WO2014041264A1 - Procede de marquage luminescent d'un substrat par frittage laser - Google Patents

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WO2014041264A1
WO2014041264A1 PCT/FR2013/051728 FR2013051728W WO2014041264A1 WO 2014041264 A1 WO2014041264 A1 WO 2014041264A1 FR 2013051728 W FR2013051728 W FR 2013051728W WO 2014041264 A1 WO2014041264 A1 WO 2014041264A1
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WO
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substrate
luminescent
laser sintering
marking
composition
Prior art date
Application number
PCT/FR2013/051728
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Inventor
Maryline Roumanie
Nicolas Charvet
Stéphanie DESROUSSEAUX
Emilie FARET
Bruno Laguitton
Sébastien PENLOU
Sakina YAHIAOUI
Original Assignee
Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M5/00—Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein
    • B41M5/26—Thermography ; Marking by high energetic means, e.g. laser otherwise than by burning, and characterised by the material used
    • B41M5/262—Thermography ; Marking by high energetic means, e.g. laser otherwise than by burning, and characterised by the material used recording or marking of inorganic surfaces or materials, e.g. glass, metal, or ceramics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M5/00—Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein
    • B41M5/26—Thermography ; Marking by high energetic means, e.g. laser otherwise than by burning, and characterised by the material used
    • B41M5/267—Marking of plastic artifacts, e.g. with laser

Definitions

  • the invention relates to a method of marking a substrate by laser sintering. This method makes it possible to integrate on a substrate a luminescent matrix corresponding to a signature or a code, the detection of which is ensured by spectrophotometry.
  • the field of use of the present invention relates in particular to the fight against counterfeiting because of the specificity of the means used to authenticate the labeled substrate.
  • the prior art comprises methods for marking objects using the sintering of mineral powders. Marked objects can be made of ceramic, metal or glass for example.
  • the Applicant has developed a method for remedying these problems by incorporating a luminescent material into a substrate.
  • the marker may be at least partially visible to the naked eye under normal conditions of use, but its full detection requires spectrophotometric reading.
  • the present invention relates to a marking method for incorporating a luminescent authentication pattern into a layer deposited on the surface of a substrate.
  • this type of luminescent marking is invisible to the naked eye, it can be integrated into a decor and / or a reference, numbers, marks, specific patterns having automatic recognition functions.
  • the marking obtained by means of the method that is the subject of the present invention can be both visible to the naked eye, that is to say detectable in the wavelengths of the visible range, and luminescent.
  • the detection of the signature of the luminescent materials is carried out by spectrophotometry.
  • the method - object of the invention implements a laser sintering step of luminescent materials to obtain marked objects resistant to temperature, and moisture.
  • the mechanical strength, and therefore the resistance over time are greater than those resulting from the deposition, in particular by a printing technique, of a layer on the surface of a material.
  • the technique of laser sintering makes it possible to provide a sufficient and localized supply of energy in a fast manner.
  • the present invention relates to a method of marking a substrate by laser sintering comprising the following steps:
  • the luminescent material is in the form of particles.
  • the substrate may especially be of a material chosen from the group comprising: ceramic, such as, for example, glass, alumina, porcelain, enamelled products;
  • the luminescent material may be an inorganic material, an organic material or mixtures thereof.
  • It may be in the form of particles coated or encapsulated in an inorganic compound such as SiO 2 silica.
  • the inorganic luminescent material may be chosen from the group comprising rare earth doped metal oxides or transition metals; oxosulfides of metals doped with rare earths or transition metals. It may especially be doped molybdates, rare earth doped vanadates, rare earth doped aluminas or transition metals.
  • the organic luminescent material it may be chosen from the group comprising organic powders encapsulated in an inorganic matrix such as, for example, FITC (fluorescein isothiocyanate) coated in SiO 2 silica, or quinine coated in silica Si0 2 .
  • the luminescent material may in particular be chosen from the group comprising aluminas or aluminates doped with transition metals or rare earths such as, for example, Al 2 O 3 : Cr; matrices of oxosulphides of rare earth-doped metals, for example Gd 2 O 2 S: Eu; matrices of molybdate doped rare earth or transition metals such as ZnMo0 4 : Eu; the matrices of metal oxides doped with transition metals Gd 2 0 3 : Bi; rare earth-doped phosphate matrices, for example LaPO 4 : Ce; rare earth-doped vanadate matrices such as YV0 4 : Eu; coated organic particles such as uranine coated with SiO 2 .
  • transition metals or rare earths such as, for example, Al 2 O 3 : Cr
  • matrices of oxosulphides of rare earth-doped metals for example Gd 2 O 2 S: Eu
  • matrices is meant a coating of the particles as described above.
  • the amount of dopant can vary from 0.1% to 30% by weight relative to the weight of the luminescent material.
  • the size of the luminescent material particles can be nanometric (1-100 nanometers), submicron (100 and 1000 nanometers), or micrometric (laser beam size)
  • the particles are advantageously in the form of a powder or a colloidal suspension.
  • the luminescent composition may comprise at least one organic and / or inorganic luminescent material.
  • the marking thus obtained may therefore have several detection wavelengths with one or more excitation wavelengths. It is advantageously in the form of a solution or an aqueous or organic suspension.
  • the luminescent composition may also comprise at least one additive that may be selected from the group consisting of:
  • an absorber which will enable the laser radiation to be absorbed. It may especially be a compound selected from the group consisting of Fe 2 O 3 , C0 3 O 4 , CuO,
  • an inorganic material or powder such as a sintering material comprising one or more fluxing agents. It can especially be a compound selected from the group comprising Na 2 O, BaO, MgO, ZnO;
  • a pigment or a pigment composition which may be selected from the group consisting of metal oxides. It may especially be a compound selected from the group comprising oxides of iron, copper, zinc, cobalt, manganese, chromium, nickel, vanadium, cobalt, tin, zirconia , and antimony.
  • the chosen pigment or pigment composition may give a color which may be black, white, green, blue or brown, for example;
  • a material such as a metal oxide or a metal powder capable of improving the adhesion and resistance properties of the marking on the substrate, such as mechanical or chemical resistance. It may especially be aluminum or copper oxide;
  • the dispersing agent may especially be chosen from the group comprising:
  • Polymers or polyelectrolytes which adsorb on the surface of the particles polyacrylic acid; ⁇ the compounds promoting the adsorption of ionic species such as simple ions or ionic surfactants: ammonium polymethacrylic acid,
  • the luminescent composition advantageously comprises at least one sintering material (sintered).
  • the inorganic powder, or any other additive of the luminescent composition advantageously has dimensions similar to those of the luminescent material to ensure homogeneity of the marking layer.
  • the size of the particles is advantageously close to that of the sintering material and vice versa, especially when the particles of luminescent material are integrated in a coating matrix (silica for example) to avoid problems of homogeneity of layer thickness.
