CN103210056A - 变色组合物 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种变色组合物和一种包括基材和基材上的印刷层的多组分材料。所述印刷层包括变色组合物以指示条件的改变，如湿度的改变。所述变色组合物包括基体形成组分、无色染料、路易斯酸、中性表面活性剂和有机溶剂。

Description

变色组合物

本申请要求序列号为61/419981的临时申请的优先权，该临时申请题为“变色组合物”并且于2010年12月10日提交至美国专利商标局。将序列号为61/419981的临时申请的全部内容引入本文作为参考。

发明领域

本发明涉及均质的变色组合物，所述组合物包括基体形成组分、无色染料、路易斯酸、中性表面活性剂和有机溶剂。均质的变色组合物可以印刷在基材上。当印刷的基材暴露于变化的物理或化学环境时，均质的变色组合物可以引起印刷的基材的颜色外观发生变化。例如，印刷的基材可以是用作吸收性制品的组分的无纺材料。均质的变色组合物可以响应尿液的存在而变成无色。

发明背景

许多产品，包括消费品和专业产品，当其包括指示特定条件或使用程度的特征时，可以被最终使用者更有效地使用。可视指示剂的一个实例为颜色指示剂。颜色指示剂可以通过从“有色”变成“无色”（或反之亦然）或通过从一种颜色变成不同的颜色来指示条件的变化或使用程度。

可以使用颜色指示剂来监测的示例性的条件包括物理条件，如水分的存在，和化学条件。通过加入合适的颜色指示剂而更加有效并给最终使用者带来更多益处的示例性的消费品包括吸收性制品、面巾纸、浴巾纸、纸巾、家用清洁用品和个人清洁揩巾。通过引入合适的颜色指示剂而更加有效并给最终使用者带来更多益处的示例性的专业产品包括医用产品、安全服装、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获得。期望的性能属性包括耐久性和良好的保持性（即，颜色指示剂存留在预期部位并且不会浸出至使用所述颜色指示剂的产品的其它组分中）。根据产品的应用，还可期望具有可湿润但水不溶性的结构，在所述结构中使用颜色指示剂。还可期望颜色指示剂具有独特的或明显的颜色变化以及快速的响应时间，以帮助使用者识别产品中物理条件的变化。为了将颜色指示剂用于产品的组分，还可期望具有能够在室温下（American Society of Heating,Refrigerating andAir-Conditioning Engineers,Inc.(ASHRAE)标准范围为在40%至60%相对湿度下20°C至25°C）以液体形式应用的颜色指示剂。当颜色指示剂在室温下为液体形式时，颜色指示剂可以容易地印刷（就像油墨组合物一样）到产品的期望部件上。

颜色指示剂如何已被加入消费品中的实例包括具有潮湿传感器的尿布。一些用于尿布的潮湿传感器失去颜色以指示潮湿，而其他的显现颜色以响应潮湿（即，当指示剂溶于水中时出现颜色）。将变色组合物加入到可穿戴的制品（例如，一次性尿布）中的理念已经为本领域所知。例如，Song等人的第2010/0030173号美国专利申请公开（下文简称为“‘173号公开”）涉及吸收性制品的潮湿传感器。‘173号公开的变色组合物包括给电子无色染料和缺电子受体。潮湿指示组合物可以包括表面活性剂。表面活性剂可以是非离子型表面活性剂、离子型表面活性剂或其混合物。‘173号公开的潮湿指示组合物在响应含水液体时从一种颜色转变为更淡的颜色，并且可能会变得无色。‘173号公开的潮湿指示组合物可以随着暴露的延长和含水液体的量的增大而褪色。指示材料的浓重的颜色开始与含水液体的量和接触时间成比例地褪色（即，随时间推移，组合物能够指示潮湿的不同程度或水平）。虽然‘173号公开的潮湿指示组合物能够变成无色，但该组合物在暴露于含水液体后不能提供快速和明显的颜色变化。‘173号公开组合物的表面活性剂对引起颜色的消失不是必需的。

本领域已知的另一种变色组合物的实例为书写工具使用的油墨。有时期望除去意外地写在纸上、墙上或家具上的油墨。例如，Kawashima的第5,417,748号美国专利（下文简称为“‘478号专利”）涉及包含彩色油墨剂的书写工具。‘478号专利的彩色油墨剂由某些给电子着色化合物和某些受电子显色化合物组成。‘478号专利的彩色油墨剂在响应含水液体时从一个颜色状态变化为成为无色的状态。‘478号专利的彩色油墨剂旨在用于从表面方便而清洁地擦除油墨。‘478号专利的彩色油墨剂不需要将油墨保持在预先印刷的表面上直到需要组合物改变颜色。‘478号专利的彩色油墨剂也不需要快速和明显的颜色改变。因此，‘478号专利的彩色油墨剂没有满足对彩色油墨剂中除给电子着色化合物和受电子显色化合物外的额外组分的需要。

