WO2021058925A1 - Procede de marquage a but decoratif d'articles en verre a haute temperature par laser - Google Patents

Procede de marquage a but decoratif d'articles en verre a haute temperature par laser Download PDF

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WO2021058925A1
WO2021058925A1 PCT/FR2020/051680 FR2020051680W WO2021058925A1 WO 2021058925 A1 WO2021058925 A1 WO 2021058925A1 FR 2020051680 W FR2020051680 W FR 2020051680W WO 2021058925 A1 WO2021058925 A1 WO 2021058925A1
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WO
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laser
hollow glass
glass article
marking
manufacturing
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PCT/FR2020/051680
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Inventor
Frédéric Dupuis
Faurie MADDLY
Original Assignee
Saverglass
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C23/00Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments
    • C03C23/0005Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments by irradiation
    • C03C23/0025Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments by irradiation by a laser beam
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    • C03B25/04Annealing glass products in a continuous way
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    • B23K2103/54Glass

Definitions

  • the invention relates to the field of decoration, personalization, and marking of glass articles, preferably hollow glass articles.
  • Size engraving consists of mechanically modifying the surface appearance using engraving tools (silicon carbide tip, tungsten carbide, diamond grinding wheel, etc.) which hollow out the glass on the surface.
  • the decorating operation is usually manual, but can be automated. When this is automated, it requires the implementation of particularly expensive processes (pruning machine, robotic system). This process is therefore particularly suitable for products with very high added value (decanters, centerpieces, stemmed glasses and crystal goblets, for example) or for the personalization of objects. Since the etching obtained directly by this process has a matte appearance, obtaining an etching with a glossy appearance requires additional acid or mechanical polishing operations.
  • Sandblasting etching can also be used, a mask is first applied to the surfaces of the glass article to be protected and then sand is sprayed under pressure in order to locally and mechanically attack the surface of the unprotected glass.
  • the etching obtained has a more or less whitish and more or less matt appearance depending on the particle size distribution and the geometry of the projected sand.
  • this etching process does not make it possible to achieve brilliant etching and the definition of the patterns remains limited.
  • Acid etching can also be implemented. This process also requires the deposition of a mask on the surfaces to be protected. prior to the etching step. The article is then immersed in baths of aggressive chemical compositions to obtain glossy, matt or satin engravings. The result obtained by such a process will depend on the nature of the baths, their level of agitation, the immersion times of the article and the combination of different soaks.
  • Such a process uses extremely dangerous concentrated products (hydrofluoric acid, possibly combined with sulfuric or hydrochloric acid and ammonium bifluoride to obtain satin or matt appearances) and produces significant quantities of effluents (emissions toxic carbonated gases and acidic rinsing water which must be treated), even for engraving thicknesses of a few hundred microns.
  • This process also generates large volumes of waste (sludge from the chemical neutralization of acidic rinsing water) which must be recycled in external channels. Consequently, this method proves to be extremely expensive.
  • An object of the present invention is to respond to the drawbacks of the prior art mentioned above and in particular to be able to engrave fine and shiny patterns for decoration and personalization.
  • the present invention therefore relates to a method of manufacturing a hollow glass article comprising the following steps:
  • the surface of the hollow glass article being at a temperature between 400 ° C and 600 ° C, and
  • the manufacturing method being characterized in that the marking step consists in producing filiform decorations by producing at least one continuous and shiny groove on the surface of the hollow glass article, the groove being defined by a line single, and in that, prior to the marking step, the manufacturing process further comprises a laser adjustment step consisting in adjusting the laser using:
  • the definition factor being defined as the ratio of the product of the diameter of the laser spot (6) with the frequency of the laser (6) and the scanning speed of the laser (6), and
  • the surface energy being defined as the ratio of the product of the energy of a laser pulse with the frequency of the laser (6) and the product of the diameter of the laser spot (6) with the scanning speed of the laser (6).
  • the invention it is possible to make engravings on the surface of hollow glass articles with a laser.
  • the laser is placed at the exit of the forming machine, before the annealing arch of the glass articles.
  • the glass constituting the hollow glass article is still sufficiently malleable so that the energy supplied by the laser can mark the surface of the hollow glass article in order to reveal a relief engraving, visible to the eye. naked eye and shiny.
  • the laser has a wavelength of which the absorption rate by the surface of the hollow glass article is greater than 80%, preferably greater than 90%.
  • the step of adjusting the laser consists in adjusting the laser so that the surface energy is greater than or equal to 0.80J / mm 2 .
  • the hollow glass article is made of soda-lime glass.
  • the hollow glass article may be crystal, or crystalline, or borosilicate or fluorosilicate glass.
  • the method for performing the step of marking the hollow glass article is based on the use of a CO2 type laser.
  • the light energy resulting from the wavelength (10.6mm) of such a laser will then be 90% absorbed by the glass, thus causing at least one continuous groove on the surface of the hollow glass article.
  • the hollow glass article is placed on a conveyor circulating from the forming step to the annealing step.
  • the step of marking the hollow glass article is therefore carried out on the conveyor and the glass is thus engraved directly on the production line.
  • the method of manufacturing the hollow glass article comprises a step of transferring the hollow glass article from the conveyor onto an ancillary equipment, the marking step being carried out on said equipment. Annex.
  • the hollow glass article returns to its place on the main conveyor.
  • the step of transferring the hollow glass item from the production line to the ancillary equipment thus increases the time dedicated to carrying out the marking step and allows for a more complex decoration.
  • the ancillary equipment comprises a carousel.
  • the object of the present invention also relates to a hollow glass article obtainable by the manufacturing process as defined according to any one of the preceding characteristics.
  • the hollow glass article comprises at least one continuous and shiny groove produced by the laser on the surface of the hollow glass article having a depth of between 25 mm and 30 mm, a width of between 300 to 450mm and two beads with a height of between 5 and 7mm. These characteristics of the continuous groove make it possible to obtain a visible marking.
  • FIG. 1] - Figure 1 is a diagram of a production line of the manufacturing process of a hollow glass article according to a first embodiment of the invention, the diagram illustrating different possible locations of the area dedicated to the step of decorative marking of the hollow glass article;
  • FIG. 2 is a diagram of a production line of the manufacturing process of a hollow glass article comprising a carousel according to a second embodiment of the invention, the diagram illustrating different possible locations of the dedicated area at the step of marking the hollow glass article;
  • FIG. 3 shows an image obtained with a binocular magnifying glass of a marking on a hollow glass article produced by a laser whose definition factor is 0.5 and the surface energy is 0.3J / mm 2 (see example 1);
  • FIG. 4 shows an image obtained with a binocular magnifying glass of a marking on a hollow glass article produced by a laser whose definition factor is 5 and the surface energy is 1.1 J / mm 2 (see example 1);
  • FIG. 5 shows an image obtained with a binocular magnifying glass of a marking on a hollow glass article produced by a laser, the surface to be treated being placed at the focal plane of the laser (see example 2);
  • FIG. 6 shows an image obtained with a binocular magnifying glass of a marking on a hollow glass article produced by a laser, the surface to be treated being placed at a distance of 10 mm from the focal plane of the laser (see example 2);
  • FIG. 7 shows an image obtained with a binocular magnifying glass of a marking on a hollow glass article produced by a laser, the surface to process being placed at a distance of 12mm from the focal plane of the laser (see example 2);
  • FIG. 8 is a schematic perspective view of the laser marking space in the area dedicated to the step of marking a hollow glass article by laser (see Example 3);
  • FIG. 9 is a schematic view of the area dedicated to the step of marking a hollow glass article by laser comprising a cylindrical hollow glass article positioned to be marked by the laser (see Example 3);
  • FIG. 10 is a view similar to that of Figure 9 in which the hollow glass article ready to be marked is square (see example 3);
  • FIG. 11 is a sectional view of a groove on a hollow glass article obtained by the laser marking step (see Example 4);
  • FIG. 12 is a front view of a hollow glass article obtainable by the manufacturing process according to the invention (see Example 4).