  • the larger limit particle size corresponds to that of the laser beam. This ensures the mechanical strength of the luminescent material on the substrate.
  • the luminescent composition may be homogenized by shearing, grinding or any other technique which is within the knowledge of those skilled in the art. This homogenization can be implemented:
  • the sintering material may advantageously be a mixture comprising at least one acidic oxide such as silica; at least one basic oxide such as compounds selected from the group of metal oxides such as Li 2 0, Na 2 O, K 2 0, CaO, MgO, ZnO, PbO, and BaO for example; and optionally a neutral oxide such as A1 2 0 3 alumina.
  • the acidic oxide allows the formation of a network, while the basic oxide makes it possible to lower the melting temperature by forming a eutectic.
  • Basic oxide is also called flux.
  • the neutral oxide is a viscous agent.
  • the sintering material is obtained according to a technique known to those skilled in the art by mixing the two or three types of compounds mentioned above, by heating them to an elevated temperature, often above 1000 ° C., so as to obtain a homogeneous mixture. . The mixture is then quenched by quenching. The glass thus obtained is ground to give the frit.
  • the luminescent composition advantageously comprises a sintering material.
  • the sintering material thus obtained may have a glass transition temperature advantageously between 350 ° C and 1100 ° C.
  • the choice of the frit used depends on the nature of the substrate to be marked, the chemical interaction between the frit and the luminescent material and the temperature resistance of the luminescent material. Therefore, the temperature at which the laser sintering marking is performed can be adapted to the nature of the labeled substrate, by adjusting the luminescent composition and depending on the presence or absence of a sintering material. Indeed, the energy required to incorporate the luminescent material on the surface of the substrate may depend on the nature of the substrate but also the color of the luminescent composition.
  • Different embodiments may allow the improvement of the signal intensity of the luminescent material deposited on the substrate.
  • the concentration of luminescent material (typically 0.1 to 30% by weight) of the luminescent composition can be increased;
  • two layers of luminescent material identical or not, may be deposited, without sintering step between the two successive deposits;
  • Two layers of luminescent material, identical or not, can be deposited, with a sintering step between the two deposits;
  • the thickness of the layer of deposited luminescent material can be adjusted
  • a so-called "hook layer” layer may be deposited on the substrate.
  • This hook layer can be sintered before or at the same time as the layer of luminescent material.
  • the hook layer may optionally comprise pigments. It is advantageously devoid of luminescent material. In addition, it advantageously comprises a sintering material.
  • the luminescent composition may in particular comprise pigments of the same color as those possibly included in the hook layer.
  • each deposition step may optionally be followed by a laser sintering step. These successive deposits may optionally be separated by a laser sintering step.
  • these layers of successive hung may have different compositions, especially when at least one of them comprises pigments.
  • the deposition of the luminescent composition or the layer of hanging on the substrate it may in particular be carried out according to a technique chosen from the group comprising printing (inkjet or screen printing), coating, spraying, and soaking.
  • the deposition can be carried out so as to define an authentication pattern, or so as to obtain a uniform layer in thickness and distribution / distribution of luminescent material.
  • the pattern does not match the optical signature of the luminescent material. This is a pattern visible to the naked eye, especially in the case where pigments of different color to that of the substrate are used.
  • the laser sintering step that makes it possible to define the authentication pattern, for example, by specific laser irradiation of the substrate according to the programming of the laser.
  • the excess of non-irradiated deposition is removed by means of cleaning means such as, for example, by immersion of the substrate in a liquid advantageously subjected to an ultrasound flow; washing the substrate with a jet of water; immersing the substrate in a solvent; or by mechanical wiping of the substrate.
  • cleaning means such as, for example, by immersion of the substrate in a liquid advantageously subjected to an ultrasound flow; washing the substrate with a jet of water; immersing the substrate in a solvent; or by mechanical wiping of the substrate.
  • the presence of inorganic material (sintered for example) in the luminescent composition makes it possible in particular to homogenize the surface state of the marking and to reduce the marking costs by reducing the amount of luminescent material used. The marking of larger areas is also facilitated.
  • the marker can be integrated in different colors and on different substrates.
  • the sintering of a dark color composition, even black a technical difficulty due in particular to the absorption of the excitation of the wavelength used to excite the phosphor by the dark color.
  • the method - object of the present invention can be implemented by adjusting the following parameters:
  • the mineral powder or the frit and the laser parameters can be adapted to the nature of the substrate to be marked.
  • the combination of phosphors (luminescent materials) and pigments in the luminescence composition may result in the modification of the laser parameters.
  • the skilled person may also choose to increase the amount of deposited phosphor relative to a light color frit so that the signature is detectable with the same intensity.
  • the marking of metal substrates requires a higher energy in order to allow the bonding between the frit and the substrate.
  • the sintered composition is advantageously dark or black in order to promote the absorption of a greater amount of energy from the laser beam and thus promote the bond between the frit and the substrate.
  • the substrate may also be heated during the laser sintering step in particular to reduce the amount of energy required for marking.
  • a dark-colored frit serving as a hook layer and possibly containing a luminophore, may be deposited prior to the deposition of a second layer of light or dark color containing the phosphor. It is possible to make markings with any type of color compatible with a localized annealing such as blue, green, brown for example.
  • the method which is the subject of the invention is therefore suitable for substrates of any color.
  • the power of the laser required during the sintering step depends on the nature of the substrate, but also the color of the sintered material.
  • a glass substrate requires a lower energy density than that required for a metal substrate with respect to the low thermal conductivity of the glass relative to that of a metal.
  • the present invention also relates to the substrate or the object, comprising a luminescent marking obtained by implementing the laser sintering method described above.
  • Figures 1a) and 1b) show the signal strength obtained for a rare earth doped Gd 2 O 2 S: Eu (UKL 63FF Phosphor Tech) luminescent phosphor composition and free of frit material, depending on the length front wave (FIG. 1a)) and after laser sintering (FIG. 1b) on a glass substrate.
  • FIG. 2 represents the intensity of the signal obtained for a luminescent composition comprising a frit material and ⁇ 2 ⁇ 3 : Cr, (Nano NIRst) as a function of the wavelength and after laser sintering on a glass substrate.
  • FIG. 3 represents the intensity of the signal obtained for a luminescent composition comprising a frit material and ZnMo0 4 : Eu, as a function of the wavelength and after laser sintering on a glass substrate.
  • FIGS. 4a) and 4b) represent the intensity of the signal obtained for a luminescent composition of NaCaP0 4 : Eu and devoid of frit material, as a function of the front wavelength (FIG. 4a)) and after laser sintering (FIG. 4b)) on a glass substrate.
