CN102656238A - 水触发的颜色显现油墨 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了显色组合物，所述显色组合物包含至少四种主要组分：1）隐色染料或隐色染料的组合，2）吸电子显色剂或显色剂的组合，所述吸电子显色剂或显色剂的组合可以与隐色染料形成有色的复合物，和3）隔离物或隔离物的组合，所述隔离物或隔离物的组合当以足够的量存在时，可以阻止在显色剂和隐色染料之间形成有色的复合物，所述组分1）、2）和3）均包含在4）封装基质中，所述封装基质包括至少一种成膜且水不溶性的聚合物。将所有的前述组分一起溶解于挥发性有机溶剂介质中，从而形成可以作为油墨施用在基材上的均匀溶液，所述基材可以作为吸收性制品或个人护理产品的部分掺入。

Description

水触发的颜色显现油墨
发明领域
本发明涉及水介质的指示组合物。特别地，本发明描述了在水溶液的存在下可以由无色变为有色的介质或油墨。
背景
当产品包括可以向使用者传达或者发送特殊条件的信号或者指示使用的相对水平或程度的特征时，包括消费品、健康护理产品和专业产品在内的许多产品由最终使用者更加有效地使用。实例是引起产品改变颜色或外观的视觉指示剂。颜色指示剂可以通过由“无色”变为“有色”（或反之亦然）或者通过由一种颜色变为不同的颜色来指示条件的改变或使用的程度。
可以使用颜色指示剂监测的示例性条件包括：物理条件例如水分的存在，以及化学条件例如pH的改变。通过掺入适合的颜色指示剂可以更加有效的并给最终使用者传送更多益处的示例性消费品包括：吸收性制品、面巾纸、湿纸巾、纸巾、家庭清洁物品和个人清洁擦拭巾。通过掺入适合的颜色指示剂可以更加有效的并且给最终使用者传送更多益处的示例性的专业产品包括医用产品、救生衣、工业清洁产品和无纺材料。
颜色指示剂是众所周知的并且可以各种形式得到。希望的性能属性包括耐用性和良好的保持性（即在使用颜色指示剂的产品中颜色指示剂保持在预期位置并且不渗漏到产品的其他组分中）。根据产品的应用，具有颜色指示剂在其中使用的、可润湿的但水不溶性的结构也是想要的。出于将颜色指示剂应用到产品组件的目的，具有可以在室温下以液体形式应用的颜色指示剂也是想要的。当颜色指示剂在室温下为液体形式时，可以将颜色指示剂印刷（正如油墨组合物）到想要的产品组件上。
已经被掺入到消费品中的颜色指示剂的实例包括具有湿度传感器的尿布。在尿布中使用的一些湿度传感器改变颜色以指示湿度，而另一些湿度传感器响应湿度而失去颜色（即当其被水溶解时颜色褪去或者消失）。将改变颜色的组合物掺入到可穿戴制品（例如一次性尿布）中的构思在本领域中是已知的。例如，授予Klofta等人的第7,159,532号美国专利（下文中“‘532专利”）涉及指示湿度的组合物，所述组合物具有供可穿戴制品使用的改进的着色剂保持性和耐用性。‘532专利的指示湿度的组合物具有第一粘合剂和第二粘合剂。当着色剂处于其初始颜色状态时第一粘合剂固定着色剂，而当着色剂处于其最终颜色状态时第二粘合剂固定着色剂。在‘532专利提供的实例中使用的组分材料在室温下是固态的，如以下描述所示：所述组分材料需要通过加热熔化从而使它们结合。虽然‘532专利的指示湿度的组合物能够响应刺激而改变颜色，但其不能够应用于室温下为液体形式的制品。
虽然在本领域中已知的改变颜色的组合物提供了某些益处，但仍然需要可以应用于基材的成膜组合物。还需要耐用的、具有良好保持性并且当在产品中使用组合物时显示快速和显著的颜色改变的组合物。如果组合物的目的是用于检测湿度的存在，则需要耐水的和水不溶性的组合物。此外，需要可以在室温下例如通过印刷应用的组合物，从而使组合物可以在不经加热的情况下应用于基材。
发明概述
