СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ СКРЫТЫХ ЦВЕТНЫХ ОБРАЗОВ НА ПОРИСТОЙ ОСНОВЕ Российский патент 2016 года по МПК B41M3/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к способу формирования скрытых цветных образов, таких как текст или изображения, на пористой основе. В частности, изобретение относится к способу изготовления пористой основы с фактурным изображением путем формирования гидрофобных образов на гидрофильной поверхности, к сформированной пористой основе с фактурным изображением и к способу приведения указанного изображения в видимое состояние.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Во многих пористых основах, таких как листы из нитроцеллюлозы, бумага на основе целлюлозы и листы из пористого полимера, жидкость распространяется в боковом направлении вдоль листа основы. Течение обычно является капиллярным. Такие листы и течение жидкости в них находят широкое применение в области диагностики, как, например, в биологических датчиках и при иммунологическом анализе с растеканием капель жидкости в радиальном направлении. В этих областях применения используют полоску, по которой жидкость распространяется вбок по всей ширине полоски, вырезанной из листа основы. При многостороннем анализе, в котором образец жидкости должен распространяться в несколько зон реакции/обнаружения, желательно, чтобы можно было сформировать лист основы таким образом, чтобы образец жидкости перемещался только в определенных частях листа, то есть чтобы в листе были сформированы структурные слои, направляющие поток жидкости.

Такие структурные слои, направляющие поток жидкости, могут быть сформированы в листах пористой основы с помощью различных способов (см., например, патентный документ US 2009/0298191 А1), таких как следующие способы, в которых:

- Лист основы пропитывают фоторезистом, подвергают воздействию УФ-излучения с помощью фотошаблона, определяющего жидкостные каналы, и, наконец, проявляют, когда фоторезист растворяется из местоположений жидкостных каналов. При таком способе создаются области, насыщенные фоторезистом, определяющие края жидкостных каналов.

- Отверждающийся полимер, например полидиметилсилоксан (PDMS, от англ. polydimethylsiloxane), наносят на штамп, рельеф поверхности которого определяет граничные области жидкостных каналов. После этого штамп прижимают к листу основы, например, на 20 секунд. И, наконец, штамп убирают, и полимер затвердевает.

- Жидкости, являющиеся гидрофобными сами по себе либо способные сделать гидрофобным лист основы, могут быть нанесены на лист основы в соответствии с требуемым изображением, например, с помощью следующих способов: распылением жидкости через трафарет, с помощью шелкографической печати, с помощью струйной печати или с помощью самописца.

- Требуемые области основы пропитывают, чтобы они стали гидрофобными, абсорбирующим воском с помощью нагревания.

В публикации авторов D.A. Bruzewicz, М. Reches, и G.М. Whitesides (′Low-cost printing of poly(dimethylsiloxane) barriers to define microchannels in paper (Недорогое нанесение полидиметилсилоксановых барьеров для определения микроканалов в бумаге)′, Anal. Chem., 2008, 80 (9), 3387-3392), барьерные линии, направляющие поток жидкости, формируют с помощью раствора PDMS, используемого в качестве чернил для пера самописца.

В упомянутых выше способах предшествующего уровня техники, за исключением способа на основе фоторезиста, проблемой являются точные края каналов для течения жидкости. Поскольку жидкость, изменяющая лист основы таким образом, чтобы направлять жидкий поток, должна абсорбироваться сквозь весь лист основы, она при этом также будет распространяться и вбок и, таким образом, края канала потока жидкости станут размытыми.

В публикации авторов К. Abe, К. Suzuki и D. Citterio, «Inkjet-printed microfluidic multianalyte chemical sensing paper (Микрожидкостная мультианалитическая химически чувствительная бумага для струйной печати)», Anal. Chem., 80 (18), 6928-6934, 2008, раскрыт способ, при котором бумагу сначала пропитывают 1,0 масс.% раствором полистирола-толуола, сушат и, наконец, вытравленные жидкостные каналы открывают с помощью струйной печати толуолом. Струйную печать обычно следует повторять от 10 до 30 раз для достижения достаточной глубины травления, что затрудняет использование способа в производственных процессах типа roller-to-roller.

Все упомянутые выше способы получения предшествующего уровня техники являются достаточно медленными и, таким образом, их сложно использовать в промышленных процессах массового производства. В патентном документе US 2009/0298191 А1 высказано предположение о том, что формирование изображения на одном листе основы размером 10×10 см с помощью способа на основе фоторезиста занимает приблизительно от 8 до 10 минут, а с помощью способа с использованием штампа - приблизительно 2 минуты.

