CN101687422A - 多层多孔的喷墨记录介质 - Google Patents

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CN101687422A CN200880013760A CN200880013760A CN101687422A CN 101687422 A CN101687422 A CN 101687422A CN 200880013760 A CN200880013760 A CN 200880013760A CN 200880013760 A CN200880013760 A CN 200880013760A CN 101687422 A CN101687422 A CN 101687422A
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T·陈
T·皮登
R·瓦德雅纳坦
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Abstract

本发明涉及一种具有高级图像质量和持久性的喷墨介质薄片。这样的薄片可包含一基片，其上相继地涂有一多孔油墨吸收层和一多孔油墨接收层，其中所述油墨吸收层微粒的比表面积小于所述油墨接收层的，例如，在油墨接收层的微粒通常较小。所述多孔涂布层可以包含半金属或金属氧化物微粒并可更进一步地包括其他具有促进固色和定位打印的着色剂的官能部分的表面处理或活性基团。打印在这些介质薄片上的图像表现出优良的耐水牢度、臭氧牢度、和耐湿牢度，且改进了色域和黑密度。

Description

多层多孔的喷墨记录介质
背景技术
喷墨用墨通常包含油墨载体和着色剂，后者可以是一种染料或一种颜料。用于照片打印的基于染料的喷墨用墨通常是水溶性染料。因此，此类基于染料的喷墨用墨通常不很耐水，即在暴露于潮湿状态时，图像容易在色调上发生变化、边缘锐度降低，尤其在打印于具有多孔油墨接收涂层的介质基片上时。另外，由此基于水溶性染料喷墨用墨形成的图像容易随着时间的过去而褪色，诸如当暴露于环境光和/或空气中时。基于颜料的墨则相反，使得所创造的图像在耐潮湿和图像抗褪色性上具有巨大改进。然而，基于颜料的图像在色饱和度特性和颜料渗透到涂层表面以下等方面则次于基于染料的喷墨用墨。
印刷介质表面在褪色特性、耐潮湿性、和喷墨生产的打印图象的品质方面起到关键作用。因此，对于给定油墨，空气褪色度、耐潮湿性、模糊度、和图像质量通常可以取决于介质表面的化学性质。因而，当使用适当的介质表面时，可以使得许多喷墨用墨在这些方面中的一个或多个上表现的更好。
用阳离子试剂处理硅石或其他的微粒对喷墨涂层有益处。然而，增加这些阳离子试剂的水平将会导致孔隙度下降、模糊度增加、色度降低、油墨染料或颜料沉淀在介质的表面上，常常导致污浊迹和色彩特性差。因此，需要一种能够提供改进图像质量和持久性并且保持优良的彩色打印效果的喷墨介质涂层。
优选实施例的详细阐述
已经认识到，需要具有增强打印图像持久性(例如耐水牢度、耐潮湿性牢度和耐臭氧牢度)以及图像质量、并且提供优良的打印性能并快速干燥等性质的涂层喷墨介质。根据这些认识，本发明提供喷墨介质，其中在基片上沉积一多孔油墨吸收层和一多孔油墨接收层。
在本发明的说明书和权利要求中，将用到以下专业词汇：
单数形式″一″、“一个”和″该″包括指示物的复数形式，除非上下文有清楚的相反指示。因此，例如，提及″一颜料″包括提及一个或多个此类材料。
″介质基片″或″基片″包括任何可以在表面上涂布涂层组合物(诸如一多孔油墨吸收层和一多孔油墨接收层)的基片，可以包括纸、投影机塑料片或薄膜、涂料纸如相纸、织物、美术纸如水彩画纸等等。
″多孔油墨吸收层″或″油墨吸收层″包括半金属氧化物微粒或金属氧化物微粒。微粒可以通过粘合剂粘合到一起。微粒的表面也可以用一或多种试剂改性，诸如有机硅烷试剂和三价或四价的金属盐。其他的成分，诸如配方试剂和/或媒染剂，也可以存在于这个层中。
″多孔油墨接收层″或″油墨接收层″也包括半金属氧化物微粒或金属氧化物微粒。这个层通常用作在油墨吸收层上的外涂层。微粒可通过粘合剂粘合到一起。微粒的表面也可以用一种或多种试剂改性，诸如有机硅烷试剂和三价或四价的金属盐。其他的成分，诸如配方试剂和/或媒染剂，也可以存在于这个层中。