  • FIG. 5 shows the signal strength obtained for a luminescent composition comprising a frit material and YV0 4 : Eu, as a function of the wavelength and after laser sintering on a glass substrate.
  • FIG. 6 shows the signal strength obtained for a luminescent composition comprising a sintered material and SiO 2 coated uranine, as a function of wavelength and after laser sintering on a glass substrate.
  • FIG. 7 illustrates the signal strength obtained for a Gd 2 O 2 S: Eu luminescent composition and a blue or white color frit material, after laser sintering on a glass substrate, as a function of the length of dye. 'wave.
  • FIG. 8 illustrates the signal strength obtained for a Gd 2 O 2 S: Eu luminescent composition and a black frit material, after laser sintering on a glass substrate, as a function of wavelength. .
  • FIG. 9 illustrates the signal strength obtained for a Gd 2 O 2 S: Eu luminescent composition and a black-colored frit material, after laser sintering on a glass substrate, as a function of wavelength. as well as a double layer containing a pulverized black color frit followed by a black color layer containing the phosphor, the whole being sintered.
  • FIG. 10 illustrates the signal strength obtained for a Gd 2 O 2 S: Eu luminescent composition and a black frit material, after laser sintering on an aluminum substrate, as a function of wavelength. .
  • FIGS. 11a and 11b illustrate the signal strength obtained for a Gd 2 O 2 S: Eu luminescent composition contained in a black-colored frit material, after laser sintering on a copper substrate, depending on the length of the wave, as well as a double layer containing a sintered black hook layer followed by a layer comprising a luminescent composition contained in a frit material of different color.
  • FIGS. 12a and 12b illustrate the signal strength obtained for a double layer comprising a sprayed or sintered hooked layer followed by a layer comprising a luminescent material in a sintered white frit on an aluminum substrate, as a function of The wavelength.
  • Figure 13 illustrates the signal strength obtained for a sintered phosphor on an optionally heated copper substrate, depending on the laser parameters.
  • Figure 14 illustrates the signal strength obtained for two Gd 2 O 2 S: Eu luminescent compositions and a black frit material after laser sintering on a glass substrate, as a function of wavelength.
  • Example 1 relates to a luminescent composition not comprising sintering material.
  • the compositions of Examples 2-12 comprise a sintering material.
  • the optical signature of each of these compositions was measured spectrophotometrically before and after laser sintering.
  • the luminescent material is sintered alone on a substrate after deposition with the
  • a composition comprising a powder of sintering material and a luminescent material is prepared. This composition is deposited on a substrate which is sintered with the following laser parameters: Speed 11 lmm / s, not between two
  • composition micrometric powder This same powdered phosphor contains only one signature for all the possible excitations of this phosphor.
  • the signal is modified by laser sintering.
  • micrometric powder YV0 4 Eu Composition
  • the signal is not modified by sintering (nanometer size) Cerinnov 1 ⁇ laser ( Figure 5).
  • the frit composition in Cerrinov is a mixture comprising 98% by weight CSP2 and 2% by weight of CSP9
  • the CSP9 material contains Fe 2 C> 3
  • CSP2 material contains the following elements:.. Silica, fluorine, and zinc.
  • the chromium-doped alumina phosphor is a Nano-h commercial phosphor known as Nano-NIRst.
  • Uranine (from Aldrich sigma) is an organic fluorophore
  • Examples 1 and 4 show that the optical signature of a luminescent composition can be modified after laser sintering.
  • the marking obtained using the compositions according to Example 1, not comprising sintering material, is visible on the surface of the marked object. In addition, it is not homogeneous on the surface of the labeled substrate.
  • Figure 1b illustrates the emission of the luminescent material, after sintering, at two different wavelengths, 355 and 380 nanometers. In this case, the presence of the material can be detected at these two wavelengths.
  • the response obtained at 355 nanometers corresponds to that obtained for the material, before sintering, at 380 nanometers ( Figure la).
  • the sintering of the luminescent material has made it possible to obtain a new signature.
  • the luminescent material once sintered, responds to two different excitation lengths instead of one before sintering.
  • Examples 2 to 6 relate to the incorporation of phosphors into a laser sinterable inorganic material. It is thus possible: to create a decoration or a pattern for traceability, in which a luminophore is integrated invisible to the eye;
  • Examples 7 and 12 (Table 2) illustrate the marking of a glass or metal substrate, by laser sintering of a luminescent composition according to the method which is the subject of the invention.
  • Examples 8 to 12 relate to markings of black color, implementing the deposition of a layer of luminescent material and at least one layer of hanging comprising pigments and devoid of luminescent material.
  • FIG. 14 luminescent glass comprising a more or less refractory material
  • an Fe 2 C> 3 type pigment has a melting temperature of 1535 ° C. whereas it is 1050 ° C. for the Co-Cr-Fe-Ni pigment, which makes it possible to lower the melting temperature. of the layer and having a grip of this layer at lower temperature and a signal because the phosphor is not or little degradation.
  • FIG. 13 represents the intensity of the signal observed after excitation of a layer of luminescent black composition deposited and sintered on a copper substrate.
  • the power and the speed of the laser are respectively denoted P and V, with P1 ⁇ P2 ⁇ P3 ⁇ P4 and VKV2.
  • the first two points V2P3 and V2P4 of the graph correspond to the case where the copper substrate is not heated.
  • the phosphor signal is very weak.
  • substrateT ° C_VlPl and substrateT ° C_VlP2 correspond to the case where the substrate is heated. These examples show that it is thus possible to lower the power of the laser to allow to hang the layer, while increasing the signal of the phosphor.
  • Example 14 corresponds to the deposition of a layer of luminescent black composition on a glass substrate.
  • This example highlights the influence of the variation of the composition of the pigment. Indeed, the composition of the black material is more or less refractory.
  • the solid line curve corresponds to a composition with a highly refractory material and the dotted composition corresponds to a composition with a less refractory material. In the case of the less refractory material, the signal intensity of the phosphor is increased.

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Abstract

Ce procédé de marquage d'un substrat par frittage laser comprend les étapes suivantes: -préparation d'une composition luminescente comprenant au moins un matériau luminescent se présentant sous forme de particules; -dépôt de la composition luminescente sur le substrat; -frittage laser du dépôt luminescent ainsi obtenu; le substrat étant en un matériau choisi dans le groupe comprenant le verre, les métaux, la céramique, et le plastique.

Description

PROCEDE DE MARQUAGE LUMINESCENT D'UN SUBSTRAT PAR FRITTAGE LASER
DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne un procédé de marquage d'un substrat par frittage laser. Ce procédé permet d'intégrer sur un substrat une matrice luminescente correspondant à une signature ou un code, et dont la détection est assurée par spectrophotométrie.
Le domaine d'utilisation de la présente invention concerne notamment la lutte anti- contrefaçon en raison de la spécificité des moyens mis en œuvre pour authentifier le substrat marqué.
