WO2009136107A1 - Method for decorating a glass vial - Google Patents

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WO2009136107A1
WO2009136107A1 PCT/FR2009/050655 FR2009050655W WO2009136107A1 WO 2009136107 A1 WO2009136107 A1 WO 2009136107A1 FR 2009050655 W FR2009050655 W FR 2009050655W WO 2009136107 A1 WO2009136107 A1 WO 2009136107A1
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WO
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coating
bottle
glass
thickness
decoration
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Application number
PCT/FR2009/050655
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French (fr)
Inventor
Hervé RONSIN
Fabrice Soulard
Original Assignee
Shiseido International France
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Publication date
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Priority claimed from FR0854747A external-priority patent/FR2933635B1/en
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    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M5/00—Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein
    • B41M5/26—Thermography ; Marking by high energetic means, e.g. laser otherwise than by burning, and characterised by the material used
    • B41M5/262—Thermography ; Marking by high energetic means, e.g. laser otherwise than by burning, and characterised by the material used recording or marking of inorganic surfaces or materials, e.g. glass, metal, or ceramics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B44—DECORATIVE ARTS
    • B44C—PRODUCING DECORATIVE EFFECTS; MOSAICS; TARSIA WORK; PAPERHANGING
    • B44C5/00—Processes for producing special ornamental bodies
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL 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
    • C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/001—General methods for coating; Devices therefor
    • C03C17/003—General methods for coating; Devices therefor for hollow ware, e.g. containers
    • C03C17/004—Coating the inside
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
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    • C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/02—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with glass
    • C03C17/04—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with glass by fritting glass powder
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL 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
    • C03C2217/00—Coatings on glass
    • C03C2217/70—Properties of coatings
    • C03C2217/72—Decorative coatings

Definitions

  • the present invention relates to a method of decorating a glass vial comprising a narrowed opening communicating the interior of the vial with the outside, a wall having a thickness and an inner surface, which inner surface is visible through the thickness of the vial. wall of the bottle.
  • This is a glass bottle quite classic in the field of perfumery, or in the field of cosmetics.
  • the invention also relates to a line or machine for decorating a glass bottle implementing the decoration method of the invention.
  • the term "flask" is used, but it includes all containers, such as bottles.
  • the present invention therefore proposes to apply this method of marking by laser sintering of mineral powder on a glass flask. It is thus possible by means of this method to mark the external surface of a glass bottle.
  • the present invention wants to go further by defining a novel and original use of a variant of this marking method.
  • the present invention provides a method of marking or decorating a glass vial comprising a narrowed opening, a wall having a thickness and an inner surface, this inner surface being visible through the wall thickness of the vial, characterized in that it comprises the following successive steps: depositing a coating comprising mineral powder on at least a portion of the inner surface of the bottle, sintering at least a portion of the coating with a laser beam so as to binding the powders together and with the inner surface of the vial, the laser beam being emitted from outside the vial through the thickness of the wall of the vial to reach the coating, removing the unsintered coating from the inside of the vial .
  • the diffusion bond is superficial, whereas in internal sintering of the invention the diffusion bond is improved and the visual impact is different for two reasons, namely that the physical bond glass / coating is different and the visual effect is done through the wall thickness of the perfume bottle glass.
  • the energy provided by the laser beam is absorbed first by the superficial powder grains, which transmit the energy by diffusion phenomenon to the grains in contact with the substrate to bind to the latter. . Sintering is thus exerted on the the entire thickness of the deposited powder to form a network of sintered grains.
  • the energy provided by the laser beam directly reaches the powder grains in contact with the substrate. These grains are sintered together and bonded to the surface of the substrate. The superficial grains are only slightly or not sintered and need to be removed.
  • the laser beam is emitted by a Ytterbium laser, advantageously provided with a beam expander.
  • This type of laser advantageously associated with a beam expander, makes it possible to increase the size of the collimated beam to obtain a smaller spot in the focal plane, and thus maintain the depth of field of the lens necessary to compensate for any defects. flatness of the internal surface of the bottle. This device is not necessary in the case of external sintering as described in the document
  • the glass of the bottle is substantially transparent soda-lime glass.
  • the substrate used in the process of EP-1 040 017 does not provide such a composition, which is specific to that of a glass vial, particularly in the field of perfumery and cosmetics.
  • the mineral powder comprises enamel having a colorless mineral matrix whose expansion coefficient is compatible with that of the glass constituting the flask.
  • the coating further comprises a metal or mineral type laser beam absorber, an enamel solubilizer and inorganic coloring pigments compatible with prolonged or permanent contact with the perfumes.
  • the coating is deposited on the inner surface in the form of a liquid solution in which the mineral powder is in suspension, this solution advantageously having a dynamic viscosity of between 0.02 and 0.06 Pascal.
  • the liquid solution is projected on a portion of the inner surface, the solution then covering the internal surface by layering under the effect of gravity so as to obtain said coating.
  • the coating deposited on the inner surface has a thickness of about 20 to 200 microns, preferably 50 to 150 microns and preferably 100 ⁇ 30 microns.
  • the thickness of the wall is between about 2 and 10 mm.
  • the thickness of the wall of a bottle varies from one place to another of the bottle of the order of 2 to 3 mm.
  • the surface condition of the interior of a glass vial is very different from the external surface condition of the vial (glass contact / metal mold).
  • the focal point of the laser beam is displaced as a function of the distance to the coating to be treated. All these characteristics related to the viscosity and the thickness of the coating, to the permitted thicknesses and to the tolerated thickness variation of the wall of the glass, as well as to the distance of the laser coating are directly specific to the fact that the sintering is made at the inner surface of the bottle, and not on its outer surface.
  • the application of a coating of constant thickness is easy to achieve on an outer surface of glass, but complex and specific to achieve inside a perfume bottle.
  • the narrowness of the neck considerably limits the choice of application devices
  • the internal geometry of the bottle does not allow a constant deposit when the shape is not circular
  • the internal surface has a surface condition of very low roughness that promotes sagging.
  • the thickness of the wall is also an important factor: it has been found that beyond 10 mm thick, diffraction phenomena appear which cause loss of precision of the pattern to be achieved using the sintering.
  • the thickness of the wall is preferably constant and the inner surface should be as flat as possible. However, it has been found by experimentation that a range of thickness variation of wall from 2 to 3 mm.
  • the beam is no longer focused on the optimum sintering zone (that is to say at the interface between the soda-lime glass and the deposited mineral layer).
  • the beam is no longer focused on the optimum sintering zone (that is to say at the interface between the soda-lime glass and the deposited mineral layer).
  • it is possible to compensate for the variation in the thickness of the glass by a slight inclination of the bottle or the laser to keep the thickness of the glass through substantially constant.
  • means may be used to move the focus point of the laser beam to follow the coating to be treated.
  • the deposition of the coating on the inner surface is carried out using projection means comprising a head mounted on a rod inserted inside the bottle through its opening.
  • the head comprises a rotary spray nozzle.
  • the head comprises a rotating centrifugal spray disc capable of projecting fine coating droplets, the disc being advantageously inclinable with respect to the rod.
  • the coating deposited on the inner surface is dried using infrared radiation short through the wall thickness of the vial, the resulting steam drying being advantageously extracted from the vial by suction.
  • the short infrared radiation makes it possible to pass the thickness of the glass wall and to directly heat the deposited coating layer.
  • This type of heating makes it possible to remove the water from the coating and to leave a uniform powder deposit on the internal surface of the bottle.
  • the extraction of the water vapor produced by the heating is optional, and can be done by suction of the bottle, to avoid any condensation phenomenon inside the bottle and to accelerate the drying.
  • the step of removing the unsintered coating comprises the following steps; fill the bottle with a cleaning fluid which may be water, preferably demineralized, optionally with a cleaning agent, treat the bottle filled with cleaning liquid with ultrasound, then aspirate the contents of the bottle to empty it completely.
  • the removal operation may comprise the following subsequent steps; to know whether to renew the steps of filling, ultrasonic treatment and suction, then dry the bottle, and possibly pass it to the alcohol to remove any traces.
  • the invention also defines a line or machine for decorating a glass bottle which implements the decoration method defined above.
  • This line comprises inter alia a spray station for applying the coating inside the bottle, a sintering station for sintering the coating layer through the thickness of the wall of the bottle, and a cleaning station.
  • the spirit and originality of the present invention resides in decorating the inner surface of a glass vial with the aid of a mineral powder sintering technique. This implies application characteristics coating, sintering of the coating and removal of unsintered coating which are clean and specific to a glass bottle, especially soda-lime.
  • An advantage of internal sintering is that the pattern obtained is not directly exposed to external aggression that could damage it. In addition, it would be very difficult to tamper with or remove without damaging the bottle, because the narrowed opening prohibits the use of most conventional means.
  • FIG. 1 is a schematic view of a glass vial decoration line according to the invention
  • FIGS. 2 and 3 are views in vertical cross-section, respectively frontally and in profile, of a globally parallelepipedal glass flask during the deposition step of the inner liner,
  • FIG. 4a is a vertical cross-sectional view through spraying means used during the coating deposition step
  • FIG. 4b shows an alternative form of spraying means
  • FIG. 5 is a very greatly enlarged view of a vial wall segment to which a coating has been applied
  • FIG. 6 is a schematic representation to illustrate the sintering step through the wall of the bottle.
  • FIG. 1 a line or machine for decorating glass vials implementing the various aspects of the process for marking or decorating glass vials of the invention.
  • the decoration line comprises several stations or stations at which operations specific to the method of the invention are implemented on glass flasks to be treated. These glass vials are moved from station to station using conveying means, which here comprise a conveying path C on which the bottles are placed and circulate from one station to another.
  • the decorative line also comprises an electrical cabinet A and a control unit D for controlling the lasers L of the sintering station F.
  • the first station of the line or decoration machine is located at the beginning of the conveying path C. It is a spray station P at which a coating is deposited inside a glass vial.
  • the next station on the conveying path C is a drying station S at which the coating deposited inside the glass vial is dried.
  • the conveying path C transports the flasks to the sintering station F, advantageously equipped with several lasers L.
  • the flasks are blocked by a V wedge system making it possible to center the flask and hold it by its based.
  • the next station is the cleaning station N at which the unsintered coating is removed from the inside of the glass vial.
  • the bottles are transferred to the conveying path C which conveys them to a rinsing and drying station R.
  • the vials thus treated then leave the machine.
  • Figures 2 and 3 show a glass vial at the spray station P.
  • the bottle is designated as a whole by the reference numeral 1. It comprises a bottom 11, side faces 12, a shoulder
  • the wall of the glass vial 1 includes an inner surface 14 which delimits an inner volume 10 and an outer surface 15 through which the user can grip the vial.
  • the inner surface 14 extends from the bottom to the shoulder 13, the inside of the neck 2 can also be considered as part of the inner surface 14. At this point, the neck 2 forms a narrowed opening, which is generally less than 20 mm. A neck of 6 to 13 mm is quite conventional.
  • the opening 20 provides axial access to the interior of the bottle, preferably to its bottom 11.
  • the thickness of the wall of the bottle is between 2 and 10 mm. Beyond 10 mm, diffraction phenomena can cause loss of precision during the sintering operation. Of course, for the same bottle, it is preferable that the wall thickness is constant and that the inner surface 14 is flat. This is unfortunately almost never the case.
  • the inner surface although substantially smooth, is not flat, and forms waves, bumps and rounded depressions. Similarly, this lack of flatness often causes a variation of the wall thickness, which preferably should not exceed 2 to 3 mm. Beyond an excessive variation of the wall thickness, the laser beam at the sintering station is no longer focused on the optimum sintering zone.
