添紗襯墊織物平方米質(zhì)量研究及預(yù)測模型構(gòu)建

余月琳 顧學(xué)鋒 吳樂元 陳慰來

摘 要：為了提高添紗襯墊織物平方米質(zhì)量的預(yù)測精度，在生產(chǎn)過程中更便捷地管控品質(zhì)和核算成本，根據(jù)平方米質(zhì)量的經(jīng)驗計算公式選擇5種不同組織工藝參數(shù)編織30種滌棉混紡添紗襯墊織物，測試平方米質(zhì)量值后利用Matlab進(jìn)行單因素和多元回歸分析，探討面紗線密度、面紗含棉量、襯墊紗線密度、襯墊紗含棉量、面紗與地紗長度比這5種組織工藝參數(shù)對平方米質(zhì)量的影響規(guī)律;使用SPSS多層感知器分析各影響因子的權(quán)重;構(gòu)建平方米質(zhì)量預(yù)測模型。結(jié)果表明：其他參數(shù)固定時，5種組織工藝參數(shù)均與1隔1添紗襯墊織物平方米質(zhì)量呈正相關(guān);影響因子權(quán)值從大到小分別為襯墊紗線密度、面紗線密度、面紗與地紗長度比、面紗含棉量、襯墊紗含棉量;構(gòu)建的多元回歸預(yù)測模型相對誤差在±2%以內(nèi)，預(yù)測精度較好，可為添紗襯墊織物平方米質(zhì)量的預(yù)測提供理論與實踐指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：添紗襯墊織物;平方米質(zhì)量;滌棉混紡;多元回歸;預(yù)測模型

中圖分類號： TS184.1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1009-265X（2021）06-0078-06

收稿日期：2020-06-29 網(wǎng)絡(luò)首發(fā)日期：2021-01-25

基金項目：浙江理工大學(xué)研究生培養(yǎng)基金項目

作者簡介：余月琳（1997-），女，浙江金華人，碩士研究生，主要從事針織產(chǎn)品與技術(shù)方面的研究。

通信作者：陳慰來，E-mail： wlchen193@163.com

Research on the Weight Per Square Meter of Invisible Fleecy Fabricand the Construction of a Prediction Model

YU Yuelin1，GU Xuefeng2，WU Leyuan3， CHEN Weilai1

（1.College of Textile Science and Engineering （International Institute of Silk）， Zhejiang Sci-TechUniversity， Hangzhou 310018， China;

2.Ningbo Myfitt Textile Technology Co.， Ltd.， Ningbo 315700，China;

3.Zhejiang Huzhou Meiyue Knitting Co.， Ltd.， Huzhou 313009， China）

Abstract： In order to improve the prediction accuracy of the weight per square meter of invisible fleecy fabric and control the quality and calculate the cost in the production process more easily， we chose 5 different process parameters to knit 30 kinds of polyester/cotton invisible fleecy fabric according to the empirical formula. After testing， Matlab was used to perform univariate and multivariate regression analysis to explore the influence law of 5 process parameters， i.e.， the linear density of face yarn， cotton content of face yarn， linear density of laid-in thread， cotton content of laid-in thread， and the length ratio of face yarn to ground yarn on the weight per square meter. An SPSS multilayer perceptron was adopted to analyze the weight of each influence factor， and a prediction model for weight per square meter was constructed. The research results show that： when other parameters are fixed， 5 kinds of knitting parameters are positively correlated with the weight per square meter of the fabric with 1 separator and 1 invisible fleecy; from large to small， the order of the weights of the influence factors are the linear density of laid-in thread， linear density of face yarn， the length ratio of face yarn to ground yarn and cotton content of laid-in thread. The relative error of the constructed multiple regression prediction model is within ±2%， and the prediction accuracy is good， which can provide theoretical and practical guidance for the prediction of weight per square meter of invisible fleecy fabric.

