在多孔基材上形成隱藏的圖案的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及通過在親水性表面上形成疏水性圖案制造具有隱藏的彩色圖案的圖案化多孔基材的方法，其中使用沒有著色劑的疏水性印刷溶液在多孔基材上作為圖案形成結(jié)構(gòu)通道，且其中著色的區(qū)域應(yīng)用在所述多孔基材的后表面上。另外，本發(fā)明涉及所述圖案化多孔基材和使所述圖案變成可見狀態(tài)的方法。
【專利說明】在多孔基材上形成隱藏的圖案
[0001]發(fā)明背景
發(fā)明領(lǐng)域。
[0002]本發(fā)明涉及在多孔基材上形成諸如文字或圖像的隱藏的彩色圖案的方法。特別地講，本發(fā)明涉及通過在親水性表面上形成疏水性圖案制造圖案化多孔基材的方法、所形成的圖案化多孔基材和使所述圖案變成可見狀態(tài)的方法。
[0003]相關(guān)技術(shù)描述
在諸如硝化纖維薄板、基于纖維素的紙張和多孔聚合物薄板的許多多孔基材中，液體沿基材薄板側(cè)向行進(jìn)。該流動(dòng)通常為毛細(xì)的。所述薄板及其液流用于診斷領(lǐng)域中的許多應(yīng)用中，諸如用于生物傳感器和免疫測定側(cè)向流動(dòng)中。在這些應(yīng)用中使用了從基材薄板上割下的條，其中液體沿條的整個(gè)寬度側(cè)向行進(jìn)。在其中樣品液體必須傳輸?shù)綌?shù)個(gè)反應(yīng)/檢測區(qū)域的多元分析試驗(yàn)中，有利的是，可以形成基材薄板，使得樣品液體僅在基材薄板的特定部分中行進(jìn)，即，在該薄板中形成引導(dǎo)液流的結(jié)構(gòu)層。
[0004]這種引導(dǎo)液流的結(jié)構(gòu)層可使用許多不同的方法在多孔基材薄板中制造(參見，例如US 2009/0298191 Al)，諸如以下方法，其中:
-將基材薄板用光致抗蝕劑浸透，通過限定液體通道的光掩模暴露于紫外光，且最后當(dāng)光致抗蝕劑溶解時(shí)使液體通道的位置顯影。以此方式，產(chǎn)生用光致抗蝕劑浸透的區(qū)域，其限定液體通道的邊緣。
[0005]-將例如聚二甲基硅氧烷(PDMS)的硬化聚合物擴(kuò)散在印模上，該印模的凸紋圖案限定液體通道的邊界區(qū)域。此后，將該印模壓到基材薄板上，例如歷時(shí)20秒。最后，除去該印模并使該聚合物硬化。
[0006]-本身為疏水性的或可使基材薄板轉(zhuǎn)化變得疏水的液體可根據(jù)所需的圖案例如使用以下方法施用在基材薄板上:將液體噴霧穿過模版、絲網(wǎng)印刷、噴墨印刷或使用繪圖器。
[0007]-基材的所需區(qū)域借助于加熱通過吸收石蠟浸透以變得疏水。
[0008]在D.A.Bruzewicz, M.Reches 和 G.M.Whitesides 的公告(“限定在紙張中的微通道的聚(二甲基娃氧燒)屏障的低成本印刷(Low-cost printing ofpoly (dimethylsiloxane) barriers to define microchannels in paper)，，)Anal.Chem., 2008, 80 (9)，3387-3392)中，引導(dǎo)液流的屏障線使用PDMS溶液作為在繪圖器的筆中的油墨來制造。
[0009]除了基于光致抗蝕劑的方法之外，在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的上述方法中液流通道的邊緣的精確性是一個(gè)問題。原因是改變基材薄板以便引導(dǎo)液流的液體必須經(jīng)整個(gè)基材薄板吸收，所以其同時(shí)側(cè)向擴(kuò)散且因此液流通道的邊緣變得不精確。
[0010]K.Abe、K.Suzuki和D.Citterio的公告“噴霧噴墨印刷的微流體多分析物化學(xué)傳感紙(Inkjet-printed microfluidic multianalyte chemical sensing paper)，，，Anal.Chem., 80 (18)，6928-6934，2008公開了如下方法，其中將紙首先用1.0重量％的聚苯乙烯-甲苯溶液浸透，干燥且液體通道最后通過用甲苯噴墨印刷而蝕刻開口。該噴墨印刷通常必須重復(fù)10-30次以獲得足夠的蝕刻深度,這使得在棍對棍(roller to roller)生產(chǎn)工藝難以使用該方法。