ETAT ANTERIEUR DE LA TECHNIQUE Dans le cadre de la lutte anti-contrefaçon, de nombreux procédés permettant de traquer les produits protégés ont été mis au point. Il peut s'agir notamment de marquer ces produits afin de les rendre visuellement distinguables, notamment par impression ou incorporation d'un motif. Ainsi, l'art antérieur comprend des procédés de marquage d'objets mettant en œuvre le frittage de poudres minérales. Les objets marqués peuvent être réalisés en céramique, métal ou verre par exemple.
Toutefois, les techniques mises en œuvre s'apparentent aux procédés de décoration permettant d'apposer des références, des numéros, des marques, des motifs spécifiques ayant des fonctions de reconnaissance automatique. Ces marqueurs sont immédiatement identifiés et ne nécessitent pas de méthode d'authentifîcation associée.
Ce type de procédé de marquage n'est donc pas optimal quant à la lutte anti- contrefaçon, eu égard à la facilité d'identification du marqueur, et donc éventuellement de sa reproduction.
Le Demandeur a mis au point un procédé permettant de remédier à ces problématiques en incorporant un matériau luminescent au sein d'un substrat. Le marqueur peut être au moins partiellement visible à l'œil nu dans des conditions normales d'utilisation, mais sa détection intégrale nécessite une lecture par spectrophotométrie. EXPOSE DE L'INVENTION
La présente invention concerne un procédé de marquage permettant d'incorporer un motif d'authentification luminescent dans une couche déposée en surface d'un substrat. Bien que ce type de marquage luminescent soit invisible à l'œil nu, il peut être intégré dans un décor et/ou dans une référence, des numéros, des marques, des motifs spécifiques ayant des fonctions de reconnaissance automatique.
Par conséquent, le marquage obtenu au moyen du procédé objet de la présente invention peut être à la fois visible à l'œil nu, c'est-à-dire détectable dans les longueurs d'onde du domaine visible, et luminescent.
La détection de la signature des matériaux luminescents est réalisée par spectrophotométrie.
En outre, le procédé - objet de l'invention met en œuvre une étape de frittage laser de matériaux luminescents permettant d'obtenir des objets marqués résistants à la température, et à l'humidité. Ainsi, la tenue mécanique, et par conséquent la tenue dans le temps sont supérieures à celles résultant du dépôt, notamment par une technique d'impression, d'une couche en surface d'un matériau. La technique du frittage laser permet de fournir un apport d'énergie suffisant et localisé, et ce, de manière rapide.
Plus précisément, la présente invention concerne un procédé de marquage d'un substrat par frittage laser comprenant les étapes suivantes :
- préparation d'une composition luminescente comprenant au moins un matériau luminescent ;
dépôt de la composition luminescente sur le substrat ;
frittage laser du dépôt luminescent ainsi obtenu. Le matériau luminescent se présente sous la forme de particules.
Substrat :
Le substrat peut notamment être en un matériau choisi dans le groupe comprenant : la céramique, telle que par exemple, le verre, l'alumine, la porcelaine, les produits émaillés ;
les métaux, tels que par exemple, l'acier inoxydable, le cuivre, l'aluminium ; et le plastique. Matériau luminescent :
De manière générale, le matériau luminescent peut être un matériau inorganique, un matériau organique ou leurs mélanges.
Il peut se présenter sous forme de particules enrobées ou encapsulées dans un composé inorganique tel que la silice Si02.
De manière générale, le matériau inorganique luminescent peut être choisi dans le groupe comprenant les oxydes métalliques dopés terres rares ou métaux de transition ; les oxosulfures de métaux dopés terres rares ou métaux de transition. Il peut notamment s'agir de molybdates dopés, de vanadates dopés terre rare, d'alumines dopées terre rare ou métaux de transition. S 'agissant du matériau luminescent organique, il peut être choisi dans le groupe comprenant les poudres organiques encapsulées dans une matrice inorganique tels que, par exemple, les FITC (fluoresceine isothiocyanate) enrobées dans de la silice Si02, ou la quinine enrobée dans de la silice Si02. Ainsi, le matériau luminescent peut notamment être choisi dans le groupe comprenant des alumines ou des aluminates dopés métaux de transition ou terres rares tels que par exemple A1203 : Cr ; les matrices d'oxosulfures de métaux dopés terres rares comme par exemple Gd202S : Eu ; les matrices de molybdate dopé terres rares ou métaux de transition comme par exemple ZnMo04 : Eu ; les matrices d'oxydes de métaux dopés métaux de transition Gd203 : Bi ; les matrices de phosphate dopé terres rares comme par exemple LaP04 : Ce ; les matrices vanadate dopé terre rares tel que le YV04 : Eu ; des particules organiques enrobées telles que l'uranine enrobée de Si02.
Par « matrices », on entend un enrobage des particules tel que décrit ci-avant.
De manière générale, la quantité de dopant peut varier de 0,1% à 30%> en poids par rapport au poids du matériau luminescent.
S 'agissant de la taille des particules de matériau luminescent, elle peut être nanométrique (1-100 nanomètres), submicrométrique (100 et 1000 nanomètres), ou micrométrique (taille du faisceau laser) Les particules se présentent avantageusement sous la forme d'une poudre ou d'une suspension colloïdale.
Composition luminescente :
La composition luminescente peut comprendre au moins un matériau luminescent organique et/ou inorganique. Le marquage ainsi obtenu peut donc présenter plusieurs longueurs d'onde de détection avec une ou plusieurs longueurs d'onde d'excitation. Elle se présente avantageusement sous la forme d'une solution ou d'une suspension aqueuse ou organique.
Outre le matériau luminescent, la composition luminescente peut également comprendre au moins un additif pouvant être choisi dans le groupe comprenant :
- un absorbeur qui va permettre d'absorber le rayonnement laser. Il peut notamment s'agir d'un composé choisi dans le groupe comprenant Fe203, C03O4, CuO,
Fe304 ;
un matériau ou poudre inorganique, tel qu'un matériau de frittage comprenant un ou plusieurs agents fondants. Il peut notamment s'agir d'un composé choisi dans le groupe comprenant Na20, BaO, MgO, ZnO ;
un pigment ou une composition de pigments pouvant être choisi dans le groupe comprenant les oxydes métalliques. Il peut notamment s'agir d'un composé choisi dans le groupe comprenant les oxydes de fer, de cuivre, de zinc, de cobalt, de manganèse, de chrome, de nickel, de vanadium, de cobalt, d'étain, de zircone, et d'antimoine. Le pigment ou la composition de pigments choisie peut donner une couleur pouvant notamment être noire, blanche, verte, bleue, ou marron par exemple ;
un matériau tel qu'un oxyde métallique ou une poudre métallique apte à améliorer les propriétés d'adhérence et de résistance du marquage sur le substrat comme la tenue mécanique ou chimique. Il peut notamment s'agir d'aluminium ou d'oxyde de cuivre ;
un agent dispersant pour la mise en suspension dans un solvant et la mise forme de la composition luminescente avant frittage. L'agent dispersant peut notamment être choisi dans le groupe comprenant :
■ des polymères ou polyélectrolytes qui s'adsorbent à la surface des particules : acide polyacrylique ; ■ les composés favorisant l'adsorption d'espèces ioniques tels que des ions simples ou des surfactants ioniques : ammonium polymethacrylic acid,
■ les dispersants « céramiques » type NH4+PMA (darvan C) La composition luminescente comprend avantageusement au moins un matériau de frittage (fritte).