  • the inner surface 14 has a complex shape that is difficult to model in terms of simple geometric shapes.
  • the composition of the glass it is preferably a transparent soda-lime glass, colorless or colored, or opalescent.
  • the inner surface 14 should be visible through the thickness of the wall of the vial.
  • a standard composition of this soda-lime glass is SiO2 72%, Na2O 13.7%, CaO 10.5% and Al2O3 2.4%. This glass may also contain other components in very small quantities, such as K2O, MgO,
  • spraying means 4 can also be seen which comprise a spray head 41, a support and supply rod 42 and a control unit 43 which moves the head 41 and the rod 42 inside the bottle through its narrowed opening 20.
  • the control unit 43 advantageously allows to regulate supplying the spray head 41 through the rod 42.
  • FIGS. 2 and 3 are shown at the end of the coating deposition operation on the inner surface 14 of the bottle 1. It can thus be noted that a coating 3 is applied to the inner surface 14 of the wall of the bottle, which is constituted by the side faces 12. In this embodiment, the coating 3 substantially covers the entire internal surface 14 of the side faces 12. It is of course expected that the coating 3 covers only part of the faces lateral side 12 or a single side face 12. In contrast, it is also conceivable that the coating 3 is also applied to all or part of the bottom 11 and / or the shoulder 13, or the neck 2.
  • the thickness of the coating has been intentionally exaggerated in Figures 2 and 3 to be able to represent it. From experience, it has been found that it is preferable to spray the coating 3 directly from the inside of the bottle 1, substantially perpendicularly to the inner surface 14 to be treated. Spraying the coating from the aperture 20 is possible, however, but results in poorer quality. It is therefore preferable to position the spray head 41 directly inside the bottle and to support it and feed it with the aid of the rod 42 which passes axially through the narrowed opening 20. The head 41 and its stem 42 are then moved axially in the direction of the double arrow shown in Figures 2 and 3 so as to move the head 41 axially along the inner surface 14 to be treated.
  • the spray head 41 is here constituted by a lateral spray nozzle 41a which is fed by a supply conduit 421 housed in the inside the stem
  • Spray nozzle 41 has produced a lateral jet of fine droplets which diffuses inside the bottle in the form of a spray cone.
  • other geometrical shapes are possible by influencing the shape and characteristics of the spray orifice of the nozzle.
  • the spray nozzle 41a is rotatably mounted on the rod 42 which is also movable axially. The use of such a nozzle 41 has satisfactory results.
  • FIG. 4b shows an alternative embodiment in which the spray head 41 is in the form of a rotating disk 41b mounted at the end of the rod 42.
  • the rotary disc 41b is coated with a duct 421 power supply formed inside the rod.
  • the coating is projected radially outwardly of the disk by the centrifugal force.
  • the shape of the projected jet is similar to that of a disk, so as to describe a line at the inner surface of the wall to be treated. This results in a much more precise application of the coating on the inner surface. The results obtained were superior to those using the lateral spray nozzle 41a.
  • a coating layer is obtained whose thickness is perfectly controlled.
  • the disc 41b is advantageously inclinable relative to the rod 42.
  • a preferred technique for applying the coating 3 to the inner surface 14 is to project, preferably in the form of a brush, a quantity of liquid solution (in which the mineral powder is in suspension) on the inner surface of the vial. using a slotted nozzle. The liquid solution is for example projected at the upper end of the inner surface to be coated with the coating. Then, the liquid solution on the inner surface will spread by gravity on the inner surface forming a regular lay. The excess liquid solution can accumulate for example at the bottom of the bottle, but the inner surface is then provided with a perfect coating of suitable thickness for subsequent sintering.
  • the thickness is not less than about 20 microns and not greater than about 200 microns.
  • a coating thickness of 50 to 150 ⁇ m is quite acceptable.
  • the coating thickness is constant, but in practice it has been found that an average thickness of 100 ⁇ m plus or minus 30% gives optimum results. Therefore, a thickness variation of 70 ⁇ m to 130 ⁇ m is acceptable.
  • These variations in coating thickness must be accepted, in particular because the internal surface 14 of the bottle is not always cylindrical, so that the distance between the spray head 41 and the internal surface 14 varies from one place to another. 'other.
  • the horizontal cross section of the bottle is substantially rectangular with a ratio of the largest faces to the smallest faces of about 2. It can be seen in these figures that the distance between the head 41 and the surface 14 varies from 1 to 3, and even more at the corners.
  • the thickness of the coating layer applied to the inner surface 14 may be inappropriately varied to achieve homogeneous sintering. Indeed, a too large coating thickness can be sintered, but the cleaning of the unsintered coating becomes complicated, even impossible. At the other end, a coating thickness that is too low can be sintered, but its opacity will be so small that the visual effect will not be clearly noticeable.
  • the coating to be deposited on the inner surface of the vial it is preferably in the form of a liquid solution, advantageously aqueous, in which the mineral powder is in suspension. From experience, it has been found that a dynamic viscosity of the solution of between 0.02 and 0.06 Pascal. second allows a correct deposit with a laminar flow.
  • the composition of the mineral powder it is preferably enamel having a colorless mineral matrix
  • composition of the enamel may also include a variable amount of additives necessary for the solubilization of the enamel in the aqueous solution to be properly sprayed.
  • the composition may also comprise coloring pigments, advantageously inorganic, which have a chemical compatibility with perfumes, that is to say which do not alter the perfumes over time, and meet the regulations in force in perfumery.
  • the bottle is moved on the conveying path C to the next station S, which is a drying station.
  • the still liquid coating is dried, advantageously using short infrared which pass through the glass thickness of the wall of the flask and directly heat the deposited coating layer.
  • This type of heating makes it possible to remove the water from the liquid solution and to leave a uniform deposit of powder on the internal surface of the bottle.
  • a suction cannula system advantageously makes it possible to extract the water vapor which formed as a result of heating the coating layer using short infrared radiation. This avoids any condensation phenomenon on the colder walls of the bottle, and accelerates the drying anyway.
  • the next station is the sintering station F which can comprise several laser units L. It is thus possible to sinter several glass vials simultaneously.
  • the lasers L are controlled by means of the control unit D which can integrate a computer. As shown in FIG. 6, the laser L emits a laser beam B which passes through the outer surface 15 and then the thickness of the wall 12 to reach the inner surface 14 on which the coating 3, already dried, is deposited. .
  • the energy provided by the laser beam B superficially melts the grains of the mineral powder in contact with the soda-lime glass so as to bond them to each other and to the glass. This partial welding phenomenon is commonly referred to as sintering.
  • the sintered powder / inner surface adhesion 14 is improved with this type of internal sintering through the glass wall thickness compared to an external conventional sintering, because the laser beam is directly absorbed by the grains in contact with the glass, while in external sintering, it is the surface grains which are heated and which, by diffusion in the thickness of the layer, transmit the energy to the grains in contact with the glass. The energy of the laser beam thus reaches the powder / glass interface without passing through the powder.
  • the visual impact is different because the physical glass / powder bond is different.
  • the visual effect is through the wall thickness of the glass.
  • the ytterbium doped fiber laser 50 W has proven to be the most efficient. It has advantageously been equipped with a control software and an E beam expander to increase the size of the collimated beam to obtain a smaller spot in the focal plane, and thus maintain the depth of field of the lens. necessary to compensate for flatness defects of the internal surface of the bottle. This is not necessary in the case of conventional external sintering.
  • the laser L may be provided with adjustment means K for varying the position of the focusing point of the beam laser B. Thus, it is possible to move the focusing point according to the distance to the target, that is to say the interface 14 internal surface / coating 3.
  • the average sintering power emitted by the laser beam B depends on the pattern or the image that is to be created inside the bottle. As a reference, this average power can be between 10 and 12 watts (092 to 1, 05 amps) for an infrared wavelength of 1 micron. It is possible to make vector patterns (consisting of lines and / or surfaces) or raster images (consisting of more or less large dots). Depending on the type of patterns or images, the scanning speed, period and pulse time are appropriately programmed. For a halftone image, the sintering dots should not be too close to each other, as there is a risk of blocking unsintered powder between them. An appropriate circular size with a diameter smaller than 100 ⁇ m provides a correct definition.
  • Another specific aspect of the internal sintering of glass vials is that of the cleaning after sintering of the unsintered mineral powder.
  • the unsintered laser powder is easy to remove on an external surface as in the case of EP-1 040 017.
  • Conventional mechanical and / or washing methods can be used. This operation of cleaning or removing the unsintered powder is much more complex when it comes to the interior of a bottle, because the conventional mechanical processes can not be used because of the size of the opening narrowed and conventional washing processes result in re-depositions of the powder. This is a problem all the more important that it is a container for receiving perfume: hence the establishment of a cleaning process adapted to the specific problem of glass vials.
  • the removal or cleaning of the unsintered mineral powder is performed at the cleaning station N which comprises at least three separate positions N1, N2 and N3.
  • the glass vials are filled with a cleaning liquid, which may be water, advantageously demineralized, which may optionally be added a cleaning agent.
  • the flasks then go to the N2 station, where they are immersed in a tank to which we will apply ultrasound. These ultrasounds will have the effect of detaching the unsintered powder grains so that they are found in suspension in the cleaning liquid.
  • the flasks then pass to the next station N3 where the contents of the flask (cleaning liquid + unsintered powder) is sucked to avoid re-deposition of the unsintered powder grains.
  • a simple emptying of the flask by pouring by gravity causes a re-deposit of a portion of the unsintered powder on the inner surface of the flask. This is not admissible. Depending on the type of patterns or images made, it is possible that the suction of the contents of the bottle allows a perfect emptying of the bottle.
  • the cycle N1, N2, N3 can then be repeated a second time to accentuate the cleaning.
  • the flask passes directly to the flushing and drying station R where it is rinsed at R1 and thermally dried at R2. It is possible to extract the vapors that have formed during thermal drying by suction.
  • the bottle can be dried thermally outside and inside and possibly evacuated. It can optionally be switched to alcohol to remove traces of unsintered powder.
  • the technique of laser sintering on the internal surface of a bottle has been implemented to produce a decorative vector pattern or dot pattern.
  • This technique can also be implemented to achieve a functional pattern, such as authentication marking to identify with certainty the origin of the bottle.
  • This marking is not necessarily visible: it is sufficient that it is detectable with the aid of appropriate radiation. Protection for such a labeling method can also be sought. It can implement all or part of the operations and steps of the decoration process.
  • the bottle is not necessarily glass: it can be plastic or metal.
  • the laser sintering technique was applied to a glass vial. It is however possible to apply it more generally to any substrate for which it is advantageous to sinter through the thickness of the substrate.

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Abstract

The invention relates to a method for decorating a glass vial including a narrow opening, a wall having a given thickness and an inner surface, wherein said inner surface is visible through the body of the vial wall, characterised in that the method includes the following consecutive steps: depositing (P) a coating including a mineral powder on at least a portion of the vial inner wall; sintering (F) at least a portion of the coating using a laser beam in order to bind the powders together and with the vial inner surface, the laser beam being emitted from the outside of the vial through the body of the vial wall in order to reach the coating; and withdrawing (N) the non-sintered coating from inside the vial.

