CN102862410A - 记录介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种记录介质，其包括在基材的至少一个表面上的墨接收层，所述墨接收层包含无机颜料和粘结剂。所述墨接收层包含含有锆、硅和选自元素周期表的第2族和第3族元素的至少一种元素的化合物。

Description

记录介质
技术领域
本发明涉及记录介质。
背景技术
要求记录介质具有各种物理性质如墨的定影性、图像的清晰度和耐臭氧性。日本专利特开2008-254430提议涉及包含通过具有氨基的硅烷偶联剂和锆化合物的反应制备的复合化合物(composite compound)的记录介质，由此降低高温高湿环境下贮存的图像中的洇墨(blurring)以及提高图像的耐臭氧性的技术。
发明内容
因此，本发明的方面提供能够赋予图像以高耐臭氧性并且还有效防止高温高湿环境下贮存的图像中洇墨的出现的记录介质。
本发明涉及在基材的至少一个表面上具有包含无机颜料和粘结剂的墨接收层的记录介质。所述墨接收层包含含有锆、硅和选自元素周期表的第2族和第3族元素的至少一种元素的化合物。
本发明的方面可提供能够赋予图像以高耐臭氧性并且还有效防止高温高湿环境下贮存的图像中洇墨的出现的记录介质。
本发明的进一步特征将参考附图从以下示例性实施方案的描述中变得显而易见。
附图说明
图1是示意性示出根据本发明的记录介质的实例的截面图。
图2是示出根据本发明复合化合物的实例的X-射线衍射(XRD)图的图。
具体实施方式
根据本发明人的研究结果，在日本专利特开2008-254430描述的记录介质中，不幸的是，图像的耐臭氧性低，高温高湿环境下贮存的图像中出现洇墨。
记录介质
现在将参考附图描述本发明的实施方案。图1是示意性示出根据本发明的记录介质的实例的截面图并显示具有在基材(100)的一个表面上包括墨接收层(101)的结构的喷墨记录介质(102)。墨接收层可设置在基材的各表面上。墨接收层(101)包括无机颜料、粘结剂以及包含锆、硅和选自元素周期表的第2族和第3族元素的至少一种元素的化合物(下文中，该化合物也称为″复合化合物″)。本说明书全文中，选自元素周期表的第2族和第3族元素的至少一种元素也称为第2族或第3族元素，包含选自元素周期表的第2族和第3族元素的至少一种元素的化合物也称为第2族或第3族元素化合物。
现在将描述本发明的记录介质能够赋予图像以高耐臭氧性并且还有效地防止高温高湿环境下贮存的图像中洇墨的出现的本发明的开发和推测机理。作为研究的结果，本发明人发现具有墨接收层的记录介质显示优良的耐臭氧性，所述墨接收层包含含有锆、硅和第2族和第3族元素化合物的复合化合物。这很可能起因于第2族和第3族元素化合物粘附至无机颜料如氧化铝水合物或二氧化硅的颗粒表面上的酸点从而降低酸点的强度，并由此能够防止当臭氧与酸点接触时而产生的自由基(radical)的生成。
然而，还发现了包含第2族或第3族元素化合物的记录介质趋于引起高温高湿环境下贮存的图像中的洇墨。用于分散无机颜料如氧化铝水合物或二氧化硅的水性溶剂通常为酸水溶液，并且墨接收层通过施涂此类包含无机颜料的酸水溶液来形成。如果此类酸水溶液或用此类酸水溶液形成的墨接收层包含第2族或第3族元素化合物，则第2族或第3族元素离子化从而与来自酸性化合物的负离子形成盐。因此，墨接收层包含第2族或第3族元素的盐。此类盐在高温高湿环境下趋于潮解(deliquesce)从而容易引起洇墨。
本发明中，第2族或第3族元素构成包含锆和二氧化硅的复合化合物的一部分。即，将第2族或第3族元素引入至复合化合物结构的内部。因此，可防止第2族或第3族元素的离子化，并且当第2族或第3族元素与酸水溶液接触时防止第2族或第3族元素产生其盐，导致防止高温高湿环境下贮存的图像中的洇墨。现在将更详细地描述根据本发明的记录介质的各构成材料。
墨接收层
本发明的记录介质包括在基材的至少一个表面上的墨接收层。所述墨接收层包含无机颜料、粘结剂以及包含锆、硅和选自元素周期表的第2族和第3族元素的至少一种元素的化合物。现在将描述可用于本发明的墨接收层中的材料。
包含锆、硅和选自元素周期表的第2族和第3族元素的至少一种 元素的化合物
包含锆、硅和选自元素周期表的第2族和第3族元素的至少一种元素的化合物可通过任何方法来生产并可通过例如湿法来生产。将描述通过湿法生产该化合物的具体实例。将第2族或第3族元素化合物和锆化合物添加至液体溶剂，并且逐渐添加硅烷偶联剂至其同时用例如均质混合器、搅拌器、球磨机或超声波分散机搅拌。液体溶剂可至少为水或醇(例如，甲醇、乙醇或丁醇)或者可为水和醇的混合物。随后，通过硅烷偶联剂的水解和缩合反应形成硅烷低聚物。在引入第2族或第3族元素和锆至其中的同时形成硅烷低聚物，以得到包含复合化合物的悬浮液。此时，为了形成均一的复合化合物，可进行搅拌。硅烷偶联剂的水解和缩合反应的进行可通过借助添加例如有机酸而调节系统的pH来任意控制。虽然硅烷偶联剂的水解和缩合反应甚至在常温下进行，仍可加热反应系统用于使得各反应有效进行。最佳反应温度根据硅烷偶联剂的类型变化，但通常为20℃-100℃。
将描述生产复合化合物的方法的具体实例。将N-2-(氨乙基)-3-氨丙基三乙氧基硅烷添加至包含氯化镁六水合物和乙酸氧锆的水溶液。随后，将硅烷偶联剂水解，并且加热水解产物用于脱水-缩合从而得到其中将镁和锆引入至硅烷低聚物结构中的复合化合物。
将描述通过上述方法形成包含第2族或第3族元素、锆和硅的化合物的推测机理。硅烷偶联剂在水或醇中水解从而产生硅烷醇(-Si-OH)。产生的硅烷醇分子逐渐彼此缩合从而形成硅氧烷键(-Si-O-Si-)并最终形成硅烷低聚物。在其中具有此类特性的硅烷偶联剂与第2族或第3族元素化合物和锆化合物共存的系统中，水解和缩合反应在在系统中存在第2族或第3族元素和锆下进行。结果，形成经由第2族或第3族元素或锆的硅氧烷键如-Si-O-Mg-O-Si-或-Si-O-Zr-O-Si-，从而得到包含第2族或第3族元素、锆和硅的化合物。
生产根据本发明复合化合物的方法包括：前体形成步骤，包含选自元素周期表的第2族和第3族元素的至少一种元素和锆化合物的化合物之一与硅烷偶联剂在包含水和/或醇的液体溶剂中形成复合物前体；和复合化合物形成步骤，包含选自元素周期表的第2族和第3族元素的至少一种元素的化合物和锆化合物的另一个与所得前体形成复合化合物。即，两种实施方案可包括在生产根据本发明复合化合物的方法中：通过包含选自元素周期表的第2族和第3族元素的至少一种元素的化合物与硅烷偶联剂在包含水和/或醇的液体溶剂中形成复合物前体，然后将所得复合物前体与锆化合物在包含水和/或醇的液体溶剂中进一步形成复合化合物来生产复合化合物的方法；和通过锆化合物与硅烷偶联剂在包含水和/或醇的液体溶剂中形成复合物前体，然后所得复合物前体与包含选自元素周期表的第2族和第3族元素的至少一种元素的化合物在包含水和/或醇的液体溶剂中进一步形成复合化合物来生产复合化合物的方法。如上所述，虽然硅烷偶联剂的水解和缩合反应甚至在常温下进行，仍然可加热反应系统以使得各反应有效进行。最佳反应温度根据硅烷偶联剂的类型变化，但反应温度通常为20℃-100℃。
该方法不仅能够提供高耐臭氧性还能够提供高耐光性。虽然改进耐光性的机理不清楚，但是本发明人推测如下：在其中如在上述方法中将用于生产复合化合物的材料以特定顺序添加的情况下，能够生产包括其中第2族或第3族元素和硅的比例高的嵌段和其中锆和硅的比例高的嵌段的复合化合物。包括其中第2族或第3族元素和硅的比例高的嵌段和其中锆和硅的比例高的嵌段的复合化合物优于在着色材料特别是染料的聚集中以恒定比例包括第2族或第3族元素、锆和硅的复合化合物，由此可以增加耐光性。
现在将描述提供包括其中第2族或第3族元素和硅的比例高的嵌段和其中锆和硅的比例高的嵌段的复合化合物的机理。硅烷偶联剂与第2族和第3族元素化合物的共存形成经由第2族或第3族元素的硅氧烷键，如-Si-O-M-O-Si-(M表示第2族或第3族元素)，从而提供包含第2族或第3族元素和硅的复合化合物前体。随后，将锆化合物添加至反应系统。将锆化合物中的锆引入至前体同时经由锆形成硅氧烷键，如-Si-O-Zr-O-Si-。结果，提供具有其中存在经由第2族或第3族元素的大量硅氧烷键的部分(即，其中第2族或第3族元素和硅的比例高的嵌段)和具有其中存在经由锆的大量硅氧烷键的部分(即，其中锆和硅的比例高的嵌段)的复合化合物。可选择地，硅烷偶联剂与锆化合物的共存形成经由锆的硅氧烷键从而提供包含锆和硅的复合化合物前体。随后，将第2族或第3族元素化合物添加至反应系统。形成经由第2族或第3族元素的硅氧烷键的同时将第2族或第3族元素化合物中的第2族或第3族元素引入至前体。结果，能够制备包括其中第2族或第3族元素和硅的比例高的嵌段和其中锆和硅的比例高的嵌段的复合化合物。