虽然本领域已知的变色组合物提供了某些益处，但是仍然需要一种组合物，当所述组合物用于产品中时，可以显示快速和明显的、或敏锐的颜色改变，以便于读取。也仍然需要耐用的并且保持在产品中预定部位的组合物。当组合物的目的是用于检测潮湿的存在时，仍然需要一种耐水的和水不溶性的组合物。仍然需要能够印刷在基材上的组合物。此外，仍然需要能够在室温下例如通过印刷施用的组合物，以便于无需加热即可将组合物施用于基材上。除以上确定的需要之外，还有与将多组分材料用作个人护理吸收性制品的部件相关的未满足的需要，所述个人护理吸收性制品如一次性尿布。尤其是需要变色组合物，当所述变色组合物与外罩材料联合使用时能够保持其功效。

发明概述

本发明涉及均质的变色组合物，所述变色组合物包含基体形成组分、无色染料、路易斯酸、中性表面活性剂和有机溶剂。当变色组合物在干燥状态下时，无色染料和路易斯酸形成有色复合物。颜色从组合物中消失的机理包括将水基液体（例如，水或尿液）引入变色组合物中。

在另一个方面中，本发明涉及多组分材料，所述多组分材料包含在基材上形成的印刷层。印刷层包含均质的变色组合物。均质的变色组合物包含基体形成组分、无色染料、路易斯酸和中性表面活性剂。

在又一个方面中，本发明涉及一次性吸收性制品，所述一次性吸收性制品包括多组分材料，所述多组分材料包括基材和在基材上的膜层。膜层包含变色组合物，所述变色组合物包含20%至95%的基体形成组分；0.1%至10%的无色染料；1%至20%的路易斯酸；和2%至50%的中性表面活性剂。

本文将对本发明的这些方面和另外的方面进行更加详细的描述。此外，应理解之前的概述和接下来的详述都是示例性的并且旨在为要求保护的发明提供进一步的解释。

发明详述

本发明的公开内容将依据其各种组分、元件、结构、配置、布置和其他特征来表达，所述各种组分、元件、结构、配置、布置和其他特征还可以单独地或共同地被术语、本发明的“实施方案”或其他类似术语而引用。可以设想，所公开的本发明的各种形式可以包括其各种特征和实施方案的一种或多种，并且可以任何期望的可操作的结合来采用这样的特征和实施方案。

还应当指出的是，当用于本发明时，术语“包括（comprises）”、“包括（comprising）”和其他来自根本术语“包括（comprise）”的衍生词意指开放式的术语，这些术语明确了任何所述的特征、元件、整数、步骤、或组分的存在，并且不意在排除一种或多种其它特征、元件、整数、步骤、组分或其群组的存在或加入。

本发明涉及均质的变色组合物，所述变色组合物包含基体形成组分、无色染料、路易斯酸、中性表面活性剂和有机溶剂。基体形成组分可以是水不溶性成膜聚合物或油墨基，如具有有机溶剂基的清漆。无色染料可以选自苯酞（phthalide）型或荧烷（fluoran）型染料。路易斯酸可以是基于金属盐的路易斯酸。中性表面活性剂可以是中性嵌段共聚物表面活性剂。变色组合物可以溶于有机溶剂中。

特别地，本发明涉及含有至少一种无色染料和至少一种路易斯酸的变色组合物。无色染料是给电子组分，路易斯酸是受电子组分。当变色组合物在干燥状态下时，无色染料和路易斯酸形成有色复合物。颜色从组合物中消失的机理包括将水基液体（例如，水或尿液）引入变色组合物中。路易斯酸比无色染料更容易被水吸引，因此颜色从组合物中消失。由于路易斯酸变得更容易比水吸引并与无色染料分离，因此在水的存在下，组合物可以通过快速和明显地变成无色来充当潮湿指示剂。

变色组合物的基体形成组分可以包括一种或多种水不溶性成膜聚合物和/或一种或多种油墨基，所述油墨基如具有有机溶剂基的清漆。在某种程度上，基体形成组分的功能是提供一种结合基体以防止变色组合物的其它成分，如表面活性剂、无色染料和路易斯酸被润湿时发生显著的浸出，并且提供印刷所需的合适的粘度。包含成膜聚合物的变色组合物的益处包括：组合物可以有效地附着于基材以防止组合物在干燥时从基材上剥脱。当变色组合物中包含水不溶性聚合物和/或清漆时，有色复合物在水或尿液的存在下不太可能从变色组合物中浸出。

基体形成组分还可以或供选择地包含油墨基材料。油墨基材料可以包含小分子、聚合物材料或小分子和聚合物的混合物。另一种用于本发明的变色组合物的合适的油墨基材料为清漆基，如基于硝化纤维素化合物的清漆、基于乙基纤维素的清漆、基于聚氨酯的结合体系或基于酚醛树脂改性的共溶剂型聚酰胺树脂的清漆。认为油墨基材料可以有助于变色组合物的稳定性。也认为油墨基材料可以提高变色组合物对基材的附着性。油墨基材料可以是水不溶性的。