″有机硅烷″或″有机硅烷试剂″包括具有官能部分(或对无机微粒表面提供期望的改性后特性的试剂的一部分)，且该部分以共价键连接于硅烷基团上。有机硅烷试剂可以形成共价键连接于或是以其它方式吸引到半金属氧化物微粒或金属氧化物微粒的表面。有机硅烷试剂的官能部分可以直接连接于硅烷基团，或以适当地与硅烷基团隔开，诸如隔开1到10个碳原子或其他已知的间隔基团。有机硅烷试剂的硅烷基团可以通过所述试剂中的羟基、卤素、或烷氧基连接于多孔介质涂料组合物中半金属氧化物或金属氧化物微粒上。或者，在有些情况下，有机硅烷试剂可以仅仅是被吸引到无机微粒的表面上。根据本发明的实施例，官能部分可以是任何一个针对特别应用所期望的部分。在一个实施例中，官能部分可以是伯胺、叔胺或季胺。不受限制地，当多孔油墨接收层和/或油墨吸收层的pH值小于大约6，且通常从大约3到大约6时，胺作为官能部分尤其地有用。这样的pH值使胺得以质子化或成阳离子，其可以吸引可能存在于喷墨用墨中的阴离子着色剂。
″聚合氯化铝″、″ACH″、″聚铝氯化物″、″PAC″、″聚羟基氯化铝″等等，是指一类可溶性铝产品，其中氯化铝已经部分地与碱发生了反应。OH相对于Al的量可以确定一个特定产品的碱度。ACH的化学性质常常用化学式Aln(OH)mCl(3n-m)表示，其中n可以是从1到50，m可以是从1到150。在上述通式中，碱度可以由m/(3n)来确定。ACH可以通过水合氧化铝、AlCl3与铝粉在受控条件下反应来制备。准确组成取决于铝粉的使用量和反应条件。典型地，所述反应可以得到产品的碱度在40％到83％。ACH可以作为溶液提供，但也可以作为固体提供。
在所属技术领域中已知有其他的方法指代ACH。典型地，ACH在单个混合物中包含许多不同的分子大小和构型。ACH中一种典型的稳定离子形式的结构式是[Al12(OH)24AlO4(H2O)12]7+。例如，其他的例子包括[Al6(OH)15]3+，[Al8(OH)20]4+，[Al13(OH)34]5+，[Al21(OH)60]3+等等。其他的用于描述ACH或可能存在于ACH成分中的组分的通用名称包括氯化氢氧化铝(8Cl)；A296；ACH 325；ACH 331；ACH 7-321；Aloxicoll(贝克-吉利尼公司的氯化铝盐系列)；Aloxicoll LR；羟基氯化铝；Aluminol ACH；聚合氯化铝(Aluminumchlorhydrate)；羟基氯化铝(Aluminum chlorohydroxide)；碱式氯化氢氧化氧化铝；氯化氧化铝；碱式氯化铝；羟铝基氯化物(Aluminum chlorohydrol)；羟铝基氯化物(Aluminum chlorohydroxide)；氢氧化铝氯化物；羟铝基氯化物；氯氧化铝；Aquarhone；Aquarhone 18；Astringen；Astringen 10；Banoltan White；碱式氯化铝；碱式氯化铝水合物；Berukotan AC-P；Cartafix LA；Cawood 5025；Chlorhydrol；Chlorhydrol Micro-Dry；Chlorhydrol Micro-Dry SUF；E 200；E 200(凝结剂)；Ekoflock 90；Ekoflock 91；GenPac 4370；Gilufloc 83；hessidrex WT；HPB 5025；Hydral；Hydrofugall Hyper Ion 1026；Hyperdrol；Kempac 10；Kempac 20；KemwaterPAX 14；Locron；Locron P；Locron S；Nalco 8676；OCAL；Oulupac 180；PAC；PAC(盐)；PAC 100W；PAC 250A；PAC 250AD；PAC 300M；PAC 70；Paho 2S；PALC；PAX；PAX 11S；PAX 16；PAX 18；PAX 19；PAX60p；PAX-XL 1；PAX-XL19；PAX-XL 60S；PAX-XL 61S；PAX-XL 69；PAX-XL 9；Phacsize；Phosphonorm；(14)聚(铝羟基)氯化物；聚氯化铝；Prodefloc AC 190；ProdeflocAL；Prodefloc SAB 18；Prodefloc SAB 18/5；Prodefloc SAB 19；Purachem WT；Reach 101；Reach 301；Reach 501；Sulzfloc JG；Sulzfloc JG 15；Sulzfloc JG 19；Sulzfloc JG 30；TAI-PAC；Taipac；Takibine；Takibine 3000；Tanwhite；TR 50(无机化合物)；UPAX 20；Vikram PAC-AC 100S；WAC；WAC 2；Westchlor 200；Wickenol 303；Wickenol CPS 325聚合氯化铝Al2ClH5O5或Al2(OH)5Cl·2H2O，或[Al(OH)2Cl]x或Al6(OH)15Cl3或Al2(OH)5Clx氯氢氧化铝；羟基氯化铝；碱式氯化铝；氯化氢氧化铝；[Al2(OH)nCl6-n]m，[Al(OH)3]nAlCl3，或Aln(OH)mCl(3n-m)(其中通常0＜m＜3n)。普遍相信，用如上所述的一种铝化合物接触硅微粒会引起所述铝化合物连接或结合到所述硅石微粒的表面。这既可以是共价联合也可以是通过静电相互作用来形成带阳离子电荷的硅石，可以通过一种界面动电位仪器来测量。