通过借助X-射线衍射(XRD)法的复合化合物的分析可以证实通过上述方法生产的复合化合物包含第2族或第3族元素和锆。在复合化合物的XRD图中，用作原料的第2族或第3族元素化合物和锆化合物的X-射线衍射峰消失，并且可证实具有包含第2族或第3族元素、锆和硅的无定形结构的复合化合物的新X-射线衍射峰。本发明中，当证实具有包含第2族或第3族元素、锆和硅的无定形结构的复合化合物的X-射线衍射峰时，判断出已制备了具有-Si-O-M-O-Si-结构(M表示第2族或第3族元素)和-Si-O-Zr-O-Si-结构的复合化合物。当制备记录介质时，墨接收层是否包括包含第2族或第3族元素、锆和硅的复合化合物能借助于通过用透射电子显微镜(TEM)元素绘图来分析记录介质而确定。
复合化合物在墨接收层中的含量基于无机颜料的总质量可为0.1质量%以上至30质量%以下，特别地，1质量%以上至25质量%以下，和进一步的3质量%以上至20质量%以下。
现在将详细描述可用于上述方法中的材料。
包含选自元素周期表的第2族和第3族元素的至少一种元素的化 合物
本发明中，″选自元素周期表的第2族和第3族元素的至少一种元素″是指属于元素周期表中第2族或第3族的一种或多种元素。特别地，第2族或第3族元素可为选自Mg、Ca、Sr、Y、La和Ce的至少一种。
第2族或第3族元素化合物的实例包括由第2族或第3族元素离子和有机酸离子或无机酸离子构成的盐、所述盐的水合物以及第2族和第3族元素的氧化物。有机酸离子的具体实例包括乙酸根离子和草酸根离子。无机酸离子的具体实例包括硫酸根离子、硝酸根离子、碳酸根离子、卤素离子和氢氧根离子。
第2族或第3族元素化合物的具体实例包括乙酸镁四水合物、乙酸钙一水合物、乙酸锶半水合物、氯化钙、甲酸钙、硫酸钙、硫酸镁、氯化镁六水合物、柠檬酸镁九水合物、硝酸锶、乙酸钇n-水合物、氯化钇六水合物、硝酸钇六水合物、硝酸镧六水合物、氯化镧七水合物、乙酸镧1.5-水合物、苯甲酸镧、氯化铈七水合物、硫酸铈四水合物、辛酸铈、氢氧化钙、氢氧化镁、氧化镁、氧化钇、氧化镧和氧化铈。本发明的复合化合物可包含多种第2族或第3族元素。
复合化合物中包含的元素周期表的第2族或第3族元素的原子数可为构成无机颜料的金属元素的原子数的0.001倍以上至0.03倍以下，特别地，金属元素原子数的0.001倍以上至0.02倍以下。当原子数的比例不小于0.001时，可获得优良的耐臭氧性。当原子数的比例不高于0.03时，可有效地防止高温高湿环境下贮存的图像中洇墨的出现。本发明中，墨接收层中原子数的比例可通过电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)来计算。当墨接收层包含多种无机颜料和第2族或第3族元素时，原子数的比例可使用这些元素的总数来计算。
复合化合物中包含的元素周期表的第2族或第3族元素的原子数可为复合化合物中包含的硅原子数的0.1倍以上至5倍以下，特别地，硅原子数的0.5倍以上至2倍以下。
锆化合物
锆化合物可以为在其结构中含锆的任何化合物，并可以为选自锆的卤化盐、锆的含氧酸盐(oxoacid salts)和锆的有机酸盐的至少一种。
锆的卤化盐的具体实例包括ZrOCl2·8H2O、Zr2O3Cl2、ZrCl4、ZrCl3、ZrCl2、ZrBr4、ZrBr3、ZrBr2、ZrI4、ZrI3、ZrI2、ZrF4、ZrF3和ZrF2。锆的含氧酸盐的具体实例包括Zr(NO3)4·2H2O、ZrO(NO3)2·2H2O、Zr(SO4)2、Zr(SO4)2·4H2O、ZrO(SO4)、Zr(H2PO4)2、ZrP2O7、ZrSiO4、(NH4)ZrO(CO3)2、ZrO(CO3)2·nH2O和ZrO(OH)2·nH2O。锆的有机酸盐的具体实例包括乙酸锆、乳酸氧锆、硬脂酸氧锆、辛酸氧锆、月桂酸氧锆和扁桃酸氧锆。
在上述锆化合物中，可特别使用在水中具有高溶解性并容易水解的那些，例如，锆的含氧酸盐。锆的含氧酸盐在其结构中包括ZrO单元，并且与其他锆化合物相比，此类结构有助于在水中较高的溶解性并更容易水解。锆化合物可单独或以其组合使用。
复合化合物中包含的锆原子数可以为构成无机颜料的金属原子数的0.001倍以上至0.05倍以下，特别地，金属原子数的0.001倍以上至0.03倍以下。当原子数的比例不小于0.001时，可有效地防止高温高湿环境下贮存的图像中洇墨的出现。当原子数比例不高于0.05时，可获得适当的墨吸收性。墨接收层中原子数比(C/A)可通过电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)来计算。
复合化合物中包含的锆原子数可以为硅原子数的0.1倍以上至5倍以下，特别地，0.2倍以上至3倍以下，进一步为硅原子数的0.5倍以上至2倍以下。
硅烷偶联剂
硅烷偶联剂通常具有由下式(1)表示的结构：
式(1)：RpSiX4-p
(其中，R表示烃基；X表示可水解的基团；p表示1-3的整数；和当p为2或3时，R可以彼此相同或不同)。
式(1)中R的实例包括烷基、烯基和芳基。R可具有取代基。取代基的实例包括烷基、烯基、芳基、炔基、芳烷基、氨基、二氨基、环氧基、巯基、环氧丙氧基、甲基丙烯酰氧基、酰脲基(ureide group)、氯基、氰基、异氰酸酯基和乙烯基。R的碳原子数可以为2-10。当碳原子数为2个以上时，可容易地提供充分的疏水性。当碳原子数为10个以下时，可防止复合化合物在水中的分散性由于疏水性的增加而降低，并提高对无机颜料的粘合性。X的实例包括烷氧基、烷氧基烷氧基、卤素和酰氧基，更具体地，甲氧基、乙氧基和氯基。
硅烷偶联剂的具体实例包括二烷氧基硅烷化合物如甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三氯硅烷、乙烯基三氯硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧丙基甲基二乙氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-苯基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氯丙基三甲氧基硅烷、γ-氯丙基甲基二氯硅烷、γ-氯丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氯丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-脲基丙基三乙氧基硅烷、γ-苯胺基丙基三甲氧基硅烷和十八烷基二甲基[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]氯化铵；二酰氧基硅烷化合物；三烷氧基硅烷化合物；三酰氧基硅烷化合物；三苯氧基硅烷化合物；和其水解产物。这些硅烷偶联剂可单独或以其组合使用。
硅烷偶联剂的添加量根据无机颜料的各种物理性质和硅烷偶联剂的类型而变化，并且可以适当调节。硅烷偶联剂的添加量基于100质量%无机颜料可为0.1质量%以上至10质量%以下，特别地，0.5质量%以上至5质量%以下。0.1质量%以上的量可有效地防止高温高湿环境下贮存的图像中洇墨的出现。10质量%以下的量可赋予墨接收层以亲水性并能够由此提供适当的墨吸收性。
无机颜料
任何无机颜料可用于本发明中，其实例包括氧化铝水合物、氧化铝、二氧化硅、胶体二氧化硅、二氧化钛、沸石、高岭土、滑石、水滑石、氧化锌、氢氧化锌、硅酸铝、硅酸钙、硅酸镁、氧化锆和氢氧化锆。特别地，氧化铝水合物和二氧化硅形成良好的多孔结构并具有高的墨吸收性，由此是优良的无机颜料。这些无机颜料可单独或以其组合使用。即，选自氧化铝水合物和二氧化硅的至少一种可用作无机颜料。
无机颜料可具有平均一次粒径为1nm以上至1μm以下，特别地，50nm以下。特别地，为了形成显示良好墨吸收性的多孔结构，可使用具有平均一次粒径为20nm以下的二氧化硅细颗粒或氧化铝水合物细颗粒。无机颜料的平均一次粒径是当用电子显微镜观察无机颜料时，具有等于一次颗粒的投影图像的面积的面积的圆的数均直径。在观察时，测量至少100个颗粒。
无机颜料在墨接收层中的含量以固成分计可为70质量%以上至95质量%以下。70质量%以上的含量可提供适当的墨吸收性并可防止用喷墨打印机打印时的成珠现象(beadingphenomenon)。95质量%以下的含量可赋予墨接收层以适当的强度并可防止裂纹的出现。
氧化铝水合物作为无机颜料可由例如以下式(2)表示：
Al2O3-n(OH)2n·mH2O       (2)。
