Promieniowanie ultrafioletowe w przyrodzie

Promieniowanie ultrafioletowe to promieniowanie elektromagnetyczne o długości fali od 10 do 400 nm. W zakresie tzw. ultrafioletu bliskiego wyodrębnia się trzy pasma : UV-C (200-290 nm), UV-B (290-320nm) i UV-A (320-400nm).
Źródłami tego promieniowania są ciała ogrzane do temperatury powyżej 30000K. Począwszy od tej temperatury ciała zaczynają emitować zauważalne ilości promieniowania UV w postaci widma ciągłego.
W przyrodzie naturalnym źródłem tego promieniowania jest Słońce. Sztucznymi źródłami UV są łuki spawalnicze, bakteriobójcze lampy rtęciowe, lasery itp., gdzie promieniowanie UV zostaje wytworzone w wyładowaniach elektrycznych w gazach lub parach metali.

Wpływ promieniowania UV na materiały i organizm ludzki. Sposoby zabezpieczania się przed niekorzystnym wpływem ultrafioletu na skórę

Szereg reakcji zachodzących w przyrodzie pod wpływem promieniowania ultrafioletowego, np. fotosynteza, ma charakter dobroczynny dla środowiska. Reakcje zachodzące w cząsteczkach białek zmieniają bieg procesów przemiany materii w organizmach sprzyjając ich witaminizacji. Promieniowanie UV-B ma własności antyrachityczne, a jego całkowity brak wiąże się z taką chorobą jaką jest krzywica.

Tq3v0
Z drugiej strony nadmierna ekspozycja tym promieniowaniem powoduje szereg niekorzystnych efektów zarówno w obszarze materii nieożywionej jak i ożywionej. Należą do nich fotodegradacja materiałów izolacyjnych używanych w elektroinstalacjach wystawionych na działanie słońca, materiałów polimerowych używanych we włókiennictwie, budownictwie, przemyśle spożywczym.

Dla ludzi pracujących na wolnej przestrzeni istnieje zagrożenie poparzeń skóry, przedwczesnego starzenia skóry czy też raka skóry.
Organizmy lądowe wykształciły mechanizmy obronne przed promieniowaniem UV. Należą do nich bariery fizyczne blokujące dostęp UV takie jak muszle, pancerze, łuski, pióra, włosy. W przypadku człowieka barierą ochronną jest skóra.

W zależności od strefy geograficznej, klimatycznej gdzie mieszka człowiek występują różne typy skóry. Im dalej na południe tym ludzie posiadają ciemniejszą skórę. Posiadanie ciemnej skóry wykazuje działanie chroniące przed intensywną operacją słoneczną w tych strefach ze względu na zawarty w niej czarny pigment (melaninę), pochłaniający promieniowanie ultrafioletowe. Naświetlenie skóry promieniowaniem ultrafioletowym powoduje, że komórki skóry produkują brązowy pigment odpowiedzialny za naturalną opaleniznę. Efekt ten stanowi także mechanizm obronny przeciw szkodliwym wpływom tych promieni. Jeśli skóra jest wrażliwa, a ilość promieniowania zbyt duża, konieczne jest jej chronienie w sposób sztuczny. Służą temu kremy z substancjami pochłaniającymi promieniowanie oraz osłony z tkanin, dzianin a także okulary.

Kremy nie są zbyt wygodnym środkiem ochronnym. Po około dwóch godzinach wchłaniają się w skórę i następuje utrata ochrony. Także każda kąpiel pozbawia skórę bariery wobec promieniowania UV. Zazwyczaj też wprowadzamy zbyt cienką warstwę kremu. Osoby wrażliwe na składniki kremów (alergicy) muszą zachowywać ostrożność przy wyborze właściwych kosmetyków.

Znacznie wygodniejsze wydaje się zastosowanie odpowiedniej odzieży.
Istnieje powszechne przekonanie, że letnia odzież stanowi w tym względzie doskonałą barierę. Badania dostępnej na rynku odzieży letniej wskazują na to, że około jedna trzecia asortymentu odzieży nie klasyfikuje się, pod względem parametrów barierowych, jako odzież chroniąca przed promieniowaniem UV.