Компания Crayola производит продукт ″Color Wonder″, представляющий собой покрытие для бумаги, которое реагирует с ″невидимыми″ чернилами таким образом, что появляется цвет. Недостатком такого изменения цвета является то, что оно является постоянным. Кроме того, система основана на специально разработанном бумажном покрытии и является дорогостоящей для изготовления.

Компания Bruynzeel-sakura производит продукт ″COLOUR WITH WATER″ (e.g. http://webshop.bruynzeel-sakura.com), состоящий из покрытия, нанесенного на определенную область белой бумаги, которое становится прозрачным при добавлении жидкостей, таких как вода. Форма изображения в системе просматривается до добавления воды, поскольку форма покрытия определяет область, которая становится прозрачной.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью настоящего изобретения является представление нового экономически эффективного и быстрого способа формирования образов на пористой основе, позволяющего использовать изменения непрозрачности основы для того, чтобы сделать указанные образы видимыми или невидимыми.

В частности, целью настоящего изобретения является представление нового способа формирования скрытых изображений на пористой основе, такой как бумага или ткань, путем формирования структурированных каналов, направляющих абсорбцию и течение жидкости на указанной пористой основе.

Эти и другие цели, вместе с их преимуществами перед известными способами, достигаются с помощью настоящего изобретения, как раскрыто и заявлено ниже.

Таким образом, настоящее изобретение относится к способу формирования скрытых изображений (или образов) на пористой основе, такой как бумага, каковые скрытые изображения являются по меньшей мере по существу невидимыми после их формирования, но могут быть сделаны видимыми с помощью изменения непрозрачности изображения.

Видимость изображения улучшают за счет использования окрашенной области, предпочтительно, с помощью печатания на тыльной поверхности пористой основы. Эта окрашенная область придает внешнюю привлекательность продукту, когда выбирают цвет, совместимый с видимыми графическими символами или текстом, напечатанными на верхней поверхности пористой основы.

В частности, способ изготовления пористой основы с фактурным изображением согласно настоящему изобретению отличается тем, что отражено в пункте 1 описывающей части формулы изобретения, а способ приведения указанного изображения в видимое состояние отличается тем, что отражено в пункте 14 описывающей части формулы изобретения.

Кроме того, основа с фактурным изображением согласно изобретению отличается тем, что отражено в пункте 10 формулы изобретения, а использование такой основы отличается тем, что отражено в пункте 18 формулы изобретения.

С помощью изобретения достигнуты существенные преимущества. Так, настоящее изобретение обеспечивает средства для маркировки продуктов с помощью скрытых изображений, которые могут быть сделаны видимыми и вновь стать невидимыми многократно. Изображения могут быть сделаны видимыми с помощью чистой воды в качестве маркировочной жидкости, что обеспечивает безопасный способ маркировки, не приводящий к загрязнению и переносу краски (например, на поверхность стола), поскольку красители, используемые при создании изображений в пористой основе, будут присутствовать в слоях основы, а не будут добавляться во время маркировки.

Другим преимуществом изобретения является то, что в плане технологии печатания оно совместимо с существующими печатными машинами и, таким образом, хорошо подходит для массового производства.

Преимуществом изобретения также является то, что простые растворы, содержащие полимер и растворитель, или растворы, по существу состоящие из них, являются более экономически выгодными, чем, например, промышленные фоторезисты, используемые в способах предшествующего уровня техники.

Далее изобретение будет раскрыто более подробно со ссылкой на прилагаемые графические материалы и подробное описание.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

В дальнейшем варианты осуществления и другие преимущества изобретения исследованы более подробно со ссылкой на прилагаемые графические материалы.

На Фиг. 1 представлена структура в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения.

На Фиг. 2 изображен пример готовых структурных слоев, направляющих поток жидкости.

Фиг. 3 представляет собой пример планшета для микротитрования, изготовленного с помощью способа в соответствии с изобретением.

На Фиг. 4а изображено схематичное боковое поперечное сечение структуры в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения.

Фиг. 4b изображено схематичное боковое поперечное сечение структуры в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения.

Фиг. 5 иллюстрирует перемещение жидкости по жидкостным каналам, сформированным различными способами.

