BR112020019475A2 - Composições fotocuráveis e método para formar características topográficas na superfície de uma membrana usando composições fotocuráveis - Google Patents

Abstract

a presente invenção refere-se a composições fotocuráveis e aos métodos de preparação e uso dessas composições. de maneira mais específica, a invenção refere-se a composições fotocuráveis úteis para formar características topográficas sobre as superfícies, tais como as superfícies de uma membrana. a invenção também refere-se aos métodos para a formação de características topográficas na superfície de uma membrana usando composições fotocuráveis.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "COM- POSIÇÕES FOTOCURÁVEIS E MÉTODO PARA FORMAR CARAC- TERÍSTICAS TOPOGRÁFICAS NA SUPERFÍCIE DE UMA MEM- BRANA USANDO COMPOSIÇÕES FOTOCURÁVEIS". Antecedentes da Invenção Campo

[001] A presente invenção refere-se a composições fotocuráveis e aos métodos de preparação e uso dessas composições. De maneira mais específica, a presente invenção refere-se a composições fotocu- ráveis úteis para formar características topográficas, por exemplo, ca- racterísticas de espaçadores, sobre as superfícies, tal como a superfí- cie de uma membrana e, em particular, em membranas utilizadas para aplicações de osmose e osmose reversa, tais como filtros de membra- na. Breve Descrição da Tecnologia Relacionada

[002] Composições curáveis têm sido largamente utilizadas para aplicações de vedação, adesivo, revestimento e envasamento, para nomear apenas algumas. A escolha do tipo de cadeia principal e dos grupos curáveis geralmente é feita de acordo com a aplicação do uso final específico e com o ambiente em que se pretende utilizar. Políme- ros com vários graus de grupos insaturados, bem como outros grupos com função de reticulação, têm sido utilizados.

[003] A formação de características do espaçador nos dispositi- vos de filtração e nas membranas de osmose acopladas a esses dis- positivos é conhecida. Padrões da composição curável impressos nas superfícies de uma membrana são usados para substituir camadas de malha mais convencionais que permitem que líquidos, como a água, escoem, e para manter separadas as membranas de filtração, agre- gando uma função de espaçamento. A formação de padrões da com- posição curável na membrana tem sido discutida como apresentando vantagens distintas em relação às camadas de malha, especificamen- te porque os padrões causam menos obstrução ao fluxo e menor acúmulo de resíduos no filtro (normalmente denominada incrustação). Além disso, os espaçadores posicionados diretamente sobre a super- fície da membrana podem ter a sua altura reduzida em 50% quando comparados a um espaçador de malha convencional. Uma altura me- nor para o espaçador em uma malha tradicional não seria possível, já que isso aumentaria drasticamente a pressão de alimentação, bem como a queda de pressão no elemento. A menor altura dos espaçado- res impressos não parece reduzir a pressão de alimentação significan- temente. O benefício de uma altura menor para o espaçador impresso é que isso permite enrolar mais membranas no elemento para produzir o mesmo diâmetro especificado que da malha tradicional a uma altura de espaçador maior. Por exemplo, em alguns casos, os espaçadores impressos permitem que 7 folhas adicionais sejam utilizadas, para um total de 35 folhas, ao invés das 28 folhas tradicionais no mesmo ele- mento com 8 polegadas de diâmetro (isto é, 25% a mais). Em outros casos, mais 3 folhas podem ser adicionadas, para um total de 10 fo- lhas, ao invés das 7 folhas típicas em um elemento com 4 polegadas de diâmetro (isto é, 40% a mais).

[004] Existem muitas dificuldades na fabricação, em escala co- mercial, de membranas que possuem padrões da composição curável impressos, isto é, aquilo que aqui é chamado de características topo- gráficas. A característica topográfica deve ter um tamanho e uma for- ma que forneçam um espaçamento suficiente em relação à camada adjacente, balanceada com uma cobertura mínima da área da superfí- cie da membrana para permitir o escoamento máximo do fluido.

[005] Além disso, muitas composições curáveis não conseguem satisfazer as exigências em termos de resistência química e de resis- tência à temperatura para tolerar os ciclos de limpeza requeridos para estas aplicações. Em acréscimo, a composição curável deve apresen- tar uma elevada resistência de ligação à membrana e não ser muito frágil a ponto de danificar a membrana durante o enrolamento, nem muito macia e flexível a ponto de comprimir e perder o espaçamento especificado exigido enquanto pressionada em uso.

[006] Embora as tintas UV sejam capazes de altas razões de as- pecto e curas rápidas, elas são limitadas pelo quão alto elas podem imprimir em uma única passagem. Geralmente, são necessárias mui- tas passagens para depositar a composição curável em uma mesma área e formar as alturas requeridas para estas aplicações, o que reduz dramaticamente a velocidade de impressão e a produção do produto final. Acrílicos de cura à luz (LCAs) tradicionais ou mesmo LCAs em gel não são adequados para satisfazer as exigências necessárias e alcançar determinadas alturas, já que possuem baixas razões de as- pecto. Se utilizada a impressão por jato (jateamento), a velocidade de impacto da composição curável quando ela colide com a membrana reduz ainda mais a razão de aspecto. O jateamento é capaz de dupli- car a velocidade de impressão, mas com uma grande perda para a razão de aspecto.

[007] As composições curáveis de fusão a quente de poliolefinas (PO) com impressão de gravura proporcionam velocidades de produ- ção muito altas de membranas impressas, no entanto, a sua velocida- de de cura é mais baixa devido ao resfriamento, que pode levar 30 se- gundos ou mais, e requer um espaço de acumulação maior para não danificar o padrão. A razão de aspecto da fundição a quente de PO não é adequada quando usada nas altas viscosidades necessárias para a impressão de gravuras. A altura da impressão é limitada a altu- ra máxima de impressão possível por uma única passagem de impres- são, já que múltiplas passagens de impressão são inviáveis com o uso desta técnica. Por consequência, a razão de aspecto é limitada pela altura de impressão limitada. Além disso, o processo de fundição a quente de PO tende a formar cordões e a longos tempos de iniciação com um grande desperdício de membrana, o que representa um custo elevado para este mercado/aplicação. Logo, neste mercado, o proces- so de fundição a quente de PO não é um processo eficiente.

[008] Existe a necessidade de uma composição curável e de um processo para o uso desta composição que permita que as caracterís- ticas topográficas sejam impressas em alta velocidade nas superfícies, tais como as membranas, a composição curável sendo curável à luz e possuindo propriedades reológicas que permitem que um volume da composição curável preserve substancialmente as suas dimensões quando aplicado, bem como durante a remoção do molde na aplicação da composição curável à superfície da membrana.

SUMÁRIO

[009] A presente invenção fornece um meio para atender a ne- cessidade mencionada acima. A presente invenção fornece composi- ções fotocuráveis (isto é, composições curáveis à luz) e métodos de preparação e uso dessas composições. De maneira mais específica, a presente invenção refere-se a composições fotocuráveis úteis para formar características topográficas sobre as superfícies, a exemplo das superfícies da membrana.

[0010] Em um aspecto, a invenção fornece um método para formar características topográficas sobre a superfície de uma membrana que compreende as etapas de: fornecer a superfície da membrana; forne- cer um estêncil ou tela acima da superfície da membrana, o estêncil ou tela possuindo orifícios que expõem a superfície da membrana para receber uma composição curável; depositar uma ou mais camadas da composição curável nos orifícios do estêncil ou nos orifícios da tela e na superfície da membrana para formar as características topográfi- cas, os orifícios definindo uma forma e um tamanho aproximados das características topográficas; remover o estêncil ou a tela para deixar assentadas sobre a membrana as características topográficas; e curar a composição curável, sendo que uma única camada da composição curável depositada na etapa de deposição produz características to- pográficas com uma razão de aspecto (altura/largura) de cerca de 0,2 a cerca de 2.

[0011] Em outro aspecto, a presente invenção fornece um método para formar características topográficas em uma superfície da mem- brana que compreende as etapas de: fornecer uma superfície da membrana; fornecer um estêncil ou tela acima da superfície da mem- brana, o estêncil ou tela possuindo orifícios que expõem a superfície da membrana para receber uma composição curável; depositar uma ou mais camadas da composição curável nos orifícios do estêncil ou nos orifícios da tela e na superfície da membrana para formar as ca- racterísticas topográficas, os orifícios definindo a forma e o tamanho aproximados das características topográficas; e remover o estêncil ou a tela para deixar assentadas sobre a membrana as características topográficas; sendo que o Índice Tixotrópico (TI) (viscosidade a 1 s- 1 /viscosidade a 10 s-1) da composição curável é de cerca de 2 a cerca de 15, e a composição curável fornece uma razão de aspecto (altu- ra/largura) das características topográficas suficiente para substanci- almente manter o tamanho e a forma aproximados da característica durante a remoção do estêncil da superfície da membrana antes de curar.

