Brevet FR2877608A1 — publié le 20060512

PROCEDE DE REALISATION D'UN MARQUAGE SUR UN MATERIAU CERAMIQUE, METAL OU VERRE ET DISPOSITIF ASSOCIE La présente invention concerne un procédé de réalisation d'un marquage sur des matériaux résistant à la chaleur tels que de la céramique, du verre ou du métal. Le marquage est un marquage permanent du type réalisé à partir de poudres minérales. L' invention couvre aussi le dispositif associé. Il existe une forte demande pour des marquages permanents sur des produits réalisés à partir de matériaux tels que de la céramique, du verre ou du métal. Les besoins de marquage ont des applications très variées. Une première application est la décoration d'objets avec des motifs en couleurs suivant des représentations graphiques. On peut citer la décoration d'objets en céramique pour des cérémonies particulières pour de petites séries mais aussi la décoration pour des grandes séries telles que dans le domaine du flaconnage ou du culinaire. Une autre application industrielle importante est le marquage des objets pour y apposer des références, des numéros, des marques, des motifs spécifiques ayant des fonctions de reconnaissance automatique. Dans l'industrie automobile, les pare-brise et les vitres en verre reçoivent de tels marquages pour des identifications visant à alimenter de façon automatique des chaînes de pose de pare-brise de véhicules par exemple. Dans certains cas, la décoration présente un caractère éminemment fonctionnel. C'est ainsi que les pare-brise doivent disposer de zones de masquage des collages prévus pour le montage des pare-brise ou des délimitations de zones de verre transparentes aux émissions de signaux tels que des badges. Une autre contrainte de ces types de marquage est le fait qu'il est nécessaire de réaliser des appositions en couleur car le monochrome ne suffit pas pour certaines applications. On sait qu'il est possible de fritter de la poudre minérale avec un apport suffisant de chaleur, ce qui permet par un phénomène de frittage de fixer la poudre déposée sur un support ayant la capacité à supporter de telles montées en température, ce qui est le cas du verre, de la céramique ou du métal. Le problème qui se pose est alors la dépose de la poudre minérale et dans le cas présent la dépose de différentes poudres de différentes couleurs suivant un motif donné ayant une haute définition. On connaît ainsi la demande de brevet EP N 1 040 017 qui décrit un procédé de marquage recourant à l'utilisation d'un laser pour assurer le frittage de poudres minérales sur un support adapté tel que du verre, de la céramique ou du métal. Dans ce cas, de la poudre monocomposition est déposée sur la zone à marquer puis à l'aide d'un laser piloté, on assure un frittage localisé suivant un profil de marquage numérisé et mémorisé dans les moyens de pilotage du laser. Ainsi, la poudre monocomposition est frittée uniquement sur la zone soumise à l'énergie du rayonnement laser. La poudre déposée en excès sur la zone de marquage peut alors être retirée 20 puisqu'elle n'a subi aucun frittage et n'adhère pas à la surface. Il subsiste alors le motif réalisé par frittage de la poudre suivant le profil pré-établi. On comprend dès lors qu'il serait difficile de réaliser un motif multicouleurs, surtout s'il est prévu une superposition desdites couleurs. On sait aussi qu'il est possible de recourir à des poudres minérales comportant des pigments ou à des frittes de verre colorées. L'avantage des frittes de verre est de permettre un marquage à plus basse température mais l'inconvénient est qu'il faut préparer de telles frittes par fusion préalable des verres colorés, refroidissement et broyage. Il est donc plus avantageux pour des procédés de marquage industriels de pouvoir recourir à des poudres minérales associées à des pigments. De plus, un procédé de marquage recourant à de telles poudres minérales peut utiliser des frittes de verre si nécessaire. Aussi la présente invention propose un procédé de dépose qui autorise une grande définition, une dépose de différentes poudres multi-compositions, notamment multi-couleurs, qui est rapide, qui évite la perte de matière et qui peut s'appliquer à différents matériaux rendant les applications très nombreuses. A cet effet, le procédé selon la présente invention est