#104 日焼け止めはどうやって紫外線を防ぐのか？

日焼け止めと光の基礎知識

こんにちは、かねまるです。 プラントライフは、化学プラントの技術者が、化学を軸に、皆さんの視野を広げていく番組です。

今回は、日焼け止めの話です。 今年転職して、初めての夏が来たんですけど、

通勤時間が伸びて、外に出る仕事も増えて、思った以上に日焼けするようになっちゃったんですよね。

それもあって、今はまさに日焼け止めを選んでいる最中で、せっかくなので日焼け止めってどうやって紫外線を防いでいるかっていう話をしたいと思います。

まず紫外線って何なんでしょうね。 目には見えないですけど、光の一種です。

紫の外と書いて紫外なんですけど、 文字通り紫色より外側の光を指します。

似たような言葉で赤外っていうのもありますね。 赤に外と書いて赤外なので、赤色より外側という意味です。

そもそも人間が見える光の範囲っていうのは、可視光と言います。見ることのできる光。

つまり色として認識している範囲の光ですね。

色というのは光の波長で決まります。 光の長さみたいな感じなんですけど、

可視光で言うと赤色が長くて紫色が短いです。

人間の見ることができる光、可視光っていうのは、バラバラにいろんなところに点在するっていうよりは、

人間が見ることのできるエリアとして決まっています。

数字で言うと、だいたい400から700ナノメートルのくらいが可視光の領域です。

そのわずかな可視光の領域の外側に紫外線と赤外線があります。

波長の長い赤色。だいたい700ナノメートルくらいよりさらに大きい領域が赤外です。

反対に、波長の短い紫より外側。

だいたい400ナノメートルくらいより小さいところを紫外線領域と呼びます。

一応誤解のないように言っておくと、赤色より外側を全部赤外っていうわけでもなくて、

赤色より外側の特定の範囲を赤外っていうくらいで思っておいてください。

もっと外側になると、マイクロ波とかラジオ波っていうもっと別の光に変わります。

紫外も一緒ですね。

どんどん波長が短くなると、X線と呼ばれるようになります。

ちなみに、緑とか黄色とかオレンジとか、そういうのってどこにあるんですかって言われると、

紫と赤の内側、可視光って呼ばれる範囲の真ん中くらいですかね。

外側が赤系とか青系になって、真ん中くらいが緑とか黄色系になります。

それは波長によって決まってて、

覚え方としては、赤黄黄緑青藍紫って私は覚えてたんですけど、

赤色から順番に、赤、オレンジ、黄色、緑、青、藍色、紫って感じですね。

なんとなく光の立ち位置、特に今回の紫外線の関係ってイメージできたでしょうか。

紫外線の種類と防御指標

可視光っていう人間が見られる領域があって、その外側に紫外線の領域があります。

そして重要なのは、紫外線は波長の短い側にあるってことです。

波長が短い方がエネルギーが高いんです。

何を言いたいかっていうと、波長が短い紫外線っていうのは、

エネルギーが高くて刺激の強い光っていうイメージですね。

皮膚にダメージを与えて焼いてしまうっていうのは、これが原因です。

紫外線の領域ってそこそこ範囲が広いので、単純にUVって言うだけじゃなくて、

UV、A、UV、B、Cっていう感じで何個かに区分しています。

エネルギーが弱い側からUV、A、B、Cなので、UVCに当たると結構ダメージが強いっていう感じではあるんですけど、

一番エネルギーの高いUVCはオゾン層で吸収されるので、地表にはほぼ届かないです。

一番届くのがUV、A、二番目にUV、Bです。

紫外線の中でもエネルギーの小さいUV、A、もうちょっとエネルギーの高いUV、B、

これらが私たちの体に届いていくんですけど、ここで日焼け止めの表示を思い出してみます。

SPFとかPAとか書いてますね。

SPFがUV、B、エネルギーの強い方を防ぐ度合いです。

SPF50とか書いてますね。

もう一つPA++++とかいっぱい書いてあるやつ。

こちらはエネルギーの低いUV、Aを防ぐ度合いを表しています。

紫外線防御の二つの方法：吸収剤と散乱剤

ここからは紫外線をどうやって防いでいるのかっていう話をします。

大きくは2種類の防ぎ方がありまして、紫外線を吸収する方と、紫外線を反射、散乱する方があります。

紫外線吸収の方は紫外線吸収剤というものを配合してまして、皮膚の代わりに紫外線を吸収することで主に熱として放出して逃がします。

もう一つの方は紫外線散乱剤って言ったりしますけど、皮膚まで紫外線が届く前に反射したり散乱させたりして届かないようにします。

機能としては紫外線吸収剤の方が性能はいいらしいですね。

量も少なくて効くそうではあるんですけど、敏感肌の方だと少し刺激になるそうで、紫外線吸収剤に紫外線のエネルギーは到達して、そのエネルギーを熱として出しているので、場合によってはその熱が刺激になったりするみたいです。

