因水异色布片、使用其的成套玩具和用于因水异色组件的书写工具的制作方法

专利名称：因水异色布片、使用其的成套玩具和用于因水异色组件的书写工具的制作方法
技术领域：
本发明涉及因水异色布片、使用该布片制作的成套玩具和用于因水异色组件的书写工具。本发明特别涉及根据是干还是用水弄湿可呈现不同外观的因水异色布片、用这种布片制作的成套玩具，以及用于因水异色组件的方便的书写工具，该书写工具用水能形成任何想要的书写图形，在因水异色组件上呈现出交替可变的形状。
在本发明中，依赖于干或湿，一种白色或彩色不透明片体转变成无色或透明的，反之亦然。这也被认为是色泽变化，即变色反应。
已知的普通片体包括支持物和在其上的多孔层，该多孔层含有一种低折射率染料，这种多孔层粘上水使其变成透明的，使图形显现，如日本专利公开昭50-5097和平5-15389公开的技术。
作为这种片体主要应用的领域，习惯把它们用于书法练习、图形呈现-消失的玩具等，作为支持物或底物，大部分由纸组成，耐久性差。
美国专利号US5163846公开了这种类型的一种水反应片体和在这种片体上用其书写的水笔，但没有公开任何能满足实际使用的水笔的具体结构。
本发明人已经发现，每单位面积具有特定重量的布可以用作支持物，可以把一种特定低折射率的染料与一种粘合剂用树脂按特定的比例混合形成的多孔层设置在该支持物的表面上，从而能够呈现出整体图案线条分明的图形，也能消除现有技术中耐久性差的缺陷。
本发明的一个目的是提供一种用水可变色的布片，该布片具有优异的抗弯强度、抗刮性、抗水性等。当然，它能用作一般目的因水异色书写片体，也能用作给幼儿或其它人提供足够大面积的因水异色片体，使他们走在其上面形成想要的因水异色图形，也能用于玩具领域，如玩具娃娃的衣服和填充玩具的外层材料，也能用作泳衣的和其它领域，如人造花、伞、雨衣、防雨鞋等。
本发明的另一个目的是提供一种与供水装置结合使用的成套玩具，该供水装置具有印章形式(stamp type)或书写工具形式，它能在上述的因水异色片上形成因水异色图形。
本发明的又一个目的是提供一种书写工具，根据书写速度流出适量的水时，用它能形成清晰的水画图形，甚至在笔尖保持朝上或保持斜向的书写状态中也能呈现出适量水分流出的现象。
本发明还有一个目的是提供用于因水异色组件的、如上述书写工具的一种书写工具，该书写工具易于供水，满足实际使用。
为了达到上述的目的，本发明提供了一种因水异色布片，它具有支持物和设置在支持物表面上的用粘合剂用树脂形成的多孔层，该粘合剂用树脂中分散固定着细粒硅酸，并且，在吸液状态和不吸液状态之间能表现出不同的透明度，其中支持物是布，该布每单位面积重为30g/m2-1000g/m2，固定在多孔层中的细粒硅酸量为1g/m2-30g/m2，以1重量份的粘合剂用树脂计，细粒硅酸的用量为0.5-2重量份。
本发明还提供了一种因水异色成套玩具，它具有上述因水异色布片和供水工具。
本发明还提供了一种用于因水异色组件的书写工具，利用这种书写工具在因水异色的组件上用水形成任何想要的书写图形，这种因水异色组件具有一个支持物和一个在支持物表面上提供的用粘合剂用树脂形成的多孔层，该粘合剂用树脂中分散固定着细粒硅酸，并且，在吸液状态和不吸液状态之间能表现出不同的透明度；该书写工具包括主体、安装在该主体前端上的笔尖和放置在该主体内部的吸水体；该吸水体的前端连接到该笔尖的后端，以便该吸水体在内部吸收供水；在主体的后端设置一个连通孔，通过该连通孔把吸水体的后端与外部连通。


图1是本发明因水异色布片的一个实施例的放大纵剖面图；图2是本发明因水异色布片的另一个实施例的放大纵剖面图；图3是本发明因水异色布片的又一个实施例的放大纵剖面图；图4是本发明因水异色布片的再一个实施例的放大纵剖面图；图5是使用本发明因水异色布片的示意图；图6是表示本发明第一实施方案的书写工具的第一例纵剖面图；图7A是沿图6中A-A线的横断面图，图7B是沿图6中B-B线的横断面图，图7C是沿图6中C-C线的横断面图；图8是图6所示书写工具的笔尖单元(即笔尖和笔尖夹持件的组配)前视图；图9表示通过图6所示书写工具主体前部吸收供水；图10表示通过图6所示书写工具主体后部吸收供水；图11是表示用图6所示书写工具书写状态的透视图；图12是表示本发明第一实施方案的书写工具的第二例纵剖面图；图13A是沿图12中A-A线的横断面图，图13B是沿图12中B-B线的横断面图，图13C是沿图12中C-C线的横断面图；图14是表示本发明第一实施方案的书写工具的第三例纵剖面图；图15A是沿图14中A-A线的横断面图，图15B是沿图14中B-B线的横断面图，图15C是沿图14中C-C线的横断面图；图16是表示本发明第二实施方案的书写工具的第一例纵剖面图；图17是沿图16中D-D线的横断面放大图；图18是沿图16中E-E线的横断面放大图；图19是沿图16中F-F线的横断面放大图；图20是沿图16中G-G线的横断面放大图；图21是沿图16中H-H线的横断面放大图；图22是表示图6所示书写工具的支持物从容器中拆下后该书写工具立着的纵剖面图。
下面参照附图(图1-5)详细说明本发明的因水异色布片。
因水异色布片1是一种基本具有一个支持物或底物2和一个在其表面上设置的用粘合剂用树脂形成的多孔层3的因水异色布片，该粘合剂用树脂中分散固定着细粒硅酸，并且，在该布片的吸液状态和不吸液状态之间能表现出不同的透明度，其特征在于支持物2是布，该布每单位面积重为30g/m2-1000g/m2，固定在多孔层3中的细粒硅酸量为1g/m2-30g/m2，以1重量份的粘合剂用树脂计，细粒硅酸的用量为0.5-2重量份。