La poudre inorganique, ou tout autre additif de la composition luminescente présente avantageusement des dimensions similaires à celles du matériau luminescent afin d'assurer l'homogénéité de la couche de marquage.
De manière générale, la taille des particules est avantageusement proche de celle du matériau de frittage et vice versa, notamment lorsque les particules de matériau luminescent sont intégrées dans une matrice d'enrobage (silice par exemple) pour éviter des problèmes d'homogénéité d'épaisseur de couches.
En revanche, lorsque le matériau luminescent n'est pas intégré dans une matrice, la taille supérieure limite des particules correspond à celle du faisceau laser. Cela permet d'assurer la tenue mécanique du matériau luminescent sur le substrat.
La composition luminescente peut être homogénéisée par cisaillement, broyage ou toute autre technique faisant partie des connaissances de l'homme du métier. Cette homogénéisation peut être mise en œuvre :
par voie sèche, et plus particulièrement par broyage, ou tout autre moyen de dispersion à sec connu par l'homme de métier ;
par voie humide, en particulier avec des matériaux luminescents de taille nanométrique, dont il est plus facile de garantir la dispersion en suspension. Les méthodes de mélange en voie humide avec le matériau de frittage sont connues de l'homme de métier.
Le matériau de frittage peut être avantageusement un mélange comprenant au moins un oxyde acide tel que la silice ; au moins un oxyde basique tel que les composés choisis dans le groupe des oxydes métalliques tels que Li20, Na20, K20, CaO, MgO, ZnO, PbO, et BaO par exemple ; et éventuellement un oxyde neutre tel que l'alumine A1203. L'oxyde acide permet la formation d'un réseau, alors que l'oxyde basique permet d'abaisser la température de fusion par formation d'un eutectique. L'oxyde basique est aussi appelé fondant. En outre, l'oxyde neutre est un agent visqueux. Le matériau de frittage est obtenu selon une technique connue de l'homme du métier en mélangeant les deux ou trois types de composés précédemment cités, en les chauffant à une température élevée, souvent supérieure à 1000°C, de manière à obtenir un mélange homogène. Le mélange est ensuite refroidi subitement par trempe. Le verre ainsi obtenu est broyé pour donner la fritte.
Il peut s'agir d'une fritte colorée, et notamment une poudre minérale comprenant des pigments. En d'autres termes, des pigments peuvent être rajoutés directement lors de l'étape de fabrication de la fritte ou après la préparation de fritte. Dans le cadre de la présente invention, la composition luminescente comprend avantageusement un matériau de frittage. Le matériau de frittage ainsi obtenu peut présenter une température de transition vitreuse avantageusement comprise entre 350°C et 1100°C. L'utilisation d'une fritte dans la composition mise en œuvre dans le cadre du procédé - objet de l'invention par marquage luminescent, permet de répartir la densité d'énergie du laser au sein de l'ensemble de la composition déposée et pas seulement sur le matériau luminescent seul. Par conséquent, il est possible d'utiliser un plus grand nombre de matériaux luminescents qui auraient pu être dégradés s'ils n'avaient pas été préalablement incorporés au sein d'une matrice de frittage ou s'ils n'avaient pas été enrobés dans une matrice de frittage ou frittable. D'autre part cette matrice permet d'obtenir un marquage plus homogène visuellement qu'un marquage de matériau luminescent seul.
Le choix de la fritte utilisée dépend de la nature du substrat à marquer, de l'interaction chimique entre la fritte et le matériau luminescent et de la tenue en température du matériau luminescent. Par conséquent, la température à laquelle le marquage par frittage laser est réalisé peut être adaptée à la nature du substrat marqué, en ajustant la composition luminescente et en fonction de la présence ou non d'un matériau de frittage. En effet, l'énergie nécessaire pour incorporer le matériau luminescent sur la surface du substrat peut dépendre de la nature du substrat mais également de la couleur de la composition luminescente.
Etapes du procédé - dépôt de la composition - frittage :
Différents modes de réalisation peuvent permettre l'amélioration de l'intensité du signal du matériau luminescent déposé sur le substrat.
Ainsi, le procédé objet de l'invention peut notamment mettre en œuvre les modes opératoires suivants :
la concentration en matériau luminescent (typiquement entre 0,1 et 30 % en masse) de la composition luminescente peut être augmentée ;
deux couches de matériau luminescent, identiques ou non, peuvent être déposées, sans étape de frittage entre les deux dépôts successifs ;
- deux couches de matériau luminescent, identiques ou non, peuvent être déposées, avec une étape de frittage entre les deux dépôts ;
l'épaisseur de la couche de matériau luminescent déposée peut être ajustée ;
avant dépôt de la composition luminescente, une couche dite « couche d'accroché » peut être déposée sur le substrat. Cette couche d'accroché peut être frittée avant ou en même temps que la couche de matériau luminescent. La couche d'accroché peut éventuellement comprendre des pigments. Elle est avantageusement dépourvue de matériau luminescent. En outre, elle comprend avantageusement un matériau de frittage. Ainsi, selon un mode de réalisation particulier, le procédé - objet de l'invention comprend les étapes suivantes :
dépôt d'au moins une couche d'accroché sur le substrat ;
éventuellement frittage laser ;
dépôt d'au moins une composition luminescente ;
- frittage laser. La composition luminescente peut notamment comprendre des pigments de couleur identique à ceux éventuellement compris dans la couche d'accroché.
Lorsque plusieurs couches d'accroché sont déposées, chaque étape de dépôt peut éventuellement être suivie d'une étape de frittage laser. Ces dépôts successifs peuvent être éventuellement séparés par une étape de frittage laser. En outre, ces couches d'accrochés successives peuvent présenter des compositions différentes, notamment lorsqu'au moins l'une d'entre elles comprend des pigments. S 'agissant du dépôt de la composition luminescente ou de la couche d'accroché sur le substrat, il peut notamment être réalisé selon une technique choisie dans le groupe comprenant l'impression (jet d'encre ou sérigraphie), l'enduction, la pulvérisation, et le trempage. Le dépôt peut être réalisé de manière à définir un motif d'authentification, ou de manière à obtenir une couche uniforme en épaisseur et en distribution/répartition de matériau luminescent. Le motif ne correspond pas à la signature optique du matériau luminescent. Il s'agit d'un motif visible à l'œil nu, notamment dans le cas où des pigments de couleur différente de celle du substrat sont utilisés.