  • FIGs 1 and 2 show two distinct embodiments of the present invention. These figures are commented on below, while Figures 3 to 11 are detailed in the examples which follow.
  • the production line successively comprises:
  • Each hollow glass article 8 is arranged on a conveyor 9 from the forming step to the annealing step.
  • the conveyor 9 is provided for conveying the hollow glass articles 8 from one area to another on the production line.
  • the decorative laser marking step is performed directly on the production line, at the output of forming machine 1, in a second zone 60 dedicated to the step decorative laser marking.
  • the second zone 60 dedicated to the decorative laser marking step can be positioned in four different locations:
  • the decorative marking step consists in decorating all the hollow glass articles 8 produced during the hot forming step and moving on the conveyor 9 of the forming machine 1.
  • the time allocated to the marking step is dictated by the production rate established on the production line. This may restrict the possible surface to be decorated, i.e. the extent of the engraving, depending on the space available to implant the lasers 6 and the capacity of the latter (in terms of power and scanning speed).
  • the manufacturing process comprises ancillary equipment and more particularly a carousel 7.
  • the decorative laser marking step is here performed outside the production line, on the ancillary equipment, here the carousel 7.
  • the second zone 60 dedicated to the decorative laser marking step is therefore arranged on the carousel 7, it can be positioned in three different locations:
  • the second zone 60 dedicated to the decorative laser marking step is positioned between the heat treatment hood 2 and the first zone 3 dedicated to the Datamatrix marking step.
  • the other two possible arrangements of the second zone 60 dedicated to the decorative laser marking step are shown diagrammatically by dotted squares.
  • the manufacturing process comprises the following steps:
  • the step of transferring the hollow glass article 8 from the production line to the ancillary equipment thus makes it possible to increase the time dedicated to carrying out the decorative marking step and to achieve a more decor. complex. It also makes it possible to extend the decorated surface while using several lasers 6 of reasonable power.
  • the ancillary equipment may for example be designed to select a hollow glass article 8 out of n present on the conveyor 9, for example n is equal to three.
  • the transfer of the hollow glass article 8 from the conveyor 9 to the ancillary equipment and vice versa is effected by taking the hollow glass article 8 by the ring thus allowing not damage the marking on the body, shoulder or neck of the hollow glass article 8.
  • the hollow glass article 8 is indexed by an optical or mechanical detection system via a mechanism provided to perform the alignment of the hollow glass article 8 with the laser (s) (s) 6.
  • the ancillary equipment can be fixed or rotate during the marking step.
  • the hollow glass articles 8 can therefore be rotated in front of one or more laser (s) 6, thus facilitating the 360 ° decoration operations.
  • marking stations are arranged on the same ancillary equipment and are supplied either by a single laser source or by several laser sources.
  • the rotation of the hollow glass article 8 is controlled by the laser process 6.
  • the rotation of the ancillary equipment can be continuous or discontinuous and the speed of rotation can be variable or constant.
  • the ancillary equipment is suitable for limiting thermal and mechanical shocks.
  • the method of processing hollow glass articles 8 via ancillary equipment such as a carousel 7 proves to be more complete and complex than the method of processing carried out directly on the production line.
  • the rotation of the hollow glass article 8 offers the possibility of decorating the hollow glass article 8 over its entire periphery
  • the adjustment of the distance between the surface to be treated of the hollow glass article 8 and the lens makes it possible to increase the surfaces available for laser marking (we are less limited by the depth of field of the laser),
  • a varioscan can also be used in this embodiment: The position of each hollow glass article 8 is determined by means of a position sensor and the focal length of the laser 6 is automatically adjusted to the position of this article.
  • the surface energy its value makes it possible to determine whether the surface of the hollow glass article 8 will be sufficiently marked or not
  • the definition factor its value makes it possible to determine whether the mark made on the surface of the hollow glass article 8 is continuous or not. This value depends on the spot size, the scanning speed and the frequency of the laser 6.
  • the surface energy (J / mm 2 ) is defined as follows:
  • the definition factor promotes the sharpness of the decorations produced and gives information on the level of overlap of the impacts produced by the laser on the surface of the hollow glass articles 8. If the definition factor is very low, it is that is to say less than 1, the groove produced on the surface of the hollow glass articles 8 by the laser 6 proves to be insufficiently smoothed and even discontinuous. Experience shows that this definition factor must be greater than or equal to 2.5 to obtain a well-defined decor.
  • the table below illustrates some results of etchings obtained on the surface of hollow glass articles 8 whose temperature is between 450 and 550 ° C.
  • the experiments were carried out with a lens of 250mm focal length, a 125W CO2 laser, a beam diameter of 14mm (before focusing) and different values for each physical parameter, thus making it possible to obtain more or less qualitative engravings.
  • the value of the surface energy must be at least equal to 0.65 J / mm 2 and preferably at least equal to 0.80J / mm 2 , and the value of the definition factor must be strictly greater than 2.5.
  • FIG. 3 shows an image obtained with a binocular magnifying glass of a marking whose definition factor is 0.5 and the surface energy is 0.3J / mm 2 .
  • the marking obtained is discontinuous and shallow, which gives an unattractive appearance to the engraving.
  • Figure 4 shows an image obtained with a binocular magnifying glass of a marking on a hollow glass article 8 produced by a laser 6 whose definition factor is 5 and the surface energy is 1.1J / mm2 .
  • the marking obtained is then of quality.
  • the two physical parameters of the laser 6, that is to say the surface energy and the definition factor, are complementary and for obtaining an aesthetic and qualitatively satisfactory engraving, it is essential that both conditions are met.
  • the scanning speeds of the laser beam be as high as possible, a speed greater than 1000 mm / s generally proving to be required for the production of extended filiform decorations on the surface of the hollow glass article 8. It is therefore important to choose a sufficient power of the laser 6 and sufficiently close pulses to obtain a satisfactory definition factor.
  • Figures 5 to 7 show the quality of the marking as a function of the distance between the lens and the surface to be treated for a glass temperature of between 400 ° C and 600 ° C.
  • the depth of the marking directly impacts the final rendering of the engraving on the hollow glass article 8.
  • FIG. 5 shows an image obtained with a binocular magnifying glass of a marking on a hollow glass article 8 produced by a laser 6, the surface to be treated being placed at the level of the focal plane of the laser 6.
  • Figure 6 shows an image obtained with a binocular magnifying glass of a marking on a hollow glass article 8 produced by a laser 6, the surface to be treated being placed at a distance of 10mm from the focal plane of the laser 6 .