Description

Procédé de décoration de flacon de verre Process of decorating glass flasks
La présente invention concerne un procédé de décoration de flacon de verre comprenant une ouverture rétrécie faisant communiquer l'intérieur du flacon avec l'extérieur, une paroi ayant une épaisseur et une surface interne, cette surface interne étant visible à travers l'épaisseur de la paroi du flacon. Il s'agit là d'un flacon de verre tout à fait classique dans le domaine de la parfumerie, ou encore dans celui de la cosmétique. L'invention concerne également une ligne ou machine de décoration de flacon de verre mettant en œuvre le procédé de décoration de l'invention. Le terme « flacon » est utilisé, mais il englobe tous les contenants, comme par exemple les bouteilles.The present invention relates to a method of decorating a glass vial comprising a narrowed opening communicating the interior of the vial with the outside, a wall having a thickness and an inner surface, which inner surface is visible through the thickness of the vial. wall of the bottle. This is a glass bottle quite classic in the field of perfumery, or in the field of cosmetics. The invention also relates to a line or machine for decorating a glass bottle implementing the decoration method of the invention. The term "flask" is used, but it includes all containers, such as bottles.
Il est déjà connu de décorer des flacons de verre en appliquant divers revêtements sur la surface externe du flacon. Il peut par exemple s'agir de vernis ou de laque. Ce type de revêtement externe est alors visible directement, indépendamment de la transparence, l'opacité, l'épaisseur ou la couleur du verre constitutif du flacon. Ce type de revêtement externe est appliqué de manière conventionnelle avec des méthodes bien connues sur la surface externe du flacon.It is already known to decorate glass bottles by applying various coatings on the outer surface of the bottle. It may for example be varnish or lacquer. This type of outer coating is then visible directly, regardless of the transparency, opacity, thickness or color of the constituent glass of the bottle. This type of outer coating is conventionally applied with well known methods on the outer surface of the vial.
Dans un domaine éloigné de celui des flacons de verre, il est par exemple connu de fritter de la poudre minérale sur la surface externe d'un substrat, qui n'est pas du verre de flacon de parfum. Ce procédé est notamment décrit dans le document EP-1 040 017 qui décrit un procédé de marquage utilisant le frittage au laser pour fritter de la poudre minérale et la lier par diffusion sur la surface externe d'un substrat. La poudre minérale non frittée est ensuite retirée pour ne laisser subsister sur la surface externe que la poudre minérale frittée. Ce procédé de marquage n'a jamais été utilisé, ni même envisagé dans le domaine des flacons de verre de parfumerie.In a field remote from that of glass bottles, it is for example known to sinter inorganic powder on the outer surface of a substrate, which is not glass perfume bottle. This method is described in particular in EP-1 040 017 which describes a marking method using laser sintering to sinter inorganic powder and bind it by diffusion on the outer surface of a substrate. The unsintered mineral powder is then removed to leave on the outer surface only the sintered mineral powder. This marking method has never been used, nor even envisaged in the field of perfume glass flasks.
La présente invention propose donc d'appliquer ce procédé de marquage par frittage laser de poudre minérale sur un flacon de verre. Il est ainsi possible à l'aide de ce procédé de marquer la surface externe d'un flacon de verre. Toutefois, la présente invention veut aller plus loin en définissant une utilisation inédite et originale d'une variante de ce procédé de marquage.The present invention therefore proposes to apply this method of marking by laser sintering of mineral powder on a glass flask. It is thus possible by means of this method to mark the external surface of a glass bottle. However, the present invention wants to go further by defining a novel and original use of a variant of this marking method.
Pour ce faire, la présente invention propose un procédé de marquage ou de décoration de flacon de verre comprenant une ouverture rétrécie, une paroi ayant une épaisseur et une surface interne, cette surface interne étant visible à travers l'épaisseur de paroi du flacon, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes successives suivantes : déposer un revêtement comprenant de la poudre minérale sur au moins une partie de la surface interne du flacon, fritter au moins une partie du revêtement à l'aide d'un faisceau laser de manière à lier les poudres entre elles et avec la surface interne du flacon, le faisceau laser étant émis de l'extérieur du flacon à travers l'épaisseur de la paroi du flacon pour atteindre le revêtement, retirer le revêtement non fritte de l'intérieur du flacon. Contrairement au procédé du document EP-1 040 017, le dépôt du revêtement, son frittage et le retrait du revêtement non fritte ne sont pas réalisés sur la surface externe d'un substrat, mais au contraire sur la surface interne d'un flacon de verre. Non seulement l'application de ce procédé de marquage par frittage laser d'un flacon de verre est nouvelle, mais encore sa mise en œuvre adaptée à l'intérieur d'un flacon est tout à fait originale. Le résultat obtenu est tout à fait différent de celui du document EP-1 040 017, puisque l'on ne voit pas la poudre minérale frittée, mais sa liaison par diffusion avec la surface interne du flacon à travers l'épaisseur de la paroi du flacon. Dans le cas d'un frittage externe, la liaison par diffusion est superficielle, alors que dans un frittage interne de l'invention, la liaison par diffusion est améliorée et l'impact visuel est différent pour deux raisons, à savoir que la liaison physique verre/revêtement est différente et l'effet visuel se fait à travers l'épaisseur de la paroi du verre de flacon de parfum.To do this, the present invention provides a method of marking or decorating a glass vial comprising a narrowed opening, a wall having a thickness and an inner surface, this inner surface being visible through the wall thickness of the vial, characterized in that it comprises the following successive steps: depositing a coating comprising mineral powder on at least a portion of the inner surface of the bottle, sintering at least a portion of the coating with a laser beam so as to binding the powders together and with the inner surface of the vial, the laser beam being emitted from outside the vial through the thickness of the wall of the vial to reach the coating, removing the unsintered coating from the inside of the vial . In contrast to the process of EP-1 040 017, the deposition of the coating, its sintering and the removal of the unsintered coating are not carried out on the outer surface of a substrate, but on the contrary on the inner surface of a bottle of glass. Not only is the application of this method of laser sintering of a glass vial new, but its implementation adapted to the interior of a bottle is quite original. The result obtained is quite different from that of EP-1 040 017, since the sintered mineral powder is not visible, but its diffusion bond with the internal surface of the flask through the thickness of the wall of the bottle. In the case of external sintering, the diffusion bond is superficial, whereas in internal sintering of the invention the diffusion bond is improved and the visual impact is different for two reasons, namely that the physical bond glass / coating is different and the visual effect is done through the wall thickness of the perfume bottle glass.
Physiquement, dans un frittage externe, l'énergie apportée par le faisceau laser est absorbée d'abord par les grains de poudre superficiels, qui transmettent l'énergie par phénomène de diffusion jusqu'aux grains en contact du substrat pour se lier à ce dernier . Le frittage s'exerce donc sur la totalité de l'épaisseur de la poudre déposée pour former un réseau de grains frittes.Physically, in an external sintering, the energy provided by the laser beam is absorbed first by the superficial powder grains, which transmit the energy by diffusion phenomenon to the grains in contact with the substrate to bind to the latter. . Sintering is thus exerted on the the entire thickness of the deposited powder to form a network of sintered grains.
Dans un frittage interne à travers le substrat, l'énergie apportée par le faisceau laser parvient directement aux grains de poudre en contact avec le substrat. Ces grains sont frittes ensemble et liés à la surface du substrat. Les grains superficiels ne sont que peu ou pas frittes et nécessitent d'être enlevés.In internal sintering through the substrate, the energy provided by the laser beam directly reaches the powder grains in contact with the substrate. These grains are sintered together and bonded to the surface of the substrate. The superficial grains are only slightly or not sintered and need to be removed.
Selon une forme de mise en œuvre pratique, le faisceau laser est émis par un laser Ytterbium, avantageusement doté d'un expanseur de faisceau. Ce type de laser, avantageusement associé à un expanseur de faisceau, permet d'augmenter la taille du faisceau collimaté pour obtenir dans le plan focal, un spot plus petit, et donc maintenir la profondeur de champ de la lentille nécessaire pour compenser les éventuels défauts de planéité de la surface interne du flacon. Ce dispositif n'est pas nécessaire dans le cas d'un frittage externe comme décrit dans le documentIn one form of practical implementation, the laser beam is emitted by a Ytterbium laser, advantageously provided with a beam expander. This type of laser, advantageously associated with a beam expander, makes it possible to increase the size of the collimated beam to obtain a smaller spot in the focal plane, and thus maintain the depth of field of the lens necessary to compensate for any defects. flatness of the internal surface of the bottle. This device is not necessary in the case of external sintering as described in the document
EP-1 040 017.EP-1 040 017.
Selon une autre caractéristique intéressante de l'invention, le verre du flacon est du verre sodocalcique sensiblement transparent. Le substrat utilisé dans le procédé du document EP-1 040 017 ne prévoit pas une telle composition, qui est spécifique à celle d'un flacon de verre, notamment dans le domaine de la parfumerie et de la cosmétique.According to another advantageous characteristic of the invention, the glass of the bottle is substantially transparent soda-lime glass. The substrate used in the process of EP-1 040 017 does not provide such a composition, which is specific to that of a glass vial, particularly in the field of perfumery and cosmetics.
Selon un autre aspect avantageux de l'invention, la poudre minérale comprend de l'émail ayant une matrice minérale incolore dont le coefficient de dilatation est compatible avec celui du verre constituant le flacon. Avantageusement, le revêtement comprend en outre un absorbeur de faisceau laser de type métallique ou minéral, un solubilisant de l'émail et des pigments de coloration inorganiques compatibles avec un contact prolongé ou permanent avec les parfums.According to another advantageous aspect of the invention, the mineral powder comprises enamel having a colorless mineral matrix whose expansion coefficient is compatible with that of the glass constituting the flask. Advantageously, the coating further comprises a metal or mineral type laser beam absorber, an enamel solubilizer and inorganic coloring pigments compatible with prolonged or permanent contact with the perfumes.
Selon une autre caractéristique intéressante, le revêtement est déposé sur la surface interne sous la forme d'une solution liquide dans laquelle la poudre minérale est en suspension, cette solution ayant avantageusement une viscosité dynamique comprise entre 0,02 et 0,06 Pascal. seconde. Selon un technique d'application préférée, la solution liquide est projetée sur une partie de la surface interne, la solution recouvrant ensuite la surface interne par nappage sous l'effet de la gravité de manière à obtenir ledit revêtement . Avantageusement, le revêtement déposé sur la surface interne présente une épaisseur d'environ 20 à 200 μm, avantageusement de 50 à 150 μm et de préférence de 100 ± 30 μm. Avantageusement, l'épaisseur de la paroi est comprise entre environ 2 et 10 mm. Avantageusement, l'épaisseur de la paroi d'un flacon varie d'un endroit à l'autre du flacon de l'ordre de 2 à 3 mm.According to another advantageous characteristic, the coating is deposited on the inner surface in the form of a liquid solution in which the mineral powder is in suspension, this solution advantageously having a dynamic viscosity of between 0.02 and 0.06 Pascal. second. According to a preferred application technique, the liquid solution is projected on a portion of the inner surface, the solution then covering the internal surface by layering under the effect of gravity so as to obtain said coating. Advantageously, the coating deposited on the inner surface has a thickness of about 20 to 200 microns, preferably 50 to 150 microns and preferably 100 ± 30 microns. Advantageously, the thickness of the wall is between about 2 and 10 mm. Advantageously, the thickness of the wall of a bottle varies from one place to another of the bottle of the order of 2 to 3 mm.