maintenant décrit en détail suivant un mode de réalisation particulier, non limitatif. Les dessins annexés représentent à travers les différentes figures: figure 1: une vue schématique d'un dispositif adapté, - figures 2A et 2B: des vues schématiques de dessus et en coupe d'un motif réalisée avant soumission à un apport d'énergie. Le dispositif pour la mise en oeuvre du dispositif, selon la figure 1, comprend les éléments suivants: un système informatique 10 qui assure le pilotage suivant au moins un motif 12 de marquage donné, éventuellement comportant plusieurs couleurs, chaque motif de chaque couleur étant mémorisé indépendamment, des moyens 14 de dépose d'au moins une couche 16 de matière adhésive apte à retenir de la poudre 20 minérale, des moyens 18 de distribution de chaque poudre 20 minérale sur chaque couche 16 de matière adhésive correspondante, immédiatement après 25 dépose, des moyens 22 pour retirer immédiatement chacune des poudres minérales distribuées en excès et non retenues par la couche 16 de matière adhésive correspondante. Avantageusement, le dispositif comprend plusieurs têtes, chacune à déplacement indépendant, intégrant chacune les moyens indiqués ci-avant sous forme d'une buse 24 de dépose de matière adhésive, d'une buse 26 de projection d'une poudre minérale donnée, immédiatement en aval de la dépose de matière adhésive et d'une buse 28 d'aspiration de la poudre en excès. Les paramètres de la matière adhésive sont tels qu'elle conserve sa capacité d'adhésion durant la dépose de la poudre minérale pendant le passage de la buse 26 de projection et perd son pouvoir d'adhésion dès la poudre minérale déposée. Ainsi une quantité donnée de poudre reste liée à la couche de matière adhésive tandis que le surplus et ce qui est déposé en dehors de la matière adhésive reste libre et indépendant de la poudre liée. Pour une mise en oeuvre optimisée, les projections de matière adhésive et de poudre peuvent être simultanées, voire présenter un décalage mais extrêmement réduit. On peut ainsi recourir à des colles polymérisant sous l'émission d'un rayonnement ultraviolet par flashage ou à des colles à base de solvant. Un exemple de colle à base de solvant comprend une combinaison de 70% de monopropylène-glycol 29,5% d'eau et 0,5% d'un tensioactif, du tensiol. Le taux de viscosité doit être parfaitement adapté aux buses 24 de dépose. Lors du passage de la buse 28 d'aspiration, qui peut être décalée d'un fraction de temps supérieure à celle qui sépare le passage de la buse 24 de dépose de matière adhésive et de celle de la buse 26 de dépose de poudre, la poudre en excès et qui n'est pas liée à la colle est alors aspirée. Un tel agencement évite de laisser subsister de la poudre d'une couleur sur des zones susceptibles de recevoir de la poudre d'une autre couleur. Ainsi que cela est représenté sur les figures 2A et 2B, on retrouve: une première couche A de matière adhésive incluant une poudre minérale a d'une première couleur suivant un premier motif, en l'occurrence une ligne brisée, et une seconde couche B de matière adhésive incluant une poudre minérale b d'une seconde couleur superposée partiellement à la première dans les zones concernées, s'il yen a comme dans l'exemple représenté. La superposition éventuelle ne pose pas de problème puisque la première couche déposée est fixée temporairement par la matière adhésive. La matière adhésive de la première couche ayant perdu son pouvoir d'adhésion lors de la dépose de la seconde couche de colle, il n'y a aucun mélange. Il est à noter que, si nécessaire, les déposes de couches de matière adhésive peuvent s'effectuer par juxtaposition, la tête 12 de dépose de matière adhésive interrompant la dépose lors des intersections par exemple, ceci sous l'ordre des moyens 10 de pilotage. Une telle tête de dépose peut utiliser des moyens déjà appliqués dans le cas des imprimantes à jet d'encre. De tels moyens permettent d'atteindre des définitions d'une très grande précision. La technologie piezzo permet de réaliser des gouttes projetées de l'ordre de 100 pm de diamètre conduisant à des définitions de 200 dpi ("drop per inch" soit "goutte par pouce"). La précision est augmentée avec des têtes multicanaux délivrant des gouttes de différents volumes autorisant des déposes en escalier, ce qui