[0012] Em outro aspecto, a presente invenção fornece uma com- posição curável à luz que compreende: um componente curável à luz compreendendo uma cadeia principal selecionada entre o grupo cons- tituído por metacrilatos, epóxis, poliisobutenos (PIB), poliuretanos (PU), poliolefinas (PO), etilvinilacetatos (EVA), poliamidas (PA) e suas combinações; e uma porção curável à luz; um sistema de cura; e um componente modificador de reologia presente em uma quantidade de cerca de 2% a cerca de 50% em peso da composição curável total; a composição curável tendo um Índice Tixotrópico (TI) (cp a 1 s-1/cp a 10 s-1) entre cerca de 2 e cerca de 15.

[0013] Em mais um aspecto, a presente invenção refere-se a um filtro de osmose reversa que compreende: uma membrana permeável à água que tem impresso em si um padrão de espaçadores da compo- sição curável, os espaçadores da composição curável são formados a partir de uma composição curável à luz com viscosidade de 10.000 a

500.000 centipoise (cP) a 10 s-1, um Índice Tixotrópico (TI) (viscosida- de a 1 s-1/viscosidade a 10 s-1) entre cerca de 2 e cerca de 15, e os espaçadores são formados imprimindo em estêncil ou imprimindo em tela uma ou mais camadas de espaçador que têm uma razão de as- pecto (altura/largura) entre cerca de 0,2 e cerca de 2.

[0014] Em outro aspecto, a presente invenção refere-se a um mé- todo para fabricar uma membrana de filtração que tem espaçadores da composição curável impressos, o método compreendendo as etapas de: fornecer uma membrana que tem uma primeira superfície e uma segunda superfície oposta; e depositar uma composição curável à luz sobre a primeira e/ou segunda superfície(s) da membrana para formar as características de espaçador que têm uma forma e tamanho defini- dos; sendo que a composição curável à luz tem uma viscosidade de

10.000 a 500.000 centipoise (cP) a 10 s-1, um Índice Tixotrópico (TI) (viscosidade a 1 s-1/viscosidade a 10 s-1) entre cerca de 2 e cerca de 15 e a razão de aspecto (altura/largura) da composição curável está entre cerca de 0,2 e cerca de 2.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0015] A Figura 1 representa um padrão típico das características topográficas para dessalinização da água ou para filtração de água salobra.

[0016] As Figuras 2a e 2b mostram um arranjo de estêncil e mem- brana, com orifícios para deposição de uma composição curável, so- bre a superfície de uma membrana, na forma de características topo- gráficas (mostrando três dimensões) que têm um tamanho e uma for- ma desejados, as características topográficas sendo suficientes para cumprir uma função de espaçamento quando dispostas em camadas junto com outras superfícies da membrana. A razão de aspecto (que fornece uma capacidade de espaçamento desejada) das característi- cas é mostrada. A Figura 2a mostra o estêncil sobreposto à superfície da membrana, e a Figura 2b mostra o estêncil e a membrana separa- dos um do outro depois que o estêncil foi removido da membrana dei- xando as características topográficas.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0017] A presente invenção refere-se a composições fotocuráveis e aos métodos de preparação e uso dessas composições. De maneira mais específica, a presente invenção refere-se a composições fotocu- ráveis úteis para formar características topográficas em superfícies, tais como as superfícies de uma membrana.

[0018] Um método para formar características topográficas na su- perfície de uma membrana de acordo com a presente invenção com- preende as etapas de: fornecer a superfície da membrana; fornecer um estêncil ou tela acima da superfície da membrana, o estêncil ou tela possuindo orifícios que expõem a superfície da membrana para receber uma composição curável; depositar uma ou mais camadas da composição curável nos orifícios do estêncil ou nos orifícios da tela e na superfície da membrana para formar as características topográfi- cas, os orifícios definindo a forma e o tamanho aproximados das ca- racterísticas topográficas; remover o estêncil ou a tela para deixar as- sentadas sobre a membrana as características topográficas; e curar a composição curável, sendo que uma única camada da composição curável depositada na etapa de deposição produz características to- pográficas com uma razão de aspecto (altura/largura) de cerca de 0,2 a cerca de 2.

[0019] Outro método para formar características topográficas na superfície de uma membrana, de acordo com a presente invenção, compreende as etapas de: fornecer uma superfície da membrana; for- necer um estêncil ou tela acima da superfície da membrana, o estêncil ou tela possuindo orifícios que expõem a superfície da membrana para receber uma composição curável; depositar uma ou mais camadas da composição curável nos orifícios do estêncil ou nos orifícios da tela e na superfície da membrana para formar as características topográfi- cas, os orifícios definindo a forma e o tamanho aproximados das ca- racterísticas topográficas; e remover o estêncil ou a tela para deixar assentadas sobre a membrana as características topográficas; sendo que a viscosidade da composição curável é de 10.000 a 500.000 cen- tipoise (cP) a 10 s-1, o Índice Tixotrópico (TI) (viscosidade a 1 s- 1 /viscosidade a 10 s-1) é de cerca de 2 a cerca de 15, e a composição curável fornece uma razão de aspecto (altura/largura) das característi- cas topográficas suficiente para substancialmente manter o tamanho e a forma aproximados da característica durante a remoção do estêncil da superfície da membrana antes de curar.

[0020] Os métodos da presente invenção podem ser implementa- dos usando os métodos de impressão para produção em alta veloci- dade conhecidos na técnica. Preferivelmente, os métodos da invenção usam métodos de impressão direta via estêncil/tela ou métodos de im- pressão de gravura.

[0021] Conforme mostrado na Figura 2a, a membrana 10 é sobre- posta ao estêncil 20 em uma das superfícies da membrana (não mos- trado). Os orifícios 30 no estêncil são preenchidos com a composição curável para formar as características topográficas 40. Conforme mos-

trado na Figura 2b, quando o estêncil 20 é removido da membrana 10, as características topográficas 40 formadas pela composição curável são deixadas fixadas à superfície da membrana 50.

[0022] As características topográficas formadas na superfície da membrana pelos métodos da presente invenção têm características físicas que as tornam adequadas para fornecer um espaçamento entre as camadas sobrepostas da membrana. Por exemplo, as característi- cas topográficas podem fornecer um espaçamento adequado entre as camadas de uma membrana de filtração de osmose reversa espiralada para aperfeiçoar a operação, a limpeza, e o tempo de vida útil dos elementos da membrana de osmose reversa que usam membranas com essas características topográficas. Além disso, as características topográficas são tipicamente lisas ou planas, sem bordas afiadas que possam danificar a camada da membrana associada durante a opera- ção.

[0023] A razão de aspecto das características topográficas pode ser maior que 0,50 ou maior que cerca de 0,70. Uma combinação de razões de aspecto pode ser utilizada em um padrão para fornecer uma configuração de espaçamento especificada entre as camadas da membrana ou outras superfícies nos dispositivos de osmose da inven- ção. Conforme aqui utilizado, a expressão “razão de aspecto” significa a razão entre a altura das características topográficas e a largura das características topográficas.

[0024] A altura das características topográficas, uma vez formadas sobre a membrana, pode ser de cerca de 0,001 a cerca de 0,05 pole- gadas, por exemplo, de cerca de 0,01 a cerca de 0,04 polegadas. A altura de uma característica topográfica é a distância desde a base da característica topográfica (na superfície da membrana ou na interface entre a característica topográfica e a membrana) até o ponto na carac- terística topográfica que é perpendicularmente mais distante da super-

fície da membrana.

[0025] A largura da característica topográfica é definida como a dimensão mínima de uma marca da característica topográfica na su- perfície de uma membrana, sendo que a marca é a área ou região de cobertura sobre a superfície do substrato.

[0026] O padrão das características topográficas pode ser de um tamanho e de uma forma suficientes para manter o espaçamento de membrana adequado e para expor suficientemente a superfície da membrana para garantir a sua operação eficiente. Em particular, a área total da superfície da membrana coberta pelas características to- pográficas (isto é, a área da marca das características topográficas individuais multiplicada pelo número de características topográficas por unidade da área da superfície da membrana) não é superior a cer- ca de 20% da superfície da membrana (isto é, no mínimo cerca de 80% da superfície da membrana permanece exposta). A área total da superfície da membrana coberta pelas características topográficas é de no máximo cerca de 15%, por exemplo, de no máximo cerca de 10%, ou de no máximo cerca de 6%, ou de no máximo cerca de 5%, ou de no máximo cerca de 3%, ou de no máximo cerca de 2%, ou de no máximo cerca de 1%.

[0027] O padrão das características topográficas pode ser formado sobre a superfície da membrana em velocidades iguais ou superiores a cerca de 0,5 m2/minuto. O padrão das características topográficas pode ser formado na superfície da membrana em velocidades iguais ou superiores a cerca de 1 m2/minuto ou em velocidades iguais ou su- periores a cerca de 2 m2/minuto.