De plus, l'état de surface de l'intérieur d'un flacon verre (contact verre/air comprimée) est très différent de l'état de surface extérieure du flacon (contact verre/moule métallique). Avantageusement, on déplace le point de focalisation du faisceau laser en fonction de la distance au revêtement à traiter. Toutes ces caractéristiques liées à la viscosité et à l'épaisseur du revêtement, aux épaisseurs admises et à la variation d'épaisseurs tolérée de la paroi du verre, ainsi qu'à la distance du revêtement au laser sont directement spécifiques au fait que le frittage est réalisé au niveau de la surface interne du flacon, et non pas sur sa surface externe. L'application d'un revêtement d'épaisseur constante est aisée à réaliser sur une surface de verre externe, mais complexe et spécifique à réaliser à l'intérieur d'un flacon de parfumerie. Trois raisons principales à cela : l'étroitesse de passage par le col restreint considérablement le choix des dispositifs d'applications, la géométrie interne du flacon ne permet pas un dépôt constant dès lors que la forme n'est pas circulaire, et enfin, la surface interne présente un état de surface de très faible rugosité qui favorise les coulures. L'épaisseur de la paroi est également un facteur important : il s'est avéré qu'au-delà de 10 mm d'épaisseur, il apparaît des phénomènes de diffraction qui engendrent des pertes de précision du motif à réaliser à l'aide du frittage. Idéalement, l'épaisseur de la paroi est de préférence constante et la surface interne devrait être la plus plane possible. Toutefois, il s'est avéré par expérimentation que l'on dispose d'une plage de variation d'épaisseur de paroi de 2 à 3 mm. Au-delà de ces valeurs, le faisceau n'est plus focalisé sur la zone optimum de frittage (c'est à dire à l'interface entre le verre sodocalcique et la couche minérale déposée). On peut toutefois compenser la variation d'épaisseur du verre par une légère inclinaison du flacon ou du laser pour maintenir l'épaisseur de verre traversée sensiblement constante.In addition, the surface condition of the interior of a glass vial (glass contact / compressed air) is very different from the external surface condition of the vial (glass contact / metal mold). Advantageously, the focal point of the laser beam is displaced as a function of the distance to the coating to be treated. All these characteristics related to the viscosity and the thickness of the coating, to the permitted thicknesses and to the tolerated thickness variation of the wall of the glass, as well as to the distance of the laser coating are directly specific to the fact that the sintering is made at the inner surface of the bottle, and not on its outer surface. The application of a coating of constant thickness is easy to achieve on an outer surface of glass, but complex and specific to achieve inside a perfume bottle. Three main reasons for this: the narrowness of the neck considerably limits the choice of application devices, the internal geometry of the bottle does not allow a constant deposit when the shape is not circular, and finally, the internal surface has a surface condition of very low roughness that promotes sagging. The thickness of the wall is also an important factor: it has been found that beyond 10 mm thick, diffraction phenomena appear which cause loss of precision of the pattern to be achieved using the sintering. Ideally, the thickness of the wall is preferably constant and the inner surface should be as flat as possible. However, it has been found by experimentation that a range of thickness variation of wall from 2 to 3 mm. Beyond these values, the beam is no longer focused on the optimum sintering zone (that is to say at the interface between the soda-lime glass and the deposited mineral layer). However, it is possible to compensate for the variation in the thickness of the glass by a slight inclination of the bottle or the laser to keep the thickness of the glass through substantially constant.
En variante ou additionnellement, on peut utiliser des moyens permettant de déplacer le point de focalisation du faisceau laser pour qu'il suive le revêtement à traiter.Alternatively or additionally, means may be used to move the focus point of the laser beam to follow the coating to be treated.
Selon une forme de mise en œuvre pratique, le dépôt du revêtement sur la surface interne est réalisé à l'aide de moyens de projection comprenant une tête montée sur une tige introduite à l'intérieur du flacon à travers son ouverture. Avantageusement, la tête comprend une buse de pulvérisation rotative. En variante, la tête comprend un disque de pulvérisation centrifuge rotatif apte à projeter des fines gouttelettes de revêtement, le disque étant avantageusement inclinable par rapport à la tige.According to a practical embodiment, the deposition of the coating on the inner surface is carried out using projection means comprising a head mounted on a rod inserted inside the bottle through its opening. Advantageously, the head comprises a rotary spray nozzle. Alternatively, the head comprises a rotating centrifugal spray disc capable of projecting fine coating droplets, the disc being advantageously inclinable with respect to the rod.
Lorsque le substrat est externe et plan, comme dans le document EP- 1 040 017, on peut utiliser toutes les techniques classiques d'application de revêtement. En revanche, étant donné que l'ouverture du flacon de verre est rétrécie, et que la surface interne du flacon n'est pas plane, l'application du revêtement est considérablement compliquée. Il serait éventuellement possible d'injecter un nuage de fines gouttelettes pulvérisées à l'intérieur du flacon à partir de son ouverture. Cependant, les résultats expérimentaux se sont avérés insuffisants. En revanche, en pulvérisant directement de l'intérieur du flacon, les résultats ont été bien meilleurs. Les meilleurs résultats ont été obtenus avec le disque de pulvérisation centrifuge rotatif qui offre une très grande précision. De fines gouttelettes de revêtement sont éjectées par le disque sous la forme d'une ligne relativement mince et précise. Il suffit alors de déplacer axialement de manière appropriée le disque à l'intérieur du flacon pour obtenir un revêtement régulier de grande qualité.When the substrate is external and flat, as in EP-1 040 017, all conventional coating application techniques can be used. On the other hand, since the opening of the glass bottle is narrowed, and the inner surface of the bottle is not flat, the application of the coating is considerably complicated. It may be possible to inject a cloud of fine droplets sprayed inside the bottle from its opening. However, the experimental results proved to be insufficient. On the other hand, by spraying directly from inside the bottle, the results were much better. The best results have been obtained with the rotating centrifugal spray disc which offers a very high accuracy. Fine droplets of coating are ejected by the disc in the form of a relatively thin and precise line. It is then sufficient to move the disc axially appropriately inside the vial to obtain a regular coating of high quality.
Selon une autre forme de mise en œuvre pratique, le revêtement déposé sur la surface interne est séché à l'aide d'un rayonnement infrarouge court à travers l'épaisseur de paroi du flacon, la vapeur résultante du séchage étant avantageusement extraite du flacon par aspiration. Le rayonnement infrarouge court permet de passer l'épaisseur de la paroi de verre et de chauffer directement la couche de revêtement déposée. Ce type de chauffage permet de retirer l'eau du revêtement et de laisser un dépôt de poudre uniforme sur la surface interne du flacon. L'extraction de la vapeur d'eau produite par le chauffage est optionnelle, et peut se faire par aspiration du flacon, pour éviter tout phénomène de condensation à l'intérieur du flacon et pour accélérer le séchage. Une autre particularité liée au flacon de parfum est que l'étape de retrait du revêtement non fritte ne peut pas être simplement effectuée par un rinçage, un lavage, un brossage, etc., comme c'est le cas avec le substrat plan externe du document EP-1 040 017. Il faut donc tenir compte des contraintes particulières liées au flacon de verre : ainsi, l'opération de retrait du revêtement non fritte comprend les étapes suivantes ; remplir le flacon avec un liquide de nettoyage qui peut être de l'eau, avantageusement déminéralisée, éventuellement additionnée d'un agent nettoyant, traiter le flacon rempli de liquide de nettoyage avec des ultrasons, puis aspirer le contenu du flacon pour le vider entièrement. Avantageusement, l'opération de retrait peut comprendre les étapes ultérieures suivantes ; à savoir renouveler éventuellement les étapes de remplissage, de traitement aux ultrasons et d'aspiration, puis sécher le flacon, et éventuellement le passer à l'alcool pour enlever les éventuelles traces.According to another form of practical implementation, the coating deposited on the inner surface is dried using infrared radiation short through the wall thickness of the vial, the resulting steam drying being advantageously extracted from the vial by suction. The short infrared radiation makes it possible to pass the thickness of the glass wall and to directly heat the deposited coating layer. This type of heating makes it possible to remove the water from the coating and to leave a uniform powder deposit on the internal surface of the bottle. The extraction of the water vapor produced by the heating is optional, and can be done by suction of the bottle, to avoid any condensation phenomenon inside the bottle and to accelerate the drying. Another feature related to the perfume bottle is that the step of removing the unsintered coating can not be simply performed by rinsing, washing, brushing, etc., as is the case with the outer planar substrate of EP-1 040 017. It is therefore necessary to take into account the particular constraints related to the glass bottle: thus, the operation of removing the unsintered coating comprises the following steps; fill the bottle with a cleaning fluid which may be water, preferably demineralized, optionally with a cleaning agent, treat the bottle filled with cleaning liquid with ultrasound, then aspirate the contents of the bottle to empty it completely. Advantageously, the removal operation may comprise the following subsequent steps; to know whether to renew the steps of filling, ultrasonic treatment and suction, then dry the bottle, and possibly pass it to the alcohol to remove any traces.
L'invention définit également une ligne ou machine de décoration de flacon de verre qui met en œuvre le procédé de décoration défini ci-dessus.The invention also defines a line or machine for decorating a glass bottle which implements the decoration method defined above.
Cette ligne comprend entre autre un poste de pulvérisation pour appliquer le revêtement à l'intérieur du flacon, un poste de frittage pour fritter la couche de revêtement à travers l'épaisseur de la paroi du flacon, et un poste de nettoyage. L'esprit et l'originalité de la présente invention résident dans le fait de décorer la surface interne d'un flacon de verre à l'aide d'une technique de frittage de poudre minérale. Ceci implique des caractéristiques d'application du revêtement, de frittage du revêtement et de retrait du revêtement non fritte qui sont propres et spécifiques à un flacon de verre, notamment sodocalcique. Un avantage du frittage interne est que le motif obtenu n'est pas directement exposé aux agressions extérieures qui pourraient l'endommager. De plus, il serait très difficile de l'altérer ou de le supprimer sans abîmer le flacon, car l'ouverture rétrécie interdit l'usage de la plupart des moyens conventionnels.This line comprises inter alia a spray station for applying the coating inside the bottle, a sintering station for sintering the coating layer through the thickness of the wall of the bottle, and a cleaning station. The spirit and originality of the present invention resides in decorating the inner surface of a glass vial with the aid of a mineral powder sintering technique. This implies application characteristics coating, sintering of the coating and removal of unsintered coating which are clean and specific to a glass bottle, especially soda-lime. An advantage of internal sintering is that the pattern obtained is not directly exposed to external aggression that could damage it. In addition, it would be very difficult to tamper with or remove without damaging the bottle, because the narrowed opening prohibits the use of most conventional means.
L'invention sera maintenant plus amplement décrite en référence aux dessins joints donnant à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation de l'invention.The invention will now be more fully described with reference to the accompanying drawings giving by way of non-limiting example an embodiment of the invention.
Sur les figures :In the figures:
- la figure 1 est une vue schématique d'une ligne de décoration de flacon de verre selon l'invention,FIG. 1 is a schematic view of a glass vial decoration line according to the invention,
- les figures 2 et 3 sont des vues en coupe transversale verticale, respectivement de face et de profil, d'un flacon de verre globalement parallélépipédique au cours de l'étape de dépôt du revêtement interne,FIGS. 2 and 3 are views in vertical cross-section, respectively frontally and in profile, of a globally parallelepipedal glass flask during the deposition step of the inner liner,
- la figure 4a est une vue en coupe transversale verticale à travers des moyens de pulvérisation utilisés au cours de l'étape de dépôt du revêtement,FIG. 4a is a vertical cross-sectional view through spraying means used during the coating deposition step,
- la figure 4b représente une variante de moyens de pulvérisation, - la figure 5 est une vue très fortement agrandie d'un segment de paroi de flacon sur laquelle un revêtement a été appliqué, etFIG. 4b shows an alternative form of spraying means; FIG. 5 is a very greatly enlarged view of a vial wall segment to which a coating has been applied, and
- la figure 6 est une représentation schématique visant à illustrer l'étape de frittage à travers la paroi du flacon.- Figure 6 is a schematic representation to illustrate the sintering step through the wall of the bottle.
