DE102016206831A1 - Antibakterielle wässrige Druckfarbenzusammensetzung, die selbstdispergierte sulfonierte Polyester-Silbernanopartikel-Verbundstoffe umfasst - Google Patents

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Abstract

Eine wässrige Druckfarbenzusammensetzung, die Wasser; ein optionales Colösungsmittel; einen optionalen Farbstoff; und einen optionalen Verbundstoff beinhaltet, der eine sulfonierte Polyestermatrix umfasst, wobei eine Mehrzahl von Silbernanopartikeln in der Matrix dispergiert sind. Ein Prozess, der das Integrieren einer wässrigen Druckfarbe in eine Tintenstrahldruckvorrichtung; das Ausstoßen von Druckfarbentropfen in einem bildweisen Muster auf ein Zwischenübertragungselement oder direkt auf ein Endbildaufnahmesubstrat; optional das Erhitzen des Bilds, um Lösungsmittel teilweise oder vollständig zu entfernen; und wenn ein Zwischenübertragungselement verwendet wird, optional das Übertragen der Druckfarbe im bildweisen Muster vom Zwischenübertragungselement auf ein Endaufzeichnungssubstrat beinhaltet.

Description

  • Es wird hier eine wässrige Druckfarbenzusammensetzung offenbart, die Wasser; ein optionales Colösungsmittel; einen optionalen Farbstoff; und einen optionalen Verbundstoff umfasst, der eine sulfonierte Polyestermatrix umfasst, wobei eine Mehrzahl von Silbernanopartikeln in der Matrix dispergiert sind.
  • Es besteht ein wachsendes Problem in Bezug auf bakterielle und Pilzkontamination durch Kontakt mit Oberflächen und Objekten, insbesondere in Krankenhäusern, medizinischen Kliniken, Flugzeugen und Kreuzfahrtschiffen, um nur einige zu nennen. Individuen, die z. B. an einer Gastroenteritis leiden, können die Krankheit durch Berühren von Geländern, gemeinsam genutzten Utensilien, Fahrstuhlknöpfen usw. leicht verbreiten. In manchen Fällen kann eine Kontamination tödlich sein, insbesondere bei Ausbrüchen von auf Kreuzfahrtschiffen erworbener Gastroenteritis durch Novoviren oder Lebensmittelvergiftung, insbesondere durch Stämme von Escherichia coli und Salmonella. Ein weiteres Bakterium, Staphylococcus aureus, ist bei vielen Krankheiten und Hautreizungen der Hauptübeltäter. Es gibt einen Typ von Staphylococcus aureus, der methicillinresistent ist (als MRSA bekannt), der gegen das Antibiotikum Methicillin und andere Arzneimittel in dieser Klasse resistent ist.
  • Die Verwendung eines organischen Biozids in Materialien wie z. B. Polymeren, Druckfarbentonern usw. zum Verhindern von mikrobiellem Wachstum ist z. B. im US-Patent 6,210,474 beschrieben. Die antibakterielle Wirksamkeit in einem gedruckten oder beschichteten Zustand einer gedruckten Druckfarbe oder eines gedruckten Toners wurde bislang jedoch weder beschrieben, noch gezeigt. Außerdem sind viele antimikrobiell aktive Verbindungen nicht mit wässrigen Tintenstrahldruckfarbenformulierungen kompatibel oder beinhalten die Verwendung von Lösungsmitteln wie z. B. Dimethylsulfoxid. Ferner enthalten manchen Tintenstrahldruckfarbenzusammensetzungen Silber- oder sogar Goldpartikel, um metallisch glänzende Drucke zu erzeugen, es wurde bislang jedoch weder beschrieben, noch gezeigt, dass sie antimikrobielle Wirksamkeit aufweisen. Siehe z. B. das US-Patent 8,616,694 , das ein Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren beschreibt, das eine glanzpigmenthaltige Druckfarbenzusammensetzung beinhaltet.
  • Die US-Patentanmeldung 13/357,060 beschreibt Druckfarben, die eine Mischung von Lösungsmittel und Silbersalzbiozid, das ein Silbersulfatbiozid beinhaltet, beinhaltet. Hier wird die klare oder farbige Druckfarbe bildweise auf ein Substrat aufgetragen, wobei die transparente oder farbige Druckfarbe auf dem Substrat fixiert wird, wodurch eine wirksame Beschichtung oder ein wirksamer Bildgegenstand gebildet wird, der bzw. die antibakteriellen und antimykotischen Schutz bereitstellt.
  • Es besteht weiterhin ein Bedarf an wässrigen antibakteriellen Druckfarbenzusammensetzungen. Des Weiteren besteht weiterhin ein Bedarf an wässrigen antibakteriellen Druckfarbenzusammensetzungen mit antimikrobieller Wirksamkeit in einem gedruckten oder beschichteten Zustand der gedruckten Druckfarbe. Des Weiteren besteht weiterhin ein Bedarf an wässrigen antibakteriellen Druckfarbenzusammensetzungen mit antimikrobieller Wirksamkeit in einem gedruckten oder beschichteten Zustand der gedruckten Druckfarbe, die umweltfreundlich sind und keine organischen Lösungsmittel erfordern.
  • Es wird hier eine wässrige Druckfarbenzusammensetzung beschrieben, die Wasser; ein optionales Colösungsmittel; einen optionalen Farbstoff; und einen optionalen Verbundstoff umfasst, der eine sulfonierte Polyestermatrix umfasst, wobei eine Mehrzahl von Silbernanopartikeln in der Matrix dispergiert sind. Außerdem wird ein Prozess beschrieben, der das Integrieren einer wässrigen Druckfarbe, die Wasser; ein optionales Colösungsmittel; einen optionalen Farbstoff; und einen Verbundstoff umfasst, der eine sulfonierte Polyestermatrix umfasst, wobei eine Mehrzahl von Silbernanopartikeln in der Matrix dispergiert sind, in eine Tintenstrahldruckvorrichtung; das Ausstoßen von Druckfarbentropfen in einem bildweisen Muster auf ein Zwischenübertragungselement oder direkt auf ein Endbildaufnahmesubstrat; optional das Erhitzen des Bilds, um Lösungsmittel teilweise oder vollständig zu entfernen; und wenn ein Zwischenübertragungselement verwendet wird, optional das Übertragen der Druckfarbe im bildweisen Muster vom Zwischenübertragungselement auf ein Endaufzeichnungssubstrat umfasst.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines möglichen Mechanismus der Selbstassemblierung von natriumsulfoniertem Polyester in der Gegenwart von Ag.
  • 2 ist ein Graustufenbild, das antibakterielle Aktivität von BSPE-AgNP-Verbundstoffen zeigt.
  • 3 ist ein Graustufenbild, das eine Druckfarbe zeigt, die auf diverse Membranen getränkt ist.
  • 4 ist ein Graustufenbild, das eine ausgestrichene Bakterienprobe einer Kolonie von ansässigen und/oder Hautbakterien zeigt.
  • 5 ist ein Graustufenbild, das eine auf eine Nitrozellulosemembran saugfiltrierte Druckfarbe von Beispiel 3 zeigt, die auf einer geimpften Platte platziert ist.
  • Es wird eine wässrige Druckfarbenzusammensetzung bereitgestellt, die Wasser; ein optionales Colösungsmittel; einen optionalen Farbstoff; und einen optionalen Verbundstoff umfasst, der eine sulfonierte Polyestermatrix umfasst, wobei eine Mehrzahl von Silbernanopartikeln in der Matrix dispergiert sind.
  • Es werden antibakterielle Druckfarben beschrieben, die als Tintenstrahldruckfarben auf Wasserbasis synthetisiert sind. Aus diesem Grund sind die vorliegenden Druckfarben umweltfreundlich, da sie keine organischen Lösungsmittel erfordern. Des Weiteren ist die antibakterielle Aktivität das Ergebnis der Silbernanopartikel, die in der Polymermatrix reduziert sind, im Gegensatz zu anderen antibakteriellen Druckfarben auf Wasserbasis, die Silbersalzbiozide verwenden, wie z. B. Silbernitrat, Silberchlorid, Silberbromid, Silberiodid, Silberiodat, Silberbromat, Silbersulfat, Silberwolframat oder Silberphosphat. Siehe Karanikas, E. K., Nikolaidis, N. F., und Tsatsaroni, E. G., Preparation of novel ink-jet inks with anti-microbial and bacteriostatic properties to be used for digital printing of polyester and polyamide fibers, Progress in Organic Coatings, 76 (2013), S. 1112–1118.
  • Ein Vorteil der vorliegenden silbernanopartikelbasierten antibakteriellen Druckfarbe auf Wasserbasis gegenüber ionischem Silber liegt darin, dass Silbernanopartikel nicht wasserlöslich sind und Silberkolloide daher keine Silberionen in die Umwelt freisetzen. Silbernanopartikel verweilen in der Natur nicht sehr lange als Nanopartikel, sondern wachsen zu harmlosen Klumpen von Silbermetall heran, das harmlos ist und in der Natur seit Beginn des Planeten vorhanden ist. Siehe Anitha, Sironmani und Kiruba, Daniel, Silver Nanoparticles – Universal Multifunctional Nanoparticles for Bio-sensing, Imaging for Diagnostics and Targeted Drug Delivery for Therapeutic Applications," www.intechopen.com.
  • Die vorliegenden antibakteriellen wässrigen Druckfarbenzusammensetzungen können bei indirekten Druckanwendungen angewandt werden, bei denen die Druckfarbe unter Verwendung eines Tintenstrahldruckkopfs zunächst bildweise auf ein Zwischenaufnahmeelement wie z. B. eine Trommel, ein Band usw. aufgetragen wird. Die Druckfarbe benetzt das Zwischenaufnahmeelement und verbreitet sich auf diesem, um ein transientes Bild zu bilden. Das transiente Bild durchläuft sodann eine Änderung von Eigenschaften wie z. B. teilweise oder vollständige Trocknung, Wärme- oder Photohärtung, Gelbildung usw. und das entstehende transiente Bild wird danach auf das Endbildaufnahmesubstrat übertragen. Die Druckfarben können so konzipiert und optimiert sein, dass sie mit den unterschiedlichen Subsystemen, darunter Strahlausstoß, Übertragung usw., die ein qualitativ hochwertiges Druck bei hoher Geschwindigkeit ermöglichen, kompatibel sind.
  • Der Tintenstrahldruck ist eine der am schnellsten wachsenden Bildgebungstechnologien. Gewisse Vorteile des Tintenstrahldrucks gegenüber anderen Druckverfahren liegen in der Einfachheit, den geringeren Herstellungskosten, dem verringerten Abwasserabfall und dem geringeren Wasser- und Energieverbrauch. Auf Basis des wachsenden Bedarfs an leistungsstarken Produkten, insbesondere in Hinblick auf Gesundheit und Hygiene, befriedigen die vorliegenden Digitaldruckfarben auf Wasserbasis mit antibakteriellen Eigenschaften einen Marktbedarf und bieten Kunden einen robusten, wirksamen und langanhaltenden antimikrobiellen Schutz auf jeder bedruckbaren Oberfläche. Einige wesentliche Umgebungen, die von einem Druck mit den vorliegenden wässrigen antibakteriellen Druckfarben profitieren können, beinhalten Krankenhäuser, Kindertagesheime, Pflegeheime, Schulen, Zahnarztpraxen, Arztpraxen, andere Typen von medizinischen Einrichtungen, Tierarztpraxen, Küchen und Restaurants. Die vorliegenden Druckfarben auf Silberbasis machen jedes Produkt hygienischer, wobei sie dabei helfen, dass das Produkt ein frisches Erscheinungsbild beibehält, indem geruchsverursachende oder färbende Mikroben verringern oder überhaupt vermeiden und auch einen Abbau eines beliebigen wichtigen Identifikations-Tags, einer beliebigen wichtigen Markierung oder Arzneimittelidentifikationsnummer (DIN) durch die Mikroben selbst vermeiden. Silber wird als ideales antimikrobielles Mittel angesehen, da es eine hohe Wirksamkeit gegen eine große Bandbreite von relevanten Mikroben aufweist und als nicht-toxisch gilt, insbesondere in Anbetracht der geringen Konzentrationen, die für eine wirksame Dekontamination erforderlich sind.
  • Die vorliegenden wässrigen antibakteriellen Druckfarben können für eine beliebige geeignete oder gewünschte Anwendung verwendet werden. Die Druckfarben eignen sich insbesondere für antibakterielle Druckanwendungen mit dem Endziel des Herstellens von individualisierbaren, digitalisierten antibakteriellen gedruckten Bildern, Texten, Beschichtungen usw. Beispiele für Anwendungen beinhalten das Drucken von Codes, Markierungen oder Logos auf medizinische Geräte wie z. B. Katheter, Thermometer und andere medizinische Geräte, das Drucken auf Menükarten, Lebensmittelverpackungsmaterialien, Kosmetikinstrumente und -produkte usw.
