棉型經(jīng)紗可織性的綜合評價指標探索

楊紅英，原海波，周金利，姜海芹

（中原工學院，鄭州450007）

棉型經(jīng)紗可織性的綜合評價指標探索

楊紅英，原海波，周金利，姜海芹

（中原工學院，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個棉型織物品種，測試其原紗和漿紗的各項性能，提取與經(jīng)紗斷頭率顯著相關(guān)的多指標做主成分分析，獲取一個評價棉型經(jīng)紗可織性的綜合指標.結(jié)果顯示，該指標與實際織造效果一致性良好，可用以綜合評價棉型經(jīng)紗可織性，亦可用來分析和研究提高棉型經(jīng)紗可織性的對策.

棉型經(jīng)紗；可織性；綜合評價；指標；主成分分析

經(jīng)紗可織性的織后評價一般采用織機的生產(chǎn)效率和經(jīng)紗斷頭率2個指標，織機生產(chǎn)效率高、經(jīng)紗斷頭率低，則經(jīng)紗的可織性好.經(jīng)紗可織性的織前評價至今沒有統(tǒng)一或公認的方法或指標，通常的解決辦法是采用多指標評價方法，例如：Strauss提出評價漿紗可織性的指標為上漿率、漿液浸透率、漿料被覆率、伸長率和毛羽指數(shù)等［1］；Barella提出評價漿紗可織性的指標為抗彎剛度、減伸率、斷裂伸長率CV值、耐磨性、耐疲勞性等［2］；Robert提出評價漿紗可織性的指標為落漿、浸透率、被覆率、毛羽指數(shù)、斷裂強度、漿紗伸長率和紗線的耐磨性［3］，等等.這種多指標的評價方法在實際使用時很不方便，也難免存在對指標孰輕孰重的主觀判斷.因此，經(jīng)紗可織性的織前評價既是織造工程的一個重點，更是一個難點.本文探索基于棉型經(jīng)紗性能的經(jīng)紗可織性綜合評價指標，以便采用單指標方法評價棉型經(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

影響棉型經(jīng)紗可織性的因素繁雜、指標眾多.為獲取客觀的棉型經(jīng)紗可織性的織前綜合評價指標，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，然后利用數(shù)理統(tǒng)計方法分析、篩選、綜合各指標.首先提取如下棉型經(jīng)紗性能指標：原紗條干不勻選取CV%、U%、CV1、CV5、CV10；細節(jié)選?。?0%、－40%、－50%、－60%；粗節(jié)選?。?5%、＋50%、＋70%、＋100%；棉結(jié)選取＋140%、＋200%、＋280%、＋400%；1m偏差率DR選?。?%、－5%；原紗和漿紗的毛羽指標選擇1mm到9mm共9個等級的毛羽指數(shù)；原紗和漿紗的強伸性能指標選擇斷裂強力、斷裂強度、斷裂伸長率、斷裂功；原紗和漿紗的耐磨性能指標選擇其耐磨壽命；漿紗特有指標選取增強率、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 驗

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個織物品種的經(jīng)紗之原紗和漿紗作為實驗材料.

采用YG135G條干均勻度測試儀測試原紗的條干均勻度和粗細節(jié)等，測試速度為400m／min，時間為1min，每個品種測試3次.

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

采用YG021D型電子單紗強力機測試原紗和漿紗的強伸性能，拉伸速度為500mm／min，夾持距離為500mm，每個品種測試30次.

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

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

3 結(jié)果分析與討論

3.1 測試結(jié)果

根據(jù)測試結(jié)果，計算求取以上列舉的所有紗線性能指標，計算它們與經(jīng)紗斷頭率的相關(guān)系數(shù)，提取相關(guān)性顯著的指標以備作主成分分析.本文提取了在置信水平0.25時顯著相關(guān)的指標，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、原紗斷裂強度、原紗斷裂伸長率、漿紗斷裂強度、漿紗斷裂伸長率、增強率、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 紗線的強伸性、漿紗增強、減伸和耐磨性等性能

利用SPSS軟件對提取的與棉型經(jīng)紗斷頭率在置信水平0.25時顯著相關(guān)的24個指標作主成分分析［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中的貢獻率反映了主成分提供的信息量占總信息量的百分比，累計貢獻率反映了前m個主成分合起來提供的信息量占總信息量的百分比.決定主成分提取個數(shù)的方法通常有2種［6，8］：①特征值≥1；②累計貢獻率≥85%.此外，主成分應反映所有原始指標.由表4可知，只有前4個主成分的特征值大于1，前3個主成分的累計貢獻率達到了86.598%，因此可以取前3個或前4個主成分.這里按照2種方法并存的原則，選取前4個主成分.