″粘合剂″或″聚合物粘合剂″包括任何可用于将半金属氧化物或金属氧化物微粒粘合到一起的物质。粘合剂的典型用量是能够把颗粒粘在一起，但是仍然在微粒间留下用于接收油墨或允许油墨在它们之间通过的空隙。典型地，能用的粘合剂包括例如聚乙烯醇、聚乙烯醇的共聚物、聚乙烯醇的衍生物、聚环氧乙烷、明胶、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮的共聚物、和/或低玻璃态转化温度(Tg＜20℃)乳液聚合物和聚氨基甲酸酯。粘合剂在多孔油墨吸收层和/或多孔油墨接收层中占大约0.1wt％到大约40wt％。
术语″喷墨用墨″是指可喷墨组合物，其包括液体载体和着色剂，诸如染料和/或颜料。可任选地，其他的成分可以是通过液体载体携带，诸如胶乳聚合物、聚合体悬浮体、紫外可固化材料、增塑剂、抗氧化剂、光稳定剂、除氧剂，等等。
在本发明中，″液体载体″可以包括可用于把染料和/或其他的物质携带到基片上去的液相组合物。液体载体在本领域中是公知的，且许多种的油墨载体可以在根据本发明的实施例中使用。此类油墨载体可以包括各种各样的不同试剂的混合物，包括但不限于，表面活性剂、溶剂、共溶剂、缓冲剂、杀生物剂、粘度调节剂、多价螯合剂、稳定剂和水。
在本发明中，″耐水牢度″是指一种墨在印刷在基片上之后表现出的耐水程度。典型地，这个特性在油墨干燥之后测定，并测定油墨在潮湿的情况下变模糊或改变位置的趋势。
术语″着色剂″包括染料和颜料。
在本发明中，为了方便起见，在一个共同的清单中会罗列多个组分。然而，这个清单应当理解为就好象该清单中的每个成员是个别地标识为一个单独的且独特的成员一样。因此，在没有相反指示的情况下，这样的清单中的任何个别成员都不应该被理解为事实上等价于同一清单中的任何其他成员，而原因仅仅是因为它们在共同的一个组中。
比率、浓度、数量、及其他数字数据可以以一个范围的形式给出。应当理解，这样的范围形式仅仅是为了方便和简洁，并且应该灵活地解释为不仅包括明确地作为范围的端值所引述的数值，而且还包括在该范围之内囊括的全部个别数值或子范围，如同每个数值和子范围被明确地引述一样。例如，一个从大约1wt％到大约20wt％的重量范围应该解释为不仅包括明确地列举出的浓度极限1wt％和大约20wt％，而且包括个别的浓度如2wt％、3wt％、4wt％、以及子范围诸如5wt％到15wt％、10wt％到20wt％，等等。
据此，本发明提供一种喷墨介质薄片，其包含基片、沉积于该基片上的多孔油墨吸收层、和沉积于该油墨吸收层上的多孔油墨接收层。油墨吸收层和油墨接收层两者都可以包含金属氧化物微粒、半金属氧化物微粒或其组合、以及有机硅烷试剂。油墨吸收层可以更进一步地包含三价或四价金属盐，例如聚合氯化铝(aluminum chlorohydrate)。打印在此类喷墨介质薄片上的喷墨用墨将基本上透过所述多孔油墨接收层，并进入多孔油墨吸收层之内，填充在这个层内微粒之间的孔隙中。外涂层的油墨接收层在油墨打印于其上之后很快地干燥不黏手、而且油墨积聚在吸收层的空隙中时，理想的图像品质，诸如色域、黑密度、光泽度、光泽均匀性、耐水牢度、色牢度、和锐度可以通过这样的有涂层基片得到增强。
在另一个实施例中，一种制备喷墨介质薄片的方法包括在介质基片上按5g/m2到30g/m2的量施涂多孔油墨吸收层，以及在该多孔油墨吸收层上按1g/m2到20g/m2的量施涂多孔油墨接收层。多孔油墨吸收层可以包含金属氧化物微粒或半金属氧化物微粒以及有机硅烷试剂、和聚合氯化铝；而多孔油墨接收层可以包含金属氧化物微粒或半金属氧化物微粒以及有机硅烷试剂。
多孔介质涂层
多孔介质典型地包括基片和沉积于基片上的多孔油墨接收层。然而，根据本发明的实施例，至少两个不同的多孔介质涂层施涂于基片上，即，用于形成i)多孔油墨吸收层、和ii)多孔油墨接收层的多孔介质涂层。
由于是用相似的组分制备每个层，每个层的许多要素将会在此一起论述。可以注意到的是，这两个层可以是典型地在成分、表面面积、和/或厚度方面不同的。