Фиг. 6 иллюстрирует влияние ширины полученной структурной зоны на ее способность предотвращать боковое течение жидкости.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к способу формирования скрытых цветных изображений на пористой основе, такой как бумага, путем комбинирования каналов/областей, направляющих жидкость, с цветной печатью на противоположной стороне бумаги. Изобретение также относится к пористой основе с фактурным изображением, сформированной с помощью указанных каналов и окрашенных областей. Жидкостные каналы/области формируют в виде графического образа с помощью печатания гидрофобных изображений. После добавления исследуемого раствора на основу непрозрачность основы уменьшается только в области, окружающей гидрофобные изображения, тем самым создавая на основе видимый образ. Если в качестве исследуемого раствора используют прозрачный растворитель, изображение снова исчезает после высыхания поверхности основы.

Изобретение основано на идее о том, что гидрофобные области печатают на основе-субстрате в определенной форме, предпочтительно, в соответствии со способом, описанным в патентном документе FI 20096334, то есть с помощью формирования структурных каналов, направляющих жидкость, на верхней поверхности пористой основы с помощью флексографической или глубокой печати. Было установлено, что этот способ является наиболее предпочтительным для промышленного производства. Такие напечатанные области могут представлять собой, например, графические изображения или текст, и впечатаны в основу, предпочтительно, в верхнюю (лицевую) сторону (сторону 1) основы, такой как бумага. Каналы выполнены с возможностью направления жидкого раствора в требуемые области поверхности.

Термин ″каналы″ предназначен для обозначения любых областей основы, подходящих для направления абсорбции жидкости. Таким образом, для этих областей существенно лишь то, что они четко определены, то есть имеют четкие края в областях, противоположных гидрофобности.

На Фиг. 1 изображена структура в соответствии с вариантом осуществления изобретения. На листе 1 основы сформирован гидрофобный структурный образ, в результате воздействия которого гидрофильная жидкость может абсорбироваться листом основы только вдоль каналов 3 потока, в реакционных областях 4 и в точках 6 пересечения остальных участков гидрофильной поверхности, формирующей образ. Маркирующую жидкость 5 наносят на поверхность основы, вызывая при этом абсорбцию маркирующей жидкости 5 в области поверхности основы, имеющей соответствующую гидрофобность. Структурное изображение 2 распространяется на всю глубину листа основы в направлении толщины. Кроме того, на тыльной поверхности основы напечатан объединенный или локальный слой. Этот хорошо покрывающий слой, как правило, идет по всей ширине структурного изображения 2 и может также предотвращать прохождение маркирующей жидкости через основу в направлении ее толщины. Этот слой лишь частично просматривается через пористую основу перед добавлением маркирующей жидкости, если смотреть на напечатанное структурное изображение 2 на верхней стороне листа 1 основы, поскольку многие основы, пригодные для использования в настоящем изобретении, в частности основы с меньшей плотностью (в случае бумажных основ, в особенности, основы с плотностью менее 100 г/м²), незначительно просвечиваются. Однако до добавления маркирующей жидкости сформированные изображения не видны.

Согласно особенно предпочтительному варианту осуществления изобретения, объединенный или локальный слой, напечатанный на тыльной поверхности, является окрашенным, тогда как пористая основа является по существу непрозрачной, по крайней мере, в сухом состоянии. Изображение, в свою очередь, сформировано в пористом субстрате, однако оно станет по существу или по меньшей мере частично прозрачным только при увлажнении. Таким образом, при увлажнении такой основы окрашенная задняя поверхность будет просматриваться через прозрачные структурированные области.

Например, полимер, такой как полистирол, полиметилметакрилат, ацетат целлюлозы, димер алкилкетена или сшитый поливиниловый спирт (PVA, от англ. polyvinylalcohol) либо органическое соединение, содержащее не менее 20 атомов С, но не содержащее повторяющихся звеньев, такое как парафин или димер алкилкетена (AKD, от англ. alkyl ketene dimer), растворенный в растворителе, может быть использован в качестве раствора для печатания, задача которого заключается в формировании листа основы таким образом, чтобы предотвратить проникновение потока жидкости в напечатанные слои. Полистирол является предпочтительным, поскольку он не требует термической обработки и является полностью биосовместимым. Однако также хорошо подходит димер алкилкетена (AKD), особенно в виде дисперсии с водными растворителями. В случае использования AKD требуется нагревание и время для действия его в качестве гидрофобного барьера после печатания. Это легко достижимо, например, если оборудование для печати включает в себя сушилку, использующую тепло. Парафиновые воски, такие как продукты компании Aquacer, также создают гидрофобные барьеры и пригодны для использования в водных системах.

