Jonk Fuerscher UV-Licht

Transkript

1 Jonk Fuerscher UV-Licht Einleitung In unserem Projekt behandeln wir das Thema UV-Strahlung, die Durchlässigkeit von Stoffen für UV-Strahlung, bzw. wie schützt man sich am besten vor oder gegen UV-Strahlung? Dieses Thema betrifft uns alle, denn wir werden ständig mit UV-Strahlung konfrontiert. Diese Strahlung fällt uns am meisten auf wenn wir im Urlaub sind, egal ob wir in den Süden oder in den Skiurlaub fahren. Wir machen uns Gedanken wie wir uns kleiden und welchen Sonnenschutzfaktor wir benutzen sollen, ausserdem fragen wir uns ob wir lieber eine preiswerte oder eine Markensonnenbrille benutzen sollen. Um zu wissen welche Sonnenschutzcreme man benutzen soll muss man einige Faktoren beachten die hier eine wichtige Rolle spielen z.b. ob man helle Haut hat, welchem Hauttyp man angehört, ob man Sommersprossen oder blondes Haar hat, all dies sind Indizien um die geeignete Sonnenschutzcreme zu finden. Eine Sonnencreme enthält chemische oder mineralische Filter, diese wandeln die UV-Strahlung in Wärme um. Der Schutzfaktor ist hoch wenn viele dieser chemischen oder mineralischen Filter darin enthalten sind. Sonnenbrillen funktionieren ähnlich, sie filtern den schädlichen UV-Teil des Lichtes (sie blockieren ihn) und lassen das unschädliche Licht zum Auge dringen. In Europa sin Produkte die eine gute Qualität haben mit dem CE- Siegel ausgezeichnet. Das CE-Siegel bei Sonnenschutzbrillen bedeutet dass die Sonnenschutzbrille zwischen nm Wellenlänge (den sichtbaren Bereich des Lichtes) schützt, UV-Licht ist der nicht sichtbare Bereich der allerdings für unsere Augen schädlich ist. Die sich aus den oben angesprochenen Themen ergebenden Fragen haben wir versucht im Rahmen der vorliegenden Arbeit zu beantworten. Wir haben Versuche mit einem UV-Messgerät gemacht, haben Sonnencremes und Sonnenbrillen auf ihre UV-Durchlässigkeit getestet. Beteiligte an dieser Untersuchung waren Mika Schmit, Daniela Ilie und Florian Maly, unser Tutor war M.Schnichels.

2 Methode Material: -ein Styroporblock, (Halterung für den Sensor) -eine UV-Lichtquelle, (UV-Lampe, die UV-A Licht ausstrahlt) -ein UV-Messgerät, (misst UV-Strahlung) -Objektträger, (Glasplatte) -eine Schutzscheibe. 1) In den Styroporblock wird oberhalb eine Einkerbung reingeschnitten, um den Sensor des Messgeräts darin zu platzieren. Unterhalb der Einkerbung wurden zwei Schrauben auf gleicher Höhe reingedreht. Diese dienen als Halterung, um den Abstand zwischen UV-Lampe und Sensor zu sichern. (Ausserdem halten die Schrauben die UV-Lampe) 2) Nun kann man die UV-Lichtquelle bzw. die UV-Lampe auf die Schrauben platzieren, damit die Distanz zur Lichtquelle immer die gleiche bleibt. 3) Um den Versuchsaufbau stellt man die Schutzscheibe auf, damit man nicht direkt in die Lampe schauen kann. 4) Den Sensor legt man in die Einkerbung und platziert in so dass er stabil liegt. Der Sensor ist über ein Kabel mit dem Messgerät verbunden. Man kann also direkt vom Messgerät die Werte ablesen und kann das Messgerät aber auch mit einem Computer verbinden imd kann dann die Messwerte grafisch auswerten. 5a) Vor der eigentlichen Messung nimmt man den Höchstwert (UV- Strahlungs- Intensität der UV-Lampe) um einen Anhaltspunkt zu haben und die Werte nach der Messung mit ihm berechnen zu können. Wenn man dies getan hat kann man mit der eigentlichen Messung anfangen. Man schiebt die Testobjekte zwischen den Sensor und die UV-Lampe und kann nun den UV- Wert (in W/m²) ablesen der durch das Testobjekt fällt. Zu der Auswertung der Versuche gehört auch die Berechnung. (Siehe roten Kasten 1 für die Sonnenschutzcremes und 2 für die Sonnenschutzbrillen.)

