Revestimientos UV para calzado deportivo
Actualmente se están introduciendo en el mercado nuevos revestimientos táctiles sensibles a la luz. Estos revestimientos se basan en resinas de poliuretano totalmente al agua (PUD) con gran elasticidad, flexibilidad y excelentes propiedades de adherencia, y se aplican habitualmente a sustratos textiles. A partir de nanopartículas de óxido de grafeno – nanopartículas de óxido de grafeno (GO) – se pueden desarrollar revestimientos altamente fotosensibles. Las capas táctiles de los revestimientos dopados con óxido de grafeno muestran una gran transparencia y son casi incoloras. Cuando los revestimientos 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 para producir nanoesferas de óxido de grafeno reducido (RGO) de color negro. 2,3 Se forman islas relativamente grandes de sp2, lo que altera completamente las propiedades de absorción de estos revestimientos y los convierte (con el tiempo) en un color negro intenso. Utilizando un dispositivo de enmascaramiento, los revestimientos de las zapatillas pueden exponerse parcialmente a la luz UV y pueden crearse patrones de diseño mediante exposición UV selectiva. Además, el revestimiento táctil dopado con GO puede colorearse con pigmentos estándar o con pigmentos de efecto iridiscente. Se pueden conseguir efectos creativos de cambio de color durante la exposición a los rayos UV y modificar el aspecto de la superficie con el paso del tiempo.
Presentación
Los clientes se sienten atraídos ante todo por el aspecto visual de un producto. Por tanto, el diseño cromático de las zapatillas deportivas desempeña un papel crucial en la venta del producto. Un color bonito o la combinación adecuada de colores harán que un producto tenga éxito. El mercado de consumo actual exige una estimulación emocional del producto, y si el producto no es único se convertirá rápidamente en algo estéticamente fatigoso. Los revestimientos táctiles sensibles a la luz añaden un efecto de color vivo cambiando de color para responder al entorno y a los hábitos de uso del consumidor. Cuando un revestimiento táctil fotosensible se expone a la luz solar, comienza un lento proceso de cambio de color, oscureciéndose gradualmente. Si se utiliza en calzado deportivo, el color de la zapatilla variará de un día soleado a otro. 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 hacia la personalización masiva de los productos de consumo, los revestimientos táctiles fotosensibles abren nuevas oportunidades para personalizar productos como el calzado deportivo en el punto de venta. Los monotipos pueden cortarse digitalmente directamente en la tienda, mientras que los diseños individuales pueden crearse utilizando dispositivos de exposición a la luz ultravioleta para inspirar y crear en el cliente una sensación de participación en el proceso de fabricación del calzado. Esto puede aumentar la interacción entre el cliente y sus zapatos, permitiendo una verdadera personalización.
Aplicación de revestimientos táctiles fotosensibles
La aplicación de revestimientos táctiles fotosensibles se realiza esencialmente de la misma manera que los revestimientos táctiles establecidos: mediante técnicas de serigrafía manuales o automáticas. 4 El proceso analizado en este artículo, con mejoras en el proceso de serigrafía, permite obtener imprimaciones con un grosor de revestimiento de 0,2-1,2 mm. Se apilan varias capas para formar un revestimiento estructurado tridimensional, que puede combinar varios colores y efectos multicapa. Normalmente, los revestimientos táctiles se aplican a materiales textiles, como fibras de poliéster o nailon, y suelen utilizarse en el sector del calzado deportivo. Para obtener el mejor efecto de color sensible a la luz posible, se ha desarrollado un revestimiento especial, como se muestra en la figura 1. Primero se aplican varias capas de imprimación transparente para crear el efecto de revestimiento tridimensional deseado y garantizar la máxima fuerza de adherencia al tejido. Sobre la imprimación, se aplica una primera capa de color, normalmente blanco, para garantizar la consistencia del color final. Se utiliza una capa fotosensible dopada con GO como revestimiento de efecto principal para proporcionar un mecanismo de cambio de color en todo el sistema de revestimiento 3D. Normalmente, la capa de GO tiene un grosor de 0,2 mm para producir un fuerte cambio de color visible y puede aplicarse selectivamente una fina capa iridiscente como capa final. Los colores iridiscentes son especialmente interesantes por su gran visibilidad sobre un fondo oscuro. Por supuesto, el acabado final también puede variar para proporcionar otros efectos táctiles, como un tacto suave, un tacto rugoso y un efecto mate o brillante, por citar sólo algunos.