Более предпочтительно использовать печатающий раствор, приготовленный в водном растворе. Однако растворитель также может быть органическим гидрофобным растворителем, например толуолом, ксилолом или их смесью, необязательно также содержащей добавки, но не содержащей красителей. Раствор для печатания предпочтительно наносят с помощью флексографической или глубокой печати. В некоторых случаях его можно наносить путем распыления жидкости через трафарет, с помощью шелкографической печати, с помощью офсетной или струйной печати или при помощи самописца.

Количество полимера в растворе для печати может составлять, например, от 1 до 40 масс.%.

Согласно одному из вариантов осуществления, используют раствор для печати с относительно низкой концентрацией полимера, предпочтительно, от 2 до 10 масс.%, наиболее приемлемо, от 3,5 до 7 масс.%. При использовании низкой концентрации обычно достигают большей структурной глубины, однако конечная концентрация полимера в основе будет, соответственно, ниже. Это может быть скомпенсировано за счет увеличения количества печатных слоев или с помощью выбора валика для переноса краски с большим размером растровой ячейки, при этом последняя опция будет особенно важной в случае флексографической печати. Согласно одному из вариантов осуществления, при такой низкой концентрации полимера выполняют по меньшей мере два печатных слоя.

Согласно второму варианту осуществления, используют относительно высокую концентрацию полимера - предпочтительно, от 10 до 40 масс.%, наиболее приемлемо, от 15 до 35 масс.%. В ходе исследования было отмечено, что в растворах для печати, содержащих полимеры с особенно низкой молекулярной массой, такие как полистирол, вязкость в таком диапазоне концентраций будет достаточно низкой для печати с использованием способов печатания согласно изобретению, и они будут хорошо проникать в поры основы. Кроме того, благодаря коротким цепям свойства напечатанной структуры могут быть во многих случаях лучше, чем при использовании полимерных материалов с более длинной цепью. В частности, такой материал будет, возможно, формировать более плотный барьерный слой. Таким образом, может быть достаточно всего лишь одного печатания.

Молекулярная масса используемого полимера может составлять, например, от 2500 до 500000. Если концентрация полимера в растворе для печати превышает 10 масс.%, предпочтительно использовать полимер с молекулярной массой, самое большее, 250000, в частности, самое большее 100000. Например, в опытах, использующих концентрацию 20 масс.%, наблюдалось, что бимодальный полистирол со средней молекулярной массой приблизительно 35000 дает очень хороший результат печати в плане способности сформированных каналов направлять жидкость. Однако следует отметить, что оптимальная молекулярная масса зависит не только от концентрации, но также и от других факторов, таких как материал основы, материал, который предполагается помещать в канал, и конечное назначение.

На Фиг. 4а схематически изображена структура в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения. Первая гидрофобная зона 42а печати и вторая гидрофобная зона 42b печати напечатаны на субстрате-основе 40, между ними остается чистая гидрофильная зона, которая может быть использована как зона 44 жидкости. Гидрофильная жидкость, попадающая в зону 44 жидкости, будет оставаться в рассматриваемой зоне благодаря зонам печати 42а, 42b.

Может быть напечатан один или несколько печатных слоев друг на друге. Как правило, используют от 1 до 3 слоев печати. Благодаря использованию нескольких слоев друг на друге полимер может быть перенесен глубже в основу для усиления эффекта направления жидкости, оказываемого печатными структурами. Аналогичный эффект также может быть достигнут при помощи увеличения давления между основой для печати и печатающим цилиндром.

Концентрация полимера, давление печати, размер растровой ячейки печатного цилиндра и количество печатаний предпочтительно выбирают таким образом, чтобы получить зону структуры, уходящую на максимальную глубину основы.

Объединенный или локальный базовый слой 46 также напечатан на тыльной поверхности основы (сторона 2 основы), как показано на Фиг. 4b. Этот хорошо покрывающий слой как правило идет по всей ширине зоны 44 жидкости и может необязательно выполнять функцию барьерного слоя, тем самым препятствуя проникновению жидкости сквозь основу в направлении ее толщины. Такой базовый слой 46 может быть, например, однотонным или иметь плавно перетекающие оттенки, и не просматривается сквозь пористую основу до добавления маркирующей жидкости, если смотреть на напечатанное изображение со стороны 1.

