棉型经纱可织性的综合评价指标探索

杨红英，原海波，周金利，姜海芹

（中原工学院，郑州450007）

棉型经纱可织性的综合评价指标探索

杨红英，原海波，周金利，姜海芹

（中原工学院，郑州450007）

选取具有代表性、生产规模大、质量稳定的8个棉型织物品种，测试其原纱和浆纱的各项性能，提取与经纱断头率显著相关的多指标做主成分分析，获取一个评价棉型经纱可织性的综合指标.结果显示，该指标与实际织造效果一致性良好，可用以综合评价棉型经纱可织性，亦可用来分析和研究提高棉型经纱可织性的对策.

棉型经纱；可织性；综合评价；指标；主成分分析

经纱可织性的织后评价一般采用织机的生产效率和经纱断头率2个指标，织机生产效率高、经纱断头率低，则经纱的可织性好.经纱可织性的织前评价至今没有统一或公认的方法或指标，通常的解决办法是采用多指标评价方法，例如：Strauss提出评价浆纱可织性的指标为上浆率、浆液浸透率、浆料被覆率、伸长率和毛羽指数等［1］；Barella提出评价浆纱可织性的指标为抗弯刚度、减伸率、断裂伸长率CV值、耐磨性、耐疲劳性等［2］；Robert提出评价浆纱可织性的指标为落浆、浸透率、被覆率、毛羽指数、断裂强度、浆纱伸长率和纱线的耐磨性［3］，等等.这种多指标的评价方法在实际使用时很不方便，也难免存在对指标孰轻孰重的主观判断.因此，经纱可织性的织前评价既是织造工程的一个重点，更是一个难点.本文探索基于棉型经纱性能的经纱可织性综合评价指标，以便采用单指标方法评价棉型经纱可织性.

1 棉型经纱可织性的影响因素及其性能指标

影响棉型经纱可织性的因素繁杂、指标众多.为获取客观的棉型经纱可织性的织前综合评价指标，这里基于织造理论，从棉型经纱本身的性能出发，尽可能多地初选指标，然后利用数理统计方法分析、筛选、综合各指标.首先提取如下棉型经纱性能指标：原纱条干不匀选取CV%、U%、CV1、CV5、CV10；细节选取－30%、－40%、－50%、－60%；粗节选取＋35%、＋50%、＋70%、＋100%；棉结选取＋140%、＋200%、＋280%、＋400%；1m偏差率DR选取＋5%、－5%；原纱和浆纱的毛羽指标选择1mm到9mm共9个等级的毛羽指数；原纱和浆纱的强伸性能指标选择断裂强力、断裂强度、断裂伸长率、断裂功；原纱和浆纱的耐磨性能指标选择其耐磨寿命；浆纱特有指标选取增强率、减伸率、增磨率、上浆率、回潮率、浸透率、被覆率、浆膜完整度.

2 实 验

选取某大型一类棉纺织企业棉型织物中具有代表性的、生产规模大、质量较稳定的8个织物品种的经纱之原纱和浆纱作为实验材料.

采用YG135G条干均匀度测试仪测试原纱的条干均匀度和粗细节等，测试速度为400m／min，时间为1min，每个品种测试3次.

采用YG172型光电投影计数式纱线毛羽测试仪测试原纱和浆纱的毛羽指数，测试纱线片段长度为10m，测试速度为30m／min，每个品种测试6次.

采用YG021D型电子单纱强力机测试原纱和浆纱的强伸性能，拉伸速度为500mm／min，夹持距离为500mm，每个品种测试30次.

采用DHJSD－1型浆纱耐磨仪测试原纱和浆纱的耐磨性能，测试原理参见文献［4］，摩擦速度为120次／min，摩擦动程为100mm，重锤重量为30g，摩擦材料为销钉及纱线，每个品种测试30次.

采用Y172型纤维切片器制作各品种浆纱切片3个，利用Keyence数码显微镜的测量工具描绘出纱线、浆膜和浆液的渗透轮廓，进而计算浆纱的浸透率、被覆率和浆膜完整度［5］.

3 结果分析与讨论

3.1 测试结果

根据测试结果，计算求取以上列举的所有纱线性能指标，计算它们与经纱断头率的相关系数，提取相关性显著的指标以备作主成分分析.本文提取了在置信水平0.25时显著相关的指标，它们是CV／%、U／%、CV5、CV10、Thin／（－40%）、Thin／（－30%）、Thick／（＋100%）、 Thick／（＋70%）、 Thick／（＋50%）、Thick／（＋35%）、 Neps／（＋280%）、 Neps／（＋200%）、Neps／（＋140%）、原纱7mm毛羽、原纱断裂强度、原纱断裂伸长率、浆纱断裂强度、浆纱断裂伸长率、增强率、原纱耐磨寿命、增磨率、被覆率、浆膜完整度和回潮率.表1、表2所示为以上纱线性能的测算结果.

3.2 主成分分析

表1 原纱条干性能

表2 纱线的强伸性、浆纱增强、减伸和耐磨性等性能

利用SPSS软件对提取的与棉型经纱断头率在置信水平0.25时显著相关的24个指标作主成分分析［6－7］，所得方差分解主成分提取分析见表4，初始因子载荷矩阵见表5.

