（纺织工程专业论文）色纺用棉品质综合评价及其成纱质量预测研究[纺织工程专业优秀论文].pdf

摘要 纯棉色纺纱是由染色棉与原棉或两种及两种以上染色棉按一定的比例均匀混合 纺成的纱线。色纺纱配棉的优劣直接影响成纱质量，本文在前人研究的基础上，重 点探讨了色纺棉纤维品质的综合评价和色纺纱成纱质量预测模型的建立。文中采用 偏相关分析贡献值的方法提取影响棉纤维综合品质的主要指标，包括：马克隆值、 上半部长度、断裂比强度和整齐度。参照现行棉花质量标准，制定了色棉和原棉混 合使用时棉纤维主要评价指标的分级特征值，运用模糊分等和隶属度的概念对评价 指标进行了转化，从而计算出棉纤维品质的综合评价指数。该指数将棉纤维品质统 一在具体指标内，可以反映棉纤维的主要特性，因此本文结合聚类分析方法对各批 次原棉和色棉进行优劣排序和归类。 经分析，混合棉评价指数与成纱质量之间呈显著相关关系。本文运用s p s s 统 计分析软件，建立了包括色纺纱断裂强度、条干、细节、粗节和棉结等五项指标的 成纱质量组合预测模型，经检验，该模型的预测结果与实际情况相吻合。 色纺纱配棉是一项理论性与实践性结合的系统工程，仅靠手感目测和常规经验 难免出现偏差。因此，运用现代测试仪器，提高配棉精度，预测成纱质量，对稳定 生产，开发品种，降低生产成本，提高企业经济效益，具有重要的技术经济意义。 关键词：色纺纱配棉；评价指数：模糊数学：组合预测；s p s s r e s e a r c ho nc o m p r e h e n s i v eq u a l i t ye v a l u a t i o no fc o t t o na n dq u a l i t y p r e d i c a t i o nf o rc o l o r e dy o r n a b s t r a c t c o t t o nc o l o r e dy a r n sa r ec o n v e n e db yb l e n d i n gt h ed y e dc o t t o nw i t hr a wc o t t o n f i b e r so rm i x i n gt w oo rm o r ek i n d so fd y e dc o t t o nf i b e r si nt h eg i v e nb l e n dr a t i o t h e c h a r a c t e r i s t i co fc o t t o na s s o r t i n gi nd y e dy a r n sw i l ld i r e c t l ya f f e c tt h ey a r nq u a l i t y b a s e d o nt h ef o r m e rr e s e a r c h e s ，t h i sp a p e rm a i n l ys t u d i e dt h ec o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o no ft h e p r o p e r t i e so ft h ed y e dc o t t o nf i b e r sa n dc o n s t r u c t e dt h ep r e d i c t i o nm o d e lo ft h ec o l o r e d y a r nq u a l i t y t h em e t h o do fc o n t r i b u t i o nv a l u ei np a r t i a lc o r r e l a t i o nw a sa d o p t e dt o a b s t r a c tt h ed o m i n a n tp a r a m e t e r sa f f e c t i n gt h ef i b e rc o m p r e h e n s i v eq u a l i t y , a n dt h e p a r a m e t e r si n c l u d e dm i c r o n a i r ev a l u e ，u p p e rh a l fm e a nl e n g t hb r e a k i n gt e n a c i t y a n d u n i f o r m i t yr a t i o r e f e r r i n gt oc u r r e n ts t a n d a r do fc o t t o nf i b e rq u a l i t y , t h ec h a r a c t e r i s t i c v a l u eo fg r a d i n gi nt h ee v a l u a t i n gi n d i c a t o r so ft h em i x t u r eo ft h ed y e da n dr a wc o t t o n f i b e rw a sf o r m u l a t e db yc o n v e r t i n gt h ee v a l u a t i n gi n d i