  • Silber weist bekanntermaßen starke antibakterielle Wirkungen, eine biozidale Breitbandspektrumaktivität und eine geringe Toxizität für Säugetierzellen auf. Siehe Cunfeng Song, Ying Chang, Ling Cheng, Yiting Xu, Xiaoling Chen, Long Zhang, Lina Zhong, Lizong Dai, Preparation, characterization, and anti-bacterial activity studies of silver-loaded poly(styrene-co-acrylic acid) nanocomposites, Materials Science and Engineering: C, Bd. 36, 1. März 2014, S. 146–151.
  • Es gibt einen großen kommerziellen Bedarf an antibakteriellen Beschichtungen, um die allgemeinen alltäglichen Bedürfnisse in Bezug auf Hygiene zu erfüllen. Ionisches Silber von Ag+ weist eine gewisse antibakterielle Aktivität auf; Nano-Ag scheint hinsichtlich antibakterieller Aktivität jedoch signifikant effizienter als ionisches Ag zu sein. Siehe C. Kavitha, K. Priya Dasan, Nanosilver/hyperbranched Polyester (HBPE): synthesis, characterization, and anti-bacterial activity, J. Coat. Technol. Res., 10(5), S. 6690678, 2013, 675.
  • Silbernanopartikel (AgNPs) weisen antibakterielle Eigenschaften auf. Der genaue Mechanismus der antibakteriellen Aktivität unter Verwendung von AgNPs wird jedoch kaum verstanden. Die AgNPs können mit der Zellwand der Bakterien interagieren und in der Folge destabilisieren sie das Plasmamembranpotenzial und verringern sie die Spiegel von intrazellulärem Adenosintriphosphat (ATP), was zu bakteriellem Zelltod führt. Siehe Mukherjee, S., Chowdhury, D., Kotcherlakota, R., Patra, S., Vinothkumar, B., Bhadra, M., Sreedhar, B., und Patra, C., Potential Theranostics Application of Bio-Synthesized Silver Nanoparticles (4-in-1 System), Theranotics 2014; 4(3), S. 316–335. Des Weiteren wurde berichtet, dass AgNPs als Katalysator an chemischen Reduktion-Oxidation-Reaktionen beteiligt sind, indem sie den Elektronentransfer zwischen einem Elektronendonor und einem Elektronenakzeptor erleichtern. Siehe Kundu, S., Ghosh, S., Mandal, M., und Pal, T., Micelle bound redox dye marker for nanogram level arsenic detection promoted by nanoparticles, New J. Chem., 2002, 26, S. 1081–1084.
  • Silbernanopartikel weisen durch die oligodynamische Wirkung bekanntermaßen antimikrobielle oder antibakterielle Eigenschaften auf, die als ”toxische Wirkung von Metallionen auf lebende Zellen, Algen, Schimmel, Sporen, Pilze, Viren, prokaryotische und eukaryotische Mikroorganismen, sogar in relativ geringen Konzentrationen” definiert ist. (Definition laut englischer Wikipedia-Seite).
  • Der vorgeschlagene antimikrobielle Mechanismus zeigt auf Basis von wissenschaftlichen Daten (Benson, H. J. 2002. Microbiological applications: Laboratory manual in general microbiology, Eighth Edition, McGraw Hill: New York), dass die Metallionen die Proteine der Zielzellen durch Binden an reaktive Gruppe denaturieren können, was zu deren Präzipitation und Inaktivierung führt. Die Zellproteine weisen eine hohe Affinität für die metallischen Ionen auf, die danach eine Ansammlung der Ionen innerhalb der Zellen verursacht, was zu deren Tod führt. Das Silberion bindet spezifisch mit Sulfhydrylgruppen innerhalb der Zellenzyme, um Silbersulfide zu bilden, und zwar aufgrund deren Sulfhydrylbindungsaffinität, wodurch Zellmembranen unterbrochen, Proteine deaktiviert und Enzymaktivitäten gehemmt werden (Thurman, R. B., und C. P. Gerba. 1988. The molecular mechanisms of copper and silver ion disinfection of bacteria Q2 and viruses. Crit. Rev. Environ. Cont. 18: 295–315). Silberionen binden bekanntermaßen auch an DNA, RNA und Zellproteine, wobei diese Zellschaden und Zelltod verursachen.
  • Bei Ausführungsformen sind wässrige Polymer-Silber-Nanoverbundstoffe in Druckfarbenzusammensetzungen für antibakterielle Anwendungen integriert. Die Druckfarbenzusammensetzungen ermöglichen einen individualisierbaren, digitalisierten antibakteriellen Druck. Beispiele für Anwendungen beinhalten das Drucken von Codes, Markierungen oder Logos auf medizinische Geräte wie z. B. Katheter, Thermometer und andere medizinische Geräte, das Drucken auf Menükarten, Lebensmittelverpackungsmaterialien, Kosmetikinstrumente und -produkte und beliebige Anwendungen, bei denen eine hygienische Oberfläche erwünscht ist, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.
  • Die vorliegenden antibakteriellen wässrigen Druckfarbenzusammensetzungen enthalten einen selbstdispergierten Polymer-Metall-Verbundstoff. Der Polymer-Metall-Verbundstoff wird mithilfe eines umweltfreundlichen Verfahrens hergestellt; d. h. durch grüne Chemie.
  • Bei Ausführungsformen umfasst der Polymer-Metall-Verbundstoff einen Silber-Natriumsulfoniertes-Polyester-Komplex. Der Silber-Natriumsulfoniertes-Polyester-Komplex kann während der Selbstassemblierung oder des Dispergierens von Polymer in Wasser bei 90°C gleichzeitig synthetisiert werden. Der natriumsulfonierter Polyester dient sowohl als Träger die die Ag-Ionen als auch als organische Matrix für die In-situ-Synthese von Silbernanoverbundstoffen. Ein schwaches Reduktionsmittel kann optional während der Selbstassemblierung von natriumsulfoniertem Polyester hinzugefügt werden, um Silbernitrat zu Silbernanopartikeln (AgNPs) zu reduzieren, was zu gut dispergierten Partikeln führt. Die Polyestermatrix spielt bei der Hemmung der Agglomeration von AgNPs eine wichtige Rolle. Es handelt sich um die Latex- oder funktionelle Bindungskomponente, die in der vorliegenden wässrigen Druckfarbenformulierung verwendet wird, die der Druckfarbe die antibakteriellen/antimikrobiellen Eigenschaften verleiht. Vorteilhafterweise werden im Prozess keine organischen Lösungsmittel verwendet, der Prozess ist sauber und einfach und es ist keine Reinigung oder Aufbereitung erforderlich.
  • Silber-Sulfoniertes-Polyester-Komplexe zur Verwendung in den vorliegenden wässrigen Druckfarbenzusammensetzungen können wie in der US-Patentanmeldung mit der fortlaufenden Nummer 14/531,900 beschrieben hergestellt werden, die Verfahren zum Synthetisieren von Silbernanopartikeln (AgNPs) durch gleichzeitiges Reduzieren von Silber(I)ion während der Selbstassemblierung von natriumsulfonierten Polyesterharzpartikeln in Wasser beschreibt. Die Verfahren, bei denen Wasser als Hauptlösungsmittel verwendet wird, sind umweltfreundlich, da sie frei von organischen Lösungsmitteln sind. Die Verfahren sind effizient, wobei sie eine minimale Zeit für die Herstellung der Polymer-Metall-Nanoverbundstoffe erfordern. Ohne sich auf eine Theorie zu stützen, wird postuliert, dass Silberionen während der Selbstassemblierung des natriumsulfonierten Polyesters in der Polymermatrix eingefangen werden, wobei sie gleichzeitig zu AgNPs reduziert werden. Die Silber-Sulfoniertes-Polyester-Komplexe werden während der Selbstassemblierung oder des Dispergierens von Polymer in Wasser wie in 1 gezeigt gleichzeitig synthetisiert. Somit dient der natriumsulfonierte Polyester sowohl als Träger für die Silberionen als auch als organische Matrix für die In-situ-Synthese von Silbernanoverbundstoffen. Das Reduktionsmittel wird während der Selbstassemblierung von natriumsulfoniertem Polyester hinzugefügt, um Silbernitrat zu Silbernanopartikeln (AgNPs) zu reduzieren, was zu gut dispergierten Partikeln führt. Die Polyestermatrix spielt eine wichtige Rolle, da postuliert wird, dass es die Agglomeration von AgNPs hemmt. Zwischenzeitlich ermöglicht die Porosität des sulfonierten Polyesters, dass die Silberionen in der gesamten Polymermatrix diffundieren und/oder absorbieren, wodurch eine ungehinderte Interaktion mit den funktionellen Sulfonatgruppen des Polyesters möglich wird. Das bei der Reduktion von Silberion verwendete Reduktionsmittel diffundiert auch frei in der gesamten Polyestermatrix und fördert die Bildung von gut dispergierten AgNPs auf der Oberfläche und im Inneren der Polyesterpartikel. Vorteilhafterweise minimiert der Prozess die Nanopartikelagglomeration, die bei herkömmlichen Verfahren mit vorgeformten Nanopartikeln ein Problem darstellt. Die sulfonierte Polymermatrix spielt beim Dispergierthalten der AgNPs sowie beim Aufrechterhalten der allgemeinen chemischen und mechanischen Stabilität des Verbundstoffs eine wichtige Rolle.
  • Die vorliegenden antibakteriellen wässrigen Druckfarbenzusammensetzungen umfassten selbstdispergierte Sulfoniertes-Polyester-Silbernanopartikel-Verbundstoffe. Bei Ausführungsformen werden die Verbundstoffe durch gleichzeitiges Synthetisieren von Silbernanopartikeln (AgNPs) durch Reduzieren von Silber(I)ion während der Selbstassemblierung von natriumsulfonierten Polyesterharzpartikeln in Wasser hergestellt. Die Verfahren, bei denen Wasser als Hauptlösungsmittel verwendet wird, sind umweltfreundlich, da sie frei von organischen Lösungsmitteln sind. Die Verfahren sind effizient, wobei sie eine minimale Zeit für die Herstellung der Polymer-Metall-Nanoverbundstoffe erfordern. Ohne sich auf eine Theorie zu stützen, wird postuliert, dass Silberionen während der Selbstassemblierung des natriumsulfonierten Polyesters in der Polymermatrix eingefangen werden, wobei sie gleichzeitig zu AgNPs reduziert werden. Die Silber-Sulfoniertes-Polyester-Komplexe werden während der Selbstassemblierung oder des Dispergierens von Polymer in Wasser wie in 1 gezeigt gleichzeitig synthetisiert. Somit dient der natriumsulfonierte Polyester sowohl als Träger für die Silberionen als auch als organische Matrix für die In-situ-Synthese von Silbernanoverbundstoffen. Das Reduktionsmittel wird während der Selbstassemblierung von natriumsulfoniertem Polyester hinzugefügt, um Silbernitrat zu Silbernanopartikeln (AgNPs) zu reduzieren, was zu gut dispergierten Partikeln führt. Die Polyestermatrix spielt eine wichtige Rolle, da postuliert wird, dass es die Agglomeration von AgNPs hemmt. Zwischenzeitlich ermöglicht die Porosität des sulfonierten Polyesters, dass die Silberionen in der gesamten Polymermatrix diffundieren und/oder absorbieren, wodurch eine ungehinderte Interaktion mit den funktionellen Sulfonatgruppen des Polyesters möglich wird. Das bei der Reduktion von Silberion verwendete Reduktionsmittel diffundiert auch frei in der gesamten Polyestermatrix und fördert die Bildung von gut dispergierten AgNPs auf der Oberfläche und im Inneren der Polyesterpartikel. Vorteilhafterweise minimiert der Prozess die Nanopartikelagglomeration, die bei herkömmlichen Verfahren mit vorgeformten Nanopartikeln ein Problem darstellt. Die sulfonierte Polymermatrix spielt beim Dispergierthalten der AgNPs sowie beim Aufrechterhalten der allgemeinen chemischen und mechanischen Stabilität des Verbundstoffs eine wichtige Rolle.