式(2)中，n为0、1、2或3；m为0以上至10以下的数，特别地，0以上至5以下；以及m和n不同时为0。在许多情况下，mH2O表示可去除的水相，其不参与形成晶格，和m可由此为整数或除了整数以外的数值。当加热该类材料(氧化铝水合物)时，m可在一些情况下变成0。
氧化铝水合物可通过已知方法来生产。该方法的实例为水解烷醇铝或铝酸钠(参见美国专利4242271和4202870)。该方法的另一实例为用例如硫酸铝或氯化铝的水溶液中和铝酸钠的水溶液。本发明中的氧化铝水合物在X-射线衍射分析中可显示氧化铝水合物结构或无定形结构。
氧化铝水合物的孔容积可为0.3mL/g以上至1.0mL/g以下，特别地，0.35mL/g以上至0.9mL/g以下。另外，氧化铝水合物当通过BET法测量时可具有BET比表面积为50m2/g以上至350m2/g以下，特别地，100m2/g以上至250m2/g以下。BET法用于通过气相吸附测量粉末的表面积并用于从吸附等温线中测定1g样品的总表面积即比表面积。通常，将氮气用作要吸附的气体，在大多数情况下，气体的吸附量由吸附的气体的压力和体积的变化来测量。称为BET等式的Brunauer-Emmett-Teller等式是表示多分子吸附等温线最著名的等式并广泛用于比表面积测定。比表面积通过由BET等式测定的气体吸附量乘以由一个吸附的分子在表面上占据的面积来确定。在BET法中，气体的吸附量和相对压力的关系通过氮吸附-脱附法在几个点处测量以通过最小二乘法计算曲线的斜率和截距，并由此得到比表面积。为了增加测量的精确度，相对压力和气体吸附量之间的关系通过在至少五个不同的点，特别地10个点以上测量来确定。
通常，可用作本发明无机颜料的二氧化硅的生产方法粗分类为湿法和干法(气相法)。在湿法中，通过硅酸盐的酸解而生成活性二氧化硅，并且活性二氧化硅适当的聚合从而通过凝聚沉淀获得水合二氧化硅。在干法中，通过卤化硅的高温气相水解(火焰水解过程)或通过其中在电炉中通过电弧加热硅砂和焦炭、还原和蒸发以及将所得产物在空气中氧化的方法(电弧法)而获得无水二氧化硅。通过气相法获得的二氧化硅即气相法二氧化硅具有特别大的比表面积，因此具有高的墨吸收性和墨保持的高效性。另外，气相法二氧化硅具有低折射率并因此能够赋予墨接收层以透明性从而得到高色彩浓度和高色彩显影性(color developability)。通过BET法测量的气相法二氧化硅的比表面积可为90m2/g以上至400m2/g以下。
本发明中，无机颜料可用上述复合化合物进行表面处理。在表面处理的无机颜料中，无机颜料表面上的酸点遮盖有复合化合物从而提供高耐臭氧性。表面处理的实例包括其中复合化合物和无机颜料在溶剂如水中的分散液在烤箱中加热干燥或用喷雾干燥器喷雾干燥的方法。用喷雾干燥器喷雾干燥的方法可将复合化合物均一地施涂至无机颜料表面。干燥的加热温度可为100℃-400℃。因为高于400℃的温度可使氧化铝水合物相转变至α-氧化铝相，所以加热温度通常为400℃以下。
颜料表面是否用本发明的复合化合物处理能通过X-射线光电子能谱(XPS)来证实。具体地，例如，在使用氧化铝水合物作为无机颜料的情况下，研究通过XPS测量的铝原子的2p轨道光谱或2s轨道光谱中峰的位置。用复合化合物表面处理的无机颜料的光谱中的峰位置与不进行表面处理的氧化铝水合物的光谱中的峰位置相比化学位移至较低能量侧。因此，当在无机颜料的表面处理后证实化学位移至峰位置的较低能量侧时，无机颜料可判断为用此类复合化合物表面处理。
粘结剂
用于本发明墨接收层中的粘结剂可为水溶性树脂。粘结剂的实例包括聚乙烯醇及其改性产物；淀粉及其改性产物；明胶及其改性产物；天然高分子树脂如酪蛋白、支链淀粉(pullulan)、阿拉伯树胶、刺梧桐树胶和白蛋白，及其衍生物；胶乳如阳离子改性的乳胶、SBR乳胶、NBR乳胶、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯共聚物和乙烯-乙酸乙烯酯共聚物；乙烯基聚合物如聚丙烯酰胺和聚乙烯基吡咯烷酮；聚乙烯亚胺；聚丙二醇；聚乙二醇；和马来酸酐及其共聚物。这些粘结剂可单独或以其组合物使用。
在上述粘结剂中，可特别使用聚乙烯醇及其改性产物。聚乙烯醇的改性产物的实例包括聚乙烯醇衍生物如阳离子改性的聚乙烯醇、阴离子改性的聚乙烯醇、硅烷醇改性的聚乙烯醇和聚乙烯醇缩醛。
本发明中，在墨接收层中无机颜料的含量以质量比计可为粘结剂含量的5倍以上至30倍以下。在该质量比范围内，可特别防止雾度，可获得高光学浓度和光泽度，并且墨接收层可具有适当强度。
其它材料
为了均一地将无机颜料分散在溶剂如水中，抗絮凝剂可添加至墨接收层形成用涂布液，并且包含此类抗絮凝剂的墨接收层可使用该涂布液来形成。例如，在使用氧化铝水合物作为无机颜料的情况下，其中均一分散氧化铝水合物的分散体可使用酸作为抗絮凝剂来获得。用作抗絮凝剂的酸是公知的，其实例包括有机酸如乙酸、甲酸、草酸、烷基磺酸(例如，甲磺酸、乙磺酸、丁磺酸和异丙烷磺酸)；和无机酸如硝酸、盐酸和硫酸。
墨接收层形成用涂布液可任选地包含阳离子聚合物。特别地，在使用二氧化硅作为无机颜料的情况下，涂布液可包含阳离子聚合物用于增加耐水性。阳离子聚合物的实例包括季铵盐、多胺、烷基胺、卤化季铵盐、阳离子化聚氨酯树脂、胺-表氯醇加聚产物、二卤化物-二胺加聚产物、聚脒、乙烯基(共)聚合物、聚二烯丙基二甲基氯化铵、聚甲基丙烯酰氧基乙基-β-羟乙基二甲基氯化铵、聚乙烯亚胺、聚丙烯胺(polyacrylamine)及其衍生物、聚酰胺-多胺树脂、阳离子化淀粉、双氰胺甲醛缩合物、二甲基-2-羟丙基铵盐聚合物、聚脒、聚乙烯基胺、二氰基阳离子树脂、多胺阳离子树脂、表氯醇-二甲胺加成聚合物、二甲基二烯丙基氯化铵-SO2共聚物、二烯丙基胺盐-SO2共聚物、在酯部分包含具有季铵盐取代的烷基的(甲基)丙烯酸酯的聚合物、具有季铵盐取代的烷基的苯乙烯基类聚合物、聚酰胺树脂、聚酰胺-表氯醇树脂和聚酰胺多胺-表氯醇树脂。
本发明记录介质的墨接收层可包含一种或多种硼酸化合物作为交联剂。硼酸化合物的实例包括原硼酸(H3BO3)、偏硼酸、连二硼酸和硼酸盐。硼酸盐可为上述硼酸的水溶性盐。硼酸盐的具体实例包括碱金属盐如硼酸钠盐(例如，Na2B4O7·10H2O和NaBO2·4H2O)和硼酸钾盐(例如，K2B4O7·5H2O和KBO2)；和硼酸铵盐(例如，NH4B4O9·3H2O和NH4BO2)。从长期稳定性和防止裂纹出现的观点，可使用原硼酸。硼酸化合物的含量可以根据例如生产条件适当调节。例如，从防止裂纹的观点，硼酸化合物的含量基于100质量%粘结剂可为1.0质量%以上至15.0质量%以下。另外，15.0质量%以下的含量可提供显示令人满意的长期稳定性的涂布液。通常，当生产记录介质时，涂布液长期使用。甚至在该情况下，硼酸化合物的含量为15.0质量%以下也不是太高，并能够避免涂布液的粘度增加或凝胶化。因此，涂布液交换和涂布机头的清洁的次数可减少，由此进一步改进生产性。
本发明中，墨接收层可进一步包含其他添加剂。此类添加剂的实例包括增稠剂、pH调节剂、润滑剂、流动性改进剂、表面活性剂、消泡剂、防水添加剂、泡沫抑制剂、脱模剂、起泡剂、渗透剂、着色染料、荧光增白剂、UV吸收剂、抗氧化剂、防腐剂和抗真菌剂。
基材
本发明记录介质的基材的实例包括适当涂胶纸、无胶纸、用例如聚乙烯涂布的涂塑相纸(resin coated paper)、片状材料如热塑性膜和织物。热塑性膜可为例如聚酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、醋酸纤维素、聚乙烯或聚碳酸酯的透明膜。也可使用通过用无机颗粒或微细泡沫填充而不透明化的片材。
本发明记录介质的基材可为由纤维材料生产的纸。纤维材料可为例如纤维素纸浆。纤维素纸浆的具体实例包括由阔叶木或针叶木制成的亚硫酸盐纸浆(SP)、化学纸浆如碱法纸浆(AP)和牛皮纸浆(KP)、半化学纸浆、半机械纸浆、机械纸浆和作为脱墨二次纤维的再生纸浆。这些可单独或以其组合使用。
纸浆可为未漂白纸浆或漂白纸浆，并可为打浆纸浆(beatenpulp)或未经打浆的纸浆。打浆的纤维素纸浆的实例包括无木浆如玻璃、树叶、韧皮、种子纤维等的纤维，和麦秆、竹子、大麻、甘蔗渣、茅草、洋麻、桑叶(kozo)、三桠皮(mitsumata)、棉绒等的纸浆。
用于本发明中的基材可为包含选自由例如以下组成的组中的至少一种的上述纤维素纸浆：机械纸浆如大体积纤维素纤维(bulky cellulose fiber)、丝光纤维素、脱绒纤维素(fluffedcellulose)和热机械纸浆。此类纸浆的添加可进一步提高所得记录介质的墨吸收速率和墨吸收容量。
