Messung des UV-Schutzfaktors (UPF)

Der Abbau der Ozonschicht in der Erdatmosphäre war häufig Thema in den Nachrichten, und die meisten Menschen sind sich dieses ernsten Problems bewusst. Das extraterrestrische Sonnenspektrum umfasst UVC- (100 bis 280 nm), UVB- (290 bis 315 nm) und UVA-Strahlung (315 bis 380 nm). Aufgrund der Absorption durch die Ozonschicht in der oberen Atmosphäre erreichen jedoch keine UVC- und nur ein Bruchteil der UVB-Strahlung die Erdoberfläche. Daher könnte jede Zerstörung der Ozonschicht zu einem Anstieg der solaren UVB-Strahlung an der Erdoberfläche führen.

Ein Großteil des Ozonabbaus wird auf die Freisetzung künstlicher Fluorkohlenwasserstoffe zurückgeführt. Diese reagieren mit Ozon, insbesondere hoch in der Stratosphäre, und verringern so die Menge an Ozon, das zum Schutz vor der einfallenden ultravioletten Strahlung (UV-Strahlung) der Sonne zur Verfügung steht. Eine Abnahme der Ozonschicht um ein Prozent könnte zu einer Zunahme der ultravioletten Strahlung der Sonne an der Erdoberfläche und letztlich zu einem Anstieg von Hautkrebs führen.

Sonnenlicht enthält viele verschiedene Strahlenarten. Die für die menschliche Haut schädlichsten Strahlen sind die sogenannten ultravioletten (UV-)Strahlen. Es gibt zwei Hauptarten ultravioletter Strahlen, die die Erdoberfläche erreichen: UVB und UVA. UVB-Strahlen verursachen Sonnenbrand und spielen auch eine wichtige Rolle bei der Entstehung von Hautkrebs. Auch UVA-Strahlen spielen bei der Entstehung von Hautkrebs eine Rolle. Darüber hinaus dringen UVA-Strahlen tiefer in die Haut ein und tragen stärker zur vorzeitigen Hautalterung bei.

Sonnenlicht enthält etwa 500-mal mehr UVA- als UVB-Strahlen. Daher ist es wichtig, Ihre Haut vor den schädlichen Auswirkungen von UVB- und UVA-Strahlen zu schützen. Herkömmliche chemische Sonnenschutzmittel blockieren UVB-Strahlen wirksamer als UVA-Strahlen.

Der Ultraviolett-Schutzfaktor (UPF) ist ein Standardmaß zur Messung der Wirksamkeit von Textilien beim Schutz der Haut vor schädlicher ultravioletter (UV-)Strahlung. Mit dem wachsenden Bewusstsein für die gesundheitlichen Risiken von UV-Strahlung, wie Hautkrebs, vorzeitiger Hautalterung und Sonnenbrand, steigt auch die Nachfrage nach UV-Schutzkleidung.

Der UV-Schutzfaktor (UPF) gibt an, wie viel UV-Strahlung ein Stoff zur Haut durchlässt. Ein Stoff mit einem UPF von 50 lässt beispielsweise nur 1/50 (2 Prozent) der UV-Strahlung durch. Das bedeutet, er blockiert 98 Prozent der UVA- (315–400 nm) und UVB-Strahlen (280–315 nm). Höhere UPF-Werte bedeuten einen besseren Schutz. Im Gegensatz zum Lichtschutzfaktor (LSF), der für Sonnenschutzmittel gilt, wird der UV-Schutzfaktor (UPF) speziell für Textilien verwendet und berücksichtigt sowohl UVA- als auch UVB-Strahlung.

UV-Strahlung der Sonne ist eine der Hauptursachen für Hautschäden, darunter auch für die tödlichste Form von Hautkrebs. Textilien mit einem hohen UV-Schutzfaktor (UPF) wirken als wirksame Barriere, reduzieren die Notwendigkeit des häufigen Nachcremens und bieten bei längerem Aufenthalt im Freien konstanten Schutz. Die Prüfung des UV-Schutzfaktors (UPF) kommt Verbrauchern, Herstellern und Aufsichtsbehörden zugute, da sie sicherstellt, dass Textilien die Sicherheitsstandards erfüllen und unter realen Bedingungen zuverlässig funktionieren.

Der UV-Schutzfaktor (UPF) wird mithilfe von In-vitro-Techniken gemessen, hauptsächlich mithilfe spektrophotometrischer Analysen im Labor. Diese Methoden berechnen die Schutzeigenschaften eines Gewebes, indem sie die Durchlässigkeit der UV-Strahlung bewerten, die durch eine Gewebeprobe dringt.

Die gängigste Methode zur Messung des UV-Schutzfaktors ist die Spektrophotometrie. Dabei wird die Menge der durch ein Gewebe hindurchgelassenen UV-Strahlung analysiert – sowohl UVB (280–315 nm) als auch UVA (315–400 nm) im Wellenlängenbereich von 280–400 nm. Ein Spektralphotometer misst die spektrale Transmission des Gewebes, und dieser Wert wird zur Berechnung des UV-Schutzfaktors verwendet. Das Ergebnis wird durch Extraktion eines 95-Prozent-Konfidenzintervalls und Rundung auf das nächste Vielfache von fünf angepasst, um konservative Bewertungen zu erhalten.