Dans le cas du dépôt d'une couche uniforme sur le substrat, c'est l'étape de frittage laser qui permet de définir le motif d'authentification, par exemple, par irradiation laser spécifique du substrat selon la programmation du laser. L'excès de dépôt non irradié est éliminé à l'aide de moyens de nettoyage tels que, par exemple, par immersion du substrat dans un liquide avantageusement soumis à un flux d'ultrasons ; par lavage du substrat par jet d'eau ; par immersion du substrat dans un solvant ; ou par essuyage mécanique du substrat. La présence de matériau inorganique (fritte par exemple) dans la composition luminescente permet notamment d'homogénéiser l'état de surface du marquage et de réduire les coûts de marquage en diminuant la quantité de matériau luminescent mis en œuvre. Le marquage de plus grandes surfaces est également ainsi facilité.
En raison de la présence de pigments, le marqueur peut être intégré dans différentes couleurs et sur différents substrats. Cependant, de manière générale, le frittage d'une composition de couleur foncée, voire noire, présente une difficulté technique en raison notamment de l'absorption de l'excitation de la longueur d'onde utilisée pour exciter le luminophore par la couleur sombre.
II est même possible que le luminophore soit indétectable lorsqu'il est déposé sur fond sombre. Pour résoudre ce problème technique, le procédé - objet de la présente invention peut être mis en œuvre en ajustant les paramètres suivants :
épaisseur de la couche de matériau luminescent déposée ;
dépôt de doubles couches de matériau luminescent ou d'une couche non luminescente puis d'une couche de matériau luminescent;
augmentation de la température du substrat lors du frittage laser ;
incorporation de pigments.
Comme déjà indiqué, la poudre minérale ou la fritte et les paramètres laser peuvent être adaptés à la nature du substrat à marquer. Toutefois, la combinaison de luminophores (matériaux luminescents) et de pigments dans la composition luminescence peut entraîner la modification des paramètres laser.
En outre, selon un autre mode de réalisation, l'homme du métier pourra également choisir d'augmenter la quantité de luminophore déposé par rapport à une fritte de couleur claire afin que la signature soit détectable avec la même intensité.
S 'agissant de la nature du substrat, le marquage de substrats métalliques nécessite une énergie plus importante afin de permettre l'accroche entre la fritte et le substrat. Dans ce cas, la composition frittée est avantageusement de couleur sombre, voire noire afin de favoriser l'absorption d'une plus grande quantité d'énergie provenant du faisceau laser et ainsi favoriser l'accroche entre la fritte et le substrat.
Selon un mode de réalisation particulier, le substrat peut également être chauffé durant l'étape de frittage laser afin notamment de diminuer la quantité d'énergie nécessaire au marquage.
Selon un autre mode de réalisation, il est également possible de superposer des couches de matériau frittable. Dans ce cas, une fritte de couleur foncée servant de couche d'accroché et contenant éventuellement un luminophore, peut être déposée préalablement au dépôt d'une deuxième couche de couleur claire ou foncée contenant le luminophore. Il est possible de réaliser des marquages avec tout type de couleur compatible avec un recuit localisé tels que du bleu, du vert, du marron par exemple.
Le procédé objet de l'invention est donc adapté aux substrats de toute couleur.
La puissance du laser nécessaire lors de l'étape de frittage dépend de la nature du substrat, mais également de la couleur du matériau fritté. Par exemple, un substrat en verre nécessite une densité d'énergie inférieure à celle nécessaire pour un substrat en métal eu égard à la faible conductivité thermique du verre par rapport à celle d'un métal.
La présente invention concerne également le substrat ou l'objet, comprenant un marquage luminescent obtenu par mise en œuvre du procédé par frittage laser décrit ci- avant.
L'invention et les avantages qui en découlent ressortiront mieux des figures et exemples suivants donnés afin d'illustrer l'invention et non de manière limitative.
DESCRIPTION DES FIGURES
Les figures la) et lb) représentent l'intensité du signal obtenu pour une composition luminescente d'oxosulfure dopé en terre rare Gd202S : Eu (UKL 63FF Phosphor Tech) et dépourvue de matériau de fritte, en fonction de la longueur d'onde avant (figure la)) et après frittage laser (figure lb) sur substrat verre.
La figure 2 représente l'intensité du signal obtenu pour une composition luminescente comprenant un matériau de fritte et de ΓΑΙ2Ο3 :Cr,(Nano NIRst) en fonction de la longueur d'onde et après frittage laser sur substrat verre.
La figure 3 représente l'intensité du signal obtenu pour une composition luminescente comprenant un matériau de fritte et du ZnMo04 : Eu, en fonction de la longueur d'onde et après frittage laser sur substrat verre.
Les figures 4a) et 4b) représentent l'intensité du signal obtenu pour une composition luminescente de NaCaP04 : Eu et dépourvue de matériau de fritte, en fonction de la longueur d'onde avant (figure 4a)) et après frittage laser (figure 4b)) sur substrat verre. La figure 5 représente l'intensité du signal obtenu pour une composition luminescente comprenant un matériau de fritte et du YV04 : Eu, en fonction de la longueur d'onde et après frittage laser sur substrat verre. La figure 6 représente l'intensité du signal obtenu pour une composition luminescente comprenant un matériau de fritte et de l'uranine enrobé de Si02, en fonction de la longueur d'onde et après frittage laser sur substrat verre.
La figure 7 illustre l'intensité du signal obtenu pour une composition luminescente de Gd202S : Eu et d'un matériau de fritte de couleur bleue ou blanche, après frittage laser sur un substrat en verre, en fonction de la longueur d'onde.
La figure 8 illustre l'intensité du signal obtenu pour une composition luminescente de Gd202S : Eu et d'un matériau de fritte de couleur noire, après frittage laser sur un substrat en verre, en fonction de la longueur d'onde.
La figure 9 illustre l'intensité du signal obtenu pour une composition luminescente de Gd202S : Eu et d'un matériau de fritte de couleur noire, après frittage laser sur un substrat en verre, en fonction de la longueur d'onde ainsi que d'une double couche contenant une fritte de couleur noire pulvérisée suivie d'une couche de couleur noire contenant le luminophore, le tout étant fritté.
La figure 10 illustre l'intensité du signal obtenu pour une composition luminescente de Gd202S : Eu et d'un matériau de fritte de couleur noire, après frittage laser sur un substrat en aluminium, en fonction de la longueur d'onde.