另外，轻度打浆的纤维素纸浆可与上述纤维素纸浆一起使用。本发明中，轻度打浆的纤维素纸浆为由木材的碎屑制成的化学纸浆并且不充分地打浆。在轻度打浆的纤维素纸浆中，通过打浆处理难以形成原纤维，此类纤维素纸浆由此具有优良的吸收性和膨松性(bulkiness)。可使用的轻度打浆的纤维素纸浆的实例包括日本专利特开10-77595中记载的那些。轻度打浆的纤维素纸浆可具有加拿大标准游离度(freeness)为550mL以上。
在本发明记录介质的基材中，上述纤维素纸浆可包括例如以下纸浆：细纤化纤维素、结晶化纤维素、由阔叶木或针叶木制成的硫酸盐或亚硫酸盐纸浆、碱纸浆、半纤维素酶处理的纸浆或酶处理的化学纸浆。此类纸浆的添加提供提高所得记录介质表面的平滑性并改进质地(texture)的效果。
本发明中，填料可任选地添加至构成基材的纤维材料。填料的实例包括白色颜料如沉淀碳酸钙和重质碳酸钙，和二氧化硅类材料如二氧化硅、硅酸盐和硅酸盐化合物。
填料可具有任何形状如球形、块状或针状形式。为了特别地减少与纤维的相互作用，可使用多孔填料。填料可具有比表面积为50m2/g以上。填料的含量以灰分含量计基于基材的总质量可为5质量%以上至20质量%以下。在5质量%以上的含量时，可提供防止纤维变形的特别高的效果。在20质量%以下的含量时，可防止纸粉末产生量的增加。灰分含量可根据JIS P 8128来测量。此外，本发明中，为了特别地促进记录介质的墨吸收速率，可不添加填料。
本发明的记录介质中包括的基材可通过混合基材材料和任选的上述多孔填料并进行造纸来生产。用于本发明的基材的基重可在不使得记录介质由于太低的基重而极薄的范围内适当选择。例如，基重可为10g/m2以上，特别地，20g/m2以上。10g/m2以上的基重可赋予记录介质以足够的质地、弯曲强度和拉伸强度。基材的基重可为200g/m2以下。200g/m2以下的基重可赋予记录介质以足够的挠曲性并防止在通过打印机进给记录介质时卡纸。
记录介质的生产方法
本发明的记录介质可通过任何方法来生产，例如可通过以下两种方法的任一种来生产。生产记录介质的一种方法包括用包含复合化合物、无机颜料和粘结剂的墨接收层用涂布液涂布基材的步骤。生产记录介质的另一种方法包括用包含无机颜料和粘结剂的墨接收层用涂布液涂布基材的步骤，和在涂布步骤之后，添加复合化合物至墨接收层的步骤。现在将详细描述记录介质的生产方法。
基材的生产方法
本发明记录介质中的基材可通过通常用于生产纸张的方法来生产。造纸设备的实例包括长网造纸机、圆网造纸机、鼓式造纸机和双网造纸机(twin wire papermaking machine)。
在本发明的记录介质中，多孔材料如沉淀碳酸钙、重质碳酸钙、氧化铝、二氧化硅或硅酸盐，可通过通常在纸张生产时进行的施胶压榨过程涂布在基材上。在该涂布中，可采用普通的涂布过程。此类过程的实例包括使用诸如门辊涂布机(gateroll coater)、施胶机、棒涂机、刮板涂布机、气刀涂布机、辊涂机、红染涂布机、帘式涂布机、凹版涂布机或喷雾设备的装置的涂布技术。所得基材可进行压延处理、热压延处理或超级压延处理以使其表面平滑。
墨接收层的形成方法
在本发明的记录介质中，墨接收层可例如通过以下方法在基材上生产。涂布液通过混合复合化合物、无机颜料、粘结剂和任选的其他添加剂来制备。将该涂布液用涂布装置施涂至基材上并干燥。复合化合物和无机颜料可单独添加至涂布液。可选择地，如上所述，无机颜料可用复合化合物表面处理，然后添加至涂布液。
可选择地，代替上述方法，墨接收层可通过以下来形成：将通过混合无机颜料、粘结剂和任选的其他添加剂制备的涂布液用涂布装置施涂至基材上，任选地干燥涂布液，然后将至少包含复合化合物的涂布液施涂至其上，并干燥涂布液。涂布可通过例如使用诸如刮板涂布机、气刀涂布机、辊涂机、红染涂布机、帘式涂布机、棒涂机、凹版涂布机或喷雾设备的装置来进行。
涂布液的施涂量以干燥固成分计可为5g/m2以上至45g/m2以下。在5g/m2以上的施涂量时，可提供良好的墨吸收性。在45g/m2以下的施涂量时，可特别防止起皱(cockling)的出现。在墨接收层形成之后，墨接收层的表面可使用例如压延辊来平滑。
实施例
现在将通过实施例更具体地描述本发明，但本发明不局限于以下实施例。
实施例1-7和比较例1-5
表1显示实施例1-7和比较例1-5中制备的喷墨记录介质的配方。表1中，第2族或第3族元素化合物、锆化合物和硅烷偶联剂是用于生产复合化合物的材料。表1中示出的添加至颜料分散体的金属化合物为在生产复合化合物之后添加的金属化合物，并且此类金属化合物中包含的元素不引入复合化合物内。
实施例1
将作为第2族或第3族元素化合物的4.066g氯化镁六水合物添加至14g去离子水，随后，将作为锆化合物的4.506g乙酸氧锆添加至其，接着用均质混合器(T.K.Robomix，由Primix Corp.制造)搅拌，从而制备包含氯化镁六水合物和乙酸氧锆的水溶液。随后，将作为硅烷偶联剂的5.29g N-2-(氨乙基)-3-氨丙基三乙氧基硅烷(商品名：KBE-603，由Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制造)逐渐添加至所得水溶液中。通过搅拌所得混合物5小时而将硅烷偶联剂水解和缩合，从而制备包含镁、锆和硅的复合化合物的悬浮液。
通过将1.3g甲磺酸和作为无机颜料的100g氧化铝水合物(商品名：Disperal HP14，由Sasol制造)添加至350g去离子水中来制备分散液。向该分散液中，添加7.241g包含上述制备的复合化合物的悬浮液同时用均质混合器搅拌。将去离子水和甲磺酸进一步添加至所得分散液以制备pH为4.2和固成分为20质量%的颜料分散体1。
另外，固成分为8.0质量%的PVA水溶通过将作为粘结剂的聚乙烯醇PVA 235(商品名，由Kuraray Co.,Ltd.制造，聚合度：3500，皂化度：88%)溶解在去离子水中来制备。将所得PVA溶液与上述制备的颜料分散体1混合以致PVA的含量以固成分计基于氧化铝水合物的固成分(100质量%)为10质量%。另外，将3.0质量%的硼酸水溶液添加至所得溶液以致硼酸含量以固成分计基于氧化铝水合物的固成分(100质量%)为1.5质量%，从而得到涂布液。将所得涂布液施涂至基材即厚度为100μm的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)膜(商品名：Melinex 705，由Teijin DuPontFilms Japan Limited制造)的一个表面上，接着在110℃下干燥从而得到具有包含复合化合物的墨接收层的喷墨记录介质。墨接收层的施涂量在干燥状态下为35g/m2。当通过电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)测量时，墨接收层中镁(Mg)原子与铝(Al)原子的数量比(Mg/Al)为0.003。当通过电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)测量时，复合化合物中镁(Mg)原子与硅(Si)原子的数量比(Mg/Si)和锆(Zr)原子与硅(Si)原子的数量比(Zr/Si)均为1。
将当生产喷墨记录介质时制备的一部分包含复合化合物的悬浮液在110℃下干燥。将所得固体在研钵中粉碎从而获得包含复合化合物的粉末。所得粉末进行X-射线衍射(XRD)测量。所得XRD图示于图2中。XRD测量使用Cu-Kα射线利用X-射线衍射设备(D 8ADVANCE，由Bruker AXS K.K.制造)来进行。衍射图通过连续扫描即收集在2θ=10°-80°、扫描速度为2°/min的数据和在各2θ=0.02°时记录来获得。如从图2中显然的，没有检测到用作原料的镁盐和锆盐如氯化镁六水合物和乙酸氧锆的衍射峰。相反地，在27°、40°和57°处观察到宽峰。这表示获得具有在其中包含镁、锆和硅的无定形结构的复合化合物，即具有-Si-O-Mg-O-Si-结构和-Si-O-Zr-O-Si-结构的复合化合物。
实施例2
包含镁、锆和硅的复合化合物的悬浮液如实施例1中生产。另外，通过将作为无机颜料的180g氧化铝水合物(商品名：Disperal HP14，由Sasol制造)添加至1200g去离子水而制备的分散液用均质混合器搅拌。连续搅拌分散液，并将13.034g包含复合化合物的悬浮液添加至其，接着搅拌另外1小时。所得分散液用喷雾干燥器干燥从而获得用包含镁、锆和硅的复合化合物表面处理的氧化铝水合物。干燥在170℃的温度(气相温度)下进行。
随后，将1.3g甲磺酸和100g表面处理的氧化铝水合物添加至350g去离子水，接着用均质混合器搅拌。将去离子水和甲磺酸进一步添加至所得分散液以制备pH为4.2和固成分为20质量%的颜料分散体2。