3 5b) Um eine Messung mit den Sonnenschutzcremes zu machen, muss man am Anfang den Höchstwert (UV-Strahlungs-Intensität der UV-Lampe) nehmen um einen Anhaltspunkt zu haben. Danach verteilt man die Sonnenschutzcreme gleichmässig auf dem Objektträger mit einer Spachtel bzw. mit einem Messer. Dann kann man das Testobjekt so zwischen den Spalt der UV-Lampe und den Sensor halten. Nun kann man den UV-Wert (in W/m²) ablesen der durch das getestete Objekt fällt (Zur Auswertung der Versuche gehört eine Berechnung, siehe roten Kasten 1). Messaufbau zur Ermittlung der UV-Filterung (Bild 1): (3) Schutzscheibe (2) UV-Lampe (4)Sensor (1) Halterung (4) Messgerät Spalt zwischen UV-Lampe und Sensor (in diesen Spalt werden die Testobjekte eingefügt) (4)Messgerät (4)Sensor (1)Halterung (2)UV- Lampe Testobjekt

4 Ergebnisse Sonnenschutzcremes Versuchsangaben (siehe Methode 5b) Man konnte beobachten dass fast alle Sonnencremes auch die mit Schutzfaktor 20 eine Filterung von über 90% bieten. (Bild 2 und 3) Die Sonnencreme von Vichy hat jedoch nicht das gehalten was als Schutzfaktor angegeben war. Ihr angegebener Schutzfaktor war 30 sie bot allerdings nur eine Filterung von 16,1%, was im direkten Vergleich deutlich schlechter ist als die Biotherm diese bietet den gleichen angegebenen Schutzfaktor und hat ein Filterung von 97,5%. Auf Grund dieses niedrigen Filterungswertes der Vichy Sonnenschutzcreme wurde die Messung mehrmals wiederholt. Bei den Wiederholungsmessungen wurde das Ergebnis jeweils bestätigt. Die ungefiltert auf die Haut auftreffende UV-Strahlung ändert sich von Sonnenschutzfaktor 20 auf 50 um den Faktor 2,4 und von 20 auf 30 um den Faktor 1,7. Die folgende Formel zeigt wie die Filterung berechnet wurde: Berechnungsformel für den Schutzfaktor (roter Kasten1) : Schutzfaktor = (Energie nach Objektträger - Energie nach Sonnencreme) x 100 Energie nach Objektträger (%) Einheit: W/m² Watt pro Quadratmeter Höchstwert (W/m²) Objektträger (W/m²) Gemessene UV-Strahlung ( W/m²) Bild 2 Angegebener UV-Schutzfaktor ( W/m²) Gemessener Schutzfaktor in Prozent (%) Vichy 17,2 14,58 12, ,1 La Roche- Posay 17,0 13,96 0, ,1 Biotherm 17,2 14,74 0, ,5 Garnier Ombre Solaire Golden Protect 16,90 12,96 0, ,2

5 Filter Wirkungsgrad über Schutzfaktor 100 Gemessener Schutfaktor in (%) Angegebener Schutzwert auf Sonnenschutzcreme (Bild 3) Gemessene UV-Strahlung nach Sonnenschutzcreme (in W/m²) 20 gemessener Schutzfaktor (in W/m²) Angegebener Schutzwert auf Sonnenschutzcreme (Bild 4)

6 (Bild 5) Filterungsgrad der getesteten Sonnenschutzcremes UVA-Strahlungsschutz in (%) Vichy La Roche Posay Biotherm Garnier Ambre Solaire Schematischer Aufbau (Bild 6): UV- Srahlungsenergie der UV-Lampe UV- Strahlungsenergie nach Objektträger UV- Strahlungsenergie nach Sonnencreme Objektträger Sonnenschutzcreme Sensor

7 Sonnenschutzbrillen Was auffällt ist, dass fast alle Sonnenschutzbrillen einen Schutzfaktor von 98% haben. Man kann in Bild 6 erkennen dass die Tag Heuer Sonnenbrille den niedrigsten UV-Schutzfaktor mit 90% bietet. Formel zur Berechnung der UV-Filterung (Kasten 2): Schutzfaktor = (Energie der UV-Lampe - Energie nach Sonnenbrille) x 100 Energie der Uv-Lampe (%) Bild 7 Höchstwert (W/m²) Gemessene Werte mit Sonnenbrille (W/m²) Berechneter UV- Schutzfaktor in (%) Tag-Heuer 16 1,48 90 H&M 16,04 0,26 98 Cellio 16,06 0,26 98 Oakley 16,41 0,26 98 Ray ban 16,23 0,26 98 Vogue (mit Stärke) Billigbrille (kein CE-Siegel) 16,68 0, ,46 0,26 98

8 UV-Strahlungsschutz in (%) Tag Heuer H&M Cellio Oakley Ray ban Vogue Billigbrille 89 91,25 93,5 95,75 98 Energiefluss der UV-Strahlung bei der Messung der Sonnenschutzbrillen (Bild 9): UV- Strahlungsenergie der UV.Lampe Sonnenbrillenglas Berechneter Schutzfaktor in (%) (Bild 8) UV- Strahlungsenergie nach dem Sonnenbrillenglas Sensor

