O que é uma lona resistente aos raios UV? A lona resistente aos raios UV é a proteção ideal para equipamentos de uso externo.

Lonas comuns podem se tornar quebradiças e desbotar após apenas alguns meses sob o sol escaldante, mas lonas com tratamento especial podem permanecer resistentes como novas por anos. O motivo disso reside na combinação da engenharia de materiais com a tecnologia fotoquímica.

Se uma barraca for exposta continuamente à luz solar por dois meses, pequenos furos começarão a aparecer nas fibras de poliéster, causando danos graduais. Mesmo lonas revestidas de PVC de alta qualidade, sem tratamento de proteção UV, tornar-se-ão visivelmente quebradiças, desbotadas e, por fim, perderão sua função protetora em cerca de um ano.

Os danos causados pelos raios ultravioleta (UV) vão além de simplesmente envelhecer a lona; eles iniciam uma série de reações químicas em nível molecular. Essas reações eventualmente levam à falha completa da lona. Lonas tratadas com processos resistentes aos raios UV são a proteção ideal para equipamentos de uso externo.

I. O impacto dos raios UV nas lonas

O impacto dos raios UV nas lonas é muito mais complexo do que o "desgaste" visível que observamos. Na realidade, esse impacto inicia uma série de reações químicas a nível molecular, que acabam por causar a ruptura total da lona. Mas como esse processo ocorre?

Danos moleculares em lonas causados por raios UV

Os raios ultravioleta da luz solar possuem alta energia, capaz de quebrar ligações químicas e desencadear reações de fotodegradação em materiais fibrosos. Em fibras poliméricas comuns, como as de poliéster e polipropileno, os raios UV causam a quebra das cadeias moleculares, levando a uma diminuição do grau de polimerização e à redução das propriedades mecânicas das fibras.

Fotodegradação de tecido base de poliéster

Esses danos são particularmente evidentes em tecidos de base de poliéster (PET). Experimentos mostram que, sob condições simuladas de luz natural, após 56 dias de exposição aos raios UV, orifícios e fraturas microscópicas aparecem na superfície das fibras de poliéster, com claros sinais de danos.

Simultaneamente, a exposição aos raios UV também pode desencadear reações de oxidação em materiais fibrosos, gerando novos grupos funcionais, como grupos carbonila e hidroxila. Isso não só altera a estrutura química das fibras, como também causa mudanças de cor, levando ao amarelamento e à descoloração.

Degradação foto-oxidativa do revestimento de PVC

Para materiais com revestimento superficial de cloreto de polivinila (PVC), o processo de degradação foto-oxidativa é mais complexo. Os raios UV promovem a reação de desidrocloração nas cadeias moleculares do PVC, formando estruturas de ligações duplas conjugadas. Essa é a principal razão pela qual os produtos de PVC ficam amarelados e quebradiços após exposição prolongada ao sol.

Deterioração tangível do desempenho

Esses danos em nível molecular se manifestam gradualmente em alterações de desempenho perceptíveis aos usuários, geralmente se desenvolvendo ao longo do seguinte período:

Estágio 1: Primeiros Sinais (Semanas a Meses)

Ligeiro desbotamento ou amarelamento da cor; diminuição do brilho da superfície.
Testes profissionais podem detectar uma diminuição de 5 a 10% na resistência à tração, mas isso não é facilmente perceptível a olho nu.

Estágio 2: Declínio de desempenho (após vários meses)

Desbotamento visível da cor; podem aparecer pequenas fissuras na superfície.
O material fica mais rígido e quebradiço; a resistência ao rasgo diminui em 20 a 40%; a impermeabilidade começa a deteriorar-se.

Estágio 3: Falha total (cerca de um ano ou menos)

O material torna-se extremamente quebradiço, partindo-se com uma tensão mínima.
O revestimento impermeável falha completamente.
A perda de resistência do tecido base ultrapassa 50%, comprometendo sua função básica.