  • Die hier offenbarten sulfonierten Polyesterharze wurden so ausgewählt, dass sie ein hydrophobes Rückgrat aufweisen und dabei gleichzeitig hydrophile Sulfonatgruppen präsentieren, die entlang der Kette befestigt sind. Ohne sich auf eine Theorie stützen zu wollen, können die hydrophoben Abschnitte, wenn in Wasser platziert und erhitzt, miteinander interagieren, um einen hydrophoben Kern mit den hydrophilen Sulfonatgruppen, dem umgebenden Wasser zugewandt, zu bilden, was zu einer Selbstassemblierung des sulfonierten Polyesters in einen kugelförmigen Nanopartikel höherer Ordnung führt, ohne dass zusätzliche Reagenzien erforderlich sind. Somit liegt eine höhere Ordnung vor, die den amphiphilen Polyester mit einschließt, wobei das wasserunlösliche hydrophobe Rückgrat und die wasserlöslichen hydrophilen Sulfonatgruppen als Makrotenside agieren. Dies führt zu selbstassoziierenden, selbstassemblierenden, selbstdispergierbaren Nanopartikeln in wässrigem Medium, um mizellenähnliche Aggregate zu erhalten. Die Bildung von Silbernanopartikeln innerhalb der Mizellen und um diese herum ist bei Zugabe von Silbernitrat und Reduktionsmittel ein sekundäres Ereignis.
  • Bei Ausführungsformen werden Verbundstoffe bereitgestellt, die eine sulfonierte Polyestermatrix und eine Mehrzahl von Silbernanopartikeln, die in der Matrix dispergiert sind, aufweisen.
  • Bei Ausführungsformen ist die sulfonierte Polyestermatrix ein verzweigtes Polymer. Bei Ausführungsformen ist die sulfonierte Polyestermatrix ein lineares Polymer. Die Auswahl von verzweigtem oder linearem Polymer kann unter anderem von der nachfolgenden Anwendung des Verbundstoffprodukts abhängen. Lineare Polymere können verwendet werden, um Stränge von Fasern zu bilden oder um eine starke gitterähnliche Struktur zu bilden. Verzweigte Polymere können nützlich sein, um dem entstehenden Verbundstoffmaterial thermoplastische Eigenschaften zu verleihen.
  • Sowohl lineare amorphe als auch verzweigte amorphe sulfonierte Polyesterharze sind alkalische sulfonierte Polyesterharze. Das Alkalimetall in den jeweiligen sulfonierten Polyesterharzen kann unabhängig Lithium, Natrium oder Kalium sein. Bei Ausführungsformen ist die sulfonierte Polyestermatrix aus der Gruppe ausgewählt, bestehend aus Poly(1,2-propylen-5-sulfoisophthalat), Poly(neopentylen-5-sulfoisophthalat), Poly(diethylen-5-sulfoisophthalat), Copoly-(1,2-propylen-5-sulfoisophthalat)-copoly-(1,2-propylen-terphthalat), Copoly-(1,2-propylendiethylen-5-sulfoisophthalat)-copoly-(1,2-propylen-diethylen-terephthalatphthalat), Copoly(ethylen-neopentylen-5-sulfoisophthalat)-copoly-(ethylen-neopentylen-terephthalatphthalat) und Copoly(propoxyliertem-Bisphenol-A)-copoly-(propoxyliertem-Bisphenol-A-5-sulfoisophthalat). Somit ist die sulfonierte Polyestermatrix bei Ausführungsformen Lithium-, Kalium- oder Natriumsalz eines Polymers, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Poly(1,2-propylen-5-sulfoisophthalat), Poly(neopentylen-5-sulfoisophthalat), Poly(diethylen-5-sulfoisophthalat), Copoly-(1,2-propylen-5-sulfoisophthalat)-copoly-(1,2-propylen-terphthalat), Copoly-(1,2-propylendiethylen-5-sulfoisophthalat)-copoly-(1,2-propylen-diethylen-terephthalatphthalat), Copoly(ethylen-neopentylen-5-sulfoisophthalat)-copoly-(ethylen-neopentylen-terephthalatphthalat) und Copoly(propoxyliertem-Bisphenol-A)-copoly-(propoxyliertem-Bisphenol-A-5-sulfoisophthalat).
  • Im Allgemeinen können die sulfonierten Polyester die folgende allgemeine Struktur oder statistische Copolymere davon aufweisen, wobei die n- und p-Segmente getrennt sind.
    Figure DE102016206831A1_0002
    wobei R ein Alkylen mit z. B. 2 bis ungefähr 25 Kohlenstoffatomen ist, wie z. B. Ethylen, Propylen, Butylen, Oxyalkylendiethylenoxid und dergleichen; R' ein Arylen mit z. B. ungefähr 6 bis ungefähr 36 Kohlenstoffatomen ist, wie z. B. Benzylen, Biphenylen, Bis(alkoxy)biphenolen und dergleichen; und p und n die Anzahl von willkürlich wiederholenden Segmenten darstellen, wie z. B. ungefähr 10 bis ungefähr 100.000.
  • Beispiele beinhalten des Weiteren die im US-Patent Nr. 7,312,011 beschriebenen. Spezifische Beispiel für Harze auf Basis von amorphem, alkalischem, sulfoniertem Polyester beinhalten Copoly(ethylen-terephthalat)-copoly-(ethylen-5-sulfo-isophthalat), Copoly(propylen-terephthalat)-copoly(propylen-5-sulfo-isophthalat), copoly(diethylen-terephthalat)-copoly(diethylen-5-sulfo-isophthalat), Copoly(propylen-diethylen-terephthalat)-copoly(propylen-diethylen-5-sulfo-isophthalat), Copoly(propylen-butylen-terephthalat)-copoly(propylen-butylen-5-sulfo-isophthalat), Copoly(propoxyliertes-Bisphenol-A-fumarat)-copoly(propoxyliertes-Bisphenol-A-5-sulfo-isophthalat), Copoly(ethoxyliertes-Bisphenol-A-fumarat)-copoly(ethoxyliertes-Bisphenol-A-5-sulfo-isophthalat) und Copoly(ethoxyliertes-Bisphenol-A-maleat)-copoly(ethoxyliertes-Bisphenol-A-5-sulfo-isophthalat), ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, und wobei das Alkalimetall z. B. ein Natrium-, Lithium- oder Kaliumion ist. Beispiele für Harze auf Basis von kristallinem, alkalischem, sulfoniertem Polyester beinhalten alkalisches Copoly(5-sulfoisophthaloyl)-co-poly(ethylen-adipat), alkalisches Copoly(5-sulfoisophthaloyl)-copoly(propylen-adipat), alkalisches Copoly(5-sulfoisophthaloyl)-copoly(butylen-adipat), alkalisches Copoly(5-sulfo-isophthaloyl)-copoly(pentylen-adipat) und alkalisches Copoly(5-sulfo-isophthaloyl)-copoly(octylen-adipat), alkalisches Copoly(5-sulfo-isophthaloyl)-copoly(ethylen-adipat), alkalisches Copoly(5-sulfo-isophthaloyl)-copoly(propylen-adipat), alkalisches Copoly(5-sulfo-isophthaloyl)-co-poly(butylen-adipat), alkalisches Copoly(5-sulfo-isophthaloyl)-copoly(pentylen-adipat), alkalisches Copoly(5-sulfo-isophthaloyl)-copoly(hexylen-adipat), alkalisches Copoly(5-sulfo-isophthaloyl)-copoly(octylen-adipat), alkalisches Copoly(5-sulfoisophthaloyl)-copoly(ethylene-succinat), alkalisches Copoly(5-sulfoisophthaloyl-copoly(butylen-succinat), alkalisches Copoly(5-sulfoisophthaloyl)-copoly(hexylen-succinat), alkalisches Copoly(5-sulfoisophthaloyl)-copoly(octylen-succinat), alkalisches Copoly(5-sulfo-isophthaloyl)-copoly(ethylen-sebacat), alkalisches Copoly(5-sulfo-isophthaloyl)-copoly(propylen-sebacat), alkalisches Copoly(5-sulfo-isophthaloyl)-copoly(butylen-sebacat), alkalisches Copoly(5-sulfo-isophthaloyl)-copoly(pentylen-sebacat), alkalisches Copoly(5-sulfo-isophthaloyl)-copoly(hexylen-sebacat), alkalisches Copoly(5-sulfo-isophthaloyl)-copoly(octylen-sebacat), alkalisches Copoly(5-sulfo-isophthaloyl)-copoly(ethylen-adipat), alkalisches Copoly(5-sulfo-isophthaloyl)-copoly(propylen-adipat), alkalisches Copoly(5-sulfo-isophthaloyl)-copoly(butylen-adipat), alkalisches Copoly(5-sulfo-isophthaloyl)-copoly(pentylen-adipat), alkalisches Copoly(5-sulfo-isophthaloyl)copoly(hexylen-adipat), Poly(octylen-adipat), ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, und wobei das Alkali ein Metall wie z. B. Natrium, Lithium oder Kalium ist. Bei Ausführungsformen ist das Alkalimetall Lithium.
  • Die linearen amorphen Polyesterharze werden im Allgemeinen durch Polykondensation eines organischen Diols und einer Disäure oder eines Diesters, wobei zumindest eines davon sulfoniert oder ein sulfoniertes difunktionelles Monomer ist, das in der Reaktion mit eingeschlossen ist, und eines Polykondensationskatalysators hergestellt. Für das verzweigte amorphe sulfonierte Polyesterharz können die gleichen Materialien verwendet werden, wobei des Weiteren ein Verzweigungsmittel wie z. B. eine mehrwertige Polysäure oder Polyol mit eingschlossen ist.
  • Beispiele für eine Disäure oder Diester, die für die Herstellung von amorphen Polyestern ausgewählt werden, beinhalten Dicarbonsäuren oder -diester, die aus der Gruppe ausgewählt sind, bestehend aus Terephthalsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, sulfonierter Isopthalsäure, Fumarsäure, Maleinsäure, Itakonsäure, Bernsteinsäure, Bernsteinsäureanhydrid, Dodecylbernsteinsäure, Dodecylbernsteinsäureanhydrid, Glutarsäure, Glutarsäureanhydrid, Adipinsäure, Pimelinsäure, Korksäure, Azelainsäure, Dodecanediacid, Dimethylterephthalat, Diethylterephthalat, Dimethylisophthalat, Diethylisophthalat, Dimethylphthalat, Phthalsäureanhydrid, Diethylphthalat, Dimethylsuccinat, Dimethylfumarat, Dimethylmaleat, Dimethylglutarat, Dimethyladipat, Dimethyldodecylsuccinat und Mischungen davon. Die organische Disäure oder der organische Diester wird z. B. zu ungefähr 45 bis ungefähr 52 Mol.-% des Harzes ausgewählt. Beispiele für Diole, die bei der Erzeugung des amorphen Polyesters verwendet werden, beinhalten Trimethylolpropan, 1,2-Propandiol, 1,3-Propandiol, 1,2-Butandiol, 1,3-Butandiol, 1,4-Butandiol, Pentandiol, Hexandiol, 2,2-Dimethylpropandiol, 2,2,3-Trimethylhexandiol, Heptandiol, Dodecandiol, Bis(hydroxyethyl)-bisphenol A, Bis(2-hydroxypropyl)-bisphenol A, 1,4-Cyclohexandimethanol, 1,3-Cyclohexandimethanol, Xyloldimethanol, Cyclohexanediol, Diethylenglykol, Bis(2-hydroxyethyl)oxid, Dipropylenglykol, Dibutylen und Mischungen davon. Die Menge an ausgewähltem organischem Diol kann variieren und beträgt mehr im Detail z. B. ungefähr 45 bis ungefähr 52 Mol.-% des Harzes. Bei Ausführungsformen umfasst die sulfonierte Polyestermatrix eine Polyolmonomereinheit, die aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus Trimethylolpropan, 1,2-Propandiol, Diethylenglykol und Kombinationen davon. Bei Ausführungsformen umfasst die sulfonierte Polyestermatrix eine Polyolmonomereinheit, die aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus Trimethylolpropan, 1,2-Propandiol, Diethylenglykol und Kombinationen davon.
  • Beispiele für akalisches sulfoniertes difunktionelles Monomer, wobei das Alkali Lithium, Natrium oder Kalium ist, beinhalten Dimethyl-5-sulfo-isophthalat, Dialkyl-5-sulfo-isophthalat-4-sulfo-1,8-naphthalsäureanhydrid, 4-Sulfo-phthalsäure, 4-Sulfophenyl-3,5-dicarbomethoxybenzol, 6-Sulfo-2-naphthyl-3,5-dicarbomethoxybenzol, sulfo-terephthalsäure, Dimethyl-sulfo-terephthalat, Dialkyl-sulfo-terephthalat, Sulfo-ethandiol, 2-Sulfo-propandiol, 2-Sulfo-butandiol, 3-Sulfo-pentandiol, 2-Sulfo-hexandiol, 3-Sulfo-2-methylpentandiol, N,N-Bis(2-hydroxyethyl)-2-aminoethansulfonat, 2-Sulfo-3,3-dimethylpentandiol, Sulfo-p-hydroxybenzoesäure, Mischungen davon und dergleichen. Wirksame Mengen an difunktionellem Monomer von z. B. ungefähr 0,1 bis ungefähr 2 Gew.-% des Harzes können ausgewählt werden.