本发明部分涉及用于指示介质或油墨溶液的显色组合物或分子体系。油墨形式的显色组合物干燥时可以在基材上形成各种图案和形状的薄膜，而膜在与水介质接触时可以产生颜色。所述溶液组合物或分子体系包括均溶解于挥发性有机溶剂介质中的至少四种组分。所述四种组分为以下组分的集合：1）隐色染料或隐色染料的组合，2）吸电子显色剂或显色剂的组合，所述吸电子显色剂或显色剂的组合当在适当的条件下与隐色染料联合时可以形成有色的复合物，和3）隔离物或隔离物的组合，所述隔离物或隔离物的组合以适当的量溶解于体系中时，可以阻止有色的复合物的形成，所述组分1）、2）和3）均包含在4）聚合物封装基质中。所述封装基质由至少成膜且水不溶性的聚合物组成。所述组合物可以是指示介质的部分，所述指示介质为基于有机溶剂的湿度油墨(wetness ink)。因为没有水存在于原始溶液中与组分相互作用，所述油墨在其原始状态下是无色的并且由油墨经有机溶剂蒸发而形成的膜也是无色的。干燥的膜中水的存在或将水引入到干燥的膜中将激活组合物以触发颜色显示。本发明属于一类基于有机溶剂的湿度显示油墨，所述油墨在干燥时可以在各种基材上形成薄膜，并且所述膜可以在润湿时，例如当与水性的流体如尿液接触时可以实现快速且显著的颜色显现。可以通过各种技术手段例如柔性版印刷和凹版印刷，将油墨应用到各种基材例如聚乙烯膜上。
在另一个方面，本发明是无色或浅色的、非水性的均匀溶液，所述溶液具有组合物，所述组合物包含：a）一种或多种隐色染料；b）一种或多种隔离物或减感剂，所述隔离物或减感剂是非挥发性的并且在挥发性有机溶剂和水两者中是显著可溶的；c）一种或多种吸电子显色剂，所述显色剂在显著量的隔离物的存在下而没有水的存在下与所述隐色染料不能形成有色的复合物，但在水的存在下可以与所述隐色染料形成有色的复合物，其中所述组合物处于在水中不溶但在挥发性有机溶剂中可溶的封装基质中。所述组合物还可以包含一种或多种挥发性有机溶剂。
在又一个方面，本发明涉及用于湿度传感器的指示器或装置，所述湿度传感器具有均匀溶液可以应用于或印刷在其上的固体表面。
此外，本发明还涉及掺入至少一个组件的吸收性制品，所述组件具有应用到其上或者印刷到其上的均匀溶液。
本发明的分子体系和均匀组合物的另外的特征和优点将在以下的详细描述中进行描述。应当理解，前面的一般描述和以下的详细描述和实例仅是本发明的代表，并且旨在提供理解所要求保护的发明的概况。
附图的简要说明
图1是在根据本发明的分子体系中三种组分（隐色染料、吸电子显色剂和隔离物或减感剂）的最初关系，以及当封装时分子体系的三种组分彼此之间是如何作用的示意图。
图2是当暴露于水溶液或溶剂时分子体系中三种组分如何相互作用从而由最初的无色外观显示颜色的示意图。
图3A-3C是印刷有含有本发明分子体系的油墨组合物的聚合物膜或无纺织物或纤网基材的一系列图解说明。图3A显示了具有基本上无色外观的初始阶段的基材。图3B显示了将水溶液应用于基材的印刷油墨的区域之后不久的相同基材。图3C显示了当水溶液与油墨组合物中的分子体系更加完全地反应时的颜色显示。
发明详述
本发明部分涉及具有包含多组分的组合物的均匀溶液。所述均匀溶液可以通过常规印刷技术手段作为油墨材料应用到基材表面并且可以在基材上形成膜层的部分。所述组合物可以作为在溶剂蒸发时凝固为薄的、自组装的膜或基质的单相溶液。所述膜层包括显色组合物，当使膜层暴露于由于水介质或混合物的引入而在其直接的物理或化学环境方面改变中时，所述显色组合物可以引起膜层由基本上无色或浅色外观改变为视觉上明显的或清晰的颜色。
第I部分-显色组合物或分子体系
本发明涉及显色组合物或分子体系，所述显色组合物或分子体系包含至少四种主要组分：（1）隐色染料或隐色染料的组合，（2）吸电子显色剂或显色剂的组合，所述吸电子显色剂或显色剂的组合可以与隐色染料形成有色的复合物，和3）隔离物或隔离物的组合，所述隔离物或隔离物的组合当以足够的量存在于体系中时，可以阻止在显色剂和隐色染料之间形成有色的复合物，所述组分1）、2）和3）均包含在（4）封装基质中，所述封装基质包含至少一种成膜且水不溶性的聚合物。封装的基质包含至少一种可以在塑料基材表面上形成具有良好粘着力的薄膜的聚合物树脂。将所有的前述组分一起溶解于挥发性有机溶剂介质中，从而形成均匀溶液。在溶液中，隐色染料、显色剂和隔离物组分彼此之间不是相分离的。
除了四种主要组分外，所述溶液还可以包含用于调节它们的物理特性的其他添加剂。所述组合物可以包含用于调节溶液粘度的试剂，或者可以包括用于改进干燥时组合物与某些基材表面的粘着力的化学品。所述组合物还可以具有调整在基材表面上的组合物随后的润湿性的化学品。