conduit à améliorer encore la définition, jusqu'à 300 dpi. D'autres types de têtes encore, délivrant des gouttes de différentes tailles, ou 25 des gouttes de plus petite taille permettent de réduire encore l'effet de pixellisation Selon l'invention, pour réaliser un marquage d'un motif donné comportant au moins une partie d'une couleur, ceci sur un support résistant à la température, notamment en céramique, verre ou métal, le procédé consiste à réaliser successivement les différentes étapes suivantes: a. dépose d'une couche de matière adhésive organique, b. dépose d'une poudre minérale comportant au moins pour partie un pigment ou un mélange de pigments, correspondant à une couleur donnée ceci suivant la partie du motif de cette couleur, c. apport de l'énergie en quantité suffisante pour assurer un frittage de la poudre minérale ainsi déposée sur le support et pour atteindre une dégradation complète de la matière organique constituant la matière adhésive, et d. multiplication des étapes a, b etc autant de fois qu'il y a de couleurs prévues pour réaliser le motif donné. Suivant le procédé, et ceci de façon préférentielle, il est aussi possible d'apporter de l'énergie en un seul passage pour l'ensemble des couches de poudre minérale déposées. Ceci permet un gain de temps et d'énergie. Dans ce cas, le procédé devient: a'. dépose d'une couche de matière adhésive organique, b'. dépose d'une poudre minérale comportant au moins pour partie un pigment ou un mélange de pigments, correspondant à une couleur donnée ceci suivant la partie du motif de cette couleur, c'. multiplication des étapes a', et b' autant de fois qu'il y a de couleurs prévues pour réaliser le motif donné, et d'. apport de l'énergie en quantité suffisante pour assurer un frittage simultané des poudres minérales ainsi déposées sur le support et pour atteindre une dégradation complète de la matière organique constituant la matière adhésive. La dépose des différentes couches de matière adhésive et de poudre minérale peut s'effectuer au moyen de plusieurs têtes juxtaposées et successives travaillant en un seul passage. L'aspiration de chaque poudre minérale en excès de chaque couche est effectuée 5 par chaque buse d'aspiration correspondante. De façon préférentielle et connue, la surface doit être préparée par une phase préalable de dégraissage et/ou de traitement anti-statique. Suivant le procédé de l'invention, l'apport d'énergie est réalisé de façon préférentielle par laser à l'aide d'un balayage de la surface intégrant la motif. En effet, il existe des lasers permettant un balayage de surfaces importantes, dits lasers à balayage plein champ. De plus, dans le cas de poudres minérales incluant au moins un pigment, ces pigments agissent comme des précurseurs de la réaction de frittage, conduisant à une amorce de la réaction avec des apports d'énergie plus faibles que si la poudre minérale était utilisée seule. Un laser à diodes de puissance de 50 Watts et une émission dans l'infrarouge court supérieur à 808 nanomètres permettent par exemple d'apporter suffisamment d'énergie pour atteindre un frittage puisque seule la poudre minérale absorbe, le support n'étant pas soumis à un chauffage lors d'un apport d'énergie par rayonnement laser. Dans le cas d'une utilisation d'un laser à balayage plein champ, la ligne de balayage peut être d'une largeur de 1 millimètre à plusieurs centimètres pour donner un ordre d'idée. Dans tous les cas, le choix du moyen d'apport d'énergie est tel que le rapport 25 puissance/surface est suffisant pour provoquer le frittage. Une alternative à l'apport d'énergie par un faisceau laser est un apport par passage dans un four. Quant au retrait de la poudre minérale en excès, celle-ci peut être aspirée mais il est aussi possible de souffler la poudre et de prévoir une aspiration centralisée. Le motif ainsi réalisé est parfaitement adhérent sur le support, d'une grande définition générale et d'une grande définition dans les couleurs, sans dégradation du support et dans le cas d'un apport d'énergie par laser sans même soumettre le support à un chauffage. Le procédé est rapide, industriel et parfaitement reproductible. De façon perfectionnée, les poudres peuvent inclure des absorbants tels que des oxydes, des opacifiants et aussi des fluidifiants pour éviter