Таким образом, в структуре помимо боковых барьерных слоев 42а, 42b может быть барьерный слой в направлении глубины. При этом улучшается боковой эффект направления жидкости и уменьшается потребность в печатных слоях или давлении на переднюю поверхность основы. Еще одно преимущество заключается в том, что поскольку капиллярный объем уменьшается, потребность в больших объемах жидкости значительно сокращается. Движение посторонних веществ в выбранную зону из основания субстрата-основы (например, с верхней поверхности стола) также эффективно предотвращается.

Базовый слой 46 на тыльной поверхности основы предпочтительно окрашен, чтобы получить цветное изображение после добавления маркирующей жидкости. Необязательно, базовый слой 46 может просто иметь повышенную непрозрачность по сравнению с другими аналогичными основами, не имеющими такого слоя. Это необязательное решение может быть выполнено с помощью базового слоя 46, имеющего белый цвет.

Согласно альтернативному варианту изобретения, базовый слой 46 наносят с помощью цветного связующего или клея, посредством чего пористая основа легко может быть наклеена на другую поверхность, такую как подставка для напитка, упаковка или этикетка.

Согласно еще одному альтернативному варианту, базовый слой 46 наносят с помощью чернил, содержащих один или несколько красителей, способных растворяться в маркирующей жидкости, в частности в водной маркирующей жидкости, и, в особенности, способных перемещаться вместе с маркирующей жидкостью в области влажной пористой основы, имеющей соответствующую гидрофобность. Однако эти красители будут присутствовать только в базовом слое 46, их не будет ни в структурных изображениях (перед необязательным перемещением), ни в маркирующей жидкости. Таким образом, изображение является невидимым до использования маркирующей жидкости. Вследствие этого, также в соответствии с этим альтернативным вариантом, в качестве маркирующей жидкости может быть использована чистая вода, что обеспечивает безопасную процедуру маркировки, не приводящую к загрязнению.

Подходящими красителями являются любые водорастворимые красители, красящие молекулы, ионы и пигменты, способные перемещаться в бумажной матрице.

Согласно альтернативному варианту перемещающихся чернил, увлажнение пористой основы приводит к перемещению красителей и/или других добавок, присутствующих в чернилах, в требуемые области пористой основы, приводя в результате к окрашиванию через всю толщину основы. При высыхании бумаги красители и/или другие добавки не переходят обратно в чернила, таким образом приводя к необратимому окрашиванию основы в указанных областях.

Согласно варианту осуществления, в базовом слое 46, напечатанном на тыльной поверхности основы, имеются отверстия для введения маркирующей жидкости в зону 44 жидкости и/или для удаления ее оттуда, например, во вторую основу, размещенную поверх первой основы.

Любая пористая основа, в которой водная жидкость движется в боковом направлении, может использоваться в качестве основы, такой как бумажная, картонная или тканевая основа. Предпочтительно, основу выбирают из волокнистых основ. Примерами приемлемых основ являются листы из нитроцеллюлозы, бумага на основе целлюлозы и листы из пористого полимера. В частности, могут использоваться хроматографические бумаги, предназначенные для этих целей. Другими примерами являются этикеточная бумага, мешочная бумага, фильтровальная бумага (включая сигаретную фильтровальную бумагу) и типографская бумага. Согласно другому альтернативному варианту, основу формируют из тканей для одежды или других подобных защитных средств, предназначенных для использования во влажной среде, таких купальные костюмы, полотенца, дождевые плащи или зонты.

На Фиг. 2 показан пример структурных слоев, направляющих поток жидкости, сформированных на бумаге (50 г/м²), изготовленной из эвкалиптовых волокон. Благодаря воздействию гидрофобных структурных слоев 6 гидрофильная жидкость может перемещаться только вдоль жидкостных каналов 7-11. Канал 7 имеет ширину 4 мм, а канал 11 имеет ширину 0,25 мм. На рисунке капли воды 12, которые распространяются за счет капиллярного эффекта в каналах и для наглядности окрашены с помощью пищевых красителей, поступают в жидкостные каналы. Структурные слои 6, направляющие поток жидкости, сформированы в бумаге с помощью флексографической печати трех печатных слоев 5 масс.% раствором полистирола-ксилола поверх друг друга. В качестве печатающего устройства использовали RK Flexiproof 100. Скорость печати составляла 60 м/мин. Давление печатного цилиндра оптимизировали для получения наилучшего результата. Если один объединенный слой печатающего раствора напечатан на тыльной стороне бумаги, для формирования жидкостных каналов будет достаточно одного структурированного слоя на лицевой стороне.