  • Verzweigungsmittel zur Verwendung bei der Bildung des verzweigten amorphen sulfonierten Polyesters beinhalten z. B. eine mehrwertige Polysäure wie z. B. 1,2,4-Benzol-tricarbonsäure, 1,2,4-Cyclohexantricarbonsäure, 2,5,7-Naphthalentricarbonsäure, 1,2,4-Naphthalentricarbonsäure, 1,2,5-Hexantricarbonsäure, 1,3-Dicarboxyl-2-methyl-2-methylen-carboxylpropan, Tetra(methylen-carboxyl)methan und 1,2,7,8-Octantetracarbonsäure, Säureanhydride davon und Niederalkylester davon, 1 bis ungefähr 6 Kohlenstoffatome; ein mehrwertiges Polyol wie z. B. Sorbitol, 1,2,3,6-Hexantetrol, 1,4-Sorbitan, Pentaerythritol, Dipentaerythritol, Tripentaerythritol, Saccharose, 1,2,4-Butantriol, 1,2,5-Pentatriol, Glycerol, 2-Methylpropantriol, 2-Methyl-1,2,4-butantriol, Trimethylolethan, Trimethylolpropan, 1,3,5-Trihydroxymethylbenzol, Mischungen davon und dergleichen. Die Menge an Verzweigungsmittel wird z. B. mit ungefähr 0,1 bis ungefähr 5 Mol.-% des Harzes ausgewählt.
  • Beispiele für Polykondensationskatalysatoren für amorphe Polyester beinhalten Tetraalkyltitanate, Dialkylzinnoxid wie z. B. Dibutylzinnoxid, Tetraalkylzinn wie z. B. Dibutylzinndilaurat, Dialkylzinnoxidhydroxid wie z. B. Butylzinnoxidhydroxid, Aluminiumalkoxide, Alkylzink, Dialkylzink, Zinkoxid, Zinn(II)oxid oder Mischungen davon; und diese Katalysatoren sind in Mengen von z. B. ungefähr 0,01 Mol.-% bis ungefähr 5 Mol.-% auf Basis der Ausgangsdisäure oder des Ausgangsdiesters ausgewählt, die bzw. der verwendet wurde, um das Polyesterharz zu erzeugen.
  • Wie hier verwendet, beziehen sich Bezugnahmen auf eine ”Partikelgröße” im Allgemeinen auf den medianen Massendurchmesser (MMD) D50 oder den medianen Massendurchmesser der logarithmischen Normalverteilung. Der MMD wird als durchschnittliche Partikeldurchmesser nach Masse angesehen.
  • Bei Ausführungsformen weist der Verbundstoff eine Partikelgröße im Bereich von ungefähr 5 Nanometern (nm) bis ungefähr 500 nm oder ungefähr 10 nm bis ungefähr 200 nm oder ungefähr 20 nm bis ungefähr 100 nm auf. Eine Verbundstoffpartikelgröße von weniger als 100 nm kann bei der Verstärkung von Polymermatrizen ohne Beeinträchtigung der Transparenz und anderer Eigenschaften von Beschichtungen nützlich sein. Siehe Tsavalas, J. G. et al., J. Appl. Polym. Sci., 87: 1825–1836 (2003).
  • Bei Ausführungsformen ist eine Silberbeladung im Verbundstoff im Bereich von ungefähr 100 Teilen pro Million (ppm) bis ungefähr 10.000 ppm oder ungefähr 200 ppm (0,02%) bis ungefähr 5000 ppm (0,5%) oder ungefähr 500 ppm (0,05%) bis ungefähr 1000 ppm (0,1%) vorhanden. Silberbeladungskonzentrationen innerhalb der Bereiche können für antibakterielle Anwendungen verwendet werden. Geringere Silberkonzentrationen könnten für katalytische Anwendungen ausreichend sein; Konzentrationen von AgNPs so niedrig wie 1 ppm wurden in der Literatur verwendet. Siehe Ghosh, S. K. et al., Langmuir. 18(23): 8756–8760 (2002).
  • Bei Ausführungsformen weisen die Silbernanopartikel eine Partikelgröße im Bereich von ungefähr 2 nm bis ungefähr 50 nm oder ungefähr 10 nm bis ungefähr 50 nm oder ungefähr 20 nm bis ungefähr 50 nm auf. Silbernanopartikel mit einem Durchmesser von weniger als 100 nm absorbieren Licht vorwiegend unter 500 nm. Diese Eigenschaft ist nützlich, da sie ermöglicht, dass die AgNPs in Kombination mit Fluoreszenzemissionsnachweis verwendet werden, weil die meisten Fluorophore eine Wellenlänge von mehr als 500 nm abgeben, wodurch das Löschen des Signals minimiert wird.
  • Bei Ausführungsformen können die Silbernanopartikel ausschließlich elementares Silber umfassen oder können ein Silberverbundstoff sein, einschließlich Verbundstoffen mit anderen Metallen. Solche Metall-Silber-Verbundstoffe können eines oder beides von (i) einem oder mehreren anderen Metallen und (ii) einem oder mehreren Nicht-Metallen beinhalten. Geeignete andere Metalle beinhalten z. B. Al, Au, Pt, Pd, Cu, Co, Cr, In und Ni, insbesondere die Übergangsmetalle, z. B. Au, Pt, Pd, Cu, Cr, Ni, und Mischungen davon. Beispielhafte Metallverbundstoffe sind Au-Ag, Ag-Cu, Au-Ag-Cu, and Au-Ag-Pd. Geeignete Nicht-Metalle im Metallverbundstoff beinhalten z. B. Si, C und Ge. Die diversen Komponenten des Silberverbundstoffs können in einer Menge im Bereich von z. B. ungefähr 0,01 Gew.-% bis ungefähr 99,9 Gew.-%, insbesondere ungefähr 10 Gew.-% bis ungefähr 90 Gew.-%, vorhanden sein. Bei Ausführungsformen ist der Silberverbundstoff eine Metalllegierung, die aus Silber und einem, zwei oder mehr anderen Metallen zusammengesetzt ist, wobei Silber z. B. zumindest ungefähr 20 Gew.-% der Nanopartikel, insbesondere mehr als ungefähr 50 Gew.-% der Nanopartikel, umfasst. Falls nicht anderweitig angemerkt, beinhalten die hier angeführten Gewichtsprozentsätze der Komponenten der silberhaltigen Nanopartikel den Stabilisator nicht.
  • Auch wenn andere Metalle verwendet werden können, haben nur gewisse antibakterielle Eigenschaften. Bei Ausführungsformen können Co, Cu, Ni, Au und Pd in einem Silberverbundstoff verwendet werden, wobei das Co, Cu, Ni, Au, Pd oder eine Mischung oder Kombination davon antibakterielle und/oder antimikrobielle Eigenschaften verleihen kann. Siehe z. B. Yasuyuki M, Kunihiro K, Kurissery S, et al. Biofouling, Okt. 2010; 26(7): 851–8), die Co, Cu, Ni sowie Au (und Pd) beschreiben. Bei Ausführungsformen werden Ag und Cu ausgewählt. Bei anderen Ausführungsformen können Verbundstoffe, die Pt, Al, Cr, In und Mischungen und Kombinationen davon beinhalten, ausgewählt werden.
  • Bei Ausführungsformen enthalten die vorliegenden Druckfarbenzusammensetzungen einen Verbundstoff, der eine sulfonierte Polyestermatrix umfasst, wobei eine Mehrzahl von Silbernanopartikeln in der Matrix dispergiert ist, wobei die Silbernanopartikel einen Verbundstoff umfassen, der Silber und ein oder mehrere andere Metalle umfasst; wobei die Silbernanopartikel einen Verbundstoff umfassen, der Silber und ein oder mehrere Nicht-Metalle umfasst; oder wobei die Silbernanopartikel einen Verbundstoff umfassen, der Silber, ein oder mehrere andere Metalle und ein oder mehrere Nicht-Metalle umfasst.
  • Silbernanopartikel, die aus einem Silberverbundstoff zusammengesetzt sind, können z. B. unter Verwendung einer Mischung (i) einer oder mehrerer Silberverbindungen (insbesondere silber(I)ionhaltiger Verbindungen) und (ii) eines oder mehrerer weiterer Metallsalze oder eines oder mehrerer weiterer Nicht-Metalle während des Reduktionsschritts hergestellt werden.
  • Der Fachmann wird verstehen, dass Metalle, bei denen es sich nicht um Silber handelt, nützlich sein und gemäß den hier offenbarten Verfahren hergestellt werden können. Somit können z. B. Verbundstoffe mit Nanopartikeln von Kupfer, Gold, Palladium oder Verbundstoffen solcher beispielhaften Metalle hergestellt werden. Siehe z. B. Adams CP, Walker KA, Obare SO, Docherty KM, PLoS One. 20. Jan. 2014; 9(1): e85981. doi: 10.1371/journal.pone.0085981, eCollection 2014, die Palladium als antimikrobielles Mittel beschreiben.
  • Bei Ausführungsformen können die Verbundstoffe weitere nanostrukturierte Materialien umfassen, wie z. B. Kohlenstoffnanoröhrchen (CNTs, einschließlich einwandig, doppenwandig und mehrwandig), Graphenbögen, Nanobänder, Nanoanionen, hohle Nanoschalenmetalle, Nanodrähte und dergleichen, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Bei Ausführungsformen können CNTs in Mengen hinzugefügt werden, die die elektrische und thermische Leitfähigkeit verbessern.
  • Bei Ausführungsformen werden Verfahren bereitgestellt, umfassend das Erhitzen eines sulfonierten Polyesterharzes in Wasser, das Hinzufügen einer Lösung von Silber(I)ion zum erhitzten Harz in Wasser zur Bildung einer Mischung, das Hinzufügen einer Lösung eines Reduktionsmittels zur Mischung, wodurch eine Emulsion von Verbundstoffpartikeln gebildet wird, die eine sulfonierte Polyestermatrix und eine Mehrzahl von Silbernanopartikeln umfassen, die in der sulfonierten Polyestermatrix angeordnet sind.
  • Bei Ausführungsformen wird das Erhitzen bei einer Temperatur von ungefähr 65°C bis ungefähr 90°C durchgeführt.
  • Bei Ausführungsformen ist eine Quelle von Silber(I)ion aus Silbernitrat, Silbersulfonat, Silberfluorid, Silberperchlorat, Silberlactat, Silbertetrafluorborat, Silberoxid und Silberacetat ausgewählt. Silbernitrat ist ein üblicher Silberionenvorläufer für die Synthese von AgNPs.
  • Bei Ausführungsformen wird das Reduktionsmittel aus Ascorbinsäure, Trinatriumcitrat, Glukose, Galaktose, Maltose, Laktose, Gallussäure, Rosmarinsäure, Koffeinsäure, Tanninsäure, Dihydrokoffeinsäure, Quercetin, Natriumborhydrid, Kaliumborhydrid, Hydrazinhydrat, Natriumhypophosphit und Hydroxylaminhydrochlorid ausgewählt. Bei Ausführungsformen können die Reduktionsmittel für die Synthese von AgNPs Natriumborhydrid oder Natriumcitrat beinhalten. Die Auswahl eines geeigneten Reduktionsmittels kann Zugang zu gewünschten Nanopartikelmorphologien bereitstellen. Beispielsweise wurde während einer Studie zur Quantifizierung von Vitamin-C-Tabletten beobachtet, dass Ascorbinsäure Silbernanoplattenformen bereitstellt. Siehe Rashid et al., J. Pharm. Sci. 12(1): 29–33 (2013).
  • Bei Ausführungsformen können hier offenbarte Verfahren für die Herstellung von Verbundstoffen mit einem relativ geringen Feststoffgehalt besonders gut geeignet sein. Unter solchen Bedingungen können Silberion und Reduktionsmittel auf einfache Weise durch die Polymermatrix diffundieren. Was Silberion betrifft, so kann eine einfache Diffusion die Gleichmäßigkeit der Verteilung von Silber in der gesamten Matrix verbessern.
  • Im Kontext von antimikrobiellen Beschichtungen wurde indiziert, dass kolloidales Silber als Katalysator arbeitet, der das Enzym deaktivieren, das einzellige Bakterien, Pilze und Viren für deren Stoffwechsel verwenden. Viele krankheitserregende Organismen können in der Gegenwart von sogar geringfügigen Spuren von Silber wirksam beseitigt werden. Tatsächlich ist kolloidales Silber gegen mehr als 650 unterschiedliche krankheitserregende Pathogene wirksam. Im Gegensatz zu Antibiotika wurden bislang keine silberresistenten Stämme identifiziert.