表4 方差分解主成分提取分析表

表4中的贡献率反映了主成分提供的信息量占总信息量的百分比，累计贡献率反映了前m个主成分合起来提供的信息量占总信息量的百分比.决定主成分提取个数的方法通常有2种［6，8］：①特征值≥1；②累计贡献率≥85%.此外，主成分应反映所有原始指标.由表4可知，只有前4个主成分的特征值大于1，前3个主成分的累计贡献率达到了86.598%，因此可以取前3个或前4个主成分.这里按照2种方法并存的原则，选取前4个主成分.

表5 初始因子载荷矩阵

由表5知，在影响棉型经纱断头率的24个指标中，除了CV5、CV10、原纱7mm毛羽和浆膜完整度外，其他指标在第1主成分上都有较高的载荷，即第1主成分基本上反映了这些指标的信息.而在第2主成分中，CV5、CV10、原纱7mm毛羽和浆膜完整度有较高的载荷，即第2主成分基本上反映了这些指标的信息.各个指标在第3和第4主成分的载荷较小，均低于前2个主成分.因此，前2个主成分包含了全部指标的大部分信息，第3和第4主成分进一步提高了对原始指标的信息提取量.

用表5初始因子载荷矩阵中的数据除以与主成分相对应的特征值（见表4）开平方根，得到4个主成分中每个指标所对应的系数，把这些系数与对应的纱线性能指标标准化后的数据相乘，即可得到各主成分表达式［8］.将4个主成分所对应的特征值占所提取全部主成分总的特征值之和的比例作为权重，对4个主成分加权求和，即获得主成分综合模型［7］.这里以棉型经纱断头率表示棉型经纱可织性获得的主成分综合模型，见公式（1）.公式（1）中对应每个变量的系数代表了该系数对综合主成分值F的影响程度，从中可清楚地看出各个指标对棉型经纱可织性的影响程度.

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—以棉型经纱断头率表征棉型经纱可织性的综合主成分值；

Y1—条干不匀均方差变异系数CV%；

Y2—条干不匀平均差变异系数U%；

Y3—5m条干不匀均方差变异系数CV；

Y4—10m条干不匀均方差变异系数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—原纱毛羽7mm；

Y15—原纱断裂强度；

Y16—原纱断裂伸长率；

Y17—浆纱断裂强度；

Y18—浆纱断裂伸长率；

Y19—增强率；

Y20—原纱耐磨性；

Y21—增磨率；

Y22—被覆率；

Y23—浆膜完整度；

Y24—回潮率；

ZYi—Yi（i＝1，2，3，…，24）对应的原始数据经过标准化处理后的数据.

3.3 可织性综合评价指标及其评价效果

将纱线各性能指标之原始数据做标准化转换，利用综合主成分模型计算各品种的综合主成分值F，结果见表6.从表6可见，F值越小，经纱断头率越低，经纱可织性越好.

表6 棉型经纱断头率和综合主成分值

计算F与棉型经纱断头率的相关性，相关系数为0.8124，二者在0.014置信水平下显著相关.因此，可以认为F较好地评价了以棉型经纱断头率表征的棉型经纱可织性，即公式（1）较好地综合评价了棉型经纱的可织性，该综合主成分值F可作为基于纱线性能、对应棉型经纱断头率的棉型经纱可织性综合评价指标.利用该指标可从纱线自身性能方面综合评价棉型经纱的可织性；亦可用来分析和研究提高棉型经纱可织性的对策；用来综合评价同类产品的经纱可织性.

公式（1）是从棉型经纱断头率角度出发获取的棉型经纱可织性综合评价指标；采用同样的方法，可获得对应于织造效率的棉型经纱可织性的主成分综合评价指标.

4 结 语

影响经纱可织性的因素错综复杂，织前预测、评价经纱可织性，对于纺织加工而言重要而困难，长期以来备受关注.本文尝试探索棉型经纱可织性的综合评价指标，将影响棉型经纱可织性的众多指标综合成一个指标来评价棉型经纱的可织性.利用主成分分析法，获得了对应经纱断头率的可织性综合评价指标.结果显示，该指标综合了影响经纱断头的众多经纱性能指标，并与经纱断头率一致性良好.利用该指标，既可以综合评价可织性，亦可用来分析和研究提高棉型经纱可织性的对策.本文的主成分分析采用了与经纱断头率相关性在置信水平0.25下显著的经纱性能指标，实际应用时，可结合纺织理论分析，调节置信水平，提炼恰当的经纱性能指标，以获得更优化的综合评价指标.采用同样的方法，亦可获得对应织造效率的经纱可织性的主成分综合评价指标.

［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］ 张召阳，杨红英，刘让同，等.不同纱线耐磨仪的实验对比分析［J］.中原工学院学报，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］ 张文彤.SPSS统计分析高级教程［M］.北京：高等教育出版社，2004：215.

［7］ 张文霖.主成分分析在SPSS中的操作应用［J］.市场研究，2005（12）：31－34.

［8］ 林海明，张文霖.主成分分析与因子分析详细的异同和SPSS软件［J］.统计研究，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

河南省教育厅自然科学研究计划项目（2007540009）

杨红英（1970－），女，河南安阳人，教授，博士.