II. Irradiância no Espectro Solar

Os raios ultravioleta provêm principalmente do Sol. O espectro emitido pelo Sol contém radiação de diferentes comprimentos de onda, incluindo a radiação ultravioleta (UV). Com base no comprimento de onda, a radiação UV pode ser dividida em três tipos: UVA, UVB e UVC. A UVC, devido ao seu comprimento de onda mais curto, é quase completamente absorvida ao atravessar a atmosfera terrestre, tendo, portanto, um impacto mínimo na vida na superfície. No entanto, a UVA e parte da UVB conseguem penetrar a atmosfera e atingir o solo.

Energia de radiação em regiões específicas

A irradiância no espectro solar refere-se à energia da radiação solar recebida por unidade de área. Essa energia existe na forma de diferentes comprimentos de onda, do ultravioleta à luz visível e ao infravermelho, constituindo um espectro contínuo. A irradiância solar medida na superfície da Terra ou em uma região específica é influenciada não apenas pela energia emitida pelo próprio Sol, mas também está intimamente relacionada a fatores como condições atmosféricas, localização geográfica (latitude), mudanças sazonais e horário do dia.

Por exemplo, em dias claros e sem nuvens, a irradiação solar recebida na superfície é muito maior do que em dias nublados. Da mesma forma, as regiões próximas ao equador geralmente recebem uma quantidade total de energia solar diária maior ao longo do ano em comparação com as regiões polares. Além disso, a órbita elíptica da Terra ao redor do Sol e a inclinação de seu eixo causam variações no ângulo de incidência solar entre as estações do ano, afetando assim a irradiação solar recebida em diferentes locais da Terra.

Portanto, para uma região específica, a energia de radiação recebida é resultado de variáveis complexas, exigindo a consideração de múltiplos fatores para um cálculo preciso.

A seguir, apresentamos uma tabela com a intensidade de radiação UV em algumas regiões.

Região	kLy	Região	kLy	Região	kLy
Áustria	80	El Salvador	140	Luxemburgo	80
Afeganistão	180	Etiópia	140	Líbia	180
Alasca	70	Finlândia	70	Madagascar	140
Argélia	160	France	120	Mali	200
Angola	120	Alemanha	80	Malta	160
Argentina	160	UK	70	Malaysia	140
Australia	180	Grécia	120	Marrocos	160
Bahamas	140	Guatemala	140	Mauritânia	180
Bahrein	200	Guiana	120	Mexico	160
Bélgica	80	Haiti	160	Moçambique	160
Birmânia	120	Honduras	140	Nepal	160
Bolívia	140	Hungria	80	Netherlands	80
Brazil	120	India	180	Nicarágua	140
Bulgária	100	Indonesia	140	Níger	200
Canada	100	Iraque	180	Norway	70
Chade	200	Irão	180	Nova Zelândia	120
Chile	140	Israel	180	Omã	160
China	140	Itália	120	Paquistão	180
Colômbia	100	Jamaica	160	Panamá	40
Costa Rica	140	Japan	100	Paraguai	160
Cuba	140	Jordânia	180	Peru	140
Chipre	140	Quênia	140	Philippines	140
Dinamarca	70	Kuwait	180	Polônia	80
Egito	200	Korea	120	Portugal	40
Equador	120	Líbano	180	Roménia	100

III. Os princípios científicos da resistência aos raios UV

As lonas resistentes aos raios UV oferecem proteção por meio de dois mecanismos principais: reflexão física e conversão química.

Reflexão física: Tratamentos de superfície (PVDF, dióxido de titânio (branco de titânio), acrílico)

A reflexão física é obtida principalmente por meio de tratamentos de superfície, incluindo revestimento de PVDF, adição de dióxido de titânio (branco de titânio) e tratamento acrílico. Materiais inorgânicos como dióxido de titânio e óxido de zinco, devido ao seu alto índice de refração, podem dispersar os raios UV, impedindo sua penetração.

