基于主因子分析法的新疆長絨棉分類研究

〔新疆應用職業技術學院，新疆奎屯833200〕

一、新疆長絨棉概況

長絨棉纖維細長柔軟、強力好[1]，長絨棉的市場價格遠遠高于細絨棉價格。新疆是我國最大的長絨棉生產基地，但長絨棉的單產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量一直下滑[2]，導致總產量下降，并且長絨棉在總體質量上也有所降低[3]。合理選擇多種原棉搭配使用，充分發揮不同原棉的特點，以達到提高產品質量、穩定生產、降低成本目的就顯得非常重要。現在紡織廠大多依據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量要求，但易造成纖維品質的浪費，不利于降低成本。為此，對新疆長絨棉的分類研究有助于長絨棉的合理利用與良好發展。

二、新疆長絨棉HVI原棉指標檢測數據

新疆長絨棉的HVI原棉檢測指標[4]包括馬克隆值Mic、上半部平均長度Len、棉結Nep、斷裂比強度Str、長度整齊度指標UL、成熟系數Mat、短纖維率SFI、斷裂伸長率Elong、回潮率Moist、反射率Rd、黃色深度+b、雜質數量TC、雜質面積TA、雜質級Tr Grade等。

三、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幾個“因子”，以再現原始變量與“因子”之間的關系，包括用因子結構反映變量與因子之間的關系，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。在因子分析中有兩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；第二種是根據累計貢獻率達到的百分比來確定[6]。本文利用第二種方法。主因子分析法主要應用于兩個方面：一是尋求基本結構，簡化觀測系統；二是用于分類[7]，從樣品的相似系數矩陣內部結構出發，找出幾個起支配作用的主因素，從而根據因子的分值在因子軸所構成的空間中對變量或者樣本進行分類處理。本試驗用到的是主因子分析法的分類應用。本次實驗使用的是SPSS19.0軟件的因子分析功能。因子分析中常用的主要概念有因子負荷、公因子方差比和特征值。

在主因子分析中，通常根據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k（k＜m），一般由前k個公共因子所對應的特征值之和占全部特征值的累積百分數大于85%確定[8]，即

公中λ為特征值，m為變量數。

四、試驗結果分析

（一）長絨棉HVI指標

取50份新疆長絨棉原棉的HVI指標檢測數據馬克隆值Mic、上半部平均長度Len、斷裂比強度Str、長度整齊度UL、成熟系數Mat、短纖維率SFI、斷裂伸長率Elong、回潮率Moist的8個性能的指標如表1所示。

表1 長絨棉原棉的HVI指標

（二）統計試驗結果

將數據導入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）和成分得分系數矩陣（表4）。

表2 特征值與累積貢獻率

表3 主成分矩陣

表4 成分得分系數矩陣

（三）結果分析

由表1可知，當累積貢獻率為87.6%時，主因子數為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Mat有較大的負荷；第二主成分中長度整齊度UL和短纖維率SFI有較大的負荷；第三主成分中斷裂比強度Str和回潮率Moist有較大的負荷；第四主成分中斷裂伸長率Elong有較大的負荷。

由表3可知，第一主因子與馬克隆值Mic、成熟系數Mat的關系密切，為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UL、短纖維率SFI的關系密切，為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關系密切，為此第三主因子主要反映了長絨棉纖維的強力；第四主因子與上半部平均長度Len、斷裂伸長率Elong關系密切，為此第四主因子主要反映了長絨棉纖維的伸長率。由于這四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，由這四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。

本試驗所得最后結果中因為第一主因子中的馬克隆值Mic，第二主因子中的長度整齊度UL和第四主因子中的上半部平均長度Len都為HVI直接測試結果，且在第三主因子中回潮率Moist是測試其他指標的一個參考指標，而第一主因子中的成熟系數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Elong都為測試相關參數后的計算結果，所以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UL、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（即指標測試結果的范圍作為分類的依據方法，F為“范圍”的漢語拼音首寫字母）。

根據馬克隆值Mic、長度整齊度UL、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，分類方法見表5。

表5 新疆長絨棉的數據編號方法

（四）分類結果

根據F值分類方法將收集到的新疆長絨棉試樣分類如表6所示。

表6 F值分類結果

由分類結果可知，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，這幾類的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10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良，這幾種長絨棉適宜紡高檔細支紗線；F3001和F3110這2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。

五、結論

通過50組長絨棉HVI數據中的8個指標中提取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UL、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，對分類后的數據進行了分析，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。