基于灰关联的竹炭面料性能客观评价

沈 岳，唐 虹

(南通大学 纺织服装学院，江苏 南通 226007)

基于灰关联的竹炭面料性能客观评价

沈 岳，唐 虹

(南通大学 纺织服装学院，江苏 南通 226007)

为了客观评价竹炭面料性能，织造了7种竹炭混纺面料。通过实验测试竹炭面料典型的性能参数：负离子发射数、苯吸附性、透气量、保暖率、传热系数，采用灰关联方法确定竹炭面料性能权重：保暖率(0.24)、负离子发射数(0.21)、苯吸附率(0.19)、传热系数(0.21)、透气量(0.15)，客观评价了7种竹炭面料的性能。提出的客观评价方法对竹炭面料性能评价更科学、更准确，也为开发性能更好的竹炭面料提供科学指导。

竹炭面料性能；灰色关联度；权重；评价

竹炭面料不仅具有保温性、透气性，还具有发射负离子，对苯有很强的吸附作用，被广泛地用于内衣裤、衬衫、运动休闲装、功能服装、家纺和空气清新及平衡保湿材料等多个领域[1-4]。为此，对竹炭面料性能的研究就显得尤为重要。

竹炭面料性能受到多个参数的影响，各参数具有关联性、不确定性和模糊性，它们之间的重要程度不一样，对面料性能综合效果有很大的影响。因此，科学地确定各参数权重能够反映竹炭面料性能各参数所占有的地位，为更好地评价竹炭纤维面料提供参考依据。竹炭纤维面料性能评价应该建立在客观分析的基础上，运用定量分析方法来解决。但是目前对面料性能评价问题的研究，主要通过层次分析法[5-7]评价。该方法具有主观性和忽视因素之间关联性，不能十分客观反映实际情况，结果可能不正确。因此，本研究运用邓氏关联度客观评价竹炭面料性能，从而降低人为因素的影响，使评价更科学、更准确，也为开发性能更好的竹炭面料提供科学指导。

1 试 验

1.1 试样织造

试样为竹炭混纺织物，经、纬纱线规格分别为14.6 tex和14.7 tex，采用同一织造参数，使用江苏华业纺织有限公司的丰田JAT710-190喷气织机，经纱密度357 根/10cm，纬向从150根/10cm开始，每次增加40根/10cm，直到390 根/10cm，通过改变竹炭纤维纱线密度，织成7种不同规格平纹竹炭面料。取试样大小为30 cm×30 cm。

1.2 试验内容

在标准大气压、温度(20±2)℃、相对湿度(65±2)%条件下[8]，选择7种不同规格面料分别使用AIC1000负离子浓度测试仪(量程为±2 000)测试发射负离子个数；选用甲苯分析纯药品，使用一个有盖子的密闭钟罩、8个有盖子的密闭小钟罩和Y802烘箱测试苯分子吸附率；YG461型织物中压透气测试仪测试透气量；YG606型平板式保暖仪测试竹炭面料保暖率和传热系数。试样均测试3次，算出平均值。

1.3 试验结果

各种竹炭面料性能试验测试结果如表1所示。

表1 竹炭面料性能测试数据Tab.1 The Test Data of the Performance of Bamboo Charcoal Fabric

2 竹炭面料性能灰色关联分析

灰色关联分析是灰色系统理论的主要内容之一，它可在不完全信息中,对于要分析研究的各因素,通过一定的数据处理，在随机的因素序列间找出它们的关联性,从而找到主要影响因素[9]，对分析竹炭纤维面料性能十分适用。因此，本研究采用灰关联方法，对竹炭纤维面料性能关联度分析，提取“最具关联”因素。

2.1 灰关联矩阵建立的步骤

对关联度的研究目前有邓氏关联度、绝对关联度、T型关联度、斜率关联度等，本研究选用最适合对竹炭纤维面料性能关联度进行分析的邓氏关联度[10]，其建模的基本步骤如下。

2.1.1 无量纲化

对单位不同或初值不同的数列进行处理，使之无量纲化、归一化。

式(1)中：x0(k)为目标参数原始数据；xi(k)为第k个比较参数在第i行的原始数据；x'0(k)为目标参数变换后的新数据；x'i(k)表示第k个比较参数在第i行变换后的新数据；n表示数据样本量的大小；N表示数据样本参数的含量。

2.1.2 求两级差Δ(k)

目标参数新数据x'0(k)与比较参数新数据x'i(k)在第k点的绝对差：

2.1.3 求关联度矩阵εi(k)

式(3)中：ρ为分辨系数，ρ＜[0，1]，ρ越小，分辨率越高，一般取ρ＝0.5；εi(k)为比较参数新数据x'i(k)关于目标参数新数据x'0(k)的灰色关联度。

2.2 竹炭面料性能灰关联矩阵的建立

根据表1竹炭面料性能实验测试数据，得竹炭面料目标性能参数最佳组合x0(1 568、4.32、3 362、44.1、16.3）。

根据式(1)和(2)，求得竹炭面料目标性能参数与各比较性能参数两级差：

M＝0.837，m＝0

根据式(3)，求得关联度矩阵：

3 竹炭面料性能客观评价

3.1 权重建立的原理

εi(k)为比较参数新数据x'i(k)关于目标参数新数据x'0(k)的灰色关联度矩阵，反映了每个样本的第k个比较参数值与目标参数值的关联程度，故所有样本的第k个比较参数值的平均值反映了第k个比较参数在所有参数中所占的比重，即