[0011]所有根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的上述生產(chǎn)方法都相當(dāng)緩慢且因此難以在工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)工藝中使用。在US 2009/0298191 Al中，據(jù)估計(jì)使用基于光致抗蝕劑的方法使單個(gè)10 x IOcm基材薄板圖案化用時(shí)約8-10分鐘且用使用印模的方法用時(shí)約2分鐘。
[0012]Crayola制造了產(chǎn)品“Color Wonder”，它是一種紙張涂料，其與“不可見的”油墨反應(yīng)，以形成顏色。該顏色改變具有其為永久性的缺點(diǎn)。另外，該系統(tǒng)基于特別開發(fā)的紙張涂料，且其制造成本昂貴。
[0013]Bruynzeel-sakura 制造了產(chǎn)品 “COLOUR WITH WATER”(例如，http://webshop.bruynzeel-sakura.com),其由在限定區(qū)域上的白色紙張涂層組成,其在加入諸如水的液體時(shí)變得透明。在該系統(tǒng)中的圖像的形狀在加入水之前是可見的，因?yàn)橥繉拥男螤钕薅俗兊猛该鞯膮^(qū)域。
[0014]發(fā)明概述
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供在多孔基材上形成圖案的新的成本有效且快速的方法，其容許利用基材不透明性的變化來使所述圖案可見或不可見。
[0015]特別地講，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供通過形成引導(dǎo)液體在多孔基材上吸收和流動(dòng)的圖案化通道而在諸如紙張或織物的所述多孔基材上形成隱藏的圖像的新方法。
[0016]這些目的及其他目的連同其優(yōu)于已知方法的優(yōu)點(diǎn)通過如在下文描述并要求保護(hù)的本發(fā)明實(shí)現(xiàn)。
[0017]因此，本發(fā)明涉及在諸如紙張的多孔基材上形成隱藏的圖像(或圖案)的方法，所述隱藏的圖像在其形成之后至少基本上不可見，但可以通過所述圖案的不透明性的誘發(fā)變化而可見。
[0018]圖案的可見性通過在多孔基材的后表面上施用著色的區(qū)域，優(yōu)選通過印刷而增強(qiáng)。當(dāng)選擇顏色使其與在多孔基材的頂表面上印刷的可見圖形或文字相容時(shí)，該著色的區(qū)域在產(chǎn)品上帶來視覺吸引力。
[0019]更具體地講，本發(fā)明的生產(chǎn)圖案化多孔基材的方法的特征如在權(quán)利要求1的特征性部分中所陳述，且使所述圖案變成可見狀態(tài)的方法的特征如在權(quán)利要求14的特征性部分中所陳述。
[0020]另外，本發(fā)明的圖案化基材的特征如在權(quán)利要求10中所陳述，且該基材的用途通過權(quán)利要求18中的陳述表征。
[0021]借助于本發(fā)明獲得了顯著的優(yōu)點(diǎn)。因此，本發(fā)明提供用隱藏的圖像標(biāo)記產(chǎn)品的方法，可重復(fù)地使所述隱藏的圖像可見和再次隱藏。所述圖像可使用純水作為標(biāo)記液體，提供不引起混亂(mess)和顏色轉(zhuǎn)移(例如，到臺面)的安全標(biāo)記程序而變得可見，因?yàn)樵谒龆嗫谆闹挟a(chǎn)生圖案的過程中使用的著色劑將存在于所述基材的層中，而不是在標(biāo)記期間加入。
[0022]本發(fā)明的另一優(yōu)勢在于，就印刷技術(shù)而言，其與現(xiàn)有的印刷機(jī)器相容且因此高度適合大規(guī)模制造。
[0023]本發(fā)明還具有如下優(yōu)勢,包含聚合物和溶劑的單純?nèi)芤?simple solution)或基本上由它們組成的溶液比例如在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的方法中使用的市售光致抗蝕劑顯著更經(jīng)濟(jì)。[0024]下文將更密切地參考附圖和詳述來描述本發(fā)明。