变色组合物中的中性表面活性剂可以是中性嵌段共聚物表面活性剂，其包含两种不同的聚(烯化氧)嵌段。这些中性嵌段共聚物表面活性剂可以选自聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段共聚物、聚[聚(环氧乙烷)-嵌段-聚(环氧丙烷)]共聚物或丙二醇-乙二醇嵌段共聚物。中性嵌段共聚物用作润湿剂并提供在醇系溶剂和水两者中的良好的溶解性。可以选择无色染料以使其通过改变颜色来响应特定的物理或化学条件。带电的无色染料与带相反电荷的路易斯酸形成有色复合物。无色染料和路易斯酸的有色复合物不会显著受到中性表面活性剂的影响，这与带电的表面活性剂用于变色组合物中是相反的。中性表面活性剂保护无色染料/路易斯酸有色复合物—并且在不显著降低颜色强度的情况下提供良好的润湿性。带电的表面活性剂通过负面地影响变色组合物中无色染料和路易斯酸的复合物的形成而显著降低颜色强度。

变色组合物在室温下为液体，并且可以作为油墨例如通过印刷、喷涂或印花施加于基材。变色组合物可以溶于有机溶剂，所述有机溶剂充当载体，并且随后在变色组合物施用于印刷层后挥发，或自身形成印刷层。变色组合物中的有机溶剂可以是选自乙醇、丙醇和丁醇的低分子量醇。有机溶剂也可以选自丙酮、四氢呋喃、苯、甲苯和乙腈。

变色组合物是均质的混合物。组合物保持清晰可见，当以高达14,000转每分钟的速度对组合物进行离心时未显示沉淀，并且在没有任何外部搅拌力的情况下，在两年时间后未观察到组合物的沉淀。许多类型的油墨组合物不是均质的。例如，一些油墨组合物使油墨基体中的颜料颗粒悬浮。一些油墨组合物使用同样悬浮在油墨基体中的用染料包封的颗粒。其它油墨组合物基于包含一个以上的相的乳剂。具有多相的非均质的油墨组合物本质上不是最稳定的油墨组合物。因此，非均质的油墨组合物由于其固有的不稳定性而具有有限的寿命。本发明的均质的油墨组合物仅具有一相并且比非均质的油墨更稳定。

与现有的变色组合物不同的是，本发明的变色组合物在室温下为液体并且无需加热即可施用于基材上。例如，变色组合物在室温下可以像油墨一样印刷在基材上。变色组合物的这个特征使得它们在生产它们所施用的吸收性制品的过程中更易于处理。此外，本发明的变色组合物在例如通过印刷施用于基材并干燥时，形成膜状层（film-like layer）。在基材上形成膜的变色组合物的益处是向基材提供良好的附着性并且防止组合物破裂。

当为基材上的膜层的形式时，本发明的变色组合物是可湿润的但不溶于水。这个特征使得变色组合物适合用于组合物将暴露于潮湿的制品中。该特征也导致耐用的和抗从膜状印刷层浸出的变色组合物。印刷层可以在基材上形成期望的图案，包括条纹、点、几何形状和不规则形状及这些图案元素的组合。印刷层也可以在基材上形成字母数字字符、拟人化图像、动物绘画作品、无生命物体绘画作品、卡通人物、产品或公司的标识和商标或品牌或这样的绘画元素的组合。

在一个方面，本发明涉及包括基材和印刷层的多组分材料。基材可以是多孔泡沫、网状泡沫、纤维素薄纸、塑料膜、纺织材料或无纺材料。可用于形成基材的合适的塑料膜包括聚乙烯膜和聚丙烯膜。合适的纺织材料包括由天然纤维、合成纤维或天然和合成纤维的组合制成的纺织材料。天然纤维包括棉、丝和羊毛纤维，合成纤维包括聚酯、聚乙烯和聚丙烯纤维。合适的无纺材料包括通过传统技术如纺粘、熔喷和粘合梳理纤网材料制成的无纺材料。所述纺粘、熔喷和粘合梳理纤网材料可以由合适的合成纤维如聚酯、聚乙烯和聚丙烯纤维制成。基材可以包括上述材料的组合，如包含多孔泡沫和无纺材料的基材，或包含塑料膜和无纺材料的基材。

本发明的多组分材料还包括与基材附着的印刷层。印刷层包含变色组合物。印刷层可以由变色组合物自身形成，或变色组合物可以施用或加入到印刷层中。由于本发明的变色组合物在室温下为液体，因此它们可以通过印刷或印花直接施用在基材上（从而自形成印刷层）或施用在具有膜状结构并与基材结合的预先存在层上。

变色组合物包含基体形成组分。基体形成组分可以包含一种或多种水不溶性成膜聚合物和/或一种或多种油墨基材料。变色组合物的基体形成组分形成介质，以使无色染料、路易斯酸和表面活性剂彼此邻近。通过形成介质，基体形成组分可以使变色组合物的性能成为可润湿但水不溶性，并且作为膜层保留在基材上，而不是从基材中迁移/浸出。

水不溶性成膜聚合物在室温下为固体，但可溶于有机溶剂或有机混合溶剂，以便于当使用时，变色组合物在室温下为液体。油墨基材料在室温下溶于液体溶液。当油墨基材料包含在基体形成组分中时，可以使用或不使用有机溶剂。期望地，水不溶性成膜聚合物/共聚物具有大量的极性原子如氧和氮，按重量计大于约0.5%。极性原子可以存在于极性官能团如酰胺、羧酸和酯中。优选地，水不溶性聚合物/共聚物可溶于有机溶剂如乙醇、丙酮、甲醇、乙腈、四氢呋喃、苯、甲苯以及这样的溶剂的混合物。