除了使用上述制备的颜料分散体2代替颜料分散体1以外，如实施例1中制备具有包括氧化铝水合物、PVA以及包含镁、锆和硅的复合化合物的墨接收层的喷墨记录介质。当通过电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)测量时，墨接收层中镁(Mg)原子与铝(Al)原子的数量比(Mg/Al)为0.003。当通过电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)测量时，复合化合物中镁(Mg)原子与硅(Si)原子的数量比(Mg/Si)和锆(Zr)原子与硅(Si)原子的数量比(Zr/Si)均为1。
将颜料分散体2进行XPS测量从而证实构成氧化铝水合物的铝原子的2p轨道光谱和2s轨道光谱中的峰位置与表面处理前铝原子的2p轨道光谱和2s轨道光谱中峰位置相比，均位移至较低的能量侧。该结果显示颜料分散体2中包含的颜料已用复合化合物表面处理。
实施例3
将作为第2族或第3族元素化合物的4.294g乙酸锶半水合物添加至21g去离子水，将作为锆化合物的4.506g乙酸氧锆添加至其。该混合物用均质混合器(T.K.Robomix，由Primix Corp.制造)搅拌从而制备包含乙酸锶半水合物和乙酸氧锆的水溶液。随后，将作为硅烷偶联剂的4.428g 3-氨丙基三乙氧基硅烷(商品名：KBE-903，由Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制造)逐渐添加至所得水溶液中。通过搅拌所得混合物5小时而将硅烷偶联剂水解和缩合，从而制备包含锶、锆和硅的复合化合物的悬浮液。
另外，通过将1.3g甲磺酸和作为无机颜料的100g氧化铝水合物(商品名：Disperal HP14，由Sasol制造)添加至350g去离子水中制备的分散液用均质混合器搅拌。连续搅拌分散液，并将14.267g包含复合化合物的悬浮液添加至该分散液同时搅拌。将去离子水和甲磺酸进一步添加至所得分散液以制备pH为4.2和固成分为20质量%的颜料分散体3。
除了使用上述制备的颜料分散体3代替颜料分散体1以外，如实施例1中制备具有包括氧化铝水合物、PVA以及包含锶、锆和硅的复合化合物的墨接收层的喷墨记录介质。当通过电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)测量时，墨接收层中锶(Sr)原子与铝(Al)原子的数量比(Sr/Al)为0.005。当通过电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)测量时，复合化合物中锶(Sr)原子与硅(Si)原子的数量比(Sr/Si)和锆(Zr)原子与硅(Si)原子的数量比(Zr/Si)均为1。
实施例4
将作为第2族或第3族元素化合物的5.146g乙酸镧1.5-水合物添加至30g去离子水，将作为锆化合物的4.834g氧氯化锆八水合物添加至其。该混合物用均质混合器(T.K.Robomix，由PrimixCorp.制造)搅拌从而制备包含乙酸镧1.5-水合物和氧氯化锆的水溶液。随后，将作为硅烷偶联剂的6.642g 3-氨丙基三乙氧基硅烷(商品名：KBE-903，由Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制造)逐渐添加至所得水溶液中。通过搅拌所得混合物5小时而将硅烷偶联剂水解和缩合，从而制备包含镧、锆和硅的复合化合物的悬浮液。
另外，通过将1.3g甲磺酸和作为无机颜料的100g氧化铝水合物(商品名：Disperal HP14，由Sasol制造)添加至350g去离子水中制备的分散液用均质混合器搅拌。连续搅拌分散液，并将10.346g包含复合化合物的悬浮液添加至该分散液同时搅拌。将去离子水和甲磺酸进一步添加至所得分散液以制备pH为4.2和固成分为20质量%的颜料分散体4。
除了使用上述制备的颜料分散体4代替颜料分散体1以外，如实施例1中制备具有包括氧化铝水合物、PVA和包含镧、锆和硅的复合化合物的墨接收层的喷墨记录介质。当通过电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)测量时，墨接收层中镧(La)原子与铝(Al)原子的数量比(La/Al)为0.002。当通过电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)测量时，复合化合物中镧(La)原子与硅(Si)原子的数量比(La/Si)和锆(Zr)原子与硅(Si)原子的数量比(Zr/Si)均为0.5。
实施例5
作为包含第2族或第3族元素化合物的溶胶，使用氧化钇溶胶；作为锆化合物，使用氧氯化锆八水合物。氧化钇溶胶包含10质量%分散在去离子水中的氧化钇，并且当通过Ζ-电位&粒径分析仪(ELSZ-2，由Otsuka Electronics Co.,Ltd.制造)测量时，溶胶中包含的氧化钇具有平均粒径为100nm。向45.162g氧化钇溶胶中，添加6.445g氧氯化锆八水合物。向所得混合物中，逐渐添加作为硅烷偶联剂的3.928g 3-巯丙基三甲氧基硅烷(商品名：KBM-803，由Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制造)同时用均质混合器(T.K.Robomix，由Primix Corp.制造)混合。所得混合物进一步混合5小时从而得到包括包含钇、锆和硅的复合化合物的悬浮液。
另外，将通过将1.3g甲磺酸和作为无机颜料的100g氧化铝水合物(商品名：Disperal HP14，由Sasol制造)添加至350g去离子水中制备的分散液用均质混合器搅拌。连续搅拌分散液，并将46.295g包含复合化合物的悬浮液添加至该分散液同时搅拌。将去离子水和甲磺酸进一步添加至所得分散液以制备pH为4.2和固成分为20质量%的颜料分散体5。
除了使用上述制备的颜料分散体5代替颜料分散体1以外，如实施例1中制备具有包括氧化铝水合物、PVA和包含钇、锆和硅的复合化合物的墨接收层的喷墨记录介质。当通过电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)测量时，墨接收层中钇(Y)原子与铝(Al)原子的数量比(Y/Al)为0.01。当通过电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)测量时，复合化合物中钇(Y)原子与硅(Si)原子的数量比(Y/Si)和锆(Zr)原子与硅(Si)原子的数量比(Zr/Si)均为1。
实施例6
将氧化铈溶胶用作包含第2族或第3族元素化合物的溶胶，并且将氧氯化锆八水合物用作锆化合物。氧化铈溶胶包含10质量%分散在去离子水中的氧化铈，并且当通过Ζ-电位&粒径分析仪(ELSZ-2，由Otsuka Electronics Co.,Ltd.制造)测量时，溶胶中包含的氧化铈具有平均粒径为8nm。向68.844g氧化铈溶胶中，添加12.89g氧氯化锆八水合物。向所得混合物中，逐渐添加作为硅烷偶联剂的9.452g 3-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷(商品名：KBM-403，由Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制造)同时用均质混合器(T.K.Robomix，由Primix Corp.制造)混合。所得混合物进一步混合5小时从而得到包括包含铈、锆和硅的复合化合物的悬浮液。
另外，将通过将1.3g甲磺酸和作为无机颜料的100g氧化铝水合物(商品名：Disperal HP14，由Sasol制造)添加至320g去离子水中制备的分散液用均质混合器搅拌。连续搅拌分散液，并将76.014g包含复合化合物的悬浮液添加至该分散液同时搅拌。将去离子水和甲磺酸进一步添加至所得分散液以制备pH为4.2和固成分为20质量%的颜料分散体6。
除了使用上述制备的颜料分散体6代替颜料分散体1以外，如实施例1中制备具有包括氧化铝水合物、PVA和包含铈、锆和硅的复合化合物的墨接收层的喷墨记录介质。当通过电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)测量时，墨接收层中铈(Ce)原子与铝(Al)原子的数量比(Ce/Al)为0.02。当通过电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)测量时，复合化合物中铈(Ce)原子与硅(Si)原子的数量比(Ce/Si)和锆(Zr)原子与硅(Si)原子的数量比(Zr/Si)均为1。
实施例7
