СВЕТОПРОЗРАЧНЫЙ УФ-А-ВЫДЕЛЯЮЩИЙ МАТЕРИАЛ И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ В УСТРОЙСТВАХ ДЛЯ СОЛНЕЧНОГО ЗАГАРА Российский патент 2012 года по МПК C09K9/02 C08K5/16 A61N5/06 G01J1/04 

Изобретение относится к светопрозрачным полимерным материалам: полимерным пленкам, нетканым полимерным материалам и полимерным листам, используемым для защиты от жесткого УФ-излучения во время загара под солнцем.

Известен способ защиты от ультрафиолетового излучения во время загара, состоящий в использовании косметики: светопрозрачных кремов с различной степенью солнцезащитного фактора [1, 2]. В кремах для загара используются ультрафиолетвыделяющие добавки из минеральных и органических веществ: двуокись титана, оксибензон, силикон, стресс-протектионы, микрослюда и другие. Их принцип действия сводится к обычному рассеиванию света и поглощению энергии ультрафиолетового спектра света.

Недостатком таких кремов является то, что входящие в их состав некоторые ингредиенты могут вызвать раздражение кожи или аллергические реакции. Некоторые эфирные масла, например, бергамотовое, сандаловое и мускатное усиливают действие УФ-лучей. Кремы с высоким содержанием жиров затрудняют процесс испарения пота с поверхности кожи, поэтому под их слоем могут образовываться зоны перегрева. Естественных защитных свойств кожи в условиях жесткого ультрафиолета хватает лишь на 15-20 мин. За это время пот, являющийся естественной защитой, за счет содержания в своем составе урокановой кислоты, хорошо поглощающей УФ-излучение, испаряется полностью.

Известно также, что УФ-С-излучение является наиболее коротковолновым и высоко энергетическим излучением с длиной волны от 120 до 280 нм [3, 4, 5]. Регулярное воздействие этого излучения на живые ткани и на кожу человека во время загара может быть достаточно разрушительным. УФ-В-излучение с длиной волны от 280 до 320 нм является излучением средней энергии, оно способствует возникновению во время загара фотокерратита, а в экстремальных случаях вызывает ряд заболевания кожи, в частности, онкологических. Согласно последним исследованиям избыточное действие УФ-лучей ослабляет иммунную систему. УФ-излучение среди всех факторов старения наихудший. Биологическое действие УФ-А-излучения с диапазоном длин волн от 320 до 380 нм во время загара намного меньше УФ-С и УФ-В-излучений. Оно позволяет получать загар без возникновения эритемы (ожога) и других отрицательных последствий. УФ-А- и частично УФ-В-излучение используется в ламповых соляриях. С этой целью на внутреннюю поверхность ламп наносится специальное покрытие.

Из уровня техники известен способ изменения физико-химических свойств изделий из полимеров, в том числе светопрозрачных полимеров и светопрозрачных нетканых полимерных материалов, в частности, повышение их стойкости к УФ-излучению [6]. С целью предотвращения разрушения под действием УФ-излучения и максимального снижения коэффициента пропускания УФ-излучения (УФ-С, УФ-В, УФ-А) в светопрозрачный полимерный материал (полиэтиленовую пленку, нетканые материалы из полимеров, ПВХ-пленку, листовой поликарбонат) и изделия из них вводят светозащитные добавки. Светозащитные добавки представляют собой химические соединения, способные вступать в физические и химические процессы, индуцированного светом разложения. Надежная светостабилизация предполагает подавление или, как минимум, замедление реакций, ответственных за разложение. Светозащитные средства подразделяются на две категории: УФ-абсорберы и УФ-стабилизаторы [7]. Защитное действие УФ-абсорберов основано на абсорбции «вредного» УФ-излучения и преобразовании его в тепло. Принципиальный недостаток УФ-абсорберов состоит в том, что для создания действенной защиты необходима определенная толщина слоя. В изделиях с малым поперечным сечением (волокна, пленки) может быть достигнут лишь ограниченный защитный эффект. Более толстые слои преимущественно используются в светопрозрачных упаковках для защиты от УФ-излучения светочувствительных продуктов и другого содержимого. Наряду с классом УФ-абсорберов, наибольшее значение имеют УФ-светостабилизаторы, действующие в качестве ловушек радикалов. Использование УФ-стабилизаторов позволяет получить долговечные светостойкие, светопрозрачные изделия из полиолефинов (парниковая пленка, прозрачные упаковки, бутылки и др.). Концентраты светостабилизаторов-фильтров изготавливаются на основе высокоэффективных добавок ведущих фирм-изготовителей «Клариант», «Сиба», «Дюпон» и др. При этом ставится цель максимального поглощения всего спектра ультрафиолетового излучения - УФ-С, УФ-В, УФ-А. Рекомендуемые добавки концентрата-светостабилизатора, содержащие 10% светостабилизатора, в зависимости от назначения, толщины, условий эксплуатации составляет 1-6% [6]. Так, в светопрозрачные пленки с целью предотвращения разрушения и максимального пропускания вредного УФ-излучения (УФ-С, УФ-В, УФ-А) толщиной 70-90 мкм вводили 1-8% концентрата светостабилизатора, в пленки толщиной 150-200 мкм вводили 1% концентрата светостабилизатора. Поглощение жесткого ультрафиолетового излучения (УФ-С, УФ-В) достигает при этом 85-95% [6]. Таким образом, можно сделать вывод, что особенностью светостабилизаторов в пределах указанных концентраций является практически полное поглощение УФ-С- и УФ-В-излучения и пропускание УФ-А-излучения. Выявленная закономерность явилась основанием проведения необходимых дополнительных исследований.