toute formation d'agglomérats. Ainsi un gel de silice en faible apport de l'ordre de 0,5 à 2% peut améliorer considérablement la qualité du lit fluidisé des moyens de pulvérisation. Le fluidifiant peut aussi avoir un autre rôle, celui d'améliorer simultanément la mouillabilité de la poudre et donc de conduire à une meilleure intégration de la poudre dans la matière adhésive. REVENDICATIONS 1. Procédé de réalisation d'un marquage permanent d'un motif donné comportant au moins une partie d'une couleur, ceci sur un support résistant à la température, notamment en céramique, verre ou métal, caractérisé en ce qu'il comprend les différentes étapes suivantes: a. dépose d'une couche de matière adhésive organique, b. dépose d'une poudre minérale comportant au moins pour partie un pigment ou un mélange de pigments, correspondant à une couleur donnée ceci suivant la partie du motif de cette couleur, c. apporter de l'énergie en quantité suffisante pour assurer un frittage de la poudre minérale ainsi déposée sur le support et pour atteindre une dégradation complète de la matière organique constituant la matière adhésive, et d. multiplier les étapes a, b et c autant de fois qu'il y a de couleurs prévues pour réaliser le motif donné. 2. Procédé de réalisation d'un marquage permanent d'un motif donné selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: a'. dépose d'une couche de matière adhésive organique, b'. dépose d'une poudre minérale comportant au moins pour partie un pigment ou un mélange de pigments, correspondant à une couleur donnée ceci suivant la partie du motif de cette couleur, c'. multiplier les étapes a', et b' autant de fois qu'il y a de couleurs prévues pour réaliser le motif donné, et d'. apporter de l'énergie en quantité suffisante pour assurer un frittage simultané des poudres minérales ainsi déposées sur le support et pour atteindre une dégradation complète de la matière organique constituant la matière adhésive. 3. Procédé de réalisation d'un marquage permanent d'un motif donné selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser une tête de 5 dépose de la matière adhésive du type à gouttes pro jetées. 4. Procédé de réalisation d'un marquage permanent d'un motif donné selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on effectue l'apport d'énergie par émission d'un rayonnement laser. 5. Procédé de réalisation d'un marquage permanent d'un motif donné selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on effectue l'apport d'énergie par émission d'un rayonnement laser à balayage plein champ. 6. Procédé de réalisation d'un marquage permanent d'un motif donné selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on effectue l'apport d'énergie par émission d'un rayonnement laser travaillant dans l'infrarouge supérieur à 808 nanomètres, avec une puissance de l'ordre de 50 watts. 7. Procédé de réalisation d'un marquage permanent d'un motif donné selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la matière adhésive est une colle polymérisant sous l'émission d'un rayonnement Ultraviolet par flashage. 8. Procédé de réalisation d'un marquage permanent d'un motif donné selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la matière adhésive est une colle à base de solvant. 9. Procédé de réalisation d'un marquage permanent d'un motif donné selon la revendication 8, caractérisé en ce que la colle à base de solvant comprend une combinaison de 70% de monopropylène-glycol 29,5% d'eau et 0, 5% de tensiol. 10. Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend: un système informatique (10) qui assure le pilotage suivant au moins un motif (12) de marquage donné, éventuellement comportant plusieurs couleurs, chaque motif de chaque couleur étant mémorisé indépendamment, des moyens (14) de dépose d'au moins une couche (16) de matière adhésive apte à retenir de la poudre (20) minérale, des moyens (18) de distribution de chaque poudre (20) minérale sur chaque couche (16) de matière adhésive correspondante, immédiatement après dépose, 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une tête comportant une buse (24) de dépose de matière adhésive, d'une buse (26) de projection d'une poudre minérale donnée, immédiatement en aval de la dépose de matière adhésive et d'une buse (28) d'aspiration de la poudre en excès.