在施用于基材之前可以将水不溶性成膜聚合物和变色组合物的其它组分溶于有机溶剂。有机溶剂是待施用于基材的组合物的载体。当变色组合物和有机溶剂的混合物形成时，该混合物在室温下为均质的液体溶液。当变色组合物施用于印刷层或形成印刷层时，有机溶剂挥发。有机溶剂可以是单一溶剂或溶剂的混合物。合适的承载变色组合物的溶剂包括乙醇、异丙醇、丙酮、甲醇、乙腈、四氢呋喃、苯和甲苯。可以使用一种以上的有机溶剂。

本发明的变色组合物包括基体形成组分，所述基体形成组分的量为变色组合物总重量的20%至95%。期望地，本发明的变色组合物包含的基体形成组分的量为变色组合物总重量的20%至90%。

合适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氨基丙基甲基丙烯酰胺的共聚物。市售的合适的聚合物包括DERMACRYL79聚合物和AMPHOMER HC聚合物，两者均为购自Akzo Nobel的丙烯酸酯/辛基丙烯酰胺共聚物。市售的合适的聚合物的另一个实例为GANTREZ SP聚合物，其为购自International Specialty Products Inc.的聚(甲基乙烯基醚/马来酸)共聚物的单烷基酯。

合适的油墨基材料可以是小分子、聚合物材料或小分子和聚合物的混合物。合适的小分子基材料的实例包括二醇（glycols），包括三甘油（triglycerol）及其衍生物。

可用作油墨基材料的合适聚合物材料的实例包括聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚丙烯酸酯和聚丙烯酰胺的水溶性衍生物、聚甲基丙烯酸羟乙酯、聚丙烯酸羟乙酯、羧甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、明胶和阿拉伯树胶。用于本发明的变色组合物的另一种合适的油墨基材料是清漆基，如基于硝化纤维素化合物的清漆或基于酚醛树脂改性的共溶剂型聚酰胺树脂的清漆。此外，油墨基材料可以是具有有机溶剂基的清漆。认为油墨基材料可以有助于变色组合物的稳定性。还认为油墨基材料可以提高变色组合物对多组分材料的基材的附着性。油墨基材料可以是水溶性的或水不溶性的。

本发明的变色组合物还包含至少一种无色染料着色剂。无色染料是选自苯酞或荧烷型染料的给电子染料。苯酞型无色染料包括芳甲烷苯酞（arylmethane phthalide）如三芳基甲烷苯酞和二芳基甲烷苯酞，单杂环取代的苯酞如杂环取代的苯酞，二芳基甲基氮杂苯酞（diarylmethylazaphthalides），双杂环取代的苯酞，3-杂环取代的氮杂苯酞，3,3-双杂环取代的氮杂苯酞，烯基取代的苯酞，桥接苯酞（bridged phthalide）和双苯酞。苯酞型无色染料的具体实例包括：3,3-双(对二甲基氨基苯基)-6-二甲基氨基苯酞；3,3-双(对二甲基氨基苯基)苯酞；3-(对二甲基氨基苯基)-3-(1,2-二甲基吲哚-3-基)苯酞；3-(对二甲基氨基苯基)-3-(2-甲基吲哚-3-基)苯酞；3,3-双(1,2-二甲基吲哚-3-基)-5-二甲基氨基苯酞；3,3-双(1,2-二甲基吲哚-3-基)-6-二甲基氨基苯酞；3,3-双(9-乙基咔唑-3-基)-6-二甲基氨基苯酞；3,3-双(2-苯基吲哚-3-基)-6-二甲基氨基苯酞；3-对二甲基氨基苯基-3-(1-甲基吡咯-3-基)-6-二甲基氨基苯酞；3,3-双(1-正丁基-2-甲基-3-吲哚基)苯酞；3,3-双(4-二乙基氨基-2-乙氧基苯基)-4-氮杂苯酞和3-(4-二乙基氨基-2-乙氧基苯基)-3-(1-乙基-2-甲基-3-吲哚基)-4-氮杂苯酞。

荧烷无色染料包括3',6'-二甲氧基荧烷；N-乙酰基金胺；N-苯基金胺；3,6-二己氧基荧烷；2'-氯-6'-氨基荧烷；3,6-双(二乙基氨基)荧烷-γ-(4'-硝基)-苯胺基内酰胺；2'-氯-6'-二乙基氨基荧烷；罗丹明B内酰胺；6-二乙基氨基-苯并[α]-荧烷；2-(苯基亚氨基乙烷二基亚基)-3,3-三甲基吲哚啉（2-(phenylimino ethanedilidene)-3,3-trimethyl-indoline）；3',6'-双-(二苯基氨基)荧烷；结晶紫内酯；苯甲酰基无色亚甲基蓝；乙基无色亚甲基蓝；甲氧基苯甲酰基无色亚甲基蓝；2',6'-双(二乙基氨基)荧烷；孔雀石绿内酯；2'-苯胺基-3'-甲基-6'-(N-甲基-N-正丙基氨基)荧烷；3-环己基甲基氨基-6-甲基-7-苯胺基荧烷；1,3,3-三甲基-吲哚啉基-7'-氯-β-萘并螺吡喃和二-β-萘并螺吡喃。本发明的变色组合物包含的无色染料的量为变色组合物的总重量的0.1%至10%。期望地，本发明的变色组合物包含的无色染料的量为变色组合物的总重量的0.5%至5%。本发明的变色组合物可以包含一种以上的无色染料。在视觉上具有不同颜色的一种或多种无色染料可以组合，或具有相同的视觉颜色的无色染料可以组合。