Um Genauigkeit zu gewährleisten, werden Stoffe unter Standardbedingungen getestet:

• Probenvorbereitung: Um die Variabilität zu berücksichtigen, werden repräsentative Proben aus verschiedenen Chargen entnommen. Die Proben werden konditioniert, um Feuchtigkeit und Temperatur zu stabilisieren.
• UV-Bestrahlung: Stoffe werden kontrollierter UV-Strahlung mit Xenon-Bogenlampen oder anderen UV-Quellen ausgesetzt, die Sonnenlicht simulieren.
• Simulationen unter realen Bedingungen: Einige Tests bewerten den UV-Schutzfaktor unter Bedingungen wie Dehnung, Nässe oder beschleunigter Alterung (z. B. nach dem Waschen oder längerer Sonneneinstrahlung), um die Verwendung unter realen Bedingungen zu simulieren.

Während die In-vitro-Spektrophotometrie der Standard ist, gibt es auch andere Methoden zur Bestimmung des UV-Schutzfaktors:

• In-vivo-Test: Misst die minimale Erythemdosis auf gewebegeschützter und ungeschützter menschlicher Haut mittels simulierter Sonnenstrahlung. Diese Methode ist aus ethischen und praktischen Gründen weniger verbreitet.
• Dosimetrie: Verwendet chemische oder biologische Dosimeter (z. B. Polysulfonfolien), um die UV-Transmission unter realen Bedingungen zu messen. Diese Methode berücksichtigt die Streustrahlung, was zu höheren UPF-Werten im Vergleich zu Labortests führen kann.

Der UV-Schutzfaktor wird von vielen Textileigenschaften beeinflusst, was seine Messung zu einem komplexen Prozess macht. Zu den Faktoren, die den UV-Schutzfaktor beeinflussen, gehören:

• Fasertyp: Synthetische Fasern wie Polyester bieten dank ihrer natürlichen UV-blockierenden Zusätze im Allgemeinen einen besseren UV-Schutz als Naturfasern wie Baumwolle.
• Gewebestruktur: Engere Webarten (z. B. Köper) und eine höhere Gewebedichte verringern die UV-Durchlässigkeit im Vergleich zu locker gewebten oder gestrickten Stoffen.
• Färbung und Ausrüstung: Dunklere Farbstoffe und UV-blockierende Ausrüstungen (z. B. Nanopartikelbeschichtungen) erhöhen den UV-Schutzfaktor, indem sie die Absorption oder Reflexion von UV-Strahlen erhöhen.
• Anwendungsbedingungen: Nasse oder gedehnte Textilien haben aufgrund ihrer erhöhten Porosität im Allgemeinen einen geringeren UV-Schutzfaktor. Auch Alterung durch Waschen oder Sonneneinstrahlung kann den UV-Schutz beeinträchtigen. Abgenutzte, gedehnte oder nasse Textilien können ihren UV-Schutz verlieren.

Um die Einheitlichkeit zu gewährleisten, wurden mehrere internationale Standards zur Messung des UV-Schutzfaktors entwickelt. Zum Beispiel:

• Ein solcher Standard ist „AS/NZS 4399 Sonnenschutzkleidung – Bewertung und Klassifizierung“. Dieser Standard misst den UV-Schutzfaktor im UVA- und UVB-Bereich (290–400 nm). Er erfordert Tests sowohl unter trockenen als auch unter nassen Bedingungen.
• Der Standard lautet „AATCC TM183 Testmethode zur Transmission oder Blockierung von Erythem-gewichteter Ultraviolettstrahlung durch Textilien“. Dieser Standard misst die UV-Durchlässigkeit von Textilien mit einem Spektralphotometer (280–400 nm). Er beinhaltet die Berechnung der UPF-, UVA- und UVB-Blockierungsprozentsätze.
• Die Norm „EN 13758-1 Textilien – UV-Schutzeigenschaften – Teil 1: Prüfverfahren für Bekleidungsstoffe“ bietet Prüfverfahren zur Bestimmung des UV-Schutzfaktors von Textilien.
• Die Norm „GB/T 18830 Textilien – Bewertung der Schutzeigenschaften gegen solare Ultraviolettstrahlung“ ähnelt der Norm EN 13758, jedoch mit chinesischer solarer Spektralgewichtung. Ein „Ultraviolett-Schutzfaktor von mindestens 40“ wird als qualifizierter Schutz definiert.

Daher ist die Messung des UV-Schutzfaktors (UPF) ein wichtiges Instrument zur Beurteilung der UV-Schutzfähigkeit von Textilien und gewährleistet so Verbrauchersicherheit und Produktzuverlässigkeit. Mithilfe präziser Methoden wie der Spektrophotometrie und der Einhaltung globaler Standards entwickeln Hersteller hochwertige UV-Schutzkleidung, die dem wachsenden Bedarf an Sonnenschutz gerecht wird. Mit Innovationen wie UV-blockierenden Additiven und intelligenten Stoffen werden UVF-Tests kontinuierlich weiterentwickelt und bieten verbesserten Schutz vor schädlichen Sonnenstrahlen.

Unser Unternehmen ist seit vielen Jahren in der Geschäftswelt tätig und verfolgt die globalen Entwicklungen in Wissenschaft und Technologie aufmerksam. Wir verfügen über ein Team erfahrener Fachkräfte und eine umfassende Infrastruktur, um Tests, Messungen und Analysen in zahlreichen Bereichen für Unternehmen aller Branchen durchzuführen. Wir bieten auch Messungen des UV-Schutzfaktors (UPF) an.