在优选实施方案中，细粒硅酸可以是粒径为0.03μm-10μm的、由湿法生产的、具有两维结构的硅酸。粘合剂用树脂可以是聚氨酯树脂。作为多孔层的下层或上层或在邻近还可以设置一个着色层4(图2)。还可以在该布料背面上设置一种不透水的片体5(图3)。该不透水片体5可以是厚度为1μm-3mm、由选自软热塑性树脂和热塑性弹性体原料制成的片体。该布料可以是一个边长至少为50cm或更长的四边形。
该细粒硅酸可以是干法生产的，但湿法生产的细粒硅酸(此后称“湿法细粒硅酸”)特别有效且可满足实际使用。
下面详细说明这种细粒硅酸。
这种细粒硅酸作为非结晶的、无定形的(无定形粉末)硅酸生产。根据其生产方法，大体分为利用气相反应得到的干法产品(此后称为“干法细粒硅酸”)和利用液相反应得到湿法细粒硅酸，气相反应如把诸如四氯化硅的硅卤化物热分解，液相反应如用酸把硅酸钠分解。
为了获得本发明所需要的不透光或遮盖多孔层的功能，最优选湿法细粒硅酸。这是因为湿法细粒硅酸和干法细粒硅酸结构彼此不同，如Ⅰ所示，干法细粒硅酸形成三维结构，其中的硅酸分子紧紧结合在一起，而如Ⅱ所示湿法细粒硅酸具有称为二维结构的部分，其中的硅酸缩合形成长分子排列。
因此，湿法细粒硅酸有比干法细粒硅酸更粗粒的分子结构，所以，当其被用于多孔层时，与用干法细粒硅酸的系统相比，湿法细粒硅酸能够提供优异的不规则光反射性质，如所预料的，在正常条件下产生大的遮盖性能。
在本发明中，水是被吸收进上述多孔层3中的。所以，优选使用湿法细粒硅酸，这也是因为它有比干法细粒硅酸更多的羟基在颗粒表面作为硅烷醇基团，因而有更高程度的亲水性。
顺便提一下，为了调节多孔层在正常条件下的遮盖性能和吸收液体状态下的透明度，其它任何具有低折射率的一般目的用颜料也可以被用于与湿法细粒硅酸结合。
为了满足正常条件下的遮盖性能和吸收液体状态的透明度，可以根据湿法细粒硅酸的物理性状，如粒径、比表面积和吸油量，在多孔层3中的湿法细粒硅酸可以优选是涂层，重为1g/m2-30g/m2，更优选是5g/m2-20g/m2。如果小于1g/m2，难以得到正常条件下的足够的遮盖性能，反之，如果大于30g/m2，难以得到吸液状态下的足够透明度。
对细粒硅酸的粒径没有特殊限定，优选可以使用的粒径是0.03-10.0μm。
把细粒硅酸分散在一种媒介物中，这种媒介物含有作为粘合剂的粘合剂用树脂。所得到的分散体涂在支持物2上，随后通过干燥蒸发挥发物形成多孔层3。
粘合剂用树脂可以包括氨基甲酸酯树脂、尼龙树脂、醋酸乙烯树脂、丙烯酸酯树脂、丙烯酸酯共聚物树脂、丙烯酸多元醇树脂、氯乙烯醋酸乙烯共聚物树脂、马来酸树脂、聚酯树脂、苯乙烯树脂、苯乙烯共聚物树脂、聚乙烯树脂、聚碳酸酯树脂、环氧树脂、苯乙烯-丁二烯共聚物树脂、丙烯腈-丁二烯共聚物树脂、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯共聚物树脂、丁二烯树脂、氯丁二烯树脂、三聚氰胺树脂和这些树脂的乳剂，以及酪蛋白、淀粉、纤维素衍生物、聚乙烯醇、尿素树脂和酚醛树脂。
可以把细粒硅酸和这些粘合剂用树脂的任何一种按这样的比例混合，根据细粒硅酸的类型和性质，使得按每重量份细粒硅酸计粘合剂用树脂的固含量为0.5-2重量份，更优选为0.8-1.5重量份。如果按每重量份细粒硅酸计粘合剂用树脂固含量为少于0.5重量份，难以获得多孔层的实用膜强度；如果多于2重量份，多孔层对水的渗透性可能差。
多孔层3中有比现有技术已知常用的涂层膜更小混合比例的粘合剂用树脂着色剂，所以，难以获得足够的膜强度。因此，为了改善抗擦强度，使用上述粘合剂用树脂中的尼龙树脂或氨基甲酸酯树脂，或者使用它们之一与其它树脂的结合是有效的。
氨基甲酸酯树脂包括聚酯型氨基甲酸酯树脂、聚碳酸酯型氨基甲酸酯树脂和聚醚型氨基甲酸酯树脂。可以把这些树脂的两类或更多类结合使用。也可以使用把上述树脂的任何一种乳化且分散在水中制备的氨基甲酸酯类乳液法树脂，以及胶态分散体型(离子交联聚合物类)氨基甲酸酯树脂，该胶态分散体型(离子交联聚合物类)氨基甲酸酯树脂是利用氨基甲酸酯树脂本身(氨基甲酸酯离子交联聚合物)的离子基团具有离子性状而不需任何乳化剂发生自乳化而溶解或分散在水中形成的。
作为上述的氨基甲酸酯型树脂，可以使用水溶性氨基甲酸酯树脂或油溶性氨基甲酸酯树脂。本发明优选可以使用水溶性氨基甲酸酯树脂，特别是氨基甲酸酯类乳液法树脂和胶态分散体型氨基甲酸酯树脂。
氨基甲酸酯树脂可以单独使用或结合使用。根据支持物的类型或所需要膜的性能，也可以结合使用其它粘合剂用树脂。在使用的粘合剂用树脂是其它粘合剂用树脂而不是氨基甲酸酯树脂的情况下，优选可以在多孔层的粘合剂用树脂中加入固含量重为30％或更多的氨基甲酸酯树脂。
在上述的粘合剂用树脂中，可以利用填加任何所希望的交联剂来交联这些可交联的树脂，从而可使膜强度进一步改善。
粘合剂用树脂的水亲合力是不同的。可以结合使用那些具有不同亲合力的树脂。这能调节水渗透进多孔层中的时间和程度，或者调节渗透后干燥的速率。这种调节能通过进一步填加分散剂来进行控制。
在多孔层3中，可以填加常规已知的金属光泽颜料，如二氧化钛涂层的云母、氧化铁/二氧化钛涂层的云母、氧化铁涂层的云母、鸟嘌呤、绢云母、碱式碳酸铅、酸式砷酸铅或氯氧化铋，或者可以混合普通染料或颜料、荧光染料或荧光颜料，以便色泽变化可以丰富多样。