c a t o r sw i t he m p l o y i n gt h ef u z z y g r a d i n ga n dt h ed e g r e eo fm e m b e r s h i p ，a n dc o n s e q u e n t l y , t h ee v a l u a t i n gi n d e xw a s o b t a i n e dt or e p r e s e n tt h ef i b e rq u a l i t yc o m p r e h e n s i v e l y t h ee v a l u a t i n gi n d e xi n t e g r a t e d t h ec h a r a c t e r i s t i c so ff i b e rq u a l i t yi n t oas p e c i f i e di n d e xw h i c hc o u l dr e f l e c tt h ep r i m a r y c h a r a c t e r i s t i c so ff i b e rq u a l i t ya d e q u a t e l y b ye m p l o y i n gc l u s t e ra n a l y s i s ，i tw a sp o s s i b l e t or e a l i z es o r t i n ga n dc l a s s i f y i n gt h er a wa n dd y e dc o r o nf i b e r s i tw a ss h o w nb ya n a l y s i st h a tt h ee v a l u a t i n gi n d e xo ft h eb l e n d e df i b e r sw a s s i g n i f i c a n t l yr e l a t e dt ot h ey a r nq u a l i t y o nt h e b a s i so fs p s sa n a l y s i ss o f t w a r e t h e c o m b i n e dp r e d i c a t i o nm o d e lo fy a r nq u a l i t i e s ，i n c l u d i n go fb r e a k i n gt e n a c i t yy a m u n e v e n n e s s ，t h i np l a c e s ，t h i c kp l a c e sa n dn e p s ，w e r ec o n s t r u c t e d i tw a sp r o v e dt h a tt h e r e s u l t so ft h ef o r e c a s t i n gm o d e lw e r em a t c h e dw e l lw i t ht h et e s t e do n e s t h ec o t t o na s s o r t i n gt e c h n o l o g yo fc o l o r e dy a m si sac o m b i n a t i o no fa c a d e m i ca n d p r a c t i c a ls y s t e m a t i ce n g i n e e r i n g ，u n a v o i d a b l y , t h e r ei s ad i s c r e p a n c yw h e nh a n d l e d e t e r m i n a t i o na n dv i s u a lt e s ta r ee m p l o y e di nc o t t o na s s o r t i n g t h e r e f o r e w i t ht h eh e l po f m o d e mt e s t i n ge q u i p m e n t st oi m p r o v et h ep r e c i s i o no fc o t t o na s s o r t i n ga n dp r e d i c tt h e y a r nq u a l i t y , i t sb e n e f i c i a lt os t a b l i z et h em a n u f a c t u r e ，d e v e l o pt h en e wp r o d u c t s r e d u c e t h ep r o d u c t i o nc o s t sa n dr a i s et h ee c o n o m i ce f f i c i e n c y k e yw o r d s ：c o t t o na s s o r t i n go fc o l o r e dy a r n s ；e v a l u a t i n gi n d e x ；f u z z i n gm a t h e m a t i c s ； c o m b i n e dp r e d i c a t i o n ；s p s s i i 学位论文独创性声明学位论文知识产权权属声明 学位论文独创性声明 本人声明，所呈交的学位论文系本人在导师指导下独立完成的研究成果。