支撑油墨吸收层和油墨接收层的基片，可以是纸、塑料、涂料纸(coatedpaper)、织物、美术纸、或其他已知的用于喷墨打印领域的基片。在一个实施例，相纸可以作为基片使用。相纸典型地是一个三层体系，包含一层纸被两个聚合物层如聚乙烯层夹在中间。混合相纸仅仅在图像侧上有一个聚合物层，在背部是一个颜料涂层，也可以使用。
关于多孔油墨吸收层和多孔油墨接收层，每个层中可以有半金属氧化物微粒或金属氧化物微粒，可任选的粘合剂、媒染剂、和/或其他的多孔涂层组成试剂。两个层都可以利用相同种类的半金属氧化物微粒或金属氧化物微粒。例如，在每个层中，半金属氧化物微粒或金属氧化物微粒可以独立地选自硅石、矾土、勃姆石、硅酸盐(诸如硅酸铝、硅酸镁，等等)、二氧化钛、氧化锆、碳酸钙、粘土或其组合。更通常地，所述微粒是矾土或硅石。根据一个优选实施例，两个层的微粒都是硅石。每一个这种无机微粒可以分散在整个多孔涂层组合物中，其可以被施涂到介质基片上形成多孔油墨吸收层或者多孔油墨接收层。
由于所述半金属或金属氧化物微粒没有自粘性，通常向组合物中添加粘合剂来将微粒结合到一起。通常所添加的粘合剂量，要在粘结强度和保持微粒表面空隙和微粒间空间之间提供一种平衡以便允许油墨被接收。因此，粘合剂可以存在于油墨吸收层中或油墨接收层中，或者在两个层中都有。根据本发明所使用的示范性粘合剂是聚乙烯醇，诸如水溶性的聚乙烯醇共聚物，包括聚乙烯醇和聚(环氧乙烷)共聚物、聚乙烯醇和聚乙烯胺共聚物、阳离子聚乙烯醇、乙酰乙酰化聚乙烯醇、和甲硅烷基改性的聚乙烯醇；还有聚醋酸乙烯酯、聚乙烯基吡咯烷酮、改性淀粉、水溶性的纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、酪蛋白、明胶、大豆蛋白、共轭二烯共聚物乳胶、丙烯酸类聚合物乳胶、乙烯基聚合物乳胶、官能团改性乳胶、热固树脂的含水粘合剂、和合成树脂。在一特定实施例中，粘合剂可存在于任一层中(或者两个层中都有)其数量大约0.1wt％到大约40wt％。
为了得到所述期望的打印结果，介质薄片的各层应该制作成使得其表现出某些特性。例如，油墨吸收层的一个功能是快速将油墨吸收进入多孔介质之中以便实质性地减少油墨溢六和/或聚结。油墨接收层的一个功能是提供期望的图像质量，像色域、光密度如黑光密度(KOD)、，聚结、和光泽度。油墨吸收层和油墨接收层相对特性可以用许多方式确定。一是通过选择适当粒度的半金属氧化物微粒或金属氧化物微粒。在层中使用的微粒的粒度影响可与墨水相互作用的表面积的大小以及可在其中包含油墨的微粒间空间的大小。因此，重要的介质特性可通过选择在给定层中具有适当的表面积的微粒，还可以通过选择两个层之间适当的相对表面积来确定。涂层微粒的比表面积可利用Brunauer-Emmett-Teller(BET)算法确定。根据本发明的一个优选实施例，多孔油墨接收层通常具有比多孔油墨吸收层更大的比表面积，例如油墨接收层常常具有较小的微粒粒度，虽然这也不是要求。在一些实施例中，两个层可以具有大致一样粒径。更具体地说，油墨接收层可以包含比表面积至少200m2/g或优选地从250m2/g到大约800m2/g的半金属氧化物微粒或金属氧化物微粒。根据同一实施例，油墨吸收层可以包含比表面积不大于约300m2/g的半金属氧化物微粒或金属氧化物微粒。在所有情况下，油墨吸收层微粒的比表面积可以小于油墨接收层的微粒的比表面积，例如，油墨接收层的微粒粒径通常小于油墨吸收层中的微粒粒径。然而，也应当指出，在一些实施例中每个层的比表面积可以大致相同。
喷墨介质薄片的性能还取决于各个层的厚度。例如，当油墨接收层足够薄可以让油墨充分穿过，同时油墨吸收层具有足够的容积来保持油墨不溢流，则打印图象的脆度和耐水牢度可以得到增强。因此，在本发明的一个实施例中，本发明的多孔油墨吸收层以5g/m2到30g/m2的厚度沉积在所述基片上。在本发明的同一个或另一个实施例中，多孔油墨接收层以1g/m2到20g/m2的厚度沉积在油墨吸收层上。
另一个给予响应层期望特性的方法是添加试剂到这些层中。试剂分子可以散布在整个层中，例如悬浮或溶解于粘合剂中，或被局部停留在微粒层的表面。这样的局部化可能是由于试剂分子和表面上的微粒之间的吸引力而发生。微粒的表面可通过于其上共价连接试剂分子——或者是直接地或者是借助于一个或多个间隔分子——来改性。可以添加到本发明介质薄片的层中去的试剂包括有机硅烷，诸如胺官能化的硅烷，例如伯胺、叔胺、或季胺。有机硅烷试剂往往是氨基硅烷试剂。更进一步地，尤其是在油墨吸收层中，一聚合氯化铝可以包括在其中。
