スプラトゥーンではないですが、Portal2というゲームに似た仕組みがあるのでそれがGDCで発表されたPDFを貼っておきます (自分はほとんど読めませんが)
http://www.valvesoftware.com/publications/2011/gdc_2011_grimes_nonstandard_textures.pdf
65ページあたりです こいつもデカール使ってます
デカール という仕組みはポリゴンの任意の箇所に追加のテクスチャを書き込む処理で、たいていのゲームエンジンに存在します。
一般的な技術ですのでおそらくスプラトゥーンもデカールでしょう
一応ポリゴンを貼っつけることでも実現できるでしょうけど重くなりそう…
ベトベトなものを塗る処理は難しそうですね…