Pomiar współczynnika ochrony przed promieniowaniem ultrafioletowym (UPF)

Zubożenie warstwy ozonowej w atmosferze ziemskiej jest często tematem medialnym i większość ludzi zdaje sobie sprawę z tego poważnego problemu. Pozaziemskie widmo słoneczne obejmuje promieniowanie UVC (100–280 nm), UVB (290–315 nm) i UVA (315–380 nm). Jednak ze względu na absorpcję przez warstwę ozonową w górnych warstwach atmosfery, promieniowanie UVC nie dociera do powierzchni Ziemi, a jedynie ułamek UVB. Dlatego też jakiekolwiek zubożenie warstwy ozonowej może prowadzić do wzrostu poziomu promieniowania UVB na powierzchni Ziemi.

Znaczną część tego ubytku warstwy ozonowej przypisuje się uwalnianiu sztucznych fluorowęglowodorów, które reagują z ozonem, szczególnie wysoko w stratosferze, zmniejszając ilość ozonu dostępnego do ochrony przed promieniowaniem ultrafioletowym (UVR). Spadek warstwy ozonowej o 1% może prowadzić do wzrostu promieniowania ultrafioletowego na powierzchni Ziemi, a ostatecznie do wzrostu zachorowań na raka skóry.

Światło słoneczne zawiera wiele różnych rodzajów promieni. Najbardziej szkodliwe dla ludzkiej skóry są promienie ultrafioletowe (UV). Do powierzchni Ziemi docierają dwa główne rodzaje promieni ultrafioletowych: UVB i UVA. Promienie UVB powodują oparzenia słoneczne i odgrywają istotną rolę w rozwoju raka skóry. Promienie UVA również odgrywają rolę w rozwoju raka skóry. Ponadto promienie UVA wnikają głębiej w skórę i odgrywają większą rolę w przedwczesnym starzeniu się skóry.

Światło słoneczne zawiera około 500 razy więcej promieni UVA niż UVB. Dlatego ochrona skóry przed szkodliwym działaniem zarówno promieni UVB, jak i UVA jest kluczowa. Tradycyjne filtry przeciwsłoneczne na bazie substancji chemicznych skuteczniej blokują promieniowanie UVB niż UVA.

Współczynnik ochrony przed promieniowaniem ultrafioletowym (UPF) to standardowa miara stosowana do pomiaru skuteczności tekstyliów w ochronie skóry przed szkodliwym promieniowaniem ultrafioletowym (UV). Wraz ze wzrostem świadomości zagrożeń zdrowotnych związanych z ekspozycją na promieniowanie UV, takich jak rak skóry, przedwczesne starzenie się i oparzenia słoneczne, rośnie również zapotrzebowanie na odzież chroniącą przed promieniowaniem UV.

Współczynnik ochrony przed promieniowaniem ultrafioletowym (UPF) wskazuje, ile promieniowania UV tkanina przepuszcza do skóry. Na przykład tkanina o współczynniku UPF 50 przepuszcza jedynie 1/50 (2%) promieniowania UV. Oznacza to, że blokuje 98% promieniowania UVA (315-400 nm) i UVB (280-315 nm). Wyższe wartości UPF oznaczają większą ochronę. W przeciwieństwie do współczynnika ochrony przeciwsłonecznej (SPF), który dotyczy kremów z filtrem, współczynnik ochrony przed promieniowaniem ultrafioletowym (UPF) jest stosowany specjalnie do tekstyliów i uwzględnia zarówno promieniowanie UVA, jak i UVB.

Promieniowanie UV jest główną przyczyną uszkodzeń skóry, w tym najgroźniejszej postaci raka skóry. Tekstylia o wysokim współczynniku ochrony UV (UPF) działają jak skuteczna bariera, zmniejszając potrzebę częstego nakładania kremów z filtrem i zapewniając stałą ochronę podczas długotrwałej ekspozycji na słońce. Badania współczynnika ochrony UV (UPF) przynoszą korzyści konsumentom, producentom i organom regulacyjnym, gwarantując, że tkaniny spełniają normy bezpieczeństwa i niezawodnie sprawdzają się w rzeczywistych warunkach.

Współczynnik ochrony przed promieniowaniem ultrafioletowym (UPF) mierzy się technikami in vitro, obejmującymi głównie laboratoryjne analizy spektrofotometryczne. Metody te obliczają właściwości ochronne tkaniny poprzez ocenę przepuszczalności promieniowania UV przechodzącego przez próbkę tkaniny.

Najczęściej stosowaną metodą pomiaru współczynnika ochrony UV jest spektrofotometria. Polega ona na analizie ilości promieniowania UV przepuszczanego przez tkaninę, zarówno UVB (280–315 nm), jak i UVA (315–400 nm), w zakresie długości fal 280–400 nm. Spektrofotometr mierzy transmitancję widmową tkaniny, a wartość ta jest wykorzystywana do obliczenia współczynnika ochrony UV. Wynik jest korygowany poprzez wyciągnięcie 95-procentowego przedziału ufności i zaokrąglenie do najbliższej wielokrotności pięciu, aby uzyskać ostrożne oceny.

