基于主因子分析法的新疆长绒棉分类研究

〔新疆应用职业技术学院，新疆奎屯833200〕

一、新疆长绒棉概况

长绒棉纤维细长柔软、强力好[1]，长绒棉的市场价格远远高于细绒棉价格。新疆是我国最大的长绒棉生产基地，但长绒棉的单产低且目前新疆长绒棉种植面积急剧减少。自2008年以来，新疆长绒棉的播种面积和总产量一直下滑[2]，导致总产量下降，并且长绒棉在总体质量上也有所降低[3]。合理选择多种原棉搭配使用，充分发挥不同原棉的特点，以达到提高产品质量、稳定生产、降低成本目的就显得非常重要。现在纺织厂大多依据原棉的品级和长度进行配棉，这种配棉方法虽然能达到纱线质量要求，但易造成纤维品质的浪费，不利于降低成本。为此，对新疆长绒棉的分类研究有助于长绒棉的合理利用与良好发展。

二、新疆长绒棉HVI原棉指标检测数据

新疆长绒棉的HVI原棉检测指标[4]包括马克隆值Mic、上半部平均长度Len、棉结Nep、断裂比强度Str、长度整齐度指标UL、成熟系数Mat、短纤维率SFI、断裂伸长率Elong、回潮率Moist、反射率Rd、黄色深度+b、杂质数量TC、杂质面积TA、杂质级Tr Grade等。

三、主因子分析法

主因子分析法将变量分解得到主因子和特殊因子［5］，将多个变量综合为少数几个“因子”，以再现原始变量与“因子”之间的关系，包括用因子结构反映变量与因子之间的关系，以及用因子模型以回归方程的形式将变量表示为因子的线性组合。在因子分析中有两种选取主因子的方法，第一种是取所有特征值大于1的成分作为主成分；第二种是根据累计贡献率达到的百分比来确定[6]。本文利用第二种方法。主因子分析法主要应用于两个方面：一是寻求基本结构，简化观测系统；二是用于分类[7]，从样品的相似系数矩阵内部结构出发，找出几个起支配作用的主因素，从而根据因子的分值在因子轴所构成的空间中对变量或者样本进行分类处理。本试验用到的是主因子分析法的分类应用。本次实验使用的是SPSS19.0软件的因子分析功能。因子分析中常用的主要概念有因子负荷、公因子方差比和特征值。

在主因子分析中，通常根据变量的公共因子方差所占方差贡献最大的原则，依次选出第一主因子、第二主因子等，选取的主因子个数k（k＜m），一般由前k个公共因子所对应的特征值之和占全部特征值的累积百分数大于85%确定[8]，即

公中λ为特征值，m为变量数。

四、试验结果分析

（一）长绒棉HVI指标

取50份新疆长绒棉原棉的HVI指标检测数据马克隆值Mic、上半部平均长度Len、断裂比强度Str、长度整齐度UL、成熟系数Mat、短纤维率SFI、断裂伸长率Elong、回潮率Moist的8个性能的指标如表1所示。

表1 长绒棉原棉的HVI指标

（二）统计试验结果

将数据导入SPSS19.0软件中，得到特征值与累积贡献率（表2）、主成分矩阵（表3）和成分得分系数矩阵（表4）。

表2 特征值与累积贡献率

表3 主成分矩阵

表4 成分得分系数矩阵

（三）结果分析

由表1可知，当累积贡献率为87.6%时，主因子数为4，即将前4个特征向量取为主因子。

由表2可知，第一主成分中，马克隆值Mic、上半部平均长度Len和成熟系数Mat有较大的负荷；第二主成分中长度整齐度UL和短纤维率SFI有较大的负荷；第三主成分中断裂比强度Str和回潮率Moist有较大的负荷；第四主成分中断裂伸长率Elong有较大的负荷。

由表3可知，第一主因子与马克隆值Mic、成熟系数Mat的关系密切，为此第一因子主要反映了长绒棉纤维的成熟程度；第二主因子与长度整齐度UL、短纤维率SFI的关系密切，为此第二因子主要反映了长绒棉纤维的长度均匀度；第三主因子与断裂比强度Str、回潮率Moist关系密切，为此第三主因子主要反映了长绒棉纤维的强力；第四主因子与上半部平均长度Len、断裂伸长率Elong关系密切，为此第四主因子主要反映了长绒棉纤维的伸长率。由于这四个主因子分别从长绒棉纤维的成熟度、均匀度、强力与弹力4个方面反映了长绒棉的主要性能，累积贡献率达到了87.6%，因此，由这四个主因子得到的新疆长绒棉分类方法是比较全面和客观的。

本试验所得最后结果中因为第一主因子中的马克隆值Mic，第二主因子中的长度整齐度UL和第四主因子中的上半部平均长度Len都为HVI直接测试结果，且在第三主因子中回潮率Moist是测试其他指标的一个参考指标，而第一主因子中的成熟系数Mat，第二主因子中的短纤维率SFI和第四主因子中的断裂伸长率Elong都为测试相关参数后的计算结果，所以本文所提出的新疆长绒棉的分类方法是由马克隆值Mic、长度整齐度UL、断裂比强度Str和上半部平均长度Len来决定，称之为F值分类（即指标测试结果的范围作为分类的依据方法，F为“范围”的汉语拼音首写字母）。

根据马克隆值Mic、长度整齐度UL、断裂比强度Str和上半部平均长度Len的取值范围将收集到的长绒棉试样编号分类，分类方法见表5。

表5 新疆长绒棉的数据编号方法

（四）分类结果

根据F值分类方法将收集到的新疆长绒棉试样分类如表6所示。

表6 F值分类结果

由分类结果可知，50份新疆长绒棉试样分为了F0020、F0110、F0111、F1002、F1011、F1012、F1101（共3组）、F1110（共3组）、F1111（共4组）、F1112、F1120（共7组）、F1121（共5组）、F1122（共3组）、F2010、F2100、F2110（共2 组）、F2111（共5 组）、F2120、F2121（共3组）、F2122（共3组）、F3001、F3110这22个类别。

F0020、F0110、F0111这3种类别的长绒棉是成熟程度较差，纤维长度、强力与均匀度都相对比较低，这几类的长绒棉适宜纺中档普支纱线；F1002、F1011、F1012、F1101、F1110、F1111、F1112、F1120、F1121、F1122这10种类别的长绒棉成熟程度较好，纤维长度、强力与均匀度适中，这10类的长绒棉适宜纺高档普支纱线；F2012到F2122这几类长绒棉的成熟度好，纤维长度、强力与均匀度都非常优良，这几种长绒棉适宜纺高档细支纱线；F3001和F3110这2类长绒棉成熟程度高，纤维短而粗，但强力较好，适宜纺低档低支纱线。

五、结论

通过50组长绒棉HVI数据中的8个指标中提取4个影响长绒棉性能的主要因子，即马克隆值MIC、长度整齐度UL、断裂比强度Str和上半部平均长度Len，其累积贡献率达到了87.6%。综合反映了长绒棉的基本性能，对分类后的数据进行了分析，得到了不同分类的长绒棉适宜纺不同档次的纱线，达到了主因子法对长绒棉分类的目的，可以作为长绒棉配棉方式的参考。