Wskaźniki i parametry charakteryzujące właściwości ochronne badanych materiałów

W celu obiektywnej oceny właściwości ochronnych stosowanych ochron wprowadzono tzw. współczynnik ochrony słonecznej SPF pozwalający na porównywanie zdolności ochronnej różnych materiałów. SPF definiuje się jako stosunek Najwyższego Dopuszczalnego Napromieniowania – MED, dla skóry chronionej preparatem lub inną ochroną, do wartości MED skóry niechronionej, poddanej ekspozycji w tych samych warunkach.
Analogicznym do przedstawionego wyżej wskaźnika dla środków ochronnych (np. tekstyliów), ale wyznaczanym in vitro, jest UPF (Ultraviolet Protection Factor).
Osiągnięcie przez wyrób włókienniczy wartości UPF większej niż 40 klasyfikuje ten wyrób, wg normy PN EN 13758, jako nadający się do produkcji odzieży ochronnej.
Wpływ na barierowość tekstyliów ma wiele czynników. Jako najważniejsze przyjmuje się następujące:

  • budowę przędzy
  • architekturę wyrobu
  • ciężar wyrobu
  • stan fizyczny wyrobu (naprężenia, wilgotność)
  • oddziaływanie procesów związanych z obróbką włókna (obróbka wstępna, procesy wykończalnicze)

Istnieje przekonanie, że im bardziej gruby, ciężki i zwarty jest wyrób, tym lepszą stanowi barierę wobec szkodliwego promieniowania. Spostrzeżenie to wydaje się słuszne, ale odzież oparta na wyrobie o takich cechach nie nadaje się na lekką, przewiewną odzież letnią.
Badania wykonane przez autora wskazują, że istotne znaczenie dla barierowości ma masa powierzchniowa tkaniny. Dodatkowo poprawę parametrów ochronnych tkaniny można uzyskać dzięki odpowiednim zabiegom wykończalniczym.

W procesach wykończalniczych istotne znaczenie mają zastosowane dodatki uszlachetniające, a szczególnie absorbery UV. Wpływ na barierowość tekstyliów mają poszczególne etapy procesu wykończalniczego, a w szczególności barwienie i drukowanie.
Duże znaczenie ma surowiec z którego wykonane są wyroby.

Ubrania ochronne wykonywane z tkanin celulozowych i poliestrowo-celulozowych charakteryzują się niską ochroną przed promieniowaniem, gdyż często wartość SPF wynosi dla nich poniżej 15.

Istotny wpływ na poziom ochrony ma użytkowanie odzieży. Badania wykonane na 250 materiałach pokazały, że w wyniku operacji słonecznej nastąpiła utrata ich zdolności ochrony przeciwsłonecznej o około 15 jednostek SPF.

Wobec olbrzymiej ilości stosowanych barwników, sensowne jest pytanie, które barwniki w najwyższym stopniu poprawiają właściwości barierowe tekstyliów i jakie znaczenie ma kolor wybarwienia. Utrwaliło się przekonanie, że ciemne i intensywne wybarwienia są najlepsze.
Badania własne autora, wykonane dla wybarwionych tkanin bawełnianych (w tej samej procentowości), barwnikami z różnych grup barwnikarskich wskazują, że decydujące znaczenie ma w tym względzie struktura chemiczna barwnika, a nie kolor.

Kolejne, dokładne badania, prowadzone przez autora tylko dla jednej grupy barwników i tkanin, wykonanych z jednego surowca, potwierdziły istotne znaczenie struktury chemicznej barwników, zastosowanych w celu poprawy barierowości tych tkanin. Odpowiednio dobrane barwniki okazały się dobrymi absorberami szkodliwego promieniowania ultrafioletowego.

Autor: dr inż. Krzysztof Krysiak, artykuł dzięki uprzejmości Instytutu Przemysłu Skórzanego

ZOSTAW ODPOWIEDŹ

Please enter your comment!
Please enter your name here