也可以混合能够根据温度变化而改变色泽的常规已知的可逆变色反应颜料，以便能利用环境温度或所供水的温度来变化颜色。
如上所述，作为多孔层3的下层或上层和/或邻近，还可以提供着色层4，以便在外观上的变化能富有多种形式。
多孔层3和着色层4绝不限定为实地印刷层，也可是诸如文字、符号和设计的图形。
多孔层3和着色层4可以适当地采用常规已知方法形成，以印刷方法和涂布方法为例，例如印刷方法中的丝网印法、胶版印法、凹版印法、浸轧印刷(pad printing)和转移，以及涂布方法中的刷涂、喷涂、静电涂覆、电镀、热辊层压、辊式涂布和浸涂。
作为支持物2，需要使用布料，如机织织物、针织织物或非织造织物。更具体地讲，要求使用每单位面积重为30g/m2-1000g/m2的布料，优选30g/m2-500g/m2的布料。体系中每单位面积重量小于30g/m2的话，吸收水分会不均匀且不足量，难以形成呈现线条分明的图形。另一方面，体系中每单位面积重量超过1000g/m2的话，布料的截面厚度过大使其收存时难以对折，或者在片体本身面积大的体系中不再是轻量的，这也使这种布料不经济。
在上述的布料中，优选可以使用具有良好的光滑度的机织织物，因其优点是能均匀地形成多孔层3。
这种布料的使用比用常规纸作支持物的体系更容易保证了较丰富的水分吸收且能够更快速形成呈现线条更分明的图形Q(图5)，此外，在吸水后不会降低强度。在片体被制作为大面积的体系中，收存这种布料时可容易地对折。
在布片1的背面上，可以把厚度为约1μm-约3mm的不渗水性片体5粘结，缝制，或者利用任何其它方法紧贴设置，以便形成叠层结构(图5)。这种片体5可以由软化的塑料构成，如混合增塑剂得到的聚烯烃树脂或氯乙烯树脂，或者由热塑性弹性材料构成，如苯乙烯类、氨基甲酸酯类、聚酯类、聚酰胺类、聚丁二烯类或氟化物类。
上述中，厚度小于1μm的不渗水片体耐久性可能差，反之，厚度大于3mm的不渗水片体可能难以折叠。
在偶而把水滴在片体表面上或过饱和吸收水分时，在布料背面上设置的不渗水片体5可以防止因渗漏水通过片体背面引起的任何污染，它也可具有防滑功能。
因此，用于玩具的因水异色布片1可以制成，该片材本身可以具有足够大面积能使幼儿或其它人在其上步行戏玩，即可以是一个边长至少为50cm或更长的四边形，以便幼儿或其它人能反复地在其上形成各种水画图形，并且能满足耐用性，可以无担忧地戏玩，同时避免了因水引起污染的任何麻烦。
其次，本发明的特征在于因水异色成套玩具，其具有上述因水异色布片1和供水器P，它们构成一套(参见图5)。
作为供水器P的一个例子，它可以包括印章型装置(P-1)和书写工具型装置(P-2)，该印章型装置包括带开孔的合成树脂多孔组件或纤维工作件，用作吸液组件，在印章表面上具有诸如设计、文字或符号的图形；该书写工具型装置(P-2)包含上述合成树脂多孔件或纤维工作件，被用作笔尖元件。
对于书写工具型(P-2)来说，如图6所示，作为第一种实施方案，可以以书写工具71为例，它具有作为书写末端的上述笔尖73，安装到主体72的前端。把笔尖73的后端连接到吸水体74的前端，吸水体74由纤维束构成，固定在主体72中，在主体72的适当部位设置连通孔75或76，通过连通孔75或76，吸水体74与外部连通。
在书写工具71中，在纤维之间形成的大量毛细管孔隙中容置着水，水使固定于主体72中的吸水体74保持浸渗状。由于笔尖73的毛细力大于吸水体74的毛细力，通过笔尖73可以把适量的水引到书写端。连通孔75或76的功能是交换主体72内外部的空气，阻止水分以滴状下落，以便可以不多不少地把适量水与书写速度相应地引到书写表面，形成水画图形。在此，在连通孔75设置在主体72后端的体系中，连通孔75可具有作为供水孔的功能(参见图6-11)。
在书写工具71中形成的体系中，一般保持笔尖73与吸水体74的接触，甚至在书写状态中笔尖保持朝上或保持斜向时，也能基于两者之间毛细力的适当平衡把适量的水流出到书写表面。因此，能够形成线条分明水画图形。
作为书写工具型(P-2)的第二种实施方案，可以以具有图16-22所示的结构的书写工具81为例。它具有固定笔尖82的固定件83和能在内部直接容纳水的容器86，在容器86的端部形成把水注入容器86中的注入口861，固定件83也制成能可拆卸地安装到注入口861。把固定件83安装到注入口861上，所以，容器的内部是密封关闭的。
在书写工具81中，固定件83有一个圆筒型的笔尖夹持件85，它沿着笔尖82的外表面夹持着笔尖82，把笔尖夹持件85从注入口861插入进容器内部，并放置在其中。在笔尖82的外表面和笔尖夹持件85的内表面之间可以设置一个间隙88，通过间隙88把容器86的内部和容器86的外部连通，通过毛细力用它来收集水。
在书写工具81中形成的体系中，当把水87注入进容器86中时，在容器86的注入口861处从容器86上拆卸下固定件，使注入口861的口朝上，从注入口861处注入水87。之后，把带笔尖82的固定件83安装到注入口861上，所以，注入口861朝上关闭，并且，容器86的内部是密封关闭的。因此，在把水87注进容器的过程中，水87不可能向外漏。另外，带笔尖82的固定件83也具有作为容器86的盖的功能，因此，整个书写工具的零件数目可以是较少的，以便能够提供简单的结构。