On se référera tout d'abord à la figure 1 pour décrire en détail une ligne ou machine de décoration de flacon de verre mettant en œuvre les différents aspects du procédé de marquage ou de décoration de flacon de verre de l'invention. La ligne de décoration comprend plusieurs postes ou stations au niveau desquelles des opérations spécifiques au procédé de l'invention sont mises en œuvre sur des flacons de verre à traiter. Ces flacons de verre sont déplacés de poste en poste à l'aide de moyens de convoyage, qui comprennent ici un chemin de convoyage C sur lequel les flacons sont posés et circulent d'un poste à l'autre. La ligne de décoration comprend également une armoire électrique A ainsi qu'une unité de pilotage D pour piloter les lasers L du poste de frittage F.Reference will first be made to FIG. 1 to describe in detail a line or machine for decorating glass vials implementing the various aspects of the process for marking or decorating glass vials of the invention. The decoration line comprises several stations or stations at which operations specific to the method of the invention are implemented on glass flasks to be treated. These glass vials are moved from station to station using conveying means, which here comprise a conveying path C on which the bottles are placed and circulate from one station to another. The decorative line also comprises an electrical cabinet A and a control unit D for controlling the lasers L of the sintering station F.
Le premier poste de la ligne ou machine de décoration est situé au début du chemin de convoyage C. Il s'agit d'un poste de pulvérisation P au niveau duquel un revêtement est déposé à l'intérieur d'un flacon de verre. Le poste suivant sur le chemin de convoyage C est un poste de séchage S au niveau duquel le revêtement déposé à l'intérieur du flacon de verre est séché. Ensuite, le chemin de convoyage C transporte les flacons au poste de frittage F, avantageusement équipé de plusieurs lasers L. Au moment du frittage laser, les flacons sont bloqués par un système de cale en V permettant de centrer le flacon et le maintenir par sa base. Le poste suivant est le poste de nettoyage N au niveau duquel le revêtement non fritte est retiré de l'intérieur du flacon de verre. Ensuite, les flacons sont transférés sur le chemin de convoyage C qui les achemine vers un poste de rinçage et séchage R. Les flacons ainsi traités quittent alors la machine.The first station of the line or decoration machine is located at the beginning of the conveying path C. It is a spray station P at which a coating is deposited inside a glass vial. The next station on the conveying path C is a drying station S at which the coating deposited inside the glass vial is dried. Then, the conveying path C transports the flasks to the sintering station F, advantageously equipped with several lasers L. At the time of laser sintering, the flasks are blocked by a V wedge system making it possible to center the flask and hold it by its based. The next station is the cleaning station N at which the unsintered coating is removed from the inside of the glass vial. Then, the bottles are transferred to the conveying path C which conveys them to a rinsing and drying station R. The vials thus treated then leave the machine.
Nous allons maintenant décrire, en référence aux figures 2 à 6, les caractéristiques des flacons de verre pouvant être traités à l'aide de la ligne de décoration, les caractéristiques du revêtement déposé à l'intérieur de ces flacons de verre, les étapes réalisées au niveau des différents postes de la ligne ainsi que les moyens techniques utilisés pour mettre en œuvre ces étapes.We will now describe, with reference to FIGS. 2 to 6, the characteristics of the glass vials that can be treated using the decoration line, the characteristics of the coating deposited inside these glass vials, the steps performed. at the different positions of the line as well as the technical means used to implement these steps.
Les figures 2 et 3 représentent un flacon de verre au niveau du poste de pulvérisation P. Le flacon est désigné dans son ensemble par la référence numérique 1. Il comprend un fond 11 , des faces latérales 12, un épaulementFigures 2 and 3 show a glass vial at the spray station P. The bottle is designated as a whole by the reference numeral 1. It comprises a bottom 11, side faces 12, a shoulder
13 et un col 2 qui fait saillie à partir de l'épaulement 13. Le fond 11 , les faces latérales 12, l'épaulement 13, et éventuellement le col 2, constituent la paroi du flacon de verre. Cette paroi présente une épaisseur qui est variable. Par endroit, l'épaisseur peut être constante, alors qu'à d'autres endroits, l'épaisseur peut varier. Dans le cadre de la présente invention, la paroi qui sera généralement traitée à l'aide du procédé de décoration de l'invention est constituée par les faces latérales 12, éventuellement le fond 11 et l'épaulement 13, et encore plus rarement le col 2. Par conséquent, dans la suite du texte, une ou plusieurs des faces latérales 12 seront désignées sous le terme générique de parois, sans caractère limitatif. Ainsi, la paroi du flacon de verre 1 comprend une surface interne 14 qui délimite un volume interne 10 et une surface externe 15 par laquelle l'utilisateur peut saisir le flacon. La surface interne 14 s'étend du fond jusqu'à l'épaulement 13, l'intérieur du col 2 peut également être considéré comme faisant partie de la surface interne 14. A cet endroit, le col 2 forme une ouverture rétrécie, qui est généralement inférieure à 20 mm. Un col de 6 à 13 mm est tout à fait conventionnel. L'ouverture 20 permet d'accéder axialement à l'intérieur du flacon, de préférence jusqu'à son fond 11. Dans le cadre du procédé de décoration de l'invention, il est préférable que l'épaisseur de la paroi du flacon soit située entre 2 et 10 mm. Au-delà de 10 mm, des phénomènes de diffraction peuvent engendrer des pertes de précision lors de l'opération de frittage. Bien entendu, pour un même flacon, il est préférable que l'épaisseur de paroi soit constante et que la surface interne 14 soit plane. Ceci n'est malheureusement presque jamais le cas. La surface interne, bien que sensiblement lisse, n'est pas plane, et forme des vagues, des bosses et des creux arrondis. De même, cette absence de planéité engendre bien souvent une variation de l'épaisseur de paroi, qui de préférence ne doit pas excéder 2 à 3 mm environ. Au-delà d'une variation excessive de l'épaisseur de paroi, le faisceau laser au niveau du poste de frittage n'est plus focalisé sur la zone optimum de frittage. Ainsi, la surface interne 14 présente une forme complexe qui est difficilement modélisable en terme de formes géométriques simples. Quant à la composition du verre, il s'agit de préférence d'un verre sodocalcique transparent, incolore ou coloré, ou opalescent. La surface interne 14 doit être visible à travers l'épaisseur de la paroi du flacon. Une composition standard de ce verre sodocalcique est SiO2 72%, Na2O 13,7%, CaO 10,5% et AI2O3 2,4%. Ce verre peut également contenir d'autres composants en très petites quantités, comme par exemple K2O, MgO,13 and a neck 2 which protrudes from the shoulder 13. The bottom 11, the side faces 12, the shoulder 13, and optionally the neck 2, constitute the wall of the glass vial. This wall has a thickness that is variable. In some places, the thickness may be constant, while in other places the thickness may vary. In the context of the present invention, the wall which will generally be treated using the decoration method of the invention is constituted by the lateral faces 12, possibly the bottom 11 and the shoulder 13, and even more rarely the neck 2. Therefore, in the following text, one or more side faces 12 will be referred to as generic walls, without limitation. Thus, the wall of the glass vial 1 includes an inner surface 14 which delimits an inner volume 10 and an outer surface 15 through which the user can grip the vial. The inner surface 14 extends from the bottom to the shoulder 13, the inside of the neck 2 can also be considered as part of the inner surface 14. At this point, the neck 2 forms a narrowed opening, which is generally less than 20 mm. A neck of 6 to 13 mm is quite conventional. The opening 20 provides axial access to the interior of the bottle, preferably to its bottom 11. In the context of the decoration process of the invention, it is preferable that the thickness of the wall of the bottle is between 2 and 10 mm. Beyond 10 mm, diffraction phenomena can cause loss of precision during the sintering operation. Of course, for the same bottle, it is preferable that the wall thickness is constant and that the inner surface 14 is flat. This is unfortunately almost never the case. The inner surface, although substantially smooth, is not flat, and forms waves, bumps and rounded depressions. Similarly, this lack of flatness often causes a variation of the wall thickness, which preferably should not exceed 2 to 3 mm. Beyond an excessive variation of the wall thickness, the laser beam at the sintering station is no longer focused on the optimum sintering zone. Thus, the inner surface 14 has a complex shape that is difficult to model in terms of simple geometric shapes. As for the composition of the glass, it is preferably a transparent soda-lime glass, colorless or colored, or opalescent. The inner surface 14 should be visible through the thickness of the wall of the vial. A standard composition of this soda-lime glass is SiO2 72%, Na2O 13.7%, CaO 10.5% and Al2O3 2.4%. This glass may also contain other components in very small quantities, such as K2O, MgO,
Fe2O3, SO3, B2O3, ZnO, Bao, TiO2, As2O3, parmi lesquels, l'oxyde ferrique, ZnO, TiO2 et As2O3 constituent autant d'éléments perturbateurs pour le faisceau laser. Lorsque le verre est teinté dans la masse, il contient des oxydes qui amplifient ce phénomène. Il est donc nécessaire d'en tenir compte dans les paramètres de réglage du faisceau laser au niveau du poste de frittage F. Sur les figures 2 et 3, on peut également remarquer des moyens de pulvérisation 4 qui comprennent une tête de pulvérisation 41 , une tige de support et d'alimentation 42 ainsi qu'une unité de commande 43 qui permet de déplacer la tête 41 et la tige 42 à l'intérieur du flacon à travers son ouverture rétrécie 20. L'unité de commande 43 permet avantageusement de réguler l'alimentation de la tête de pulvérisation 41 à travers la tige 42. La tige 42 a été représentée sur les figures de manière interrompue pour faire comprendre que la tige 42 et sa tête associée 41 peuvent se déplacer à l'intérieur du flacon, avantageusement du fond 11 jusqu'à l'épaulement 13. Des déplacements plus limités sont bien entendu possibles. Les figures 2 et 3 ont été représentées à la fin de l'opération de dépôt du revêtement sur la surface interne 14 du flacon 1. On peut ainsi remarquer qu'un revêtement 3 est appliqué sur la surface interne 14 de la paroi du flacon, qui est ici constituée par les faces latérales 12. Dans cet exemple de réalisation, le revêtement 3 recouvre sensiblement la totalité de la surface interne 14 des faces latérales 12. On peut bien entendu prévoir que le revêtement 3 ne recouvre qu'une partie des faces latérales 12 ou d'une seule face latérale 12. A contrario, on peut également envisager que le revêtement 3 soit également appliqué sur tout ou partie du fond 11 et/ou de l'épaulement 13, voire le col 2. L'épaisseur du revêtement a été volontairement exagérée sur les figures 2 et 3 pour pouvoir le représenter. Par expérience, il s'est avéré qu'il est préférable de réaliser la pulvérisation du revêtement 3 directement de l'intérieur du flacon 1 , de manière sensiblement perpendiculaire à la surface interne 14 à traiter. Une pulvérisation du revêtement à partir de l'ouverture 20 est cependant possible, mais elle procure des résultats de moindre qualité. Il est donc préférable de positionner la tête de pulvérisation 41 directement à l'intérieur du flacon et de la supporter et l'alimenter à l'aide de la tige 42 qui passe axialement à travers l'ouverture rétrécie 20. La tête 41 et sa tige 42 sont alors déplacées axialement dans le sens de la double flèche représentée sur les figures 2 et 3 de manière à déplacer la tête 41 axialement le long de la surface interne 14 à traiter. Avantageusement, il est prévu de pouvoir incliner la tête de pulvérisation 41 par rapport à la tige 42 pour permettre une pulvérisation sur la surface interne 14 du fond 11 et/ou de l'épaulement 13.Fe2O3, SO3, B2O3, ZnO, BaO, TiO2, As2O3, among which, ferric oxide, ZnO, TiO2 and As2O3 constitute as many disruptive elements for the laser beam. When the glass is tinted in the mass, it contains oxides that amplify this phenomenon. It is therefore necessary to take it into account in the adjustment parameters of the laser beam at the sintering station F. In FIGS. 2 and 3, spraying means 4 can also be seen which comprise a spray head 41, a support and supply rod 42 and a control unit 43 which moves the head 41 and the rod 42 inside the bottle through its narrowed opening 20. The control unit 43 advantageously allows to regulate supplying the spray head 41 through the rod 42. The rod 42 has been shown in the figures in an interrupted manner to make it clear that the rod 42 and its associated head 41 can move inside the bottle, advantageously from the bottom 11 to the shoulder 13. More limited movements are of course possible. FIGS. 2 and 3 are shown at the end of the coating deposition operation on the inner surface 14 of the bottle 1. It can thus be noted that a coating 3 is applied to the inner surface 14 of the wall of the bottle, which is constituted by the side faces 12. In this embodiment, the coating 3 substantially covers the entire internal surface 14 of the side faces 12. It is of course expected that the coating 3 covers only part of the faces lateral side 12 or a single side face 12. In contrast, it is also conceivable that the coating 3 is also applied to all or part of the bottom 11 and / or the shoulder 13, or the neck 2. The thickness of the coating has been intentionally exaggerated in Figures 2 and 3 to be able to represent it. From experience, it has been found that it is preferable to spray the coating 3 directly from the inside of the bottle 1, substantially perpendicularly to the inner surface 14 to be treated. Spraying the coating from the aperture 20 is possible, however, but results in poorer quality. It is therefore preferable to position the spray head 41 directly inside the bottle and to support it and feed it with the aid of the rod 42 which passes axially through the narrowed opening 20. The head 41 and its stem 42 are then moved axially in the direction of the double arrow shown in Figures 2 and 3 so as to move the head 41 axially along the inner surface 14 to be treated. Advantageously, it is planned to be able to incline the spray head 41 relative to the rod 42 to allow spraying on the inner surface 14 of the bottom 11 and / or the shoulder 13.