[0028] A velocidade de impressão das características topográficas pode também ser aperfeiçoada, uma vez que a altura desejada pode ser alcançada apenas com a deposição de uma única camada da composição curável, sem afetar negativamente a razão de aspecto e a eficiência global da membrana (ao contrário de quando se deve reves- tir e curar 10-20 camadas de Tinta UV, por exemplo). Além disso, esta única camada de deposição também é produzida em toda a largura da membrana de 40 polegadas simultaneamente. Sendo assim, o tempo para impressão de uma única folha é a taxa linear para percorrer o comprimento da folha (também de 40 polegadas). Por conseguinte, não é preciso percorrer a direção X e a direção Y com múltiplas pas- sagens. Em essência, não há necessidade de depositar múltiplas ca- madas da composição curável para alcançar a altura desejada antes da cura ou pré-cura na membrana. Isso oferece uma vantagem de ve- locidade significativa em relação às demais tecnologias. A título de exemplo, as tintas UV depositam no máximo 0,001 polegadas de altu- ra por passagem. Os processos no método de impressão a úmido conseguem depositar 10 vezes este valor, isto é, até 0,010 polegadas por passagem, e o método de pré-cura consegue depositar 40 vezes este valor, isto é, até 0,040 polegadas por passagem. Os processos também conseguem depositar menos do que as alturas máximas em uma única passagem para uma completa flexibilidade no desenho das características topográficas.

[0029] A superfície sobre a qual as características topográficas serão depositadas pode ser de qualquer tipo, embora a superfície de uma membrana seja a mais adequada. Conforme aqui utilizado, uma “membrana” significa uma barreira seletiva que permite a passagem de algumas substâncias, mas que impede a passagem de outras. A membrana pode ser uma membrana de filtro, isto é, uma membrana para filtrar as substâncias de um transportador líquido, como a água. As membranas de filtro incluem membranas de osmose reversa, membranas de osmose direta, membranas de microfiltração, membra- nas de ultrafiltração, e membranas de nanofiltração. As características topográficas podem ser impressas na superfície ativa da membrana,

ou na superfície não ativa da membrana, ou em ambas. As membra- nas de filtro podem ser usadas na montagem de dispositivos utilizados para produção de energia, por exemplo, por eletrodiálise reversa ou por osmose retardada por pressão (por exemplo, geração de energia por gradiente de salinidade ou geração de energia osmótica).

[0030] A composição curável pode ser depositada no e/ou através do estêncil ou dos orifícios da tela e na superfície da membrana para formar as características topográficas depositando uma única camada da composição curável. A composição curável pode ser depositada no e/ou através do estêncil ou dos orifícios da tela e sobre a superfície da membrana para formar as características topográficas depositando múltiplas camadas da composição curável. As características topográ- ficas podem ser depositadas em uma superfície (seja na face de ali- mentação seja na face do permeado) ou em ambas as superfícies da membrana.

[0031] O estêncil ou a tela podem ser construídos a partir de qual- quer material útil que permita a vedação adequada do estêncil à super- fície para evitar que a composição curável vaze para a porção da su- perfície coberta pelo estêncil e que também permita a remoção do es- têncil da superfície não danificando a superfície ou sem afetar a com- posição curável depositada. O estêncil ou a tela podem ser construí- dos a partir de metal, tais como aço, alumínio, aço inoxidável, metal revestido com polímero, metal revestido com cerâmica, tecido de me- tal, materiais compósitos, materiais poliméricos, tais como poliéster ou fluoropolímeros, ou tecido de polímero.

[0032] Um método de impressão por estêncil usa um estêncil pro- duzido a partir de uma única folha de material na qual um padrão é cortado. O estêncil é montado em um quadro e também pode ser mon- tado em um quadro com uma malha para fornecer firmeza, planura e elasticidade. A malha pode ser construída em qualquer material ade-

quado, por exemplo, aço inoxidável, náilon, plástico, fibra de carbono, ou materiais semelhantes. A espessura do estêncil será a altura da característica a ser impressa, menos os efeitos da gravidade e da físi- ca que reduzem a altura por um determinado fator durante a impres- são (normalmente cerca de 20%). O padrão e o tamanho dos orifícios (aberturas) também determinam quanto produto pode ser liberado de um estêncil de espessura máxima. Um estêncil com uma superfície superior com baixa energia de superfície proporcionará uma maior li- beração do estêncil. O método de impressão a úmido é limitado a uma altura cerca de 20% menor que a espessura do estêncil. No entanto, no método de pré-cura, usando o estêncil como molde, o produto pré- cura até a altura do estêncil. Logo, as características podem ser des- prendidas das aberturas do estêncil porque a composição curável não está completamente curada e a energia superficial do revestimento do estêncil é baixa. Depois que a composição curável está completamen- te curada, a altura das características equivale à altura do estêncil.

[0033] Um método de impressão com tela usa uma malha de aço inoxidável ou uma tela de poliéster ou náilon, a qual é aplicada uma emulsão para cobrir partes da tela ou da malha e expor um padrão no qual a composição curável é depositada. A espessura da impressão é dependente da espessura da malha, da área de abertura da malha, e da espessura da emulsão acumulada. A espessura também é afetada por variáveis da impressora, tais como durômetro e pressão do rodo, ângulo de ataque, velocidade, e distância de separação. A viscosidade dos materiais de impressão pode variar de baixa a alta em função das necessidades da aplicação.

[0034] Os orifícios ou aberturas no padrão do estêncil ou da tela da presente invenção podem ser de qualquer forma ou combinação de formas necessárias para produzir a forma desejada para as caracterís- ticas topográficas. Por exemplo, os orifícios podem ser modelados como círculos, ovais, arcos, quadrados, retângulos, diamantes, pentá- gonos, hexágonos, estrelas, zigue-zague, ou qualquer combinação dessas formas. As formas dos orifícios produzem características topo- gráficas tridimensionais que têm uma seção transversal corresponden- te à(s) forma(s) dos orifícios, além da altura e da razão de aspecto aqui descritas. Por exemplo, um orifício circular produzirá uma caracte- rística topográfica cilíndrica. Um exemplo topográfico de um padrão de característica para dessalinização da água ou para a filtração de água salobra é apresentado na Figura 1. A profundidade do estêncil deter- minará a altura da característica topográfica e é escolhida para a altura desejada de acordo com as razões de aspecto desejadas. Por exem- plo, as alturas podem ser de cerca de 0,005 a cerca de 0,04 polegadas e, desejavelmente, de cerca de 0,010 a cerca de 0,025 polegadas, mais preferivelmente de cerca de 0,012 a cerca de 0,015 polegadas.

[0035] As características topográficas podem ser substancialmente livres de bordas afiadas após a formação e a remoção do estêncil. Por exemplo, as bordas dos orifícios do estêncil podem ser livres de bor- das afiadas, de modo que a composição curável depositada não pos- sui bordas afiadas. Além disso, quando o estêncil ou a tela é removida, a composição curável não é puxada junto com o estêncil ou a tela, causando bordas afiadas na característica topográfica. Essencialmen- te, a composição curável afunda o suficiente para manter uma superfí- cie arredondada ou plana, mas a composição curável não afunda o suficiente para perder a razão de aspecto. Além disso, o revestimento do estêncil é selecionado para ter uma energia de superfície baixa o suficiente para evitar que a composição curável seja puxada quando o estêncil ou a tela é removida. Portanto, as características topográficas são tipicamente lisas ou planas, sem bordas afiadas que possam dani- ficar a camada associada da membrana durante a operação.

[0036] A composição curável é capaz de produzir os valores de índice tixotrópico e as razões de aspecto aqui descritos, bem como de ser curável à luz e adequada para uso nos métodos de impressão para produção em alta velocidade. As composições curáveis devem ter propriedades que as tornem adequadas para os métodos de impres- são com produção em alta velocidade aqui descritos e conhecidos na técnica. Por exemplo, as composições curáveis devem fornecer velo- cidades de cura elevadas, propriedades reológicas desejáveis, adesão superior, resistência química/resistência à temperatura, e flexibilida- de/durabilidade para satisfazer às diversas exigências de aplicação da membrana.

[0037] A composição curável deve ter uma reologia melhorada que seja efetivamente balanceada para permitir que pseudoplásticos fluam através da tela ou na impressora de estêncil, mas que mantenham as suas dimensões de impressão tridimensionais, por exemplo, altura, largura e profundidade (e, portanto, manter a sua forma global), depois que a tela ou o estêncil é removido para fornecer as razões de aspecto aqui descritas. Fundamentalmente, a composição curável da presente invenção deve ser suficientemente tixotrópica para manter a sua estru- tura física, e não correr ou deformar, antes de curar. Além disso, quando uma força de cisalhamento é aplicada (por exemplo, durante a deposição no estêncil ou na tela), a viscosidade da composição curá- vel é mais baixa, o que ajuda a composição curável a se mover atra- vés/preencher os orifícios no estêncil ou na tela. Conforme aqui utili- zado, “tixotropia” significa que a substância se torna menos viscosa quando uma tensão (por exemplo, mistura ou agitação) é aplicada e mais viscosa quando livre dessa tensão (por exemplo, em condições estáticas).

