Recubrimiento UV aplicado a calzado deportivo
En los últimos años, los recubrimientos táctiles 3D de alta solidez y base acuosa1 han tenido un gran éxito en el mercado, siendo su principal ámbito de aplicación el calzado deportivo. La combinación de emocionantes efectos multicolores en recubrimientos 3D multicapa con efectos táctiles y propiedades de alto rendimiento permite una libertad totalmente nueva en el diseño funcional.
Actualmente se están introduciendo en el mercado nuevos recubrimientos táctiles sensibles a la luz. Estos recubrimientos se basan en resinas de poliuretano (PUD) totalmente al agua con alta elasticidad, flexibilidad y excelentes propiedades de adhesión, y se aplican normalmente a sustratos textiles. A partir de nanopartículas de óxido de grafeno (GO), se pueden desarrollar recubrimientos altamente fotosensibles. La capa táctil de óxido de grafeno dopado presenta una alta transparencia y es casi incolora. Cuando los recubrimientos dopados con óxido de grafeno se exponen a la luz solar natural o a la luz ultravioleta artificial, las nanoesferas de óxido de grafeno inician un proceso de reducción química que genera nanoesferas de óxido de grafeno reducido (RGO) de color negro. 2,3 Se forman islas relativamente grandes de sp2, que alteran por completo las propiedades de absorción de estos recubrimientos y los convierten (con el tiempo) en un color negro intenso. Mediante el uso de un dispositivo de enmascaramiento, los recubrimientos de las zapatillas pueden exponerse parcialmente a la luz UV y los patrones de diseño pueden crearse mediante una exposición selectiva a los rayos UV. Además, los recubrimientos táctiles dopados con GO pueden colorearse aún más con pigmentos estándar o pigmentos con efecto iridiscente. Se pueden conseguir efectos creativos de cambio de color durante la exposición a los rayos UV y cambiar el aspecto de la superficie con el tiempo.
Presentación
Lo primero que atrae a los clientes es el aspecto visual de un producto. Por lo tanto, el diseño del color de las zapatillas deportivas desempeña un papel crucial en la venta del producto. Un color bonito o la combinación adecuada de colores hará que un producto tenga éxito. El mercado de consumo actual exige una estimulación emocional del producto y, si este no es único, rápidamente se volverá estéticamente aburrido. Los recubrimientos táctiles fotosensibles añaden un efecto de color vivo al cambiar de color en respuesta al entorno y a los hábitos de uso del consumidor. Cada vez que un recubrimiento táctil fotosensible se expone a la luz solar, se inicia un lento proceso de cambio de color y el recubrimiento se oscurece gradualmente. Si se utiliza en zapatillas deportivas, el color de las zapatillas variará cada día soleado. El color cambiará gradualmente con el tiempo y los consumidores podrán observar el cambio de color cada día, esperando con curiosidad ver el color final.
Con la nueva tendencia de personalización masiva de los productos de consumo, los recubrimientos táctiles fotosensibles abren más oportunidades para personalizar el punto de venta de productos como el calzado deportivo. Los monotipos se pueden cortar digitalmente en la propia tienda, mientras que los diseños individuales se pueden crear con un dispositivo de radiación UV que inspira y da al cliente la sensación de participar en el proceso de fabricación del calzado. Esto puede aumentar la interacción entre el cliente y sus zapatos, permitiendo una verdadera personalización.
Aplicación de recubrimientos táctiles fotosensibles
La aplicación de recubrimientos táctiles fotosensibles se realiza básicamente de la misma manera que los recubrimientos táctiles establecidos, utilizando técnicas de serigrafía manuales o automatizadas. 4 El proceso descrito en este artículo, con mejoras en el proceso de serigrafía, permite espesores de recubrimiento de imprimación de 0,2-1,2 mm. Se apilan varias capas para formar un recubrimiento estructural tridimensional, que puede combinar múltiples colores y efectos multicapa. Normalmente, los recubrimientos táctiles se aplican a materiales textiles, como fibras de poliéster o nailon, y se utilizan a menudo en el campo del calzado deportivo. Para obtener el mejor efecto de color fotosensible, se ha desarrollado un recubrimiento especial, como se muestra en la figura 1. En primer lugar, se aplican varias capas de imprimación transparente para crear el efecto de recubrimiento 3D deseado y garantizar la máxima adherencia al tejido. Sobre la imprimación se aplica primero la primera capa de color, normalmente blanca, para garantizar la uniformidad del color final. Se utiliza una capa fotosensible dopada con GO como recubrimiento de efecto primario para proporcionar un mecanismo de cambio de color en todo el sistema de recubrimiento 3D. Normalmente, la capa de GO tiene un grosor de 0,2 mm para producir un cambio de color visible y fuerte, y se puede aplicar selectivamente un recubrimiento iridiscente fino como capa superior final. Los colores iridiscentes son especialmente interesantes por su gran visibilidad sobre fondos oscuros. Por supuesto, la capa superior final también se puede variar para proporcionar otros efectos táctiles, como tacto suave, tacto rugoso y efectos mate o brillantes, entre otros.