本发明的变色组合物包含至少一种路易斯酸。本发明的变色组合物可以包含一种以上路易斯酸的混合物。路易斯酸为受电子组分。期望地，路易斯酸为基于金属盐的路易斯酸。芳香羧酸与多价金属的盐也可以用作基于金属盐的路易斯酸，所述多价金属如锌、镁、铝、钙、钛、锰、锡或镍。基于金属盐的路易斯酸可以选自氯化锌、水杨酸锌、硝酸锌、氯化铝、硝酸铝、硫酸铝、氯化镁和四氯化锡。期望地，本发明的变色组合物包含的基于金属盐的路易斯酸的量为变色组合物总重量的1%至20%。带电的无色染料与带相反电荷的路易斯酸形成有色复合物。

本发明的变色组合物还可以包含中性表面活性剂。中性表面活性剂调节组合物的润湿性以使诸如尿的液体能够渗透组合物以破坏无色染料和路易斯酸之间形成的有色复合物，导致组合物变为无色的变化。当中性表面活性剂以适量存在时，例如为变色组合物的总重量的1至20%，中性表面活性剂不会显著影响无色染料和路易斯酸有色复合物的形成。当中性表面活性剂以适量存在于变色组合物中时，中性表面活性剂使得组合物可润湿并且未对变色组合物的颜色强度产生显著的负面影响。当带电的表面活性剂以适量存在时，带电的表面活性剂可以降低组合物形成的感光性并显著降低变色组合物的颜色强度。本发明的变色组合物的性能的一个方面是它们的响应时间。可以通过提高变色组合物的润湿性（通过增加表面活性剂的量）来提高响应时间，从而液体可以更快速渗透。包含中性表面活性剂能够提高润湿性而不显著影响变色组合物的初始颜色强度。例如，带电的表面活性剂的使用在提供润湿性的同时，会通过带电的表面活性剂提供的额外的电荷干扰来显著抑制无色染料和路易斯酸的复合物的形成。带电的表面活性剂会使组合物的颜色强度非常弱或根本没有颜色。因此，在变色组合物中使用中性表面活性剂使得组合物在暴露于含水液体前具有改善的润湿性、良好的稳定性和强烈的颜色。

中性表面活性剂可以是小分子或聚合物。认为向变色组合物中加入中性表面活性剂将通过提高变色组合物的润湿性来提高响应速度。合适的中性聚合物表面活性剂包括购自Sigma-Aldrich,Incorporated的TWEEN表面活性剂，如TWEEN20表面活性剂、TWEEN40表面活性剂和TWEEN80表面活性剂，和TRITON X-100表面活性剂。其它合适的中性表面活性剂包括聚乙烯月桂醚、壬基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯油烯基苯基醚、聚氧乙烯山梨醇酐月桂酸酯、聚乙二醇单硬脂酸酯、聚乙二醇山梨醇酐单硬脂酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐单棕榈酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐单油酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐三油酸酯、聚丙二醇山梨醇酐单月桂酸酯、聚氧丙烯山梨醇酐单棕榈酸酯、聚氧丙烯山梨醇酐单硬脂酸酯、聚氧丙烯山梨醇酐单油酸酯、聚氧丙烯山梨醇酐三油酸酯、聚炔二醇山梨醇酐单月桂酸酯（polyalkyne glycol sorbitan monolaurate）、聚炔二醇山梨醇酐单棕榈酸酯（polyalkyne glycol sorbitan monopalmitate）、聚炔二醇山梨醇酐单硬脂酸酯（polyalkyne glycol sorbitan monostearate）、聚炔二醇山梨醇酐单油酸酯（polyalkyne glycol sorbitan monooleate）、聚炔二醇山梨醇酐三油酸酯（polyalkyne glycol sorbitan trioleate）、和这样的中性表面活性剂的混合物。

另外的合适的中性表面活性剂包括基于中性嵌段共聚物的表面活性剂。基于中性嵌段共聚物的表面活性剂包括PLURONIC系列的嵌段共聚物，如购自BASF Corporation的PLURONIC P84或PLURONIC P85表面活性剂。其它合适的基于中性嵌段共聚物的表面活性剂包括壬基酚聚氧乙烯醚、直链烷基醇乙氧基化物（linear alkyl alcohol ethoxylate）、环氧乙烷-环氧丙烷嵌段共聚物、聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段共聚物、聚环氧烷烃嵌段共聚物、聚环氧烷烃嵌段共聚物和丙二醇-乙二醇嵌段共聚物。

本发明的变色组合物包含的中性表面活性剂的量为变色组合物总重量的2%至50%。本发明的变色组合物可以包含一种以上的中性表面活性剂。本发明的变色组合物不包含任何带电的表面活性剂，因此不含阳离子型和阴离子型表面活性剂。由于认为带电的表面活性剂会干扰无色染料和路易斯酸之间的复合物，因此本发明的变色组合物不包含带电的表面活性剂。