Key words： invisible fleecy fabric; weight per square meter; polyester/cotton; multiple regression; prediction model

平方米質(zhì)量作為織物內(nèi)在質(zhì)量的重要物理指標(biāo)，是成品布和服裝貿(mào)易中需考核的重要參數(shù)。在國內(nèi)、國際市場交易過程中，客戶為了減少收貨風(fēng)險，常申請品質(zhì)證書，其主要的考核指標(biāo)往往是織物的平方米質(zhì)量。一方面，平方米質(zhì)量低于合同規(guī)定，會使織物降等;另一方面，若平方米質(zhì)量過大，既達(dá)不到要求，又會使企業(yè)遭受經(jīng)濟損失。

國外對于平方米質(zhì)量的研究主要集中在線圈結(jié)構(gòu)和尺寸穩(wěn)定性上[1-3]。同一種組織的織物，紗支一定時，線圈長度是平方米質(zhì)量的決定性因素，它與織物平方米質(zhì)量呈正相關(guān)，與織物密度呈負(fù)相關(guān)。Cuden等[4]通過建立線圈理論模型得到了經(jīng)驗線圈長度的幾何計算公式，但與實際值有一定誤差。李冉冉等[5]利用織物平方米質(zhì)量及基本組織線圈長度的計算方法預(yù)測織物生產(chǎn)中的耗紗量。黃瑞嬌等[6]采用新型織物評價系統(tǒng)測得平方米質(zhì)量是影響平紋純棉織物懸垂性的最大因素，在其他條件相近的情況下，平方米質(zhì)量與懸垂性能呈顯著負(fù)相關(guān)。牛建濤等[7]研發(fā)出用于平方米質(zhì)量快速測試的儀器，對機織物進(jìn)行測試后尚未探討對針織物使用的可行性。張吉生等[8]建立經(jīng)編送經(jīng)量預(yù)測模型，其構(gòu)建方式可用于平方米質(zhì)量預(yù)測模型的構(gòu)建。目前對于緯編平紋、羅紋等基礎(chǔ)組織的平方米質(zhì)量研究已較為完善，但用于三線衛(wèi)衣的添紗襯墊織物需要3個編織系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，相關(guān)研究較少[9-11]。

為研究組織工藝參數(shù)對添紗襯墊織物平方米質(zhì)量的影響，本文選取5種最主要的組織工藝參數(shù)作為平方米質(zhì)量的影響因子，設(shè)計并編織由這5種組織工藝參數(shù)形成的不同試樣，測試各試樣的平方米質(zhì)量后將結(jié)果進(jìn)行單因素和多元回歸分析，得出各影響因子對織物平方米質(zhì)量的影響及權(quán)重，并構(gòu)建多元預(yù)測模型，為緯編針織物平方米質(zhì)量預(yù)測的進(jìn)一步研究提供理論基礎(chǔ)，也為相關(guān)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營提供參考。

1 試 驗

1.1 實驗材料與儀器

實驗材料：精梳環(huán)錠紡（18、19、21、22tex）100%棉紗、18 tex棉80%/滌20%混紡紗、18 tex棉60%/滌40%混紡紗、8.33 tex滌綸低彈絲、普通環(huán)錠紡（32、36、42、49tex）100%棉紗、42tex棉80%/滌20%混紡紗、42tex棉60%/滌40%混紡紗（寧波棉聯(lián)紡織有限公司）。

實驗儀器：BY603大圓機，34寸，22G，2352枚針（泉州佰源機械科技股份有限公司）。

1.2 樣品制備

1.2.1 影響因子設(shè)計

添紗襯墊織物平方米質(zhì)量的影響因子設(shè)計如表1所示。添紗襯墊織物由面紗、地紗、襯墊紗3種紗線組成，其添紗地組織為緯平針添紗，襯墊紗周期地在織物的某些圈弧上形成不封閉的懸弧，由3個編織系統(tǒng)形成一個完整橫列，選用襯墊比為11。

選取市面上編織添紗襯墊織物常用的紗線，測試其截面形態(tài)、捻度、條干和力學(xué)性能，綜合比較后選取性狀優(yōu)良的用作面紗、地紗和襯墊紗。所用紗線為滌棉混紡紗，為保持織物基本品質(zhì)，固定地紗31.5 cm/100個線圈、襯墊紗19.5 cm/100個線圈的喂入長度不變，根據(jù)比例K調(diào)整面紗喂入長度為41、44.1、47.2 cm每100個線圈。

