UV-coating op sportschoenen
In de afgelopen jaren zijn op water gebaseerde tactiele 3D-coatings1 met een hoog oplossend vermogen een groot succes geworden op de markt, met als belangrijkste toepassingsgebied sportschoenen. De combinatie van opwindende veelkleurige effecten op meerlaagse 3D-coatings met tactiele effecten en hoge prestatie-eigenschappen zorgt voor een geheel nieuwe vrijheid van functioneel ontwerp.
Nieuwe lichtgevoelige tactiele coatings worden nu op de markt gebracht. Deze coatings zijn gebaseerd op volledig watergedragen polyurethaanharsen (PUD) met een hoge elasticiteit, flexibiliteit en uitstekende hechteigenschappen en worden meestal aangebracht op textiele substraten. Op basis van nanodeeltjes van grafeenoxide - nanodeeltjes van grafeenoxide (GO) - kunnen zeer lichtgevoelige coatings worden ontwikkeld. De tactiele laag van grafeenoxide gedoteerd vertoont een hoge transparantie en is bijna kleurloos. Wanneer de met grafeenoxide gedoteerde coatings worden blootgesteld aan natuurlijk zonlicht of kunstmatig UV-licht, zetten de nanosferen van grafeenoxide een chemisch reductieproces in gang waarbij zwarte gereduceerde nanosferen van grafeenoxide (RGO) ontstaan. 2,3 Er vormen zich relatief grote eilanden van sp2, waardoor de absorberende eigenschappen van deze coatings volledig veranderen en ze (na verloop van tijd) een diepzwarte kleur krijgen. Door een maskeerapparaat te gebruiken, konden de coatings op de sneakers gedeeltelijk worden blootgesteld aan UV-licht en konden de designpatronen worden gecreëerd door selectieve UV-belichting. Bovendien kunnen GO-gedoopte tactiele coatings verder worden gekleurd met standaard pigmenten of iriserende effectpigmenten. Creatieve kleurveranderingseffecten kunnen worden bereikt tijdens UV-blootstelling en het uiterlijk van het oppervlak na verloop van tijd veranderen.
Presentatie
Klanten worden het eerst aangetrokken door het visuele uiterlijk van een product. Daarom speelt het kleurontwerp van sportschoenen een cruciale rol bij de verkoop van het product. Een mooie kleur of de juiste combinatie van kleuren maakt een product succesvol. De huidige consumentenmarkt vereist emotionele stimulatie van het product en als het product niet uniek is, zal het snel esthetisch vermoeiend worden. Lichtgevoelige tactiele coatings voegen een levendig kleureffect toe door van kleur te veranderen als reactie op de omgeving en de gebruiksgewoonten van de consument. Wanneer een lichtgevoelige tactiele coating wordt blootgesteld aan zonlicht, begint een langzaam proces van kleurverandering en wordt de coating geleidelijk donkerder. Bij gebruik op sportschoenen zal de kleur van de schoenen op elke zonnige dag variëren. De kleur zal na verloop van tijd geleidelijk veranderen en consumenten kunnen de kleurverandering elke dag bekijken, nieuwsgierig wachtend om de uiteindelijke kleur te zien.
Met de nieuwe trend van massapersonalisatie van consumentenproducten openen fotogevoelige tactiele coatings meer mogelijkheden om het verkooppunt van producten zoals sportschoenen te personaliseren. Monotypes kunnen direct in de winkel digitaal worden uitgesneden, terwijl individuele ontwerpen kunnen worden gemaakt met een UV-bestraald apparaat dat inspireert en de klant een gevoel van betrokkenheid geeft bij het schoenmaakproces. Dit kan de interactie tussen de klant en zijn schoenen vergroten, waardoor echte personalisatie mogelijk wordt.