半金属氧化物微粒或金属氧化物微粒的表面改性和/或处理
根据本发明的实施例，有机硅烷试剂可用于改性半金属氧化物微粒和金属氧化物微粒。例如，有机硅烷试剂可以添加到表面活化的硅石来添加额外的带正电荷的部分到所述表面，或在表面上或其附近提供另一个期望的功能，例如紫外线吸收剂、螯合剂、受阻胺光稳定剂、还原剂、疏水基、离子基、缓冲具体、或用于后续反应的官能团。
可以使用的有机硅烷包括甲氧基硅烷、卤代硅烷、乙氧基硅烷、烷基卤化硅烷、烷基烷氧基硅烷、或其他的已知活性硅烷，其中任何一个官能团可更进一步地用一个或多个官能团改性，包括胺、环氧基、或杂环芳族基团。可以根据本发明使用的优选有机硅烷是氨基硅烷，其中一个或多个官能团部分是胺。为了举例说明氨基硅烷试剂可用于改变这样的微粒，提供结构式1如下：
Figure G2008800137609D00081
结构式1
在以上的结构式1中，R具体中有0到2个可以是H、-CH3、-CH2CH3、或-CH2CH2CH3；R基团中有1到3个可以是羟基、卤素、或烷氧基；R基团中有1到3个可以是胺。由于存在于喷墨用墨中的着色剂通常是阴离子型的，在介质的表面上被质子化了胺对于许多喷墨应用是优选的。如本领域所知，在结构式1中，R还可以包括间隔基团，将胺官能团与硅烷基团隔开。氨基硅烷试剂的例子包括3-氨丙基三甲氧基甲硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-氨乙基氨丙基三甲氧基甲硅烷、3-氨乙基氨丙基三乙氧基硅烷、3-氨乙基氨乙基氨丙基三甲氧基甲硅烷、3-氨乙基氨乙基氨丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基硅倍半氧烷、(正丁基)-3-氨丙基三甲氧基甲硅烷、正丁基-3-氨丙基三乙氧基硅烷、双(3-三甲氧基硅烷基丙基)胺、N-苄基-N-氨乙基-3-氨丙基三甲氧基甲硅烷盐酸盐、N-苯基3-氨丙基三甲氧基甲硅烷、N-(2-氨乙基-3氨丙基三甲氧基甲硅烷、3-(三乙氧硅烷基丙基)-二亚乙基三胺、聚(乙烯亚胺)三甲氧基甲硅烷，等等。
虽然许多不同的官能部分可以连接到用于油墨接收层和/或油墨吸收层的半金属氧化物微粒或金属氧化物微粒，但对于喷墨应用而言胺尤其有用。举例来说，当多孔油墨接收层的pH值和/或油墨吸收层的pH值小于大约6时，优选从大约3到大约5，胺通常被质子化，即大于50％被质子化了。这个质子化作用的程度可以由本领域技术人员在分析了题涉物质的pKa后确定。在这一方面，pKa可以定义为组成中有一半被质子化了时的pH值。这样的pH值使大多数的胺被质子化，而且正是在处于这样的状态，即阳离子态时，胺才能起到吸引存在于喷墨用墨中的阴离子着色剂的作用。
本发明的氨基硅烷可以共价连接于半金属氧化物微粒或金属氧化物微粒表面。在氨基硅烷试剂或其他有机硅烷与半金属氧化物微粒或金属氧化物微粒之间的反应或者在有机溶剂中或者在水分散体中进行。后者对于制造目的而言更合意，因此当每一个步骤都在水性环境下进行时，亲水性的油墨接收层的制备可以减少所涉及的步骤。氨基硅烷可直接地连接于微粒，或可任选地通过间隔分子连接。
如之前就指出的，有机硅烷试剂可以在油墨吸收层和油墨接收层中都存在。然而，多化合价盐在油墨吸收层中的存在还可以提供额外的打印和制造益处。例如，三价或四价盐的添加在打印介质涂层中更进一步地提供阳离子要素，这可以促进着色剂的沉淀和局部化并改善耐水牢度、最大限度减少染料迁移。诸如铝、铬、镓、钛和锆等三价或四价金属盐可以使用。在一个优选实施例，可以在油墨吸收层中包括一个三价铝盐，聚合氯化铝(ACH)。据此，研究发现，ACH的存在大大改善了无机氧化物在水溶液中用氨基硅烷处理的效率。虽说如此，同样应当指出，太多的ACH易于使染料基油墨的图像质量如色域和黑密度变坏。
其他的添加剂，诸如用于聚乙烯醇交联剂和聚乙烯醇的增塑剂同样可以添加。用于聚乙烯醇的交联剂的例子是硼酸、甲醛、戊二醛、乙二醛、Curesan 199(巴斯夫出品)、Curesan 200(巴斯夫出品)。用于聚乙烯醇的增塑剂的例子包括甘油、1，2-亚乙基二醇、二甘醇、三甘醇、吗啉、甲基吡咯烷酮和聚乙二醇。