文中 依法引用他人的成果，均已做出明确标注或得到许可。论文内容未包含法律意义上 已属于他人的任何形式的研究成果，也不包含本人已用于其他学位申请的论文或成 果。 本人如违反上述声明，愿意承担由此引发的一切责任和后果。 论文作者签名： 类春红 日期：柳9 年5 月6 日 学位论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的学位论文及相关的职务作品，知识产权归属学校。 学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校 后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为 青岛大学。 本学位论文属于： 保密口，在年解密后适用于本声明。 不保密酝 ( 请在以上方框内打“ ) 论文作者签名：笑承红 导师签名： ( 本卢明的版 同期：五d d7 年多月石日 r 期：1 。尹7 年j 月6 f 1 未经许町，任f u j 单位及任何个人1 i 得搏r i 使用) 6 8 第一章绪论 第一章绪论 1 1 色纺纱的生产现状与发展趋势 1 1 1 色纺纱的生产现状 色纺纱线一般是用两种或两种以上的不同色泽或不同性能的纤维纺制成纱，由 于各种纤维收缩性或上色性的差异，使其加工成的面料具有立体色彩、手感柔软、 弹性好、色泽清淡柔和的特点，被广泛应用于针织产品，并受到消费者的喜爱。目 前，在国外色纺纱织物己十分普遍，在国内其消费群体也在不断扩大，因此棉针织 行业对色纺纱的需求量呈逐年上升趋势。 据报道，截至2 0 0 7 年底，全国色纺纱线约有3 0 0 万锭的生产能力，年产3 0 万 吨左右【l l 。尽管色纺纱线的产量较传统原棉纱线产量不高，但因具有较高的附加值， 所以在市场上有较强的竞争优势。据统计，截至2 0 0 7 年底，江浙地区已有6 0 多家 棉纺企业生产色纺纱线，生产规模与生产能力均呈逐年上升趋势。其中浙江省色纺 纱的能力已占该省棉纺能力的三分之一以上，江苏省色纺纱的能力与浙江省基本相 当。目前国内色纺纱的品种在不断地增多，质量档次也有明显的提高，色纺纱已成 为棉纺行业的特色产品及实现经济增长的亮点。 2 1 世纪以来，为了提高我国色纺纱在国内外市场上的竞争力，棉纺企业根据国 内外市场的需求，已开发了以纯棉精梳色纺纱( 灰色纱) 为主，另有纯棉精梳彩色纱、 特种纤维精梳彩色纱、涤棉色纺纱、纯化纤纱与多组分化纤彩色纱等共六大类系列 色纺纱产品1 2 j 。 1 1 2 国内色纺纱的主要差距与建议措施 通过2 0 多年的努力与创新，我国的色纺纱线在质量、档次与品种上均取得了长 足的进步，同时也为棉纺行业经济效益的提高做出了很大的贡献，但在国际色纺纱 线市场竞争中，尤其是高档产品的竞争中，国内色纺企业还处于弱势。主要差距体 现在以下几个方面p j ： ( 1 ) 品种档次与国际先进水平仍有差距。意大利以生产高档色纺纱著称，棉与毛、 丝及特种化纤混纺彩色纱是做高档服装的面料用纱，品种档次均较高。但在我国一 些小规模的色纺纱生产企业由于科研力量不足，生产的色纺纱，色牢度与色光欠佳， 纱的表面毛荆较多，条干均匀率也不够理想，其产品档次与意大利相比还有一定差 距。 青岛人学硕十学位论文 ( 2 ) 开发创新能力亟需加强。目前，除了以华孚集团为代表的几个较大型的色纺 纱生产企业以外，国内大多数生产色纺纱的企业还没有建立科技研发机构，技术开 发投入不足，重硬件，轻软件，重引进，轻开发现象比较普遍，导致创新能力不强， 设计水平较低。 ( 3 ) 缺乏有市场竞争力的最终产品。目前，我国棉纺企业自营出口色纺纱的货值 仅占总生产量的3 0 左右，另外的7 0 用于出口，针织企业用色纺纱生产色纺针织产 品出口所占比例还较低，影响了纺织行业的整体竞争力。 为进一步提高色纺纱在国内外市场上的竞争力，须在工艺技术、技术质量及功 能上创新，建议采取以下措施： ( 1 ) 开发色纺纱新品种。要向原料多样化、品种系列化、产品高档化发展，在精、 新、特上下功夫，向有色棉、毛、丝及特种化纤混纺发展，进一步提高色纺纱的附 加值。 ( 2 ) 提高色纺纱的质量与档次。企业必须加大技术开发投入，提高设计开发能力 和技术创新能力，提升产品档次。要着重在提高色纺纱质量的稳定性与纱的色牢度 上下功夫，并加快采用新型化纤及功能性纤维开发新型色纺纱线的进度，以提高化 纤色纺纱的质量与档次。 ( 3 ) 力创企业自己的品牌。品牌是资产，品牌是效益。没有品牌，企业发展是很 艰难的。所以，开创企业自己的品牌，增加社会占有量，提高市场竞争力，是企业 做强做大的最佳选择。 ( 4 ) 采用新型纺纱方法，提高色纺纱质量。目前国内利用紧密纺【4 】和转杯纺【5 7 】 进行生产色纺纱的技术已经取得初步成效，并投入实际生产。 1 2 成纱质量预测研究现状 1 2 1 国外研究现状 国外对原棉性能与成纱质量关系方面的研究始于2 0 世纪3 0 年代。