1.2.2 工藝流程

主要工藝流程如圖1所示。

編織添紗襯墊織物時，使用單面多針道舌針襯墊圓緯機編織，配備專門的雙片顎沉降片?？椺槹瘁橎喔叩虯、B、C 3根一組排滿針筒，排列如圖2（a）所示，機器繞一轉(zhuǎn)可編織36個橫列，共有108路進(jìn)紗，6路一個循環(huán)，其三角配置如圖2（b）所示。3種紗線分別對應(yīng)36個筒子架和36個備用筒子架，因此從紗廠購入庫的每一種紗包首先經(jīng)過倒筒形成40個左右的筒子供上機使用。清理設(shè)備后，根據(jù)設(shè)定的紗長比調(diào)節(jié)調(diào)紗盤的刻度。圖3為1隔1添紗襯墊織物的結(jié)構(gòu)意匠圖，a、b、c三行形成第一個橫列，d、e、f三行形成第二個橫列，如此往復(fù)循環(huán)。

1.3 試驗方法

將5種工藝參數(shù)F、C1、B、C2、K按照表1取值，綜合控制變量法和單因素試驗法，編織30種具有不同組織工藝參數(shù)的1隔1添紗襯墊織物為試驗樣本，試樣參數(shù)如表2所示。

每種試樣長約10 m，門幅約2 m。經(jīng)向分別于2.0、3.5、5.0、6.5、8.0 m處，緯向分別于0.5、1.0、1.5 m處取樣標(biāo)記，將這15個取樣點平方米質(zhì)量的平均值作為每種試樣的平方米質(zhì)量值。

2 結(jié)果與討論

2.1 單因素回歸分析結(jié)果

使用Matlab工具箱中的基本擬合功能，對比分析一次線性、二項式、多階多項式等回歸情況，綜合考量可決系數(shù)等參考值，確定回歸方程及擬合曲線。

2.1.1 面紗線密度、含棉量對平方米質(zhì)量的影響

圖4（a）為面紗線密度與平方米質(zhì)量間關(guān)系的擬合結(jié)果，其中C1=100%，C2=100%，K=1.3。在襯墊紗線密度為36 tex和42 tex兩種情況下，隨著面紗線密度F增加，平方米質(zhì)量呈二次型增加。當(dāng)B=36 tex時，面紗線密度與織物平方米質(zhì)量的回歸方程式見式（1）;當(dāng)B=42 tex時，面紗線密度與織物平方米質(zhì)量的回歸方程式見式（2）。

圖4（b）為面紗含棉量與平方米質(zhì)量間關(guān)系的擬合結(jié)果，其中F=18 tex，C2=100%，K=1.3。在襯墊紗線密度為36 tex和42 tex的兩種情況下，平方米質(zhì)量與面紗含棉量呈對二次型正相關(guān)，隨著面紗含棉量增加，平方米質(zhì)量逐漸增大。當(dāng)B=36 tex時，面紗含棉量與織物平方米質(zhì)量的回歸方程式見式（3）;當(dāng)B=42 tex時，面紗含棉量與織物平方米質(zhì)量的回歸方程式見式（4）。

式（1）-式（4）中：Y表示織物平方米質(zhì)量，g/m2。

2.1.2 襯墊紗線密度、含棉量對平方米質(zhì)量的影響

圖5（a）為襯墊紗線密度與平方米質(zhì)量間關(guān)系的擬合結(jié)果，其中C1=100%，C2=100%，K=1.3。在面紗線密度為18 tex和19 tex兩種情況下，隨著襯墊紗線密度增加，平方米質(zhì)量呈對數(shù)型增加。當(dāng)F=18 tex時，襯墊紗線密度與織物平方米質(zhì)量的回歸方程式見式（5）;當(dāng)F=19 tex時，襯墊紗線密度與織物平方米質(zhì)量的回歸方程式見式（6）。