だから皮膚に合わないなーって方がいらっしゃれば、紫外線散乱剤だけを使っているものの方が良いそうです。

そういう製品、ノンケミカルって言うみたいですね。

さすがにどちらもケミカル品は使っているので、正確に言うとノンケミカルではないんですけど、有機化学系の紫外線吸収剤を使ってないタイプはノンケミカルって言ってるみたいですね。

紫外線散乱剤の方は酸化チタンとか酸化亜鉛という無機系材料、つまりは鉱物を使ってますね。

反対に紫外線吸収剤っていうのは有機系の合成して作るような化合物が使われています。

名前が長いのがいっぱいあるんですけど、メトキシケイヒサンエチルヘキシルとか、ビスエチルヘキシルオキシフェノールメトキシフェニルトリアジンとか、神そうな感じの名前がいっぱいあります。

紫外線吸収剤の化学構造と光吸収の原理

最後に紫外線を吸収してくれる紫外線吸収剤って化学的にどうなってるのかって話をして終わります。

化学構造式を見ると、なんとなくこれ光を吸収しそうだなっていうのがわかります。

それが共役っていうものなんですけど。

紫外線吸収剤って炭素原子がたくさんつながってできた化合物です。

その炭素原子同士のつながり方が特徴的でして、そもそも炭素原子同士って手が1本とか2本とか3本とか複数種類の本数でつなげられるんですよね。

炭素原子同士が長くつながっていく中で、1本2本また1本2本って交互に繰り返しながらつながっている様を共役って言ったりします。

専門的な言葉を使うと、単結合と二重結合が交互に繰り返しているっていう言い方になります。

この1本2本って繰り返して繋がる長さが長いほど、波長の長い光を吸収できます。

最初は紫外線の領域を吸収できて、もっと化学的に長い共役ができると、青色とか緑色とかぐらいまで吸収できるようになります。

人参の中にはβカロテンっていう色素が入っているんですけど、そのβカロテンの化学構造も手が1本2本って長く繋がっていて、最終的に青とか紫くらいの色を吸収できるようになっています。

光の中の青色とか紫色の成分だけ吸収して、反対に残った赤とか黄色っぽい成分が目のところまで届くことでオレンジ色に見えています。

ただこれ正確にはですね、一緒に結合している窒素原子とか酸素原子とかの影響も受けてたりするんで、細かくどんな色になるかなっていうのはさすがにわかんないんですけど、

単結合と二重結合、1本2本が交互に長く続いてたら、これ色つきそうだなっていうのが想像つくようになります。

反対にある程度の共役の形だと紫外線を吸収するので、これ置きっぱなしにしといたら、太陽の光でだんだん分解するなっていう勘も働くようになります。

そういう時は茶色い褐色の容器に保存したりとか、さらにアルミホイルで巻いて絶対光が入らないようにして保存したりとか私はしてました。

エピソードのまとめとおすすめ日焼け止め

今回は日焼け止めの効果から始まって、光の特性とか、吸収するための化学構造について話してきました。

冒頭で話した日焼け止めなんですけど、Xでいろんな方に教えてもらって、ビオレのアスリズムと資生堂のアネッサが良かったですね。

お礼も兼ねて、ポッドキャストされている方はここで紹介しますと、しゃべりの相談室の早坂真希子さん、英語でサイエンスしないとのあさみさん、ありがとうございました。

せっかくなんで、スペシャルサンクスとして概要欄にリンクを貼っておきます。

あとちょうどいいタイミングで日焼け止めの話をしてたのが、恋と闇、ドキドキこじらせ代替人生、脱線してる。

恋こじっていう番組でもアネッサとアスリズム紹介してて、やっぱり結構いいんだなーっていう感じがありますね。

私も使った感じ全然問題なかったです。

おかげで今年の夏は乗り切れそうです。皆さんもぜひ日焼け止め参考に使ってみてください。

今回はここまでです。プラントライフでは化学や工場に関するトピックを扱っています。

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次回は金曜日も出そうかなと思っています。

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それではお聞きいただきありがとうございました。