在此，在这种结构中，固定件83有圆筒型的笔尖夹持件85，它沿着笔尖82的外表面夹持着笔尖82，把笔尖夹持件85从注入口861插到容器内部，并放置在其中。在容器86中收集水87的部分和笔尖82之间的距离可以设定得比把笔尖夹持件85安装到容器86外部的结构(不同于本发明的结构)下的短。因此，能快速顺利地把水87提供给笔尖82，同时，整个书写工具可以是紧凑型的。此外，在这种结构中，在笔尖82的外表面和笔尖夹持件85的内表面之间设置了间隙88，通过间隙88把容器86的内部和容器86的外部连通，利用间隙88依靠毛细力来收集水，当容器86的内部压力由于温度变化等增加时，该间隙88临时容纳从容器86溢流出的水87。同时，由于其容纳水87，它能阻止空气从外边流进，并准许空气流进容器86中至相应于随水87消耗容器86内部压力减小产生的容积的程度。
更具体地讲，即使由于温度变化等引起容器86内部压力增加时，间隙88也不可能引起水87通过笔尖82渗漏。另外，即使随水消耗引起容器86内部压力减小时，空气总是保持不多不少地流进，因而水可以稳定连续覆盖，不会使供给笔尖82的水87过量或不足。因此，不再需要设置任何阀结构的复杂结构来控制水87的流出和空气的流进，以便能把整个书写工具制成简单的结构，降低生产成本。
优选还可以对间隙88进行设定，使其在直径方向上的宽度大小S(图19和20)随其向后延伸而变小。这使得随该空隙向后延伸间隙88的毛细力渐渐增大。因此，容器86的内部压力增加的话，容器86溢出的水87临时收集保存在从后端朝向前部的空隙中。另一方面，容器86内部的压力减小的话，临时容纳在间隙88中的水87无间断地陆续顺利返回到容器86中，从间隙88端部的水87开始。
此外，由于间隙88中的毛细力被设定成后部大于前部，形成液封区，总是容纳水87并且，控制着进入容器86中空气的流动。
更具体地讲，由于间隙88直径方向的宽度S设定成随其向后延伸变小，能有效地展示压力控制机制(即控制进入容器86中空气流动的功能和临时收集水87的功能)。
第三，本发明还涉及进一步体现上述书写工具71的一般用书写工具，并且，涉及到用于因水异色组件的书写工具，使用这种书写工具能在包括支持物和多孔层的因水异色组件上形成任何想要的书写图形，该支持物不限于布料，该多孔层设置在该支持物表面上，由细粒硅酸分散固定于其上的粘合剂用树脂形成，并能在吸收液体状态和不吸收液体状态之间具有不同的透明度。这种书写工具的特征在于，包括主体72、安装在主体72前端的笔尖73和固定在主体72内部的吸水体74；吸水体74的前端连接到笔尖73的后端，以便吸水体在内部吸收供水；主体72的后部设置有连通孔75，通过连通孔75把吸水体74的后端与外部连通。该吸水体74通过从笔尖73吸收在内部供水。
作为具体的实施方案，这种书写工具的特征还可以在于吸水体74的结构是，通过主体72后部的连通孔75吸收，在内部供水；主体72后部的连通孔75在朝后向吸水体74后端的位置处向外开口；在主体72前部设置连通孔76，通过连通孔76把吸水体74的前端与外部连通；笔尖73和吸水体74的每一个都具有纤维工作件或合成树脂多孔件，笔尖73的毛细力设定得比吸水体74的毛细力大；把尾塞78固定到主体72的后端开口上，把连通孔75设置在尾塞78中(参见图6-22)。
(操作)通过主体72前部的笔尖73吸收供水(参见图9)时，笔尖73被浸入水中，依靠笔尖73和吸水体74毛细力协助，通过吸收向吸水体74供水。在这个过程中，主体72后部的连通孔75在功能上作为空气流通孔，通过它把吸水体74和外部空气连通。所以，当吸水体74通过吸收在内部供水时，吸水体74中存在的空气从连通孔75被释放到主体72的外部。因此，在置于主体72内的吸水体74内部和主体72外部之间能顺利地进行空气和水分的交换，吸水体74顺利地通过吸收在内部供水，同时，在吸水体74内部和外部空气之间保持压力平衡。
因此，书写工具的结构是利用笔尖73本身和吸水体74本身的毛细力，通过吸收，吸水体74在内部供水。所以，吸水体74不可能提供给引起水渗漏到外部的超出规定量的过量水。
随后，在通过主体72后部的连通孔75通过吸收使吸水体74在内部供水后(见图10)，主体72后部被浸到水中，通过主体72后部的连通孔75，水与吸水体74后部接触，并且，依靠吸水体74毛细力协助，通过吸收使吸水体74在内部供水。更具体地讲，在这种情况下，主体72后部的连通孔75在功能上是作为水流通孔。另外，在这种情况下，笔尖73在功能上是作为空气流通孔。因此，当通过连通孔75利用吸收使吸水体74在内部供水时，主体72内放置的吸水体74中存在的空气从笔尖73(即通过笔尖73的毛细管空隙)被释放到主体72的外部。因此，在置于主体72内的吸水体74内部和主体72外部之间能顺利地进行空气和水分的交换，吸水体74顺利地通过吸收在内部供水，同时，在吸水体74内部和外部空气之间保持压力平衡。
顺便提一下，可以把整个主体72浸入水中，通过笔尖73和连通孔75，利用吸收可使吸水体74在内部供水，同时通过它们排出空气，以便使吸水体74利用吸收可以快速地供水。
在此，只要连通孔75的开口在主体72后部，主体72后部连通孔75的外开口可以在任何位置。优选，主体72后部连通孔75的外开口的位置朝后到吸水体74的后端是有效的。