2 0 世纪五六十 年代，国外有关用多元统计分析方法研究棉纤维性能与环锭纱成纱强力关系的报道 逐渐增多，其中最有代表性的是l a f i o r i 和g l l o u i s ，用简单相关分析和多元线 性回归分析的方法，得到许多有关棉纤维性能与环锭纱强力关系的结论。 到了7 0 年代，由于转杯纺的迅速发展，人们开始研究纤维性能与转杯纱性能之 间的关系，并对先前的统建方法进行了相应的改进。例如：h h r a m e y 等人曾采用多 元逐步回归分析方法，建立了环锭纱、转杯纱强力的数学模型，用该模型计算所得 预测成纱强力与实测成纱强力之i 日j 的相关系数达n o 8 8 一- - 0 9 6 。 8 0 年代以后，由于h v i 大容量棉纤维检测仪的发明和广泛应用，美国主要是研究 2 第一章绪论 用h v i 测试的棉纤维性能与成纱强力的关系。从试验方法来看，几乎都是采用单唛试 纺方法，从数据分析方法上来看，有较大的发剧8 1 。 最近几年，有的学者提出了基于神经网络和模糊数学等方法的一些模型。如 r a m e s h m c 等人0 1 建立的基于神经网络的成纱强度的预测模型。 1 2 2 国内研究现状 我国对棉纤维品质与单纱品质质量的关系研究起步较晚，2 0 世纪8 0 年代初魏福 源i l l l 根据混合棉和工艺参数，利用计算机，采用多元回归分析的方法，建立了纱线 的品质指标和结杂的动态数学模型，并在当时的北京第一棉纺厂投入使用。 9 0 年代末，陈东生【1 2 】应用灰色预测理论，通过对三种不同粗细的纱线进行分析 研究，建立了纱条长片段的灰色预测模型。 甘受进【b 】采用费波纳齐法和黄金分割法，快速寻求合适的背景值，建立了纱条 不匀的预测模型，并达到了较好的预测精度。 。 刘国涛【1 4 】采用希尔顿( s h e l d o n s ) 公式和a h 索洛维耶夫公式，对单纱的强度、 强度不匀率、条干不匀率作了估算，并对单位重量的原棉所能纺出的最小线密度作 了讨论。 李晓掣1 5 。1 6 】等运用灰色系统建模理论，将棉纤维指标与成纱单纱强力组成灰色 系统，并对这一系统采用灰色关联方法进行分析，发现棉纤维长度对成纱单纱强力 影响最大，纤维成熟度的影响次之，纤维细度和强度的影响较小，并在此基础上建 立了成纱单纱强力的预测模型。 周方颖【1 7 】等利用采集的原棉数据及其追踪的成纱质量，借助于s p s s 先进统计分 析软件，建立了纯棉c 2 9 t e x 纱线的单纱强度不匀率、条干不匀率、- 5 0 细节、+ 5 0 粗节、+ 2 0 0 棉结等五个回归模型。 董奎勇【1 8 】等用基于神经科学研究的最新成果发展起来的新兴边缘学科一人工 神经网络技术，这种不需选取基函数系的非线性函数逼近方法，来构建通过原棉品 质指标预报纱线质量的神经网络模型。 杜兆刊1 9 】等采用对b p 神经网络改进后的r b f 神经网络对纱线强力进行了预测， 克服了b p 神经网络陷入局部极小和运算迭代量大的缺点，有效地提高了纱线强度预 测精度。 我国在h v i 的应用上滞后于美国。金曙明【2 0 】采用逐步回归方法，分析出h v l 9 0 0 系列仪器测试的棉纤维物理指标与单唛试纺成纱品质之间具有显著相关关系。 近年来，邱兆宝【2 1 】在计算机配棉方面丌创了一条新的成纱质量预测途径。即， 首先运用模糊数学和隶属度的概念对棉纤维的l t v i 数掘进行原棉品质综合评价，然后 根据评价结果，采用曲线回归和组合预测的方式来对成纱质量进行预测。由邱兆宝 3 青岛人学硕士学位论文 主持研发的“配棉技术管理决策支持系统 软件，已在山东大海集团和山东东营宏 远纺织有限公司投入使用，并取得良好效果。 虽然有关成纱质量预测的报道逐年增多，但有关色纺纱质量预测的报道尚不多 见。目前，色纺纱方面的报道大多集中于色纺纱生产工艺和原棉染色工艺f 2 2 _ 2 7 1 的优 化上。 1 3 色纺纱质量预测问题的提出及意义 在实际生产中，色纺企业在生产全新产品前或者接到客户订单后，一般都要进 行大量的试纺，来了解所选配的色棉和原棉的混合纺纱性能及所试纺出的纱线与客 户来样的相似度，从而造成大量的材料和其它各项资源的浪费，也很难达到客户快 交货的要求，无形中就降低企业的生产效率和经济效益【2 8 】；而色纺纱生产特点是生 产周期短，生产批量小，品种翻新快【2 9 1 ，生产必须围绕市场来运转，这就不可能花 很多时间、精力和财力去进行试纺，这样一来色纺企业生产水平就与当前的市场发 展趋势非常不适应。但是，如果在选配原料时一味地选择各项性能都很优质的色棉 和本色原棉来生产某种色纺纱，即使色纺纱的质量很优质，那么为之付出成本也是 不值得的。 另一方面，由于纯棉色纺纱是在纤维成纱之前对棉散纤维进行染色，在染色过 程中，纤维表层棉蜡已熔化，加上染料分子的渗透，纤维发涩、弹性差、易扭结在 一起，纤维单强有所下降，纤维间抱合力减弱，可纺性能明显下降【3 2 1 。再加上和 本色原棉进行混纺，两者混合之后其性能相对原棉发生物理变化，所以配棉时就不 能简单的套用现有的纯棉本色棉纺纱的配棉技术经济模型。如果能够建立原棉和色 棉性能与色纺纱质量之间的对应关系，就可以根据所用原棉及色棉的性能指标对色 纺成纱质量进行预报，避免生产时间的延误和原料的浪费，提高色纺企业对市场的 反应速度。 