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個指標中，除了CV5、CV10、原紗7mm毛羽和漿膜完整度外，其他指標在第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的信息.各個指標在第3和第4主成分的載荷較小，均低于前2個主成分.因此，前2個主成分包含了全部指標的大部分信息，第3和第4主成分進一步提高了對原始指標的信息提取量.

用表5初始因子載荷矩陣中的數(shù)據(jù)除以與主成分相對應的特征值（見表4）開平方根，得到4個主成分中每個指標所對應的系數(shù)，把這些系數(shù)與對應的紗線性能指標標準化后的數(shù)據(jù)相乘，即可得到各主成分表達式［8］.將4個主成分所對應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4個主成分加權(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）中對應每個變量的系數(shù)代表了該系數(shù)對綜合主成分值F的影響程度，從中可清楚地看出各個指標對棉型經(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—原紗斷裂強度；

Y16—原紗斷裂伸長率；

Y17—漿紗斷裂強度；

Y18—漿紗斷裂伸長率；

Y19—增強率；

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）對應的原始數(shù)據(jù)經(jīng)過標準化處理后的數(shù)據(jù).

3.3 可織性綜合評價指標及其評價效果

將紗線各性能指標之原始數(shù)據(jù)做標準化轉(zhuǎn)換，利用綜合主成分模型計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，可以認為F較好地評價了以棉型經(jīng)紗斷頭率表征的棉型經(jīng)紗可織性，即公式（1）較好地綜合評價了棉型經(jīng)紗的可織性，該綜合主成分值F可作為基于紗線性能、對應棉型經(jīng)紗斷頭率的棉型經(jīng)紗可織性綜合評價指標.利用該指標可從紗線自身性能方面綜合評價棉型經(jīng)紗的可織性；亦可用來分析和研究提高棉型經(jīng)紗可織性的對策；用來綜合評價同類產(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)紗可織性綜合評價指標；采用同樣的方法，可獲得對應于織造效率的棉型經(jīng)紗可織性的主成分綜合評價指標.

4 結(jié) 語

影響經(jīng)紗可織性的因素錯綜復雜，織前預測、評價經(jīng)紗可織性，對于紡織加工而言重要而困難，長期以來備受關(guān)注.本文嘗試探索棉型經(jīng)紗可織性的綜合評價指標，將影響棉型經(jīng)紗可織性的眾多指標綜合成一個指標來評價棉型經(jīng)紗的可織性.利用主成分分析法，獲得了對應經(jīng)紗斷頭率的可織性綜合評價指標.結(jié)果顯示，該指標綜合了影響經(jīng)紗斷頭的眾多經(jīng)紗性能指標，并與經(jīng)紗斷頭率一致性良好.利用該指標，既可以綜合評價可織性，亦可用來分析和研究提高棉型經(jīng)紗可織性的對策.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，實際應用時，可結(jié)合紡織理論分析，調(diào)節(jié)置信水平，提煉恰當?shù)慕?jīng)紗性能指標，以獲得更優(yōu)化的綜合評價指標.采用同樣的方法，亦可獲得對應織造效率的經(jīng)紗可織性的主成分綜合評價指標.

［1］ ITT Researcher.Diagnostic Tests Predict Weaving Performance［J］.Textile World，1984，134（11）：79－80.

［2］ Behera B K，Joshi V K.Improving Weavability［J］.Synthetic Fibres，2000，29（3）：5－16.

［3］ Walker R P，Perkins W S.Techniques for Predicting how Sized Yarns will Weave［J］.Textile Chemist and Colorist，1985，17（9）：185－188.

［4］ 張召陽，楊紅英，劉讓同，等.不同紗線耐磨儀的實驗對比分析［J］.中原工學院學報，2007，18（3）：5－8.

［5］ YANG Hong－ying，XING Chao，ZHOU Jin－li，et al.Study on Size Locations of Sized Yarns Using Keyence Digital Microscope［C］／／.Proceedings of the Fiber Society 2009Spring Conference.Shanghai：China Textile Press，2009：625－628.

［6］ 張文彤.SPSS統(tǒng)計分析高級教程［M］.北京：高等教育出版社，2004：215.

［7］ 張文霖.主成分分析在SPSS中的操作應用［J］.市場研究，2005（12）：31－34.

［8］ 林海明，張文霖.主成分分析與因子分析詳細的異同和SPSS軟件［J］.統(tǒng)計研究，2005（3）：65－69.

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研究計劃項目（2007540009）

楊紅英（1970－），女，河南安陽人，教授，博士.