[0038] Em geral, a composição curável deve poder ser depositada nos orifícios do estêncil e na superfície da membrana, e uma vez de- positada e deixada se tornar estática, deve ser capaz de manter a sua forma durante a remoção do estêncil e durante a cura.

[0039] A composição curável deve ter um índice tixotrópico (TI) de 2 a cerca de 12, preferivelmente de cerca de 5 a cerca de 10, e mais preferivelmente de cerca de 6 a cerca de 8. O TI deve ser maior que cerca de 2, maior que cerca de 4, maior que cerca de 6, maior que cerca de 7, maior que cerca de 8, maior que cerca de 9, maior que cerca de 10, ou maior que cerca de 11. Conforme aqui utilizado, o “ín- dice tixotrópico” significa a razão entre a viscosidade (em centipoise) da composição curável a uma velocidade de 1 seg-1 e a viscosidade (em centipoise) da composição curável a uma velocidade de 10 seg-1 (viscosidade a 1 s-1/viscosidade a 10 s-1).

[0040] A composição curável deve ter uma viscosidade (em centi- poise) a uma velocidade de 10 s-1 de cerca de 10.000 a cerca de

500.000. A viscosidade pode ser determinada com o uso de métodos conhecidos, por exemplo, reômetro de cone e placa, reômetro de pla- ca paralela, ou viscosímetro rotacional, como o viscosímetro Brookfi- eld.

[0041] A composição curável deve ter uma velocidade de cura de cerca de 5 segundos ou menos. A composição curável deve ter uma velocidade de cura de cerca de 4 segundos ou menos, cerca de 3 se- gundos ou menos, cerca de 2 segundos ou menos, cerca de 1 segun- do ou menos.

[0042] A composição curável pode ser uma composição fotocurá- vel ou uma composição curável à luz, isto é, curável quando exposta à radiação no espectro eletromagnético, por exemplo, usando uma luz como a luz visível ou a luz ultravioleta (UV). Portanto, a composição curável pode ser curada usando uma fonte de luz, como uma lâmpada ou LED que produz a luz visível ou a luz UV. A composição curável é pelo menos parcialmente curada expondo a face da membrana des- provida das características topográficas à fonte de luz, normalmente uma fonte de luz visível.

[0043] A composição curável pode ser completamente curada an- tes ou depois da remoção do estêncil ou da tela.

[0044] A composição curável pode ser também pré-curada, isto é, parcialmente curada, antes da remoção do estêncil. Aqui, esta cura parcial é produzida expondo a face da membrana desprovida das ca- racterísticas topográficas a uma fonte de luz visível. Após a remoção do estêncil ou da tela, a composição curável pode ser então comple- tamente curada usando uma fonte de luz visível ou de luz UV.

[0045] Neste método de pré-cura, a viscosidade da composição curável é aumentada antes da remoção do estêncil ou da tela para ajudar a manter a forma das características topográficas durante a re- moção do estêncil. Em alguns casos, esta pré-cura gelifica a composi- ção curável ou cura parcialmente a composição curável para um esta- do semissólido. Conforme discutido acima, o estêncil ou a tela é fabri- cado a partir de um metal revestido que fornece uma baixa energia de superfície para permitir o desprendimento da composição curável do estêncil devido à limitada adesão à membrana criada durante a pré- cura.

[0046] Este método de pré-cura permite melhorar sensivelmente as razões de aspecto em relação à impressão a úmido, pois consegue alcançar qualquer altura desejada em uma única etapa (isto é, 0,005 – 0,040 polegadas), em lugar de demandar a deposição de múltiplas camadas até alcançar a altura necessária.

[0047] A invenção também fornece uma composição curável à luz contendo um componente curável à luz que compreende uma cadeia principal selecionada entre metacrilatos, epóxis, poliisobutenos (PIB), poliuretanos (PU), poliolefinas (PO), etilvinilacetatos (EVA), poliamidas (PA) e suas combinações; e uma porção curável à luz; um sistema de cura; com o componente modificador de reologia estando presente em uma quantidade de cerca de 2% a cerca de 50% em peso da compo- sição curável total. A composição curável deve ter uma viscosidade de cerca de 10.000 a cerca de 500.000 centipoise (cP) a 10 s-1, e um Ín- dice Tixotrópico (TI) (viscosidade a 1 s-1/ viscosidade a 10 s-1) entre cerca de 2 e cerca de 15.

[0048] Os materiais utilizados para compor as cadeias poliméricas principais das composições curáveis à luz incluem, mas não se limitam a, metacrilatos como o ácido metacrílico, metacrilato de metila, meta- crilato de etila, metacrilato de n-propila, metacrilato de isopropila, me- tacrilato de n-butila, metacrilato de isobutila, metacrilato de tert-butila, metacrilato de n-pentila, metacrilato de n-hexila, metacrilato de ciclo- hexila, metacrilato de n-heptila, metacrilato de n-octila, metacrilato de 2-etilhexila, metacrilato de nonila, metacrilato de decila, metacrilato de dodecila, metacrilato de fenila, metacrilato de tolila, metacrilato de benzila, metacrilato de 2-metoxietila, metacrilato de 3-metoxibutila, me- tacrilato de 2-hidroxietila, metacrilato de 2-hidroxipropila, metacrilato de estearila, metacrilato de glicidila, metacrilato de 2-aminoetila, meta- crilato de γ-(metacriloiloxipropil)trimetoxissilano, aduto do óxido de eti- leno e ácido metacrílico, metacrilato de trifluorometilmetila, metacrilato de 2-trifluorometiletila, metacrilato de 2-perfluoroetiletila, metacrilato de 2-perfluoroetil-2-perfluorobutiletila, metacrilato de 2-perfluoroetila, me- tacrilato de perfluorometila, metacrilato de diperfluorometilmetila, me- tacrilato de 2-perfluorometil-2-perfluoroetilmetila, metacrilato de 2- perfluorohexiletila, metacrilato de 2-perfluorodeciletila, metacrilato de 2-perfluorohexadeciletila, etc.; monômeros estirênicos tais como esti- reno, viniltolueno, α-metilestireno, cloroestireno, ácido estireno- sulfônico e seu sal; monômeros vinílicos portadores de flúor tais como perfluoroetileno, perfluoropropileno, fluoreto de vinilideno, etc.; monô- meros vinílicos portadores de silício tais como viniltrimetoxissilano, vi- niltrietoxissilano, etc.; anidrido maleico, ácido maleico, ésteres de mo-

noalquila e ésteres de dialquila do ácido maleico; ácido fumárico e és- teres de monoalquila e ésteres de dialquila do ácido fumárico; monô- meros da maleimida tais como maleimida, metilmaleimida, etilmaleimi- da, propilmaleimida, butilmaleimida, hexilmaleimida, octilmaleimida, dodecilmaleimida, estearilmaleimida, fenilmaleimida, ciclo- hexilmaleimida, etc.; monômeros vinílicos portadores de nitrila tais co- mo acrilonitrila, metacrilonitrila, etc.; monômeros vinílicos portadores de amida tais como acrilamida, metacrilamida, etc.; ésteres de vinila tais como acetato de vinila, propionato de vinila, pivalato de vinila, benzoato de vinila, cinamato de vinila, etc.; alquenos como etileno, propileno, etc.; dienos conjugados tais como butadieno, isopreno, etc.; cloreto de vinila, cloreto de vinilideno, cloreto de alila e álcool alílico. Esses monômeros podem ser utilizados sozinhos ou uma pluralidade deles pode ser copolimerizada.

[0049] Exemplos adequados de epóxis úteis para confeccionar ou incorporar às cadeias principais das composições curáveis à luz inclu- em, mas não se limitam a, epóxis contendo bisfenol A, epóxis conten- do bisfenol F, epóxis novolac, epóxis alifáticos, epóxis contendo glicidi- lamina, e epóxis cicloalifáticos.

[0050] Exemplos adequados de poliisobutenos (PIB) úteis para confeccionar ou incorporar às cadeias principais das composições cu- ráveis à luz incluem, mas não se limitam a, diacrilato de poliisobutileno conforme descrito na Publicação do Pedido de Patente U.S. Nº 2014/0243444A1.

[0051] Exemplos adequados de poliuretanos (PU) úteis para con- feccionar ou incorporar às cadeias principais das composições curá- veis à luz incluem, mas não se limitam a, acrilato de poliéster uretano e acrilato de poliéter uretano .

[0052] Exemplos adequados de poliolefinas (PO) úteis para con- feccionar ou incorporar às cadeias principais das composições curá-

veis à luz incluem, mas não se limitam a, UC-102M e UC-203M da Ku- raray, poliacrilato de etila e poliacrilato de butila conforme descrito nas Patentes U.S. Nº 7.781.494 e 6.720.395.

[0053] A porção curável à luz é anexada à cadeia principal do po- límero, desejavelmente mas não necessariamente, nas extremidades da cadeia principal do polímero, e pode ser qualquer grupo ou porção química que, quando exposto à radiação actínica, como LED, luz visí- vel ou luz UV, cure mediante uma reação de reticulação. Por exemplo, grupos vinila, metacrilato, e grupos epóxi.