[0025]附圖簡述
在下文中，參考附圖更詳細(xì)地檢驗(yàn)本發(fā)明的實(shí)施方案及其他優(yōu)勢。
[0026]圖1呈現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的結(jié)構(gòu)。
[0027]圖2顯示引導(dǎo)液流的成品結(jié)構(gòu)層的實(shí)例。
[0028]圖3呈現(xiàn)使用根據(jù)本發(fā)明的方法制造的微量滴定板的實(shí)例。
[0029]圖4a顯示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的結(jié)構(gòu)的示意性側(cè)截面。
[0030]圖4b顯示根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方案的結(jié)構(gòu)的示意性側(cè)截面。
[0031]圖5圖示液體在以不同方式制造的液體通道中的行進(jìn)。
[0032]圖6圖示所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)區(qū)的寬度對其防止側(cè)向液流的能力的影響。
[0033]本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案的詳述
本發(fā)明涉及通過組合流體引導(dǎo)通道/區(qū)域與在紙張的相反側(cè)上印刷的色彩而在諸如紙張的多孔基材上形成隱藏的彩色圖像的方法。本發(fā)明還涉及使用所述通道和著色區(qū)域形成的圖案化多孔基材。所述流體通道/區(qū)域通過印刷疏水性圖案而作為圖形形狀形成。在將樣品溶液加在所述基材上時(shí)，所述基材的不透明性僅在圍繞所述疏水性圖案的區(qū)域中減小，因此在所述基材上產(chǎn)生可見圖像。如果使用澄清的溶液作為所述樣品溶液，則在所述基材的表面被干燥時(shí)所述圖像再次消失。
[0034]本發(fā)明基于將在所述基材上的疏水性區(qū)域優(yōu)選根據(jù)在FI 20096334中描述的方法，即通過在多孔基材的頂表面上通過膠版或凹版印刷制造結(jié)構(gòu)液體-引導(dǎo)通道而印刷成某一形狀的思想。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)該方法對于工業(yè)生產(chǎn)最為有利。這些印刷的區(qū)域可例如為圖形或文本，并且印刷到所述基材中，優(yōu)選印刷到諸如紙張的基材的頂(前)側(cè)(側(cè)I)。所述通道適合將液體溶液引導(dǎo)到所述表面的所需區(qū)域。
[0035]“通道”意欲指基材的適合引導(dǎo)液體吸收的任何區(qū)域。因此，僅對于邊界明確，即對于相對的疏水性的區(qū)域具有明確的邊緣的這些區(qū)域才是必要的。
[0036]圖1圖示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的結(jié)構(gòu)。疏水性結(jié)構(gòu)圖案2在基材薄板I上形成，由于它的作用，親水性液體可以僅沿其余親水性表面區(qū)域的流動(dòng)通道3、反應(yīng)區(qū)域4和交叉點(diǎn)6吸收到基材薄板中，形成圖案。將標(biāo)記液體5施用到該基材的表面，因此引起標(biāo)記液體5吸收到基材表面的具有相應(yīng)疏水性的區(qū)域中。結(jié)構(gòu)圖案2在厚度方向上延伸穿過基材薄板的整個(gè)深度。還將一體化或局部層印刷在該基材的后表面上。該完全覆蓋層通常在結(jié)構(gòu)圖案2的整個(gè)寬度上延伸且還可以防止標(biāo)記液體在基材厚度方向上穿過基材。在應(yīng)用標(biāo)記液體之前，當(dāng)查看在基材薄板I的頂側(cè)上印刷的結(jié)構(gòu)圖案2時(shí)，該層通過多孔基材僅部分可見，原因是許多適用于本發(fā)明的基材，特別是較低紙張重量(gra_age)的基材(在紙張基材的情況下，特別是〈100g/m2的基材)略微半透明。然而，在施用標(biāo)記液體之前，所形成的圖案不可見。