将W(k)进行归一化处理，即

就是各比较参数的权重。

3.2 竹炭面料性能权重的确定

根据2.2建立的竹炭面料性能灰关联矩阵，结合式(4)和式(5)，得到竹炭纤维面料性能权重w(k)＝(w(1)、w(2)、w(3)、w(4)、w(5))＝(0.21、0.19、0.15、0.24、0.21)，即负离子发射数、苯吸附率、透气量、保暖率、传热系数的权重分别为0.21、0.19、0.15、0.24、0.21。

3.3 竹炭面料性能综合评价

3.3.1 无量纲化

对单位不同或初值不同的数列进行处理,使之无量纲化、归一化。

式(6)中：s0(k)为第k个面料性能参数中的最大值；si(k)为第k个面料性能参数在第i行的原始数据；s'i(k)表示第k个面料性能参数在第i行变换后的新数据；n表示数据样本量的大小；N表示数据样本参数的含量。正负号的含义为：当面料性能参数数值si(k)越大，对面料性能起到积极作用时，s'i(k)取正值；反之，取负值。故负离子发射数、苯吸附率、透气量、保暖率4个参数数值越大，能对面料性能起到积极作用，故s'i(k)取正值；传热系数数值越大，能对面料性能起到负作用，故s'i(k)取负值。

3.3.2 计算综合评价值

将表1每种竹炭试样对应的面料性能实验测试数据按式(6)进行处理，分别和相对应的权重相乘后相加就得到每块竹炭面料的面料性能综合评价值，即

根据式(7)，得到第1～7种竹炭面料性能综合评价值分别为：0.465 35，0.450 80，0.361 74，0.383 37，0.402 95，0.373 88，0.403 08。

从以上的评价值可以得知，根据灰关联确定的7种平纹竹炭面料综合性能最好的是由150 根/10cm和190 根/10cm竹炭纤维纱线织成的试样。从表1可以看出，试样1和试样2苯吸附性和透气性明显优于其他面料，但其他3个性能差距不大，说明该方法具有可信性。

4 结 语

提出运用邓氏关联度分析方法，科学而客观地评价竹炭面料性能，使这一原来凭主观评价方法得以客观化。竹炭面料性能这种多参数、不全面性和模糊性的特点，利用灰色理论进行分析，增加了研究的可信度，为企业对竹炭面料评价和开发提供理论依据和科学指导。

[1]周媛，孟家光.新型功能性纤维——竹炭纤维[J].产业用纺织品，2008(10)：43-46.

[2]冯云，杨力生，傅科杰，等.竹炭聚酯纤维定性分析方法[J].丝绸，2009(6)：40-44.

[3]洪桂焕，王巧玲，党旭艳.透湿抗菌竹炭多功能面料的开发[J].丝绸，2008(6)：16-17.

[4]洪桂焕，王巧玲.耐久性抗菌抗静电功能面料的开发[J].丝绸，2008(8)：16-17.

[5]许瑞超，陈莉娜.基于层次分析法的织物综合性能评价[J].河南工程学院学报：自然科学版，2008，20(1)：1-5.

[6]韩建，徐国平，袁利华.PLA/黄麻多层复合材料的工艺优化及力学性能[J].纺织学报，2007，28(11)：40-44.

[7]刘珍珍，陈超.层次分析法在服装面料选择中的应用[J].苏州大学学报：工科版，2008，28(3)：47-50.

[8]余序芬.纺织材料实验技术[M].北京：中国纺织出版社，2003：230-301.

[9]邓聚龙.灰理论基础[M].武汉：华中科技大学出版社，2002：122-313.

[10]王健.棉织物悬垂性能与织物结构参数的灰色关联性[J].棉纺织技术，2006，34(3)：147-149.

The Objective Performance Evaluation of Bamboo Charcoal Fabric Based on the Grey Correlation

SHEN Yue, TANG Hong

(College of Textile and Garment, Nantong University, Nantong 226007, China)

In order to evaluate the performance of bamboo charcoal fabric objectively, seven different fabrics made by bamboo charcoal and cotton were prepared. And the experiment was conducted to test the contribution of various parameters to the typical performance. These parameters included the number of negative ion, the absorbing property of benzene, air permeability, warmth-keeping, and the effect of heat emission. Based on the theory of grey correlation, the weight of each parameter was defined respectively: warmth-keeping (0.24), the number of negative ion (0.21), the absorbing property of benzene (0.19), the effect of heat emission (0.21) and gas permeability (0.15), and objective evaluation of each performance was conducted. The proposed objective evaluation method is more scientific and accurate, which provides reference for developing bamboo charcoal fabric with better performance.

Performance of bamboo charcoal fabric; Grey correlation; Weight; Evaluation

TS101.923

A

1001-7003(2010)09-0021-03

2010-05-20；

2010-06-01

江苏省科技厅基础研究计划项目(BK2009608)；南通大学产学研项目(08C006)；南通大学自然科学研究项目(09B12)

沈岳（1979－ ），男，讲师，硕士，主要从事服装数字化技术研究。