[0054] O componente curável à luz inclui um material selecionado entre um metacrilato de uretano e um metacilato.

[0055] O sistema de cura inclui pelo menos um iniciador de cura, e opcionalmente, um composto sensibilizante capaz de absorver radia- ção na faixa apropriada de cerca de 300-1000 nm e/ou um doador de elétron. O iniciador de cura (ou, fotoiniciador), pode ser um iniciador UV, um iniciador visível ou uma combinação de iniciadores de UV e visível.

[0056] Diversos iniciadores UV podem ser usados. Em geral, inici- adores UV são eficazes na faixa de cerca de 200 a cerca de 400 nm, e em especial na porção do espectro limítrofe à porção visível acima de cerca de 200 nm a cerca de 390 nm.

[0057] Iniciadores que respondem a radiação UV para iniciar e in- duzir a cura do componente curável funcionalizado por metacrila que são úteis na presente invenção incluem, mas não se limitam a, benzo- fenona e benzofenonas substituídas, acetofenona e acetofenonas substituídas, benzoína e seus ésteres de alquila, xantona e xantonas substituídas, óxidos de fosfina, dietóxi-acetofenona, éter metílico de benzoína, éter etílico de benzoína, éter isopropílico de benzoína, die- toxixantona, cloro-tio-xantona, N-metil dietanol-amina-benzofenona, 2- hidróxi-2-metil-1-fenil-propan-1-ona, 2-benzil-2-(dimetilamino)-1-[4-(4-

morfolinil)fenil]-1-butanona e misturas das substâncias citadas.

[0058] Exemplos de iniciadores UV incluem os iniciadores disponi- bilizados comercialmente pela empresa IGM Resins sob os nomes comerciais “IRGACURE” e “DAROCUR”, em específico o “IRGACURE” 184 (1-hidroxiciclo-hexil fenil cetona), 907 (2-metil-1-[4-(metiltio)fenil]- 2-morfolino propan-1-ona), 369 (2-benzil-2-N,N-dimetilamino-1-(4- morfolinofenil)-1-butanona), 500 (a combinação de 1-hidróxi ciclo-hexil fenil cetona e benzofenona), 651 (2,2-dimetóxi-2-fenil acetofenona), 1700 (a combinação do óxido de bis(2,6-dimetoxibenzoil-2,4,4-trimetil pentil) fosfina e 2-hidróxi-2-metil-1-fenil-propan-1-ona), e 819 [óxido de bis(2,4,6-trimetil benzoil)fenil fosfina], e “DAROCUR” 1173 (2-hidróxi-2- metil-1-fenil-1-propano) e 4265 (a combinação do óxido de 2,4,6- trimetilbenzoildifenil-fosfina e 2-hidróxi-2-metil-1-fenil-propan-1-ona); e óxido de 2,4,6-trimetilbenzoildifenilfosfina (disponibilizado comercial- mente como LUCIRIN TPO pela BASF Corp.). É claro que combina- ções destes materiais também podem ser adotadas na presente in- venção. Obviamente, não há dúvida de que alguns dos fotoiniciadores aqui categorizados como fotoiniciadores de UV têm uma absorção re- sidual para a faixa do visível e, portanto, cruzam a fronteira entre inici- adores de cura à luz visível e iniciadores de cura à luz UV, mas apesar disso, esses iniciadores são incluídos como parte da invenção.

[0059] Parei pag 20 Iniciadores adequados ao uso que respondem à luz visível para iniciar e induzir a cura incluem, mas não se limitam a, iniciadores peroxiéster de canforquinona, peroxiésteres do ácido 9- fluoreno carboxílico, fotoiniciadores à luz visível [azul], d1- canforquinona, “IRGACURE” 784DC (fotoiniciador à base de titanoce- nos substituídos), e suas combinações.

[0060] Outros sistemas fotoiniciadores adequados incluem os re- velados em cada uma das seguintes patentes ou publicações, cada uma delas aqui incorporada por meio de citação em sua totalidade. A

Patente U.S.Nº 4.505.793 concedida a Tamoto et al., que é aqui incor- porada por meio de citação, revela iniciadores de fotopolimerização incluindo uma combinação de um composto da cumarina 3-ceto- substituída e um composto halogenado ativo. Diversos compostos exemplificativos são revelados. Esses iniciadores de fotopolimerização curam pela exposição à luz com comprimentos de onda variando entre cerca de 180 nm e 600 nm. A Patente U.S.Nº 4.258.123 concedida a Nagashima et al., que é aqui incorporada por meio de citação, revela composições de resina fotossensíveis incluindo componentes iniciado- res que geram um radical livre mediante irradiação com luz actínica. Esses componentes incluem vários compostos triazina, conforme des- crito de forma mais completa na referida patente.

[0061] Fotoiniciadores catiônicos para cura epóxi incluem sais de diariliodônio, sais de triarilsulfônio e sais de fenacilsulfônio. Fotoinicia- dores catiônicos comercialmente disponíveis incluem Omnicat 432 (sais de hexafluorofosfato de triarilsulfônio), Omnicat 440 (4,4’-dimetil- difenil hexafluorofosfato de iodônio), e Omnicat 550 (10-bifenil-4-il-2- isopropil-9-oxo-9H-tioxanten-10-io hexafluorfosfato).

[0062] Outros componentes úteis podem ser encontrados na Pu- blicação de Patente Europeia Nº EP 0 369 645 A1, que revela um sis- tema fotoiniciador de três partes que inclui uma s-triazina trihalometila substituída, um composto sensibilizante capaz de absorver radiação na faixa de cerca de 300-1000 nm e um doador de elétrons. Exemplos de compostos sensibilizantes são revelados, entre eles: cetonas; co- rantes cumarina; corantes xanteno; corantes 3H-xanten-3-ona; coran- tes acridina; corantes tiazol; corantes tiazina; corantes oxazina; coran- tes azina; corantes aminocetona; corantes metano e polimetina; porfi- rinas; hidrocarbonetos policíclicos aromáticos; compostos cetona p- aminoestirila substituída; aminotriaril metanos; merocianinas; corantes esquarílio; e corantes piridínio. Exemplos de doadores também são revelados, entre eles: aminas; amidas; éteres; ureias; ferroceno; ácido sulfínico e seus sais; sais de ferrocianida; ácido ascórbico e seus sais; ácido ditiocarbâmico e seus sais; sais de xantatos; sais de ácido etile- no diamina tetra-acético; e sais de ácido tetrafenilborônico. Esses ini- ciadores são sensíveis à luz UV e à luz visível.

[0063] Outros componentes úteis podem ser encontrados na Pu- blicação de Patente Europeia Nº EP 0 563 925 A1, que revela iniciado- res de fotopolimerização, inclusive um composto sensibilizante que é capaz de absorver radiação na faixa de cerca de 250-1000 nm e 2-aril- 4,6-bis(triclorometil)-1,3,5-triazina. Exemplos dos compostos sensibili- zantes revelados incluem: corante cianina, corante merocianina, co- rante cumarina, corante cetocumarina, corante (tio)xanteno, corante acridina, corante tiazol, corante tiazina, corante oxazina, corante azina, corante aminocetona, corante esquarílio, corante piridínio, corante (tia)pirílio, corante porfirina, corante triaril metano, corante (po- li)metano, compostos aminostiril e hidrocarbonetos policíclicos aromá- ticos. Esses iniciadores de fotopolimerização são sensíveis à luz UV e à luz visível.

[0064] A Patente U.S. Nº 5.395.862 concedida a Neckers et al., que é aqui incorporada por meio de citação, revela fotoiniciadores fluo- rona, que são sensíveis à luz visível. Os sistemas de iniciador fluorona também incluem um coiniciador, que é capaz de aceitar um elétron das espécies de fluorona excitada. Exemplos de coiniciadores são re- velados, entre eles: sais de ônio, nitrohalometanos e diazossulfonas. A Patente U.S. Nº 5.451.343 concedida a Neckers et al., que é aqui in- corporada por meio de citação, revela derivados da fluorona e da piro- nina-Y como iniciadores que absorvem a luz em comprimentos de on- da acima de 350 nm. A Patente U.S. Nº 5.545.676 concedida a Palaz- zotto et al., que é aqui incorporada por meio de citação, revela um sis- tema fotoiniciador de três partes, que cura à luz UV ou à luz visível. O sistema de três partes inclui um sal de arilidônio, um composto sensibi- lizante e um doador de elétrons. Exemplos de sais de iodônio incluem os sais de difeniliodônio. Exemplos de sensibilizantes e de doadores de elétrons para uso no sistema de três partes também são revelados. Adicionalmente, o sensibilizante é capaz de absorver luz na faixa de cerca de 300-1000 nm.

[0065] Os iniciadores indicados acima são meramente ilustrativos e não limitam em absoluto os iniciadores passíveis de uso na presente invenção.