圖5（b）為襯墊紗含棉量與平方米質(zhì)量間關(guān)系的擬合結(jié)果，其中B=42 tex，C1=100%，K=1.3。在面紗線密度為18 tex和19 tex的兩種情況下，平方米質(zhì)量與襯墊紗含棉量呈二次型正相關(guān)，隨著襯墊紗含棉量增加，平方米質(zhì)量逐漸增大。當(dāng)F=18 tex時，襯墊紗含棉量與織物平方米質(zhì)量的回歸方程式見式（7）;當(dāng)F=19 tex時，襯墊紗含棉量與織物平方米質(zhì)量的回歸方程式見式（8）。

2.1.3 面紗與地紗長度比對平方米質(zhì)量的影響

圖6為面紗地紗長度比與平方米質(zhì)量間關(guān)系的擬合結(jié)果，其中F=18 tex，B=42 tex，C1=100%。在襯墊紗含棉量為60%和80%的兩種情況下，平方米質(zhì)量與面紗地紗長度比呈一次線性正相關(guān)。當(dāng)C2=60%時，面紗地紗長度比與織物平方米質(zhì)量的回歸方程式見式（9）;當(dāng)C2=80%時，面紗地紗長度比與織物平方米質(zhì)量的回歸方程式見式（10）。

2.2 多元回歸分析結(jié)果

2.2.1 各影響因子對平方米質(zhì)量影響的顯著性分析

單因素回歸分析所得各因子回歸方程的決定系數(shù)R2均大于0.95，說明選擇的面紗線密度、面紗含棉量、襯墊紗線密度、襯墊紗含棉量、面紗與地紗長度比這5種影響因素都與平方米質(zhì)量存在較為顯著的函數(shù)關(guān)系，可使用IBM SPSS統(tǒng)計分析軟件分析它們對1隔1添紗襯墊織物平方米質(zhì)量的影響程度大小。

SPSS中的多層感知器（MLP-ANN）作為一種基于前饋人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計方法，可用于多元回歸問題中各因子的權(quán)重分析。分析之前由于各組織工藝參數(shù)所使用的單位不同，采用Min-Max極差法對其進(jìn)行無量綱化處理以消除量綱，計算見式（11）。

式中15≤F≤22，50≤C1≤100，28≤B≤58，50≤C2≤100，1.3≤k≤1.5。

將標(biāo)準(zhǔn)化工藝參數(shù)值輸入為輸入層，標(biāo)準(zhǔn)化試樣平方米質(zhì)量值為輸出層，選擇631前饋人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，將試樣分為培訓(xùn)、檢驗和支持，在培訓(xùn)階段建立的模型可靠性由檢驗集進(jìn)行評估。自定義體系結(jié)構(gòu)為一個隱藏層，其激活函數(shù)為雙曲正切，輸出層激活函數(shù)為恒等函數(shù)，訓(xùn)練結(jié)果由模型輸出，可直接看到每個標(biāo)準(zhǔn)化因子的權(quán)重大小。

根據(jù)輸出的訓(xùn)練結(jié)果可知襯墊紗線密度、面紗線密度、面紗與地紗長度比為1隔1添紗襯墊織物平方米質(zhì)量的主要影響因素，面紗含棉量、襯墊紗含棉量為次要影響因素，且其影響權(quán)值由高到低依次排序為：襯墊紗線密度（41.3%）、面紗線密度（22.7%）、面紗與地紗長度比（21%）、面紗含棉量（9.2%）、襯墊紗含棉量（5.8%）。

2.2.2 多元回歸預(yù)測模型

以進(jìn)入法操作多元回歸分析得到?jīng)Q定系數(shù)為0.95，調(diào)整后可決系數(shù)為0.94，說明回歸模型具有較高可靠性，各參數(shù)與平方米質(zhì)量顯著性如表3所示。

由表3可知標(biāo)準(zhǔn)化的平方米質(zhì)量預(yù)測模型方程式如式（12）所示。基于帶單位的組織工藝參數(shù)多元回歸模型如式（13）所示，決定系數(shù)為0.95，說明適用于大部分的試樣，擬合度較高。