图1是在聚合物封装介质中组分的最初关系的示意图。隐色染料1和显色剂2通过在封装(encapsulation)4内的隔离物3隔离而彼此之间不反应。在组合物中使用的隐色染料和显色剂在有机溶剂中显示良好的溶解性但在水介质中显示差的溶解性。在另一方面，隔离物在水溶剂和有机溶剂两者中均显示良好的溶解性。
尽管不受理论的束缚，图2是单个组分彼此之间如何相互作用而显色的理论示意图。据推测，当通过溶剂蒸发的方式干燥基材上的组合物而显示无色或浅色的弱的颜色状态时，隐色染料1和显色剂2通过隔离物3彼此分隔开。当隔离物在水溶液的存在下溶解或分散时，隐色染料和显色剂能够相互作用而显示颜色。在润湿时或者当液体可渗透封装基质遇到水性的溶液时，流体进入胶囊（capsule）4。一些隔离物3溶解于水介质中或者与复合物解离进入水介质中。水分子渗透进入封装中从而使得微环境更加亲水。该事件允许其他两种组分，隐色染料分子1与显色剂2相互作用而形成有色的复合物10。
隐色染料一般被称为无色或浅色的碱性染料，因为染料分子可以获得两种形式，其中一种是无色的。尽管不希望受到理论的束缚，认为显色剂具有路易斯酸功能，其从隐色染料分子中吸取电子从而产生共轭体系。因此，隐色染料似乎从最初的无色状态显示颜色。
例如，螺环（spiso）形式的嗪是无色的隐色染料；嗪的共轭体系和分子的另一个芳香部分通过sp3-杂化的“螺环”碳分开。在使分子的一部分质子化、用紫外光照射或引入其他种类的此种改变之后，在螺环碳和嗪之间的键断开，环打开，螺环碳实现sp2杂化并变成平面，芳香基团旋转，使π轨道与分子的剩余部分水平排列，并形成共轭体系，该共轭体系具有吸附可见光光子的能力，并因此出现多种颜色。
可以使用的隐色染料可以选自多种染料，包括例如苯酞(phthalide)隐色染料、三芳基甲烷隐色染料和荧烷(fluoran)隐色染料。实例可以包括（1）基于三芳基甲烷的染料，例如3,3-双(对-二甲氨基苯基)-6-二甲氨基苯酞、3,3-双(对-二甲氨基苯基)-苯酞、3-(对-二甲氨基苯基)-3-(1,2-二甲基吲哚-3-基)苯酞、3-(对-二甲氨基苯基)-3-(2-甲基吲哚-3-基)苯酞、3,3-双(1,2-二甲基吲哚-3-基)-5-二甲氨基苯酞、3,3-双(1，2-二甲基吲哚-3-基)-6-二甲氨基苯酞、3,3-双(9-乙基咔唑-3-基)-6-二甲氨基苯酞、3,3-双(2-苯基吲哚-3-基)-6-二甲氨基苯酞、3-对-二甲氨基苯基-3-(1-甲基吡咯-3-基)-6-二甲氨基苯酞等；（2）基于二苯基甲烷的染料，例如4,4′-双二甲氨基二苯甲基苄醚、N-卤苯基隐色金胺、N-2,4,5-三氯苯基-隐色金胺等；（3）基于内酰胺的染料，例如若丹明-B-苯胺基内酰胺、若丹明-(对-硝基苯胺基)内酰胺、若丹明-(邻-氯苯胺基)内酰胺等；（4）基于荧烷的染料，例如3-二甲氨基-7-甲氧基荧烷、3-二乙氨基-6-甲氧基荧烷、3-二-乙氨基-7-甲氧基荧烷、3-二乙氨基-7-氯荧烷、3-二乙氨基-6-甲基-7-氯荧烷、3-二-乙氨基-6,7-二甲基荧烷、3-(N-乙基-对-甲苯氨基)-7-甲基荧烷、3-二乙氨基-7-(N-乙酰-N-甲氨基)荧烷、荧烷、3-二乙氨基-7-(N-甲氨基)荧烷、3-二乙氨基-7-二苄氨基荧烷、3-二乙氨基-7-(N-甲基-N-苄氨基)荧烷、3-二乙氨基-7-(N-氯乙基-N-甲氨基)荧烷、3-二乙氨基-7-N-二乙氨基荧烷、3-(N-乙基-对-甲苯氨基)-6-甲基-7-苯氨基荧烷、3-(N-乙基-对-甲苯氨基)-6-甲基-7-(对-甲苯氨基)荧烷、3-二乙氨基-6-甲基-7-苯氨基荧烷、3-二丁氨基-6-甲基-7-苯氨基荧烷、3-二乙氨基-7-(2-羰基甲氧基苯氨基)荧烷、3-(N-环己基-N-甲氨基)-6-甲基-7-苯氨基荧烷、3-吡咯烷基-6-甲基-7-苯氨基荧烷、3-哌啶基-6-甲基-7-苯氨基荧烷、3-二乙氨基-6-甲基-7-(2,4-二甲氨基)荧烷、3-二乙氨基-7-(邻-氯苯氨基)荧烷、3-二丁氨基-7-(邻-氯苯氨基)荧烷、3-吡咯烷基-6-甲基-7-(对-丁基苯氨基)荧烷、3-(N-甲基-N-正-戊基氨基)-6-甲基-7-苯氨基荧烷、3-(N-乙基-N-正-戊基氨基)-6-甲基-7-苯氨基荧烷、3-(N-乙基-N-异戊基氨基)-6-甲基-7-苯氨基荧烷、3-(N-甲基-N-正-己氨基)-6-甲基-7-苯氨基荧烷、3-(N-乙基-N-正-己氨基)-6-甲基-7-苯氨基荧烷、3-(N-乙基-N-β-乙基己氨基)-6-甲基-7-苯氨基荧烷等。本发明中有用的碱性染料不限于以上举例说明的那些，并且它们中的至少两种可以混合使用。