  • Tests haben gezeigt, dass die verzweigten sulfonierten Polyester-(BSPE-) und linearen (unverzweigten) SPE-Silbernanopartikel in ihrem ursprünglichen Zustand, d. h. ohne andere Druckfarbenformulierungskomponenten, ausgezeichnete antibakterielle Eigenschaften aufweisen. Dies wurde qualitativ analysiert, indem ein Filterpapier mit einer Porengröße von 1 Mikrometer kurz in eine bestimmte Lösung getaucht wurde, die Membran auf einem Nähragar platziert wurde, das eine Bakterienkultur enthielt, die auf die Oberfläche gestrichen worden war, und die Platte für 2 bis 3 Tage bei 40°C inkubiert wurde, um ein Bakterienwachstum zu ermöglichen. Die freie Abstandszone um die Membran herum indiziert die Hemmung des Bakterienwachstums in dieser Region.
  • Die vorliegende Druckfarbe ist insbesonders für indirekte Druckanwendungen geeignet, wobei die Druckfarbe das Zwischenaufnahmeelement benetzt, wodurch die Bildung eines transienten Bildes auf dem Zwischenaufnahmeelement ermöglicht wird, während gleichzeitig eine reizinduzierte Eigenschaftsänderung erfolgt, die die Trennung vom Zwischenaufnahmeelement im Übertragungsdruckschritt ermöglicht. Bei Ausführungsformen trocknet die Druckfarbe, während sie sich auf dem Zwischenübertragungselement befindet, teilweise oder vollständig.
  • Vorliegende Druckfarbenzusammensetzungen sind insbesonders für indirekte Drucksysteme geeignete, sind mit unterschiedlichen Drucksubsystemen kompatibel, darunter Strahlausstoß- und Übertragungssubsysteme, und ermöglichen einen qualitativ hochwertigen Druck bei hoher Geschwindigkeit. Bei Ausführungsformen ermöglichen vorliegende Druckfarbenzusammensetzungen Benetzungs- und Übertragungsubsysteme und liefern in Bezug auf diese eine gute Leistung, wobei sie akzeptable Benetzungscharakteristika in Kombination mit akzeptablen Trenn- und Übertragungscharakteristika zeigen.
  • Die vorliegenden Druckfarbenzusammensetzungen können ausschließlich aus Wasser bestehen oder können eine Mischung von Wasser und einer wasserlöslichen oder wasservermischbaren Komponente, als Colösungsmittel, Befeuchtungsmittel oder dergleichen (im Folgenden Colösungsmittel) bezeichnet, wie z. B. Alkohole und Alkoholderivate, darunter aliphatische Alkohole, aromatische Alkohole, Diale, Glykolether, Polyglykolether, langkettige Alkohole, primäre aliphatische Alkohole, sekundäre aliphatische Alkohole, 1,2-Alkohole, 1,3-Alkohole, 1,5-Alkohole, Ethylenglykolalkylether, Propylenglykolalkylether, methoxyliertes Glycerol, ethoxyliertes Glycerol, höhere Homologe von Polyethylenglykolalkylether, und dergleichen umfassen, wobei spezifische Beispiele Ethylenglykol, Propylenglykol, Ddiethylenglykole, Glycerin, Dipropylenglykole, Polyethylenglykole, Polypropylenglykole, Trimethylolpropan, 1,5-Pentandiol, 2-Methyl-1,3,-propandiol, 2-Ethyl-2-hydroxymethyl-1,3-propandiol, 3-Methoxybutanol, 3-Methyl-1,5-pentandiol, 1,3-Propandiol, 1,4-Butandiol, 2,4-Heptandiol und dergleichen beinhalten; außerdem geeignet sind Amide, Ether, Harnstoff, substituierte Harnstoffe wie z. B. Thioharnstoff, Ethylenharnstoff, Alkylharnstoff, Alkylthioharnstoff, Dialkylharnstoff und Dialkylthioharnstoff, Carbonsäuren und deren Salze wie z. B. 2-Methylpentansäure, 2-Ethyl-3-propylacrylsäure, 2-Ethyl-hexansäure, 3-Ethoxyproponsäure und der gleichen, Ester, Organosulfide, Organosulfoxide, Sulfone (wie z. B. Sulfolan), Carbitol, Butylcarbitol, Cellusolve, Ether, Tripropylenglykolmonomethylether, Etherderivate, Hydroxyether, Am inoalkohole, Ketone, N-Methylpyrrolidinon, 2-Pyrrolidinon, Cyclohexylpyrrolidon, Amide, Sulfoxide, Lactone, Polyelectrolyten, Methylsulfonylethanol, Imidazol, 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon, Betain, Zucker wie z. B. 1-Desoxy-D-galactitol, Mannitol und Inositol und dergleichen, substituierte und unsubstituierte Formamide, substituierte und unsubstituierte Acetamide und andere wasserlösliche oder wasservermischbaren Materialien sowie Mischungen davon Bei Ausführungsformen wird das Colösungsmittel aus der Gruppe ausgewählt, bestehend aus Ethylenglykol, N-Methylpyrrolidon, methoxyliertem Glycerol, ethoxyliertem Glycerol und Mischungen davon.
  • Wenn Mischungen von Wasser und wasserlöslichen oder wasservermischbaren organischen Lösungsmittelflüssigkeiten als flüssiges Vehikel ausgewählt werden, können die Bereiche des Verhältnisses von Wasser zu organischem Colösungsmittel ein beliebiges geeignetes oder gewünschtes Verhältnis sein, bei Ausführungsformen ungefähr 100:0 bis ungefähr 30;70 oder ungefähr 97:3 bis ungefähr 40:60 oder ungefähr 95:5 bis ungefähr 60:40. Die Nicht-Wasserkomponente des flüssigen Vehikels dient als Befeuchtungsmittel oder Colösungsmittel, das einen Siedepunkt höher jenem von Wasser (100°C) aufweist. Das ausgewählte Colösungsmittel ist eines, das sich ohne Phasentrennung mit Wasser vermischt; somit wird ein Colösungsmittel ausgewählt, das eine mit Wasser kompatible Polarität aufweist. Die organische Komponente des Druckfarbenvehikels kann auch dazu dienen, die Druckfarbenoberflächenspannung zu modifizieren, die Druckfarbenviskosität zu modifizieren, den Farbstoff aufzulösen oder zu dispergieren und/oder die Trocknungscharakteristika der Druckfarbe zu beeinflussen. Bei Ausführungsformen wird die Druckfarbe von Papiersubstraten stärker als von Kunststoffmedien wie z. B. bei Druckfarben auf Lösungsmittelbasis angezogen.
  • Die wasserlöslichen oder wasservermischbaren organischen Stoffe, die in der Druckfarbenformulierung verwendet werden, können in Bezug auf Oberflächenspannung, Trocknung, Verlauf usw. hilfreich sein. Bei Ausführungsformen bildet Wasser mehr als 50% der Formulierung, bei Ausführungsformen umfasst Wasser ungefähr 60% bis ungefähr 70% der Druckfarbenzusammensetzung. Somit sind die vorliegenden Druckfarbenzusammensetzungen vorwiegend wässrig.
  • Bei gewissen Ausführungsformen wird das Colösungsmittel aus der Gruppe ausgewählt, bestehend aus Sulfolan, Methylethylketon, Isopropanol, 2-Pyrrolidinon, Polyethylenglykol und Mischungen davon.
  • Die Gesamtmenge an flüssigem Vehikel kann in einer beliebigen geeigneten oder gewünschten Menge bereitgestellt werden. Bei Ausführungsformen ist das flüssige Vehikel in einer Menge von ungefähr 75 Gew.-% bis ungefähr 97 Gew.-% oder ungefähr 80 Gew.-% bis ungefähr 95 Gew.-% oder ungefähr 85 Gew.-% bis ungefähr 95 Gew.-% in Bezug auf das Gesamtgewicht der Druckfarbenzusammensetzung in der Druckfarbenzusammensetzung vorhanden.
  • Die vorliegende Druckfarbenzusammensetzung kann auch einen Farbstoff enthalten. Bei vorliegenden Ausführungsformen kann ein beliebiger geeigneter oder gewünschter Farbstoff verwendet werden, darunter Pigmente, Färbemittel, Färbemitteldispersionen, Pigmentdispersionen und Mischungen und Kombinationen davon.
  • Der Farbstoff kann in Form einer Farbstoffdispersion bereitgestellt werden. Bei Ausführungsformen weist die Farbstoffdispersion eine durchschnittliche Partikelgröße von ungefähr 20 Nanometern (nm) bis ungefähr 500 nm oder ungefähr 20 nm bis ungefähr 400 nm oder ungefähr 30 nm bis ungefähr 300 nm auf. Bei Ausführungsformen wird der Farbstoff aus der Gruppe ausgewählt, bestehend aus Färbemitteln, Pigmenten und Kombinationen davon, und optional ist der Farbstoff eine Dispersion, die einen Farbstoff, ein optionales Tensid und ein optionales Dispergiermittel umfasst.
  • Wie angemerkt, kann bei vorliegenden Ausführungsformen ein beliebiger geeigneter oder gewünschter Farbstoff ausgewählt werden. Der Farbstoff kann ein Färbemittel, ein Pigment oder eine Mischung davon sein. Beispiele für geeignete Färbemittel beinhalten anionische Färbemittel, kationische Färbemittel, nicht-ionische Färbemittel, zwitterionische Färbemittel und dergleichen. Spezifische Beispiele für geeignete Färbemittel beinhalten Lebensmittel-Färbemittel wie z. B. Food Black No. 1, Food Black No. 2, Food Red No. 40, Food Blue No. 1, Food Yellow No. 7 und dergleichen, FD-&-C-Färbemittel, Acid-Black-Färbemittel (Nr. 1, 7, 9, 24, 26, 48, 52, 58, 60, 61, 63, 92, 107, 109, 118, 119, 131, 140, 155, 156, 172, 194 und dergleichen), Acid-Red-Färbemittel (Nr. 1, 8, 32, 35, 37, 52, 57, 92, 115, 119, 154, 249, 254, 256 und dergleichen), Acid-Blue-Färbemittel (Nr. 1, 7, 9, 25, 40, 45, 62, 78, 80, 92, 102, 104, 113, 117, 127, 158, 175, 183, 193, 209 und dergleichen), Acid-Yellow-Färbemittel (Nr. 3, 7, 17, 19, 23, 25, 29, 38, 42, 49, 59, 61, 72, 73, 114, 128, 151 und dergleichen), Direct-Black-Färbemittel (No. 4, 14, 17, 22, 27, 38, 51,112,117,154,168 und dergleichen), Direct-Blue-Färbemittel (Nr. 1, 6,8, 14, 15, 25, 71, 76, 78, 80, 86, 90, 106,108, 123, 163, 165, 199, 226 und dergleichen), Direct-Red-Färbemittel (Nr. 1, 2, 16, 23, 24, 28, 39, 62, 72, 236 und dergleichen), Direct-Yellow-Färbemittel (Nr. 4, 11, 12, 27, 28, 33, 34, 39, 50, 58, 86, 100, 106, 107, 118, 127, 132, 142, 157 und dergleichen), Reaktivfärbemittel wie z. B. Reactive-Red-Färbemittel (Nr. 4, 31, 56, 180 und dergleichen), Reactive-Black-Färbemittel (Nr. 31 und dergleichen), Reactive-Yellow-Färbemittel (Nr. 37 und dergleichen); Anthrachinonfärbemittel, Monoazofärbemittel, Disazofärbemittel, Phthalocyaninderivative, darunter diverse Phthalocyaninsulfonatsalze, Aza(18)annulene, Formazan-Kupfer-Komplexe, Triphenodioxazine und dergleichen; sowie Mischungen davon.