另外，本发明的多孔介质涂层还可同时包含任意的本领域公知媒染剂、表面活性剂、缓和剂、增塑剂、和/或其他添加剂。媒染剂可以是阳离子聚合物，诸如具有伯氨基、仲氨基、叔氨基、季铵盐基团或季鏻基团的聚合物。媒染剂可以是水溶性形式或在水中可分散的形式，诸如乳胶。水溶性的阳离子聚合物可包括但不限于：聚乙烯亚胺、聚烯丙基胺、聚乙烯胺、双氰胺-多亚烃基多胺缩聚物、多亚烃基多胺-双氰胺铵缩聚物、双氰胺-福尔马林缩聚物、表氯醇-二烃基胺加聚物、二甲基二烯丙基氯化铵(″DADMAC″)聚合物、二甲基二烯丙基氯化铵-SO2的共聚物、聚乙烯基咪唑、聚乙烯基吡咯烷酮、乙烯基咪唑共聚物、聚脒、聚氨基葡糖、阳离子化淀粉、乙烯基苄基三甲基氯化铵的聚合物、(2-甲基丙烯酰氧乙基)三甲基-氯化铵、和二甲基氨乙基甲基丙烯酸酯的聚合物。市场上可买到的乳胶状适于作为媒染剂的水溶性阳离子聚合物的例子是美国康涅狄格州斯坦福市MeadWestvaco公司的TruDot P-2604、P-2606、P-2608、P-2610、P-2630、和P-2850，宾夕法尼亚州费城的Rohm and Haas公司的
Figure G2008800137609D00101
Primal-26。另据设想，具有较低水溶解度的阳离子聚合物可通过将其在水混溶性有机溶剂中来用于油墨接收层4中。
诸如有机或无机酸盐等金属盐、有机金属化合物或金属配合物也可以用作媒染剂。例如，因为铝盐价格便宜并且能在油墨接收层4提供期望的特性，也可以使用铝盐。铝盐可以包括但是不局限于氟化铝、六氟铝酸盐(例如，钾盐)、氯化铝、碱式氯化铝(聚氯化铝)、四氯铝酸盐(例如，钠盐)、溴化铝、四溴铝酸盐(例如，钾盐)、碘化铝、铝酸盐(例如，钠盐、钾盐、和钙盐)、氯酸铝、高氯酸铝、硫氰酸铝、硫酸铝、碱式硫酸铝、硫酸铝钾(明矾)、硫酸铵铝(铵明矾)、硫酸钠铝、磷酸铝、硝酸铝、磷酸氢铝、碳酸铝、聚合硫酸铝硅酸铝、甲酸铝、二甲酸铝、三甲酸铝、醋酸铝、乳酸铝、草酸铝、异丙酸铝、丁酸铝、乙酸乙酯二异丙酸铝、三丙烯酰丙酮酸铝、三乙基乙酰乙酸铝、和一乙酰丙酮酸-二(乙基乙酰乙酸)铝。媒染剂可以是季铵盐，诸如DADMAC衍生物；铝盐，诸如三甲酸铝或氯化铝水合物；或包括季铵官能团的阳离子胶乳，例如TruDotP-2608。这些从市场上许多的来源都可获得，诸如巴斯夫公司(美国新泽西州Mount Olive)、瑞士巴塞尔的汽巴专用化学品公司(Ciba Specialty Chemicals)()、和美国康涅狄格州斯坦福的MeadWestvaco公司。
喷墨用墨用于喷墨介质薄片中
在每一个上述的实施例中，现有技术中已知的典型喷墨用墨可以打印于这些介质薄片上取得良好的结果。这样的油墨包括液体载体和颜料或染料。本发明中可用于打印于介质薄片的油墨中的液体载体成分可以包括水和一种或多种共溶剂，合计占50wt％到50.0wt％。也可以存在一个或多个非离子型、阳离子型、和/或阴离子型表面活性剂，如果存在的话，可以占到0.01wt％到10.0wt％。现有技术中已知的其他的载体组分诸如杀生物剂、粘度调节剂、用于调整pH的材料、多价螯合剂、防腐剂、乳胶、聚合物等等，也可以存在于其中。
能使用的溶剂或共溶剂类包括脂族醇、芳香族醇、二醇、乙二醇醚、聚乙二醇醚、己内酰胺、甲酰胺、乙酰胺和长链醇。这样的化合物的例子包括脂族伯醇、脂族仲醇、1，2-二醇、1，3-二醇、1，5-二醇、1，-6-二醇、乙二醇烷基醚、丙二醇烷基醚、聚乙二醇烷基醚、取代的和未取代的内酰胺、N-烷基己内酰胺、未取代的己内酰胺、取代和未取代的甲酰胺、取代和未取代的乙酰胺等等。溶剂的具体例子包括1-(2-羟乙基)-2-吡咯烷酮、2-吡咯烷酮、和1，6-己二醇。
如油墨配制领域的技术人员已知，许多表面活性剂中的一种或多种也可以使用，以是烷基聚环氧乙烷、烷基苯基聚环氧乙烷、聚环氧乙烷嵌段共聚物、炔聚环氧乙烷、聚环氧乙烷(二)酯、聚环氧乙烷胺、质子化聚环氧乙烷胺、质子化聚氧化乙烯酰氨、聚二甲基硅氧烷共聚醇、取代的胺氧化物等等。
与本发明的制剂相协调的各种各样的其他添加剂也可以用来针对具体应用优化油墨组合物的特性。这些添加剂的例子是那些添加来防止有害微生物生长的添加剂。这些添加剂可以是杀生物剂、杀真菌剂、及其他照惯例用于油墨制剂中的微生物药剂。适合的微生物药剂的例子包括但不限于钮特克思公司的Nuosept(Nudex Inc.)、联合碳化物公司的Ucarcide、R.T.范德比尔特公司的Vancide、帝国化学公司的Proxel、及其组合。
多价螯合剂诸如EDTA(乙二胺四乙酸)可包括在其中来除去重金属掺杂杂质的有害效应，而缓冲液可用来控制油墨的pH值。例如，按重量计可以使用0.001％到2.0％的任何一个这些组分。粘度调节剂和缓冲剂以及其它本领域技术人员所公知的添加剂可同时存在，用于根据需求改变所述油墨的特性。这样的添加剂可以占到0.01重量％到20重量％。
具体实施方式