隔离物或减感剂可以是任何已知的、在水和有机溶剂两者中显示良好的溶解性的组分剂。一般地，所述隔离物优选为不带电荷的中性分子，例如<1000道尔顿的聚烷撑二醇、<10000道尔顿的聚环氧烷、聚氧乙烯-聚氧丙烯二醇嵌段共聚物、聚氧化乙烯-壬基苯基醚、聚氧乙烯-二苯乙烯化苯基醚(polyoxyethylene distyrenated phenyl ether)、中性表面活性剂。此种隔离物的其他实例可以包括甘油；十二胺；2,4,4-三甲基-2-噁唑啉；聚烯烃二醇，例如聚乙二醇、聚丙二醇以及乙二醇和丙二醇的共聚物；聚氧化乙烯-十二烷基醚、聚氧乙烯-油基醚、聚氧化乙烯-壬基苯基醚、聚氧乙烯山梨糖醇酐单十二酸酯、聚乙二醇单硬脂酸酯。
一般地，显色剂在有机溶剂中显示良好的溶解性。适合的显色剂的实例包括双酚A、氯化锌、水杨酸锌和酚树脂。与隐色染料结合使用的显色物质的其他实例可以包括：4-叔丁基苯酚、α-萘酚、β-萘酚、4-乙酰苯酚、4-叔辛基苯酚、4,4′-仲亚丁基苯酚、4-苯酚、4,4′-二羟基二苯基甲烷、4,4′-异亚丙基二苯酚、氢醌、4,4′-亚环己基二苯酚、4,4-二羟基二苯硫醚、4,4′-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)、4,4′-二羟基二苯砜、氢醌单苄醚、4-羟基二苯甲酮、2,4-二羟基二苯甲酮、2,4,4′-三羟基二苯甲酮、2,2′,4,4′-四羟基二苯甲酮、4-羟基邻苯二甲酸二甲酯、4-羟基苯甲酸甲酯、4-羟基苯甲酸乙酯、4-羟基苯甲酸丙酯、4-羟基苯甲酸仲丁酯、4-羟基苯甲酸戊酯、4-羟基苯甲酸苯酯、4-羟基苯甲酸苄酯、4-羟基苯甲酸甲苯酯、4-羟基苯甲酸氯苯酯、4-羟基苯甲酸苯丙酯、4-羟基苯甲酸苯乙酯、4-羟基苯甲酸对氯苯酯、4-羟基苯甲酸对甲氧基苄酯、酚醛型酚树脂、酚聚合物等酚化合物。
由无色到各种颜色的指示湿度的油墨对于多种个人护理和健康护理相关的应用是高度需要的，所述个人护理和健康护理相关的应用例如，诸如尿布或成人失禁制品等的个人护理产品。然而，实际的指示湿度的油墨在市场上不可得到。与一些水敏性着色片材不同，例如第5,130,290号美国专利中所描述的，该专利涉及水性的指示湿度的组合物，在纸上或基于纸浆纤维的基材上，该组合物为悬浮液而不是均匀溶液，而本发明的组合物是基于溶液的并且是均匀的。‘290专利所描述的组合物是基于水的并且需要热干燥。所述组合物是悬浮液并且不均匀，而不是基于溶液的油墨。
本发明的组合物可以作为基于有机溶剂的指示湿度的油墨的部分被掺入。油墨中所有组分在有机溶剂或混合有机溶剂体系中均是可溶的并且所述油墨是均匀的。所述油墨可以诱导颜色的显著视觉外观变化，所述显著视觉外观变化的ΔΕ值的范围为至少5或10至约20-40-60。通常，根据活性组分浓度和尿液的量或其他液体破坏，颜色将在5或10分钟内很好地被消除。根据某些实例，在将组合物施用到着色剂（stain）之后约6分钟内拔染颜色或者为了更快作用在约3分钟内拔染颜色。人们可以观察到，脱色或着色的颜色减少了≥5。在某些其他实施方案中，着色的可观察到的颜色减少了至少15或20的ΔΕ值，这种减少使着色淡化至通过肉眼实际上感觉不到的程度。通常，脱色或着色可以减少约25-40的ΔΕ值，理想地高达约50至70或80的ΔΕ值。如将更加详细地描述的，ΔΕ是通过3D颜色空间测量所定义的颜色变化的测量值。
第II部分-分子体系封装
根据本发明，所述组合物还包含封装所述分子体系的水可渗透性有机聚合物笼或基质。所述封装基质包含在有机溶剂中可溶但在水介质中适应不好（not well adapted）或不溶的至少一种聚合物。所述聚合物可以是共聚物、嵌段共聚物、线性聚合物或无规共聚物，或者它们的组合。所述聚合物可以是天然聚合物、合成聚合物或者天然聚合物和合成聚合物两者的混合聚合物。所述封装基质在干燥时，尤其是在风干后应当能够在各种基材上形成稳定的膜。