Согласно этому примеру, типичная ширина канала 3 потока составляет от 30 мкм до 5 мм, в частности, от 0,25 мм до 4 мм.

На Фиг. 3 изображен пример планшета для микротитрования, сделанный на бумаге (50 г/м²), изготовленной из эвкалипта. Бумага содержит «жидкие лунки» 14 диаметром 7 мм, в каждую из которых добавляют по 20 мкл воды. Структурный слой 13, направляющий поток жидкости, сформирован вокруг жидких лунок таким же образом, как в примере на Фиг. 2.

На Фиг. 5 показано распространение водного раствора в жидкостных каналах, сформированных различными способами. При использовании растворов полистирол-ксилол (PS-XYL) и полистирол-толуол (PS-TOL) лучшее направляющее действие на водный раствор (деионизированную воду) было получено при концентрации полимера 5 масс.% и нанесении по меньшей мере двух печатных слоев. Во всех случаях на рисунке ширина зоны жидкости составляет 1 мм.

На Фиг. 6 показано влияние боковой ширины барьерной зоны на перемещение жидкости в капилляре. Раствор 5 масс.% полистирола-ксилола печатали на хроматографической бумаге в виде колец размером от 100 до 800 мкм (внутреннее кольцо). Внутрь кольца добавляли 5 мкл деионизированной воды. Было отмечено, что боковой поток к барьерной зоне был полностью предотвращался при использовании структурной ширины приблизительно 400 мкм.

Оптимизируя процесс печатания и материалы, можно получить изображения, сформированные с помощью каналов, имеющих ширину приблизительно 100 мкм, которые тем не менее являются достаточно непроницаемыми.

Согласно одному из вариантов осуществления, во время процесса печатания, в ходе которого осуществляют формирование структур, направляющих жидкий поток, на основу-субстрат также наносят биомолекулы или другие реагенты для диагностических исследований. Таким образом, все аналитические средства легко могут быть изготовлены, например, с помощью роллерного метода (roller-to-roller).

Упомянутый выше маркирующий раствор предназначен для того, чтобы сделать сформированное изображение видимым. В качестве маркирующего раствора может быть использована любая прозрачная и не содержащая красителей жидкость, такая как вода или органический растворитель, с получением обратимого видимого изображения. Однако предпочтительно использовать гидрофильный растворитель, наиболее предпочтительно являющийся водой, такой как деионизированная или дистиллированная вода, в частности деионизированная вода. Такой гидрофильный раствор будет приводить к увлажнению гидрофильных областей поверхности основы, тогда как гидрофобный раствор будет увлажнять гидрофобные области поверхности.

Согласно другому альтернативному варианту, используют окрашенный гидрофильный маркирующий раствор, например пиво, колу, кофе, чай, сок или другой сильно окрашенный безалкогольный напиток или смешанный напиток, с получением необратимого видимого изображения.

Предпочтительно, маркирующий раствор наносят на верхнюю поверхность пористой основы путем заливки, нанесением кистью или распылением, либо поверхности основы позволяют увлажняться, например, с помощью конденсационной воды, просачивающейся воды, дождевой воды или любого природного источника соленой или пресной воды либо любой поступающей или добавленной воды.

Конденсационная вода может быть, например, водой, попадающей на подставку для напитка или этикетку, содержащие указанную пористую основу с фактурным изображением на ее поверхности, с холодной бутылки или банки с напитком.

Просачивающаяся вода может быть, например, водой, вытекающей из стиральной машины или посудомоечной машины, при этом пористую основу с фактурным изображением присоединяют к поверхности в непосредственной близости от места потенциальной утечки.

Дождевая вода может быть, например, водой, попадающей на зонт или дождевой плащ, содержащие указанную пористую основу с фактурным изображением на их поверхности.

Кроме того, вода (здесь - маркирующий раствор) может попадать на купальные костюмы или полотенца, содержащие пористую основу с фактурным изображением на их поверхностях или внутри их волокон, например, в качестве аутентичной или исключительно визуальной особенности, показывая, что они еще не высохли.