On se référera maintenant à la figure 4a qui représente une première forme de réalisation pratique des moyens de pulvérisation 4. La tête de pulvérisation 41 est ici constituée par une buse de pulvérisation latérale 41a qui est alimentée par un conduit d'alimentation 421 logé à l'intérieur de la tigeReferring now to Figure 4a which shows a first practical embodiment of the spraying means 4. The spray head 41 is here constituted by a lateral spray nozzle 41a which is fed by a supply conduit 421 housed in the inside the stem
42. La buse de pulvérisation 41 a produit un jet latéral de fines gouttelettes qui se diffuse à l'intérieur du flacon sous la forme d'un cône de pulvérisation. D'autres formes géométriques sont toutefois possibles en influant sur la forme et les caractéristiques de l'orifice de pulvérisation de la buse. Pour permettre un dépôt sensiblement régulier du revêtement à l'intérieur du flacon, la buse de pulvérisation 41a est montée rotative sur la tige 42 qui est déplaçable également axialement. L'utilisation d'une telle buse 41 a donne des résultats satisfaisants.42. Spray nozzle 41 has produced a lateral jet of fine droplets which diffuses inside the bottle in the form of a spray cone. However, other geometrical shapes are possible by influencing the shape and characteristics of the spray orifice of the nozzle. To allow a substantially regular deposit of the coating inside the bottle, the spray nozzle 41a is rotatably mounted on the rod 42 which is also movable axially. The use of such a nozzle 41 has satisfactory results.
La figure 4b représente une variante de réalisation dans laquelle la tête de pulvérisation 41 se présente sous la forme d'un disque rotatif 41 b monté à l'extrémité de la tige 42. Le disque rotatif 41 b est alimenté en revêtement à travers un conduit d'alimentation 421 formé à l'intérieur de la tige. En faisant tourner le disque 41 b à très haute vitesse, de l'ordre de 15 000 tr/mm, le revêtement est projeté radialement vers l'extérieur du disque par la force centrifuge. La forme du jet projeté s'apparente à celle d'un disque, de manière à décrire une ligne au niveau de la surface interne de la paroi à traiter. Il en résulte une application bien plus précise du revêtement sur la surface interne. Les résultats obtenus ont été supérieurs à ceux utilisant la buse de pulvérisation latérale 41a. En déplaçant axialement de manière appropriée la tige 4 à l'intérieur du flacon, on obtient une couche de revêtement dont l'épaisseur est parfaitement maîtrisée. Le disque 41 b est avantageusement inclinable par rapport à la tige 42. Une technique préférée pour appliquer le revêtement 3 sur la surface interne 14 consiste à projeter, de préférence sous la forme d'un pinceau, une quantité de solution liquide (dans laquelle la poudre minérale est en suspension) sur la surface interne du flacon à l'aide d'une buse à fente. La solution liquide est par exemple projetée au niveau de la l'extrémité supérieure de la surface interne à recouvrir avec le revêtement. Ensuite, la solution liquide sur la surface interne va se répandre par gravité sur la surface interne en formant un nappage régulier. L'excédent de solution liquide peut s'accumuler par exemple au fond du flacon, mais la surface interne est alors pourvue d'un revêtement parfait d'épaisseur appropriée pour le frittage ultérieur.FIG. 4b shows an alternative embodiment in which the spray head 41 is in the form of a rotating disk 41b mounted at the end of the rod 42. The rotary disc 41b is coated with a duct 421 power supply formed inside the rod. By rotating the disk 41 b at a very high speed, of the order of 15,000 rpm, the coating is projected radially outwardly of the disk by the centrifugal force. The shape of the projected jet is similar to that of a disk, so as to describe a line at the inner surface of the wall to be treated. This results in a much more precise application of the coating on the inner surface. The results obtained were superior to those using the lateral spray nozzle 41a. By axially displacing rod 4 properly inside the vial, a coating layer is obtained whose thickness is perfectly controlled. The disc 41b is advantageously inclinable relative to the rod 42. A preferred technique for applying the coating 3 to the inner surface 14 is to project, preferably in the form of a brush, a quantity of liquid solution (in which the mineral powder is in suspension) on the inner surface of the vial. using a slotted nozzle. The liquid solution is for example projected at the upper end of the inner surface to be coated with the coating. Then, the liquid solution on the inner surface will spread by gravity on the inner surface forming a regular lay. The excess liquid solution can accumulate for example at the bottom of the bottle, but the inner surface is then provided with a perfect coating of suitable thickness for subsequent sintering.
Quels que soient les moyens utilisés pour déposer le revêtement sur la surface interne du flacon, il est préférable que son épaisseur ne soit pas inférieure à environ 20 μm et pas supérieure à environ 200 μm. Une épaisseur de revêtement de 50 à 150 μm est tout à fait acceptable.Whatever the means used to deposit the coating on the inner surface of the bottle, it is preferable that its thickness is not less than about 20 microns and not greater than about 200 microns. A coating thickness of 50 to 150 μm is quite acceptable.
Idéalement, l'épaisseur de revêtement est constante, mais en pratique il s'est avéré qu'une épaisseur moyenne de 100 μm plus ou moins 30% donne des résultats optimums. Par conséquent, une variation d'épaisseur de 70 μm à 130 μm est acceptable. Il faut accepter ces variations d'épaisseur de revêtement, notamment parce que la surface interne 14 du flacon n'est pas toujours cylindrique, de sorte que la distance entre la tête de pulvérisation 41 et la surface interne 14 varie d'un endroit à l'autre. Dans l'exemple représenté sur les figures 2 et 3, la section transversale horizontale du flacon est sensiblement rectangulaire avec un rapport des faces les plus grandes aux faces les plus petites de 2 environ. On peut remarquer sur ces figures que la distance entre la tête 41 et la surface 14 varie environ de 1 à 3, et même plus au niveau des coins. On peut ainsi considérer qu'une variation de la distance tête 41 /surface interne 14 de 1 à 4 est acceptable. Au-delà d'un rapport de 4, l'épaisseur de la couche de revêtement appliquée sur la surface interne 14 peut varier de manière inappropriée pour réaliser un frittage homogène. En effet, une épaisseur de revêtement trop importante peut être frittée, mais le nettoyage du revêtement non fritte devient compliqué, voire impossible. A l'autre extrémité, une épaisseur de revêtement trop faible peut être frittée, mais son opacité sera tellement réduite que l'effet visuel ne sera pas clairement perceptible.Ideally, the coating thickness is constant, but in practice it has been found that an average thickness of 100 μm plus or minus 30% gives optimum results. Therefore, a thickness variation of 70 μm to 130 μm is acceptable. These variations in coating thickness must be accepted, in particular because the internal surface 14 of the bottle is not always cylindrical, so that the distance between the spray head 41 and the internal surface 14 varies from one place to another. 'other. In the example shown in Figures 2 and 3, the horizontal cross section of the bottle is substantially rectangular with a ratio of the largest faces to the smallest faces of about 2. It can be seen in these figures that the distance between the head 41 and the surface 14 varies from 1 to 3, and even more at the corners. It can thus be considered that a variation of the head distance 41 / inner surface 14 from 1 to 4 is acceptable. Beyond a ratio of 4, the thickness of the coating layer applied to the inner surface 14 may be inappropriately varied to achieve homogeneous sintering. Indeed, a too large coating thickness can be sintered, but the cleaning of the unsintered coating becomes complicated, even impossible. At the other end, a coating thickness that is too low can be sintered, but its opacity will be so small that the visual effect will not be clearly noticeable.
En ce qui concerne le revêtement à déposer sur la surface interne du flacon, il se présente de préférence sous la forme d'une solution liquide, avantageusement aqueuse, dans laquelle la poudre minérale est en suspension. Par expérience, il s'est avéré qu'une viscosité dynamique de la solution comprise entre 0,02 et 0,06 Pascal. seconde permet un dépôt correct avec un écoulement laminaire. Quant à la composition de la poudre minérale, il s'agit de préférence d'émail ayant une matrice minérale incoloreAs regards the coating to be deposited on the inner surface of the vial, it is preferably in the form of a liquid solution, advantageously aqueous, in which the mineral powder is in suspension. From experience, it has been found that a dynamic viscosity of the solution of between 0.02 and 0.06 Pascal. second allows a correct deposit with a laminar flow. As for the composition of the mineral powder, it is preferably enamel having a colorless mineral matrix
(entre 20 et 70%) qui présente par exemple une composition de SiO2, Na2O3 et B2O3. Le coefficient de dilatation de cet émail doit être compatible avec celui du verre sodocalcique. On peut ajouter à cet émail une petite quantité d'absorbeurs du faisceau laser de type métallique ou minérale entre 0,01 % et 10% (oxyde métallique à base de fer par exemple) permettant d'absorber le faisceau laser à l'interface verre/émail. La composition de l'émail peut également comprendre une quantité variable d'additifs nécessaires à la solubilisation de l'émail dans la solution aqueuse pour être pulvérisée correctement. Enfin, la composition peut également comprendre des pigments de coloration, avantageusement inorganique, qui présentent une compatibilité chimique avec les parfums, c'est à dire qui n'altèrent pas les parfums dans le temps, et répondent aux réglementations en vigueur dans la parfumerie.(Between 20 and 70%) which has for example a composition of SiO2, Na2O3 and B2O3. The coefficient of expansion of this enamel must be compatible with that of soda-lime glass. We can add to this enamel a small amount of absorbers of the laser beam of metal or mineral type between 0.01% and 10% (iron-based metal oxide for example) to absorb the laser beam at the glass interface /E-mail. The composition of the enamel may also include a variable amount of additives necessary for the solubilization of the enamel in the aqueous solution to be properly sprayed. Finally, the composition may also comprise coloring pigments, advantageously inorganic, which have a chemical compatibility with perfumes, that is to say which do not alter the perfumes over time, and meet the regulations in force in perfumery.