Les figures l ia et 11b illustrent l'intensité du signal obtenu pour une composition luminescente de Gd202S : Eu contenu dans un matériau de fritte de couleur noire, après frittage laser sur un substrat en cuivre, en fonction de la longueur d'onde, ainsi que d'une double couche contenant une couche d'accroché noire frittée suivie d'une couche comprenant une composition luminescente contenue dans un matériau de fritte de différente couleur.
Les figures 12a et 12b illustrent l'intensité du signal obtenu pour une double couche comprenant une couche d'accroché pulvérisée ou frittée suivi d'une couche comprenant un matériau luminescent dans une fritte de couleur blanche frittée sur un substrat en aluminium, en fonction de la longueur d'onde.
La figure 13 illustre l'intensité du signal obtenu pour une composition luminescente frittée sur un substrat en cuivre éventuellement chauffé, en fonction des paramètres laser.
La figure 14 illustre l'intensité du signal obtenu pour deux compositions luminescentes de Gd202S : Eu et d'un matériau de fritte noire après frittage laser sur un substrat en verre, en fonction de la longueur d'onde. EXEMPLES DE REALISATION DE L'INVENTION
L'exemple 1 concerne une composition luminescente ne comprenant pas de matériau de frittage. Au contraire les compositions des exemples 2-12 comprennent un matériau 5 de frittage. La signature optique de chacune de ces compositions a été mesurée par spectrophotométrie avant et après frittage laser.
Deux procédés de frittage laser ont été mis en œuvre :
1) Le matériau luminescent est fritté seul sur un substrat après dépôt avec les
10 paramètres laser suivants : vitesse 111 mm/s, pas entre deux faisceaux 60 micromètres et Puissance 10W.
2) Une composition comprenant une poudre de matériau de frittage et un matériau luminescent est préparée. Cette composition est déposée sur un substrat qui est fritté avec les paramètres laser suivants : Vitesse 11 lmm/s, pas entre deux
15 faisceaux 60μιη et Puissance 10W.
Influence du frittage laser(f) sur une composition luminescente sur substrat
Matériau luminescent Fritte
Exemple Observations
(% en poids(a)) (% en poids(a))
oxosulfure dopé terre rare Nouvelle signature. Le frittage laser modifie
(100 %) la signature optique du matériau luminescent
Non (figures la et lb).
Gd202S :Eu (c)
Le frittage du luminophore permet d'obtenir (taille micrométrique) deux signatures correspondant à deux
1 excitations différentes de ce même
luminophore.
Forme de la composition : poudre micrométrique Ce même luminophore en poudre ne contient qu'une signature pour l'ensemble des excitations possibles de ce luminophore.
A1203 : Cr (d) Composition
2 Cerinnov1^ Le signal n'est pas modifié par le frittage
(20 %) laser (figure 2).
(80 %)
(taille sub-micrométrique)
ZnMo04 : Eu Composition
3 (20 %) Cerinnov1^ Le signal n'est pas modifié par le frittage
(taille sub-micrométrique) (97 %) laser (figure 3).
NaCaP04 : Eu Composition
(20 %) Cerinnov1^
Le signal est modifié par le frittage laser.
4 (taille micrométrique) (80 %) Pas de réponse suite au frittage laser (figures
4a et 4b).
Forme de la composition : poudre micrométrique YV04 : Eu Composition Le signal n'est pas modifié par le frittage (taille nanométrique) Cerinnov1^ laser (figure 5).
Composition
Uranine1^ enrobé de S1O2
Cerinnov1^
(20 %) Le signal n'est pas modifié par le frittage
(80 %) laser (figure 6).
Forme de la composition : poudre micrométrique
les pourcentages en poids sont exprimés par rapport au poids total de la composition luminescente
( ' la composition de fritte de chez Cerrinov est un mélange comprenant 98 % en poids de CSP2 et 2 % en poids de CSP9. Le matériau CSP9 contient du Fe2C>3. Le matériau CSP2 contient les éléments suivants : silice, fluor, et de zinc.
(c) le luminophore oxosulfure dopé chrome Gd202S : Eu est un luminophore de chez Phosphortec sous le nom commercial UKL63FF
^ le luminophore alumine dopé chrome est un luminophore commercial de chez Nano-h dénommé Nano-NIRst
^ l'uranine (de chez sigma Aldrich) est un fluorophore organique
® ces compositions ont subi un frittage laser v= 111 mm/ s P= 10 W.
Les exemples 1 et 4 (tableau 1) montrent que la signature optique d'une composition luminescente peut être modifiée après frittage laser. Le marquage obtenu à l'aide des compositions selon l'exemple 1, ne comprenant pas de matériau de frittage, est visible en surface de l'objet marqué. En outre, il n'est pas homogène sur la surface du substrat marqué.
La figure lb) illustre l'émission du matériau luminescent, après frittage, selon deux longueurs d'ondes différentes, 355 et 380 nanomètres. Dans ce cas, la présence du matériau peut être détectée à ces deux longueurs d'onde.
La réponse obtenue à 355 nanomètres correspond à celle obtenue pour le matériau, avant frittage, à 380 nanomètres (figure la).
Dans ce cas, le frittage du matériau luminescent a permis d'obtenir une nouvelle signature. Le matériau luminescent, une fois fritté, répond à deux longueurs d'excitation différentes au lieu d'une seule avant frittage. Les exemples 2 à 6 concernent l'incorporation des luminophores dans un matériau inorganique frittable par laser. Il est ainsi possible : de créer un décor ou un motif pour la traçabilité, dans lequel un luminophore est intégré de façon invisible à l'œil ;
d'améliorer la répartition et la tenue mécanique du moyen d'authentification par affinité avec l'objet ou le substrat à marquer ;
d'absorber une partie de la chaleur induite par le laser afin de diminuer la température perçue au niveau du centre actif et/ou de la matrice du luminophore. Ceci peut, le cas échéant, permettre de conserver si nécessaire la signature du luminophore de départ.
Les exemples 7 et 12 (tableau 2) illustrent le marquage d'un substrat en verre ou en métal, par frittage laser d'une composition luminescente selon le procédé objet de l'invention.
Les exemples 8 à 12 concernent des marquages de couleur noire, mettant en œuvre le dépôt d'une couche de matériau luminescent et d'au moins une couche d'accroché comprenant des pigments et dépourvue de matériau luminescent.
