。本實(shí)驗(yàn)采用不同的脫膠溫度和不同的堿用量對大麻纖維進(jìn)行脫膠處理，處理后測試其纖維分裂度。利用正交回歸分析方法［3］，確定了各變量之間存在的關(guān)系，建立了變量間的數(shù)學(xué)表達(dá)式，即回歸方程，并且通過該方程可求得計(jì)算值與試驗(yàn)值之間的平均誤差。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 材料與儀器

材料和試劑：大麻纖維，工業(yè)用堿，柔軟劑。

儀器：Y175型棉纖維氣流儀。

1.2 方案及步驟

實(shí)驗(yàn)方案：影響大麻纖維分裂度的因素除了其品種外，還有實(shí)驗(yàn)條件。本實(shí)驗(yàn)采用不同的脫膠溫度（100、110、120℃）和不同堿用量（6、8、10g／L），脫膠時間均為120min，對大麻纖維進(jìn)行脫膠實(shí)驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)計(jì)劃表見表1。

表1 大麻纖維脫膠實(shí)驗(yàn)計(jì)劃表Tab.1 Hemp degum experiment planning chart

脫膠實(shí)驗(yàn)步驟：浸濕大麻纖維→放入高溫高壓蒸煮鍋中脫膠（處理時間均為120min）→水洗→柔軟→烘干→梳理→測試?yán)w維分裂度。

2 結(jié)果與分析

脫膠后的大麻纖維經(jīng)過梳麻機(jī)梳理后，采用GB／T 18147.4—2000《大麻纖維試驗(yàn)方法》中細(xì)度測試方法的氣流儀法進(jìn)行測試。氣流儀通過測試其纖維的馬克隆值來表示其指標(biāo)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。從表2可以看出，在大麻纖維的脫膠工藝中，堿的用量和脫膠溫度共同作用，影響纖維的分裂度。因此，利用多因子回歸多項(xiàng)式方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，尋找相互的回歸關(guān)系。實(shí)驗(yàn)中，溫度（X1）和堿用量（X2）都有3個等間隔值，可以查N=3的正交多項(xiàng)式表，二者的交互作用則可由X1×X2表示，所以回歸關(guān)系式為y=b0+b1X1（x1）+b2X2（x1）+b3X1（x2）+b4X2（x2）+b5X（x1x2），多項(xiàng)式的回歸問題可以轉(zhuǎn)換成多元線性回歸來計(jì)算，以便進(jìn)一步對參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化［4-5］。正交多項(xiàng)式的統(tǒng)一計(jì)算式如表3所示。

表2 大麻纖維脫膠后的分裂度Tab.2 The test results of split degrees after degumming

表3 數(shù)據(jù)的正交多項(xiàng)式表Tab.3 Data table of orthogonal polynomials

根據(jù)表2的實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果通過表3對正交多項(xiàng)式回歸計(jì)算，得到數(shù)據(jù)分析表，如表4所示。

表4 多項(xiàng)式回歸數(shù)據(jù)分析表Tab.4 Table of polynomial regression data analysis

在擬合回歸方程之前，根據(jù)表4的數(shù)據(jù)先進(jìn)行方差分析，以此決定各項(xiàng)次的取舍：

方差分析如表5所示。由方差分析表可以看出的影響特別顯著的影響較為顯著，其余各項(xiàng)均不顯著。因此，影響不顯著的X2的二次項(xiàng)和交互項(xiàng)在回歸方程中可直接略去，回歸方程僅需列出有顯著影響的項(xiàng)即可，其中：

表5 多項(xiàng)式回歸方差分析表Tab.5 Table of polynomial regression variance analytical

h為等間隔的差值。剩余標(biāo)準(zhǔn)差：

S′、f′為不顯著項(xiàng)的平方和及自由度。由此可得出y與X1、X2的回歸關(guān)系式：

整理后得回歸方程：

剩余標(biāo)準(zhǔn)差s=0.120 3。

大麻纖維分裂度的計(jì)算值Y與實(shí)驗(yàn)結(jié)果y之差的平方和，即可求得回歸方程的誤差y′=（m為測試次數(shù)），誤差估計(jì)表如表6所示。

表6 回歸方程的誤差估計(jì)表Tab.6 Table of regression equation estimated residual

計(jì)算得∑（Y-y）2=1.654 371 76，由此可求得該計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值的誤差為±0.49，由此可以估計(jì)回歸方程計(jì)算值的精度。

3 結(jié)論

大麻纖維脫膠后測試其分裂度，以得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過正交多項(xiàng)式回歸分析，獲得了脫膠溫度和堿用量與分裂度的回歸方程：

據(jù)此可以計(jì)算脫膠條件在一定范圍（反應(yīng)時間為120min，反應(yīng)溫度100～120℃，堿用量為6～10g／L）內(nèi)的各種條件下大麻纖維的分裂度。運(yùn)用此回歸方程計(jì)算時，其計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值的誤差為±0.49。

利用正交多項(xiàng)式回歸分析方法對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化分析，建立了纖維分裂度與脫膠溫度和脫膠堿用量間的回歸方程，通過該方程可計(jì)算一定脫膠條件下大麻纖維的分裂度，用于大麻纖維脫膠工藝條件的篩選，對實(shí)際生產(chǎn)具有一定的指導(dǎo)性作用。