基于主因子分析法的新疆長絨棉分類研究

康玉萍

(新疆應(yīng)用職業(yè)技術(shù)學(xué)院,新疆 奎屯833200)

長絨棉纖維細(xì)長柔軟、強力好[1],長絨棉的市場價格遠遠高于細(xì)絨棉價格。新疆是我國最大的長絨棉生產(chǎn)基地,但長絨棉的單產(chǎn)低,且目前新疆長絨棉種植面積急劇減少,自2008年以來,新疆長絨棉的播種面積和總產(chǎn)量一直下滑[2],并且長絨棉總體質(zhì)量也有所降低[3]。因此合理選擇多種原棉搭配使用,充分發(fā)揮不同原棉的特點,以達到提高產(chǎn)品質(zhì)量,穩(wěn)定生產(chǎn),降低成本就顯得非常重要。現(xiàn)在紡織廠大多依據(jù)原棉的品級和長度進行配棉,這種配棉方法雖然能達到紗線質(zhì)量要求,但易造成纖維品質(zhì)的浪費,不利于降低成本。因此對新疆長絨棉的分類研究有助于長絨棉的合理利用與發(fā)展。

1 新疆長絨棉HVI原棉指標(biāo)

新疆長絨棉的HVI原棉檢測指標(biāo)[4]包括馬克隆值MIC、上半部平均長度LEN、棉結(jié)NEP、斷裂比強度STR、長度整齊度 UNF、成熟系數(shù) MAT、試樣數(shù)量AMT、短纖維率SFI、斷裂伸長率ELG、回潮率MOOIST、反射度RD、黃色深度PLUS-B、雜質(zhì)粒數(shù)TRCNT、雜質(zhì)面積TR-AREA、雜質(zhì)級TR-GRADE等。

2 主因子分析法

主因子分析法將變量分解得到主因子和特殊因子[5],將多個變量綜合為少數(shù)幾個因子,以再現(xiàn)原始變量與因子之間的關(guān)系,包括用因子結(jié)構(gòu)反映變量與因子之間的關(guān)系,以及用因子模型以回歸方程的形式將變量表示為因子的線性組合。在因子分析中有2種選取主因子的方法:第一種是取所有特征值大于1的成分作為主成分;第二種是根據(jù)累計貢獻率達到的百分比來確定[6],本文采用第二種方法。主因子分析法主要應(yīng)用于2個方面:一是尋求基本結(jié)構(gòu),簡化觀測系統(tǒng);二是用于分類[7],從樣品的相似系數(shù)矩陣內(nèi)部結(jié)構(gòu)出發(fā),找出幾個起支配作用的主因素,從而根據(jù)因子的分值,在因子軸所構(gòu)成的空間中對變量或者樣本進行分類處理。試驗用到的是主因子分析法的分類應(yīng)用,使用SPSS19.0軟件的因子分析功能,因子分析中常用的主要概念是因子負(fù)荷、公因子方差比和特征值。

在主因子分析中,通常根據(jù)變量的公共因子方差所占方差貢獻最大的原則,依次選出第一主因子、第二主因子等,選取的主因子個數(shù)k(k＜m),一般由前k個公共因子所對應(yīng)的特征值之和占全部特征值的累積百分?jǐn)?shù)大于85%確定,即:

其中λ為特征值,m為變量數(shù)。

3 結(jié)果與分析

3.1 長絨棉HVI指標(biāo)

取50份新疆長絨棉原棉的HVI指標(biāo),檢測馬克隆值MIC、上半部平均長度LEN、斷裂比強度STR、長度整齊度UNF、成熟系數(shù) MAT、短纖維率SFI、斷裂伸長率ELG、回潮率MOIST等8個數(shù)據(jù)的性能指標(biāo)見表1。

表1 長絨棉原棉的HVI指標(biāo)

3.2 統(tǒng)計結(jié)果

將數(shù)據(jù)導(dǎo)入SPSS19.0軟件中,得到特征值與累積貢獻率(表2)、主成分矩陣(表3)和成分得分系數(shù)矩陣(表4)。

表2 特征值與累積貢獻率

3.3 結(jié)果分析

由表1可知,當(dāng)累積貢獻率為87.6%時,主因子數(shù)為4,即將前4個特征向量取為主因子。

由表2可知,第一主成分中,馬克隆值MIC、上半部平均長度LEN和成熟系數(shù)MAT有較大的負(fù)荷;第二主成分中長度整齊度UNF和短纖維率SFI有較大的負(fù)荷;第三主成分中斷裂比強度STR和回潮率MOIST有較大的負(fù)荷;第四主成分中斷裂伸長率ELG有較大的負(fù)荷。