Toepassing van lichtgevoelige tactiele coatings
Het aanbrengen van lichtgevoelige tactiele coatings gebeurt in principe op dezelfde manier als gevestigde tactiele coatings - met behulp van handmatige of geautomatiseerde zeefdruktechnieken. 4 Het proces dat in dit artikel wordt besproken, met verbeteringen aan het zeefdrukproces, maakt primerlaagdiktes van 0,2-1,2 mm mogelijk. meerdere lagen worden gestapeld om een driedimensionale structurele coating te vormen - waarbij mogelijk meerdere kleuren en meerlaagse effecten worden gecombineerd. Meestal worden tactiele coatings aangebracht op textielmaterialen, zoals polyester- of nylonvezels, en worden ze vaak gebruikt op het gebied van sportschoenen. Om het beste lichtgevoelige kleureffect te verkrijgen, werd een speciale coating ontwikkeld, zoals getoond in Figuur 1. Er worden eerst meerdere lagen transparante primer aangebracht om het gewenste 3D-coatingeffect te creëren en een maximale hechting aan de stof te garanderen. Bovenop de primer wordt de eerste kleurlaag, meestal wit, aangebracht om de consistentie van de uiteindelijke kleur te garanderen. Een GO-gedoteerde lichtgevoelige laag wordt gebruikt als de primaire effectcoating om te zorgen voor een kleurveranderingsmechanisme in het hele 3D-coatsysteem. Gewoonlijk is de GO-laag 0,2 mm dik om een sterke zichtbare kleurverandering te produceren, en een dunne iriserende coating kan selectief worden aangebracht als laatste toplaag. Iriserende kleuren zijn vooral interessant omdat ze goed zichtbaar zijn tegen een donkere achtergrond. Natuurlijk kan de uiteindelijke toplaag ook gevarieerd worden om andere tactiele effecten te verkrijgen, zoals soft touch, rough touch en matte of glanzende effecten.
Analyse van het UV-fotogevoeligheidsmechanisme van GO-coatings
In het lichtgevoelige tactiele coatingsysteem is de GO-coating het belangrijkste onderdeel van het kleurveranderingsproces. Het is bekend dat grafeenoxide geleidelijk wordt gereduceerd onder UV-licht en dat de kleur verandert van lichtgeel naar donkerzwart tijdens het reductieproces. Tot nu toe zijn er echter niet veel ideeën over hoe deze kleurverandering kan worden gebruikt in alledaagse consumentenproducten. Om het lichtgevoelige mechanisme van grafeenoxide coatings te onderzoeken, bereidden we GO-coatings met een filmdikte van 0,2 mm door 0,02 wt% grafeenoxide toe te voegen aan een waterige polyurethaandispersie (WPU), die bleekgeel was en er bijna kleurloos uitzag. Het deel van de grafeenoxidecoating werd bedekt met een vlindermeter en vervolgens 30 minuten bestraald met UV-licht, en de resultaten worden getoond in figuur 2a. Het onbedekte vlinderpatroon veranderde in een zeer donkere (bijna zwarte) kleur. Figuur 2b toont de resultaten van de Raman-studie van de heldere en donkere gebieden van het monster. De resultaten voor het onbehandelde monster zijn gelabeld met WPU/GO en het donkere gebied is gelabeld met WPU/RGO met overeenkomstige ID/IG-waarden van respectievelijk 1,00 en 0,98. Dit geeft duidelijk aan dat er zuurstofhoudende stoffen in het monster aanwezig zijn. Dit geeft duidelijk aan dat sommige zuurstofhoudende functionele groepen op het GO-oppervlak zijn verwijderd en dat de fotochemische reductie van grafeenoxide onder UV-straling is verminderd.