Tableau 2 : Exemples de marquage coloré sur un substrat en verre ou en métal
Exemple
Substrat Etapes du procédé
(figure)
- dépôt d'une composition bleue ou
7
verre blanche luminescente de Gd202S : Eu
(figure 7)
- frittage laser
- dépôt d'une composition noire
8 luminescente de Gd202S : Eu (double verre
(figure 8) épaisseur)
- frittage laser
- dépôt d'une composition noire (couche d'accroché)
9
verre - dépôt d'une composition noire
(figure 9)
luminescente de Gd202S : Eu
- frittage laser - dépôt d'une composition noire (couche d'accroché)
10
aluminium - dépôt d'une composition noire
(figure 10)
luminescente de Gd202S : Eu
- frittage laser
- dépôt d'une composition noire (couche d'accroché)
11 - frittage laser
cuivre
(figure 11) - dépôt d'une composition pigmentée(a) luminescente de Gd202S : Eu
- frittage laser
- dépôt d'une composition noire (couche d'accroché)
- dépôt d'une composition blanche
12a)
aluminium (couche d'accroché)
(figure 12)
- dépôt d'une composition luminescente de Gd202S : Eu
- frittage laser
- dépôt d'une composition noire (couche d'accroché)
- frittage laser
12b) - dépôt d'une composition blanche aluminium
(figure 12) (couche d'accroché)
- dépôt d'une composition luminescente de Gd202S : Eu
- frittage laser
13 - dépôt d'une composition noire
(figure 13) cuivre luminescente
- chauffage du substrat
14 - dépôt d'une composition noire
(figure 14) verre luminescente comprenant un matériau plus ou moins réfractaire
composition noire, blanche, ou verte Comme déjà indiqué, l'accroche sur un substrat métallique, sans pour autant dégrader le matériau luminescent, s'avère généralement plus délicate à mettre en œuvre par rapport à un substrat en verre par exemple. Afin de remédier à cette problématique, les exemples du tableau 2 montrent qu'il est possible d'obtenir une accroche satisfaisante notamment :
en augmentant l'épaisseur de la couche déposée (exemple 8) ; et/ou
en réalisant des dépôts successifs (exemples 9 - 12) ; et/ou
en chauffant le substrat lors du frittage laser (exemple 13, figure 13). Cet apport d'énergie permet ainsi de diminuer la puissance nécessaire pour assurer le frittage laser ; et/ou
en utilisant un pigment de couleur noire présentant une température de fusion adéquate (exemple 14, Figure 14). Par exemple un pigment de type Fe2C>3 présente une température de fusion de 1535°C alors qu'elle est de 1050 °C pour le pigment Co-Cr-Fe-Ni, ce qui permet d'abaisser la température de fusion de la couche et d'avoir une accroche de cette couche à plus basse température ainsi qu'un signal car le luminophore n'est pas ou peu dégradé.
La figure 13 représente l'intensité du signal observé après excitation d'une couche de composition noire luminescente déposée et frittée sur un substrat en cuivre. La puissance et la vitesse du laser sont respectivement notées P et V, avec P1<P2<P3<P4 et VKV2.
Les deux premiers points V2P3 et V2P4 du graphe correspondent au cas où le substrat en cuivre n'est pas chauffé. Le signal du luminophore est très faible.
Les deux points suivants substratT°C_VlPl et substratT°C_VlP2 correspondent au cas où le substrat est chauffé. Ces exemples montrent qu'il est ainsi possible d'abaisser la puissance du laser pour permettre d'accrocher la couche, tout en augmentant le signal du luminophore.
Contrairement à l'exemple substratT°C_VlP2, il est à noter que pour des mêmes paramètres laser sans chauffage du substrat, le dernier point, V1P2 correspondant à un substrat non chauffé, la couche de matériau luminescent n'accroche pas au substrat. L'exemple 14 correspond au dépôt d'une couche de composition noire luminescente sur un substrat en verre. Cet exemple met en avant l'influence de la variation de la composition du pigment. En effet, la composition du matériau noir est plus ou moins réfractaire. La courbe en trait plein correspond à une composition avec un matériau très réfractaire et la composition en pointillé correspond à une composition avec un matériau moins réfractaire. Dans le cas du matériau moins réfractaire l'intensité du signal du luminophore est augmentée.

Claims

REVENDICATIONS
Procédé de marquage d'un substrat par frittage laser comprenant les étapes suivantes :
préparation d'une composition luminescente comprenant au moins un matériau luminescent se présentant sous forme de particules ;
dépôt de la composition luminescente sur le substrat ;
frittage laser du dépôt luminescent ainsi obtenu ;
le substrat étant en un matériau choisi dans le groupe comprenant le verre, les métaux, la céramique, et le plastique.
Procédé de marquage d'un substrat par frittage laser selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le matériau luminescent est un matériau inorganique et/ou un matériau organique.
Procédé de marquage d'un substrat par frittage laser selon la revendication 2, caractérisé en ce que le matériau inorganique luminescent est choisi dans le groupe comprenant les oxydes métalliques dopés terres rares ou métaux de transition ; et les oxosulfures de métaux dopés terres rares ou métaux de transition.
Procédé de marquage d'un substrat par frittage laser selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la composition luminescente comprend au moins un additif choisi dans le groupe comprenant :
un absorbeur choisi dans le groupe comprenant Fe203, C03O4, CuO, Fe3C"4 ; un matériau, ou poudre, inorganique choisi dans le groupe comprenant
Na20, BaO, MgO, ZnO ;
un pigment ou une composition de pigments pouvant être choisi dans le groupe comprenant les oxydes métalliques ;
un matériau apte à améliorer les propriétés d'adhérence et de résistance du marquage sur le substrat ;
un agent dispersant pour la mise en suspension dans un solvant et la mise forme de la composition luminescente avant frittage. Procédé de marquage d'un substrat par frittage laser selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend, préalablement à l'étape de dépôt de la composition luminescente sur le substrat, une étape de dépôt sur le substrat d'au moins une couche d'accroché comprenant des pigments et dépourvue de matériau luminescent.
Procédé de marquage d'un substrat par frittage laser selon la revendication 5, caractérisé en ce que la couche d'accroché est frittée, préalablement à l'étape de dépôt de la composition luminescente.
Procédé de marquage d'un substrat par frittage laser selon la revendication 6, comprenant les étapes suivantes :
dépôt sur le substrat d'au moins une couche d'accroché ;
éventuellement frittage laser ;
dépôt d'une composition luminescente comprenant éventuellement des pigments ;
frittage laser.
Procédé de marquage d'un substrat par frittage laser selon la revendication 7, caractérisé en ce que deux couches d'accroché comprenant des pigments et dépourvues de matériau luminescent sont déposées sur le substrat, les dépôts successifs étant éventuellement séparés par une étape de frittage laser.
Procédé de marquage d'un substrat par frittage laser selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le substrat est chauffé lors du frittage laser.
Procédé de marquage d'un substrat par frittage laser selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la composition luminescente est déposée par une technique choisie dans le groupe comprenant l'impression, l'enduction, la pulvérisation, le trempage.
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