Образ, сформированный с помощью изобретения, является невидимым на субстрате после печати (см. Фиг. 1). Однако увлажнение основы с помощью указанного маркирующего раствора будет приводить к абсорбции раствора областями основы, обладающими соответствующей гидрофобностью, то есть при использовании гидрофильного маркирующего раствора он будет абсорбироваться в гидрофильных областях вокруг напечатанных структур, формирующих образ (изображение), при этом будет происходить изменение непрозрачности этих областей, что в свою очередь сделает изображение видимым. Это происходит под действием воды или других прозрачных либо слабо окрашенных жидкостей, попадающих на лицевую поверхность основы (сторона 1). После испарения маркирующего раствора, приводящего к высыханию основы, изображение вновь исчезает, то есть становится невидимым.

Поскольку жидкость абсорбируется областями структуры пористой основы, обладающими соответствующей гидрофобностью, это уменьшает отражение света (оптические поверхности) в этих областях матрицы основы, такой как матрица волокно+наполнитель волокнистоой основы, и печать на тыльной стороне (стороне 2) в этих областях становится видной сквозь субстрат. Это делает невидимые ранее изображения видимыми при изменении структуры бумаги.

Таким образом, изобретение может быть использовано в качестве индикатора влажности и может быть использовано, например, при изготовлении чувствительных к влажности упаковок или этикеток. Изобретение может быть с успехом использовано во многих товарах массового потребления, таких как книги-раскраски для детей и подставки для напитков. Кроме того, изобретение может потенциально обеспечивать ценные маркетинговые рекламные трюки или элементы защиты в упаковке или этикетках расфасованных товаров, например, предоставляя пользователю информацию относительно попадания воды/жидкостей на бумажный лист для проявления скрытых изображений. Вследствие этого рыночный потенциал изобретения составляет порядка сотен миллионов единиц в день.

Другой особенно подходящей областью применения является применение в тканях, таких как ткани для одежды или других аналогичных защитных средств, в особенности предназначенных для использования во влажной среде, таких как купальные костюмы, полотенца, дождевые плащи или зонты, при этом скрытые этикетки или изображения формируют на поверхности ткани до или после изготовления из нее одежды.

Изобретение относится к способу изготовления пористой основы с фактурным изображением, содержащей скрытые цветные образы, путем формирования гидрофобных изображений на гидрофильной поверхности, отличающемуся тем, что в пористой основе формируют структурные каналы в виде образа, используя гидрофобный раствор для печати, не содержащий красителя, причем окрашенную область наносят на тыльную поверхность пористой основы. Кроме того, настоящее изобретение относится к указанной пористой основе с фактурным изображением и к способу приведения указанного изображения в видимое состояние. 4 н. и 16 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Способ изготовления пористой основы с фактурным изображением, содержащей скрытые цветные образы, путем формирования гидрофобных изображений на гидрофильной поверхности, отличающийся формированием в пористой основе структурных каналов в форме образа с помощью флексографической или глубокой печати при использовании не содержащего красителей гидрофобного раствора для печати, причем пористая основа является по существу непрозрачной, по крайней мере, в сухом состоянии, и окрашенную область наносят на тыльную поверхность пористой основы так, чтобы распространить по всей ширине структурного изображения, при этом при увлажнении такой основы окрашенная тыльная поверхность будет просматриваться через прозрачные структурированные области.

2. Способ по п. 1, в котором пористую основу выбирают из листов нитроцеллюлозы, бумаги на основе целлюлозы, листов пористого полимера и тканей, в частности из хроматографической бумаги или из тканей для одежды, предназначенной для использования во влажной среде.

3. Способ по п. 1 или 2, в котором проникновение раствора для печати в лист основы оптимизируют с помощью давления печатного цилиндра, количества печатаний, размера растровой ячейки печатного цилиндра, растворителя в составе раствора для печати и/или вязкости раствора для печати.

4. Способ по п. 1, в котором используют раствор для печати, содержащий полимер, такой как полистирол, полиметилметакрилат, поливиниловый спирт, димер алкилкетена или ацетат целлюлозы, либо органическое соединение, содержащее не менее 20 атомов С, но не содержащее повторяющихся звеньев, такое как парафиновый воск или димер алкилкетена.

5. Способ по п. 1, в котором используют раствор для печати, содержащий один или несколько гидрофобных органических растворителей, таких как толуол или ксилол, либо их смесь.