适合的聚合物的实例可以包括，例如：来自International SpecialtyProducts,Inc.的Gantrez系列聚合物、来自National Starch的Dermacryl 97以及来自Akzo Nobel的Amphomer。封装基质还可以是溶解于有机溶剂体系中的各种化学品的混合物。这种体系的实例可以包括基于有机溶剂的清漆，例如由Sunchemical Co.制备的清漆。在有机溶剂中基本上可溶的聚合物和共聚物的实例可以包括：苯乙烯-丁二烯共聚物、丙烯酸酯聚合物、聚乙酸乙烯酯、聚氯乙烯；聚乙烯醇缩丁醛、聚乙酸乙烯酯、氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、丙烯酸类树脂、苯乙烯树脂、聚酯类树脂、以及聚乙酸乙烯酯、氯乙烯乙酸乙烯酯共聚物、苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物、异丁烯-顺丁烯二酸酐共聚物、聚乙烯醇缩丁醛。
根据本发明，所述组合物还包含挥发性有机溶剂体系。该挥发性有机溶剂或混合溶剂体系的实例可以包括低分子量的醇类，例如丁醇、乙醇、丙醇，和丙酮或四氢呋喃或它们的混合物。
第III部分-油墨介质
如前所述，本发明涉及具有组合物的无色或浅色的、非水性的均匀溶液，所述组合物包含：a）一种或多种隐色染料；b）一种或多种隔离物或减感剂，所述隔离物或减感剂是非挥发性的并且在挥发性有机溶剂和水两者中均是显著可溶的；c）一种或多种吸电子显色剂，所述显色剂在显著量的所述隔离物的存在下而没有水的存在下与所述隐色染料不可以形成有色的复合物，但在水的存在下可以与隐色染料形成有色的复合物，其中所述组合物处于在水中不溶但在挥发性溶剂中可溶的封装基质中。所述组合物可以包括一种或多种挥发性有机溶剂。
所述挥发性有机溶剂可以包括，例如乙醇、甲醇、丙醇、异丙醇、丁醇、丙酮、四氢呋喃（THF）、苯和甲苯、二氯甲烷、三氯甲烷或它们的组合。
在本发明的另一个方面，可以将所述封装的显色组分分子体系混合到均匀溶液中从而形成油墨。所述油墨可以施用到塑料基材的表面，所述塑料基材例如聚乙烯、聚丙烯或其他聚烯烃。
所述油墨具有挥发性有机基溶剂的组合物或不同挥发性有机溶剂的混合物、包括至少一种有机可溶性的但水不溶性的成膜聚合物或共聚物的固定组合物、两者均仅在有机溶剂中可溶的隐色染料和显色剂、以及在有机溶剂和水中均可溶的隔离物。所述油墨在水不存在下最初是无色的，而当存在水时显示颜色。
可以存在于组合物中的隐色染料可以为约0.01wt.%至约10wt.%。通常，隐色染料的量可以为约0.05wt.%或0.1wt.%至约4wt.%或5wt.%，或6wt.%或7wt.%；期望的是，该范围为约0.5wt.%或1wt.%至约2.5wt.%、3wt.%或5wt.%。通常，所述隔离物存在的量为约1wt.%至约20wt.%或25wt.%。可供选择地，所述隔离物存在的量可以为约1.5wt.%、2wt.%或3wt.%至约15wt.%、17wt.%或18wt.%。存在的显色剂的量可以为约0.5wt.%或1wt.%至约10wt.%或12wt.%；通常为约1wt%或2wt%至约7wt%、8wt%或10wt%。在封装基质中存在的聚合物树脂为约10wt.%至约80wt.%。通常，聚合物树脂的量为约12wt%、15wt%或20wt%至约65wt.%、70wt.%或78wt.%。可以存在的挥发性有机溶剂为约20wt.%至约90wt.%；通常为约25wt%、30wt%或35wt%至约80wt%、85wt%或88wt%。
第IV部分-印刷的制品
可以将均匀的湿度油墨印刷在各种材料基材上，例如塑料、聚乙烯或聚丙烯膜或基于纤维素的纸和薄纸。可以将所述油墨风干以显示无色或接近无色状态的外观（即没有颜色或非常弱的背景底纹）。干的油墨依据所使用的隐色染料的种类在润湿时显示各种的颜色。例如，膜层可以在用作吸收性制品的组分的无纺材料上。