Conversão química: Revestimento de PVC (Adição de absorvedores de UV e estabilizadores de luz ao PVC)

A conversão química envolve principalmente a adição de absorvedores de UV e estabilizadores de luz ao revestimento de PVC. Os absorvedores de UV são compostos orgânicos que absorvem a radiação UV na faixa de comprimento de onda de 270 a 400 nm. Por meio de processos como a formação de ligações de hidrogênio estáveis e anéis de quelação de ligações de hidrogênio, eles convertem essa energia em calor e a dissipam.

O objetivo principal de ambos os mecanismos é impedir a quebra das cadeias poliméricas, resistindo assim ao envelhecimento e à fragilização e mantendo a resistência. Eles também impedem a decomposição das moléculas de pigmento/corante, resistindo assim ao desbotamento.

IV. Significado e padrões do valor UPF

O que é o valor UPF?

O Fator de Proteção Ultravioleta (FPU) é o indicador internacionalmente reconhecido para medir a capacidade de proteção solar dos tecidos. O valor do FPU representa a proporção entre o efeito médio da radiação UV na pele desprotegida e o efeito na pele protegida pelo tecido. Um valor de FPU mais alto indica melhor proteção.

De acordo com a norma nacional chinesa GB/T 18830-2009 “Têxteis – Avaliação das propriedades de proteção contra a radiação ultravioleta solar”, um produto só pode ser rotulado como “produto de proteção UV” quando seu UPF for superior a 40 e sua transmitância UVA for inferior a 5%.

Principais classificações e transmitância

As principais classificações de avaliação são as seguintes:

UPF 15-24: Boa proteção
UPF 25-39: Proteção muito boa
UPF 40-50+: Excelente proteção
Quando o UPF ultrapassa 50, o impacto de um aumento adicional no valor do UPF sobre a proteção humana torna-se insignificante. Portanto, a classificação UPF mais alta para têxteis na China é 50+.

Diferença importante: UPF vs. SPF

É importante notar que UPF e SPF são bem diferentes: UPF é um indicador de proteção para tecidos, enquanto SPF é um indicador de proteção para cosméticos com proteção solar, avaliando a capacidade de prevenir queimaduras solares (eritema) na pele.

V. Sistemas Internacionais de Normas de Teste

Os sistemas de normas de teste para lonas resistentes aos raios UV importadas e materiais relacionados estão bem estabelecidos, dividindo-se principalmente em duas categorias: testes de desempenho de proteção e testes de resistência ao envelhecimento climático.

Normas básicas para testes de resistência aos raios UV

Os padrões principais para testes de resistência aos raios UV incluem:

Norma australiana/neozelandesa: AS/NZS 4399:1996
Normas americanas: AATCC TM183 e ASTM D6544
Normas da União Europeia: EN 13758-1 e EN 13758-2
Norma Internacional: ISO 105-B02

Normas essenciais para testes de resistência ao envelhecimento climático

Para materiais industriais como lonas de PVC, testes de resistência às intempéries a longo prazo são mais indicativos do que o valor UPF inicial. O teste internacional mais conceituado é o de envelhecimento acelerado por arco de xenônio. As principais normas incluem:
ISO 4892-2: Plásticos — Métodos de exposição a fontes de luz de laboratório — Parte 2: Lâmpadas de arco de xenônio. Simula a luz solar de espectro completo e é um método reconhecido internacionalmente para testes de resistência às intempéries.
Normas americanas correspondentes: ASTM G155 (Prática Padrão para Operação de Aparelhos de Luz de Arco de Xenônio) e ASTM D4329 (Prática Padrão para Exposição de Plásticos a Aparelhos de Lâmpada Ultravioleta Fluorescente (UV)). Essas normas normalmente estabelecem uma intensidade de irradiância de 0.55 W/m² (no comprimento de onda de 340 nm) e tempos de exposição de 500 a 2000 horas, avaliando a mudança de cor (valor ΔE) e a taxa de deterioração das propriedades físicas.

VI. Guia Prático de Aquisições

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O que é uma lona resistente aos raios UV? A lona resistente aos raios UV é a proteção ideal para equipamentos de uso externo.

I. O impacto dos raios UV nas lonas

Danos moleculares em lonas causados por raios UV