[0066] Os iniciadores podem ser usados em quantidades de cerca de 0,1% a cerca de 10% em peso da composição total. De forma mais desejável, o iniciador está presente em quantidades de 0,5% a cerca de 5% em peso da composição total.

[0067] Conforme aqui utilizado, “componente modificador de reo- logia” significa uma composição ou composto que modifica as proprie- dades reológicas, por exemplo, a viscosidade ou o escoamento, da composição curável. Componentes modificadores de reologia adequa- dos incluem os tipos orgânicos e inorgânicos. Os inorgânicos incluem sílica, silicato, alumina, asbestos, sulfato de bário, carbonato de cálcio, fluoreto de cálcio, negro de fumo, argilas, terra diatomácea, feldspato, substâncias ferromagnéticas, cinzas volantes, fibras de vidro, gesso, fibra de juta, caulim, substâncias lignocelulósicas, hidróxido de mag- nésio, mica, celulose microcristalina, metais em pó, quartzo, amido, talco, dióxido de titânio, farelo de madeira, fibras de madeira, e suas combinações. Modificadores de reologia orgânicos incluem polímeros termoplásticos tais como acetato de polivinila, poliolefina, fibras de nái- lon. Em um aspecto da presente invenção, o componente modificador de reologia está presente em quantidades de cerca de 2% a cerca de 80% em peso com base no peso total da composição curável. Em ou- tro aspecto da presente invenção, o componente modificador de reolo-

gia está presente em quantidades de cerca de 4% a cerca de 50% em peso com base no peso total da composição curável. Em outros as- pectos da presente invenção, o componente modificador de reologia está presente em quantidades de cerca de 5%, ou cerca de 10%, ou cerca de 15%, ou cerca de 20% ou cerca de 25%, ou cerca de 30%, ou cerca de 35%, ou cerca de 45%, ou cerca de 55%, ou cerca de 60%, ou cerca de 65%, ou cerca de 75% peso com base no peso total da composição curável.

[0068] Aditivos opcionais tais como, mas não limitados a, estabili- zantes, inibidores, agentes sequestrantes de oxigênio, agentes de en- chimento, corantes, cores, pigmentos, promotores de adesão, plastifi- cantes, agentes de endurecimento, agentes de reforço, agentes fluo- rescentes, agentes umectantes, antioxidantes e suas combinações, também podem ser incluídos nas composições da presente invenção.

[0069] A composição curável, uma vez curada, deve perder menos de 5% em peso aproximadamente quando mergulhada em uma solu- ção aquosa com pH na faixa de cerca de 0,5 a cerca de 13,5 em tem- peraturas de cerca de 25°C a cerca de 90°C por um período de 6 se- manas.

[0070] A composição curável deve ser capaz de formar e manter características topográficas da superfície que tenham uma razão de aspecto (altura/largura) acima de cerca de 0,5 antes de curar.

[0071] A invenção também fornece um filtro de osmose reversa incluindo uma membrana permeável à água que tem impresso em si um padrão de espaçadores da composição curável, sendo que os es- paçadores da composição curável são formados a partir de uma com- posição curável à luz, e a composição curável tem uma viscosidade de

10.000 a 500.000 centipoise (cP) a 10 s-1, um Índice Tixotrópico (TI) (viscosidade a 1 s-1/viscosidade a 10 s-1), entre cerca de 2 e cerca de 15, onde os espaçadores foram formados imprimindo com estêncil ou imprimindo com tela uma ou mais camadas de espaçador que têm uma razão de aspecto (altura/largura) entre cerca de 0,2 e cerca de 2.

[0072] A invenção fornece um método para fabricação de uma membrana de filtração que tem espaçadores da composição curável impressos e que compreende as etapas de fornecer uma membrana que tem uma primeira superfície e uma segunda superfície oposta; e depositar uma composição curável à luz sobre a primeira e/ou sobre a segunda superfície(s) da membrana para formar características de es- paçador que têm uma forma e tamanho definidos; em que a composi- ção curável à luz tem uma viscosidade de 10.000 a 500.000 centipoise (cP) a 10 s-1, um Índice Tixotrópico (TI) (viscosidade a 1 s-1/ viscosida- de a 10 s-1) entre cerca de 2 e cerca de 15 e a razão de aspecto (altu- ra/largura) da composição curável é de cerca de 0,2 a cerca de 2.

EXEMPLOS Exemplo 1 – Composições Curáveis à Luz Visível/Luz UV

[0073] A Tabela 1 mostra os ingredientes de nove composições de acrilato curáveis à luz visível/luz UV. As composições 1-3 têm diferen- tes quantidades de sílica fumada como componente modificador de reologia. As composições 4-5 têm sílica e silicato como componentes modificadores de reologia. A composição 6 tem a sílica precipitada como componente modificador de reologia. As composições 7, 8 e 9 têm carbonato de cálcio, alumina e pó de polipropileno micronizado como componentes modificadores de reologia, respectivamente, além da sílica.

Tabela1 Composição 1 2 3 4 5 6 7 8 9 curável Ingrediente % em % em % em % em % em % em % em % em % em peso peso peso peso peso peso peso peso peso Acrilato de 57,60 55,20 52,80 37,20 37,20 51,00 38,40 38,40 33,00 poliéster ure- tano Acrilato de 26,88 25,76 24,64 17,36 17,36 23,80 17,92 17,92 18,48 isobornila Acrilato de 9,60 9,20 8,80 6,20 6,20 8,50 6,40 6,40 13,20 isodecila Irgacure 184 0,96 0,92 0,88 0,62 0,62 0,85 0,64 0,64 0,66 Irgacure TPO 0,96 0,92 0,88 0,62 0,62 0,85 0,64 0,64 0,66 Aerosil R202 4,00 8,00 12,00 8,00 8,00 6,00 6,00 4,00 Silicato de 30,00 alumínio ma- lha 325 Silicato de 30,00 zircônio ma- lha 400 Zeothix 95 15,00 Sílica precipi- tada Solca 322 30,00 Carbonato de cálcio modifi- cado por áci- do Alumina cal- 30,00 cinada Polipropileno 30,00 em pó Total 100 100 100 100 100 100 100 100 100 Exemplo 2 - Reologia das Composições Curáveis à Luz Visí- vel/Luz UV

[0074] A Tabela 2 resume as propriedades reológicas (viscosidade e Índice Tixotrópico (TI)) das nove composições do Exemplo 1. As vis- cosidades foram medidas na taxa de cisalhamento de 1s-1 e 10s-1 usando reômetro de placa e cone (Anton Paar). O Índice Tixotrópico (TI) foi calculado como a razão das viscosidades a 1 s-1 e 10 s-1. Tabela 2 Composição Viscosidade a 1 Viscosidade a 10 Índice Tixotrópico s-1 (cP) s-1 (cP) (TI) 1 37.580 6.138 6,12 2 387.700 48.680 7,96 3 1.306.000 138.000 9,46 4 725.900 93.700 7,75 5 955.500 113.800 8,40 6 211.400 16.920 12,49 7 2.377.000 75.790 31,36 8 458.000 51.640 8,87 9 100.500 12.570 8,00 Exemplo 3 – Resistência Química das Composições Curáveis à Luz Visível/Luz UV

[0075] A Tabela 3 resume os resultados (como percentual da vari- ação de peso) dos testes de resistência química de algumas das com- posições curáveis à luz visível/UV mostradas na Tabela 1. A composi- ção curável à luz foi colocada entre duas folhas de plástico com um espaçador de 1 mm de espessura, e curada à luz por 30 segundos em uma câmara de UV com uma intensidade de luz UV-A de 100mw/cm2. A folha curada foi cortada em amostra retangular com 20 mm de com- primento e 10 mm de largura. A amostra foi mergulhada em uma solu- ção de ácido clorídrico de pH 1,5 ou em uma solução de hidróxido de sódio de pH 12,5 por 2 semanas a 50ºC.

[0076] Após a imersão, a amostra foi enxaguada com água desti- lada e seca a 50ºC por 4 horas. A variação de peso (%) foi calculada pela diferença percentual em peso da amostra antes e depois da imer- são. Para comparação, um adesivo de cura à luz comercial (Loctite LT AA3979) também foi testado.