可以选择变色组合物的组分的相对量，使其以最佳的比例存在。例如，期望路易斯酸与无色染料的重量比大于3。以摩尔量考虑相对量，期望路易斯酸与无色染料的摩尔比应为2至50。此外，期望中性表面活性剂与无色染料的重量比小于10。

这些组分的组合产生了本发明的变色组合物。变色组合物在基材上形成印刷层的结果是本发明的多组分材料。本发明的印刷层可以在无纺基材或在膜上形成。在一个方面中，将变色组合物施用于无纺基材上，所述无纺基材用作一次性吸收性制品的部件。更具体地，无纺基材可以是用于形成一次性尿布的外罩的纺粘材料或其它无纺材料。基材还可以是附着于无纺材料以形成一次性尿布的外罩的聚乙烯膜。基材还可以是允许氧气而非水或尿透过的透气的外罩。通过加入碳酸钙颗粒，可以将外罩的不透水的膜部分制成“可透气的”。

由于本发明的变色组合物在室温下为液体，因此可以使用印刷方法如柔版印刷、凹版印刷或用于给定基材的任意合适的印刷方法，容易将它们通过印刷施用在基材上。由于吸收性制品的外罩，如一次性尿布的外罩，通常邻近制品的吸收性结构，所以在使用成品时，将变色组合物施用到与吸收性结构邻近的部件上。因此，变色组合物可以用于指示吸收性结构的条件的改变，如潮湿。

在另一个方面中，本发明涉及包括在基材上形成的印刷层的多组分材料。印刷层包含变色组合物，当检测到物理或化学条件的改变时，所述变色组合物变为无色。本发明的多组分材料可用于个人护理制品中，如一次性尿布或训练裤的外罩部件。本发明的多组分材料还可以用于女性护理制品的构造中。变色组合物包含基体形成组分、无色染料、路易斯酸和中性表面活性剂。当多组分材料用作一次性尿布的外罩部件的一部分时，变色组合物与使用过程中储存液体的尿布的吸收芯相接触。

可以选择无色染料以使其通过改变颜色来响应特定的物理或化学条件。变色组合物可以包含一种或多种无色染料。当使用一种以上无色染料时，可以根据期望的效果（例如，不同的颜色、更好的可视性，等）来选择无色染料。

在另一个方面中，本发明涉及包括基材和基材上的印刷层的多组分材料。印刷层包含变色组合物，所述变色组合物包含20%至95%的基体形成组分；0.1%至10%的无色染料；1%至20%的路易斯酸；和2%至50%的中性表面活性剂。类似地，在另一个方面中，本发明涉及包括多组分材料的一次性吸收性制品。多组分材料包括基材和基材上的印刷层。印刷层包含变色组合物，所述变色组合物包含20%至95%的基体形成组分；0.1%至10%的无色染料；1%至20%的路易斯酸；和2%至50%的中性表面活性剂。

在一个不同的方面中，本发明涉及形成多组分材料的方法。所述方法包括将变色组合物的组分与有机溶剂混合以形成混合物的步骤。变色组合物包含基体形成组分；无色染料；路易斯酸和中性表面活性剂。所述方法还包括将混合物物施用于基材的步骤。在施用步骤之后，所述方法包括允许混合物干燥的步骤；在允许混合物干燥的这个步骤的过程中，有机溶剂挥发，混合物的变色组合物在基材上形成膜。因此，有机溶剂的存在有助于将混合物施用于基材上的步骤。在混合物干燥成为基材上的膜之后，有机溶剂不会留在变色组合物中。由于混合物在室温下为液体，因此混合物可以在室温下施用于基材上而无需加热，所以本发明的方法比已知方法更有效并且成本更低。

本发明的变色组合物的一个实例是包含丙烯酸酯和辛基丙烯酰胺共聚物体系作为水不溶性成膜聚合物的组合物；这种聚合物可以促进无色染料/路易斯酸复合物附着于基材，并提供具有耐水性的润湿性。本发明的变色组合物的另一个实例是包含具有酰胺官能团的聚氨酯粘合剂作为水不溶性成膜聚合物的组合物。这种水不溶性成膜聚合物可以溶于醇中以施用于基材（醇随后挥发）。本发明的变色组合物是水可润湿的，以允许无色染料/路易斯酸复合物的颜色快速改变，但为水不溶性的，以防止复合物的浸出。这些是期望的性能属性。

以下是描述本发明方面的各种实施例：

示例性的变色组合物和多组分材料#1的制备：

制备了作为本发明的实例的变色组合物的四份样品。每份样品包含量为300μl的具有有机溶剂基的清漆（获得自Sun Chemical Corporation）作为基体形成组分。每份样品还包含量为10mg的结晶紫内酯作为无色染料着色剂、量为50mg/ml的水杨酸锌作为基于金属盐的路易斯酸和量为750μl的乙醇作为有机溶剂。然后向4份样品（在乙醇中，200mg/ml）中加入不同量的中性表面活性剂PLURONIC P85表面活性剂；分别为100μl（以形成“样品1”），200μl（以形成“样品2”），300μl（以形成“样品3”）和400μl（以形成“样品4”）。然后通过涡旋混合基体形成组分、无色染料、基于金属盐的路易斯酸、有机溶剂和中性表面活性剂的每份样品5分钟，直到形成均质的溶液。