Une fois l'opération de dépôt de la couche de revêtement liquide effectuée, le flacon est déplacé sur le chemin de convoyage C jusqu'au prochain poste S, qui est un poste de séchage. Au niveau de ce poste S, le revêtement encore liquide est séché, avantageusement en utilisant des infrarouges courts qui passent à travers l'épaisseur de verre de la paroi du flacon et chauffent directement la couche de revêtement déposée. Ce type de chauffage permet de retirer l'eau de la solution liquide et de laisser un dépôt de poudre uniforme sur la surface interne du flacon. Un système de canule d'aspiration permet avantageusement d'extraire la vapeur d'eau qui s'est formée suite au chauffage de la couche de revêtement à l'aide des infrarouges courts. On évite ainsi tout phénomène de condensation sur les parois plus froides du flacon, et on accélère de toute façon le séchage.Once the deposition operation of the liquid coating layer has been carried out, the bottle is moved on the conveying path C to the next station S, which is a drying station. At this station S, the still liquid coating is dried, advantageously using short infrared which pass through the glass thickness of the wall of the flask and directly heat the deposited coating layer. This type of heating makes it possible to remove the water from the liquid solution and to leave a uniform deposit of powder on the internal surface of the bottle. A suction cannula system advantageously makes it possible to extract the water vapor which formed as a result of heating the coating layer using short infrared radiation. This avoids any condensation phenomenon on the colder walls of the bottle, and accelerates the drying anyway.
Le prochain poste est le poste de frittage F qui peut comprendre plusieurs unités de laser L. On peut ainsi fritter simultanément plusieurs flacons de verre. Les lasers L sont pilotés au moyen de l'unité de pilotage D qui peut intégrer un ordinateur. Comme représenté sur la figure 6, le laser L émet un faisceau laser B qui traverse la surface extérieure 15, puis l'épaisseur de la paroi 12 pour parvenir jusqu'à la surface interne 14 sur laquelle le revêtement 3, déjà séché, est déposé. L'énergie apportée par le faisceau laser B fait fondre superficiellement les grains de la poudre minérale en contact avec le verre sodocalcique de manière à les lier entre eux et sur le verre. Ce phénomène de soudage partiel est communément désigné sous le terme de frittage. L'adhérence poudre frittée/surface interne 14 est améliorée avec ce type de frittage interne à travers l'épaisseur de paroi de verre par rapport à un frittage conventionnel externe, car le faisceau laser est directement absorbé par les grains en contact du verre, alors qu'en frittage externe, ce sont les grains de surface qui sont échauffés et qui, par diffusion dans l'épaisseur de la couche, transmettent l'énergie aux grains en contact avec le verre. L'énergie du faisceau laser parvient donc à l'interface poudre/verre sans traverser la poudre. De plus, l'impact visuel est différent, car la liaison physique verre/poudre est différente. D'autre part, l'effet visuel se fait à travers l'épaisseur de paroi du verre.The next station is the sintering station F which can comprise several laser units L. It is thus possible to sinter several glass vials simultaneously. The lasers L are controlled by means of the control unit D which can integrate a computer. As shown in FIG. 6, the laser L emits a laser beam B which passes through the outer surface 15 and then the thickness of the wall 12 to reach the inner surface 14 on which the coating 3, already dried, is deposited. . The energy provided by the laser beam B superficially melts the grains of the mineral powder in contact with the soda-lime glass so as to bond them to each other and to the glass. This partial welding phenomenon is commonly referred to as sintering. The sintered powder / inner surface adhesion 14 is improved with this type of internal sintering through the glass wall thickness compared to an external conventional sintering, because the laser beam is directly absorbed by the grains in contact with the glass, while in external sintering, it is the surface grains which are heated and which, by diffusion in the thickness of the layer, transmit the energy to the grains in contact with the glass. The energy of the laser beam thus reaches the powder / glass interface without passing through the powder. In addition, the visual impact is different because the physical glass / powder bond is different. On the other hand, the visual effect is through the wall thickness of the glass.
Parmi les différents types de lasers qui existent sur le marché, le laser fibre dopé ytterbium 50 W s'est avéré le plus performant. Il a avantageusement été doté d'un logiciel de pilotage et d'un expanseur de faisceau E permettant d'augmenter la taille du faisceau collimaté pour obtenir dans le plan focal, un spot plus petit, et donc maintenir la profondeur de champ de la lentille nécessaire pour compenser les défauts de planéité de la surface interne du flacon. Ceci n'est pas nécessaire dans le cas d'un frittage externe classique. Le laser L peut être pourvu de moyens de réglage K permettant de faire varier la position du point de focalisation du faisceau laser B. Ainsi, il est possible de déplacer le point de focalisation en fonction de la distance à la cible, c'est-à-dire à l'interface surface interne 14/revêtement 3.Among the different types of lasers that exist on the market, the ytterbium doped fiber laser 50 W has proven to be the most efficient. It has advantageously been equipped with a control software and an E beam expander to increase the size of the collimated beam to obtain a smaller spot in the focal plane, and thus maintain the depth of field of the lens. necessary to compensate for flatness defects of the internal surface of the bottle. This is not necessary in the case of conventional external sintering. The laser L may be provided with adjustment means K for varying the position of the focusing point of the beam laser B. Thus, it is possible to move the focusing point according to the distance to the target, that is to say the interface 14 internal surface / coating 3.
La puissance moyenne de frittage émise par le faisceau laser B dépend du motif ou de l'image que l'on veut créer à l'intérieur du flacon. A titre de référence, cette puissance moyenne peut être comprise entre 10 et 12 watts (092 à 1 ,05 Ampères) pour une longueur d'ondes infrarouges de 1 μm. Il est possible de réaliser des motifs vectoriels (constitués de lignes et/ou de surfaces) ou des images tramées (constituées de points plus ou moins gros). En fonction du type de motifs ou d'images, la vitesse de balayage, la période et le temps d'impulsion sont programmés de manière appropriée. Pour une image tramée, les points de tramage frittes ne doivent pas être trop rapprochés au risque de bloquer entre eux de la poudre non frittée. Une taille circulaire appropriée avec un diamètre inférieur à 100 μm apporte une définition correcte.The average sintering power emitted by the laser beam B depends on the pattern or the image that is to be created inside the bottle. As a reference, this average power can be between 10 and 12 watts (092 to 1, 05 amps) for an infrared wavelength of 1 micron. It is possible to make vector patterns (consisting of lines and / or surfaces) or raster images (consisting of more or less large dots). Depending on the type of patterns or images, the scanning speed, period and pulse time are appropriately programmed. For a halftone image, the sintering dots should not be too close to each other, as there is a risk of blocking unsintered powder between them. An appropriate circular size with a diameter smaller than 100 μm provides a correct definition.
Un autre aspect spécifique du frittage interne de flacon de verre est celui du nettoyage après frittage de la poudre minérale non frittée. En effet, la poudre non frittée au laser est facile à retirer sur une surface externe comme dans le cas du document EP-1 040 017. Des procédés mécaniques et/ou de lavage classiques peuvent être utilisés. Cette opération de nettoyage ou de retrait de la poudre non frittée est beaucoup plus complexe lorsqu'il s'agit de l'intérieur d'un flacon, car les procédés mécaniques classiques ne peuvent pas être utilisés en raison de la taille de l'ouverture rétrécie et les procédés de lavage classiques entraînent des re-dépositions de la poudre. Ceci est un problème d'autant plus important qu'il s'agit d'un contenant destiné à recevoir du parfum : d'où la mise en place d'un procédé de nettoyage adapté à la problématique spécifique des flacons de verre.Another specific aspect of the internal sintering of glass vials is that of the cleaning after sintering of the unsintered mineral powder. Indeed, the unsintered laser powder is easy to remove on an external surface as in the case of EP-1 040 017. Conventional mechanical and / or washing methods can be used. This operation of cleaning or removing the unsintered powder is much more complex when it comes to the interior of a bottle, because the conventional mechanical processes can not be used because of the size of the opening narrowed and conventional washing processes result in re-depositions of the powder. This is a problem all the more important that it is a container for receiving perfume: hence the establishment of a cleaning process adapted to the specific problem of glass vials.
Le retrait ou nettoyage de la poudre minérale non frittée est réalisé au niveau du poste de nettoyage N qui comprend au moins trois postes distincts N1 , N2 et N3. Au niveau du premier poste N1 , les flacons de verre sont remplis avec un liquide de nettoyage, qui peut être de l'eau, avantageusement déminéralisée, à laquelle on peut éventuellement ajouter un agent nettoyant. Les flacons passent ensuite au poste N2, où ils sont immergés dans une cuve à laquelle on va appliquer des ultrasons. Ces ultrasons vont avoir pour effet de décoller les grains de poudre non frittes de sorte qu'ils se retrouvent en suspension dans le liquide de nettoyage. Les flacons passent ensuite au poste suivant N3 où le contenu du flacon (liquide de nettoyage + poudre non frittée) est aspiré pour éviter toute re-déposition des grains de poudre non frittes. Un simple vidage du flacon par versement par gravité entraîne un re-dépôt d'une partie de la poudre non frittée sur la surface interne du flacon. Ceci n'est pas admissible. En fonction du type de motifs ou d'images réalisés, il est possible que l'aspiration du contenu du flacon permette un vidage parfait du flacon. Le cycle N1 , N2, N3 peut alors être répété une seconde fois pour accentuer le nettoyage. En sortie de bac ultrasons N, le flacon passe directement au poste de rinçage et séchage R où il est rincé en R1 et séché thermiquement en R2. On peut éventuellement extraire les vapeurs qui se sont formées lors du séchage thermique par aspiration. Pour finir, le flacon peut être séché thermiquement à l'extérieur et à l'intérieur et éventuellement évacué. Il peut optionnellement être passé à l'alcool pour éliminer les traces de poudre non frittée. Une fois cette opération terminée, les flacons sont alors acheminés sur le chemin de convoyage C vers une autre ligne de conditionnement ou de traitement, ou vers le stockage.The removal or cleaning of the unsintered mineral powder is performed at the cleaning station N which comprises at least three separate positions N1, N2 and N3. At the first station N1, the glass vials are filled with a cleaning liquid, which may be water, advantageously demineralized, which may optionally be added a cleaning agent. The flasks then go to the N2 station, where they are immersed in a tank to which we will apply ultrasound. These ultrasounds will have the effect of detaching the unsintered powder grains so that they are found in suspension in the cleaning liquid. The flasks then pass to the next station N3 where the contents of the flask (cleaning liquid + unsintered powder) is sucked to avoid re-deposition of the unsintered powder grains. A simple emptying of the flask by pouring by gravity causes a re-deposit of a portion of the unsintered powder on the inner surface of the flask. This is not admissible. Depending on the type of patterns or images made, it is possible that the suction of the contents of the bottle allows a perfect emptying of the bottle. The cycle N1, N2, N3 can then be repeated a second time to accentuate the cleaning. At the outlet of ultrasound tank N, the flask passes directly to the flushing and drying station R where it is rinsed at R1 and thermally dried at R2. It is possible to extract the vapors that have formed during thermal drying by suction. Finally, the bottle can be dried thermally outside and inside and possibly evacuated. It can optionally be switched to alcohol to remove traces of unsintered powder. Once this operation is completed, the flasks are then conveyed on the conveying path C to another packaging or treatment line, or to the storage.