2.2.3 模型檢驗

為檢驗預(yù)測模型精度，隨機選取5個織物試樣，將試樣實際測量所得的平方米質(zhì)量值與預(yù)測平方米質(zhì)量值進(jìn)行比較分析，如表4所示。由表4可知，平方米質(zhì)量誤差在±3.5g/m2以內(nèi)，相對誤差在±2%以內(nèi)，由此表明：所構(gòu)建的平方米質(zhì)量預(yù)測模型具有較高預(yù)測精度，可為緯編織物平方米質(zhì)量的預(yù)測提供參考。

3 結(jié) 論

本文研究不同組織工藝參數(shù)對滌棉混紡添紗襯墊織物平方米質(zhì)量的影響，根據(jù)平方米質(zhì)量經(jīng)驗計算公式確定5種主要組織工藝參數(shù)作為影響因子，結(jié)合控制變量法、Matlab單因素與多元回歸分析、SPSS多層感知器分析后得出以下結(jié)論：

a）單因素回歸分析表明，其他參數(shù)固定時，面紗、襯墊紗線密度，面紗、襯墊紗含棉量，面紗與地紗長度比這5種組織工藝參數(shù)均與1隔1添紗襯墊織物平方米質(zhì)量呈正相關(guān)。

b）1隔1添紗襯墊織物平方米質(zhì)量主要影響因素為襯墊紗、面紗的線密度以及面紗與地紗長度比，受面紗、襯墊紗含棉量的影響較小。其權(quán)值從大到小分別為襯墊紗線密度、面紗線密度、面紗與地紗長度比、面紗含棉量、襯墊紗含棉量。

c）可通過構(gòu)建多元回歸預(yù)測模型來預(yù)測1隔1滌棉混紡添紗襯墊織物平方米質(zhì)量，且模型檢驗相對誤差在±2%以內(nèi)，精度較高。

參考文獻(xiàn)：

[1]SITOTAW D B. Dimensional characteristics of knitted fabrics made from 100% cotton and cotton/elastane yarns [J]. Journal of Engineering， 2018，5：1-9.

[2]ELTAHAN E A E， SULTAN M， MITO A B. Determination of loop length， tightness factor and porosity of Single jersey knitted fabric[J]. Alexandria Engineering Journal， 2016，55（2）：851-856.

[3]RAHMAN M. Effect of shade percentage on various properties of cotton knitted fabric dyed with reactive dyes[J]. International Journal of Research in Engineering and Technology， 2014，3（2）：339-343.

[4]CUDEN A P， HLADNIK A， SLUGA F. Loop length of plain single weft knitted structure with elastane[J]. Journal of Engineered Fibers and Fabrics， 2013，8（2）：110-120.

[5]李冉冉，柯寶珠.緯編針織物耗紗量預(yù)測研究進(jìn)展[J].毛紡科技，2020，48（3）：92-95.

[6]黃瑞嬌，廖銀琳，羅勝利，等.基于PhabrOmeter研究純棉織物懸垂性能與其結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系[J].質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督研究，2016（1）：48-50.

[7]牛建濤，周彬.織物面密度快速測試儀器設(shè)計及測試方法研究[J].上海紡織科技，2018，46（12）：54-55.

[8]張吉生，蔣高明.組織工藝參數(shù)對經(jīng)編送經(jīng)量的影響[J].紡織學(xué)報，2016，37（9）：42-47.

[9]單新偉.添紗襯墊多功能針織面料的開發(fā)[J].針織工業(yè)，2017（3）：1-3.

[10]李存珍，夏鈺翔.緯編三線襯墊織物四面高彈性的生產(chǎn)實踐[J].化纖與紡織技術(shù)，2018，47（3）：15-18.

[11]韓大鵬，姚保忠，劉洪波，等.雙向超彈緯編三線襯墊針織面料生產(chǎn)實踐[J].針織工業(yè)，2019（1）：4-6.