Измерение коэффициента защиты от ультрафиолета (UPF)

Разрушение озонового слоя в атмосфере Земли часто освещается в новостях, и большинство людей осведомлены об этой серьёзной проблеме. Внеземной солнечный спектр включает в себя ультрафиолетовое излучение диапазона C (от 100 до 280 нм), ультрафиолетовое излучение диапазона B (от 290 до 315 нм) и ультрафиолетовое излучение диапазона A (от 315 до 380 нм). Однако из-за поглощения озоновым слоем в верхних слоях атмосферы ультрафиолетовое излучение диапазона C (UVC) и лишь незначительная часть ультрафиолетового излучения диапазона B (UVA) достигают поверхности Земли. Следовательно, любое разрушение озонового слоя может привести к повышению уровня солнечного ультрафиолетового излучения диапазона B у поверхности Земли.

Значительная часть этого разрушения озонового слоя объясняется выбросами антропогенных фторуглеродов, которые вступают в реакцию с озоном, особенно высоко в стратосфере, уменьшая количество озона, способного защищать от солнечного ультрафиолетового излучения (УФ-излучения). Уменьшение толщины озонового слоя на 1% может привести к увеличению солнечного ультрафиолетового излучения на поверхности Земли и, в конечном итоге, к росту заболеваемости раком кожи.

Солнечный свет содержит множество различных типов лучей. Лучи, наиболее вредные для кожи человека, называются ультрафиолетовыми (УФ). Существует два основных типа ультрафиолетовых лучей, достигающих поверхности Земли: UVB и UVA. UVB-лучи вызывают солнечные ожоги и играют важную роль в развитии рака кожи. UVA-лучи также играют роль в развитии рака кожи. Кроме того, UVA-лучи проникают глубже в кожу и играют более значимую роль в преждевременном старении кожи.

Солнечный свет содержит примерно в 500 раз больше UVA-лучей, чем UVB-лучей. Поэтому защита кожи от вредного воздействия как UVB-, так и UVA-лучей крайне важна. Традиционные химические солнцезащитные средства эффективнее блокируют UVB-лучи, чем UVA-лучи.

Фактор защиты от ультрафиолета (UPF) — стандартный показатель, используемый для оценки эффективности текстильных изделий в защите кожи от вредного ультрафиолетового (УФ) излучения. По мере роста осведомленности о рисках для здоровья, связанных с воздействием УФ-излучения, таких как рак кожи, преждевременное старение и солнечные ожоги, растет и спрос на одежду с защитой от УФ-излучения.

Фактор защиты от ультрафиолета (UPF) показывает, сколько ультрафиолетового излучения ткань пропускает к коже. Например, ткань с UPF 50 пропускает лишь 1/50 (2%) ультрафиолетового излучения. Это означает, что она блокирует 98% лучей UVA (315–400 нм) и UVB (280–315 нм). Более высокие значения UPF указывают на более высокий уровень защиты. В отличие от фактора защиты от солнца (SPF), который применяется к солнцезащитным кремам, фактор защиты от ультрафиолета (UPF) используется специально для текстильных изделий и учитывает как UVA, так и UVB излучение.

Ультрафиолетовое излучение солнца является основной причиной повреждения кожи, включая самую смертельную форму рака кожи. Текстиль с высоким коэффициентом защиты от ультрафиолета (UPF) служит эффективным барьером, снижая необходимость в частом нанесении солнцезащитного средства и обеспечивая стабильную защиту при длительном нахождении на открытом воздухе. Тестирование на коэффициент защиты от ультрафиолета (UPF) приносит пользу потребителям, производителям и регулирующим органам, гарантируя соответствие тканей стандартам безопасности и их надежную работу в реальных условиях.

Коэффициент защиты от ультрафиолетового излучения (UPF) измеряется in vitro методами, в основном с использованием лабораторных спектрофотометрических исследований. Эти методы позволяют рассчитать защитные свойства ткани, оценивая коэффициент пропускания УФ-излучения, проходящего через образец ткани.

Наиболее распространённым методом измерения коэффициента защиты от УФ-излучения является спектрофотометрия. Она заключается в анализе количества УФ-излучения, прошедшего через ткань, как UVB (280–315 нм), так и UVA (315–400 нм) в диапазоне длин волн 280–400 нм. Спектрофотометр измеряет спектральное пропускание ткани, и это значение используется для расчёта коэффициента защиты от УФ-излучения. Результат корректируется путём извлечения 95-процентного доверительного интервала и округления до ближайшего значения, кратного пяти, для получения консервативных оценок.