  • Figure 7 shows an image obtained with a binocular magnifying glass of a marking on a hollow glass article 8 produced by a laser 6, the surface to be treated being placed at a distance of 12mm from the focal plane of the laser 6 .
  • the laser marking results presented in Figures 5 and 6 are qualitatively satisfactory unlike the result presented in Figure 7 which is not satisfactory.
  • the distance between the surface to be treated and the focal plane of the laser 6 must be less than or equal to 10mm.
  • EXAMPLE 3 Laser marking space 6 and positioning of the surface to be treated of the hollow glass article 8.
  • an Ftheta laser lens with a focal length of 250mm allows for a plane field of fire of 170mm x 170mm and a depth of field of the order of 20mm.
  • the complete system allows for a theoretical spot diameter at the focal plane of laser 6 of 310mm.
  • the actual diameter of the impacts on the glass will depend on the adjustment parameters of the laser 6, the temperature of the surface of the glass, and the lens / surface distance.
  • FIG. 8 illustrates the laser marking space 6 in the area dedicated to the marking step, on the conveyor 9, in which the laser marking obtained is satisfactory. It has been experimentally demonstrated that the result of the labeling is homogeneous in a thus extended labeling space (170mm x 170mm x 20mm).
  • Such a marking space makes it possible to envisage homogeneous decorations on more or less complex surfaces moving on a conveyor 9 and brought to a temperature of between 400 ° C and 600 ° C. This temperature range is valid for soda-lime, crystal, crystalline, borosilicate or fluorosilicate type glasses.
  • Figures 9 and 10 illustrate the optimal position of a hollow glass article 8 relative to the laser 6 during the marking step.
  • the hollow glass article 8 is arranged in the area dedicated to the marking step, on the conveyor 9, the laser 6 defining a marking space (rectangular) as shown in FIG. 8 and the focal plane of the laser 6 being in the middle of the marking space.
  • the surface to be treated by the laser 6 of the hollow glass article 8 being the surface coinciding with the marking space of the laser 6.
  • the hollow glass article 8 is positioned so that the focal plane of the laser 6 is in the middle of the surface to be treated by the laser 6 of the hollow glass article 8, depending on the depth of the laser marking space 6.
  • Figure 11 is a sectional view of a groove on a hollow glass article 8 obtained by the laser marking step, the groove being defined as a single line.
  • the parameters which characterize the quality of the laser marking are the depth of the groove (b) produced by the laser 6, the width of the groove (c) produced on the surface of the glass article hollow 8, and the height of the two beads (a).
  • a qualitative marking is characterized by a groove depth of between 25 and 30 miti, a groove width of 300 to 450 mm on the surface of the hollow glass article 8 and a bead height of between 5 and 7mm .
  • Figure 12 is a front view of a hollow glass article obtainable by the manufacturing process according to the invention.
  • the hollow glass article 8 of Figure 12 has threadlike decorations formed by a plurality of continuous grooves produced on the surface of the hollow glass article 8 during the marking step.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication d'un article en verre creux (8) comportant une étape de marquage de l'article en verre creux ainsi formé par laser (6), la surface de l'article en verre creux étant à une température comprise entre 400°C et 600°C. L'étape de marquage consiste en la réalisation de décors filiformes par production d'au moins un sillon continu et brillant à la surface de l'article en verre creux.

Description

Description
Titre : PROCEDE DE MARQUAGE A BUT DECORATIF D’ARTICLES EN VERRE A HAUTE TEMPERATURE PAR LASER
[0001] L’invention concerne le domaine de la décoration, de la personnalisation, et du marquage des articles en verre, de préférence des articles en verre creux.
[0002] la réalisation d’un relief à la surface du verre est une technique de décoration connue qui peut être mise en œuvre de différentes façons comme par exemple la gravure par taille mécanique, le formage par moulage ou encore la gravure par traitement acide.
[0003] La gravure par taille consiste à modifier mécaniquement l’aspect de surface grâce à des outils de gravure (pointe en carbure de silicium, carbure de tungstène, meule diamantée, ...) qui viennent creuser le verre en surface. L’opération de décoration est généralement manuelle, mais peut être automatisée. Quand celle-ci est automatisée, elle nécessite la mise en place de procédés particulièrement coûteux (machine de taille, système robotisé). Ce procédé s’avère ainsi particulièrement adapté aux produits à très grande valeur ajoutée (carafes, centres de table, verres à pied et gobelets en cristal par exemple) ou bien à la personnalisation d’objet. La gravure obtenue directement par ce procédé ayant un aspect mat, l’obtention d’une gravure à l’aspect brillant nécessite des opérations complémentaires de polissage acide ou mécanique.
[0004] Une gravure par sablage peut également être employée, un masque est préalablement appliqué sur les surfaces de l’article en verre à protéger puis du sable est projeté sous pression afin d’attaquer localement et mécaniquement la surface du verre non protégée. La gravure obtenue présente un aspect plus ou moins blanchâtre et plus ou moins mat en fonction de la distribution granulométrique et la géométrie du sable projeté. Cependant, ce procédé de gravure ne permet pas de réaliser une gravure brillante et la définition des motifs reste limitée.
[0005] La gravure à l’acide peut également être mise en œuvre. Ce procédé nécessite également le dépôt d’un masque sur les surfaces à protéger préalablement à l’étape de gravure. L’article est ensuite immergé dans des bains de compositions chimiques agressives pour obtenir des gravures brillantes, mates ou satinées. Le résultat obtenu par un tel processus va dépendre de la nature des bains, leur niveau d’agitation, des temps d’immersion de l’article et de la combinaison de différents trempages. Un tel processus met en œuvre des produits concentrés extrêmement dangereux (acide fluorhydrique, éventuellement combiné avec de l’acide sulfurique ou chlorhydrique et du bifluorure d’ammonium pour obtenir des aspects satinés ou mats) et produit des quantités non négligeables d’effluents (émissions gazeuses toxiques et eaux de rinçage acides qu’il convient de traiter) et ce, même pour des épaisseurs de gravures de quelques centaines de microns. Ce procédé génère en outre de gros volumes de déchets (boues issues de la neutralisation chimique des eaux de rinçage acides) qu’il convient de valoriser dans des filières externes. Par conséquent, ce procédé s’avère extrêmement coûteux.
[0006] Il est aussi possible de modifier la surface d’un article en verre lors du procédé de formage grâce à la structure du moule de formage. L’aspect de la gravure sur le verre dépend de la qualité du moule et des paramètres du formage. Les inconvénients de ce procédé sont nombreux. En effet, des problèmes de démoulage peuvent tout d’abord être rencontrés si les températures de verre et des moules ne sont pas parfaitement maîtrisées. Il est par ailleurs très délicat de réaliser des motifs très fins reproductibles, les moules s’usant et s’encrassant très vite (avec les résidus de graisse minérale de démoulage, généralement chargée en graphite, ou de graphite. De plus, chaque décor gravé dans les moules nécessitant une dépouille plus ou moins prononcée en fonction de la hauteur du décor en relief ciblé, cela limite la finesse de la gravure. La proximité entre les motifs et les joints de moule peuvent aussi nuire au démoulage des articles et générer des glaçures (les décors à 360° sur le corps d’articles sont souvent difficiles voire impossibles à réaliser) sans un aménagement de la gravure au niveau des joints de moule. La faisabilité technique d’un tel procédé et/ou sa viabilité financière est ainsi souvent remise en question si les volumes de production ne sont pas suffisamment importants. [0007] Un but de la présente invention est de répondre aux inconvénients de l’art antérieur mentionné ci-dessus et en particulier de pouvoir graver des motifs fins et brillants au titre de la décoration et de la personnalisation.