Análisis del mecanismo de sensibilidad UV de los revestimientos de GO
En un sistema de revestimiento táctil fotosensible, el revestimiento 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, del amarillo claro al negro intenso. Sin embargo, hasta ahora no ha habido muchas ideas sobre cómo utilizar este cambio de color en los productos de consumo cotidiano. Para investigar el mecanismo fotosensible de los revestimientos de óxido de grafeno, preparamos revestimientos de GO con un espesor de película de 0,2 mm añadiendo 0,02 % en peso de óxido de grafeno a dispersiones acuosas de poliuretano (WPU), de color amarillo pálido y aspecto casi incoloro. La parte del recubrimiento de óxido de grafeno se cubrió con un medidor de patrón de mariposa y después se irradió con luz UV durante 30 minutos, y los resultados se muestran en la Figura 2a. El dibujo de la mariposa descubierta cambia a un color muy oscuro (casi negro). La figura 2b muestra los resultados del estudio Raman de las zonas brillantes y oscuras de la muestra. Los resultados de la muestra no tratada se etiquetan como WPU/GO y la zona oscura como WPU/RGO, con valores ID/IG correspondientes de 1,00 y 0,98. Esto indica claramente que se han eliminado algunos de los grupos funcionales que contienen oxígeno en la superficie del GO y que la reducción fotoquímica del óxido de grafeno bajo irradiación UV ha disminuido.
Diseño y características cromáticas
Combinando revestimientos táctiles fotosensibles con otros pigmentos, se pueden crear diseños cromáticos apasionantes en los que el color cambia gradualmente a la luz del sol y se oscurece considerablemente cuando se expone a la luz ultravioleta. Para crear grandes productos de consumo, el desarrollo del color debe enfocarse en dos direcciones: 1) el color inicial antes de la exposición UV debe ser atractivo para alcanzar la decisión de compra inicial 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, los pigmentos iridiscentes tienen 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 característico (por ejemplo, morado oscuro, azul oscuro y verde oscuro) sobre fondos oscuros. La figura 3 muestra el efecto del recubrimiento sobre una muestra en blanco y negro, donde puede apreciarse claramente el cambio de color debido al color de fondo. El recubrimiento táctil fotosensible puede utilizarse ahora para actuar 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 y, por tanto, el sistema de recubrimiento fototáctico mostrará un aspecto claro e iridiscente antes de aplicar la radiación UV, mientras que la capa dopada con GO se oscurecerá y acabará oscureciéndose tras la irradiación UV. A medida que la capa de dopante GO se oscurece gradualmente, la iridiscencia de la capa superior se hace más pronunciada y finalmente alcanza el color sobre un fondo negro.
La figura 4 muestra el efecto resumen de los colores antes y después de la exposición a los rayos UV. Como puede observarse, el color inicial es siempre un color claro y el color final tras la exposición UV es un color oscuro, que muestra tonos fuertes.
Variación del color con el tiempo y la intensidad UV
Para la aplicación práctica de los revestimientos táctiles fotosensibles, es importante comprender las condiciones y el momento del cambio del color inicial al color final. Por ello, hemos investigado los efectos de la intensidad de la radiación UV, el tiempo y la temperatura en el cambio de color. Los resultados se resumen en el cuadro 1 de la página siguiente.
Las conclusiones extraídas son las siguientes: 1) la luz UV de mayor intensidad acorta el tiempo de cambio de color; 2) la exposición discontinua con aplicaciones frecuentes tarda más tiempo en cambiar de color que la exposición continua a la luz UV; 3) en ausencia de luz UV, el color de la laca no cambia ni siquiera a temperaturas de hasta 80 °C.
Teniendo en cuenta que el revestimiento se aplica por primera vez al calzado deportivo y considerando los hábitos normales de los consumidores que utilizan zapatillas de correr, el revestimiento del calzado deportivo 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 región climática, el tiempo de uso y las condiciones meteorológicas locales, pero el estudio constató una interesante gama de cambios de color en el calzado deportivo de exterior.
Personalización del calzado deportivo
Los revestimientos táctiles fotosensibles no sólo permiten cambiar de color en las zapatillas deportivas, sino que también pueden utilizarse para personalizarlas y producirlas en grandes cantidades. Las marcas y los minoristas pueden instalar cortadoras digitales y cajas de luz UV en las tiendas. Las cortadoras digitales pueden cortar rápidamente cualquier forma de papel de enmascarar y personalizar los diseños de los clientes. Bajo una luz UV artificial intensa, el revestimiento fotosensible enmascarado puede decolorarse en cuestión de minutos. En la tienda se puede crear un diseño de zapato individual en menos de 30 minutos. La figura 5 muestra algunos de los diseños individuales creados de este modo.