Tabela 3 Composição Solução pH 1,5 Solução pH 12,5 1 -0,87 -2,07 4 -0,35 -4,05 5 -0,31 -2,38 6 -1,00 -29,90 7 -4,11 -7,70 8 -0,56 -3,19 9 -0,67 -2,16 Loctite LT AA 3979 -12,31 -28,36

[0077] Entre os agentes de enchimento usados, o Aerosil R202 e o silicato de zircônio tiveram uma perda de menos de 3% após 2 sema- nas de imersão em ambas as soluções de pH 1,5 e de pH 12,5. A va- riação de peso das formulações com Alumina Calcinada ou silicato de alumínio foi inferior a 4%. No entanto, as fórmulas com sílica precipita- da mostraram uma resistência química muito baixa na solução de pH 12,5. As fórmulas com carbonato de cálcio mostraram baixa resistên- cia química em ambas as soluções de pH 1,5 e de pH 12,5. O Loctite AA 3979 apresentou a pior resistência química em ambas as soluções de pH 1,5 e de pH 12,5 em razão das resinas de acrilato utilizadas nas fórmulas. Exemplo Comparativo 1 – Comparação de Vários Adesivos e Mé- todos de Dispensação Existentes

[0078] É necessário uma reologia melhorada para a capacidade de impressão da composição curável e também ter a razão de aspecto desejada para otimizar a área da superfície da membrana. Além disso, a velocidade da cura também é um fator crucial para o método de fa- bricação. A Tabela 4 compara alguns métodos de dispensação exis- tentes usando diferentes produtos. Este quadro lista diversas categori- as de produtos, sua viscosidade, o método de dispensação utilizado, a altura desejada da característica, a largura e a razão de aspecto da característica. O tempo de cura para um único material dispensado usando o método de dispensação correspondente, e a área (m2) pro- duzida por minuto com as características visadas também estão apre- sentadas na Tabela 4. A largura visada era de 0,020 polegadas com uma velocidade de processamento visada de pelo menos 2 m2 por mi- nuto.

[0079] A tinta UV com baixa viscosidade é geralmente utilizada para impressão por jato de tinta. Ela imprime uma camada muito fina a cada vez, portanto, gasta-se muito tempo para produzir as alturas da característica. A dispensação com válvula de jato usando acrilato de cura à luz (LCA) líquido ou em gel com uma viscosidade maior exibe os mesmos problemas de baixa velocidade. O material fundido a quen- te, como a poliolefina (PO), tem uma alta velocidade de produção, mas tem dificuldades para obter uma razão de aspecto elevada.

[0080] Conforme mostrado na Tabela 4, a Tinta UV e o LCA em Gel alcança uma boa razão de aspecto, a Fusão a Quente de PO al- cança uma razão de aspecto adequada, e o LCA Líquido alcança uma razão de aspecto inaceitável. A Tinta UV, o LCA em Gel, e o LCA Lí- quido exibem um bom tempo de cura e a Fusão a Quente de PO exibe um tempo de cura inaceitável. A Tinta UV, o LCA em Gel, e o LCA Lí- quido têm uma produção inaceitável (m2 de área) por minuto e a Fusão a Quente de PO tem uma boa produção (m2 de área) por minuto. Con- sequentemente, nenhum dos métodos existentes citados alcançou re- sultados globais aceitáveis. Tabela 4 Categoria do Tinta Tinta LCA Lí- LCA em LCA em Fusão a Produto UV UV quido Gel Gel Quente de

PO Viscosidade 10 10 5.000 50.000 50.000 12.000 (a Típica (cP) 170 ºC)

Método de Jato de Jato de Válvula Válvula Transfe- Gravura Dispensação Tinta Tinta de Jato de Jato rência por Toque Altura da Ca- 0,015 0,018 0,010 0,015 0,015 0,012 racterística (polegada) Largura da 0,025 0,044 0,065 0,033 0,022 0,022 Característi- ca (polega- da) Razão de 0,60 0,40 0,15 0,45 0,66 0,31 Aspecto da Característi- ca (H/W) Tempo de 1 1 5 5 5 30 cura (segun- dos) Produção 0,016 0,014 0,026 0,026 Muito len- 100 (Área (m2)) ta, n/a por minuto Exemplo 4 – Capacidade de impressão do Estêncil das Composi- ções de Cura à Luz Visível/Luz UV

[0081] A Tabela 5 mostra os resultados relativos à medição da ca- pacidade de impressão do estêncil das composições de cura à luz vi- sível/luz UV na Tabela 1. Para a impressão em estêncil, cada material foi aplicado a um estêncil de aço revestido Nanoclear (Aculon) com tamanho de abertura de 0,15 polegadas x 0,02 polegadas e espessu- ra de 0,01 polegadas. O material foi impresso manualmente sobre uma membrana usando um rodo de poliuretano de Durômetro 70. O padrão impresso na membrana foi imediatamente transferido para uma câma- ra de UV com uma intensidade da luz UV-A de 100 mw/cm2 e curado por 10 segundos, ou curado por 3 segundos usando uma luz LED de 405 nm com intensidade de 90 mw/cm2. A capacidade de impressão inicial foi avaliada em termos da limpeza da composição curável sepa-

rada da abertura do estêncil depois de impressa e removida do estên- cil, da planura da superfície do padrão impresso e se a forma afundou. Tabela 5 Composição Liberação da Com- Aparência da Super- Forma do Curável posição Curável da fície do Padrão Im- Padrão Im- Abertura do Estêncil presso presso 1 Parcial Lisa Caída 2 Parcial Lisa Boa 3 Parcial Não Lisa Boa 4 Boa Lisa Boa 5 Boa Lisa Boa 6 Boa Lisa Boa 7 Boa Lisa Boa 8 Boa Lisa Boa 9 Boa Lisa Boa Exemplo 5 – Padrão Impresso do Estêncil das Composições de Cura à Luz Visível/Luz UV com Impressão a Úmido

[0082] As composições curáveis 5 e 9 na Tabela 1 que apresenta- ram resistência química e capacidade de impressão do estêncil relati- vamente melhores foram usadas para estudos posteriores. Impressão a úmido significa que a impressão em estêncil convencional foi empre- gada, isto é, a composição curável foi impressa no substrato, o estên- cil foi removido, e então a composição curável foi curada.

[0083] A composição curável foi impressa em uma membrana usando uma impressora semiautomática com um estêncil de aço ino- xidável (SS) revestido ou um estêncil de plástico. A abertura do estên- cil tinha 0,02 polegadas de largura, 0,015 polegadas de comprimento. A espessura do estêncil inoxidável revestido era de 0,012 polegadas, 0,017 polegadas e 0,022 polegadas, respectivamente. A espessura do estêncil de plástico era de 0,01 polegadas. As dimensões impressas da Composição 5 usando o estêncil inoxidável revestido e da Compo- sição 6 usando o estêncil de plástico são apresentadas na Tabela 6

(impressão a úmido). O comprimento e a largura do padrão impresso foram medidos com microscopia da Hirox. A espessura foi medida por um perfilômetro a laser. A razão de aspecto foi calculada como a razão entre a altura e a largura. Tabela 6 Dimensões do Altura Largura Com- Razão Veloci- Área Padrão Im- (polega- (polega- primento de As- dade de Produzi- presso da) da) (polega- pecto Cura (s) da (m2) da) por min Estêncil SS Revestido com 0,012 polega- 0,007 0,023 0,148 0,30 5 3 das de espes- sura Estêncil de Plástico com 0,009 0,024 0,152 0,38 5 3 0,01 polegadas de espessura Estêncil SS Revestido com 0,017 polega- 0,014 0,026 0,150 0,54 5 3 das de espes- sura Estêncil SS Revestido com 0,022 polega- A composição foi parcialmente desprendida das de espes- sura

[0084] A velocidade de cura e a velocidade de produção pela im- pressão em estêncil foi mais rápida do que a maior parte dos métodos de dispensação existentes na Tabela 4. Os resultados impressos mos- traram que o padrão impresso usando a impressão a úmido pode al- cançar uma razão de aspecto de aproximadamente 0,5. No entanto, a produção de padrões com razões de aspecto acima de 0,5 é um desa-

fio técnico. Exemplo 6 – Padrão Impresso do Estêncil de Composições de Cu- ra à Luz Visível/Luz UV com Método de Pré-Cura

[0085] Neste exemplo, os materiais, estênceis, impressora e mé- todos de medição do padrão impresso foram idênticos aos do Exemplo

5. Foi utilizado um método de pré-cura para aumentar a razão de as- pecto do padrão impresso. No método de pré-cura, a composição cu- rável foi impressa no substrato, e antes que o estêncil fosse removido, a composição curável na abertura do estêncil foi parcialmente curada à luz no verso da membrana e no seu suporte. A composição curável tornou-se sólida na parte que tocou a membrana mas permaneceu cu- rada na superfície do estêncil. O estêncil foi então removido e separa- do da membrana. O padrão impresso ficou na membrana e posterior- mente foi curado à luz para atingir as suas propriedades de cura com- pleta.

[0086] As dimensões impressas da Composição 5 usando o Es- têncil SS Revestido e da Composição 6 usando o Estêncil de Plástico com 0,03 polegadas de espessura são apresentadas na Tabela 7 (mé- todo de pré-cura). Tabela 7 Dimensões do Altura Largura Com- Razão Veloci- Área Padrão Impres- (polega- (polega- primento de As- dade de Produzi- so da) da) (polega- pecto Cura (s) da (m2) da) por min Estêncil SS Re- vestido com 0,022 polega- 0,017 0,025 0,152 0,68 7 2 das de espes- sura

Dimensões do Altura Largura Com- Razão Veloci- Área Padrão Impres- (polega- (polega- primento de As- dade de Produzi- so da) da) (polega- pecto Cura (s) da (m2) da) por min Estêncil SS Re- vestido com 0,029 0,021 0,151 1,38 7 2 0,03 polegadas de espessura

[0087] Os resultados na Tabela 7 mostram que a razão de aspecto pode ser aprimorada pelo método de pré-cura, com pouca redução na velocidade de produção.