国际纺织品市场的竞争表现为质量和价格的竞争，实质是科技的竞争，是用高 新技术改造传统产业的竞争，是纺织生产科技创新能力的竞争。针对色纺纱生产企 业所面临如何稳定生产、提高质量、降低成本这一普遍性难题，本文拟从色纺用棉 品质模糊综合评价和色纺纱质量预测两个方面开展分析和研究工作。 1 4 本课题研究的内容及创新点 1 4 1 本课题研究内容 ( 1 ) 利用x j l 2 0 型快速棉纤维性能测试仪测试了厂家各批原棉与色棉的物理性 4 第一章绪论 能，并对原棉与色棉x j l 2 0 数据主要特性进行比较与分析。 ( 2 ) 参照现行棉花质量标准，制定了色棉和原棉混合使用时棉纤维主要评价指标 的分级特征值，并运用模糊数学和隶属度的概念对原棉、色棉以及混合棉品质进行 综合评价。 ( 3 ) 利用s p s s 软件，经过大量数据进行统计分析，建立了色纺纱成纱质量主要 性能指标回归方程，并应用计算机制作出了简明计算软件。 1 4 2 本课题的创新 ( 1 ) 运用模糊数学等方法对原棉和色棉品质进行综合评价。 ( 2 ) 根据棉纤维评价指数建立了色纺纱成纱质量组合预测模型。 ( 3 ) 制作了色纺纱成纱质量预测简明计算软件，初步解决了色纺纱配棉问题。 5 青岛大学硕十学位论文 第二章实验样品的制备、测试仪器和分析 2 1 棉纤维性能测试及分析 2 1 1 棉纤维性能测试 2 1 1 1 棉纤维试样准备 本文采集了曹县百隆集团2 0 0 7 年1 月份至2 0 0 8 年9 月期间色纺纱生产所用的 部分的原棉棉样和染色棉棉样，附表1 中的纤维物理性能指标是x j l 2 0 型快速纤维 性能测试仪测试值。 2 1 1 2 棉纤维测试仪器及条件 ( 1 ) 棉纤维测试仪器：x j l 2 0 型快速棉纤维性能测试仪 该仪器是陕西长岭纺织机电科技有限公司按照国家关于棉花质量检验体制改革 的精神，为满足棉花质量检验仪器化和纺织行业化的需求，结合我国棉检体制改革 试点工作及市场的实际需求，在参考h v i 棉纤维大容量测试仪技术成果的基础上进 行的适合国情的二次开发的产物。该系统能够快速( 测试速度：1 2 0 个棉样4 , 时) 、 准确地测试棉纤维长度、强度、伸长率、成熟度、色泽等方面的指标，并带有专家 系统。 x j l 2 0 型快速棉纤维性能测试仪，集光、机、电、气、计算机等技术于一体， 能够进行线路故障判断及零点自动补偿，断裂点纤维量一致性和取样均匀性的自动 判断，跨距长度和上半部平均长度两套指标同时测试，温湿度自动修正，读码器直 接输入棉包信息，具有中国和美国的色特征级与短绒率标准的选择功能，在测试棉 花颜色、叶屑的同时，测定棉样回潮率。 x j l 2 0 测试仪主要有两大部分组成，其中第一部分为长度强伸度测试仪、马克 隆值测试仪( 含电子天平) ；第二部分有色泽测试仪、杂质测试仪、回潮率测试仪。 另外还有主处理机、t f t 最小器、打印机、键盘、鼠标、读码器等。 ( 2 ) 测试环境：温度2 0 2 ，相对湿度6 5 3 r h ；在非标准环境下用标准棉 样校正后，仪器自动对测量结果进行修正。 2 1 1 3x j l 2 0 型快速棉纤维性能测试仪测试指标与解释【3 3 1 ( 1 ) 长度指标 a 、上半部平均长度 在照影曲线图中，从纤维数量5 0 处作照影曲线的切线，切线与长度坐标轴相 交点所显示的长度。下面是简要的棉纤维长度曲线图。 6 第二章实验样品的制备、测试仪器和分析 平均长度 0 图2 1 纤维照影长度曲线图 用上半部平均长度表示棉纤维长度，以l 毫米为级距，细绒棉分级如下： 2 5 毫米：包括2 5 9 m m 及以下： 2 6 毫米。包括2 6 0 2 6 9 咖； 2 7 毫米，包括2 7 0 2 7 9 唧； 2 8 毫米，包括2 8 0 2 8 9 m m ； 2 9 毫米，包括2 9 0 - 2 9 9 咖： 3 0 毫米，包括3 0 0 - 3 0 9 姗； 3 1 毫米，包括3 1 0 - - 3 1 9 唧： 3 2 毫米，包括3 2 o m m 及以上： 2 8 毫米为长度标准级。 b 、长度整齐度指数 测量棉纤维长度时，平均长度占上半部平均长度的百分率。 长度整齐度指数分档见表2 1 。 表2 1 长度整齐度指数分档表 长度整齐度指数( )分档 c 、短绒率 棉纤维中短于一定长度界限的短纤维重量( 或根数) 占纤维总量( 或总根数) 的百 7 青岛人学硕士学位论文 分率。 ( 2 ) 强伸度指标 a 、断裂比强度 束纤维拉伸至断裂负荷最大时所对应的强度，以未受应变试样每单位线密度所 受的力表示，单位为c n t e x 。 断裂比强度分档见表2 2 。 表2 2 断裂比强度分档表 分档 很差 差 中等 强 很强 b 、断裂伸长率 棉纤维试样受到拉伸直至断裂时，纤维的绝对伸长长度与纤维正常伸展长度的 比值。表征棉纤维抵抗拉伸能力。 ( 3 ) 马克隆指标 a 、马克隆值 马克隆值是一定量棉纤维在规定条件下的透气性的量度。透气性由棉纤维的比 表面积决定，而比表面积的大小与棉纤维的线密度和成熟度有关。因此，棉纤维的 马克隆值是棉纤维的线密度和成熟度的综合指标。 