Для обеспечения точности ткани испытываются в стандартных условиях:

• Подготовка образцов: репрезентативные образцы вырезаются из разных партий для учёта вариабельности. Образцы кондиционируются для стабилизации влажности и температуры.
• Воздействие УФ-излучения: Ткани подвергаются контролируемому воздействию УФ-излучения с использованием ксеноновых дуговых ламп или других источников УФ-излучения, имитирующих солнечный свет.
• Моделирование реальных условий: некоторые тесты оценивают фактор защиты от ультрафиолета в таких условиях, как растяжение, намокание или ускоренное старение (например, после стирки или длительного пребывания на солнце), чтобы имитировать реальное использование.

Хотя стандартом является спектрофотометрия in vitro, существуют и другие методы определения фактора защиты от ультрафиолета:

• Испытания in vivo: измерение минимальной дозы эритемы на защищённой и незащищённой тканями коже человека с использованием имитированного солнечного излучения. Этот метод менее распространён из-за этических и практических ограничений.
• Дозиметрия: использует химические или биологические дозиметры (например, полисульфоновые плёнки) для измерения пропускания УФ-излучения в реальных условиях. Этот метод учитывает рассеянное излучение, что может приводить к более высоким значениям UPF по сравнению с лабораторными испытаниями.

На коэффициент защиты от УФ-излучения влияют многие свойства текстиля, что делает его измерение сложным процессом. На коэффициент защиты от УФ-излучения влияют следующие факторы:

• Тип волокна: Синтетические волокна, такие как полиэстер, как правило, обеспечивают лучшую защиту от ультрафиолета, чем натуральные волокна, такие как хлопок, благодаря содержащимся в них натуральным добавкам, блокирующим УФ-излучение.
• Структура ткани: более плотное переплетение (например, саржа) и более высокая плотность ткани снижают пропускание УФ-излучения по сравнению с неплотно сотканными или трикотажными тканями.
• Окрашивание и отделка: более темные красители и отделка, блокирующая УФ-излучение (например, покрытия наночастицами), повышают фактор защиты от ультрафиолета за счет усиления поглощения или отражения УФ-лучей.
• Условия эксплуатации: Влажные или растянутые ткани, как правило, имеют более низкий коэффициент защиты от УФ-излучения из-за повышенной пористости. Старение вследствие стирки или воздействия солнца также может снизить защиту от УФ-излучения. Изношенные, растянутые или влажные ткани могут потерять УФ-защиту.

Для обеспечения единообразия был разработан ряд международных стандартов для измерения коэффициента защиты от УФ-излучения. Например,

• Одним из таких стандартов является «AS/NZS 4399 Солнцезащитная одежда. Оценка и классификация». Этот стандарт измеряет коэффициент защиты от ультрафиолетового излучения в диапазонах UVA и UVB (290–400 нм). Он требует испытаний как в сухих, так и во влажных условиях.
• Стандарт называется «Метод испытаний AATCC TM183 на пропускание или блокировку эритемно-взвешенного ультрафиолетового излучения тканями». Этот стандарт измеряет пропускание УФ-излучения текстильными материалами с помощью спектрофотометра (280–400 нм). Он включает в себя расчет процентного содержания UPF, UVA и UVB-излучения.
• Стандарт «EN 13758-1 Текстильные изделия. Свойства защиты от ультрафиолетового излучения. Часть 1. Метод испытания тканей для одежды» содержит методы испытаний для определения коэффициента защиты тканей от ультрафиолетового излучения.
• Стандарт «GB/T 18830 Текстиль. Оценка защитных свойств от солнечного ультрафиолетового излучения» аналогичен стандарту EN 13758, но с китайским весовым коэффициентом солнечного спектра. «Коэффициент защиты от ультрафиолетового излучения не менее 40» определяется как квалифицированная защита.

Следовательно, измерение коэффициента защиты от ультрафиолетового излучения (UPF) является важнейшим инструментом оценки УФ-защитных свойств текстильных изделий, обеспечивая безопасность потребителей и надежность продукции. Благодаря точным методам, таким как спектрофотометрия, и соблюдению мировых стандартов, производители разрабатывают высококачественную одежду с защитой от ультрафиолета, отвечающую растущему спросу на защиту от солнца. По мере появления инноваций, таких как добавки, блокирующие УФ-излучение, и «умные» ткани, тестирование на УФ-излучение продолжает развиваться, обеспечивая повышенную защиту от вредного воздействия солнечных лучей.

Наша организация, которая много лет обслуживает бизнес и внимательно следит за мировыми достижениями в области науки и технологий, располагает командой опытных специалистов и обширной инфраструктурой для проведения испытаний, измерений и анализа в различных областях для предприятий всех секторов экономики. Мы также предоставляем услуги по измерению коэффициента защиты от ультрафиолетового излучения (UPF).