将作为第2族或第3族元素化合物的2.362g硝酸钙四水合物添加至20g去离子水，将作为锆化合物的2.253g乙酸氧锆添加至其。该混合物用均质混合器(T.K.Robomix，由Primix Corp.制造)搅拌从而制备包含硝酸钙四水合物和乙酸氧锆的水溶液。随后，将作为硅烷偶联剂的2.645g N-2-(氨乙基)-3-氨丙基三乙氧基硅烷(商品名：KBE-603，由Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制造)逐渐添加至所得水溶液中。通过搅拌所得混合物5小时而将硅烷偶联剂水解和缩合，从而制备包含钙、锆和硅的复合化合物的悬浮液。
另外，将二氧化硅细颗粒分散体1通过将以下材料与250g去离子水使用行星式球磨机(商品名：P-6，由Fritsch GmbH制造)和5mm直径的锆珠在200rpm下混合5min来制备：
无机颜料：30g气相法二氧化硅(商品名：Aerosil 380，由Nippon Aerosil Co.,Ltd.制造)；和
阳离子聚合物：1.2g二甲基二烯丙基氯化铵均聚物(商品名：Shallol DC902P，由Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co.,Ltd.制造)。
向所得二氧化硅细颗粒分散体1中，添加4.083g包含复合化合物的悬浮液。将去离子水进一步添加至所得混合物以具有固成分为10质量%，接着用行星式球磨机(商品名：P-6，由FritschGmbH制造)和5mm直径的锆珠在200rpm下混合5min从而得到颜料分散体7。
另外，固成分为8.0质量%的PVA水溶液通过将聚乙烯醇PVA 235(商品名，由Kuraray Co.,Ltd.制造，聚合度：3500，皂化度：88%)溶解在去离子水中来制备。所得PVA溶液与颜料分散体7混合以致PVA的含量以固成分计基于气相法二氧化硅的固成分为20质量%。另外，将3.0质量%的硼酸水溶液与所得溶液混合以致硼酸含量以固成分计基于气相法二氧化硅的固成分为4.0质量%从而得到涂布液。将所得涂布液施涂至基材即厚度为100μm的PET膜(商品名：Melinex 705，由Teijin DuPont FilmsJapan Limited制造)的一个表面上，接着在110℃下干燥从而得到具有包含二氧化硅，包含钙、锆和硅的复合化合物，和PVA的墨接收层的喷墨记录介质。墨接收层的施涂量在干燥状态下为30g/m2。当通过电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)测量时，墨接收层中钙(Ca)原子与硅(Si)原子的数量比(Ca/Si)为0.003。当通过电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)测量时，复合化合物中钙(Ca)原子与硅(Si)原子的数量比(Ca/Si)和锆(Zr)原子与硅(Si)原子的数量比(Zr/Si)均为1。
比较例1
通过将1.3g甲磺酸和作为无机颜料的100g氧化铝水合物(商品名：Disperal HP14，由Sasol制造)添加至350g去离子水中并用均质混合器混合它们来制备分散体。去离子水和甲磺酸进一步添加至分散体以制备pH为4.2和固成分为20质量%的颜料分散体8。
除了使用上述制备的颜料分散体8代替颜料分散体1以外，通过如与实施例1中相同的过程来制备具有不包括包含第2族或第3族元素、锆和硅的复合化合物的墨接收层的喷墨记录介质。
比较例2
通过将1.3g甲磺酸和作为无机颜料的100g氧化铝水合物(商品名：Disperal HP14，由Sasol制造)添加至350g去离子水中并用均质混合器混合它们来制备分散液。将作为硅烷偶联剂的1.375g N-2-(氨乙基)-3-氨丙基三乙氧基硅烷(商品名：KBE-603，由Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制造)逐渐添加至分散液同时用均质混合器搅拌。通过搅拌所得溶液5小时而将硅烷偶联剂水解和缩合。随后，将1.057g氯化镁六水合物和1.171g乙酸氧锆进一步添加至溶液，接着搅拌30min。另外，将去离子水和甲磺酸进一步添加至其以得到pH为4.2和固成分为20质量%的颜料分散体9。颜料分散体9包含无机颜料、硅烷偶联剂的水解产物或缩合产物、锆化合物和镁化合物，但不包括包含第2族或第3族元素、锆和硅的复合化合物。
通过使用上述制备的颜料分散体9代替颜料分散体1如与实施例1中相同的过程尝试喷墨记录介质的生产。然而，所得涂布液的粘度相当高，由此涂布困难。即，不能制备喷墨记录介质。
比较例3
将作为锆化合物的4.506g乙酸氧锆添加至14g去离子水，接着用均质混合器(T.K.Robomix，由Primix Corp.制造)混合从而制备包含乙酸氧锆的水溶液。随后，将作为硅烷偶联剂的5.29gN-2-(氨乙基)-3-氨丙基三乙氧基硅烷(商品名：KBE-603，由Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制造)逐渐添加至该水溶液。通过搅拌所得混合物5小时而将硅烷偶联剂水解和缩合，从而制备包括包含锆和硅的复合化合物的悬浮液。
另外，将通过将1.3g甲磺酸和作为无机颜料的100g氧化铝水合物(商品名：Disperal HP14，由Sasol制造)添加至350g去离子水中制备的分散液用均质混合器搅拌。连续搅拌分散液，并将6.185g包含复合化合物的悬浮液添加至其同时搅拌。将去离子水和甲磺酸进一步添加至所得分散液以制备pH为4.2和固成分为20质量%的颜料分散体10。
除了使用上述制备的颜料分散体10代替颜料分散体1以外，如实施例1中制备喷墨记录介质。即，制备具有墨接收层的喷墨记录介质，所述墨接收层包括包含锆和硅但不包含第2族或第3族元素的复合化合物。当通过电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)测量时，复合化合物中锆(Zr)原子与硅(Si)原子的数量比(Zr/Si)为1。
比较例4
如比较例3中制备包括包含锆和硅的复合化合物的悬浮液。
另外，将通过将1.3g甲磺酸和作为无机颜料的100g氧化铝水合物(商品名：Disperal HP14，由Sasol制造)添加至350g去离子水中制备的分散液用均质混合器搅拌。连续搅拌分散液，并将6.185g包含复合化合物的悬浮液添加至其同时搅拌。随后，将1.057g氯化镁六水合物添加至其，接着搅拌30min。将去离子水和甲磺酸进一步添加至所得分散液以制备pH为4.2和固成分为20质量%的颜料分散体11。
除了使用上述制备的颜料分散体11代替颜料分散体1以外，如实施例1中制备喷墨记录介质。即，制备具有墨接收层的喷墨记录介质，所述墨接收层包括包含锆和硅但不包含第2族或第3族元素的复合化合物。
比较例5
二氧化硅细颗粒分散体通过将以下材料与250g去离子水使用行星式球磨机(商品名：P-6，由Fritsch GmbH制造)和5mm直径的锆珠在200rpm下混合5min来制备：
无机颜料：30g气相法二氧化硅(商品名：Aerosil 380，由Nippon Aerosil Co.,Ltd.制造)；和
阳离子聚合物：1.2g二甲基二烯丙基氯化铵均聚物(商品名：Shallol DC902P，由Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co.,Ltd.制造)。
将去离子水添加至上述制备的二氧化硅细颗粒分散体以具有固成分为10质量%从而得到颜料分散体12。除了使用颜料分散体12代替颜料分散体7以外，如实施例7制备喷墨记录介质。即，制备具有不包括包含第2族或第3族元素、锆和硅的复合化合物的墨接收层的喷墨记录介质。
喷墨记录介质的评价
评价实施例1-7以及比较例1和3-5制备的喷墨记录介质的耐臭氧性和高温高湿环境下贮存的图像中的洇墨。
1)耐臭氧性
用于耐臭氧性评价的图像的制备
通过在实施例1-7以及比较例1和3-5中生产的各喷墨记录介质的记录表面上记录黑色、青色、品红色和黄色单色斑块(各自为2.5cm×2.5cm)以具有光学浓度(OD)为1.0来形成图像。利用照片用打印机(商品名：PIXUS iP4600，墨：BCI-321，二者均是由CANON KABUSHIKI KAISHA制造)使用喷墨系统进行记录。
耐臭氧性试验
使用臭氧老化试验机(型号：OMS-HS，由Suga TestInstruments Co.,Ltd.制造)将上述形成的各图像进行臭氧暴露试验。试验条件如下：
暴露气体的组成：2.5体积ppm臭氧
试验时间：80小时，和