[0037]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施方案，將印刷在所述后表面上的一體化或局部層著色，而至少在干燥狀態(tài)下，所述多孔基材基本上不透明。所述圖案繼而在所述多孔基材上形成，但僅當(dāng)潤濕時(shí)將變得基本上或至少部分透明。因此，當(dāng)將這一基材潤濕時(shí)，所述著色的后表面將通過透明的圖案化區(qū)域變得可見。
[0038]例如，可以將溶解于溶劑中的諸如聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、乙酸纖維素、炔乙烯酮二聚體或交聯(lián)的聚乙烯醇(PVA)的聚合物或諸如石蠟或烷基乙烯酮二聚體(AKD)的碳數(shù)> 20但沒有重復(fù)單元的有機(jī)化合物用作印刷溶液，其任務(wù)是形成基材薄板，以在印刷層的區(qū)域中阻止液流。優(yōu)選聚苯乙烯，原因是其不需要加熱處理且是完全生物相容的。然而，炔乙烯酮二聚體(AKD)也特別適合使用，特別是具有水性溶劑，作為分散體。AKD需要加熱和時(shí)間以在印刷之后充當(dāng)疏水性屏障。例如，如果印刷設(shè)備包括施加熱量的干燥器，則這易于實(shí)現(xiàn)。諸如Aquacer產(chǎn)品的石蠟也提供疏水性屏障，且適用于水性系統(tǒng)中。
[0039]更優(yōu)選使用在水溶液中制成的印刷溶液。然而，所述溶液也可為有機(jī)疏水性溶劑，例如甲苯、二甲苯或它們的混合物，任選還含有添加劑，但沒有著色劑。所述印刷溶液優(yōu)選通過膠版和凹版印刷施用。任選地，其可通過將液體噴霧穿過模版、通過絲網(wǎng)印刷、通過平版或噴墨印刷或通過使用繪圖器施用。
[0040]聚合物在所述印刷溶液中的量可為例如1-40重量％。
[0041]根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，使用具有相對低的聚合物濃度的印刷溶液，優(yōu)選使用2-10重量％的聚合物濃度的印刷溶液，最合適使用3.5-7重量％的聚合物濃度的印刷溶液。通過使用低濃度，通常實(shí)現(xiàn)較大的結(jié)構(gòu)深度，但聚合物在基材中的最后濃度將相應(yīng)地較低。這可通過增加印刷層的數(shù)目或通過選擇具有較大孔度的油墨轉(zhuǎn)移棍(ink transfer roll)來補(bǔ)償，當(dāng)使用膠版印刷時(shí)，具有較大孔度的油墨轉(zhuǎn)移輥特別合適。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，在這樣的低聚合物濃度下，存在至少兩個(gè)印刷層。
[0042]根據(jù)第二實(shí)施方案，使用優(yōu)選10-40重量％、最合適15-35重量％的相對高的聚合物濃度。在試驗(yàn)中已經(jīng)觀察到，在配備有具有特定低的分子質(zhì)量的聚合物如聚苯乙烯的印刷溶液中，在該濃度范圍內(nèi)的粘度仍將足夠低以便使用根據(jù)本發(fā)明的印刷方法印刷且它們?nèi)匀怀浞值貪B透到基材的孔中。另外，由于短鏈，印刷的結(jié)構(gòu)的性質(zhì)在許多情況下比當(dāng)使用具有較長鏈的聚合物材料時(shí)更好。具體地講，這種材料或許將形成更致密的屏障層。因此，僅僅單次印刷可足夠。
[0043]所使用的聚合物的分子質(zhì)量例如可為2500-500 000。如果所述聚合物的濃度大于所述印刷溶液的10重量％，則優(yōu)選使用具有至多250 000、特別是至多100 000的分子質(zhì)量的聚合物。例如，在使用20重量％濃度的試驗(yàn)中，已經(jīng)觀察到，就所形成的通道的液體引導(dǎo)能力而言，具有約35 000的平均分子質(zhì)量的雙峰聚苯乙烯產(chǎn)生非常好的印刷結(jié)果。然而，應(yīng)該注意到最佳的分子質(zhì)量不僅取決于濃度，而且取決于其他因素，諸如基材材料、意欲置于通道中的材料和最終應(yīng)用。