(操作)因此，在这种情况下，当经过主体72的后部通过吸收使吸水体74供水时(参见图10)，主体72的后部被浸入到水中，经过连通孔75在吸水体74后部可以使吸水体74快速地供水，可以缩短利用吸收供水花费的时间。
优选在主体72的前部还设置一个连通孔76，经过连通孔76把吸水体74的前端与外部连通。
(操作)在这种情况下，当经过主体72前部供水时(参见图9)，主体72的前部(即笔尖73和连通孔75)被浸在水中，利用吸收使吸水体74供水，同时，水也经过主体72前部的连通孔76进入主体72，吸水体74的前部被立即浸入水中到主体72的前部被浸入的程度。因此，吸水体74的前部可直接供给水，并能缩短吸收供水所花费的时间。顺便提一下，可以优选把连通孔76外开口的位置设在朝前到吸水体74的前端。所以，经过连通孔76，在吸水体74的前端处能更快地供水给吸水体74。
在这种情况下，当经过主体72的后部使吸水体74供水时(参见图10)，空气不能从外部进到置于主体72中的吸水体74中，这时，笔尖73呈现水湿态。所以，吸水体74不能顺利地经过主体72的后部在内部供水。但是，由于连通孔76设置在主体72的前部，即使笔尖73呈现水湿状，空气也能经过连通孔76流过主体72的内部和主体72的外部。因此，在置于主体72内的吸水体74内部和主体72外部之间能顺利地进行空气和水分的交换，以便吸水体74能顺利地经过主体72后部在内部供水。
在此，优选的是笔尖73和吸水体74每个都具有纤维工作件或合成树脂多孔件，笔尖73的毛细力设定为大于吸水体74的毛细力。
(操作)
由于笔尖73的毛细力设定得大于吸水体74的毛细力，当使用该书写工具时，能从吸水体74到笔尖73的前端顺利地供水，能在因水异色件上顺利地书写。另外，当从笔尖73的边侧使吸水体74吸收供水时，依靠笔尖73的毛细力协助也能顺利地吸水，并把水提供到吸水体74的内部。另外，由于笔尖73和吸水体74每个都具有纤维工作件或合成树脂多孔件，对于使笔尖73和吸水体74具有适当毛细力来说，可以很容易设定必要的毛细管空间。
顺便提一下，在印章型和书写工具型中，塑性多孔件可以是空隙率为30％-85％的开孔材料，由聚烯烃类、聚氨酯类的任何塑料或其它各种常规使用类型的一般用塑料制成。这种纤维工作件可以包括用树脂处理织物得到或用热熔加工织物得到的元件，以及那些具有毡或非织造织物的形态的元件。
下面举例更详细地说明本发明。在下述中，没有特别说明的话，“份”是指重量份数。
实施例1把每单位面积重90g/m2的粉红色聚酯有光缎纹细呢作为支持物2，在其整个表面上，用80目的丝网印版实地印刷上白色丝网印刷油墨，该油墨是将15份湿法细粉硅酸(商标名NIPSIL E-200，由日本硅业有限公司生产)、30份氨基甲酸酯乳剂(商标名HYDRAN HW-930，由大日油墨&化学分公司生产，固体含量为50％)、50份水、0.5份硅酮型消泡剂、3份水基油墨增稠剂、1份乙二醇和3份嵌段异氰酸酯型交联剂均匀混合搅拌制备而成。随后，在130℃下干燥5分钟硬化形成多孔层3，从而获得1m×1.5m的矩形因水异色布片(参见图1)。
在该因水异色布片1中，支持物2的粉红色在正常条件下是隐藏的，并且该片用肉眼看感觉到的是在整个表面上是白色多孔层3。
把用水弄湿的手掌压在因水异色布片1上，多孔层3的被压部分变成透明的，用肉眼看感觉到与手掌相应的粉红色图形Q。
当多孔层3变干时，粉红色图形变回至初始的白色，图形就此看不见了。
实施例2把每单位面积重45g/m2的白色尼龙塔夫绸作为支持物2，在其整个表面上，用180目的丝网印版实地印刷上绿色丝网印刷油墨，该油墨是将5份绿色颜料(商标名SANDYE SUPER GREEN LXB，由三洋彩色作品有限公司生产)、50份丙烯酸酯乳剂(商标名MOVINYL 763，由赫克斯特格塞股份有限公司生产，固体含量为48％)、3份水基油墨增稠剂、0.5份均化剂、0.3份消泡剂和5份环氧型交联剂均匀混合搅拌制备而成。随后，在100℃下干燥3分钟硬化形成着色层4。
接着，在着色层4的整个表面上，用100目的丝网印版实地印刷上黄色丝网印刷油墨，该油墨是将15份湿法细粉硅石(商标名NIPSIL E-200，由日本硅业有限公司生产)、1份黄色颜料(商标名SANDYE SUPER YELLOW 10GS，由三洋彩色作品有限公司生产)、45份氨基甲酸酯乳剂(商标名HYDRANAP-20，由大日油墨&化学分公司生产，固体含量为30％)、40份水、0.5份硅酮型消泡剂、3份水基油墨增稠剂、1份乙二醇和3份嵌段异氰酸酯型交联剂均匀混合搅拌制备而成。随后，在130℃下干燥5分钟硬化形成多孔层3，从而获得1m×1.5m的矩形因水异色布片1(参见图5)。
在该因水变色布片1中，在正常条件下用肉眼看感觉到的是黄色多孔层3。在该片上书写文字后，在书写文字部分该多孔层3变成透明的，用肉眼看感觉到绿色文字。
当多孔层3变干时，绿色文字变得不可见，该片变回至初始的黄色。