试验槽中温度和湿度条件：23℃和50%RH(相对湿度)。
耐臭氧性的评价方法
用分光光度计(商品名：Spectrolino，由GretagMacbeth制造)测量各图像在试验前后的图像浓度，并且各光学浓度残存率通过以下表达式计算：
光学浓度残存率(%)=[(试验后光学浓度)/(试验前光学浓度)]×100。
各图像的耐臭氧性使用所得光学浓度残存率和以下评价标准来评价：
A：青色浓度残存率为90%以上；
B：青色浓度残存率为85%以上至小于90%；和
C：青色浓度残存率小于85%。
本发明中，评价为以上评价标准中的标准A的图像确定为具有充分的耐臭氧性。表1示出结果。
2)高温高湿环境下贮存的图像中的洇墨
高温高湿环境下图像的贮存试验
通过利用照片用打印机(商品名：PIXUS iP4600，墨：BCI-321，二者均是由CANON KABUSHIKI KAISHA制造)使用喷墨系统在实施例1-7以及比较例1和3-5中生产的各喷墨记录介质的记录表面上记录黑色斑块(R,G,B)=(0,0,0)来形成图像。所得图像在23℃温度和50%相对湿度的环境下放置24小时，然后在25℃温度和85%相对湿度的环境下贮存4周。各自目视检查贮存试验后的图像在黑色斑块周围的墨的洇墨。图像的洇墨通过以下评价标准来评价：
A：难以目视辨别出洇墨；
B：稍微地目视辨别出洇墨；和
C：辨别出洇墨。
本发明中，评价标准中评价为标准A或B的图像确定为该图像充分防止洇墨。表1示出结果。
表1
Figure BDA00001855804000311
实施例8-12和比较例6-11
复合化合物分散液A的制备
包含硅烷偶联剂的水溶液通过将作为硅烷偶联剂的4.45gN-2-(氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷(商品名：KBM-603，由Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制造)滴加至15g去离子水中同时用均质混合器(T.K.Robomix，由Primix Corp.制造)混合来制备。向所得水溶液中，滴加通过将4.07g氯化镁(MgCl2)溶解在15g去离子水中制备的水溶液，接着搅拌5小时从而得到包含来自硅烷偶联剂和氯化镁的复合化合物的分散液。将通过将4.51g乙酸氧锆(ZrO(CH3COO)2)溶解在15g去离子水中制备的水溶液进一步添加至所得分散液，接着搅拌5小时从而得到包含在其结构中具有硅、镁和锆的复合化合物的复合化合物分散液A。
一部分复合化合物分散液A在110℃下干燥。将所得固体在研钵中粉碎从而获得包含复合化合物的粉末。将所得粉末进行X-射线衍射(XRD)测量。在所得XRD图中没有检测到用作原料的镁盐和锆盐如氯化镁六水合物和乙酸氧锆的衍射峰。相反地，在27°、40°和57°处观察到宽峰。这表示制备了在其中具有包含镁、锆和硅的无定形结构的复合化合物。XRD测量使用Cu-Kα射线以X-射线衍射设备(D8 ADVANCE，由Bruker AXS K.K.制造)来进行。衍射图通过连续扫描即收集在2θ=10°-80°、扫描速度为2°/min的数据和在各2θ=0.02°时记录来获得。
复合化合物分散液B的制备
包含硅烷偶联剂的水溶液通过将作为硅烷偶联剂的4.45gN-2-(氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷滴加至15g去离子水中同时用均质混合器混合来制备。向所得水溶液中，滴加通过将4.51g乙酸氧锆溶解在15g去离子水中制备的水溶液，接着搅拌5小时从而得到包含来自硅烷偶联剂和乙酸氧锆的复合化合物的分散液。将通过将4.07g氯化镁溶解在15g去离子水中制备的水溶液进一步添加至所得分散液，接着搅拌5小时从而得到包含在其结构中具有硅、镁和锆的复合化合物的复合化合物分散液B。将复合化合物分散液B中的复合化合物如复合化合物分散液A中进行X-射线衍射测量，从而证实该复合化合物具有在其中包含镁、锆和硅的无定形结构。
复合化合物分散液C的制备
包含氯化镁和乙酸氧锆的水溶液通过将4.07g氯化镁添加至30g去离子水中同时用均质混合器混合，然后进一步添加4.51g乙酸氧锆至其中来制备。向所得水溶液中，滴加通过将作为硅烷偶联剂的4.45g N-2-(氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷溶解在15g去离子水中制备的水溶液，接着搅拌5小时从而得到包含在其结构中含有硅、镁和锆的复合化合物的复合化合物分散液C。复合化合物分散液C中的复合化合物如复合化合物分散液A中进行X-射线衍射测量，从而证实该复合化合物具有在其中包含镁、锆和硅的无定形结构。
复合化合物分散液D的制备
包含硅烷偶联剂的水溶液通过将作为硅烷偶联剂的4.45gN-2-(氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷滴加至15g去离子水中同时用均质混合器混合来制备。向所得水溶液中，滴加通过将4.07g氯化镁(MgCl2)溶解在15g去离子水中制备的水溶液，接着搅拌5小时从而得到包含在其结构中具有硅和镁的复合化合物的复合化合物分散液D。
复合化合物分散液E的制备
包含硅烷偶联剂的水溶液通过将作为硅烷偶联剂的4.45gN-2-(氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷滴加至15g去离子水中同时用均质混合器混合来制备。向所得水溶液中，滴加通过将4.51g乙酸氧锆溶解在15g去离子水中制备的水溶液，接着搅拌5小时从而得到包含在其结构中具有硅和锆的复合化合物的复合化合物分散液E。
复合化合物分散液F的制备
包含硅烷偶联剂的水溶液通过将作为硅烷偶联剂的6.64g3-氨丙基三乙氧基硅烷(商品名：KBE-903，由Shin-Etsu ChemicalCo.,Ltd.制造)滴加至15g去离子水中同时用均质混合器(T.K.Robomix，由Primix Corp.制造)搅拌来制备。向所得水溶液中，滴加通过将5.15g乙酸镧1.5-水合物(La(CH3COO)3·1.5H2O)溶解在15g去离子水中制备的水溶液，接着搅拌5小时从而得到包含来自硅烷偶联剂和乙酸镧的复合化合物的分散体。将通过将4.83g氧氯化锆八水合物(ZrOCl2·8H2O)溶解在15g去离子水中制备的水溶液进一步添加至所得分散液，接着搅拌5小时从而得到包含在其结构中具有硅、镧和锆的复合化合物的复合化合物分散液F。复合化合物分散液F中的复合化合物如复合化合物分散液A中进行X-射线衍射测量，从而证实该复合化合物具有在其中包含镧、锆和硅的无定形结构。
复合化合物分散液G的制备
包含硅烷偶联剂的水溶液通过将作为硅烷偶联剂的2.645gN-2-(氨乙基)-3-氨丙基三乙氧基硅烷(商品名：KBE-603，由Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制造)滴加至15g去离子水中同时用均质混合器搅拌来制备。向所得水溶液中，滴加通过将2.253g乙酸氧锆溶解在15g去离子水中制备的水溶液，接着搅拌5小时从而得到包含来自硅烷偶联剂和乙酸氧锆的复合化合物的分散体。将通过将2.36g硝酸钙四水合物(Ca(NO3)2·4H2O)溶解在15g去离子水中制备的水溶液进一步添加至所得分散液，接着搅拌5小时从而得到包含在其结构中具有硅、钙和锆的复合化合物的复合化合物分散液G。复合化合物分散液G中的复合化合物如复合化合物分散液A中进行X-射线衍射测量，从而证实该复合化合物具有在其中包含钙、锆和硅的无定形结构。
金属化合物水溶液(a)的制备
金属化合物水溶液(a)通过将4.51g乙酸氧锆添加至15g去离子水同时用均质混合器混合来制备。
金属化合物水溶液(b)的制备
金属化合物水溶液(b)通过将4.07g氯化镁添加至15g去离子水同时用均质混合器混合来制备。
实施例8
向220g去离子水中，添加1.2g冰醋酸和作为无机颜料的60g氧化铝水合物(商品名：Disperal HP14，由Sasol制造)。向所得混合物中，添加8.7g复合化合物分散液A同时用均质混合器搅拌。随后，将去离子水和冰醋酸进一步添加至其中从而得到pH为4.5和氧化铝固成分为16质量%的颜料分散体。另外，将作为粘结剂的聚乙烯醇PVA 235(商品名，由Kuraray Co.,Ltd.制造，粘均聚合度：3500，皂化度：88%)溶解在去离子水中从而得到固成分为8.0质量%的PVA水溶液。