可以将水不溶性的成膜聚合物和改变颜色的组合物的其他组分溶解于有机溶剂中，然后施用到基材上。当形成改变颜色的组合物和有机溶剂的混合物时，所述混合物在室温下是液态的。当使改变颜色的组合物施用到膜层或者形成膜层时，挥发性有机溶剂蒸发。适合的水不溶性成膜聚合物包括丙烯酸酯/丙烯酰胺共聚物、聚氨酯粘合剂、乙烯吡咯烷酮的共聚物和二甲基氨丙基甲基丙烯酰胺的共聚物。市场上可得到的适合的聚合物包括DERMACRYL 79聚合物和AMPHOMER HC聚合物，其二者均为可得自Akzo Nobel的丙烯酸酯/辛基丙烯酰胺共聚物。市场上可得到的适合的聚合物的另一种实例是GANTREZ SP聚合物，该聚合物为可得自International Specialty Products,Inc.的聚(甲基乙烯基醚/顺丁烯二酸)共聚物的单烷基酯。本发明的改变颜色的组合物包括水不溶性的成膜聚合物，该聚合物的量为改变颜色的组合物的总重量的20%至95%。最理想的是，本发明的改变颜色的组合物包括水不溶性的成膜聚合物，该聚合物的量为改变颜色的组合物的总重量的60%至90%。
均匀溶液一旦被印刷在基材的表面上并干燥，干的溶液可以形成薄膜，当所述薄膜与含水介质接触时可以显示颜色。根据某些实施方案，理想的是薄膜覆盖在视觉上可感知的基材表面上或者在在视觉上可感知的基材表面上形成图案。当印刷的基材是采用可以与水溶液或尿液接触的基材形成的吸收性制品或个人护理产品的部分时，该特征将是有用的。吸收性制品可以是，例如尿布、女性卫生垫、成人失禁制品或擦拭布（wipercloth）。
所述制品可以包括聚合物膜或无纺基材表面，所述聚合物膜或无纺基材表面具有印刷有显色介质的所述基材表面的至少一部分，所述显色介质包含由均包含在水可渗透性聚合物基质中的隐色染料、吸电子显色剂和隔离物所形成的复合物，其中所述隔离物在水溶剂和有机溶剂中均是可溶的，并且当所述隔离物在水溶液的存在下溶解或分散时，所述隐色染料和显色剂能够相互作用以显示颜色。所述基材可以是多孔膜或无孔膜，或者两种膜的组合。所述多孔膜可以包括基于纤维素的薄纸、纸、无纺材料或透气性膜，例如嵌有碳酸钙的聚乙烯和聚丙烯膜。
图3A-3C是显示了已经印刷有根据本发明的油墨的基材表面的图解说明，所述基材表面可以是多孔的或无孔的、聚合的或基于纤维素的。图3A显示了具有基本上无色外观的初始阶段的基材。图3B显示了在印刷的区域与水性的流体接触后即刻的相同基材。图3B显示了当使更加水性的流体更加完全地施用或散布到印刷区域，并且与本发明的显色组合物接触时，颜色的进一步显示。
第V.部分-经验的
实施例1.
向六个玻璃小瓶中的每一个（分别标记为小瓶1、2、3、4和5）中加入500μl的结晶紫内酯的乙醇溶液（12mg/ml）和500μl的双酚A的乙醇溶液（50mg/ml）。将18、30、60、120和18mg的不同量的聚乙二醇（PEG，MW：200）分别加入到小瓶1、2、3、4和5中。向每个小瓶中进一步加入来自Sunchemical Co.的1ml清漆（Varnish）并将混合物涡旋2分钟。向小瓶6中加入苄索氯铵（benzethonium chloride）的乙醇溶液（12mg/ml）并混匀。使用刷子将每个小瓶中的混合物用于在聚乙烯膜上形成薄膜，然后将薄膜风干4小时。来自每个小瓶的膜的颜色，小瓶1、2、3、4和5分别为微蓝色、微蓝色、无色、无色和蓝色。在用水或合成的尿液润湿时，所有的膜在5分钟内变为蓝色。
实施例2.
将实施例1中来自小瓶4的油墨施加到来自金佰利-克拉克的XEROX,KLEENEX
Figure BDA00001765745000111
-上标薄纸的打印机复印纸（printer-copy paper）并风干5小时。纸和薄纸的颜色为白色。在与水或合成尿液接触时，纸和薄纸变为蓝色。
实施例3.
将约25mg水杨酸锌和120mg聚乙二醇（分子量：200）加入到500μl的结晶紫内酯（12mg/ml）的乙醇溶液中。该混合物为蓝色。添加1ml清漆，而颜色保持蓝色。将油墨刷到聚乙烯膜上并风干。干的膜保持蓝色。在与水或合成尿液接触时，没有观察到颜色改变。使用25mg苄索氯铵来代替PEG使得油墨甚至更蓝。
实施例4.
将约1ml结晶紫内酯（20mg/ml）的丙酮溶液与500μl苄索氯铵的乙醇溶液（50mg/ml）混合。加入1ml Sunchemical的清漆并混合以制备油墨。将油墨刷在聚乙烯膜上以形成薄膜。干燥所述薄膜并显示弱的蓝色颜色。在用水或合成尿液润湿时，弱的蓝色颜色变成深蓝色。
实施例5.