Análisis del mecanismo fotosensible a los rayos UV de los recubrimientos de GO
En el sistema de recubrimiento táctil fotosensible, el recubrimiento de GO es la parte más importante del proceso de cambio de color. Es bien sabido que el óxido de grafeno se reduce gradualmente bajo la luz ultravioleta y que, durante el proceso de reducción, se produce un cambio de color de amarillo claro a negro oscuro. Sin embargo, hasta ahora no hay muchas ideas sobre cómo aprovechar este cambio de color en los productos de consumo cotidiano. Para investigar el mecanismo fotosensible de los recubrimientos de óxido de grafeno, preparamos recubrimientos de GO con un espesor de película de 0,2 mm añadiendo un 0,02 % en peso de óxido de grafeno a una dispersión acuosa de poliuretano (WPU), que era de color amarillo pálido y parecía casi incolora. La parte del recubrimiento de óxido de grafeno se cubrió con un medidor de mariposa y luego se irradió con luz UV durante 30 minutos, y los resultados se muestran en la figura 2a. El patrón de mariposa sin cubrir cambió a un color muy oscuro (casi negro). La figura 2b muestra los resultados del estudio Raman de las zonas claras y oscuras de la muestra. Los resultados de la muestra sin tratar se etiquetan como WPU/GO y la zona oscura se etiqueta como WPU/RGO con los valores ID/IG correspondientes de 1,00 y 0,98, respectivamente. Esto indica claramente que se han eliminado algunos grupos funcionales que contienen oxígeno de la superficie del GO y que la reducción fotoquímica del óxido de grafeno bajo irradiación UV se ha reducido.
Diseño y características del color
Al combinar recubrimientos táctiles fotosensibles con otros pigmentos, se pueden crear diseños de colores emocionantes en los que el color cambia gradualmente con la luz solar y se oscurece significativamente bajo la exposición a los rayos UV. Para crear productos de consumo excelentes, el desarrollo del color debe abordarse en dos direcciones: 1) el color inicial antes de la exposición a los rayos UV debe ser atractivo para que se tome la decisión inicial de compra, y 2) el color final más oscuro también debe ser muy atractivo para mantener la satisfacción del consumidor con el producto.
Los pigmentos iridiscentes tienen un efecto de cambio de color muy bueno y, curiosamente, presentan un aspecto cromático muy diferente sobre fondos claros y oscuros. Además de su efecto iridiscente, los pigmentos iridiscentes muestran un brillo claro muy transparente sobre fondos claros y un efecto oscuro único (como el morado oscuro, el azul oscuro y el verde oscuro) sobre fondos oscuros. La figura 3 muestra el efecto del recubrimiento en una muestra en blanco y negro, donde se puede ver claramente el cambio de color debido al color del fondo. El recubrimiento táctil fotosensible ahora se puede utilizar como color de fondo, y el recubrimiento dopado con GO es esencialmente translúcido. Así, en nuestro recubrimiento estándar, se coloca una capa blanca debajo del recubrimiento dopado con óxido de grafeno. Antes de aplicar la radiación UV, el sistema de recubrimiento fotosensible mostrará un aspecto ligero e iridiscente y, tras la irradiación UV, la capa dopada con GO se oscurecerá y acabará volviéndose negra. A medida que la capa dopada con GO se oscurece gradualmente, el color iridiscente de la capa superior se hace más pronunciado y acaba alcanzando el color sobre un fondo negro.
Los colores cambian con el tiempo y la intensidad de los rayos UV
Para la aplicación práctica de recubrimientos táctiles fotosensibles, es importante comprender las condiciones y el momento en que se produce el cambio de color, desde el color inicial hasta el color final. Por lo tanto, investigamos los efectos de la intensidad de los rayos UV, el tiempo y la temperatura en el cambio de color. Los resultados se resumen en la tabla 1 de la página siguiente.
Las conclusiones alcanzadas son las siguientes: 1) una mayor intensidad de la luz UV acorta el tiempo de cambio de color; 2) la exposición discontinua con aplicaciones frecuentes requiere más tiempo para cambiar de color que la exposición continua a la luz UV; 3) en ausencia de luz UV, el color del recubrimiento no cambia incluso a temperaturas de hasta 80 °C.
Teniendo en cuenta que el recubrimiento se aplicó por primera vez a zapatillas deportivas y teniendo en cuenta los hábitos normales de los consumidores que utilizan zapatillas de running, el recubrimiento de las zapatillas deportivas puede tardar unos 100 días en cambiar completamente de color. Obviamente, el tiempo necesario para completar el cambio de color depende en gran medida de la zona climática, el tiempo de uso y las condiciones meteorológicas locales, pero el estudio encontró un interesante rango de cambio de color en las zapatillas deportivas de exterior.
Personalización de las zapatillas deportivas
Los recubrimientos táctiles fotosensibles no solo permiten cambios de color degradados en las zapatillas deportivas, sino que también pueden utilizarse para la personalización puntual, y las zapatillas con recubrimientos fotosensibles pueden fabricarse en serie de forma eficiente. Las marcas y los minoristas pueden instalar cortadoras digitales y cajas de luz UV en sus tiendas. Las cortadoras digitales pueden cortar rápidamente cualquier forma de papel de enmascarar y personalizar los diseños de los clientes. Bajo una intensa luz UV artificial, el recubrimiento fotosensible enmascarado puede decolorarse en cuestión de minutos. En la tienda, se puede completar un diseño individual de zapatillas en menos de 30 minutos. La figura 5 muestra algunos de los diseños individuales creados de esta manera.
Fotoiniciador UV Productos de la misma serie