[0008] Plus particulièrement, la présente invention a donc pour objet un procédé de fabrication d'un article en verre creux comprenant les étapes suivantes :
- formage à chaud de l’article en verre creux au moyen d’une machine de formage,
- marquage de l’article en verre creux ainsi formé par laser, la surface de l’article en verre creux étant à une température comprise entre 400°C et 600°C, et
- recuisson de l’article en verre creux ainsi marqué dans une arche de recuisson ; ledit procédé de fabrication étant caractérisé en ce que l’étape de marquage consiste à la réalisation de décors filiformes par production d’au moins un sillon continu et brillant à la surface de l’article en verre creux, le sillon étant défini par une ligne unique, et en ce que, préalablement à l’étape de marquage, le procédé de fabrication comporte en outre une étape de réglage du laser consistant à régler le laser à l’aide :
-- d’un premier paramètre qui est le facteur de définition, de manière que ce dernier soit supérieur à 2,5, le facteur de définition étant défini comme le rapport du produit du diamètre du spot laser (6) avec la fréquence du laser (6) et de la vitesse de balayage du laser (6), et
-- d’un deuxième paramètre qui est l’énergie surfacique, de manière que cette dernière soit supérieure ou égale à 0,65J/mm2, l’énergie surfacique étant définie comme le rapport du produit de l’énergie d’un puise laser avec la fréquence du laser (6) et le produit du diamètre du spot laser (6) avec la vitesse de balayage du laser (6).
[0009] Grâce à l'invention, il est possible de réaliser des gravures sur la surface d’articles en verre creux avec un laser. Le laser est placé à la sortie de la machine de formage, avant l’arche de recuisson des articles en verre. Dans cette zone, le verre constituant l’article en verre creux est encore suffisamment malléable pour que l’énergie fournie par le laser puisse marquer la surface de l’article en verre creux afin de faire apparaître une gravure en relief, visible à l’œil nu et brillante. [0010] Avantageusement, le laser a une longueur d’onde dont le taux d’absorption par la surface de l’article en verre creux est supérieur à 80%, de préférence supérieur à 90%.
[0011] Avantageusement, l’étape de réglage du laser consiste à régler le laser de manière que l’énergie surfacique soit supérieure ou égale à 0,80J/mm2.
[0012] Selon d’autres caractéristiques de l’invention, l’article en verre creux est en verre sodocalcique. L’article en verre creux peut être en verre cristal, ou cristallin, ou borosilicate ou bien fluorosilicate.
[0013] Avantageusement, le procédé pour réaliser l’étape de marquage de l’article en verre creux s’appuie sur l’utilisation d’un laser de type C02. L’énergie lumineuse résultant de la longueur d’onde (10,6mm) d’un tel laser sera alors absorbée à 90% par le verre, provoquant ainsi au moins un sillon continu à la surface de l’article en verre creux.
[0014] Selon un premier mode de réalisation de l’invention, l'article en verre creux est posé sur un convoyeur circulant de l’étape de formage jusqu'à l'étape de recuisson. L’étape de marquage de l’article en verre creux est donc réalisée sur le convoyeur et le verre est ainsi gravé directement sur la ligne de production.
[0015] Selon un deuxième mode de réalisation, le procédé de fabrication de l'article en verre creux comporte une étape de transfert de l’article en verre creux du convoyeur sur un équipement annexe, l’étape de marquage étant réalisée sur ledit équipement annexe.
[0016] A la suite de l’étape de marquage, l’article en verre creux reprend sa place sur le convoyeur principal. L'étape de transfert de l’article en verre creux de la ligne de production vers l’équipement annexe permet ainsi d'augmenter le temps dédié à la réalisation de l’étape de marquage et de réaliser un décor plus complexe.
[0017] Avantageusement, l'équipement annexe comprend un carrousel.
[0018] L'objet de la présente invention concerne également un article en verre creux susceptible d’être obtenu par le procédé de fabrication tel que défini selon l’une quelconque des caractéristiques précédentes. [0019] Avantageusement, l’article en verre creux comporte au moins un sillon continu et brillant produit par le laser à la surface de l’article en verre creux ayant une profondeur comprise entre 25 mm et 30 mm, une largeur comprise entre 300 à 450mm et deux bourrelets d’une hauteur comprise entre 5 et 7mm. Ces caractéristiques du sillon continu permettent d’obtenir un marquage visible.
[0020] D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés, dans lesquels :
[0021] [Fig. 1] - la figure 1 est un schéma d’une ligne de production du procédé de fabrication d’un article en verre creux selon un premier mode de réalisation de l’invention, le schéma illustrant différentes implantations possibles de la zone dédiée à l’étape de marquage décoratif de l’article en verre creux ;
[0022] [Fig. 2] - la figure 2 est un schéma d’une ligne de production du procédé de fabrication d’un article en verre creux comprenant un carrousel selon un second mode de réalisation de l’invention, le schéma illustrant différentes implantations possibles de la zone dédiée à l’étape de marquage de l’article en verre creux ;
[0023] [Fig. 3] - la figure 3 montre une image obtenue avec une loupe binoculaire d’un marquage sur un article en verre creux produit par un laser dont le facteur de définition est de 0,5 et l’énergie surfacique est de 0,3J/mm2 (voir exemple 1 ) ;
[0024] [Fig. 4] - la figure 4 montre une image obtenue avec une loupe binoculaire d’un marquage sur un article en verre creux produit par un laser dont le facteur de définition est de 5 et l’énergie surfacique est de 1,1 J/mm2 (voir exemple 1) ;
[0025] [Fig. 5] - la figure 5 montre une image obtenue avec une loupe binoculaire d’un marquage sur un article en verre creux produit par un laser, la surface à traiter étant placée au niveau du plan focal du laser (voir exemple 2) ;
[0026] [Fig. 6] - la figure 6 montre une image obtenue avec une loupe binoculaire d’un marquage sur un article en verre creux produit par un laser, la surface à traiter étant placée à une distance de 10mm par rapport au plan focal du laser (voir exemple 2) ;
[0027] [Fig. 7] - la figure 7 montre une image obtenue avec une loupe binoculaire d’un marquage sur un article en verre creux produit par un laser, la surface à traiter étant placée à une distance de 12mm par rapport au plan focal du laser (voir exemple 2) ;
[0028] [Fig. 8] - la figure 8 est une vue schématique en perspective de l'espace de marquage du laser dans la zone dédiée à l’étape de marquage d’un article en verre creux par laser (voir exemple 3) ;
[0029] [Fig. 9] - la figure 9 est une vue schématique de la zone dédiée à l’étape de marquage d’un article en verre creux par laser comportant un article en verre creux cylindrique positionné pour être marqué par le laser (voir exemple 3) ;
[0030] [Fig. 10] - la figure 10 est une vue analogue à celle de la figure 9 sur laquelle l’article en verre creux prêt à être marqué est de forme carrée (voir exemple 3) ;
[0031] [Fig. 11] - la figure 11 est une vue en coupe d'un sillon sur un article en verre creux obtenu par l’étape de marquage laser (voir exemple 4) ;
[0032] [Fig. 12] - la figure 12 est une vue de face d’un article en verre creux susceptible d’être obtenu par le procédé de fabrication selon l'invention (voir exemple 4).