将约6mg结晶紫内酯、18mg双酚A和72mg Tween 20溶解于1ml乙醇中。将1ml Sunchemical清漆加入到溶液中并混匀。将该溶液刷在聚乙烯膜上并风干。所述膜显示白色。在与水或合成尿液接触时，白色颜色未改变。
实施例6.
使约250μl结晶紫内酯（24mg/ml的丙酮溶液）与双酚A的乙醇溶液（50mg/ml）混合。加入250μl Sunchemical清漆和500μl PEG（75mg/ml，MW：1000）的丙酮溶液并混合。将该溶液刷在聚乙烯膜上并且在风干时没有显示颜色。在用水或合成尿液润湿时，所述膜没有显著的颜色改变。使用PEG(MW：5000)来代替PEG(MW：100)得到在润湿时没有改变颜色的膜。
实施例7.
将约500μl结晶紫内酯的丙酮溶液（24mg/ml）、500μl水杨酸锌的乙醇溶液（100mg/ml）和1ml清漆混合均匀。将该混合物等分为四部分，各部分各在一小瓶中，分别指定为小瓶1、2、3和4。向小瓶1、2、3和4中分别添加0、100μl、200μl和400μl的苄索氯铵的异丙醇溶液（50mg/ml）。将每个小瓶中的混合物刷在聚乙烯膜上并风干。由来自小瓶1、2、3和4的混合物制备的膜的颜色分别为深蓝色、深蓝色、中度蓝色和弱的蓝色。在用水或合成尿液润湿时，对于来自小瓶1和2的样品，颜色保持相同。对于来自小瓶3的膜，观察到轻微脱色。对于来自小瓶4的样品，观察到显著脱色。
实施例8.
将约500μl结晶紫内酯的乙醇溶液（24mg/ml）、500μl双酚A的乙醇溶液（50mg/ml）和60μl PEG（MW：200）混合均匀。加入1ml Sunchemical清漆并混合均匀。将该混合物施加到具有纺粘层的外罩膜上并风干，从而显示微蓝色颜色。使用片（piece）来覆盖从外罩上的新生的尿布上切下的矩形孔。通过带（tape）使油墨膜与超吸收芯接触。将10ml的合成尿液添加到中心的尿布上，使得膜变为深蓝色。
实施例9.
将约500μl来自Organic Dyestuff Co.的ORC Red KC的丙酮溶液（16mg/ml）和500μl双酚A的乙醇溶液（50mg/ml）混合。加入200μl PEG（MW：200）并充分混合。然后将1ml清漆添加到混合物中并充分混合。混合物的颜色为微红色。将该混合物施加到一片涂有纺粘型织物的聚乙烯膜上并风干，从而显示微粉色颜色。在与水或合成尿液接触时，所述膜变为深粉色。使用PEG(MW：1000)来代替PEG(MW：1000)得到在润湿时没有改变颜色的膜。
实施例10.
五个小瓶，每个小瓶包含500μl的结晶紫内酯的乙醇溶液（12mg/ml）和500μl的双酚A的乙醇溶液（50mg/ml）以及500μl的基于有机溶剂的清漆（来自Sunchemical）。此外，将18mg、30mg、60mg、120mg、120mg的聚乙二醇（MW：200）分别添加到小瓶1、2、3、4和5中。向小瓶5中添加100μl的苄索氯铵的乙醇溶液。对所述混合物进行声浴处理（bath-sonicated）5分钟。将少量的各个混合物施加到聚丙烯膜上，从而形成薄膜。将所述膜风干。来自小瓶1、2、3、4和5的膜的颜色分别为微蓝色、微蓝色、蓝色迹象、无色和无色。通过小瓶1、2、3、4和5中的混合物形成的膜的颜色在与合成尿液接触时均变为蓝色。
实施例11.