将PVA水溶液与通过上述过程制备的颜料分散体混合以致PVA的含量以固成分计基于氧化铝水合物的固成分(100质量%)为10质量%。另外，将3.0质量%的硼酸水溶液添加至所得溶液以致硼酸含量以固成分计基于氧化铝水合物的固成分(100质量%)为1.5质量%从而得到涂布液。将所得涂布液施涂至基材即厚度为100μm的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)膜(商品名：Melinex705，由Teijin DuPont Films Japan Limited制造)的一个表面上，接着在110℃下干燥10min从而得到喷墨记录介质1。墨接收层的施涂量在干燥状态下为35g/m2。
实施例9
除了使用复合化合物分散液B代替复合化合物分散液A以外，喷墨记录介质2通过与在实施例8中相同的过程来制备。
实施例10
除了使用复合化合物分散液C代替复合化合物分散液A以外，喷墨记录介质3通过与在实施例8中相同的过程来制备。
比较例6
除了使用5.78g复合化合物分散液A和5.84g复合化合物分散液E代替8.7g复合化合物分散液A以外，喷墨记录介质4通过与在实施例8中相同的过程来制备。
比较例7
除了使用5.78g复合化合物分散液D和2.93g金属化合物水溶液(a)代替8.7g复合化合物分散液A以外，喷墨记录介质5通过与在实施例8中相同的过程来制备。
比较例8
除了使用5.84g复合化合物分散液E和2.86g金属化合物水溶液(b)代替8.7g复合化合物分散液A以外，喷墨记录介质6通过与在实施例8中相同的过程来制备。
比较例9
除了使用5.78g复合化合物分散液D代替8.7g复合化合物分散液A以外，喷墨记录介质7通过与在实施例8中相同的过程来制备。
比较例10
除了使用5.84g复合化合物分散液E代替8.7g复合化合物分散液A以外，喷墨记录介质8通过与在实施例8中相同的过程来制备。
比较例11
除了不添加复合化合物分散液A以外，喷墨记录介质9通过与在实施例8中相同的过程来制备。
实施例11
除了使用复合化合物分散液F代替复合化合物分散液A以外，喷墨记录介质10通过与在实施例8中相同的过程来制备。
实施例12
二氧化硅细颗粒分散体通过将以下材料与250g去离子水使用行星式球磨机(商品名：P-6，由Fritsch GmbH制造)和5mm直径的锆珠在200rpm下混合5min来制备：
无机颜料：30g气相法二氧化硅(商品名：Aerosil 380，由Nippon Aerosil Co.,Ltd.制造)；和
阳离子聚合物：1.2g二甲基二烯丙基氯化铵均聚物(商品名：Shallol DC902P，由Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co.,Ltd.制造)。
向所得二氧化硅细颗粒分散体中，添加4.08g复合化合物分散液G同时用均质混合器搅拌。将去离子水进一步添加至其以调节固成分为10质量%，接着用行星式球磨机(商品名：P-6，由Fritsch GmbH制造)和5mm直径的锆珠在200rpm下混合5min从而得到颜料分散体。另外，将作为粘结剂的聚乙烯醇PVA 235(商品名，由Kuraray Co.,Ltd.制造，粘均聚合度：3500，皂化度：88%)溶解在去离子水中从而得到固成分为8.0质量%的PVA水溶液。
将PVA水溶液与通过上述过程制备的颜料分散体混合以致PVA的固成分以固成分计基于气相法二氧化硅的固成分(100质量%)为20质量%。另外，将3.0质量%的硼酸水溶液添加至所得溶液以致硼酸含量以固成分计基于气相法二氧化硅的固成分(100质量%)为4.0质量%从而得到涂布液。将所得涂布液施涂至基材即厚度为100μm的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)膜(商品名：Melinex 705，由Teijin DuPont Films Japan Limited制造)的一个表面上，接着在110℃下干燥10min从而得到喷墨记录介质11。墨接收层的施涂量在干燥状态下为30g/m2。
表2汇总喷墨记录介质1-11的组成。表2中，″+″是指形成复合物，和″()″是指括号中元素在与括号之外的元素形成复合物之前形成复合物。具体地，实施例8的(Zr+Si)+Mg是指通过使锆化合物和硅烷偶联剂进行化合物反应从而形成复合物，然后添加镁化合物至所得复合物来形成在其结构中包括锆、硅和镁的复合化合物的过程。
表2
Figure BDA00001855804000381
喷墨记录介质的评价
图像的耐臭氧性、高温高湿环境下贮存的图像中的洇墨和图像的耐光性使用喷墨记录介质1-11来评价。图像的耐臭氧性和图像的洇墨的评价如在上述实施例1-7和比较例1-5中进行。
图像耐光性的评价
如形成用于评价图像的耐臭氧性的图像的方法中在喷墨记录介质1-9上形成黑色、青色、品红色和黄色单色斑块。所得图像使用氙灯老化试验机(model:Ci4000，由Atlas Electric DevicesCorp.制造)进行曝光试验。试验条件如下：
照射照度：0.39W/m2(波长：340nm),
试验时间：100小时，和
试验槽中温度和湿度条件：50℃和70%RH(相对湿度)。
各图像用分光光度计(商品名：Spectrolino，由GretagMacbeth制造)测量曝光试验前后的图像浓度，并通过以下表达式计算光学浓度残存率：
光学浓度残存率(%)=[(试验后光学浓度)/(试验前光学浓度)]×100。
各图像的耐光性使用所得光学浓度残存率和以下评价标准来评价：
A：品红色浓度残存率为80%以上；
B：品红色浓度残存率为75%以上至小于80%；和
C：品红色浓度残存率小于75%。
表3示出结果。
表3
虽然已参考示例性实施方案描述了本发明，但应理解本发明并不局限于公开的示例性实施方案。以下权利要求书的范围符合最宽泛的解释以致涵盖所有此类改进以及等同结构和功能。

Claims (14)

1.一种记录介质，其包括在基材的至少一个表面上的墨接收层，所述墨接收层包含无机颜料和粘结剂，其中
所述墨接收层包含含有锆、硅和选自元素周期表的第2族和第3族元素的至少一种元素的化合物。
2.根据权利要求1所述的记录介质，其中所述化合物包括经由所述选自元素周期表的第2族和第3族元素的至少一种元素和锆的硅氧烷键。
3.根据权利要求1所述的记录介质，其中所述化合物包括-Si-O-M-O-Si-结构和-Si-O-Zr-O-Si-结构，其中M表示所述选自元素周期表的第2族和第3族元素的至少一种元素。
4.根据权利要求1所述的记录介质，其中所述化合物中包含的元素周期表的第2族或第3族元素的原子数为所述硅原子数的0.1倍以上至5倍以下。
5.根据权利要求1所述的记录介质，其中所述化合物中包含的所述锆原子数为所述硅原子数的0.1倍以上至5倍以下。
6.根据权利要求1所述的记录介质，其中所述化合物通过以下方式来制备：将包含选自元素周期表的第2族和第3族元素的至少一种元素的化合物、含锆化合物和硅烷偶联剂添加至包含水和醇的至少一种的液体溶剂，然后使所述液体溶剂中包含的硅烷偶联剂水解或缩合。
7.根据权利要求1所述的记录介质，其中所述化合物通过以下方式来制备：通过在包含水和醇至少一种的液体溶剂中形成包含选自元素周期表的第2族和第3族元素的至少一种元素的化合物和含锆化合物之一与硅烷偶联剂的复合物而形成前体；和形成所述包含选自元素周期表的第2族和第3族元素的至少一种元素的化合物和所述含锆化合物的另一种与所述前体的复合物。
8.根据权利要求7所述的记录介质，其中所述包含选自元素周期表的第2族和第3族元素的至少一种元素的化合物为选自由各自由元素周期表的第2族和第3族元素的至少一种元素的离子和有机酸离子或无机酸离子构成的盐、所述盐的水合物和选自元素周期表的第2族和第3族元素的至少一种元素的氧化物组成的组中的至少一种。
9.根据权利要求7所述的记录介质，其中所述含锆化合物为选自由锆的卤化物盐、锆的含氧酸盐和锆的有机酸盐组成的组的至少一种。
10.根据权利要求1所述的记录介质，其中所述无机颜料为选自由氧化铝水合物和二氧化硅组成的组的至少一种。
11.根据权利要求1所述的记录介质，其中将所述无机颜料用所述化合物进行表面处理。
12.根据权利要求11所述的记录介质，其中所述表面处理的无机颜料通过借助于在100℃以上至400℃以下加热而干燥包含所述无机颜料和所述化合物的分散液来制备。
13.根据权利要求1所述的记录介质，其中所述选自元素周期表的第2族和第3族元素的至少一种元素为选自镁、钙、锶、钇、镧和铈的至少一种。
14.根据权利要求1所述的记录介质，其中所述化合物的含量基于所述无机颜料的总质量为0.1质量%以上至30质量%以下。
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