实施例3把3μm厚氨基甲酸酯弹性体片粘结到每单位面积重130g/m2的白色棉织有光缎纹细呢的背面作为支持物2，在其表面上，用180目的丝网印版实地印刷上粉红色荧光油墨，该油墨是由5份细粉状粉红色荧光颜料(商标名EPOCOLORFP-112，由日本樱花有限公司生产)、50份丙烯酸酯乳剂(商标名MOVINYL763，由赫克斯特格塞股份有限公司生产，固体含量为48％)、3份水基油墨增稠剂、0.5份均化剂、0.3份消泡剂和5份环氧型交联剂均匀混合搅拌制备而成。随后，在100℃下干燥3分钟硬化形成着色层4。接着，在这个着色层4上，用80目的丝网印版实地印刷上白色丝网印刷油墨，该油墨是由15份湿法细粉硅石(商标名NIPSIL E-200，由日本硅业有限公司生产)、30份氨基甲酸酯乳剂(商标名HYDRAN HW-930，由大日油墨&化学分公司生产，固体含量为50％)、50份水、0.5份硅酮型消泡剂、3份水基油墨增稠剂、1份乙二醇和3份嵌段异氰酸酯型交联剂均匀混合搅拌制备而成。随后，在130℃下干燥5分钟固化形成白色多孔层3，从而获得因水异色布片1(参见图3)。
顺便提一下，在该片的多孔层3的附近，可以用普通印刷油墨做上说明，如文字、信息和设计，以便赋予商业使用和设计装饰性。
在正常条件下，上述因水异色布片1大体上是白色。利用带有纤维工作笔件的标识器(笔)或用诸如玩具象中的海绵通道样的供水装置P，可以形成用肉眼感觉到的任何想要的粉红色图形(through-view image)。
实施例4如实施例3，在白色棉织有光缎纹细呢的背面上设置3μm厚氨基甲酸酯片作为支持物2使用时，涂覆实施例3所用的粉红色荧光油墨形成着色层4，并使用普通印刷油墨以图案的形式提供另一着色层4，从而获得因水异色布片1(参见图4)。
即使偶然把水滴在该片材表面上或该布变为水过饱和状时，该片1也会阻止因水分经过该片的背面渗出或漏出引起的任何污染。
下面给出书写工具的实施例。
实施例5书写工具71的第一个实例如下(参见图6-11)。
书写工具71由主体72、笔尖73、吸水体74和尾塞78构成，笔尖73固定在主体72前端，吸水体74用其前端连接到笔尖73的后端且置于主体72内部，尾塞78与吸水体74后端接触并固定到主体72的后端。
主体72是一个由合成树脂(如聚丙烯)注模形成的圆筒体。向主体72前端的开口，经笔尖夹持件77压入配合并固定着笔尖73；向主体72后端的开口，压入配合并固定着尾塞78。另外，吸水体74被夹持放置在主体72的内部。
作为笔尖73，使用的是由合成树脂纤维构成的树脂工作件(如由丙烯酸纤维构成的杆状树脂工作件，其前端已被切成尖顶或园顶)。另外，作为吸水体74，使用的是纤维束工作件(如诸如聚酯纤维束的合成树脂纤维束，其外周用合成树脂膜覆盖)。
笔尖73和吸水体74每一个也可以是由纤维工作材料或合成树脂多孔材料制成的单一组件，也可以是由纤维工作材料或合成树脂多孔材料制成的多个组件的结合体。
主体72里面的前部整体设有多个纵向肋条721(具体地讲，为4个肋条)，该纵向肋条在轴向延伸。纵向肋条721使主体72里面的吸水体74在其前部外周产生径向内聚压力。另外，在使吸水体74产生径向内聚压力的纵向肋条721部的朝前部，形成阶体721a，以便使吸水体74的前端轴向接触支撑在阶体721a处。
尾塞78是一个由合成树脂(如聚乙烯)注模形成的圆筒体。尾塞78包括接触部781、压入配合固定部782、环状体783、筒体784，接触部781与吸水体74的后端轴向接触，压入配合固定部782设置得邻接接触部781并压入配合且固定在主体72后端开口的内表面上，环状体783朝后邻近压入配合固定部782，也轴向与主体72的后端接触，筒体784朝后邻近环状体783，再从主体72的后端突出。
接触部781由筒轴凸起781a和设置得邻接筒轴凸起781a的径向凸起781b构成(图7A)。筒轴凸起781a和径向凸起781b使吸水体74的后端轴向接触支持。另外，经过筒轴凸起781a轴向设置连通孔75，经过连通孔75(内径2mm-5mm)把吸水体74与外部空气连通。
由于连通孔75是经尾塞78设置的，如果幼儿从主体72的后端开口拆下尾塞78并意外地吞下尾塞78，连通孔75会在喉内部形成一个空气通道，避免任何窒息麻烦。另外，由于连通孔75位于主体72的轴上(即吸水体74的轴上)，当吸水体74从后部吸收供水时，吸水体74的后部能均匀地吸液。
在尾塞78的内部，设置与连通孔75连通的且朝后开口的凹部785。所以，当从主体72的后方供水时，主体72的后部被浸到水中，水经凹部785迅速地导至连通孔75。因此，可缩短向吸水体74通过吸收供水所花费的时间。
笔尖夹持件77是一个由合成树脂(如聚缩醛)注模得到的圆筒件。经过笔尖夹持件77的内部设置笔尖安装孔771，把笔尖73压入配合到笔尖安装孔771上并置于其中。另外，把笔尖夹持件77压入配合到主体72的前端开口，以便把笔尖夹持件77的外表面固定到主体72的内表面。在笔尖夹持件77的外表面上，以彼此相对的位置设置两条轴向延伸着的纵向槽772，利用其在把笔尖夹持件77压入配合到主体72的前端开口的内表面上后，在主体72前端开口的内表面与笔尖夹持件77的外表面之间可形成连通孔76。
图9表示本例中从主体72的前部供水的例子。水712置于容器711中，容器711是由带底箱形成的，该带底箱的内径大于主体72的外径。带有笔尖73的主体72前部(即是笔尖73和连通孔76)被浸入水712中，同时，主体72的后部(即连通孔75)暴露在外。这时，水从笔尖73和位于主体72前部处的连通孔76进入主体72的内部，在主体72中的空气(即在吸水体74中)从位于主体72后部的连通孔75被释放到外部。所以，吸水体74前部被立即浸入水中到主体72前部浸入水中的深度。因此，吸水体74短时间在内部吸收供水，且供水量足以进行书写。