[0044]圖4a示意性顯示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的結(jié)構(gòu)。第一疏水性印刷區(qū)42a和第二疏水性印刷區(qū)42b印刷在基材40上，在它們之間保留未印刷的親水性區(qū)，其可用作液區(qū)44。由于印刷區(qū)42a、42b，引入液區(qū)44的親水性液體將保留在所討論的區(qū)中。
[0045]可存在在彼此上面的一個(gè)和多個(gè)印刷層。通常，使用1-3個(gè)印刷層。通過使用在彼此上面的多個(gè)層，可以將所述聚合物更深地運(yùn)送到所述基材中以增強(qiáng)印刷結(jié)構(gòu)的液體-引導(dǎo)作用。類似的效果也可以通過增加在印刷基材與印刷筒之間的壓力來實(shí)現(xiàn)。
[0046]優(yōu)選選擇聚合物濃度、印刷壓力、印刷輥的孔度和印刷的次數(shù)，以獲得延伸到基材的全深度的結(jié)構(gòu)區(qū)。
[0047]如在圖4b中所示，一體化或局部底層46也印刷在基材的后表面(基材的側(cè)2)上。該完全覆蓋層通常在液區(qū)44的整個(gè)寬度上延伸且可任選地充當(dāng)屏障層，由此防止液體在基材的厚度方向上穿過基材。該底層46例如可具有均勻顏色或變化的色調(diào)且在應(yīng)用標(biāo)記液體之前當(dāng)查看在I側(cè)上的印刷的圖案時(shí)無法通過多孔基材可見。
[0048]因此，除了側(cè)向屏障層42a、42b之外，在該結(jié)構(gòu)中可存在深度方向的屏障層。同時(shí)，側(cè)向液體引導(dǎo)作用改善且對于在基材的前表面上的印刷層或壓力的需要減少。優(yōu)勢還在于，因?yàn)槊?xì)體積減小，所以對于大液體體積的需要顯著減少。還有效地阻止外來物質(zhì)從基材的基底(例如，臺面)移動(dòng)到樣品區(qū)。
[0049]優(yōu)選將在基材的后表面上的底層46著色以在加入標(biāo)記液體之后提供彩色圖像。任選地，底層46可僅僅具有與沒有這一層的其他類似基材相比增加的不透明性。該任選的解決方案可使用白色的底層46完成。
[0050]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)供選方案，底層46使用著色的粘合劑或膠施用，由此所述多孔基材可容易地膠合到諸如飲料杯墊(beverage coaster)、包裝或標(biāo)簽的另一表面上。
[0051]根據(jù)另一供選方案，底層46使用含有一種或多種著色劑，能夠溶解于標(biāo)記液體、特別是水性標(biāo)記液體中且特別能夠隨標(biāo)記液體遷移到潤濕的多孔基材的具有相應(yīng)的疏水性的區(qū)域中的油墨施用。然而，這些著色劑將僅存在于底層46中，而不是存在于結(jié)構(gòu)圖案(在任選的遷移之前)中，也不存在于標(biāo)記液體中。因此，該圖案在應(yīng)用標(biāo)記液體之前不可見。因此，同樣根據(jù)該供選方案，可將純水用作標(biāo)記液體，提供不引起混亂的安全標(biāo)記程序。
[0052]合適的著色劑為能夠在紙張基質(zhì)中遷移的任何水溶性著色劑、染料分子、離子和顏料。
[0053]根據(jù)所述遷移油墨的供選方案，所述多孔基材的潤濕導(dǎo)致在所述油墨中的著色劑和/或其他添加劑遷移到所述多孔基材的所需區(qū)域中，因此引起貫穿所述基材的總厚度的著色。在紙張干燥期間，著色劑和/或其他添加劑不會遷移回到油墨中，因此引起基材在所述區(qū)域中的不可逆著色。
[0054]根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，在印刷在所述基材的后表面上的底層46中存在開口，用于將標(biāo)記液體進(jìn)料到液區(qū)44和/或從液區(qū)44將標(biāo)記液體移去，例如到放置在第一基材上面的
第二基材上。
[0055]凡是水基液體在其中側(cè)向前進(jìn)的任何多孔基材都可用作所述基材，諸如紙張和板基材和紡織品基材。優(yōu)選所述基材選自纖維基材。合適基材的實(shí)例有硝化纖維薄板、基于纖維素的紙張和多孔聚合物薄板。特別是，可使用為此目的設(shè)計(jì)的色譜紙。其他實(shí)例有標(biāo)簽紙、袋紙、濾紙(包括卷煙濾嘴紙)和書籍紙。根據(jù)另一供選方案，所述基材由用于意欲在濕環(huán)境中使用的衣服或其他類似的防護(hù)設(shè)備如游泳衣、毛巾、雨衣或雨傘的織物形成。