表3 主成分矩陣

表4 成分得分系數(shù)矩陣

由表3可知,第一主因子與馬克隆值MIC、成熟系數(shù)MAT的關(guān)系密切,因此第一因子主要反映了長絨棉纖維的成熟程度;第二主因子與長度整齊度UNF、短纖維率SFI的關(guān)系密切,因此第二因子主要反映了長絨棉纖維的長度均勻度;第三主因子與斷裂比強度STR、回潮率MOIST關(guān)系密切,因此第三主因子主要反映了長絨棉纖維的強力;第4主因子與上半部平均長度LEN、斷裂伸長率ELG關(guān)系密切,因此第四主因子主要反映了長絨棉纖維的伸長率。這4個主因子分別從長絨棉纖維的成熟度、均勻度、強力與彈力4個方面反映了長絨棉的主要性能,累積貢獻率達到了87.6%,因此,由這4個主因子得到的新疆長絨棉分類方法是比較全面和客觀的。

試驗所得最后結(jié)果中第一主因子中的馬克隆值MIC,第二主因子中的長度整齊度UNF和第四主因子中的上半部平均長度LEN都為HVI直接測試結(jié)果,且在第三主因子中回潮率MOIST是測試其他指標(biāo)的一個參考指標(biāo)。而第一主因子中的成熟系數(shù)MAT,第二主因子中的短纖維率SFI和第四主因子中的斷裂伸長率ELG都為測試相關(guān)參數(shù)后的計算結(jié)果,因此,本文所提出的新疆長絨棉的分類方法是由馬克隆值MIC、長度整齊度UNF、斷裂比強度STR和上半部平均長度LEN來決定,稱之為F值分類(即指標(biāo)測試結(jié)果的范圍作為分類依據(jù)的方法,F為范圍的漢語拼音首寫字母)。

根據(jù)馬克隆值MIC、長度整齊度UNF、斷裂比強度STR和上半部平均長度LEN的取值范圍將收集到的長絨棉試樣編號分類,分類方法、結(jié)果見表5。

表5 新疆長絨棉的數(shù)據(jù)編號方法

3.4 分類結(jié)果

根據(jù)F值分類方法將收集到的新疆長絨棉試樣分類見表6。

表6 F值分類結(jié)果

由分類結(jié)果可知,50份新疆長絨棉試樣分為了F0020、F0110、F0111、F1002、F1011、F1012、F1101(共3組)、F1110(共3組)、F1111(共4組)、F1112、F1120(共7組)、F1121(共5組)、F1122(共3組)、F2010、F2100、F2110(共2組)、F2111(共5組)、F2120、F2121(共3組)、F2122(共3組)、F3001、F3110這22個類別。

F0020、F0110、F0111這3種類別的長絨棉是成熟程度較差,纖維長度、強力與均勻度都相對比較低,這幾類長絨棉適宜紡中檔普支紗線;F1002、F1011、F1012、F1101、F1110、F1111、F1112、F1120、F1121、F1122這10種類別的長絨棉成熟程度較好,纖維長度、強力與均勻度適中,這幾類的長絨棉適宜紡高檔普支紗線;F2012到F2122這幾類長絨棉的成熟度好,纖維長度、強力與均勻度都非常優(yōu)良,這幾種長絨棉適宜紡高檔細(xì)支紗線;F3001和F3110這兩類長絨棉成熟程度高,纖維短而粗,但強力較好,適宜紡低檔低支紗線。

4 結(jié)論

通過50組長絨棉HVI數(shù)據(jù)中的8個指標(biāo)中提取4個影響長絨棉性能的主要因子,即馬克隆值MIC、長度整齊度UNF、斷裂比強度STR和上半部平均長度LEN,其累積貢獻率達到了87.6%,綜合反映了長絨棉的基本性能,對分類后的數(shù)據(jù)進行了分析,得到了不同分類的長絨棉適宜紡不同檔次的紗線,達到了主因子法對長絨棉分類的目的,可以作為長絨棉配棉方式的參考。