[0033] Les figures 1 et 2 présentent deux modes de réalisation distincts de la présente invention. Ces figures sont commentées ci-après, tandis que les figures 3 à 11 sont détaillées dans les exemples qui suivent.
[0034] Selon les deux modes de réalisation illustrés sur les figures 1 et 2, la ligne de production comprend successivement :
- une machine de formage 1 dédiée à l’étape de formage à chaud de l’article en verre creux 8,
- une hotte de traitement à chaud 2 de l’article en verre creux 8 ainsi formé,
- une première zone 3 dédiée à l’étape de marquage Datamatrix,
- une roue de transfert 5, et
- une arche de recuisson 4 dédiée à l’étape de recuisson de l’article en verre creux 8.
[0035] Chaque article en verre creux 8 est agencé sur un convoyeur 9 de l’étape de formage jusqu'à l'étape de recuisson. Le convoyeur 9 est prévu pour acheminer les articles en verre creux 8 d’une zone à l’autre sur la ligne de production. [0036] Selon le premier mode de réalisation illustré à la figure 1 , l’étape de marquage décoratif par laser est réalisée directement sur la ligne de production, en sortie de machine de formage 1 , dans une deuxième zone 60 dédiée à l’étape de marquage décoratif par laser.
[0037] La deuxième zone 60 dédiée à l’étape de marquage décoratif par laser peut être positionnée selon quatre implantations différentes :
1. avant la hotte de traitement à chaud 2,
2. entre ladite hotte 2 et la première zone 3 dédiée à l’étape de marquage Datamatrix,
3. avant la roue de transfert 5, ou
4. après la roue de transfert 5.
[0038] Dans ce premier mode de réalisation, l’étape de marquage décoratif consiste à décorer tous les articles en verre creux 8 produits lors de l’étape de formage à chaud et défilant sur le convoyeur 9 de la machine de formage 1.
[0039] De plus, il est possible de prévoir plusieurs lasers 6 autour de l'article en verre creux 8 afin de marquer différentes faces de l’article en verre creux 8 simultanément.
[0040] Par conséquent, le temps attribué à l’étape de marquage est imposé par la cadence de production établie sur la ligne de production. Cela peut restreindre la surface possible à décorer, c’est à dire I ’ étendue de la gravure, selon l’espace disponible pour implanter les lasers 6 et la capacité de ces derniers (en termes de puissance et de vitesse de balayage).
[0041] Selon un deuxième mode de réalisation de l’invention illustré à la figure 2, le procédé de fabrication comporte un équipement annexe et plus particulièrement un carrousel 7.
[0042] L’étape de marquage décoratif par laser est ici réalisée en dehors de la ligne de production, sur l’équipement annexe, ici le carrousel 7. La deuxième zone 60 dédiée à l’étape de marquage décoratif par laser est donc agencée sur le carrousel 7, celui-ci pouvant être positionné selon trois implantations différentes:
1. avant la hotte de traitement à chaud 2,
2. entre ladite hotte de traitement à chaud 2 et la première zone 3 dédiée à l’étape de marquage Datamatrix, ou 3. avant la roue de transfert 5.
[0043] A la figure 2, la deuxième zone 60 dédiée à l’étape de marquage décoratif par laser est positionnée entre la hotte de traitement à chaud 2 et la première zone 3 dédiée à l’étape de marquage Datamatrix. Les deux autres agencements possibles de la deuxième zone 60 dédiée à l’étape de marquage décoratif par laser sont schématisés par des carrés en pointillés.
[0044] Selon ce deuxième mode de réalisation, le procédé de fabrication comprend les étapes suivantes :
- formage à chaud de l’article en verre creux au moyen d’une machine de formage 1 ,
- défilement linéaire des articles en verre creux 8 sur le convoyeur 9,
- transfert de l’article en verre creux 8 du convoyeur 9 vers l’équipement annexe,
- marquage de l’article en verre creux 8 par laser, et
- transfert de l’article en verre creux 8 ainsi marqué du carrousel 7 jusqu’au convoyeur 9.
[0045] Dans ce deuxième mode de réalisation, l’ensemble ou une partie des articles en verre creux 8 issus de la machine de formage 1 , dont la surface est à une température comprise entre 400°C et 600°C, sont transférés automatiquement sur un équipement annexe. Par conséquent, l’étape de marquage décoratif par laser 6 est dite déportée.
[0046] L'étape de transfert de l’article en verre creux 8 de la ligne de production vers l’équipement annexe permet ainsi d'augmenter le temps dédié à la réalisation de l’étape de marquage décoratif et de réaliser un décor plus complexe. Cela permet également d’étendre la surface décorée tout en utilisant plusieurs lasers 6 de puissance raisonnable.
[0047] L’équipement annexe peut être par exemple conçu pour sélectionner un article en verre creux 8 sur n présents sur le convoyeur 9, par exemple n est égal à trois.
[0048] Selon un exemple de réalisation de l’invention, le transfert de l’article en verre creux 8 du convoyeur 9 vers l’équipement annexe et inversement s’effectue par une prise de l’article en verre creux 8 par la bague permettant ainsi de ne pas endommager le marquage réalisé sur le corps, l’épaule ou bien le col de l’article en verre creux 8.
[0049] Durant l’étape de marquage, l’article en verre creux 8 est indexé par un système de détection optique ou mécanique via un mécanisme prévu pour effectuer l’alignement de l’article en verre creux 8 avec le(s) laser(s) 6.
[0050] L’équipement annexe peut être fixe ou effectuer une rotation pendant l’étape de marquage. Les articles en verre creux 8 peuvent donc être mis en rotation devant un ou plusieurs laser(s) 6 facilitant ainsi les opérations de décoration à 360°.
[0051] Il est donc possible de prévoir plusieurs postes de marquage autour de l'article en verre creux 8 afin de marquer différentes faces de l’article en verre creux 8 simultanément. Pour cela, ces postes de marquage sont agencés sur un même équipement annexe et sont alimentés soit par une seule source laser, soit par plusieurs sources laser.
[0052] Dans le cas d’un équipement annexe tournant; la rotation de l'article en verre creux 8 est pilotée par le procédé laser 6. La rotation de l’équipement annexe peut être continue ou bien discontinue et la vitesse de rotation peut être variable ou constante.
[0053] De plus, l’équipement annexe est adapté pour limiter les chocs thermiques et mécaniques.
[0054] Le mode de traitement des articles en verre creux 8 via un équipement annexe tel qu’un carrousel 7 s’avère plus complet et complexe que le mode de traitement réalisé directement sur la ligne de production.