通过使用一次性泡沫刷在低透气性的膜材料（例如将用于形成一次性吸收性制品的外罩的材料）上刷涂一定量的每份变色组合物的样品以形成组合物薄膜来制备多组分材料。允许膜在环境条件下干燥2小时以形成蓝色。样品1的颜色为浓蓝，样品2的颜色为浓蓝，样品3的颜色为淡蓝，样品4的颜色为淡蓝。为了确保变色组合物如预期般发挥作用，一滴水、合成尿液或真实尿液使蓝色迅速消失。

示例性的变色组合物和多组分材料#2的制备：

制备了作为本发明的实例的变色组合物的四份样品。每份样品包含量为100mg/ml的水杨酸锌作为基于金属盐的路易斯酸、量为400μl的清漆（获得自Sun Chemical Corporation）作为基体形成组分、包含36mg的PLURONIC P85表面活性剂和36mg的TWEEN40表面活性剂的中性表面活性剂的组合、以及量为900μl的乙醇作为有机溶剂。然后向4份样品中加入不同的量为4mg的无色染料着色剂，分别为：3,6-二己氧基荧烷；3,3-双(4-二乙基氨基-2-乙氧基苯基)-4-氮杂苯酞；3,6-双(二乙基氨基)荧烷-γ-(4'-硝基)-苯胺内酰胺和3-(4-二乙基氨基-2-乙氧基苯基)-3-(1-乙基-2-甲基-3-吲哚基)-4-氮杂苯酞。然后通过涡旋混合基体形成组分、无色染料、基于金属盐的路易斯酸、有机溶剂和中性表面活性剂的每份样品5分钟，直到形成均质的溶液。

通过使用一次性泡沫刷在低透气性的膜材料（例如将用于形成一次性吸收性制品的外罩的材料）上刷涂一定量的每份变色组合物的样品以形成组合物薄膜来制备多组分材料。允许膜在环境条件下干燥2小时。分别地，样品1的颜色为黄色，样品2的颜色为绿色，样品3的颜色为粉色，样品4的颜色为蓝色。为了确保变色组合物如预期般发挥作用，一滴水、合成尿液或真实尿液使4种颜色迅速消失。

示例性的变色组合物和多组分材料#3的制备：

制备了两种变色组合物的储备溶液。变色组合物1包含量为900μl的3,3-双(1-正丁基-2-甲基-3-吲哚基)苯酞（20mg/ml）作为无色染料、量为3ml的水杨酸锌（在乙醇中饱和）作为基于金属盐的路易斯酸、量为900μl的PLURONIC P85表面活性剂（200mg/ml）和TWEEN40表面活性剂（400mg/ml）的中性表面活性剂的混合物，和量为2ml的基于有机溶剂的清漆（获得自Sun Chemical Corporation）作为基体形成组分。变色组合物2包含900μl的紫I（violet I）(3-(4-二乙基氨基-2-乙氧基苯基)-3-(1-乙基-2-甲基-3-吲哚基)-4-氮杂苯酞，20mg/ml）、3ml的水杨酸锌（在乙醇中饱和）、900μl的PLURONIC P85表面活性剂（200mg/ml）和TWEEN40表面活性剂（400mg/ml）的混合物，和2ml的基于有机溶剂的清漆。通过涡旋混合每种变色组合物5分钟，直到形成均质的溶液。然后制备两份样品，以含有不同比例的变色组合物1和2。样品1具有1ml的变色组合物1和0.5ml的变色组合物2。样品2具有0.5ml的变色组合物1和1ml的变色组合物2。

通过使用一次性泡沫刷在低透气性的膜材料（例如将用于形成一次性吸收性制品的外罩的材料）上刷涂一定量的每份变色组合物的样品1和样品2以形成组合物薄膜来制备两种多组分材料。允许膜在环境条件下干燥2小时。样品1的颜色为紫红色，样品2的颜色为蓝紫色。为了确保变色组合物如预期般发挥作用，一滴水、合成尿液或真实尿液使2种颜色迅速消失。

本发明的多组分材料和变色组合物的稳定性试验

为了评价稳定性，对实施例#2的示例性的变色组合物和多组分材料进行评价。具有4种变色组合物的膜材料在40°C和75%的湿度下在烘箱中保温（incubated）4天。然后每天一次地取出膜材料以将产生的颜色与原始颜色进行视觉比较；每日检查显示颜色与原始颜色相比几乎没有改变。对接触合成尿液或水或真实尿液样品后的响应速度和颜色改变进行视觉检查并定性比较；颜色迅速消失。

本发明的变色组合物与市售油墨变色组合物的比较例

为了评价染料的浸出，将本发明的变色组合物与市售的变色油墨组合物进行比较。市售的变色油墨组合物获得自含有蓝色油墨的PAPY ECO“Water Clear Pen”。含有蓝色油墨的PAPY ECO“Water Clear Pen”意在用作白板记号笔。当油墨与水分接触时，使用PAPY ECO“Water Clear Pen”在白板上写的任何东西均会消失。PAPY ECO“Water Clear Pen”标有专利号JP3329505B2，是‘478号专利的日本同族专利。