Таким образом, целью настоящего изобретения является получение светопрозрачного полимерного материала (полимерных пленок, нетканых полимерных материалов, полимерных листов), максимально пропускающего УФ-А-излучение и поглощающего УФ-В- и УФ-С-излучения, и последующего его использования в устройствах для солнечного загара.

Поставленная цель достигается тем, что в светопрозрачные полимерные пленки, нетканые полимерные материалы или полимерные листы вводят концентрат светостабилизатора-фильтра в количестве, обеспечивающем максимальное пропускание УФ-А-излучения с диапазоном длин волн 320-380 нм и поглощение УФ-В- и УФ-С-излучений с диапазоном длин волн 270-320 нм. УФ-С-излучение с диапазоном длин волн менее 270-290 нм обычно задерживается озоном и кислородом в верхних слоях атмосферы и практически не достигает поверхности Земли. Количество вводимого концентрата светостабилизатора-фильтра подбирается в зависимости от толщины и вида полимерного материала. Чем тоньше пленка, тем больше светостабилизатора-фильтра следует добавлять. Полученный светопрозрачный полимерный материал используют для изготовления устройств для солнечного загара. Устройства выполняются в виде зонтов, пляжных или бытовых, с куполами из упомянутого светопрозрачного материала, лежаков с навесами из упомянутого светопрозрачного материала, бассейнов, беседок, торговых павильонов, кафе с крышами из упомянутого светопрозрачного материала, соляриев коллективных и индивидуальных и др.

Заявленное изобретение поясняется чертежами:

на фиг.1 показана степень пропускания лучей УФ-спектра при вводе концентратов светостабилизаторов-фильтров в пленку из полиэтилена высокого давления (ПЭВД) 15803-020 толщиной 40 мкм; кривая 1 получена для пленки, содержащей 3% вес. концентрата ПФ0011/95-ПЭ, кривая 2 получена для пленки, содержащей 3% концентрата ПФ0011/80-ПЭ, кривая 3 получена для пленки, содержащей 0,5-0,7% вес. концентрата ПФ0011/95-ПЭ;

на фиг.2 показана конструкция индивидуального солярия секционного типа;

на фиг.3 показан зонт, оборудованный выносными датчиками УФ-дозиметра над и под светопрозрачным полимерным материалом.

Нами проводились эксперименты по получению светопрозрачного УФ-А-выделяющего материала из светопрозрачных полимерных пленок, нетканых полимерных материалов и полимерных листов. В качестве светостабилизаторов-фильтров были использованы концентраты на основе HALS (hindered amine light stabilizers - пространственно затрудненных аминов) (Hostavin® N20, Recyclossorb® 550), бензотриазолов (Tinuvin® 326), бензофенонов (Chimassorb® 81, Hostavin® ARO 8) и др. В процессе исследования было установлено, что снижение количества вводимого концентрата светостабилизатора-фильтра ниже 1% приводило к значительному росту коэффициента пропускания УФ-А-излучения и незначительному росту коэффициента пропускания УФ-С-, УФ-В-излучений. В процессе производства светопрозрачного ультрафиолетвыделяющего полимерного материала в гранулированный исходный полимер вводился концентрат светостабилизаторов различных марок с различным процентным содержанием по весу. Наилучшие результаты были получены при использовании 10%-ных концентратов, выпускаемых ООО НПФ «Барс-2» г.Петербург, «Баско»: ПФ0011/80-ПЭ на основе светостабилизаторов марки Chimassorb® 81, и ПФ0011/95-ПЭ на основе светостабилизаторов марок Tinuvin® 326 и Chimassorb® 81; ТУ 2243-001-23124265-2000 (см. фиг.1 и Таблицу). При введении в светопрозрачный материал (полимерные пленки, нетканые полимерные материалы и полимерные листы) концентрата светостабилизатора-фильтра ПФ0011/95-ПЭ в количестве 0,5-0,7% достигается максимальный ультрафиолетвыделящий эффект: УФ-А-излучение проходит до 37-90% (фиг.1; кривая 3).