Claims (35)

REIVINDICAÇÕES

1. Método para formar características topográficas na su- perfície de uma membrana, caracterizado pelo fato de que compre- ende: - fornecer uma superfície da membrana; - fornecer um estêncil ou tela acima da superfície da mem- brana, o estêncil ou tela possuindo orifícios que expõem a superfície da membrana para receber uma composição curável; - depositar uma ou mais camadas da composição curável nos orifícios do estêncil ou nos orifícios da tela e na superfície da membrana para formar as características topográficas, os orifícios de- finindo a forma e o tamanho aproximados das características topográ- ficas; - remover o estêncil ou a tela para deixar assentadas sobre a membrana as características topográficas; e - curar a composição curável, em que uma única camada da composição curável deposi- tada na etapa de deposição produz características topográficas com uma razão de aspecto (altura/largura) de cerca de 0,2 a cerca de 2.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de remoção do estêncil ou da tela ocorre an- tes da etapa de cura.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de cura ocorre antes da etapa de remoção do estêncil ou da tela.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de cura compreende: a) uma etapa de pré-cura que ocorre antes da etapa de re- moção do estêncil ou da tela durante a qual a composição curável é parcialmente curada e b) uma etapa de cura completa que ocorre depois da etapa de remoção do estêncil ou da tela durante a qual a composição curá- vel é completamente curada.

5. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a etapa de pré-cura compreende expor a face da membrana desprovida das características topográficas a uma fonte de luz.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a razão de aspecto (altura/largura) é maior que cerca de 0,50.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a razão de aspecto topográfica (altura/largura) é mai- or que cerca de 0,70.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a altura da característica topográfica é de cerca de 0,005 a cerca de 0,04 polegadas.

9. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a composição curável é curada usando uma fonte de luz.

10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracteriza- do pelo fato de que a fonte de luz emite luz visível ou luz ultravioleta.

11. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracteriza- do pelo fato de que a fonte de luz é uma lâmpada ou diodo emissor de luz.

12. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracteriza- do pelo fato de que um padrão de características topográficas é for- mado sobre a superfície da membrana em velocidades iguais ou maio- res que 0,5 m2/minuto aproximadamente.

13. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracteriza- do pelo fato de que a etapa de deposição compreende depositar duas ou mais camadas da composição curável nos orifícios do estêncil ou nos orifícios da tela e na superfície da membrana.

14. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracteriza- do pelo fato de que as características topográficas são substancial- mente livres de bordas afiadas após a formação e a remoção do es- têncil.

15. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracteriza- do pelo fato de que a superfície da membrana é a superfície da mem- brana de um filtro.

16. Método para formar características topográficas sobre a superfície de uma membrana, caracterizado pelo fato de que com- preende: - fornecer uma superfície da membrana; - fornecer um estêncil ou tela acima da superfície da mem- brana, o estêncil ou tela possuindo orifícios que expõem a superfície da membrana para receber uma composição curável; - depositar uma ou mais camadas da composição curável nos orifícios do estêncil ou nos orifícios da tela e na superfície da membrana para formar as características topográficas, os orifícios de- finindo a forma e o tamanho aproximados das características topográ- ficas; e - remover o estêncil ou a tela para deixar assentadas sobre a membrana as características topográficas; em que o Índice Tixotrópico (TI) (cp a 1 s-1/cp a 10 s-1) da composição curável é de cerca de 2 a cerca de 15, e a composição curável fornece uma razão de aspecto (altura/largura) das característi- cas topográficas suficiente para substancialmente manter o tamanho e a forma aproximados da característica durante a remoção do estêncil da superfície da membrana antes de curar.

17. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracteri-

zado pelo fato de que a razão de aspecto topográfica (altura/largura) está entre cerca de 0,2 a cerca de 2.

18. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracteri- zado pelo fato de que a razão de aspecto topográfica (altura/largura) é maior que cerca de 0,50.

19. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracteri- zado pelo fato de que a razão de aspecto topográfica (altura/largura) está entre maior que cerca de 0,70.

20. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracteri- zado pelo fato de que a altura da característica topográfica é de cerca de 0,005 a cerca de 0,04 polegadas.

21. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracteri- zado pelo fato de que a composição curável é curada usando uma fonte de luz.

22. Método, de acordo com a reivindicação 21, caracteri- zado pelo fato de que a fonte de luz emite luz visível ou luz ultraviole- ta.

23. Método, de acordo com a reivindicação 21, caracteri- zado pelo fato de que a fonte de luz é uma lâmpada ou um diodo emissor de luz.

24. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracteri- zado pelo fato de que um padrão de características topográficas é formado na superfície da membrana em velocidades iguais ou maiores que cerca de 0,5 m2/minuto.

25. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracteri- zado pelo fato de que a etapa de deposição compreende depositar duas ou mais camadas da composição curável nos orifícios do estêncil ou nos orifícios da tela e na superfície da membrana.

26. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracteri- zado pelo fato de que as características topográficas são substancial-

mente livres de bordas afiadas após a formação e a remoção do es- têncil.

27. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracteri- zado pelo fato de que a superfície da membrana é a superfície da membrana de um filtro.

28. Composição curável à luz caracterizada pelo fato de que compreende: a. um componente curável à luz compreendendo uma ca- deia principal selecionada entre o grupo constituído por metacrilatos, epóxis, poliisobutenos (PIB), poliuretanos (PU), poliolefinas (PO), etil- vinilacetatos (EVA), poliamidas (PA) e suas combinações; e uma por- ção curável à luz; b. um sistema de cura; e c. um componente modificador de reologia presente em uma quantidade de cerca de 2% a cerca de 50% em peso da compo- sição curável total; em que a composição curável à luz tem um Índice Tixotrópico (TI) (cp a 1 s-1/cp a 10 s-1) entre cerca de 2 e cerca de 15.

29. Composição curável à luz, de acordo com a reivindica- ção 28, caracterizada pelo fato de que o componente de cura com- preende um componente de cura à luz ultravioleta ou um componente de cura à luz visível.

30. Composição curável à luz, de acordo com a reivindica- ção 28, caracterizada pelo fato de que o componente modificador de reologia é selecionado entre o grupo constituído por sílica, silicato, alumina, asbestos, sulfato de bário, carbonato de cálcio, fluoreto de cálcio, negro de fumo, argilas, terra diatomácea, feldspato, substâncias ferromagnéticas, cinzas volantes, fibras de vidro, gesso, fibra de juta, caulim, substâncias lignocelulósicas, hidróxido de magnésio, mica, ce- lulose microcristalina, metais em pó, quartzo, amido, talco, dióxido de titânio, farelo de madeira, fibras de madeira, polímeros termoplásticos, e suas combinações.

31. Composição curável à luz, de acordo com a reivindica- ção 28, caracterizada pelo fato de que a composição de luz curável, após à cura, é capaz de perder pelo menos de 5% em peso quando mergulhada em uma solução aquosa com um pH na faixa de cerca de 0,5 a cerca de 13,5 em temperaturas de cerca de 25°C a cerca de 90°C por um período de 6 semanas.

32. Composição curável à luz, de acordo com a reivindica- ção 28, caracterizada pelo fato de que a composição de luz curável é capaz de formar e manter características topográficas da superfície que têm uma razão de aspecto (altura/largura) entre cerca de 0,2 a cerca de 2 antes da cura completa.

33. Composição curável à luz, de acordo com a reivindica- ção 28, caracterizada pelo fato de que o componente curável à luz compreende um material selecionado entre o grupo constituído por um metacrilato de uretano e um metacilato.

34. Filtro de osmose reversa, caracterizado pelo fato de que compreende: a. uma membrana permeável à água que tem impresso em si um padrão de espaçadores da composição curável, sendo que os espaçadores da composição curável são formados a partir de uma composição curável à luz com um Índice Tixotrópico (TI) (cp a 1 s-1/cp a 10 s-1) entre cerca de 2 e cerca de 15, em que os espaçadores são formados imprimindo em es- têncil ou imprimindo em tela uma ou mais camadas de espaçador que têm uma razão de aspecto (altura/largura) entre cerca de 0,2 e cerca de 2.

35. Método para fabricação de uma membrana de filtração que tem espaçadores da composição curável impressos, caracteriza-

do pelo fato de que compreende: - fornecer uma membrana que tem uma primeira superfície e uma segunda superfície oposta; e - depositar uma composição curável à luz sobre a primeira e/ou segunda superfície(s) da membrana para formar características de espaçador que têm uma forma e um tamanho definidos; em que a composição curável à luz tem um Índice Tixotró- pico (TI) (cp a 1 s-1/cp a 10 s-1) entre cerca de 2 e cerca de 15 e em que a razão de aspecto (altura/largura) da composição curável à luz está entre cerca de 0,2 e cerca de 2.