Aby zagwarantować dokładność, tkaniny testuje się w standardowych warunkach:

• Przygotowanie próbek: Próbki reprezentatywne są pobierane z różnych partii, aby uwzględnić zmienność. Próbki są kondycjonowane w celu ustabilizowania wilgotności i temperatury.
• Ekspozycja na promieniowanie UV: Tkaniny poddaje się działaniu kontrolowanego promieniowania UV przy użyciu lamp ksenonowych lub innych źródeł promieniowania UV symulujących światło słoneczne.
• Symulacje w warunkach rzeczywistych: Niektóre testy oceniają współczynnik ochrony przed promieniowaniem ultrafioletowym w warunkach takich jak rozciąganie, zwilżanie lub przyspieszone starzenie (np. po praniu lub długotrwałym wystawieniu na działanie promieni słonecznych), aby odtworzyć warunki użytkowania w rzeczywistych warunkach.

Chociaż standardem jest spektrofotometria in vitro, do określenia współczynnika ochrony przed promieniowaniem ultrafioletowym stosuje się również inne metody:

• Badanie in vivo: Pomiar minimalnej dawki rumieniowej na skórze ludzkiej osłoniętej tkaniną i nieosłoniętej, z wykorzystaniem symulowanego promieniowania słonecznego. Ta metoda jest mniej powszechna ze względu na ograniczenia etyczne i praktyczne.
• Dozymetria: Wykorzystuje dozymetry chemiczne lub biologiczne (np. folie polisulfonowe) do pomiaru transmisji promieniowania UV w warunkach rzeczywistych. Metoda ta uwzględnia promieniowanie rozproszone, co może skutkować wyższymi wartościami UPF w porównaniu z testami laboratoryjnymi.

Na współczynnik ochrony UV wpływa wiele właściwości tekstyliów, co sprawia, że ​​jego pomiar jest złożonym procesem. Czynniki wpływające na współczynnik ochrony UV obejmują:

• Typ włókna: Włókna syntetyczne, takie jak poliester, zapewniają na ogół lepszą ochronę przed promieniowaniem UV niż włókna naturalne, takie jak bawełna, dzięki naturalnym dodatkom blokującym promieniowanie UV.
• Struktura tkaniny: Gęstszy splot (np. skośny) i większa gęstość tkaniny zmniejszają transmisję promieniowania UV w porównaniu z tkaninami luźniej tkanymi lub dzianymi.
• Barwienie i wykańczanie: Ciemniejsze barwniki i wykończenia blokujące promieniowanie UV (np. powłoki nanocząsteczkowe) zwiększają współczynnik ochrony przed promieniowaniem ultrafioletowym poprzez zwiększenie absorpcji lub odbicia promieni UV.
• Warunki użytkowania: Mokre lub rozciągnięte tkaniny zazwyczaj mają niższy współczynnik ochrony UV ze względu na zwiększoną porowatość. Starzenie się materiału w wyniku prania lub ekspozycji na słońce może również obniżyć ochronę UV. Zużyte, rozciągnięte lub mokre tkaniny mogą utracić ochronę UV.

Aby zapewnić spójność, opracowano kilka międzynarodowych norm pomiaru współczynnika ochrony UV. Na przykład:

• Jedną z takich norm jest AS/NZS 4399 Odzież chroniąca przed słońcem – Ocena i klasyfikacja. Norma ta mierzy współczynnik ochrony przed promieniowaniem ultrafioletowym w zakresie UVA i UVB (290–400 nm). Wymaga ona testowania zarówno w warunkach suchych, jak i mokrych.
• Norma nosi nazwę „Metoda testowa AATCC TM183 do pomiaru przepuszczalności lub blokowania promieniowania ultrafioletowego ważonego rumieniem przez tkaniny”. Norma ta mierzy przepuszczalność promieniowania UV przez tkaniny za pomocą spektrofotometru (280–400 nm). Obejmuje ona obliczanie procentowego blokowania promieniowania UPF, UVA i UVB.
• Norma „EN 13758-1 Tekstylia – Właściwości ochronne przed promieniowaniem ultrafioletowym – Część 1: Metoda badania tkanin odzieżowych” określa metody badań służące do określania współczynnika ochrony tkanin przed promieniowaniem ultrafioletowym.
• Norma „GB/T 18830 Tekstylia – Ocena właściwości ochronnych przed promieniowaniem ultrafioletowym” jest podobna do normy EN 13758, ale z chińskim systemem ważenia widmowego promieniowania słonecznego. „Współczynnik ochrony przed promieniowaniem ultrafioletowym co najmniej 40” definiuje się jako ochronę kwalifikowaną.

W związku z tym pomiar współczynnika ochrony przed promieniowaniem ultrafioletowym (UPF) jest kluczowym narzędziem oceny zdolności tekstyliów do ochrony przed promieniowaniem UV, zapewniając bezpieczeństwo konsumenta i niezawodność produktu. Dzięki precyzyjnym metodom, takim jak spektrofotometria, i przestrzeganiu globalnych norm, producenci opracowują wysokiej jakości odzież chroniącą przed promieniowaniem UV, która spełnia rosnące zapotrzebowanie na ochronę przeciwsłoneczną. Wraz z pojawieniem się innowacji, takich jak dodatki blokujące promieniowanie UV i inteligentne tkaniny, testy UVF stale ewoluują, zapewniając lepszą ochronę przed szkodliwym promieniowaniem słonecznym.

Nasza organizacja, która od wielu lat służy firmom i skrupulatnie śledzi globalny rozwój nauki i technologii, zatrudnia zespół doświadczonych specjalistów i dysponuje szeroką infrastrukturą do przeprowadzania testów, pomiarów i analiz w szerokim zakresie dziedzin dla firm ze wszystkich sektorów. Oferujemy również usługi pomiaru współczynnika ochrony przed promieniowaniem ultrafioletowym (UPF).