百年纺织之十六：暖和的毛毯
2023年11月10日 星期五

        冬天到了，保暖轻便的纺织品是美好生活的重要组成部分。

       保暖性是纺织品基本且重要的功能之一，与人体相互接触产生热生理反应是舒适性的重要内容，也是设计与人体接触的各类纺织品的重要指标。尤其是极端环境中的服装，例如极寒（极地服）、极热（防火服）。由于制作纺织品的纤维原料和纺织结构种类很多，应用环境千差万别，关键是不同的人有不同的热生理反应，衡量纺织品对人体的热生理反应，是一项挑战性的工作。

       德国物理学家Karl-Heinz Umbach教授研究各种形式的纺织品、织物叠层和层间间距（无论是平面的还是多维的）与人体（生理反应、性能、安全）之间的联系，促进了与纺织相关的许多科学和技术的发展。其中包括人体实验室模拟试验，以获得定量证据并与定性证据相匹配。当其他结构性质具有直接可比性时，纤维相关的差异性也能得以阐明。人体反应受到时间和周围环境的影响。Umbach教授的《Comparative thermophysiological tests on blankets made from wool and acrylic-fibre–cotton blends》论文首次出现在1984年4月在英国曼彻斯特的纺织学会会议上，后来于1986年发表在JTI杂志上[1]。这篇论文提出了几种关于区分不同纤维类型纺织品对人体热生理反应影响的方法，对纺织品热生理反应的研究和教学产生了深远的影响。

       虽然在同一时期美国军方也出现了类似的想法，但Umbach工作加强了德国海恩斯坦研究院（Hohenstein Institute）对服装生理学的研究。海恩斯坦研究院（Hohenstein Institute）由Otto Mecheels教授和Juergen Mecheels教授建立。Umbach持续推动着服装生理学作为一个科学学科发展，将最初用于服装的生理测量和评估方法扩展到其他纺织产品（罩子、床上用品、床垫、睡袋、车座、软垫家具）。现在海恩斯坦研究院（Hohenstein Institute）已成为一个国际化、跨学科的研究和测试公司，专注于纺织品及其使用和性能。
       Umbach采用自己设计的模拟皮肤装置，测试织物热阻和与湿度相关的性质，这是决定产品舒适性和可接受性的关键因素，确定在结构上相似但纤维类型不同（100%羊毛、腈纶和棉花混纺）的毛毯之间是否存在差异。Umbach采用了四种研究方法，其中三种是仪器测量方法（用于测量平面纺织品的皮肤模型、用于模拟实际使用情况的装有传感器的成年男性人体模型、用于测量实际使用情况的装有传感器的成年男性），还有一种是主观评价方法（感知和偏好评分表）。研究结果表明，相较于腈纶和棉花混纺的毯子，羊毛毯在静态环境条件下具有更好的保温性能和湿气传输特性，在瞬态条件下具有更好的吸湿性和缓冲能力。在控制温湿度的条件下，研究被试者基于他们对热生理舒适度的感知，更喜欢羊毛毯子。此外，该论文还为毯子制定了一个模型湿度“舒适度”图表。Umbach的论文被许多研究领域引用，包括睡眠（如，Shin et al (2016) Nature and Science of Sleep 8: 121-131; Naylor et al (2017) TRJ 87: 12, 1413-1424; Klepp et al (2017), Textile, 15: 1, 68-85）、鞋子（如，Van Amber et al (2015) TRJ 85: 12, 1269-1280）以及感觉测试（Slater (1997) JTI 88: 2, 79-91）。有许多研究团队采用了与该论文相似的方法，包括英国（由Havenith领导的Loughborough）、瑞士（由Rossi领导的EMPA）和美国（由Barker领导的北卡罗来纳州立大学）。
        Umbach教授于1976年开始在德国本尼希海姆（Bönnigheim）的Bekleidungs physiologisches Institut Hohenstein工作，直至2009年退休。他领导了服装生理学研究团队，设计了新设备，改进了测试方法，并加强了生物物理计算模型。他在多个国际标准委员会中的杰出贡献意味着民众和军事人员的职业服装和防护服装的生理感受已经并将继续得到关注。他具有高等教育水平的教学资格，在德国（斯图加特，卡塞尔）和美国（北卡罗来纳州立大学）的学术课程上也做出巨大贡献。
参考文献
1 K. H. Umbach (1986). Comparative thermophysiological tests on blankets made from wool and acrylic-fibre–cotton blends. The Journal of The Textile Institute, 77:3, 212-222