共制备了10份样品。样品中的五份包含量为300μl的具有有机溶剂基的清漆（获得自Sun Chemical Corporation）作为基体形成组分。这5种样品也各自包含量为10mg的结晶紫内酯作为无色染料、量为50mg/ml的水杨酸锌作为基于金属盐的路易斯酸、和量为750μl的乙醇作为有机溶剂。然后在5份样品（在乙醇中200mg/ml）中各自加入量为200μl的中性表面活性剂PLURONIC P85。然后通过涡旋混合基体形成组分、着色剂、基于金属盐的路易斯酸、有机溶剂和中性表面活性剂的每份样品5分钟，直到形成均质的溶液。

使用来自一个或多个PAPY ECO“Water Clear Pen”的蓝色的市售变色油墨组合物制备另外5种样品。

通过使用一次性泡沫刷在一块5cm x5cm大小的低透气性的膜材料（例如将用于形成一次性吸收性制品的外罩的材料）上分别刷涂一定量的10种变色组合物的样品以形成组合物薄膜来制备多组分材料。允许膜在环境条件下干燥2小时。

将10份样品各自在37°C下保温12小时。将一定量的合成尿液分别施用于10份样品。对从每份样品上流下的合成尿液进行分析以测定由于合成尿液而浸出变色组合物的无色染料（结晶紫内酯）的量。对于前5份样品（本发明的组合物），流下的合成尿液中的结晶紫内酯的浓度平均为39.3mg/样品。这个浓度比在来自PAPY ECO“Water Clear Pen”的样品上流下的合成尿液中发现的量至少少四倍。这个实验证明了与使用市售的油墨组合物时渗入合成尿液的无色染料的量相比，本发明的油墨组合物浸出或损失进入合成尿液中的无色染料要少得多。

尽管已经就本发明的具体方面对本发明的变色组合物和多组分材料进行了详细的描述，但应理解本领域技术人员在获得对前述内容的理解后，可以容易想到这些材料的替代物、变体和等同物。因此，本发明的范围应当被评定为权利要求及其任何等同物的范围。

Claims (20)

1.一种均质的变色组合物，包含：

基体形成组分；

无色染料；

路易斯酸；

中性表面活性剂；和

有机溶剂。

2.根据权利要求1所述的均质的变色组合物，其中所述路易斯酸与无色染料的重量比大于3。

3.根据权利要求1所述的均质的变色组合物，其中所述路易斯酸与无色染料的摩尔比为2至50。

4.根据权利要求1所述的均质的变色组合物，其中所述中性表面活性剂与无色染料的重量比小于10。

5.根据权利要求1所述的均质的变色组合物，其中所述基体形成组分选自一种或多种水不溶性成膜聚合物和共聚物。

6.根据权利要求5所述的均质的变色组合物，其中所述水不溶性成膜聚合物和共聚物选自丙烯酸酯/丙烯酰胺共聚物、聚氨酯粘合剂、甲基纤维素以及乙烯吡咯烷酮和二甲氨基丙基甲基丙烯酰胺的共聚物。

7.根据权利要求1所述的均质的变色组合物，其中所述基体形成组分选自清漆和油墨结合组合物。

8.根据权利要求1所述的均质的变色组合物，其中所述变色组合物包含一种以上的无色染料。

9.根据权利要求1所述的均质的变色组合物，其中所述无色染料选自荧烷无色染料、苯酞型无色染料及其混合物。

10.根据权利要求1所述的均质的变色组合物，其中所述变色组合物包含一种以上的路易斯酸。

11.根据权利要求1所述的均质的变色组合物，其中所述路易斯酸选自氯化物的锌盐、铁盐、和水杨酸盐及其混合物。

12.根据权利要求1所述的均质的变色组合物，其中所述变色组合物包含一种以上的中性表面活性剂。

13.根据权利要求1所述的均质的变色组合物，其中所述中性表面活性剂选自基于聚乙二醇的表面活性剂、基于聚氧化烯的表面活性剂及其混合物。

14.根据权利要求1所述的均质的变色组合物，其中所述变色组合物包含一种以上的有机溶剂。

15.一种多组分材料，所述材料包含：

基材和基材上的印刷层，其中所述印刷层包含均质的变色组合物，所述均质的变色组合物包含：

基体形成组分；

无色染料；

路易斯酸；和

中性表面活性剂。

16.根据权利要求15所述的多组分材料，其中所述基材为无纺材料。

17.根据权利要求15所述的多组分材料，其中所述基材为聚烯烃膜。

18.一种一次性吸收性制品，所述制品包括权利要求15的多组分材料作为外罩的一部分。

19.根据权利要求15所述的多组分材料，其中所述印刷层在基材上形成一种或多种图案，所述图案选自条纹、点、几何形状、不规则形状、字母数字字符、拟人化图像、动物绘画作品、无生命物体绘画作品、卡通人物、标识和商标。

20.一种包括多组分材料的一次性吸收性制品，所述材料包括：基材和基材上的膜层，其中所述膜层包含变色组合物，所述变色组合物包含：

20%至95%的基体形成组分；

0.1%至10%的无色染料；

1%至20%的路易斯酸；和

2%至50%的中性表面活性剂。