Grâce au procédé de décoration par frittage de la surface interne, on peut réaliser des décors très complexes qui sont parfaitement stables et inertes au contact du produit fluide (parfum) que va contenir le flacon de verre. Les spécificités du frittage intérieur se retrouvent non seulement au niveau du frittage en lui-même, mais également au niveau de l'application du revêtement à l'intérieur du flacon de verre et du retrait du revêtement non fritte afin d'éviter tout résidus à l'intérieur du flacon.Thanks to the method of decoration by sintering of the inner surface, it is possible to produce very complex decorations which are perfectly stable and inert in contact with the fluid product (perfume) that will contain the glass vial. The specificities of the internal sintering are found not only in the sintering itself, but also in the application of the coating inside the glass vial and the removal of the unsintered coating to avoid any residues in the glass. the inside of the bottle.
La technique de frittage au laser sur la surface interne d'un flacon a été mise en œuvre pour réaliser un motif décoratif vectoriel ou tramé par point. Cette technique peut également être mise en œuvre pour réaliser un motif fonctionnel, tel qu'un marquage d'authentification permettant d'identifier avec certitude l'origine du flacon. Ce marquage n'est pas obligatoirement visible : il suffit qu'il soit détectable à l'aide d'un rayonnement approprié. Une protection pour un tel procédé de marquage peut également être recherché. Il peut mettre en œuvre toute ou partie des opérations et étapes du procédé de décoration. Le flacon n'est alors pas obligatoirement en verre : il peut être en matière plastique ou en métal.The technique of laser sintering on the internal surface of a bottle has been implemented to produce a decorative vector pattern or dot pattern. This technique can also be implemented to achieve a functional pattern, such as authentication marking to identify with certainty the origin of the bottle. This marking is not necessarily visible: it is sufficient that it is detectable with the aid of appropriate radiation. Protection for such a labeling method can also be sought. It can implement all or part of the operations and steps of the decoration process. The bottle is not necessarily glass: it can be plastic or metal.
La technique de frittage au laser a été appliquée à un flacon de verre. Il est cependant possible de l'appliquer de manière plus générale à tout substrat pour lequel il est avantageux de fritter à travers l'épaisseur du substrat. The laser sintering technique was applied to a glass vial. It is however possible to apply it more generally to any substrate for which it is advantageous to sinter through the thickness of the substrate.

Claims

Revendications claims
1.- Procédé de décoration de flacon de verre (1 ) comprenant une ouverture rétrécie (20), une paroi (10, 11 , 12, 2) ayant une épaisseur et une surface interne (14), cette surface interne (14) étant visible à travers l'épaisseur de paroi du flacon, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes successives suivantes :A method of decorating a glass vial (1) comprising a narrowed opening (20), a wall (10, 11, 12, 2) having a thickness and an inner surface (14), said inner surface (14) being visible through the wall thickness of the bottle, characterized in that it comprises the following successive steps:
- déposer (P) un revêtement (3) comprenant de la poudre minérale sur au moins une partie de la surface interne (14) du flacon (1 ),depositing (P) a coating (3) comprising mineral powder on at least a portion of the internal surface (14) of the bottle (1),
- fritter (F) au moins une partie du revêtement (3) à l'aide d'un faisceau laser (B) de manière à lier les poudres entre elles et avec la surface interne (14) du flacon, le faisceau laser (B) étant émis de l'extérieur du flacon (1 ) à travers l'épaisseur de la paroi du flacon pour atteindre le revêtement (3),- sintering (F) at least a portion of the coating (3) with a laser beam (B) so as to bond the powders together and with the inner surface (14) of the vial, the laser beam (B ) being emitted from outside the bottle (1) through the thickness of the wall of the bottle to reach the coating (3),
- retirer (N) le revêtement (3) non fritte de l'intérieur du flacon (1 ).removing (N) the unsintered coating (3) from the inside of the bottle (1).
2.- Procédé de décoration selon la revendication 1 , dans lequel le faisceau laser (B) est émis par un laser (L) Ytterbium, avantageusement doté d'un expanseur de faisceau (E).2. The decorating method according to claim 1, wherein the laser beam (B) is emitted by a laser (L) Ytterbium, advantageously provided with a beam expander (E).
3.- Procédé de décoration selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le verre du flacon (1 ) est du verre sodocalcique sensiblement transparent.3. The decorating method according to claim 1 or 2, wherein the glass of the bottle (1) is substantially transparent soda-lime glass.
4.- Procédé de décoration selon la revendication 1 , 2 ou 3, dans lequel la poudre minérale comprend de l'émail ayant une matrice minérale incolore dont le coefficient de dilatation est compatible avec celui du verre constituant le flacon.4. The decorating method according to claim 1, 2 or 3, wherein the inorganic powder comprises enamel having a colorless mineral matrix whose expansion coefficient is compatible with that of the glass constituting the flask.
5.- Procédé de décoration selon la revendication 4, dans lequel le revêtement (3) comprend en outre un absorbeur de faisceau laser de type métallique ou minéral, un solubilisant de l'émail et des pigments de coloration inorganiques compatibles avec un contact prolongé du parfum.5. The decoration method according to claim 4, wherein the coating (3) further comprises a laser beam absorber of metallic or mineral type, an enamel solubilizer and inorganic coloring pigments compatible with prolonged perfume contact.
6.- Procédé de décoration selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le revêtement (3) est déposé sur la surface interne (14) sous la forme d'une solution liquide dans laquelle la poudre minérale est en suspension.6. A decoration method according to any one of the preceding claims, wherein the coating (3) is deposited on the inner surface (14) in the form of a liquid solution in which the mineral powder is in suspension.
7.- Procédé de décoration selon la revendication 6, dans lequel la solution a une viscosité dynamique comprise entre 0,02 et 0,06 Pascal. seconde.7. The decoration method according to claim 6, wherein the solution has a dynamic viscosity of between 0.02 and 0.06 Pascal. second.
8.- Procédé de décoration selon la revendication 6, dans lequel la solution liquide est projetée sur une partie de la surface interne (14), la solution recouvrant ensuite la surface interne par nappage sous l'effet de la gravité de manière à obtenir ledit revêtement (3).8. A decoration method according to claim 6, wherein the liquid solution is projected onto a portion of the inner surface (14), the solution then covering the internal surface by layering under the effect of gravity to obtain said coating (3).
9.- Procédé de décoration selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le revêtement (3) déposé sur la surface interne (14) présente une épaisseur d'environ 20 à 200 μm, avantageusement de 50 à 150 μm et de préférence de 100 ± 30 μm.9. A decoration method according to any preceding claim, wherein the coating (3) deposited on the inner surface (14) has a thickness of about 20 to 200 microns, preferably 50 to 150 microns and preferably 100 ± 30 μm.
10.- Procédé de décoration selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'épaisseur de la paroi (12) est comprise entre environ 2 et 10 mm.10. A decoration method according to any one of the preceding claims, wherein the thickness of the wall (12) is between about 2 and 10 mm.
11.- Procédé de décoration selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'épaisseur de la paroi d'un flacon varie d'un endroit à l'autre du flacon de l'ordre de 2 à 3 mm. 11. A decoration method according to any one of the preceding claims, wherein the thickness of the wall of a bottle varies from one place to another of the bottle of the order of 2 to 3 mm.
12.- Procédé de décoration selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on déplace le point de focalisation du faisceau laser (B) en fonction de la distance au revêtement (3) à traiter.12. A decoration method according to any one of the preceding claims, wherein the focusing point of the laser beam (B) is displaced as a function of the distance to the coating (3) to be treated.
13.- Procédé de décoration selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dépôt (P) du revêtement (3) sur la surface interne (14) est réalisé à l'aide de moyens de projection13. A decoration method according to any one of the preceding claims, wherein the deposition (P) of the coating (3) on the inner surface (14) is achieved by means of projection means
(4) comprenant une tête (41 ) montée sur une tige (42) introduite à l'intérieur du flacon (1 ) à travers son ouverture (20).(4) comprising a head (41) mounted on a rod (42) inserted inside the vial (1) through its opening (20).
14.- Procédé de décoration selon la revendication 13, dans lequel la tête comprend une buse de pulvérisation rotative (41 a).14. The decoration method according to claim 13, wherein the head comprises a rotating spray nozzle (41 a).
15.- Procédé de décoration selon la revendication 13, dans lequel la tête (41 ) comprend un disque de pulvérisation centrifuge rotatif (41 b) apte à projeter des fines gouttelettes de revêtement, le disque étant avantageusement inclinable par rapport à la tige (42).15.- A method of decoration according to claim 13, wherein the head (41) comprises a rotating centrifugal spray disk (41 b) capable of projecting fine coating droplets, the disc being advantageously inclinable relative to the rod (42). ).
16.- Procédé de décoration selon la revendication 13, 14 ou 15, dans lequel la distance séparant la buse (41 ) de la surface interne (14) varie selon un rapport qui n'excède pas environ 4.The decorating method according to claim 13, 14 or 15, wherein the distance between the nozzle (41) and the inner surface (14) varies in a ratio of not more than about 4.
17.- Procédé de décoration selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le revêtement (3) déposé sur la surface interne (14) est séché (S) à l'aide d'un rayonnement infrarouge court à travers l'épaisseur de paroi du flacon, la vapeur résultante du séchage étant avantageusement extraite du flacon par aspiration. 17.- A method of decoration according to any one of the preceding claims, wherein the coating (3) deposited on the inner surface (14) is dried (S) using a short infrared radiation through the thickness wall of the bottle, the resulting steam drying being advantageously extracted from the bottle by suction.
18.- Procédé de décoration selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le retrait (N) du revêtement (3) non fritte comprend les étapes suivantes :18. A decoration method according to any one of the preceding claims, wherein the removal (N) of the coating (3) unsintered comprises the following steps:
- remplir (N 1 ) le flacon d'un liquide de nettoyage, - traiter (N2) le flacon rempli avec des ultrasons, etfill (N 1) the bottle with a cleaning liquid, - treat (N2) the bottle filled with ultrasound, and
- aspirer (N3) le contenu du flacon.- aspirate (N3) the contents of the bottle.
19.- Procédé de décoration selon la revendication 18, comprenant en outre les étapes ultérieures : - renouveler éventuellement les étapes de remplissage (N1 ), de traitement aux ultrasons (N2) et d'aspiration (N3),19. The decorating method according to claim 18, further comprising the following steps: optionally renewing the filling (N1), ultrasonic treatment (N2) and aspiration (N3) stages,
- rincer (R1 ) le flacon,rinse (R1) the flask,
- sécher (R2) le flacon.- Dry (R2) the bottle.
20.- Ligne de décoration de flacon de verre mettant en œuvre le procédé de décoration des revendications 1 à 19. 20. Glass vine decoration line implementing the decoration method of claims 1 to 19.
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