  • Beispiele für geeignete Pigmente beinhalten Schwarz-Pigmente, Weiß-Pigmente, Cyano-Pigmente, Magenta-Pigmente, Gelb-Pigmente und dergleichen. Des Weiteren können Pigmente organische oder anorganische Partikel sein. Geeignete anorganische Pigmente beinhalten Industrieruß. Andere anorganische Pigmente können jedoch geeignet sein, wie z. B. Titanoxid, Kobaltblau (CoO-Al2O3), Chromgelb (PbCrO4) und Eisenoxid. Geeignete organische Pigmente beinhalten z. B. Azopigmente, darunter Diazopigmente und Monoazopigmente, polycyclische Pigmente (z. B. Phthalocyaninpigmente wie z. B. Phthalocyaninblau und Phthalocyaningrün), Perylenpigmente, Perinonpigmente, Anthrachinonpigmente, Chinacridonpigmente, Dioxazinpigmente, Thioindigopigmente, Isoindolinonpigmente, Pyranthronpigmente und Chinophthalonpigmente), unlösliche Färbemittelchelate (z. B. basische Färbern und saure Färbemitteltypchelate), Nitropigmente, Nitrosopigmente, Anthanthronpigmente wie z. B. PR168 und dergleichen. Repräsentative Beispiele für Phthalocyaninblau und -grün beinhalten Kupfer-Phthalocyaninblau, Kupfer-Phthalocyaningrün und Derivate davon (Pigment Blue 15, Pigment Green 7 und Pigment Green 36). Repräsentative Beispiele für Chinacridone beinhalten Pigment Orange 48, Pigment Orange 49, Pigment Red 122, Pigment Red 192, Pigment Red 202, Pigment Red 206, Pigment Red 207, Pigment Red 209, Pigment Violet 19 und Pigment Violet 42. Repräsentative Beispiele für Anthrachinone beinhalten Pigment Red 43, Pigment Red 194, Pigment Red 177, Pigment Red 216 und Pigment Red 226. Repräsentative Beispiele für Perylene beinhalten Pigment Red 123, Pigment Red 149, Pigment Red 179, Pigment Red 190, Pigment Red 189 und Pigment Red 224. Repräsentative Beispiele für Thioindigos beinhalten Pigment Red 86, Pigment Red 87, Pigment Red 88, Pigment Red 181, Pigment Red 198, Pigment Violet 36 und Pigment Violet 38. Repräsentative Beispiele für heterocyclisches Gelb beinhalten Pigment Yellow 1, Pigment Yellow 3, Pigment Yellow 12, Pigment Yellow 13, Pigment Yellow 14, Pigment Yellow 17, Pigment Yellow 65, Pigment Yellow 73, Pigment Yellow 74, Pigment Yellow 90, Pigment Yellow 110, Pigment Yellow 117, Pigment Yellow 120, Pigment Yellow 128, Pigment Yellow 138, Pigment Yellow 150, Pigment Yellow 151, Pigment Yellow 155 und Pigment Yellow 213. Solche Pigmente sind entweder in Pulver- oder in Presskuchenform von einer Reihe von Quellen im Handel erhältlich, darunter BASF Corporation, Engelhard Corporation und Sun Chemical Corporation. Beispiele für Schwarz-Pigmente, die verwendet werden können, beinhalten Kohlenstoffpigmente. Das Kohlenstoffpigment kann beinahe jedes im Handel erhältliche Kohlenstoffpigment sein, das eine akzeptable optische Dichte und akzeptable Druckcharakteristika bereitstellt. Kohlenstoffpigmente, die sich für eine Verwendung im vorliegenden System und Verfahren eignen, beinhalten Industrieruß, Graphit, Glaskohlenstoff, Holzkohle und Kombinationen davon, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Solche Kohlenstoffpigmente können mithilfe einer Vielzahl von bekannten Verfahren hergestellt werden, wie z. B. eines Kanalverfahrens, eines Kontaktverfahrens, eines Ofenverfahrens, eines Acetylenverfahrens oder eines thermischen Verfahrens, und sind im Handeln von Anbietern wie Cabot Corporation, Columbian Chemicals Company, Evonik und E. I. DuPont de Nemours and Company erhältlich. Geeignete Industrierußpigmente beinhalten Cabot-Pigmente wie z. B. die Pigmente MONARCH 1400, MONARCH 1300, MONARCH 1100, MONARCH 1000, MONARCH 900, MONARCH 880, MONARCH 800, MONARCH 700, CAB-O-JET 200, CAB-O-JET 300, REGAL, BLACK PEARLS, ELFTEX, MOGUL, und VULCAN; Columbian-Pigmente wie z. B. RAVEN 5000 und RAVEN 3500; Evonik-Pigmente wie z. B. Color Black FW 200, FW 2, FW 2 V, FW 1, FW18, FW S160, FW S170, Special Black 6, Special Black 5, Special Black 4A, Special Black 4, PRINTEX U, PRINTEX 140U, PRINTEX V und PRINTEX 140 V, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Die obige Liste von Pigmenten beinhaltet nicht-modifizierte Pigmentpartikel, kleinmolekulare angebundene Pigmentpartikel und polymerdispergierte Pigmentpartikel. Andere Pigmente können ebenfalls ausgewählt werden, wie auch Mischungen davon. Die Pigmentpartikelgröße ist wünschenswerterweise so klein wie möglich, um eine stabile kolloidale Suspension der Partikel im flüssigen Vehikel zu ermöglichen und ein Verstopfen der Druckfarbenkanäle zu verhindern, wenn die Druckfarbe in einem thermischen Tintenstrahldrucker oder einem piezoelektrischen Tintenstrahldrucker verwendet wird.
  • Der Farbstoff kann in einer beliebigen gewünschten oder wirksamen Menge in der Druckfarbenzusammensetzung vorhanden sein, bei Ausführungsformen kann der Farbstoff in einer Menge von ungefähr 0,05 Gew.-% bis ungefähr 15 Gew.-% oder ungefähr 0,1 Gew.-% bis ungefähr 10 Gew.-% oder ungefähr 1 Gew.-% bis ungefähr 5 Gew.-% in Bezug auf das Gesamtgewicht der Druckfarbenzusammensetzung vorhanden sein.
  • Die offenbarten Druckfarben können auch ein Tensid enthalten. Beispiele für geeignete Tenside beinhalten ionische Tenside, anionische Tenside, kationische Tenside, nicht-ionische Tenside, zwitterionische Tenside und dergleichen sowie Mischungen davon. Beispiele für geeignete Tenside beinhalten Alkylpolyethylenoxide, Alkylphenylpolyethylenoxide, Polyethylenoxidblockcopolymere, acetylenische Polyethylenoxide, Polyethylenoxid(di)ester, Polyethylenoxidamine, protonierte Polyethylenoxidamine, protonierte Polyethylenoxidamine, protonierte Polyethylenoxidamide, Dimethiconcopolyole, substituierte Aminoxoide und dergleichen; wobei spezifische Beispiele beinhalten: Verbindungen vom primärem, sekundärem und tertiärem Aminsalz wie z. B. Chlorwasserstoffsäuresalze, Essigsäuresalze von Laurylamin, Kokosnussam in, Stearylamin, Kolofoniumam in; Verbindungen vom quaternären Ammoniumsalztyp wie z. B. Lauryltrimethylammoniumchlorid, Cetyltrimethylammoniumchlorid, Benzyltributylammoniumchlorid, Benzalkoniumchlorid usw.; Verbindungen vom Pyridiniumsalztyp wie z. B. Cetylpyridiniumchlorid, Cetylpyridiniumbromid usw.; nicht-ionisches Tensid wie z. B. Polyoxyethylenalkylether, Polyoxyethylenalkylester, Acetylenalkohole, Acetylenglykole; und andere Tenside wie z. B. 2-Heptadecyl-hydroxyethylim idazolin, Dihydroxyethylstearylam in, Stearyldimethylbetain und Lauryldihydroxyethylbetain; Fluortenside; und dergleichen sowie Mischungen davon. Weitere Beispiele für nicht-ionische Tenside beinhalten Polyacrylsäure, Methalose, Methylzellulose, Ethylzellulose, Propylzellulose, Hydroxyethylzellulose, Carboxy methylzellulose, Polyoxyethylencetylether, Polyoxyethylenlaurylether, Polyoxyethylenoctylether, Polyoxyethylenoctylphenylether, Polyoxyethylenoleylether, Polyoxyethylensorbitanmonolaurat, Polyoxyethylenstearylether, Polyoxyethylennonylphenylether, Dialkylphenoxypoly(ethylenoxy)ethanol, erhältlich von Rhone-Poulenc als IGEPAL CA-210TM IGEPAL CA-520TM, IGEPAL CA-720TM, IGEPAL CO-890TM, IGEPAL CO-720TM IGEPAL CO-290TM, IGEPAL CA-21OTM, ANTAROX 890TM und ANTAROX 897TM Andere Beispiele für geeignete nicht-ionische Tenside beinhalten Blockcopolymer von Polyethylenoxid und Polypropylenoxid, darunter jene, die als SYNPERONICTM PE/F erhältlich sind, wie z. B. SYNPERONICTM PE/F 108. Andere Beispiele für geeignete anionische Tenside beinhalten Sulfate und Sulfonate, Natriumdodecylsulfat (SDS), Natriumdodecylbenzolsulfonat, Natriumdodecylnaphthalensulfat, Dialkylbenzolalkylsulfate und -sulfonate, Säuren wie z. B. Abitinsäure, erhältlich von Sigma-Aldrich, NEOGEN RTM, NEOGEN SCTM erhältlich von Daiichi Kogyo Seiyaku, Kombinationen davon und dergleichen. Andere Beispiele für geeignete anionische Tenside beinhalten DOWFAXTM 2A1, ein Alkyldiphenyloxiddisulfonat von Dow Chemical Company, und/oder TAYCA POWER BN2060 von Tayca Corporation (Japan), wobei es sich um verzweigte Natriumdodecylbenzolsulfonate handelt. Andere Beispiele für geeignete kationische Tenside, die für gewöhnlich positiv geladen sind, beinhalten Alkylbenzyldimethylammoniumchlorid, Dialkylbenzolalkylammoniumchlorid, Lauryltrimethylammoniumchlorid, Alkylbenzylmethylammoniumchlorid, Alkylbenzyldimethylammoniumbromid, Benzalkoniumchlorid, Cetylpyridiniumbromid, C12-, C15-, C17-Trimethylammoniumbromide, Halidsalze von quaternisierten Polyoxyethylalkylaminen, Dodecylbenzyltriethylammoniumchlorid, MIRAPOLTM und ALKAQUATTM, erhältlich von Alkaril Chemical Company, SANIZOLTM (Benzalkoniumchlorid), erhältlich von Kao Chemicals, und dergleichen sowie Mischungen davon. Mischungen von beliebigen zwei oder mehr Tensiden können verwendet werden.
  • Das optionale Tensid kann in einer beliebigen gewünschten oder wirksamen Menge vorhanden sein, bei Ausführungsformen ist das Tensid in einer Menge von ungefähr 0,01 bis ungefähr 5 Gew.-% auf Basis des Gesamtgewichts der Druckfarbenzusammensetzung vorhanden. Es sei angemerkt, dass die Tenside in manchen Fällen als Dispergiermittel genannt sind.
  • Die Druckfarbenzusammensetzung kann des Weiteren Vernetzungsmittel umfassen. Bei Ausführungsformen ist das Vernetzungsmittel ein Organoamin, eine aromatische Dihydroxyverbindung, Isocyanat, ein Peroxid, ein Metalloxid oder dergleichen sowie Mischungen davon. Eine Vernetzung kann die physikalischen Eigenschaften der mit der Druckfarbenzusammensetzung erzeugten Bilder weiter verbessern. Das Vernetzungsmittel kann in einer beliebigen gewünschten oder wirksamen Menge vorhanden sein, bei Ausführungsformen von ungefähr 0,1 Gew.-% bis ungefähr 20 Gew.-% oder von 5 Gew.-% bis ungefähr 15 Gew.-% auf Basis des Gesamtgewichts der Druckfarbenzusammensetzung.
  • Die Druckfarbenzusammensetzung kann des Weiteren Zusatzstoffe umfassen. Optionale Zusatzstoffe, die in den Druckfarbenzusammensetzungen beinhaltet sein können, beinhalten Biozide, Fungizide, pH-Wert kontrollierende Mittel wie z. B. Säuren oder Basen, Phosphatsalze, Carboxylatsalze, Sulfitsalze, Aminsalze, Pufferlösungen und dergleichen, Sequestriermittel wie z. B. EDTA (Ethylendieamintetraessigsäure), Viskositätsmodifikatoren, Verlaufsmittel und dergleichen sowie Mischungen davon.
  • Bei Ausführungsformen ist die Druckfarbenzusammensetzung eine Zusammensetzung mit geringer Viskosität. Der Ausdruck ”geringe Viskosität” wird im Gegensatz zu herkömmlichen Druckfarben mit hoher Viskosität wie z. B. Siebdruckdruckfarben verwendet, die zu einer Viskosität von zumindest 1000 Centipoise (cPs) neigen. Bei spezifischen Ausführungsformen weist die hier offenbarte Druckfarbe bei einer Temperatur von ungefähr 30°C eine Viskosität von nicht mehr als ungefähr 100 cPs, nicht mehr als ungefähr 50 cPs oder nicht mehr als ungefähr 20 cPs oder ungefähr 2 cPs bis ungefähr 30 cPs auf, auch wenn die Viskosität außerhalb die Bereiche liegen kann. Bei Verwendung in Tintenstrahldruckanwendungen weisen die Druckfarbenzusammensetzungen im Allgemeinen eine Viskosität auf, die für die Verwendung in den Tintenstrahldruckprozessen geeignet ist. Beispielsweise beträgt die Druckfarbenviskosität bei thermischen Tintenstrahldruckanwendungen bei Raumtemperatur (d. h. ungefähr 25°C) zumindest ungefähr 1 Centipoise, nicht mehr als ungefähr 10 Centipoise, nicht mehr als ungefähr 7 Centipoise oder nicht mehr als ungefähr 5 Centipoise, auch wenn die Viskosität außerhalb dieser Bereiche liegen kann. Beim piezoelektrischen Tintenstrahldruck beträgt die Druckfarbenviskosität bei der Strahlausstoßtemperatur zumindest ungefähr 2 Centipoise, zumindest ungefähr 3 Centipoise, nicht mehr als ungefähr 20 Centipoise, nicht mehr als ungefähr 15 Centipoise oder nicht mehr als ungefähr 10 Centipoise, auch wenn die Viskosität außerhalb dieser Bereiche liegen kann. Die Strahlausstoßtemperatur kann so niedrig wie ungefähr 20 bis 25°C sein und kann so hoch wie ungefähr 70°C, so hoch wie ungefähr 50°C oder so hoch wie ungefähr 40°C sein, auch wenn die Strahlausstoßtemperatur außerhalb dieser Bereiche liegen kann.