6. Способ по п. 4, в котором используют раствор для печати, содержащий полистирол или димер алкилкетена, в частности в виде дисперсии с водными растворителями, а также с растворителем, включающим толуол, ксилол или их смесь, в частности, при использовании полистирола доля полистирола в растворе для печати составляет от 2,5 до 40 масс. %, или в водном растворителе, в частности, при использовании дисперсии димера алкилкетена.

7. Способ по п. 1, в котором окрашенную область наносят на тыльную сторону основы в виде области с однородной окраской или с плавно перетекающими оттенками.

8. Способ по п. 1, в котором окрашенную область получают с помощью флексографической печати, глубокой печати, офсетной печати, электрофотографии или струйной печати и стандартной типографской краски.

9. Способ по п. 1, в котором окрашенную область на тыльной стороне пористой основы получают с помощью раствора для печати, содержащего один или несколько красителей для обеспечения видимой окрашенной области, необязательно придавая разным областям на тыльной стороне основы разный цвет.

10. Пористая основа с фактурным изображением, содержащая скрытый цветной образ, при этом пористая основа имеет гидрофобное изображение на гидрофильной поверхности, отличающаяся тем, что пористая основа:
- является по существу непрозрачной, по крайней мере, в сухом состоянии,
- содержит гидрофобные, не содержащие красителей структурные каналы в форме изображения в пористой основе, и
- содержит окрашенную область на тыльной поверхности пористой основы, причем окрашенная область распространяется по всей ширине структурного изображения,
при этом при увлажнении такой основы окрашенная тыльная поверхность будет просматриваться через прозрачные структурированные области.

11. Пористая основа по п. 10, отличающаяся тем, что ее изображение является по существу невидимым, когда все области основы находятся в сухом состоянии.

12. Пористая основа по п. 10 или 11, отличающаяся тем, что основу изготавливают с помощью способа по любому из пп. 1-9.

13. Пористая основа по п. 10, отличающаяся тем, что пористую основу формируют из бумаги или картона, таких как листы из нитроцеллюлозы, бумага на основе целлюлозы, например этикеточная бумага, мешочная бумага, фильтровальная бумага и типографская бумага, или из листов пористого полимера, либо из тканей, в частности из хроматографической бумаги или из тканей для одежды или других подобных защитных средств, предназначенных для использования во влажной среде.

14. Способ приведения изображения на пористой основе по любому из пп. 10-13 в видимое состояние, в котором верхнюю поверхность пористой основы увлажняют с помощью гидрофильного маркирующего раствора в количестве, достаточном для абсорбции областями поверхности основы, расположенными вокруг изображения.

15. Способ по п. 14, в котором верхнюю поверхность увлажняют с помощью гидрофильного маркирующего раствора, например, путем заливки, нанесением кистью или распылением, либо позволяя ей увлажняться, например, за счет конденсационной воды, просачивающейся воды, дождевой воды или любого природного источника соленой или пресной воды или любой поступающей или добавленной воды.

16. Способ по п. 14 или 15, в котором используют воду или прозрачный не содержащий красителей гидрофильный органический растворитель, в частности воду, в качестве маркирующего раствора для получения обратимого видимого изображения.

17. Способ по п. 14 или 15, в котором используют окрашенный гидрофильный маркирующий раствор, например пиво, колу, кофе, чай, сок или другой сильно окрашенный безалкогольный напиток или смешанный напиток, для получения необратимого видимого изображения.

18. Применение пористой основы с фактурным изображением по любому из пп. 10-13 в качестве поверхности, содержащей скрытые этикетки или образы, в книгах-раскрасках, подставках для напитков, поздравительных открытках, почтовых карточках, игральных картах, картонных упаковках, потребительских товарах в упаковках или тканях.

19. Применение по п. 18, в котором книги-раскраски, подставки для напитков, поздравительные открытки, почтовые открытки или игральные карты, либо потребительские товары в упаковках поставляют вместе с инструкцией по использованию, информирующей пользователя о добавлении воды или другой прозрачной жидкости на пористую основу с фактурным изображением для проявления скрытой этикетки или изображения, и о высушивании ее, чтобы снова скрыть этикетку или изображение.

20. Применение по п. 18, в котором ткани являются одежными тканями, выбранными из тканей для одежды или других аналогичных защитных средств, в частности когда они предназначены для использования во влажной среде, таких как купальные костюмы, полотенца, дождевые плащи или зонты, при этом скрытые этикетки или изображения формируют на поверхности ткани до или после изготовления из нее одежды.