[0055] Les avantages de l’utilisation d’un équipement annexe pour la réalisation de l’étape de marquage décoratif des articles en verre creux 8 sont :
- le traitement d’une partie des articles en verre creux 8 produits (1 article en verre sur 2, sur 3 sur 4...) permet de bénéficier d’un temps d’exposition plus long , donc de réaliser des surfaces de marquage plus conséquentes : on s’affranchit partiellement des cadences de fabrication,
- la rotation de l'article en verre creux 8 offre la possibilité de décorer l'article en verre creux 8 sur la totalité de sa périphérie,
- le réglage de la distance entre la surface à traiter de l’article en verre creux 8 et la lentille permet d’augmenter les surfaces disponibles pour le marquage laser (on est moins limité par la profondeur de champ du laser),
- le système de rotation permet le marquage des articles en verre creux 8 cylindriques en gérant la présence des deux joints de moules,
- le marquage simultané de plusieurs zones de l’article en verre creux 8, voire sur 360°, et
- la réalisation d’une gravure fine et brillante non réalisable par l’étape de formage à chaud, et sans nécessité de reprise de l’article en verre creux 8.
[0056] Cependant, la mise en œuvre de ces différents modes de traitements nécessitent des réglages particuliers:
- une synchronisation parfaite avec la machine de formage 1 afin d’assurer le transfert de l’article en verre creux 8 du convoyeur 9 vers l’équipement annexe,
- une synchronisation parfaite entre la position de l'article en verre creux 8 sur l’équipement annexe, son orientation et le déclenchement des puises lasers,
- l’utilisation de matériaux adaptés à la manipulation de verre chaud, et
- la protection du système laser des sources de chaleur proches.
[0057] Un varioscan peut aussi être exploité dans ce mode de réalisation : La position de chaque article en verre creux 8 est déterminée grâce à un capteur de position et la longueur focale du laser 6 est automatiquement ajustée à la position de cet article.
[0058] Les exemples suivants illustrent l’étape de marquage du procédé de fabrication d’un article en verre creux 8 selon l’invention, en s’appuyant sur les figures 3 à 11.
EXEMPLES
[0059] EXEMPLE 1 : Réglage des paramètres physiques du laser 6
[0060] Plusieurs paramètres ont été pris en compte pour la réalisation d’un marquage par laser qualitatif sur l’article en verre creux 8 tels que la puissance, la fréquence et la vitesse de balayage du faisceau du laser 6. Les paramètres optimaux ont été déterminés expérimentalement, tout d’abord, par appréciation visuelle, puis, à l’aide d’une loupe binoculaire. Ils ont été ensuite traduits sous la forme de paramètres physiques comme par exemple l’énergie reçue par la surface du verre traité, le facteur de définition de la gravure, l’énergie d’un puise laser...
[0061] Deux paramètres physiques ont été définis pour caractériser numériquement le marquage :
- l’énergie surfacique : sa valeur permet de déterminer si la surface de l’article en verre creux 8 sera suffisamment marquée ou non,
- le facteur de définition : sa valeur permet de déterminer si le trait de marque réalisé sur la surface de l’article en verre creux 8 est continu ou non. Cette valeur dépend de la taille du spot, de la vitesse de balayage et de la fréquence du laser 6.
[0062] L’énergie surfacique (J/mm2) est définie de la façon suivante:
[0063] [Math. 1]
Figure imgf000013_0002
[0064] Avec :
- l’énergie d’un puise laser en mJ,
- la fréquence du laser en Hz,
- le diamètre du spot laser en microns,
- la vitesse de balayage du laser 6 en mm/s.
[0065] Le facteur de définition favorise la netteté des décors produits et donne une information sur le niveau de chevauchement des impacts produits par le laser à la surface des articles en verre creux 8. Si le facteur de définition est très faible, c’est-à-dire inférieur à 1 , le sillon produit à la surface des articles en verre creux 8 par le laser 6 s’avère insuffisamment lissé et même discontinu. L’expérience montre que ce facteur de définition doit être supérieur ou égal à 2.5 pour obtenir un décor bien défini.
[0066] Le facteur de définition est obtenu avec la formule suivante :
[0067] [Math. 2]
Facteur de définition du décor
[0068] Avec :
Figure imgf000013_0001
- le diamètre du spot laser en microns, - la fréquence du laser 6 en Hz,
- la vitesse de balayage du laser 6 en mm/s.
[0069] Le tableau ci-dessous illustre quelques résultats de gravures obtenues à la surface d’articles en verre creux 8 dont la température est comprise entre 450 et 550 °C. Les expériences ont été réalisées avec une lentille de longueur focale 250mm, un laser CO2 de 125W, un diamètre de faisceau de 14mm (avant focalisation) et différentes valeurs pour chaque paramètre physique permettant ainsi d’obtenir des gravures plus ou moins qualitatives.
[0070] [Tableau 1]
Figure imgf000014_0001
[0071] Ces différentes expérimentations prouvent que pour obtenir un marquage correct sur l’article en verre creux, c’est-à-dire suffisamment marqué et continu, la valeur de l’énergie surfacique doit être au moins égale à 0,65 J/mm2 et de préférence au moins égale à 0,80J/mm2, et la valeur du facteur de définition doit être strictement supérieur à 2,5.
[0072] L’importance du réglage du facteur de définition et de l’énergie surfacique du laser 6 est également illustrée aux figures 3 et 4.
[0073] La figure 3 montre une image obtenue avec une loupe binoculaire d’un marquage dont le facteur de définition est de 0,5 et l’énergie surfacique est de 0,3J/mm2. Le marquage obtenu est discontinu et peu profond, ce qui donne un aspect peu esthétique à la gravure. [0074] La figure 4 montre une image obtenue avec une loupe binoculaire d’un marquage sur un article en verre creux 8 produit par un laser 6 dont le facteur de définition est de 5 et l’énergie surfacique est de 1,1J/mm2. Le marquage obtenu est alors de qualité.
[0075] Par conséquent, les deux paramètres physiques du laser 6, c’est-à-dire l’énergie surfacique et le facteur de définition, sont complémentaires et pour l’obtention d’une gravure esthétique et qualitativement satisfaisante, il est indispensable que les deux conditions soient respectées.
[0076] Dans un souci de productivité, il est primordial que les vitesses de balayages du faisceau laser soient les plus élevées possibles, une vitesse supérieure à 1000 mm/s s’avérant généralement requise pour la réalisation de décors étendus filiformes à la surface de l'article en verre creux 8. Il est donc important de choisir une puissance suffisante du laser 6 et des impulsions suffisamment proches pour obtenir un facteur de définition satisfaisant.
[0077] EXEMPLE 2 : Réglage de la distance entre la surface à traiter et le plan focal du laser 6
[0078] Les figures 5 à 7 montrent la qualité du marquage en fonction de la distance entre la lentille et la surface à traiter pour une température du verre comprise entre 400°C et 600°C. La profondeur du marquage impacte directement le rendu final de la gravure sur l’article en verre creux 8.
[0079] La figure 5 montre une image obtenue avec une loupe binoculaire d’un marquage sur un article en verre creux 8 produit par un laser 6, la surface à traiter étant placée au niveau du plan focal du laser 6.
[0080] La figure 6 montre une image obtenue avec une loupe binoculaire d’un marquage sur un article en verre creux 8 produit par un laser 6, la surface à traiter étant placée à une distance de 10mm par rapport au plan focal du laser 6.
[0081] La figure 7 montre une image obtenue avec une loupe binoculaire d’un marquage sur un article en verre creux 8 produit par un laser 6, la surface à traiter étant placée à une distance de 12mm par rapport au plan focal du laser 6. [0082] Les résultats de marquage laser présentés aux figures 5 et 6 sont qualitativement satisfaisants contrairement au résultat présenté à la figure 7 qui n’est pas satisfaisant.