  • Bei gewissen Ausführungsformen weisen die vorliegenden Druckfarbenzusammensetzungen bei einer Temperatur von ungefähr 30°C eine Viskosität von ungefähr 2 Centipoise bis ungefähr 20 Centipoise auf.
  • Die vorliegenden Druckfarbenzusammensetzungen weisen ausgewählte Oberflächenspannungscharakteristika auf, die Benetzungs- und Trennungseigenschaften bereitstellen, die sich für indirekte Druckanwendungen eignen. Bei Ausführungsformen wird die Druckfarbenzusammensetzung so ausgewählt, dass eine Oberflächenspannung, eine Viskosität und eine Partikelgröße bereitgestellt werden, die sich für eine Verwendung in einem piezoelektrischen Tintenstrahldruckkopf eignen.
  • Bei Ausführungsformen weist die Druckfarbenzusammensetzung eine Oberflächenspannung von ungefähr 15 Dyn pro Zentimeter bis ungefähr 50 Dyn pro Zentimeter oder ungefähr 18 Dyn pro Zentimeter bis ungefähr 38 Dyn pro Zentimeter oder ungefähr 20 Dyn pro Zentimeter bis ungefähr 35 Dyn pro Zentimeter auf, auch wenn die Oberflächenspannung außerhalb dieser Bereiche liegen kann.
  • Die Druckfarbenzusammensetzungen können mithilfe eines beliebigen geeigneten Prozesses hergestellt werden, wie z. B. durch einfaches Mischen der Inhaltsstoffe. Ein Prozess beinhaltet das Mischen aller Druckfarbeninhaltsstoffe gemeinsam und Filtrieren der Mischen, um eine Druckfarbe zu erhalten. Druckfarben können hergestellt werden, indem die Inhaltsstoffe vermischt werden, bei Bedarf erhitzt werden, und filtriert werden, worauf die Zugabe beliebiger gewünschter weiterer Zusatzstoffe zur Mischung und das Mischen bei Raumtemperatur unter mäßigem Schütteln folgt, bis eine homogene Mischung erhalten ist, bei Ausführungsformen ungefähr 5 Minuten bis ungefähr 10 Minuten. Alternativ können die optionalen Druckfarbenzusatzstoffe während des Druckfarbenherstellungsprozesses mit den anderen Druckfarbeninhaltsstoffen vermischt werden, was gemäß einer beliebigen gewünschten Verfahrensweise erfolgt, wie z. B. durch Mischen aller Inhaltsstoffe, ggf. Erhitzen, und Filtrieren.
  • Bei einer spezifischen Ausführungsform werden die Druckfarben wie folgt hergestellt: 1) Herstellen eines Verbundstoffs von sulfoniertem Polyester und Silbernanopartikel; 2) Herstellen einer Dispersion eines Farbstoffs, optional mit einem Tensid stabilisiert; 3) Mischen des Verbundstoffs mit der Farbstoffdispersion; 4) optional Filtern der Mischung; 5) Zugeben anderer Komponenten wie z. B. Wasser, Colösungsmittel und optionaler Zusatzstoffe; und 6) optional Filtern der Zusammensetzung.
  • Außerdem wird hier ein Prozess offenbart, der das Anwenden einer Druckfarbenzusammensetzung, wie hier offenbart, auf ein Substrat in einem bildweisen Muster umfasst. Außerdem wird hier ein Prozess offenbart, der das Anwenden einer Druckfarbenzusammensetzung, wie hier offenbart, auf ein Substrat als Mantelschicht umfasst, wobei die Mantelschicht klar, farbig oder eine Kombination davon sein kann. Bei Ausführungsformen umfasst die Druckfarbenzusammensetzung eine klare Mantelschicht.
  • Die Druckfarbenzusammensetzungen können in einem Prozess verwendet werden, der das Integrieren der Druckfarbenzusammensetzung in eine Tintenstrahldruckvorrichtung und das Bewirken, dass Tropfen der Druckfarbe in einem bildweisen Muster auf ein Substrat ausgestoßen werden, beinhaltet. Bei einer spezifischen Ausführungsform verwendet die Druckvorrichtung einen thermischen Tintenstrahldruckprozess, wobei die Druckfarbe in den Düsen in einem bildweisen Muster selektiv erhitzt wird, wodurch bewirkt wird, dass Tropfen der Druckfarbe in einem bildweisen Muster ausgestoßen werden. Bei einer weiteren Ausführungsform verwendet die Druckvorrichtung einen akustischen Tintenstrahlprozess, wobei bewirkt wird, dass dass Tropfen der Druckfarbe in einem bildweisen Muster ausgestoßen werden. Bei einer noch weiteren Ausführungsform verwendet die Druckvorrichtung einen piezoelektrischen Tintenstrahlprozess, wobei Oszillationen von piezoelektrischen Schwingelementen bewirken, dass Tropfen der Druckfarbe in einem bildweisen Muster ausgestoßen werden. Es kann ein beliebiges geeignetes Substrat verwendet werden.
  • Bei einer spezifischen Ausführungsform umfasst der vorliegende Prozess das Integrieren einer wie hier offenbart hergestellten Druckfarbe in eine Tintenstrahldruckvorrichtung, das Ausstoßen von Druckfarbentropfen in einem bildweisen Muster auf ein Zwischenübertragungselement, das Erhitzen des Bilds, um Lösungsmittel teilweise oder vollständig zu trocknen, und das Übertragen der Druckfarbe in einem bildweisen Muster vom Zwischenübertragungselement auf ein Endaufzeichnungssubstrat. Bei einer spezifischen Ausführungsform wird das Zwischenübertragungselement auf eine Temperatur über jener des Endaufzeichnungsbogens und unter jener der Druckfarbe in der Druckvorrichtung erhitzt. Ein Offset- oder indirekter Druckprozess ist außerdem z. B. im US-Patent 5,389,958 offenbart. Bei einer spezifischen Ausführungsform verwendet die Druckvorrichtung einen piezoelektrischen Druckprozess, wobei Oszillationen von piezoelektrischen Schwingelementen bewirken, dass Tropfen der Druckfarbe in einem bildweisen Muster ausgestoßen werden.
  • Es kann ein beliebiger Substrat- oder Aufzeichnungsbogen als Endaufzeichnungsbogen verwendet werden, darunter Normalpapiere wie die Papiere XEROX® 4024, Papiere der XEROX® Image Series, das Papier Courtland 4024 DP, liniertes Notizblockpapier, Hartpostpapier, siliciumdioxidbeschichtete Papier wie z. B. das siliciumdioxidbeschichtete Papier der Sharp Company, JuJo-Papier, das Papier HAMMERMILL LASERPRINT® und dergleichen, Transparenzmaterialien, Gewebe, Textilprodukte, Kunststoffe, Polymerfilme anorganische Substrate wie z. B. Metalle und Holz und dergleichen. Bei Ausführungsformen umfasst das Substrat ein dreidimensionales Substrat. Bei Ausführungsformen umfasst das Substrat medizinische Geräte wie z. B. Katheter, Thermometer, Herz-Stents, programmierbare Schrittmacher, andere medizinische Geräte, Speisekarten, Lebensmittelverpackungsmaterialien, kosmetische Instrumente und Produkte und ein beliebiges anderes gewünschtes dreidimensionales Substrat. Bei weiteren Ausführungsformen umfasst das Substrat individualisierbare digital gedruckte ID-Codes, druckbare Materialien in Kurzauflage, dreidimensionales medizinisches und beliebiges anderes gewünschtes dreidimensionales Substrat.
  • Die folgenden Beispiele werden für eine weitere Definition diverser Spezies der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt. Diese Beispiele sollen lediglich veranschaulichend sein und den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken. Alle Teile und Prozentsätze sind außerdem nach Gewicht ausgewiesen, außer wenn anderweitig angegeben. Tabelle 1
    Bakterienprobe Beschreibung Inkubation in Stunden bei 37°C Erwartete Ergebnisse Beobachtung
    Ansässige und/oder vorübergehende Hautbakterien Direkter Kontakt von Finger mit Agarplatte 24 Stunden Wachstum im Bereich des Fingerabdrucks Weiße und gelbe Kolonien
    Siehe Figur 2 ”Fingerabdruck”-Bakterien + tauchbeschichtetes BSPE allein Figur 2, Quadrant 1 24 Stunden Wachstum Wachstum
    ”Fingerabdruck”-Bakterien + tauchbeschichtete AgNPs, über Citratreduktionsverfahren hergestellt – Figur 2, Quadrant 2 24 Stunden Hemmungszone Hemmungszone
    ”Fingerabdruck”-Bakterien + tauchbeschichtetes BSPE-Ag – kein Reduktionsmittel, Figur 2, Quadrant 3 24 Stunden Hemmungszone Hemmungszone
    ”Fingerabdruck”-Bakterien + tauchbeschichtetes BSPE-Ag-Citratreduktion, Figur 2, Quadrant 4 24 Stunden Hemmungszone Hemmungszone
    Siehe Figur 4 Ausgestrichene Bakterienprobe einer Kolonie von ansässigen und/oder Hautbakterien (Bakterien sind aus der ersten Reihe in dieser Tabelle) auf Platte; kein antibakterielles Mittel. 72 Stunden Wachstum Gelb, dichter Rasen
    Siehe Figur 5 Auf Nitrozellulosemembran saugfiltrierte Druckfarbe von Beispiel 3, auf Platte platziert, die mit Bakterien aus einer obigen Reihe geimpft worden war 72 Stunden Hemmungszone Hemmungszone
  • Beispiel 1
  • Vergleichsbeispiel 1. Herstellung von verzweigten natriumsulfonierten amorphen Polyestern (BSPE-1). Ein verzweigtes amorphes sulfoniertes Polyesterharz, das aus 0,425 Moläquivalent Terephthalat, 0,080 Moläquivalent Natrium-5-sulfoisophthalsäure, 0,4501 Moläquivalent 1,2-Propandiol und 0,050 Moläquivalent Diethylengykol bestand, wurde wie folgt hergestellt. Ein 1-Liter-Parr-Reaktor, der mit einem erhitzten Bodenabflussventil, einem Doppelturbinenagitator für hohe Viskosität und einer Destillationsaufnahme mit einem Kaltwasserkondensator ausgestattet war, wurde mit 388 Gramm Dimethylterephthalat, 104,6 Gramm Natrium-5-sulfoisophthalsäure, 322,6 Gramm 1,2-Propandiol (1 Molüberschuss Glykole), 48,98 Gramm Diethylglykol (1 Molüberschuss Glykol), Trimethylolpropan (5 Gramm) und 0,8 Gramm Butylzinnhydroxidoxid als Katalysator beladen. Der Reaktor wurde unter Rühren für 3 Stunden auf 165°C erhitzt und danach über einen Zeitraum von einer Stunde erneut auf 190°C erhitzt, danach wurde der Druck von Atmosphärendruck über einen Zeitraum von einer Stunde langsam auf ungefähr 260 Torr verringert und danach über einen Zeitraum von zwei Stunden auf 5 Torr verringert. Der Druck wurde danach über einen Zeitraum von 30 Minuten weiter auf ungefähr 1 Torr verringert und das Polymer wurde durch den Bodenablass auf einen Behälter abgelassen, der mit Trockeneis gekühlt war, um 460 Gramm sulfoniertes Polyesterharz zu erhalten. Das verzweigte sulfonierte Polyesterharz hatte eine gemessene Glasübergangstemperatur von 54,5°C (Beginn) und einen gemessenen Erweichungspunkt von 154°C.