9 Diskussion Sonnenschutzcremes Bei den Sonnenschutzcremes konnte man beobachten, dass die angegebenen Werte meistens auch eingehalten wurden. Doch als Kunde sollte man davon ausgehen können dass die angegebenen Schutzfaktoren zu 100% mit dem wirklichen Schutzfaktor übereinstimmen. Unsere Versuche zeigten dass dies wohl nicht immer der Fall ist.( Bild 2 und 3) Um die Sonnenschutzcremes messen zu können mussten wir die Emulsion auf einen Objektträger auftragen. Die Objektträger könnten unterschiedlich sein was zu Unregelmäßigkeiten führen konnte, wir berücksichtigten dies auch in der (Formel) Berechnung. Sonnenschutzbrillen Die meisten Sonnenschutzbrillen bieten einen optimalen Schutz vor UV- Strahlung. Doch auch hier sind wir in den Versuchen auf negativ Ausnahmen gestoßen. Als Kunde sollte man davon ausgehen können dass alle Sonnenschutzbrillen mit dem CE-Siegel einen optimalen UV-Schutz bieten. Eine Überraschung war es dass eine Billigbrillle ohne CE-Siegel im Test gut abgeschnitten hat. Die Tatsache dass 6 von 7 Produkten exakt den gleichen UV-Filterungsgrad erreichen, lässt vermuten dass sowohl Billighersteller als auch Exklusivhersteller das gleiche Rohmaterial in ihre Brillen verarbeiten (Brillenglas). In diesem Zusammenhang könnte es für den Kunden sinnvoll sein, wenn bei Sonnenschutzbrillen ähnlich wie bei Sonnenschutzcremes Schutzfaktoren angegeben werden. Um die Sonnenschutzbrillen messen zu können mussten diese zwischen Sensor und UV-Lampe eingeführt werden. Doch obwohl wir eine Halterung gebaut haben verschob sich der Sensor manchmal leicht, so dass man ihn wieder auf den 100% Höchstwert abstimmen musste. Aber auch auf dies haben wir in der Berechnung Rücksicht genommen.

10 Zusammenfassung Sonnenschutzbrillen In unseren Versuchen mit Sonnenschutzbrillen haben die meisten Sonnenschutzbrillen bei unseren Versuchen gut abgeschnitten. Es gab kaum negative Ausnahmen. In unseren Versuchen hatten 6 Sonnenschutzbrillen das CE-Siegel. 5 der Sonnenschutzbrillen mit dem CE-Siegel wurden mit dem gleichen UV- Schutzwert von 98% gemessen. Auch eine Billigbrillle ohne das CE-Siegel konnte aus den Versuchen mit guten Werten hervorgehen. Bis auf ein Produkt zeigen alle Sonnenschutzbrillen einen Filterungsgrad von 98%. Die schlechteste (90%) Sonnenschutzbrille zeigte gegenüber der besten (98%) eine um 5,7 fach höhere UV-Strahlenbelastung des Auges. Von der EU (CE-Siegel) werden Sonnenschutzbrillen empfohlen die einen Schutzfaktor von 90% gewährleisten. Dieser Wert wird auch von der Sonnenschutzbrille mit dem schlechtestem Ergebnis erreicht. Sonnenschutzcremes In unseren Versuchen mit Sonnenschutzcremes haben wir beobachten können dass der angegebene Schutzfaktor auch meist eingehalten wurde. Allerdings müsste der angegebene Schutzfaktor 100% mit dem gemessenen Schutzfaktor übereinstimmen und dies tut er nicht immer, was einen Konsumenten verwirren und schädigen kann. Bis auf ein Produkt lagen die Sonnenschutzcremes alle über einem Filterungswert von 95%. Zwei Produkte mit Schutzfaktor 30 unterschieden sich im Bezug auf die Strahlungsbelastung der Haut um den Faktor 35 (die Sonnenschutzcreme von Vichy 12,22 W/m², Biotherm 0,35 W/m²). Die UV-Strahlenbelastung der Haut liegt bei einem angegebenen Schutzfaktor 20 um Faktor 2,4 höher als bei einem Schutzfaktor 50 (Anhang) Die UV-Strahlenbelastung der Haut liegt bei einem angegebenen Schutzfaktor 20 um Faktor 1,7 höher als bei einem Schutzfaktor 30 (Anhang)

11 Index Sonnencreme Wikipedia UV-Strahlung Wikipedia Sonnenbrillen Wikipedia Chemie: wie funktioniert Sonnenmilch Nachwort An dieser Arbeit beteiligten sich Mika Schmit, Daniela Ilie, Florian Maly. Wir bedanken uns bei M.Schnichels unserem Tutor der uns das Material wie z.b. das UV-Messgerät zur Verfügung stellte und uns bei der Arbeit begleitete, bei der Jonk Fuerscher Organisation die uns mit einer UV-Lampe unterstützte und wir bedanken uns bei Rodrigo Vergara der die UV-Lampe organisiert hat. Anhang 0,7 Gemessene UV-Strahlung ohne Vichy (in W/m²) gemessener Schutzwert (inw/m²) 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0, angegebener Schutzwert auf Sonenschutzcreme