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Title:
METHOD FOR DECORATIVELY MARKING GLASS ARTICLES AT HIGH TEMPERATURE BY LASER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/058925
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for manufacturing a hollow glass article (8) comprising a step of marking the hollow glass article thus formed by laser (6), the surface of the hollow glass article being at a temperature of between 400°C and 600°C. The marking step consists in making filiform decorations by producing at least one continuous, shiny groove on the surface of the hollow glass article.

Inventors:
DUPUIS FRÉDÉRIC (FR)
MADDLY FAURIE (FR)
Application Number:
PCT/FR2020/051680
Publication Date:
April 01, 2021
Filing Date:
September 25, 2020
Export Citation:
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Assignee:
SAVERGLASS (FR)
International Classes:
C03C15/00; C03C23/00
Domestic Patent References:
WO2008104688A22008-09-04
WO2012172243A12012-12-20
WO2009136107A12009-11-12
Foreign References:
EP2368861A22011-09-28
EP2520508A12012-11-07
FR3062341A12018-08-03
Attorney, Agent or Firm:
NOVAGRAAF TECHNOLOGIES (FR)
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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.

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/mm 2 .

[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/mm 2 (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/mm 2 (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/mm 2 ) est définie de la façon suivante:

[0063] [Math. 1]

[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 :

- 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]

[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/mm 2 et de préférence au moins égale à 0,80J/mm 2 , 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/mm 2 . 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.