  • Beispiel 2
  • Beispiel 2 BSPE-AgNP-Zusammensetzung zur Verwendung in einer Druckfarbenformulierung. Die Reaktion wurde in einem 500-Milliliter-Dreihalsrundkolben durchgeführt, der mit einem Oberrührwerk, einem Refluxkondensator, einem Thermoelement, einer Heizplatte und einem Stickstoffeinlass (der Kondensator agierte als Stickstoffauslass) ausgestattet war. 250 Milliliter entionisiertes Wasser wurden bei Raumtemperatur (23°C) in den Kolben geladen. Die Heizplatte wurde auf 90°C eingestellt und Stickstoff wurde durch das System gelassen (U/min = 300). Nachdem sich die Temperatur stabilisiert hatte, wurden 21,61 Gramm fester BSPE-1 von Beispiel 1 feingemahlen zum System hinzugefügt (U/min = 300). Die Lösung wurde unklar und hatte einen blauen Stich. Nach 45 Minuten wurden 0,0849 Gramm AgNO3, aufgelöst in 2 Millilitern entionisiertem Wasser, bei einer Rate von ungefähr 1 Tropfen/Sekunde tropfenweise zur Lösung hinzugefügt (U/min = 300). Die Lösung wurde etwas dunkler (bräunlich). Nach 0,5 Stunden wurde das Erhitzen gestoppt und die Lösung durfte sich auf Raumtemperatur abkühlen (U/min = 300). Das Enderscheinungsbild war eine sehr hellgrüne/braun gefärbte, leicht trübe Lösung. Tabelle 2
    Test Ash DSC – 2. Einsetzen, Tg DSC – 2. Mittelpunkt, Tg DSC – 2. Offset GPC – Mw GPC – Mn GPC – Polydispersität ICP – Ag TG – Rückstand Ionen - chromatographie – Nitrat
    Ergebnis 2,13% 55,21°C 49,7°C 64,19°C 3180 1392 2,284 1527 ppm 2,948 Gew.-% Verlust 83,289
  • Beispiel 3
  • Beispiel 3 Druckfarbenformulierung, die die BSPE-AgNP-Zusammensetzung von Beispiel 2 enthält. In eine bernsteinfarbene 500-Milliliter-Glasflasche wurden die BSPE-AgNP-Emulsion von Beispiel 2 und Triethanolamin hinzugefügt, was bei 300 U/min für 2 Minuten gerührt wurde. Zur rührenden Mischung wurden Diethylenglykol, 1,5-Pentandiol und Glycerol hinzugefügt. Die Mischung wurde für 1 Minute bei 500 U/min gerührt. Danach wurden 2-Ethyl-1-Hexanol und Polyethylenoxid (PEO) hinzugefügt und die Mischung wurde für eine weitere Minute bei 500 U/min weiter gerührt. Die Tenside Silsurf®A008 (Siltech Corporation; ethoxyliertes Polydimethylsiloxan mit geringem Molekulargewicht/Silicone Polyether), Surfynol® 104H (Air Products and Chemicals, Inc.; 75% 2,4,7,9-Tetramethyl-5-decyn-4,7-diol, 25% Ethylenglykol) und Chemguard® S-761p [Chemguard Chemical; kurzkettiges perfluorobasiertes anionisches Fluortensid des Phosphatestertyps (34% aktive Feststoffe) wurden zur Druckfarbe hinzugefügt und die Mischung wurde für 45 Minuten bei 500 U/min gerührt. Die Druckfarbe wurde danach für 5 Minuten bei 2000 U/min homogenisiert und vor dem Testen durch ein 0,45-Mikrometer-Filter filtriert. Tabelle 3
    Komponente Feststoffe, Gew.-% Feststoffe Gew.-% Gramm
    BSPE 31,42% 7,95% 6,78% 15,11
    AgNO3 (als AgNPs in BSPE) 0,12% 0,03% 0,03% 0,06%
    Diethylenglykol 18,05% 100% 3,89% 8,68
    1,5-Pentandiol 24,09% 100% 5,20% 11,58
    Glycerol 16,87% 100% 3,64% 8,11
    2-Ethyl-1-hexanol 5,06% 100% 1,09% 2,43
    PEO 1,01% 100% 0,22% 0,49
    Triethanolamin 1,69% 100% 0,36% 0,81
    Silsurf®A008 0,51% 100% 0,11% 0,24
    Chemguard® S-761 p (34 Aktiv) 0,15% 100% 0,03% 0,07
    Surfynol® 104H 1,04% 100% 0,22% 0,5
    Wasser N. v. 100% 78,44% 174,84
    Insgesamt 222,91
    Gesamtgewicht von Feststoffen (Gramm) 100% 100% 48,07
  • Als Proof-of-Concept wurden die Druckfarben anfänglich in unterschiedlichen Substrate tauchbeschichtet und auf eine geimpfte Petrischale platziert, die Universalpulvermedium zum Kultivieren von weniger heiklen Mikroorganismen enthielt (Nähragar; NO394 FLUKA). Die Gesamtmenge an Silber in dem Druckfarbenverbundstoff betrug ungefähr 267 Teile pro Million. Entwicklungsfähige Drucke wurde auf dem Dimatix Materials Printer DMP-2831 mit dieser antibakteriellen nicht-pigmentierten Druckfarbe durchgeführt.
  • 2 ist Bild, das die antibakterielle Aktivität von BSPE-AgNP-Verbundstoffen zeigt. Qualitatives Filterpapier wurde wie folgt für 5 Sekunden mit diversen Proben getränkt. 1) BSPE allein; 2) AgNPs, hergestellt über ein Citratreduktionsverfahren; 3) BSPE-Ag ohne Reduktionsmittel; und 4) BSPE-Ag-Citratreduktion 2 zeigt, dass BSPE allein nicht in der Lage ist, Bakterien zu töten. Citratgekappte Silbernanopartikel ohne Polymer hemmen das Wachstum von Bakterien teilweise, bessere Ergebnisse werden jedoch bei BSPE-Silber-Verbundstoffen beobachtet, die mit oder ohne Reduktionsmittel hergestellt wurden. Ohne sich auf eine Theorie zu stützen, geht man davon aus, dass der Grund dafür, dass BSPE-Ag als wirksamer als AGNPs allein beobachtet wurde, darin liegt, dass die verzweigte Struktur des Polymers die Rolle als Bindemittel unterstützte, um während des Tränkens mehr des Verbundstoffs an der Papiermembran zu befestigen. Alternativ könnten die Sulfonatgruppen des BSPE die Motilität von Silberionen durch die Matrix durch elektrostatische Interaktionen unterstützen.
  • Der BSPE-Ag-Verbundstoff aus 2, Quadrant 3, Beispiel 2, wurde in eine wässrige Druckfarbe integriert. Ein qualitativer Test der antibakteriellen Eigenschaften wurde durch Tränken diverser Membranen mit der Druckfarbe und Platzieren dieser auf einer Nähragarplatte mit auf die Oberfläche gestrichenen Bakterien durchgeführt.
  • 3 ist ein Bild, das eine Druckfarbe zeigt, die auf diverse Membranen getränkt ist. Wie in 3 gezeigt, hatte die Druckfarbe gute antibakterielle Eigenschaften. Siehe 3, Glasmikrofaser (linkes Bild von 3), Nitrozellulose (mittleres Bild von 3) und Polyethersulfon (rechtes Bild von 3). Die linke Seite der Polyethersulfonplatte ist die Membran allein ohne etwas auf ihr. [AgNO3] = 0,03% (Gew./Gew.).
  • 4 ist ein Bild, das eine ausgestrichene Bakterienprobe einer Kolonie von ansässigen und/oder Hautbakterien (Bakterien sind aus der ersten Reihe in Tabelle 1) auf eine Platte, auf der kein antibakterielles Mittel angeordnet war.
  • 5 ist ein Bild, das die auf eine Nitrozellulosemembran saugfiltrierte Druckfarbe von Beispiel 3 zeigt, die auf einer Platte platziert ist, die mit Bakterien aus der Reihe unter ”4” in Tabelle 1 geimpft wurde.
  • Die vorliegenden wässrigen Druckfarbenzusammensetzungen können als klare Tintenstrahlmantelschichten, als farbige Tintenstrahlmantelschichten oder zur Herstellung von farbigen Tintenstrahlbildern verwendet werden, wobei allesamt einen antibakteriellen und antimykotischen Schutz auf einer Vielzahl von Substraten bereitstellen.
  • Die Druckfarbenzusammensetzungen umfassen einen selbstdispergierbaren Polyester-Ag-Nanoverbundstoff. Bei Ausführungsformen ist Ag in einer Menge von ungefähr 0,5 Teilen pro Million bis ungefähr 5000 Teilen pro Million oder ungefähr 50 Teilen pro Million bis ungefähr 500 Teilen pro Million in der Druckfarbenzusammensetzung vorhanden.
  • Ein Vorteil von Silbernanopartikeln, die an größere Partikel, Sediment, kolloidalen Partikel oder Makromolekül gebunden sind, zu ionischem Silber geteilt, liegt darin, dass die vorliegenden Silbernanopartikel nicht wasserlöslich sind und nicht frei in die Umwelt freigesetzt werden. Das BSPE-AgNP-System kann als Reservoir für die Abgabe von langsam aufgelösten Silberionen für eine maximale antibakterielle, antimykotische und antivirale Biozidwirkung agieren. Bei Ausführungsformen agiert der vorliegende Verbundstoff als Reservoir für die Abgabe von Silberionen für eine antibakterielle, antimykotische und antivirale Biozidwirkung agieren.
  • Silber weist antimikrobielle Aktivität gegen eine große Bandbreite von Mikroorganismen auf und aufgrund der steigenden Antibiotikaresistenz ist das Interesse an einer Verwendung von Silber als antibakterielles Mittel vor Kurzem wieder aufgeflammt.
  • Die vorliegenden wässrigen Druckfarbenzusammensetzungen ermöglichen individualisierbare digital gedruckte ID-Codes, druckbare Materialien in Kurzauflage, Drucken auf dreidimensionale medizinische Komponenten wie Katheter, Herz-Stents, programmierbare Schrittmacher und ein beliebiges anderes gewünschtes dreidimensionales Substrat.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Claims (10)

  1. Wässrige Druckfarbenzusammensetzung, die umfasst: Wasser; ein optionales Colösungsmittel; einen optionalen Farbstoff; und einen Verbundstoff, der eine sulfonierte Polyestermatrix aufweist, wobei eine Mehrzahl von Silbernanopartikeln in der Matrix dispergiert ist.
  2. Druckfarbenzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die sulfonierte Polyestermatrix ein verzweigtes Polymer umfasst.
  3. Druckfarbenzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die sulfonierte Polyestermatrix ein lineares Polymer umfasst.
  4. Druckfarbenzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die sulfonierte Polyestermatrix Lithium-, Kalium- oder Natriumsalz eines Polymers ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Poly(1,2-propylen-5-sulfoisophthalat), Poly(neopentylen-5-sulfoisophthalat), Poly(diethylen-5-sulfoisophthalat), Copoly-(1,2-propylen-5-sulfoisophthalat)-copoly-(1,2-propylen-terphthalat), Copoly-(1,2-propylendiethylen-5-sulfoisophthalat)-copoly-(1,2-propylen-diethylen-terephthalatphthalat), Copoly(ethylen-neopentylen-5-sulfoisophthalat)-copoly-(ethylen-neopentylen-terephthalatphthalat) und Copoly(propoxyliertem-Bisphenol-A)-copoly-(propoxyliertem-Bisphenol-A-5-sulfoisophthalat).
  5. Druckfarbenzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei eine Silberbeladung im Verbundstoff in einem Bereich von ungefähr 0,5 Teilen pro Million bis ungefähr 5000 Teile pro Million vorhanden ist.
  6. Prozess, der umfasst: Integrieren einer wässrigen Druckfarbe, die Wasser; ein optionales Colösungsmittel; einen optionalen Farbstoff; und einen optionalen Verbundstoff umfasst, der eine sulfonierte Polyestermatrix umfasst, wobei eine Mehrzahl von Silbernanopartikeln in der Matrix dispergiert sind, in eine Tintenstrahldruckvorrichtung; Ausstoßen von Druckfarbentropfen in einem bildweisen Muster auf ein Zwischenübertragungselement oder direkt auf ein Endbildaufnahmesubstrat; optionales Erhitzen des Bilds, um Lösungsmittel teilweise oder vollständig zu entfernen; und wenn ein Zwischenübertragungselement verwendet wird, optionales Übertragen der Druckfarbe im bildweisen Muster vom Zwischenübertragungselement auf ein Endaufzeichnungssubstrat.
  7. Prozess nach Anspruch 6, wobei das Substrat ein dreidimensionales Substrat umfasst.
  8. Prozess nach Anspruch 6, wobei der Verbundstoff eine Partikelgröße im Bereich von ungefähr 5 Nanometern bis ungefähr 500 Nanometer aufweist.
  9. Prozess nach Anspruch 6, wobei eine Silberbeladung im Verbundstoff in einem Bereich von ungefähr 0,5 Teilen pro Million bis ungefähr 5000 Teile pro Million vorhanden ist.
  10. Prozess nach Anspruch 6, wobei die Silbernanopartikel eine Partikelgröße im Bereich von ungefähr 2 Nanometern bis ungefähr 50 Nanometer aufweisen.
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