[0056]圖2顯示在由桉樹纖維制成的紙張(50g/m2)上制造的液流引導(dǎo)結(jié)構(gòu)層的實(shí)例。由于疏水性結(jié)構(gòu)層6的作用，親水性液體僅可沿液體通道7-11前進(jìn)。通道7的寬度為4_且通道11的寬度為0.25mm。在該圖中，將已經(jīng)通過毛細(xì)作用在通道中擴(kuò)散且出于說明目的已經(jīng)用食品著色劑著色的水滴12施用到液體通道。引導(dǎo)液流的結(jié)構(gòu)層6在紙張中通過在彼此上面膠版印刷5重量％聚苯乙烯-二甲苯溶液的三個(gè)印刷層而形成。將RK Flexiproof100設(shè)備用作印刷裝置。印刷速度為60m/min。將印刷筒壓力優(yōu)化以實(shí)現(xiàn)最佳結(jié)果。如果在紙張的后側(cè)印刷單個(gè)一體化印刷溶液層，則在前側(cè)的單個(gè)圖案化層將足以產(chǎn)生液體通道。
[0057]根據(jù)該實(shí)施例，流動(dòng)通道3的典型寬度為30Mm-5mm，特別為0.25mm-4mm。
[0058]圖3顯示在由桉樹制成的紙張(50g/m2)上制造的微量滴定板的實(shí)例。該紙張含有7-mm直徑的“液體孔(liquid wells) ”14，向各液體孔中應(yīng)用20μ1水。以與在圖2的實(shí)施例中相同的方式，在液體孔周圍形成弓I導(dǎo)液流的結(jié)構(gòu)層13。
[0059]圖5顯示水溶液在液體通道中以不同方式進(jìn)行的擴(kuò)散。使用聚苯乙烯-二甲苯(PS-XYL)溶液和聚苯乙烯-甲苯(PS-TOL)溶液兩者，對水溶液(去離子水)的最佳引導(dǎo)作用使用5重量％的聚合物濃度且使用至少兩個(gè)印刷層實(shí)現(xiàn)。在該圖中的所有情況下，液區(qū)的寬度都為1mm。
[0060]圖6顯示屏障區(qū)的側(cè)向?qū)挾葘σ后w的毛細(xì)行進(jìn)的影響。將5重量％的聚苯乙烯-二甲苯溶液作為IOO-SOOMffl的環(huán)(內(nèi)環(huán))印刷在色譜紙上。在該環(huán)內(nèi)部，施用5μ1的去離子水。觀察到使用約400Mm的結(jié)構(gòu)寬度完全阻止了向屏障區(qū)的側(cè)向流動(dòng)。
[0061]通過優(yōu)化所述印刷方法和材料，可以獲得使用具有甚至約IOOMffl的寬度然而足夠密封的通道形成的圖案。
[0062]根據(jù)一個(gè)以相同的印刷方法，其中產(chǎn)生了液流引導(dǎo)結(jié)構(gòu)的實(shí)施方案，還將生物分子或用于診斷性試驗(yàn)的其他試劑印刷在所述基材上。因此，整個(gè)分析設(shè)備可例如使用輥對輥方法容易地制造。
[0063]上述標(biāo)記溶液意欲使所形成的圖案可見?？梢詫⒅T如水或有機(jī)溶劑的任何基本上澄清且不含著色劑的液體用作所述標(biāo)記溶液，以得到可逆的可見圖案。然而，優(yōu)選使用親水性溶劑，最合適的是水，諸如去離子水和蒸餾水，特別是去離子水。這樣的親水性溶液將引起基材表面的親水性區(qū)域潤濕，而疏水性溶液將引起所述表面的疏水性區(qū)域潤濕。
[0064]根據(jù)另一供選方案，使用著色的親水性標(biāo)記溶液，例如啤酒、可樂、咖啡、茶、果汁或其他強(qiáng)烈著色的軟飲料或混合飲料，以得到不可逆的可見圖案。
[0065]優(yōu)選所述標(biāo)記溶液使用澆注、刷涂或噴霧施用到所述多孔基材的頂表面上，或使所述基材的表面例如經(jīng)由冷凝水、滲漏水、雨水或任何天然供應(yīng)的鹽水或淡水或者任何轉(zhuǎn)移或添加的水變濕。
[0066]所述冷凝水可例如為從飲料的冷瓶或罐轉(zhuǎn)移到在其表面上含有圖案化多孔基材的飲料杯墊或標(biāo)簽上的水。
[0067]所述滲漏水可例如為從洗衣機(jī)或洗碗機(jī)中滲漏的水，由此所述圖案化多孔基材已經(jīng)加到緊鄰任何潛在滲漏部位的表面上。