图10表示本例中从主体72的后部供水的例子。水712置于与图4所示相同的容器711中，主体72后部(即连通孔75)被浸入水712中，同时，主体72的前部(即笔尖73和连通孔76)暴露在外。这时，水从设置在尾塞78中的连通孔75进入主体72的内部，在主体72中的空气(即在吸水体74中)从位于主体72前部的笔尖73(即笔尖73的毛细管孔隙)和从连通孔76被释放到外部。所以，吸水体74后部被立即浸入水中到主体72后部浸入水中的深度。因此，吸水体74短时间在内部吸收供水，且供水量足以进行书写。
图11表示本实施例的因水异色组件的书写工具用于书写时的一种状态。使用因水异色组件的书写工具71能在因水异色组件710(如因水异色布片)的表面书写图形，该书写工具71在其主体72中已经供水。在书写中，连通孔75和连通孔76作为通气孔防止主体72内部的压力随书写耗水降低，并确保水从笔尖73顺利流出。
实施例6这里给出的是书写工具71的第二个例子(参见图12和图13A-13C)。
这个例子是第一例子中尾塞78的变形。与第一例子不同的是没有象第一例子那样在尾塞78的轴上设置任何连通孔75，在压入配合固定部782的外表面和环状体783的前表面设置纵向槽786，以在主体72后端开口的内表面与尾塞78的外表面之间形成连通孔75，没有象第一例子那样在尾塞78的环状体783后方设置任何筒体784。其它结构与第一例子的相同，省去其说明。
实施例7这里给出的是书写工具71的第三个例子(参见图14和图15A-15C)。
这个实施例是第一例中尾塞78的变形。与第一例不同的是笔尖73设置在前端，再把另一笔尖79压入配合置于尾塞78中(即制成双端型书写工具，其笔尖的大小或形状不同，具体来讲，笔尖73和笔尖79在主体72的两端)，把纵向槽786设置在凹部785(即笔尖安装孔)的内表面，以便在尾塞78的凹部785内表面与笔尖79的外表面之间形成连通孔75。
同第一例一样，设置在尾塞78中的笔尖79是纤维树脂工作件，其前端用凿锋切去。其它结构与第一例的相同，省去其说明。
实施例8这里给出的是书写工具81的例子(参见图16-22)。
书写工具81基本由笔尖82、固定件83和容器86构成，固定件83固定笔尖82，把固定件83可拆卸地安装在容器86上。
笔尖82是由纤维束制成的杆状树脂工作件(如由聚酯纤维或聚酰胺纤维制成的树脂工作件)，它具有一个变细至末端的顶部，在顶部与该顶部朝后平放的笔尖82外表面之间形成肩部。
容器86是一个带底箱，容器86的前端，注入口861是打开的，容器86的后端是关闭的。容器86可以由合成树脂(如聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂)吹模制成的。在容器86的前端形成收缩部862，再在该收缩部862的较宽处和其朝向后平放的容器86的外表面形成肩部863。再在容器86的收缩部862外表面处设置外部螺纹862a。把水87直接置于容器86中。
固定件83是一个由外筒体84和内筒体85构成的双壁筒体，该外筒体84具有一个朝前的小直径部841和一个朝后的大直径部842，内筒体85的前端部外表面压入配合或粘合固定到外筒体84的内表面上(即小直径部841的内表面)。外筒体84和内筒体85都可以由合成树脂(如ABS树脂)注模制成。在外筒体84的大直径部842的内表面处设置内螺纹842a，该内螺纹842a可以与设置在容器86前端部外表面处的外螺纹862a啮合。再在内螺纹842a的前部设置一个环状阶台842b，该内螺纹842a设置在外筒体84大直径部842的内表面处。内筒体85是一个在其后端带有底部的有底筒体，并且后部从外筒体84的后端朝后突起。
固定件83被安装到容器86的注入口861上，在那里外筒体84的内表面(内螺纹842a)与容器86的收缩部862的外表面(外螺纹862a)啮合，再把外筒体84的后端与容器86的肩部863接触。同时，把内筒体85从注入口861松散地插入到容器86的内部，再把外筒体84内表面处的环状阶台842b与注入口861的开口端彼此紧密接触。所以，防止了水87渗漏到外部。另外，当给容器86供水87(注水)时，或当把水87从容器86中排出时，把固定件83从容器86上拆下。从而把外筒体84的环状阶台842b与注入口861的开口端之间紧密接触的状态解除。
如图19和20所示，在固定件83的内筒体85内表面处(即笔尖夹持件的内表面)，轴向延伸着的多个肋条851(这里是六个)同等间隔设置。肋条851使笔尖82压入配合固定在其外表面处，这防止笔尖82沿径向摆动，以便使涂覆或书写稳定。此外，由于肋件851把笔尖82压入配合固定在其外表面，所以，在笔尖82的外表面和位于彼此相邻的肋件851的共同空隙中的内筒体85的内表面之间形成间隙88，该间隙88沿轴向延伸着并具有毛细力。
从内筒体85的内表面突出的肋件851设定成在径向突出成为朝后部变小的形状。所以，间隙88设置成径向宽度S逐渐朝后变小。结果，间隙88的毛细力被设定成朝后逐渐变大。在此，具体地讲，间隙88径向宽度S设定成图19中的0.3mm和图20中的0.15mm。
内筒85也有一个狭窄的后端部。在后端部的侧壁上设置多个连通孔852(在此是3个)(图21)，以便容器86的内部通过连通孔852与内筒85的内部连通(即笔尖82的后端与间隙88连通)。在从内筒85的后端稍向前位置的内表面上，邻接内筒85在其后端部侧壁设置制动肋条853。制动肋条853与笔尖82的后端接触。