[0083] Par conséquent, pour l’obtention d’une gravure esthétique et de qualité, la distance entre la surface à traiter et le plan focal du laser 6 doit être inférieure ou égale à 10mm.
[0084] EXEMPLE 3 : Espace de marquage du laser 6 et positionnement de la surface à traiter de l’article en verre creux 8.
[0085] Par exemple, une lentille de laser Ftheta avec une focale de 250mm permet d’avoir un champ de tir plan de 170 mm x 170 mm et une profondeur de champ de l’ordre de 20mm. Le système complet permet d’avoir un diamètre de spot théorique au plan focal du laser 6 de 310mm. Le diamètre réel des impacts sur le verre va dépendre des paramètres de réglage du laser 6, de la température de la surface du verre, et de la distance lentille / surface.
[0086] La figure 8 illustre l'espace de marquage du laser 6 dans la zone dédiée à l’étape de marquage, sur le convoyeur 9, dans lequel le marquage laser obtenu est satisfaisant. Il a été démontré expérimentalement que le résultat du marquage est homogène dans un espace de marquage ainsi étendu (170mm x 170mm x 20mm).
[0087] Un tel espace de marquage permet d’envisager des décors homogènes sur des surfaces plus ou moins complexes défilant sur un convoyeur 9 et portées à une température comprise entre 400°C et 600°C. Cette plage de température est valable pour les verres de type sodocalcique, cristal, cristallin, borosilicate ou bien fluorosilicate.
[0088] Les figures 9 et 10 illustrent la position optimale d’un article en verre creux 8 par rapport au laser 6 lors de l’étape de marquage. L’article en verre creux 8 est agencé dans la zone dédiée à l’étape de marquage, sur le convoyeur 9, le laser 6 définissant un espace de marquage (rectangulaire) tel que présenté à la figure 8 et le plan focal du laser 6 étant au milieu de l’espace de marquage. La surface à traiter par le laser 6 de l’article en verre creux 8 étant la surface coïncidant avec l’espace de marquage du laser 6. [0089] Préférentiellement, comme on peut le voir sur les figures 9 et 10, l'article en verre creux 8 est positionné de façon à ce que le plan focal du laser 6 soit au milieu de la surface à traiter par le laser 6 de l’article en verre creux 8, selon la profondeur de l’espace de marquage du laser 6.
[0090] EXEMPLE 4 : Obtention d’au moins un sillon continu produit par le laser 6
[0091] Afin de caractériser les marquages, des mesures de profils ont été effectuées sur banc optique confocal chromatique. La figure 11 est une vue en coupe d'un sillon sur un article en verre creux 8 obtenu par l’étape de marquage laser, le sillon étant défini comme étant une ligne unique.
[0092] Les paramètres qui caractérisent la qualité du marquage laser (présentés à la figure 11 ) sont la profondeur du sillon (b) produit par le laser 6, la largeur du sillon (c) produit à la surface de l’article en verre creux 8, et la hauteur des deux bourrelets (a).
[0093] Un marquage qualitatif est caractérisé par une profondeur de sillon comprise entre 25 et 30 miti, une largeur de sillon de 300 à 450 mm sur la surface de l’article en verre creux 8 et une hauteur de bourrelet comprise entre 5 et 7mm.
[0094] La figure 12 est une vue de face d’un article en verre creux susceptible d’être obtenu par le procédé de fabrication selon l'invention. L’article en verre creux 8 de la figure 12 comporte des décors filiformes formés par une pluralité de sillons continus produits à la surface de l’article en verre creux 8 pendant l’étape de marquage.
[0095] Il est bien sûr possible de combiner ce procédé de marquage décoratif avec des techniques de décoration déjà connues et susceptibles de recouvrir, en tout ou partie, les gravures préalablement réalisées selon l’invention, c’est à dire la métallisation ou l’irisation de surface par procédé CVD, le dépôt de métaux précieux par sérigraphie et l’application de vernis et de laques brillantes, satinées, nacrées, métallisées.

Claims

Revendications
[Revendication 1] procédé de fabrication d'un article en verre creux (8) comprenant les étapes suivantes :
- formage à chaud de l’article en verre creux (8) au moyen d’une machine de formage (1),
- marquage de l’article en verre creux (8) ainsi formé par laser (6), la surface de l’article en verre creux (8) étant à une température comprise entre 400°C et 600°C, et
- recuisson de l’article en verre creux (8) ainsi marqué dans une arche de recuisson (4) ; caractérisé : en ce que l’étape de marquage consiste en la réalisation de décors filiformes par production d’au moins un sillon continu et brillant à la surface de l’article en verre creux (8), le sillon étant défini par une ligne unique, et en ce que, préalablement à l’étape de marquage, le procédé de fabrication comporte en outre une étape de réglage du laser (6) consistant à régler le laser (6) à l’aide :
-- d’un premier paramètre qui est le facteur de définition, de manière que ce dernier soit supérieur à 2,5, le facteur de définition étant défini comme le rapport du produit du diamètre du spot laser (6) avec la fréquence du laser (6) et de la vitesse de balayage du laser (6), et
-- d’un deuxième paramètre qui est l’énergie surfacique, de manière que cette dernière soit supérieure ou égale à 0,65J/mm2, l’énergie surfacique étant définie comme le rapport du produit de l’énergie d’un puise laser avec la fréquence du laser (6) et le produit du diamètre du spot laser (6) avec la vitesse de balayage du laser (6).
[Revendication 2] Procédé de fabrication selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le laser (6) a une longueur d’onde dont le taux d’absorption par la surface de l’article en verre creux (8) est supérieur à 80%.
[Revendication 3] Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’étape de réglage du laser (6) consiste à régler le laser (6) de manière que l’énergie surfacique soit supérieure ou égal à 0,80J/mm2.
[Revendication 4] Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l’article en verre creux (8) est en verre sodocalcique.
[Revendication 5] Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l’article en verre creux (8) est en verre cristal, ou cristallin, ou borosilicate ou bien fluorosilicate.
[Revendication 6] Procédé de fabrication selon la revendication 2, caractérisé en ce que le taux d’absorption de la longueur d’onde du laser (6) par la surface de l’article en verre creux (8) est supérieur à 90%.
[Revendication 7] Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le laser (6) est un laser C02.
[Revendication 8] Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'article en verre creux (8) est posé sur un convoyeur (9) circulant de l’étape de formage jusqu'à l’étape de recuisson.
[Revendication 9] Procédé de fabrication selon la revendication 8, caractérisé en ce que préalablement à l’étape de marquage de l'article en verre creux (8), le procédé de fabrication comporte une étape de transfert de l’article en verre creux (8) du convoyeur (9) sur un équipement annexe, et en ce que l’étape de marquage est réalisée sur ledit équipement annexe.
[Revendication 10] Procédé de fabrication selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'équipement annexe comprend un carrousel (7).
[Revendication 11] Article en verre creux (8) susceptible d’être obtenu par le procédé de fabrication tel que défini selon l’une quelconque des revendications précédentes.