[0068]所述雨水可例如為轉(zhuǎn)移到在其表面上含有所述圖案化多孔基材的雨傘或雨衣的水。
[0069]另外，所述水(在此，標(biāo)記溶液)可轉(zhuǎn)移到在其表面或其織物內(nèi)含有所述圖案化多孔基材的游泳衣或毛巾，例如作為鑒別或純粹的視覺特征或者預(yù)示著它們還沒未干燥。
[0070]使用本發(fā)明形成的圖案在印刷之后的基材上不可見(參見，圖1)。然而，用所述標(biāo)記溶液潤濕所述基材將使得所述溶液吸收到所述基材的具有相應(yīng)疏水性的區(qū)域中，即，當(dāng)使用親水性標(biāo)記溶液時(shí)，其將吸收到圍繞形成圖案的印刷結(jié)構(gòu)的親水性區(qū)域中，由此將發(fā)生這些區(qū)域的不透明度的改變，繼而使得圖案可見。這由在基材的前表面(側(cè)I)上引入的水或其他澄清或輕微著色的液體引起。只要所述標(biāo)記溶液蒸發(fā)，就使得所述基材干燥，所述圖案將再次消失，即變得不可見。
[0071]因?yàn)樗鲆后w吸收到所述多孔基材結(jié)構(gòu)的具有相應(yīng)疏水性的區(qū)域中，其減小在諸如纖維基材的纖維+填料基質(zhì)的基材基質(zhì)的這些區(qū)域中光折射(光學(xué)表面)的量，且在后側(cè)(側(cè)2)上的印跡可通過在這些區(qū)域中的基材看到。這使得在紙張結(jié)構(gòu)中的較早不可見的圖案變成可見圖案。
[0072]因此，本發(fā)明適合用作濕度指示器，且可用于例如制造濕敏包裝或標(biāo)簽。本發(fā)明可容易地用于諸如兒童著色書和飲料杯墊的多種大規(guī)模市場應(yīng)用中。本發(fā)明還可潛在地例如通過提供給使用者在紙薄板上加水/液體以顯現(xiàn)隱藏的圖像的信息而將有價(jià)值的營銷噱頭(marketing gimmicks)或甚至防偽特征提供到消費(fèi)包裝貨物的包裝或標(biāo)簽中。因此,本發(fā)明的市場潛力為約億單位/日。
[0073]另一特別合適的用途是在織物中，所述織物諸如為用于特別是在意欲在濕環(huán)境中使用時(shí)的衣服或其他類似防護(hù)設(shè)備如游泳衣、毛巾、雨衣或雨傘的織物，由此在使所述織物成形為這件衣服之前或之后所述隱藏的標(biāo)簽或圖案已經(jīng)在所述織物的表面上形成。
【權(quán)利要求】
1.通過在親水性表面上形成疏水性圖案制造具有隱藏的彩色圖案的圖案化多孔基材的方法，其特征在于通過膠版或凹版印刷、使用不含著色劑的疏水性印刷溶液，和通過在多孔基材的后表面上施用著色的區(qū)域而在所述多孔基材中制造圖案形式的結(jié)構(gòu)通道。
2.權(quán)利要求1的方法，其特征在于從硝化纖維薄板、基于纖維素的紙張、多孔聚合物薄板和織物，特別是從色譜紙或從用于意欲在濕環(huán)境中使用的衣服的織物選擇所述多孔基材。
3.權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于借助于印刷筒壓力、印刷次數(shù)、印刷輥的孔度、所述印刷溶液的溶劑和/或所述印刷溶液的粘度優(yōu)化所述印刷溶液到基材薄板中的滲透。
4.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其特征在于使用含有諸如聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、炔乙烯酮二聚體或乙酸纖維素的聚合物或諸如石蠟或烷基乙烯酮二聚體的碳數(shù)> 20但沒有重復(fù)單元的有機(jī)化合物的印刷溶液。
5.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其特征在于使用含有諸如甲苯或二甲苯的一種或多種疏水性有機(jī)溶劑或它們的混合物的印刷溶液。
6.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其特征在于使用以下印刷溶液，其包含聚苯乙烯或炔乙烯酮二聚體，特別是具有水性溶劑，作為分散體，以及包含甲苯、二甲苯或它們的混合物的溶劑，特別是在使用聚苯乙烯時(shí)，在所述印刷溶液中聚苯乙烯的份額為2.5-40重量％，或者水性溶劑，特別是在使用炔乙烯酮二聚體的分散體時(shí)。