以下实施例说明了本发明的实施方式。然而，可以理解的是以下仅仅是对本发明原则的应用性的示范或说明。因此这些例子不应当被认为是对本发明的限制。许多的改进和替换性组合物、方法和系统可由本领域技术人员设计出来，而不背离本发明的精神和范围。
实施例1-示范性的用氨基硅烷和聚合氯化铝处理的硅石悬浮液的制备
在一个3公升不锈钢容器中加入1265g去离子水、28.8g聚合氯化铝(从科来恩公司获得的50％溶液)以及43.2g正丁基-3-氨丙基三甲氧基硅烷(从德固萨获得的Dynasylan 1189)。该混合物用Kady实验室转子/定子在30赫兹下剪切处理15分钟。溶液的pH值用乙酸调节到8.5。大约480g的Cabot MS-55缓慢地添加到所述混合物并剪切30分钟。悬浮液的温度用冷却器控制在40℃以下。在全部硅石加入之后，所述悬浮液再在60赫兹下剪切30分钟。悬浮液加热到70℃保持1小时来完成转化。Z-ave粒径通过Malvern PCS测量是109纳米。
例子2-用氨基硅烷处理的示范性硅石悬浮液的制备
在一个3公升不锈钢容器中加入1265g去离子水，43.2g正丁基-3-氨丙基三甲氧基硅烷(从德固萨获得的Dynasylan 1189)。混合物用Kady实验室转子/定子在30赫兹下运行15分钟来切变。溶液的pH值用乙酸调节到6.0。大约480g的Cabot MS-55缓慢地添加到混合物并切变超过30分钟。悬浮液的温度用一冷却器控制在40℃以下。在全部硅石加入之后，所述悬浮液更进一步地在60赫兹下剪切30分钟。所述悬浮液加热到70℃保持1小时来完成转化。Z-ave粒径通过Malvern PCS测量是119纳米。人们注意到，熔凝硅石的表面积取决于基本粒子的粒度而非聚集料的粒度。此处测量的Z-ave粒度是聚集料粒度。聚集料粒度与基本粒子的熔凝有关。实施例1和2具有相同的熔凝硅石(MS-55)所以它们具有相似的表面积，尽管由于不同的处理方式而使聚集料粒度稍有不同。
实施例3-示范性硅石悬浮液
表1
  硅石ID   硅石(重量份数)   表面积(m2/g)  ACH(重量份数)   氨基硅烷(重量份数)
  硅石1   100份(Cabot MS-55)   255m2/g  3份   9份(Dynasylan 1189)
  硅石2   100份(Cabot MS-55)   255m2/g  0份   9份(Dynasylan 1189)
  硅石3   100份(Orisil 300)   300m2/g  0份   10.8份(Dynasylan 1189)
  硅石4   100份(Orisil 250)   250m2/g  3份   9份(Dynasylan 1189)
  硅石5   100份(Orisil 250)   250m2/g  0份   10份(Dynasylan 1189)
  硅石6   100份(Cabot MS-5)   200m2/g  3.5份   9.1份(Dynasylan 1100)
 硅石7   100份(Orisil 300)   300m2/g  3份   9份(Dynasylan 1189)
 硅石8   100份(Cabot MS-5)   200m2/g  0份   8.8份(Dynasylan 1100)
Dynasylan 1189是由德固萨公司生产的正丁基-3-氨丙基三甲氧基硅烷。Silquest A-1100是由Gelest公司生产的3-氨丙基三甲氧基硅烷。
例子4-多孔喷墨介质的制备
两层式多孔喷墨介质薄片是用湿罩湿涂敷法由槽模引导涂布机生产的。硅石悬浮液的种类和喷墨接收层和喷墨吸收层的涂布量在表2描述，如下：
表2
  介质ID   墨接收层 墨接收层涂层重量(g/m2)   墨吸收层   墨吸收层涂层重量(g/m2)   总涂层重量(g/m2)
  1   硅石7 15   硅石4   15   30
  2   硅石7 10   硅石4   20   30
  3   硅石3 15   硅石4   15   30
  4   硅石3 10   硅石4   20   30
  5   硅石7 15   硅石6   15   30
  6   硅石7 10   硅石6   20   30
  7   硅石3 15   硅石6   15   30
  8   硅石5 15   硅石4   15   30
  9   硅石5 10   硅石4   20   30
  10   硅石5 15   硅石1   15   30
  11   硅石5 10   硅石1   20   30
  12   硅石5 15   硅石8   15   30
  13   硅石5 10   硅石8   20   30