Следует отметить, что ультрафиолетвыделяющий эффект в заявленных устройствах для солнечного загара не будет зависеть ни от площади покрываемого устройства, ни от формы покрытия тела загорающего или группы загорающих. В коллективных и индивидуальных соляриях необходимо предусматривать вентиляционные устройства различного принципа действия. Так, в индивидуальном солярии секционного типа (фиг.2), изготовленном из светопрозрачного УФ-А-выделяющего материала (1), закрывающем тело загорающего, достаточно предусмотреть 2-3 вентиляционных разрыва (2) между полусферическими секциями, которые во время загара необходимо периодически менять. В коллективных соляриях необходимо предусматривать приточно-вытяжную вентиляцию. Возможно также осуществлять кондиционирование воздуха, загорая при пониженных температурах. Солярии такого типа показаны для больных, страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями.

С целью предотвращения преждевременного старения и разрушения под солнцем светопрозрачного полимерного материала, в устройствах могут быть предусмотрены соответствующие механизмы (выдвигающиеся, сматывающиеся и др.).

Интенсивность УФ-излучения растет по мере приближения к экватору и увеличения высоты над уровнем моря. Наблюдаемое в последнее время истощение озонового слоя вызывает дополнительное увеличение интенсивности УФ-излучения. С целью контроля времени загара предлагается устройства для загара оборудовать УФ-дозиметром (3) с выносными датчиками (4), установленными над и под светопрозрачным УФ-А-выделяющим материалом (фиг.3).

  Длина волны Пленка, содержащая 3% концентрата ПФ0011/95-ПЭ Пленка, содержащая 3% концентрата ПФ0011/80-ПЭ Пленка, содержащая 0.5-0.7% концентрата ПФ0011/95-ПЭ Пропускание, % Поглощение, % Пропускание, % Поглощение, % Пропускание, % Поглощение, % УФ-С (270-280 нм) 1-1 99-99 10-7 90-93 20-20 80-80 УФ-В (280-320 нм) 1-3 99-97 7-10 93-90 20-35 80-65 УФ-А (320-380 нм) 3-27 93-73 10-60 90-40 37-90 67-10

Источники информации

1. Домашний доктор АОЗТ «Паритет», 1997 г.

2. Красота и здоровье женщины, М.: Кристина и С, 1994 г.

3. Артамонова В.Г., Шталов Н.Н. Профессиональные болезни, Медицина, 1996 г.

4. Лапин В.Л. Безопасность жизнедеятельности, М., 2001 г.

5. Адо В.Л. Патологическая физиология. Издательство Томского Государственного университета, 1994 г.

6. Ассортимент концентратов «БАСКО» научно-производственной фирмы «Барс-2», ООО НПФ Барс-2, Санкт-Петербург, 2008 г.

7. RU 2036217 C1, 27.05.1995.

Изобретение относится к области защиты от жесткого УФ-излучения во время загара под солнцем. Оно предусматривает использование светопрозрачных полимерных материалов - полимерных пленок, нетканых полимерных материалов и полимерных листов, которые содержат концентрат светостабилизатора-фильтра в количестве, обеспечивающем максимальное пропускание УФ-А-излучения с диапазоном длин волн 320-380 нм и максимальное поглощение УФ-С-, УФ-В-излучений с диапазоном длин волн 270-320 нм. Такие светопрозрачные полимерные материалы могут быть использованы для изготовления различных устройств для солнечного загара: зонтов, пляжных или бытовых, с куполами из упомянутого светопрозрачного материала, лежаков с навесами из упомянутого светопрозрачного материала, бассейнов, беседок, торговых павильонов, кафе с крышами из упомянутого светопрозрачного материала, соляриев коллективных и индивидуальных и др. Изобретение обеспечивает исключить вредное влияние на кожу УФ-фильтров в светопрозрачных кремах для загара. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

1. Светопрозрачный УФ-А-выделяющий материал для солнечного загара, характеризующийся тем, что он представляет собой полимерный материал в виде пленок, нетканых полимерных материалов или полимерных листов, содержащих концентрат светостабилизатора-фильтра в количестве, обеспечивающем максимальное пропускание УФ-А-излучения с диапазоном длин волн 320-380 нм и максимальное поглощение УФ-С-, УФ-В-излучений с диапазоном длин волн 270-320 нм.

2. Светопрозрачный УФ-А-выделяющий полимерный материал по п.1, отличающийся тем, что количество концентрата светостабилизатора-фильтра подбирается в зависимости от толщины и вида полимерного материала.

3. Устройство для солнечного загара, изготовленное с использованием светопрозрачного материала по п.1 или 2.

4. Устройство для загара по п.3, представляющее собой пляжный или бытовой зонт с куполом из светопрозрачного материала по п.1 или 2.

5. Устройство для загара по п.3, представляющее собой пляжный лежак с навесом из светопрозрачного материала по п.1 или 2.

6. Устройство для загара по п.3, представляющее собой бассейн, беседку, торговый павильон или кафе с крышей из светопрозрачного материала по п.1 или 2.

7. Устройство для загара по п.3, представляющее собой коллективный или индивидуальный солярий.

8. Устройство по любому из пп.3-7, отличающееся тем, что в него вмонтирован УФ-дозиметр с выносными датчиками, установленными над и под светопрозрачным УФ-А-выделяющим полимерным материалом.