[Revendication 12] Article en verre creux (8) selon la revendication 11 , caractérisé en ce que le sillon continu et brillant produit par le laser (6) à la surface de l’article en verre creux (8) a une profondeur comprise entre 25 et 30 mm, une largeur comprise entre 300 à 450mm et deux bourrelets d’une hauteur comprise entre 5 et 7mm.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008104688A2 (fr) * 2007-02-14 2008-09-04 Saint-Gobain Emballage Produit en verre creux a marquage data matrix indelebile
WO2009136107A1 (fr) * 2008-04-18 2009-11-12 Shiseido International France Procede de decoration de flacon de verre
EP2368861A2 (fr) * 2006-10-18 2011-09-28 Tiama Procédé et installation pour le marquage à chaud d'objets translucides ou transparents
EP2520508A1 (fr) * 2011-05-05 2012-11-07 DS Srl Procédé de décoration d'objets
WO2012172243A1 (fr) * 2011-06-14 2012-12-20 Aptar France Sas Dispositif de distribution et son procédé de fabrication
FR3062341A1 (fr) * 2017-01-30 2018-08-03 Christophe Desclozeaux Dispositif de marquage laser

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USRE31293E (en) * 1971-12-20 1983-06-28 Owens-Illinois, Inc. Machine for producing a plastic-covered glass container
US5285517A (en) * 1983-06-24 1994-02-08 Canyon Materials, Inc. High energy beam sensitive glasses
US5078771A (en) * 1989-02-07 1992-01-07 Canyon Materials, Inc. Method of making high energy beam sensitive glasses
BG46808A1 (en) * 1988-05-27 1990-03-15 Univ Plovdivski Device for laser engraving
EP0495647B1 (fr) * 1991-01-17 1997-05-02 United Distillers Plc Marquage dynamique au laser
GB2281129B (en) * 1993-08-19 1997-04-09 United Distillers Plc Method of marking a body of glass
US6685868B2 (en) * 1995-10-30 2004-02-03 Darryl Costin Laser method of scribing graphics
US5990444A (en) * 1995-10-30 1999-11-23 Costin; Darryl J. Laser method and system of scribing graphics
US6252196B1 (en) * 1996-10-11 2001-06-26 Technolines Llc Laser method of scribing graphics
US5917602A (en) * 1998-04-30 1999-06-29 Inex Inc. System and method for image acquisition for inspection of articles on a moving conveyor
US6198102B1 (en) * 1998-06-17 2001-03-06 Owens-Brockway Glass Container Inc. Inspection of container mouth using infrared energy emitted by the container bottom
DE19843077A1 (de) * 1998-09-19 2000-03-23 Horst Exner Verwendung von CO¶2¶-Laserstrahlen zur Herstellung von Nuten in einem glasähnlichen Stoff insbesondere für die Herstellung von leuchtenden Körpern
JP2003089553A (ja) * 2001-09-13 2003-03-28 Shin Etsu Chem Co Ltd 内部マーキングされた石英ガラス、光学部材用石英ガラス基板及びマーキング方法
DE102007018402A1 (de) * 2007-04-17 2008-10-23 Panasonic Electric Works Europe Ag Verfahren zum Einbringen einer Struktur in eine Oberfläche eines transparenten Werkstücks
US20100075117A1 (en) * 2008-09-24 2010-03-25 Fujifilm Corporation Relief printing plate precursor for laser engraving, method of producing the same, relief printing plate obtainable therefrom, and method of producing relief printing plate
FR2943068B1 (fr) * 2009-03-13 2011-04-15 Markem Imaje Composition d'encre pour l'impression par jet continu devie notamment sur verre humide
AU2010225226A1 (en) * 2009-03-18 2011-11-10 Merck Patent Gmbh Pigment for laser marking
CA2760161A1 (fr) * 2009-04-27 2010-11-04 Echelon Laser Systems, Lp Systeme graphique a lignes de gravure laser etage, procede et articles de fabrication
EP2314550A1 (fr) * 2009-10-26 2011-04-27 AGC Glass Europe Materiau vitrocristallin silico-sodo-calcique
US20110187025A1 (en) * 2010-02-04 2011-08-04 Costin Sr Darryl J Laser etching system and method
FR2989369B1 (fr) * 2012-04-11 2019-08-09 Saint-Gobain Emballage Traitement de surface a froid d'origine naturelle pour articles en verre creux
US8997522B2 (en) * 2012-06-26 2015-04-07 Owens-Brockway Glass Container Inc. Glass container having a graphic data carrier
US10543704B2 (en) * 2012-11-01 2020-01-28 Owens-Brockway Glass Container Inc. Particle-coded container
US9296641B2 (en) * 2012-11-01 2016-03-29 Owens-Brockway Glass Container Inc. Inspectable black glass containers
US9193494B2 (en) * 2013-03-15 2015-11-24 Owens-Brockway Glass Container Inc. Container having a tamper-indicating component
EP2781296B1 (fr) * 2013-03-21 2020-10-21 Corning Laser Technologies GmbH Dispositif et procédé de découpe de contours à partir de substrats plats au moyen d'un laser
US20140370305A1 (en) * 2013-06-12 2014-12-18 Maria Celeste Tria Patternable materials and methods of use
US9475724B2 (en) * 2013-11-25 2016-10-25 Owens-Brockway Glass Container Inc. Soda-lime glass from 100% recycled glass-forming materials
US9676167B2 (en) * 2013-12-17 2017-06-13 Corning Incorporated Laser processing of sapphire substrate and related applications
DE102014008962A1 (de) * 2014-06-23 2016-01-07 Merck Patent Gmbh Mikrokugeln
US9890072B2 (en) * 2015-04-01 2018-02-13 Owens-Brockway Glass Container Inc. Glass precursor gel
JP6931277B2 (ja) * 2016-08-31 2021-09-01 三洋電機株式会社 二次電池用電極の製造方法、及び二次電池の製造方法
US10399886B2 (en) * 2017-07-14 2019-09-03 Owens-Brockway Glass Container Inc. Feedstock gel and method of making glass-ceramic articles from the feedstock gel
US11420893B2 (en) * 2017-11-30 2022-08-23 Corning Incorporated Systems and methods for minimizing SHR from piercing during pharmaceutical part converting using a gas flow
DE102018101480A1 (de) * 2018-01-23 2019-07-25 Schott Schweiz Ag Positionierungsvorrichtung für einen Vorladekranz einer Heißformmaschine
US10854554B2 (en) * 2018-01-23 2020-12-01 Ferro Corporation Carbide, nitride and silicide enhancers for laser absorption
US11903641B1 (en) * 2022-10-20 2024-02-20 Femto Vox Incorporated Apparatus and techniques for surgical laser delivery

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2368861A2 (fr) * 2006-10-18 2011-09-28 Tiama Procédé et installation pour le marquage à chaud d'objets translucides ou transparents
WO2008104688A2 (fr) * 2007-02-14 2008-09-04 Saint-Gobain Emballage Produit en verre creux a marquage data matrix indelebile
WO2009136107A1 (fr) * 2008-04-18 2009-11-12 Shiseido International France Procede de decoration de flacon de verre
EP2520508A1 (fr) * 2011-05-05 2012-11-07 DS Srl Procédé de décoration d'objets
WO2012172243A1 (fr) * 2011-06-14 2012-12-20 Aptar France Sas Dispositif de distribution et son procédé de fabrication
FR3062341A1 (fr) * 2017-01-30 2018-08-03 Christophe Desclozeaux Dispositif de marquage laser

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