马克隆刻度是建立在国际协议确定其马克隆值的成套“国际校准棉花标准 的 基础上的。马克隆值分三个级，即a 、b 、c 级。b 级分为b 1 、b 2 两档，c 级分为c 1 、 c 2 两档，b 级为马克隆值标准级。 马克隆值分级分档范围如表2 3 所示。 表2 3 马克隆值分级分档表 8 x e t 一 一 舟一一 c o 5 8 o 0沁一加筋嬲般一姒一一一、_； 比一 2 2 2 裂一 断一 第：章实验样品的制备、测试仪器和分析 b 、成熟度指数 反映样品中棉纤维的细胞壁厚度占棉纤维截面( 恢复圆形) 直径比例的指标 x j l 2 0 的成熟度指数是以x j l 2 0 测出的马克隆值、断裂比强度和断裂伸长率经 过推算得到的一个相对值。 ( 4 ) 颜色指标 a 、反射率 表示棉花样品反射光的明暗程度，以r d 表示 b 、黄色深度 表示棉花黄色色调的深浅程度，以+ b 表示。 c 、色特征级 依据棉花色特征划分的级别。棉花样品的反射率( r d ) 和黄色深度( + b ) 测试值 在棉花色特征图上的位置所确定的级别。 ( 5 ) 杂质指标 a 、杂质数量 测试面积内样品表面杂质颗粒总数。 b 、杂质面积 测试面积内样品表面杂质颗粒覆盖面积占测试总面积的百分比。 ( 6 ) 其它指标 a 、回潮率 在规定条件下测得的原棉水分含量，以试样的湿重与干重的差值对干重的百分 率表示。棉花公定回潮率为8 5 ，棉花回潮率最高限度为1 0 0 。 b 、纺纱均匀性系数 纺纱均匀性系数( s c i ) 是反映纤维连续可纺性的指标，s c i 系数由一个多重回归 公式计算得出，可以用来估计成纱强力和可纺潜力。通常情况下，s c i 值越大，成 纱强力和连续可纺性越好。 2 1 2 棉纤维性能测试结果分析 本文对选取的源自全国各地的原棉和染色棉( 黑色) 利用x j l 2 0 型快速棉纤维性 能测试仪在规定的测试条件下进行测试，测试结果见附表1 。根据附表l 计算得出原 棉和染色棉的各项性能指标的平均值并进行比较，结果见表2 4 。 9 青岛人学硕+ 学何论文 由表2 4 可以看出，原棉染色后的各项质量指标较染色前均有所下降，主要表现 为纤维上半部长度、断裂比强度、整齐度和伸长率下降，短绒率增加。其中纤维强 伸性变化最大，断裂比强度下降9 7 5 ，伸长率下降2 0 4 3 。结合原棉各项性能对成 纱性能的影响，可知染色棉较原棉可纺性下降。 2 2 色纺纱的制备 2 21 原料选配 一原棉的主要物理性质，如上半部平均长度、断裂比强度、长度整齐度、马克隆 值等，都随着棉花生长条件的不同而存在着较大的差异。原棉的这些性质与染色后 棉纤维的性能、色纺纱的纺纱工艺、成纱质量有着密切的联系，为了充分发挥和合 理利用不同原棉的特性，达到保证质量、降低成本、稳定生产的目的，棉纺厂一般 不采用单唛头纺纱，而是把几种原棉和染色棉搭配组合成混合棉使用，这种多种原 棉和染色棉搭配使用的方法称为色纺纱配棉。 色纺纱一般都是高档针织品面料用纱，其不仅要达到本色纱的各项质量标准， 更重要的是要保证纱线的外观质量，尤其是色泽要鲜艳，色牢度要好，棉结要少， 因此合理的色纺纱配棉十分重要。生产色纺纱的原棉与需染色的原棉，要确保棉纤 维成熟度适中，一般在1 6 1 8 2 _ 间，马克隆值以大于b 级为宜。当生产1 4 5 r e x 以 上色纺纱时选用的染色原棉纤维主体长度应在2 8 m m 以上，生产1 4 5 r e x 以下色纺纱时 需配1 0 5 0 的长绒棉才能保证成纱强力达到要求。 2 2 2 接批要求 为避免棉花合批染色时造成色棉质量波动，同一批色棉最好用同一批原棉染色， 但因数量大必须合批染色时，一定要控制好合批原棉的性质差异。在正常情况下， 合批原棉的性质差异应控制酌范围见表2 5 1 3 4 1 ： 。 1 0 第_ 二章实验样品的制备、测试仪器和分析 表2 5 色纺纱接批要求 项目 要求 色泽 原棉产地 原棉品级级 纤维长度m m 原棉杂质疵点杂质 纤维断裂长度k m 马克隆值 白棉的色特征级要一致；色棉的颜色原则上为同 相同及相近 0 5 级 2 m m 疵点粒数接近或低于断批棉 2 k m o 2 2 2 3 混棉方式的选择 纯棉色纺纱是由染色棉与原棉或两种及两种以上染色棉按一定的比例均匀混和 纺成的纱线，如何使一根纱线上段与段之间色泽一致，取决于混棉均匀性。目前色 纺纱混棉方法一般分为棉包混和、梳棉混和、棉条混和和粗纱混和【3 5 】。 2 2 3 1 棉包混和 棉包混和习惯上称为“立体混棉，使各种纤维均匀分布在纱线的各个部位。 工艺流程： 柔鲁蔫 一开清棉一梳棉一头并一二并一粗纱一细纱一络筒 其特点如下： ( 1 ) 染色棉与本色棉经开清棉各工序的开松、混和、除杂及梳棉工序的进一步梳 理混和，染色纤维与本色棉纤维能充分均匀混和。 ( 2 ) 若染色棉与本色棉的回潮率差异较大，经过开清棉各工序的开松混和，可以 改善棉卷回潮率。 ( 3 ) 操作管理较简单，不会出现错筒错条现象。 ( 4 ) 由于染色棉与本色棉回潮差异和棉包松紧差异，成纱混纺比例准确性稍差。 ( 5 ) 不需要单独排包，换包少，但色棉的棉结杂质清除效果稍差。原棉经染色后 棉蜡消除，生产过程中不易粘缠，但可纺性降低。 ( 6 ) 棉包混和适宜纺色纤维在5 0 左右的棉色纺纱。 2 2 3 2 梳棉混和 工艺流程： 染色棉：丌清棉一梳棉1 本色棉：丌清棉j 一梳棉一头并一二并一粗纱一细纱一络筒 青岛大学硕+ 学位论文 其特点如下： ( 1 ) 色纺纱成纱比例准确性高，尤其是在生产小比例色纺纱时，采用这一工艺效 果较好。 ( 2 ) 经过梳棉的梳理混和，使染色棉纤维与本色棉纤维混和均匀。 ( 3 ) 操作管理和现场管理要求严格。 2 2 3 3 棉条混和 棉条混和又称“纵向混棉”，是将不同颜色的棉花分别制成色条后，在并条机或 条卷机上按配色比例混和，根据色条所占比例大小可采用一混二并或二混一并法。 工艺流程： 染色棉：开清棉一梳棉 本色棉：开清棉一梳剜一头并一二并一粗纱一细纱一络筒 其特点如下： ( 1 ) 色纺纱成纱混纺比准确性高，且可以改善棉条的条干均匀度。 ( 2 ) 该混和方法只是棉条与棉条之间的混和，但是染色棉与本色棉之间的混和效 果较差，使二者之间不能充分混和。 ( 3 ) 操作管理较复杂，易出现色条搭配错误或错筒现象。 ( 4 ) 若染色棉与本色棉的回潮率差异大时，易造成并粗工序的生产状态不稳定 ( 5 ) 染色棉与本色棉需单独排包打卷，占用机台多，更换品种麻烦。 ( 6 ) 染色棉纤维混纺比例在1 2 5 - 5 0 左右时，采用棉条混和较为理想。 2 2 3 3 粗纱混和 粗纱混和是指两根不同颜色的粗纱同时喂入粗纱机直接纺制成纱。纺出的纱线 有一种特有的a b 混色纱效果，且具有股线的双色效应，制成织物手感柔软，服用性 好。但用该方法纺制而成的纱线与其它色纺纱相比，色差更难控制。 在实际生产中，一般色纺纱混棉方式，还是要根据客户要求、原料、前纺设备 配置等来确定。要是生产纯棉色纺品种麻灰纱，一般采用棉包混和，混和结果比较 均匀，回花回条回用也比较方便，但管理要求比较高，盘与盘之间控制不好容易出 现颜色差异。采用棉条混和相对棉包混和来讲色比成分能控制的比较准确，但相对 棉包混和来讲需要增加并合数。现在国内生产色纺纱的厂家，根据定单数量的大小， 一般超过1 0 吨以上的品种，采用棉包混和加棉条混和的混和工艺。即：一部分染色 棉和本白棉根据色比例要求人工混和一起上箱，单独做成棉卷到并条，经过予并做 成半熟条：其余本白棉部分直接上箱做成生条，再和已经混和做好的那部分半熟条 进行并条，头并经过2 道混和。一般采用这套工艺方案，混和效果、控制色比、设 备利用效率都比较好。 12 第二章实验样品的制备、测试仪器和分析 2 2 4 工艺流程及主要工艺参数 2 2 4 1 工艺流程及设备 现以生产c 1 9 5 t e x 纯棉普梳麻灰纱为例介绍其工艺流程如下： 本白棉纤维ta 0 0 2 d 型自动抓棉机- a 0 3 5 型混开棉机- a 0 3 6 b 型豪猪式开棉机 - + a 0 3 6 c 型开棉机- a 0 9 2 a s t 型振动给棉机a 0 7 6 c 型成卷机- - a 1 8 6 f 型梳棉机一本 白棉生条( 1 ) 黑、白棉纤维：a 0 0 2 d 型自动抓棉机- a 0 3 5 型混开棉机- - a 0 3 6 c 型开棉机( 梳针) 一a 0 9 2 a s t 型振动给棉机- a 0 7 6 e 型成卷机- + a 1 8 6 f 型梳棉机一混色棉生条( 2 ) ( 1 ) + ( 2 ) ：f a 3 0 4 型并条机( 三道) 一a 4 5 6 型粗纱机- f a 5 0 2 型细纱机一1 3 3 2 m d 型络筒机一包装 2 2 4 2 纺纱工艺特点及关键技术 ( 1 ) 清花工序 由于原棉经染色工序加工，使棉纤维形成了束状或者块状，清花工序应重点体 现多松少打，以梳代打，遵循“短流程、低速度、小束抓取、早落少碎、渐进开棉 的工艺原则。 ( 2 ) 梳棉工序 由于原棉经染色后短绒和棉结相应增加，加强有效的分梳以消除各种色点杂质 及部分短绒就成了梳棉的工艺要点，应遵循“紧隔距、强梳理、轻定量”的工艺原 则。锡林与盖板间采用紧隔距，并减少喂入定量，能增加针面间的分梳能力，从而 达到多排短绒和减少纤维损伤的目的。 ( 3 ) 并条工序 预并遵循“重加压、轻定量、小隔距 的工艺原则，同时适当降低车速，减少 纤维缠绕罗拉和胶辊；适当降低预并和条卷机牵伸倍数之和，以降低短纤维在牵伸 过程中的移距偏差，从而达到改善成纱条干和光洁度的目的。 ( 4 ) 混并工序 混并工序遵循“压力棒牵伸、顺牵伸、小隔距、低速度、小喇叭口 的工艺原 则，能改善纤维的定向度、分离度和混和度，提高纤维的有效混和，改善熟条的条 干均匀度。 ( 5 ) 粗纱工序和细纱工序 粗纱工序遵循“轻定量、低速度、小隔距 的工艺原则。因为原棉染色后纤维 问抱合力小，粗纱在细纱机上易产生意外伸长，所以粗纱定长不宜过大；适当降低 锭速，稳定粗纱张力，能提高纤维的伸直平行度，减少意外牵伸和发毛粗纱，提高 料l 纱条干均匀度。将后区隔距适当缩小，可保证纤维在后区充分伸直，并减少纤维 1 3 青岛人学硕+ 学位论文 损伤。 细纱工序遵循“低速度，中隔距的工艺原则，重点提高成纱的条干均匀度。 后区牵伸倍数偏小掌握，集中前区牵伸，以加强纤维在牵伸过程中的有效控制。 2 3 色纺纱性能测试 本课题根据色纺纱的特点，确定纱线断裂强度、条干c v 值、细节、粗节和棉结 等五项性能指标作为色纺纱质量预测目标，并进行测试。 