  14   硅石2 15   硅石6   15   30
  15   硅石2 10   硅石6   20   30
  16   硅石2 15   硅石4   15   30
  17   硅石2 10   硅石4   20   30
  18   硅石8 15   硅石6   15   30
  19   硅石8 10   硅石6   20   30
  20   硅石1 -   -   -   30
  21   硅石6  -  -  -   30
介质薄片20和21是为比较目的而设的单层涂料组成。
实施例5
用美国惠普公司PhotosmartA716打印机和美国惠普公司Photosmart 8250在列于表2的每个介质薄片上形成一个96点试验图。测量色域和黑密度，其结果显示在表3，如下：
表3
Figure G2008800137609D00141
在上述的表3中，色域量越高，则色彩再现越高。L*min越低，则黑光密度越高。从上述的资料中显而易见，用同样的熔凝硅石和同样的油墨吸收层处理，根据本发明实施例制备的双层多孔喷墨介质比单层多孔喷墨介质具有更好的色域和黑密度。
然而，可以理解的是上述描述制剂和装置仅仅是对本发明原则的应用的示范或说明。许多的改进和替换装置可由本领域技术人员设计且不背离本发明的精神和范围，所附权利要求旨在覆盖这样的改进和安排。

Claims (15)

1.一种喷墨介质薄片，包含：
基片；
沉积于所述介质基片上的多孔油墨吸收层，所述多孔油墨吸收层包含金属氧化物微粒或半金属氧化物微粒、有机硅烷试剂、和三价或四价金属盐；
沉积于所述多孔油墨吸收层上的多孔油墨接收层，所述多孔油墨接收层包含金属氧化物微粒或半金属氧化物微粒、有机硅烷试剂、和三价或四价金属盐；
其中所述油墨吸收层的金属氧化物微粒或半金属氧化物微粒的比表面积小于或等于所述多孔油墨接收层的。
2.如权利要求1所述的喷墨介质薄片，其中所述油墨吸收层的金属氧化物微粒或半金属氧化物微粒的比表面积小于所述油墨接收层的金属氧化物微粒或半金属氧化物微粒的比表面积。
3.如权利要求1所述的喷墨介质薄片，其中所述油墨吸收层的金属氧化物微粒或半金属氧化物微粒的比表面积小于或等于300m2/g，且所述油墨接收层的金属氧化物微粒或半金属氧化物微粒的比表面积至少为200m2/g。
4.如权利要求1所述的喷墨介质薄片，其中所述两个层的金属氧化物微粒或半金属氧化物微粒都是熔凝硅石、熔凝氧化铝、沉淀二氧化硅、硅胶、胶态二氧化硅、胶体氧化铝、勃姆石或沉淀氧化铝。
5.如权利要求1所述的喷墨介质薄片，其中所述三价或四价金属盐包括铝、铬、镓、钛、或锆。
6.如权利要求1所述的喷墨介质薄片，其中所述三价或四价金属盐是聚合氯化铝。
7.如权利要求1所述的喷墨介质薄片，其中在所述油墨吸收层或油墨接收层中的至少一个中的有机硅烷试剂是胺官能化硅烷。
8.如权利要求1所述的喷墨介质薄片，其中所述油墨吸收层包含金属氧化物微粒或半金属氧化物微粒、胺官能化硅烷和聚合氯化铝。
9.如权利要求1所述的喷墨介质薄片，其中所述多孔油墨接收层包含金属氧化物微粒或半金属氧化物微粒、胺官能化硅烷。
10.如权利要求1所述的喷墨介质薄片，其中所述多孔油墨接收层按1g/m2到20g/m2的量沉积在所述多孔油墨接收层上，且所述多孔油墨吸收层按5g/m2到30g/m2的量沉积在所述基片上。
11.如权利要求1所述的喷墨介质薄片，其中所述油墨接收层还包括三价或四价金属盐。
12.一种制备喷墨介质薄片的方法，包含：
在所述介质基片上按5g/m2到30g/m2的量施涂一多孔油墨吸收层，所述多孔油墨吸收层包含金属氧化物微粒或半金属氧化物微粒、有机硅烷试剂、和三价或四价金属盐；和
在所述多孔油墨吸收层上按1g/m2到20g/m2的量施涂一多孔油墨接收层，所述多孔油墨接收层包含金属氧化物微粒或半金属氧化物微粒、和有机硅烷试剂。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述油墨吸收层的金属氧化物微粒或半金属氧化物微粒的比表面积等于或小于250m2/g而所述油墨接收层的金属氧化物微粒或半金属氧化物微粒的比表面积至少为200m2/g，条件是所述油墨吸收层的比表面积小于油墨接收层的比表面积。
14.如权利要求12所述的方法，其中所述油墨吸收层或油墨接收层中的至少一个中的有机硅烷试剂是胺官能化硅烷。
15.如权利要求12所述的方法，其中所述三价或四价金属盐是聚合氯化铝。
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