Kleurontwerp en functies
Door fotogevoelige tactiele coatings te combineren met andere pigmenten kunnen spannende kleurontwerpen worden gemaakt waarbij de kleur geleidelijk verandert in zonlicht en aanzienlijk donkerder wordt bij blootstelling aan UV-straling. Om geweldige consumentenproducten te creëren, moet kleurontwikkeling in twee richtingen worden benaderd: 1) de eerste kleur vóór blootstelling aan UV-straling moet aantrekkelijk zijn om de eerste aankoopbeslissing te nemen, en 2) de uiteindelijke donkere kleur moet ook zeer aantrekkelijk zijn om de tevredenheid van de consument over het product te behouden.
Iriserende pigmenten hebben een zeer goed kleurveranderend effect en, interessant genoeg, hebben iriserende pigmenten een zeer verschillend kleurverschijnsel op lichte en donkere achtergronden. Naast hun iriserende effect vertonen iriserende pigmenten een zeer transparante lichte glans op lichte achtergronden en een uniek donker effect (zoals donkerpaars, donkerblauw en donkergroen) op donkere achtergronden. Afbeelding 3 toont het effect van de coating op een zwart-witmonster, waar de kleurverandering door de achtergrondkleur duidelijk te zien is. De lichtgevoelige tactiele coating kan nu worden gebruikt als achtergrondkleur en de GO-gedoteerde coating is in wezen doorschijnend. In onze standaardcoating wordt dus een witte laag onder de met grafeenoxide gedoteerde coating geplaatst. Voordat UV-straling wordt toegepast, zal het fotogevoelige coatingsysteem dus een licht, iriserend uiterlijk vertonen en na UV-straling zal de GO-gedoteerde laag donkerder worden en uiteindelijk zwart worden. Naarmate de GO-gedoteerde laag geleidelijk donkerder wordt, wordt de iriserende kleur van de toplaag meer uitgesproken en bereikt uiteindelijk de kleur op een zwarte achtergrond.
Kleur verandert met de tijd en UV-intensiteit
Voor de praktische toepassing van lichtgevoelige tactiele coatings is het belangrijk om de omstandigheden en timing van de kleurverandering van begin- naar eindkleur te begrijpen. Daarom hebben we de effecten van UV-intensiteit, tijd en temperatuur op kleurverandering onderzocht. De resultaten zijn samengevat in tabel 1 op de volgende pagina.
De conclusies zijn als volgt: 1) UV-licht met een hogere intensiteit verkort de kleurveranderingstijd; 2) discontinue blootstelling met frequente toepassingen kost meer tijd om van kleur te veranderen dan continue blootstelling aan UV-licht; 3) in afwezigheid van UV-licht verandert de coatingkleur niet, zelfs niet bij temperaturen tot 80°C.
Aangezien de coating voor het eerst werd aangebracht op sportschoenen en rekening houdend met de normale gewoonten van consumenten die hardloopschoenen gebruiken, kan het ongeveer 100 dagen duren voordat de coating op sportschoenen volledig van kleur verandert. Uiteraard hangt de tijd die nodig is om de kleur volledig te veranderen sterk af van de klimaatzone, het tijdstip van gebruik en de plaatselijke weersomstandigheden, maar het onderzoek vond een interessant bereik van kleurverandering in outdoor sportschoenen.
Personaliseren van sportschoenen
Fotogevoelige tactiele coatings kunnen niet alleen kleurverlopen in sportschoenen mogelijk maken, maar ze kunnen ook worden gebruikt voor aanpassingen op maat en schoenen met fotogevoelige coatings kunnen efficiënt in massa worden geproduceerd. Merken en winkeliers kunnen digitale snijplotters en UV-lichtbakken in hun winkels installeren. De digitale snijplotters kunnen snel elke vorm van maskeerpapier snijden en ontwerpen van klanten personaliseren. Onder intens kunstmatig UV-licht kan de gemaskeerde lichtgevoelige coating binnen enkele minuten verkleuren. In de winkel kan een individueel schoenontwerp in minder dan 30 minuten klaar zijn. Afbeelding 5 toont enkele van de individuele ontwerpen die op deze manier zijn gemaakt.
UV-fotoinitiator Producten uit dezelfde serie