2 3 1 色纺纱强度测试 ( 1 ) 测试仪器：y g 0 2 9 2 i 全自动单纱强力仪。 ( 2 ) 测试条件：温度2 0 2 ，相对湿度6 5 r h 3 r h 。 ( 3 ) 测试指标：断裂强度。 2 一3 2 色纺纱纱条干均匀度测试 ( 1 ) 测试仪器：u s t e rt e s t e r4 2 s x 条干均匀度仪。 ( 2 ) 测试条件：温度2 0 2 ，相对湿度6 5 r h 3 r h 。 ( 3 ) 测试指标：条干c v 值、细节、粗节、棉结。 1 4 第三章原棉与色棉品质的综合评价与聚类 第三章原棉和色棉品质的综合评价与聚类 纯棉色纺纱是在纤维成纱之前对棉散纤维进行染色，染色后的棉纤维可纺性能 明显下降。由于二者性能上的差异致使混合棉的各项品质指标很难协调一致，配棉 时往往顾此失彼，因此，需要一种简便可靠的混合棉品质的综合定量分析方法，以 指导配棉工作。 本文在原棉( 色棉) 指标分析的基础上，结合模糊数学中的模糊分等和隶属度的 概念，建立了基于等级数的原棉( 色棉) 模糊综合评价模型，为原棉( 色棉) 质量综合 评价提供了一条新途径。由于评价指数反映了原棉和色棉的综合特性，可以根据二 者评价指数对棉批进行优劣排序，并结合聚类分析方法对性能接近的棉批进行归类， 以便棉纺厂在配棉时结合经济效益和加工工艺进行选棉，为棉纺厂技术人员在配棉 时提供参考，使配棉工艺变得更加合理。 3 1 模糊综合评价的基本理论 3 1 1 模糊综合评价的概述 模糊综合评判，最早是由我国学者汪培庄提出的。模糊综合评价是借助模糊集 合理论，对实际的综合评价问题提供一些评价方法。具体地说，模糊综合评价就是 以模糊数学为基础，应用模糊关系合成的原理，将一些边界不清、不易定量的因素 定量化，从多个因素对被评价事物隶属等级状况进行综合性评价的一种方法。综合 评价对评价对象的全体，根据所给的条件，给每个对象赋予一个非负实数评价 指数，再据此排序择优【3 引。模糊综合评价法把定性描述和定量分析紧密地结合起 来，应用面广。它最大的优点是不但能处理现象的模糊性，综合各个因素对总体的 影响作用，而且能用数字反映人的经验。凡是涉及到多因素的综合判断问题，都可 以用模糊综合评价方法来解决。 3 1 2 模糊综合评价的步骤 一般来说，构成综合评价问题的要素有【3 叫o 】： ( 1 ) 被评价对象：同一类被评价对象的个数要大于1 ，对于多方案多目标综合决 策问题而言被评价对象就是各备选方案。假设有刀个被评价对象，这些被评价对象 分别记为s i s 2 s n ( n 1 ) 。 ( 2 ) 评价指标：它是从不同侧面刻画被评价对象所具有某种特征大小的度量。不 失一般性，设有m 项评价指标，并依次记为x ，x 2 o 胁( m 1 ) 。 1 5 青岛大学硕士学位论文 ( 3 ) 权重系数：用“权 这个术语，认为各指标在决策中的地位是不同的，其差 异主要表现在三个方面：决策者对各指标的重视程度不同；各指标在决策中传 输给决策者的信息量不同；各指标评价值的可靠程度不同。所以在多指标决策中， 往往需要给各指标赋一权值描述这些差异。这个权值应像其描述的内容一样，既能 反映主观的一面，又能反映客观的一面。因此，指标的权是指标在决策中相对重要 程度的一种主观评价和客观反映的综合度量。它不仅与决策者对指标重要性的主观 评价有关，而且与可行方案传输给决策者的信息量和指标值的可靠程度有关。若令 口，表示评价指标x ，的权重系数，一般应有： 口f o ( i = 1 2 ，肌) ，q = l i = 1 即各评价指标的权重系数都为非负数，并且总和为1 。 ( 4 ) 综合评价模型：多目标综合评价，就是指通过一定的数学模型将多个评价指 标值合成为一个整体性的综合评价值，其中用于合成的数学模型就是综合评价模型： 可用于合成的数学模型较多，问题在于根据被评价事物的特点来选择较合适的合成 方法。因而需要对主要合成方法的算式、适用场合、特点等加以分析。本文采取模 糊综合评价中的线性加权综合法。所谓线性加权综合法就是应用线性模型 朋 y = 罗口；x ，来进行综合评价的方法。式中y 为被评价对象的综合评价值。 百 ( 5 ) 评价主体：评价目的的确定、评价指标的建立、评价模型的选择、指标权重 的确定都与评价者有关，评价主体就是整个评价过程的主导。 综上所述，综合评价的一般步骤包括评价系统分析、评价资料收集、评价指标 体系的建立、评价模型的确定、评价值的计算及排序。综合评价是由被评价对象、 评价主体、评价目的、评价时期、评价地点等要素构成的一个综合性问题，它是一 个把主客观信息综合集成的过程，此即综合评价的复杂性。 3 1 3s p s s 软件介绍 s p s s ( s t a t i s t i c a lp a c k a g ef o rt h es o c i a ls c i e n c e ) 社会科学用软件包是 世界上著名的统计分析软件之一。它和s a s ( s t a t i s t i c a la n a l y s i ss y s t e m ，统计 分析系统) 、b l i p ( b i o m e d i c a lp r o