程浩南

江西省現(xiàn)代服裝工程技術研究中心(中國)

在紡紗過程中，半成品的質量直接影響紗線的品質等級[1-2]。近年來，研究人員開展了大量有關利用紡紗半成品性能對成紗質量進行預測的研究，并取得了一些研究成果[3-5]。這不僅可以節(jié)約生產成本，而且對紡紗工藝設計及質量控制方面起到了積極的作用[6-7]。然而，對紡紗企業(yè)的生產實際情況進行統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，有關利用棉卷質量指標預測成紗質量的研究與應用仍較少[8-11]。

本文從一些紡織企業(yè)收集到很多棉卷試樣，并記錄了采用相應的棉卷紡制的14.5 tex棉紗的成紗質量，對相關的測度數(shù)據(jù)進行了統(tǒng)計與分類。然后，利用XJ128型快速棉纖維性能檢測儀等[11-12]檢測14項棉卷性能主要指標(上半部平均長度XLuhm、整齊度指數(shù)XUi、斷裂比強度XStr、斷裂伸長率XELg、馬克隆值XMic、成熟度指數(shù)XMat、色澤指標(XRD、X+B、XCG)、雜質指標(XTC、XTA、XTG)、短絨率XSFC和含雜質量百分率XPTC)，以表征棉卷性能，再分析這些測試數(shù)據(jù)與成紗強力、條干CV、細節(jié)、粗節(jié)及棉結5項指標的關系，最終建立棉卷性能與成紗質量的關系模型，并進行驗證。研究旨在為成紗質量的預測與控制提供一些理論參考。

1 試驗

1.1 試驗原料

本文在相關棉紡企業(yè)共收集取樣100余組，為確保收集到的成品具有一定均勻的跨度，最終選取了具有代表性的50組棉卷，通過XJ128型快速棉纖維性能檢測儀等設備測試這些棉卷性能指標數(shù)據(jù)，得到各個指標的變化范圍，棉卷測試指標范圍具體如表1所示。

表1 棉卷測試指標范圍

1.2 試驗儀器

試驗儀器：XJ128型快速棉纖維性能檢測儀，XJ128型取樣器，YG046型原棉雜質分析儀(陜西長嶺紡織機電科技有限公司)，Y111型羅拉式纖維長度分析儀(萊州市電子儀器有限公司)及電子天平(上海恒平科學儀器有限公司)。除此之外，試驗還需準備稀梳、密梳、鑷子及小剛尺等工具。

1.3 試驗原理

運用相關試驗儀器對棉卷的14項性能指標進行測試，并對紡制的14.5 tex棉紗的成紗質量數(shù)據(jù)進行分析。利用多元線性回歸分析建立棉卷性能指標與對應成紗強力、條干CV、細節(jié)、粗節(jié)和棉結5項指標的多元線性回歸方程模型。最后，將模型的預測值與實際測量值進行對比，驗證模型的適用性。

2 棉卷性能與紗線質量關系模型

在建立棉卷性能與紗線質量的多元線性回歸方程模型前，需確定回歸方程中符號的含義。定義成紗強力品質預測值為YP、成紗條干CV品質預測值為YCV、成紗細節(jié)品質預測值為YT1、成紗粗節(jié)品質預測值為YTN及成紗棉結品質預測值為YN。

2.1 試驗測試數(shù)據(jù)分析

在對棉卷中的各種原棉纖維進行性能檢測后進行數(shù)據(jù)處理與分類，對記錄的企業(yè)成紗質量測試數(shù)據(jù)進行分析，再對棉卷各性能指標與成紗質量各指標之間的相關性進行分析。

分析結果發(fā)現(xiàn)：棉卷性能的各項測試指標與成紗性能單個指標之間基本上不具有線性關系，無法進行線性擬合，但可用多元線性回歸法對棉卷性能指標與成紗性能各指標之間進行回歸分析，研究并確定它們之間的非確定性關系。本文分析獲得棉卷性能指標與成紗質量各指標間的單相關性關系及其擬合值(R2)如表2和表3所示。

通過對棉紡各工序的理論分析，結合表2及表3中的數(shù)據(jù)可知：棉卷性能各個指標與成紗條干、強力、細節(jié)、粗節(jié)、棉結的相關性及擬合值均不太高，且每個指標之間存在差異。其中紗線強力、條干CV和細節(jié)主要受棉卷短絨率、含雜質量百分率和馬克隆值的影響；紗線粗節(jié)主要受短絨率、含雜質量百分率和整齊度指數(shù)的影響；紗線棉結主要受馬克隆值和成熟度指數(shù)的影響。即成紗質量受原棉多個指標性能共同影響，因此單一指標性能與成紗質量間的相關性并不高。因此，采用多元線性回歸法構建棉卷性能指標與成紗質量之間的關系模型。

表2 棉卷性能指標與紗線質量指標相關性

注：PC為相關系數(shù)，Sig為顯著性水平

表3 成紗質量指標與對應棉卷性能指標的R2值

2.2 棉卷性能與成紗質量關系的構建與分析

對測試數(shù)據(jù)進行分類整理，利用SPSS數(shù)據(jù)分析軟件進行分析，并將棉卷性能各項測試指標與成紗質量中的紗線強力、條干CV、細節(jié)、粗節(jié)和棉結分別進行擬合，擬合程度如圖1～圖5所示，對應的回歸方程如表4所示。

圖1 成紗實際強力與預測強力的擬合程度

圖2 成紗實際條干CV與預測條干CV的擬合程度

圖3 成紗實際細節(jié)與預測細節(jié)的擬合程度

圖4 成紗實際粗節(jié)與預測粗節(jié)的擬合程度

圖5 成紗實際棉結與預測棉結的擬合程度

建立模型后，需進一步了解模型對于總體樣本的擬合程度。將棉卷各性能指標代入相應的模型進行計算，得出10組預測值，將預測值與實測值進行比較，得到實際成紗指標值與預測成紗指標值間的判定系數(shù)F。分析可知：大多模型的判定系數(shù)均可達到可信度大于0.6，表明這種預測方法是可行的。

通過對圖1～圖5進行觀察，結合對表4的擬合方程進行分析可知：棉卷品質分別與對應14.5 tex成紗強力、條干CV，細節(jié)、粗節(jié)和棉結5項質量指標構建多元線性回歸模型，其預測值與實測值間的相關性較高，但也存在一定的差異，相關系數(shù)為0.795～0.893之間，其中棉卷品質與成紗條干CV之間建立的模型有效性最高，其預測值與實測值之間的相關系數(shù)高達0.893。

表4 棉卷性能與成紗質量各指標之間的擬合方程

3 結語

利用XJ128型快速棉纖維性能檢測儀等設備檢測14項棉卷性能主要指標，將棉卷性能各單項指標分別與成紗條干、強力、細節(jié)、粗節(jié)和棉結進行擬合，結果表明相關性及擬合值均不太高，且存在一定的差異，這證明了成紗質量是由原棉多個性能指標共同決定的。通過數(shù)據(jù)分析，建立棉卷性能與對應成紗的強力、條干CV、細節(jié)、粗節(jié)和棉結5項質量指標關系模型，并得到棉卷與對應14.5 tex成紗強力、條干CV，細節(jié)、粗節(jié)和棉結質量指標的多元線性回歸模型。預測值與實測值間的相關系數(shù)為0.795～0.893，具有實用效果。將該模型應用于棉紡企業(yè)的配棉工序，不僅容易操作而且可以節(jié)約成本。