五个小瓶，每个小瓶包含约500μl的结晶紫内酯的乙醇溶液（12mg/ml）和500μl的双酚A的乙醇溶液（50mg/ml）以及500μl的基于有机溶剂的清漆（来自Sunchemical）。此外，将18mg、30mg、60mg、120mg、120mg的聚乙二醇（MW：200）分别添加到小瓶1、2、3、4和5中。向小瓶5中添加100μl的苄索氯铵的乙醇溶液。对所述混合物进行声浴处理（bath-sonicated）5分钟。将少量的各个混合物施加到聚丙烯膜上，从而形成薄膜。将所述膜风干。来自小瓶1、2、3、4和5的膜的颜色分别为微蓝色、微蓝色、蓝色迹象、无色和无色。通过小瓶1、2、3、4和5中的混合物形成的膜的颜色在与合成尿液接触时均变为蓝色。
已经通过实例和附图的方式对本发明进行了一般地和详细的描述。然而，本领域技术人员可以理解，本发明不必局限于所具体公开的实施方案，但可以对本发明进行替代、修改和各种改变并且其使用不脱离本发明的精神和范围。因此，除非另外修改脱离如以下的权利要求所限定的本发明的范围，否则改变应解释为包括在本文中。

Claims (20)

1.一种显色分子体系，其包含：由隐色染料、吸电子显色剂和隔离物所形成的复合物，所述隐色染料、吸电子显色剂和隔离物均包含在水可渗透性聚合物基质中，其中，所述隔离物在水溶剂和有机溶剂两者中是可溶的，并且当所述隔离物在水溶液的存在下溶解或分散时，所述隐色染料和显色剂能够相互作用，从而显示颜色。
2.根据权利要求1所述的显色分子体系，其中，所述复合物封装在自组装的聚合物膜内。
3.根据权利要求1所述的显色分子体系，其中，所述隐色染料、显色剂和隔离物组分彼此不是相分离的。
4.一种显色油墨，其包含：
无色或浅色的、非水性的均匀溶液，所述溶液具有组合物，所述组合物包含：a）约0.01wt.%至约10wt.%的一种或多种隐色染料；b）约1wt.%至约25wt.%的一种或多种隔离物或减感剂，所述隔离物或减感剂是非挥发性的并且在挥发性有机溶剂和水两者中是显著可溶的；c）约0.5wt.%至约12wt.%的一种或多种吸电子显色剂，所述显色剂在显著量的隔离物的存在下而没有水的存在下与所述隐色染料不能形成有色的复合物，但在水的存在下所述显色剂可以与所述隐色染料形成有色的复合物，其中，所述组合物处于在水中不溶但在挥发性有机溶剂中可溶的封装基质中；
固定组合物，所述固定组合物包含至少一种有机可溶性的但水不溶性的成膜聚合物或共聚物。
5.根据权利要求4所述的显色油墨，其中，所述油墨在没有水的情况下是无色的，而当存在水时显示颜色。
6.根据权利要求4所述的显色油墨，其中，所述封装基质包含约10wt.%至约80wt.%的至少一种聚合物树脂，所述聚合物树脂可以在塑料基材表面上形成具有良好粘着力的薄膜。
7.根据权利要求4所述的显色油墨，其中，所述组合物包含约20wt.%至约90wt.%的挥发性有机基溶剂或不同挥发性有机溶剂的混合物。
8.根据权利要求4所述的显色油墨，其中，所述隐色染料选自：苯酞隐色染料、三芳基甲烷隐色染料和荧烷隐色染料。
9.根据权利要求4所述的显色油墨，其中，所述隔离物包含不带电荷的中性组分。
10.根据权利要求9所述的显色油墨，其中，所述隔离物包含：<1000道尔顿的聚烷撑二醇、<10000道尔顿的聚环氧烷、聚氧乙烯-聚氧丙烯二醇的嵌段共聚物、聚氧乙烯-壬基苯基醚、聚氧乙烯-二苯乙烯化苯基醚、中性表面活性剂。
11.根据权利要求4所述的显色油墨，其中，所述显色剂包括双酚A、氯化锌、水杨酸锌和酚树脂。
12.根据权利要求4所述的显色油墨，其中，所述挥发性有机溶剂包括乙醇、甲醇、丙醇、异丙醇、丁醇、丙酮、四氢呋喃（THF）、苯和甲苯、二氯甲烷、三氯甲烷或它们的组合。
13.一种无色或浅色基材，所述无色或浅色基材包含具有根据前述任一项权利要求所述的显色油墨或分子体系的薄膜，干燥后，在所述基材中当与含水介质接触时，所述薄膜显示颜色。
14.根据权利要求13所述的基材，其中，所述薄膜覆盖在视觉上可感知的所述基材的表面或者使在视觉上可感知的所述基材的表面形成图案。
15.根据权利要求13所述的基材，其中，所述含水介质是水溶液或尿液。
16.根据权利要求13所述的基材，其中，所述基材是多孔膜或无孔膜，或者两种膜的组合。
17.根据权利要求13所述的基材，其中，所述多孔膜包括基于纤维素的薄纸、纸、无纺材料或透气性膜。
18.一种个人护理产品，其包含根据前述任一项权利要求的膜或基材表面，所述膜或基材表面具有印刷有显色介质的所述基材表面的至少一部分，所述显色介质包含由隐色染料、吸电子显色剂和隔离物所形成的复合物，所述隐色染料、吸电子显色剂和隔离物均包含在水可渗透性聚合物基质中，其中，所述隔离物在水溶剂和有机溶剂两者中是可溶的，并且当所述隔离物在水溶液的存在下溶解或分散时，所述隐色染料和显色剂能够相互作用，从而显示颜色。
19.根据权利要求18所述的个人护理产品，所述个人护理产品是吸收性制品并且不加热所述印刷的基材从而干燥所述组合物。
20.根据权利要求19所述的个人护理产品，其中，所述吸收性制品是尿布、女性卫生垫、成人失禁制品或擦拭布。
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