7.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其特征在于將著色的區(qū)域作為具有均勻顏色或變化的色調(diào)的區(qū)域施用在所述基材的后側(cè)上。
8.權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)的方法，其特征在于使用膠版、凹版、平版、電子照相或噴墨印刷和常規(guī)印刷油墨施用所述著色的區(qū)域。
9.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其特征在于使用含有一種或多種著色劑的印刷溶液在所述多孔基材的后側(cè)上施用所述著色的區(qū)域以提供可見的著色區(qū)域，任選地為所述基材的后側(cè)的不同區(qū)域 提供不同的顏色。
10.具有隱藏的彩色圖案的多孔基材，所述基材具有在親水性表面上的疏水性圖案，其特征在于在其含有在所述多孔基材中的圖案形式的疏水性的不含著色劑的結(jié)構(gòu)通道和在所述多孔基材的后表面上的著色的區(qū)域。
11.權(quán)利要求10的圖案化多孔基材，其特征在于當(dāng)所述基材的所有區(qū)域都處于干燥狀態(tài)時(shí)，其圖案基本上不可見。
12.權(quán)利要求10或11的圖案化多孔基材，其特征在于其使用權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)的方法制造。
13.權(quán)利要求10-12中任一項(xiàng)的圖案化多孔基材，其特征在于所述多孔基材由紙張或板如硝化纖維薄板、基于纖維素的紙張，例如標(biāo)簽紙、袋紙、濾紙和書籍紙或者多孔聚合物薄板或織物形成，特別是由色譜紙或用于意欲在濕環(huán)境中使用的衣服或其他類似防護(hù)設(shè)備的織物形成。
14.使權(quán)利要求10-13中任一項(xiàng)的多孔基材的圖案變成可見狀態(tài)的方法，其特征在于用足以被吸收到圍繞所述圖案的所述基材的表面區(qū)域中的量的親水性標(biāo)記溶液潤濕所述多孔基材的頂表面。
15.權(quán)利要求14的方法，其特征在于例如使用澆注、刷涂或噴霧用所述親水性標(biāo)記溶液潤濕所述頂表面，或者例如經(jīng)由冷凝水、滲漏水、雨水或任何天然供應(yīng)的鹽水或淡水或者任何轉(zhuǎn)移或添加的水使所述頂表面變濕。
16.權(quán)利要求14或15的方法，其特征在于使用水或澄清的不含著色劑的親水性有機(jī)溶劑，特別是水作為所述標(biāo)記溶液，以得到可逆的可見圖案。
17.權(quán)利要求14或15的方法，其特征在于使用著色的親水性標(biāo)記溶液，例如啤酒、可樂、咖啡、茶、果汁或其他強(qiáng)烈著色的軟飲料或混合飲料，以得到不可逆的可見圖案。
18.權(quán)利要求10-13中任一項(xiàng)的圖案化多孔基材在著色書、飲料杯墊、賀卡、明信片、紙牌、紙板包裝、消費(fèi)包裝貨物或織物中作為具有隱藏的標(biāo)簽或圖案的表面的用途。
19.權(quán)利要求18的用途，其中所述著色書、飲料杯墊、賀卡、明信片、紙牌或消費(fèi)包裝貨物與告知使用者在所述圖案化多孔基材上加水或其他澄清液體以顯現(xiàn)所述隱藏的標(biāo)簽或圖案并讓其干燥以再次隱藏所述標(biāo)簽或圖案的用戶指南一起供應(yīng)。
20.權(quán)利要求18的用途，其中所述織物為選自用于特別是意欲在濕環(huán)境中使用時(shí)的衣服或其它類似防護(hù)設(shè)備如游泳衣、毛巾、雨衣或雨傘的織物的衣服織物，由此在使所述織物成形為這件衣服之前或之后所述隱藏的標(biāo)簽或圖案已經(jīng)在所述織物的表面上形成。
【文檔編號】B41M3/00GK103747965SQ201280028863
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2012年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月14日
【發(fā)明者】T.厄霍, T.科洛羅馬 申請人:Vtt科技研究中心