在固定件83的小直径部分841前端也设置一个前端开口841a，笔尖82的前端部由此伸出。另外，在前端开口841a的内表面和笔尖82前端部的外表面之间形成通气孔。
在笔尖82前端部朝后的外表面上，笔尖82还有一个稍大于前端开口841a内径的外径，以便能防止笔尖82从固定件83中脱离。另外，在笔尖82前端部朝后的外表面上多个夹持肋条843(这里是6个)夹持笔尖82，夹持肋条843设置在小直径部841的内表面上。所以，在笔尖82和小直径部841的内表面之间形成通气道。
在上述的例子中，在笔尖夹持件的内表面和笔尖82的外表面之间由肋件851形成间隙88，肋件851设置在固定件83的笔尖夹持件的内表面上。不过间隙88可以以不同方式形成，例如利用笔尖82的外表面上设置的肋件(或槽)来形成。
权利要求
1.一种因水异色布片，包括支持物和设置在支持物表面上的多孔层，该多孔层是由粘合剂用树脂制成的，细粒硅酸分散固定在粘合剂用树脂上，该布片能在吸液状态和不吸液状态之间表现不同的透明度，其中所述的支持物是每单位面积重量为30g/m2-1000g/m2的布材，所述的细粒硅酸固定在所述多孔层中的量为1g/m2-30g/m2，所述的细粒硅酸按1重量份粘合剂用树脂计，其加量为0.5-2重量份。
2.根据权利要求1所述的因水异色布片，其中，所述的细粒硅酸粒径为0.03μm-10μm，是湿法生产的，并具有二维结构，所述的粘合剂用树脂是聚氨酯树脂。
3.根据权利要求1所述的因水异色布片，其中，还有作为所述多孔层的上层或下层或在其附近的着色层。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的因水异色布片，其中，所述布的背面上设置不透水片层材料。
5.根据权利要求4所述的因水异色布片，其中，所述的不透水片层材料的厚度为1μm-3mm，并且是由选自软质热塑性树脂和热塑性弹性体的材料制成的。
6.根据权利要求4所述的因水异色布片，其中，所述的布是被切成一个边长为至少50cm或更长的四边形。
7.一种因水异色成套玩具，包括权利要求1-6中任一项的因水异色布片和供水装置。
8.根据权利要求7所述的因水异色成套玩具，其中，所述的供水装置选自任何一种的印章型和书写工具型，其中，印章型具有带开孔的合成树脂多孔件或纤维工作件，书写工具型具有合成树脂多孔件或纤维工作件用作笔尖材料。
9.根据权利要求8所述的因水异色成套玩具，其中，所述的书写工具包括主体和笔尖，该笔尖由合成树脂多孔件或纤维工作件制成，并安装在该主体的前端；所述笔尖的前端连接到由纤维束制成并置于所述主体内的吸水体的前端，设置在所述主体的适当位置处的连通孔使吸水体与外部连通。
10.根据权利要求8所述的因水异色成套玩具，其中，所述书写工具包括固定笔尖的固定件和能够直接在其内部储水的容器；在该容器的前端设置把水注进该容器中的注入口；所述的固定件结构为可装拆安装到该注入口上，当所述固定件被安装到所述注入口时密封关闭所述容器的内部。
11.根据权利要求10所述的因水异色成套玩具，其中，所述的固定件包括能在其外表面夹持笔尖的圆筒形笔尖夹持件；所述的圆筒形笔尖夹持件从所述的注入口插进并置于所述容器中；在所述笔尖外表面和所述笔尖夹持件的内表面之间设置空间；通过该空间把所述容器的内部和所述容器的外部连通，并在该空间在毛细力的协助下存水。
12.一种用于因水异色组件的书写工具，使用该书写工具用水在因水异色组件上形成任何想要的书写图形，该因水异色组件具有支持物和设置在该支持物表面上的多孔层，该多孔层由粘合剂用树脂制成。其上分散固定着细粒硅酸，该因水异色组件在吸液态和不吸液态之间能表现不同的透明度；所述的书写工具具有主体、安装在该主体前端的笔尖和置于该主体内部的吸水体；把所述吸水体的前端与该笔尖的后端连接，以便所述吸水体可以在内部通过吸收供水；所述主体在其后端设有连通孔，通过该连通孔把所述吸水体的后端与外部连通。
13.根据权利要求12所述的用于因水异色组件的书写工具，其中，所述吸水体的结构制成能从该笔尖通过吸收在内部供水。
14.根据权利要求12所述的用于因水异色组件的书写工具，其中，所述吸水体的结构制成能通过所述主体后部的连通孔通过吸收在内部供水。
15.根据权利要求12所述的用于因水异色组件的书写工具，其中，在主体后部的所述连通孔在朝后到所述吸水体后端的位置处制成外开口。
16.根据权利要求12所述的用于因水异色组件的书写工具，其中，在所述主体的前部设置连通孔，通过该连通孔把所述吸水体的前端与外部连通。
17.根据权利要求12所述的用于因水异色组件的书写工具，其中，所述笔尖和所述吸水体的每个都具有纤维工作组件或合成树脂多孔组件，所述的笔尖的毛细力设定成大于所述吸水体的毛细力。
18.根据权利要求12所述的用于因水异色组件的书写工具，其中，把尾塞固定在所述主体后端开口上，所述连通孔设置在该尾塞上。
全文摘要
一种因水异色布片,具有支持物和设置在该支持物表面上的多孔层,该多孔层是由粘合剂用树脂制成的,多孔层中的细粒硅酸分散固定,该布片能在吸液状态和不吸液状态之间呈现不同的透明度,该支持物是每单位面积重量为30g/m
文档编号B43K27/08GK1305900SQ00128398
公开日2001年8月1日 申请日期2000年9月30日 优先权日1999年10月5日
发明者中岛明雄, 蟹孝夫 申请人:百乐墨水股份有限公司